[發明專利]一種液相氫轉移催化糠醛加氫制備2-甲基呋喃的方法

在審

• 申請號: 201810902104.X
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN108997274A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 梁長海;牛鴻宇;羅靖潔;李闖;陳霄;齊驥
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C07D307/36
• 分類號: C07D307/36;B01J23/80
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明公開一種液相氫轉移催化糠醛加氫制備2?甲基呋喃的方法，屬于生物質催化轉化技術領域。采用所研制的高活性銅鋅鋁催化劑，通過釜式攪拌反應器，采用糠醛與醇類的摩爾比為0.1?20mol％，反應溫度范圍為120℃?240℃，反應時間為1h?24h，催化劑用量與糠醛質量之比為0.01?1，可以在常壓條件下，實現2?甲基呋喃的高選擇性催化轉化。催化劑中不含貴金屬，銅物種主要由CuO及CuAl₂O₄尖晶石結構組成，并能夠有效抑制積碳的生成。另外，本發明具有工藝簡單、生產成本低廉、催化劑環境友好、催化劑易于分離的優勢，催化劑制備過程簡單、循環使用性能穩定，且具有良好的經濟效益及工業應用前景。

技術領域

本發明屬于生物質轉化技術領域，具體的涉及一種液相氫轉移法，采用釜式攪拌反應器，以非貴金屬銅鋅鋁材料為催化劑，通過糠醛加氫高效制備2-甲基呋喃的方法。

背景技術

2-甲基呋喃(MF)是生產呋喃基化合物、戊二醇等重要的化工原料，也是作為生產農藥殺蟲劑(菊花乙酯)、香水、抗瘧藥(氯喹)等優異的化工中間體。此外，MF具有沸點較低，燃燒性能較優的特點。在能量密度及辛烷值等性能參數方面明顯高于普通的汽油。因此開發MF產品替代化石燃油或作為目前燃料的添加劑將有利于緩解當前能源危機現狀，具有很好的時代背景及研究意義。隨著化石能源的日益枯竭及環境問題的日益突出，開發利用生物質能源已是近些年來研究的焦點。其中糠醛作為一種重要的生物質平臺分子，主要來自于玉米芯、棉籽殼、油茶殼、甘蔗渣等原料。然而，其性質不穩定、利用率低等缺點促使我們將其轉化為更有效的具有高附加值的下游產品。盡管我國年產糠醛上萬噸，但是其中約80％均作為廉價原料出口，因此通過深度加工催化轉化為高附加值的下游產品顯得尤為重要。

對于糠醛轉化生產高附加值化學品2-甲基呋喃，下述的已知技術都存在著不足：中國專利，公開號：CN101961652B，介紹一種銅-鉻-鋁-硅催化劑用于氣相糠醛加氫制備2-甲基呋喃的方法，該催化劑的使用溫度為170-200℃，反應空速為 0.4-0.6h^-1，反應壓力為0.001-0.5MPa。雖然催化劑具有較高的糠醛轉化率和2- 甲基呋喃的選擇性，且催化劑使用壽命較長，但反應過程中采用鉻基催化劑，對環境污染嚴重。

中國專利，公開號：CN103028405A，介紹一種氧化銅-氧化硅復合催化劑用于糠醛氣相加氫制備2-甲基呋喃的方法，反應溫度區間為60-120℃，反應壓力為0.05-1MPa。其中氧化硅主要作為活性組分的分散劑，氧化銅(CuO)的質量百分含量為20-80wt％。但是在氣相反應中該催化劑穩定性差，且對應的2-甲基呋喃得率較低。

發明內容

本發明提供了一種液相氫轉移催化糠醛加氫制備2-甲基呋喃的方法，以銅鋅鋁材料為催化劑，在釜式反應器中，以醇類為溶劑及氫源，在常壓及較低的溫度(120℃-240℃)條件下通過糠醛加氫直接轉化為2-甲基呋喃。采用上述液相氫轉移催化加氫的方法，所述的銅鋅鋁催化劑具有優異的糠醛轉化率及2-甲基呋喃的選擇性。

本發明的技術方案：

一種液相氫轉移催化糠醛加氫制備2-甲基呋喃的方法，步驟如下：

將摩爾比為0.1-20mol％的糠醛和醇類混合溶液加入反應器中，加入在氫氣中經過預還原的銅鋅鋁催化劑，排出反應器中多余空氣，保持反應器內壓力為大氣壓，經過充分攪拌混合，在120℃-240℃溫度條件下反應1h-24h，經過分離提純即得產物2-甲基呋喃。

所述的銅鋅鋁催化劑用量與糠醛質量之比為0.01-1。