[發明專利]一種C2酸酯加氫制乙醇的催化劑及其制備和應用

在審

• 申請號: 201810349392.0
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN110385131A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 王愛琴;楊超軍;劉菲;苗治理;石佳佳;張濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/72;B01J23/755;B01J37/16;C07C31/08;C07C29/149
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種C2酸酯加氫制乙醇的雙金屬(非貴金屬)催化劑及其制備方法和應用，該催化劑由M₁?M₂/SiO₂組成，其中M₁、M₂分別為非貴金屬Cu、Co、Ni氧化物中的一種，M₁與M₂的摩爾比為40:1?1:40；其中M₁?M₂/SiO₂由共蒸氨法制備。該催化劑可在150℃?250℃，氫氣壓力1?5MPa，液體空速為0.1h^?1?0.8h^?1，氫氣/C2酸酯摩爾比為100?300的反應條件下，將C2酸酯高選擇性地轉化為乙醇。

技術領域

本專利涉及一種C2酸酯加氫制乙醇的催化劑及其制備方法和應用。

技術背景

燃料乙醇，一般是指體積濃度達到99.5％以上的無水乙醇。它不僅是優良的燃料，還是優良的燃油品改善劑。將其與汽油按照一定的比例混合可形成新一代清潔環保車用燃油，降低汽車尾氣如一氧化碳、碳氫化合物等污染物的排放。我國燃料乙醇產業起步較晚，但隨著近些年燃料乙醇產業的大力發展，我國乙醇產量呈現上升趨勢，截止2015年我國乙醇產能已達到1132.9萬噸/每年，計劃到2020年，我國乙醇產能將達到約4000萬噸/每年，燃料乙醇用量將占到所有燃料用量的15％。

目前工業上生產乙醇的主要方法有：生物發酵法、化學法。

生物發酵法：主要通過秸稈等纖維素在纖維素酶作用下得到單糖，再在酶的作用下得到乙醇。化學法：利用合成氣可制備出醋酸甲酯、醋酸乙酯、草酸二甲酯等酯類化合物，或者利用木質纖維素催化制備出乙醇酸甲酯，再在高溫高壓催化劑下加氫可得到乙二醇，最后深度加氫可制備出乙醇。

文獻(J.Am.Chem.Soc.,2012,134:13922-13925)，報道了通過蒸氨法合成了Cu/SiO₂催化劑，在280℃下草酸二甲酯加氫制備乙醇，乙醇收率可達到83％，文獻(NatureCommun.,2013,4:1-7)

報道了Cu分散在頁硅酸銅外表面Cu@CuPSNTs型催化劑，在280℃下乙醇收率可達到91％。

文獻(ACS Catal.,2014,4:3612-3620)報道了通過自組裝合成高分散的Cu/Al₂O₃催化劑，在270℃下草酸二甲酯加氫制備乙醇，液體中乙醇收率為94.9％。

從上述反應中，可看出Cu基催化劑是一種有效的催化C2酸酯加氫反應制備乙醇的催化劑，但該催化劑需在較高溫下實現，能耗較大。因此，亟待設計合成一種高活性和高選擇性的催化劑，使其能在相對較低溫度下完成C2酸酯加氫制備乙醇反應。

發明內容

本專利涉及一種C2酸酯加氫制乙醇的雙金屬(非貴金屬)催化劑及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：C2酸酯加氫制乙醇的催化劑的組成為M₁-M₂/SiO₂。

所述的C2酸酯為：草酸二甲酯、乙醇酸甲酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯中的任意一種。

所述M₁、M₂分別為非貴金屬Cu、Co、Ni氧化物中的一種，M₁和M₂總質量為催化劑質量的5-20％，優選為10-20％；M₁與M₂的摩爾比為40:1-1:40；優選為15:1-1:15。

所述M₁-M₂/SiO₂的制備方法為：