[發(fā)明專利]一種鎳基催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410675423.3
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104399468A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱建良;楊曉瑞;徐文龍;梁金花;劉超英
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/02;C07C29/141;C07C31/18
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務(wù)所 32230
• 代理人: 徐蓓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎳基催化劑及其制備方法和應(yīng)用，具體涉及一種柱狀顆粒鎳基催化劑應(yīng)用于戊糖和己糖滴流床連續(xù)加氫工藝，得到戊糖醇和己糖醇。

技術(shù)背景

????目前國內(nèi)外制備戊糖醇和己糖醇的工藝主要有生物酶法和化學(xué)加氫法。酶法存在發(fā)酵時間長、微生物耐受濃度低和產(chǎn)物提取率低等問題。化學(xué)加氫法目前主要是利用高壓反應(yīng)釜進行間歇加氫反應(yīng)，所用催化劑主要為雷尼鎳催化劑或者貴金屬如釕、銠、鉑等催化劑。存在催化劑活性差，加氫轉(zhuǎn)化率低，生產(chǎn)成本高，反應(yīng)過程容易碳化結(jié)焦，產(chǎn)品純度低，催化劑不能回收套用，不能連續(xù)化生產(chǎn)，嚴(yán)重污染環(huán)境等問題。

專利CN?101829574?B?授權(quán)了一種負載型納米鎳鈷催化劑應(yīng)用于木糖加氫制備木糖醇工藝，該專利改善了催化劑的沉降性能，雖然催化劑能循環(huán)套用。但使用釜式反應(yīng)器作為反應(yīng)裝置不能進行連續(xù)生產(chǎn)。專利CN?101643795?B?授權(quán)了一種竹制備木糖醇的方法，木糖經(jīng)間歇催化加氫工藝制取木糖醇，該工藝使用粉狀鎳作為加氫催化劑，無法回收套用，使用釜式反應(yīng)器作為反應(yīng)裝置也不能進行連續(xù)化生產(chǎn)。專利CN?101480549?公開了一種含鎳催化劑的回收裝置和回收方法，解決了木糖醇加氫生產(chǎn)系統(tǒng)中催化劑的循環(huán)利用問題。專利CN201110462906.1公開了一株可同時生產(chǎn)D-阿拉伯糖醇和木糖醇的酵母菌。專利CN201210041343.3公開了一種利用負載型金屬催化劑選擇性地從纖維素、葡萄糖或果糖得到己糖醇或羥基丙酮的方法。

發(fā)明內(nèi)容

????針對上述現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種柱狀顆粒鎳基催化劑及其制備方法和其在戊糖和己糖加氫反應(yīng)中的應(yīng)用，在該催化劑的作用下，戊糖和己糖都能高效加氫，滴流床單程轉(zhuǎn)化率達到99%以上，選擇性可超過85%。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

????一種鎳基催化劑，該催化劑為柱狀壓片型鎳催化劑，活性組分為非貴金屬鎳，且鎳的含量為催化劑總質(zhì)量的10%~50%，載體為γ-Al₂O₃。

所述催化劑制備的方法是：首先將硝酸鎳溶于水配制成0.5mol/L~3mol/L的溶液，再將其與氨水按摩爾比1:1~1:4反應(yīng)形成NiOH沉淀，然后將其過濾，烘干備用。硝酸鎳水溶液濃度較佳值為1mol/L~3mol/L，與氨水的摩爾比較佳值為1:1~1:2。

????取烘干后的氫氧化鎳加入γ-Al₂O₃粉末，質(zhì)量比為1:1~1:10，將兩者混合均勻，加入致孔劑，質(zhì)量比為總質(zhì)量的1%~10%，將所有物質(zhì)攪拌揉捏，使其混合均勻再進行壓片成型。氫氧化鎳與γ-Al₂O₃質(zhì)量比的較佳值為1:1~1:5，致孔劑的加入量較佳值為總質(zhì)量的1%~5%。

????然后進行高溫焙燒，使NiOH分解，焙燒溫度為300~800℃，較佳值為450~650℃。

????最后將焙燒后的催化劑利用氫氣進行預(yù)還原，壓力為0.1~0.2Mpa，尾氣流速為5~10mL/min，升溫速率為20~40℃/h，最高溫度為150~250℃，總還原時間為5~25h。升溫速率較佳值為30~40℃/h，最高溫度較佳值為180~220℃，總還原時間較佳值為10~20h。

????本發(fā)明的另一目的是提供上述鎳基催化劑在戊糖和己糖滴流床連續(xù)加氫制備糖醇中的應(yīng)用。

戊糖原料的質(zhì)量濃度為1%-99%，較佳值為1%-80%，最佳值為1%-50%；己糖原料的質(zhì)量濃度為1%~80%，較佳值為1%~20%，最佳值為1%~10%。

加氫反應(yīng)的溫度為90~140℃，反應(yīng)氫氣壓力為0.5~6Mpa，反應(yīng)流速為0.1~3mL/min，尾氣流速為0~50mL/min；其中，較佳反應(yīng)溫度為110℃，?較佳反應(yīng)壓力為1.5Mpa，較佳反應(yīng)流速為1.5mL/min，較佳尾氣流速為5mL/min。

????按照本發(fā)明所述的催化劑床層填充高度為40cm。

????利用本發(fā)明所述的柱狀顆粒鎳催化劑在滴流床上連續(xù)加氫制備戊糖醇和己糖醇具有如下優(yōu)點：

1)????催化劑的催化活性高，生產(chǎn)效率高，處理量大且催化劑能循環(huán)套用半年及以上。

2)????環(huán)境污染低，該工藝不產(chǎn)生三廢污染。

3)????操作工藝簡單，該工藝在低壓條件下即可進行，且能連續(xù)進料出料，有利于工業(yè)化連續(xù)大生產(chǎn)。

4)????產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品品質(zhì)高。