[發明專利]一種MgO擔載的高活性鎳催化劑的制法及其用途

無效

• 申請號: 201410347063.4
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104084209A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 沈儉一;陳慧;傅玉川;趙杰;李少中
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C07C29/145;C07C31/10
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技術領域

本發明涉及一種由丙酮加氫制備異丙醇的催化劑及其用法。

技術背景

異丙醇是一種性能優良的有機溶劑，可用作蟲膠、硝基纖維素、生物堿、橡膠、油脂等的溶劑，在油墨和涂料領域應用廣泛。異丙醇還是重要的化工或醫藥中間體，用于生產異丙醚、異丙胺等產品。異丙醚也是一種優良的有機溶劑，并可用于環保領域。尤其是近年來，異丙醚被認為是一種極佳的汽油調和組分，具有較高的辛烷值和抗凍性，可用作汽油添加劑，其調和性能與使用性能類似于甲基叔丁基醚(MTBE)。異丙醇還可用作石油燃料的防凍添加劑，用于汽車和航空燃料等方面。此外，異丙醇還可用于制造殺菌劑、殺蟲劑、清潔劑和消毒防腐劑等，在農藥、醫藥、電子工業、日化用品等領域具有廣泛的用途，開發前景十分廣闊。

工業生產異丙醇可以采用丙烯水合法和丙酮加氫法兩種工藝路線。其中丙烯水合法又包括間接水合法和直接水合法。

丙烯間接水合法又稱為丙烯硫酸水合法，雖然具有對原料丙烯純度要求不高、丙烯轉化率較高等優點，但流程復雜，選擇性較低，設備腐蝕嚴重，廢水、廢氣處理困難，因而在上個世紀80年代后該路線已經逐漸被淘汰。

丙烯直接水合法是目前工業生產異丙醇的主要方法。該法是在催化劑存在下將丙烯直接水合生成異丙醇，并副產正丙醇，具有高效、低耗、流程較短等優點。

丙烯直接水合法的工藝路線又可分為氣相水合法(維巴法，德國維巴公司)、液相水合法(曹達法，日本德山)和氣液混相法(離子交換樹脂法，美國德士古)三種。其中，維巴法工藝路線是最主要的異丙醇工業生產方法，但該法也存在一些缺點，如高溫低壓條件對平衡不利，致使丙烯的轉化率較低；大量丙烯的循環利用導致耗能較高；要求原料丙烯純度較高(99％以上)以提高選擇性；此外，磷酸流失問題也會影響催化劑壽命。

全球異丙醇市場已超過180萬噸/年，且近年來以年均約5％的速度增長。隨著我國高檔涂料的迅速發展，以及異丙醇在電子產品及電子工業清洗劑方面的應用不斷擴大，我國的異丙醇需求持續增長，已超過30萬噸/年。但目前我國的異丙醇自給率嚴重不足，一直處于供不應求的狀態，每年均需從國外大量進口，供需矛盾十分突出。

雖然我國建有丙烯水合制異丙醇的生產裝置，但國內丙烯資源緊張，丙烯水合路線生產異丙醇的成本一直居高不下。與之相反，由于苯酚需求量不斷增長，國內近年來已有多套苯酚聯產丙酮裝置投產或在建，大量的聯產丙酮出現過剩局面，市場量充足，價格較低。因此，由丙酮加氫制異丙醇就成為一條經濟可行的工業路線。而且，丙酮催化加氫法生產異丙醇屬于低壓加氫過程，反應溫度不高，反應及精制過程能耗較低，裝置流程簡單，設備投資小，回收期短，在生產成本和綠色環保方面均具有一定優勢。

關于丙酮加氫制異丙醇的研究已有不少報道。丙酮加氫制異丙醇可使用鎳基和銅基催化劑，也可以使用Pd、Pt等貴金屬催化劑，常見的催化劑包括Raney?Ni、Cu-Cr催化劑、貴金屬Ru/C催化劑、Ru/Al₂O₃催化劑、Pt/C催化劑以及非晶態Ni-B、Ru-B合金催化劑等。丙酮在上述催化劑上的催化加氫反應通常在固定床反應器中進行，丙酮與氫氣以一定的配比在液相或氣相條件下連續通過催化床層，在適當的溫度和壓力下進行加氫反應生成異丙醇。

日本專利平3-141235公開了采用Raney?Ni催化丙酮加氫制備異丙醇的方法，丙酮轉化率和異丙醇選擇性均可達99.9％。中國專利CN?1962588?A以活性炭擔載的Ni-Co催化劑進行丙酮氣相反應制異丙醇。壓力不高于2.0MPa，溫度70-200℃，丙酮液相空速1-10h^-1，氫酮摩爾比3-15。催化劑中優選Ni含量50-65％，Co含量2-20％。中國專利101927168?A公開了一種用于丙酮加氫制異丙醇的鎳基催化劑，其中摻雜了少量的金屬Mo和Zn，可顯著提高異丙醇收率到99.4％。中國專利CN?103030527?A公開了一種丙酮液相加氫制備異丙醇的方法，反應壓力為1-5MPa，溫度120-200℃，所用催化劑組成為10-40％NiO，55-80％Al₂O₃，1-10％助劑(選自SiO₂、MgO、ZrO₂、BaO、CeO₂或CaO)，丙酮轉化率可達95％，異丙醇選擇性大于99％。