[發明專利]用于制生物質基乙二醇的催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811201448.4
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN111054336A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 賈玉慶;孫清;繆長喜;張磊;張新玉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: B01J23/652
• 分類號: B01J23/652;B01J23/888;C07C29/00;C07C31/20;B01J37/02;B01J37/03;B01J37/16;B01J37/30;B01J37/08
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本發明涉及一種用于制生物質基乙二醇的催化劑及其制備方法，主要解決現有技術中制生物質基乙二醇催化劑效率較低的問題。本發明通過采用一種多組分催化體系，包含負載型金屬催化劑I和介孔M?W?O氧化物固體酸催化劑II，其中M選自Nb和Ta元素的至少一種，本發明中所使用的多組分催化劑可較好的解決該問題，可應用于制生物質基乙二醇的領域。

技術領域

本發明涉及生物質利用領域，主要涉及一種用于制生物質基乙二醇的催化劑及其制備方法。

背景技術

乙二醇作為大宗化學品，用途十分廣泛可用于生產聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、機動車防凍液、不飽和聚酯樹脂、非離子表面活性劑、增塑劑等領域。

目前乙二醇工業生產采用的技術路線包括石油原料路線和煤制乙二醇路線。這兩條路線都依賴于化石資源，但是化石資源存儲量有限，是不可再生的，隨著化石資源的枯竭，尋找一條可持續發展的路線生產乙二醇來作為現有路線的補充。相比于其他的可再生的能源，比如風能、核能等，生物質是唯一一種可以為人類提供化學品的可再生有機碳源。利用生物質來生產乙二醇，可增加乙二醇的產量同時還具有原料資源豐富、工藝路線靈活、節能減排等優點。因此，開發能高效催化生物質原料轉化為乙二醇的催化體系具有重要意義。

生物質原料制乙二醇主要有三條路線；第一條路線生物質發酵制備生物乙醇，乙醇脫水制乙烯，乙烯再經過環氧化和水合制得乙二醇；第二條路線是生物質原料先制得糖類，糖類加氫為糖醇，糖醇再加氫裂解制得乙二醇；第三條路線為生物質原料經過處理后得到纖維素/半纖維素、淀粉或糖類等，而后直接加氫裂解制備乙二醇。第一條路線主要銜接了現有的石油化工工藝，也是目前推廣應用最多的路線。相比于經過第二條路線，第三條路線不經過糖醇中間體而直接催化加氫裂解制乙二醇步驟少，同時目標產物乙二醇的選擇性更高，同時更高效節能，受到了越來越多的關注。其中纖維素等非食用性的生物質原料的轉化制備乙二醇，因為不會與人爭糧，是目前研究的焦點。2008年，大連化學物理研究所的科研人員首次報道，利用金屬鎳促進的碳化鎢直接催化纖維素轉化為乙二醇(Directcatalytic conversion of cellulose into ethylene glycol using nickel-promotedtungsten carbide catalysts,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8510–8513)。CN101723802A公開了一種纖維素制乙二醇的方法，以纖維素為反應原料，以第VIII族過渡金屬鐵、鈷、鎳、釕、銠、鈀、銥、鉑與鉬、鎢的金屬態、碳化物、氮化物和磷化物為催化活性組分構成多金屬催化劑，在120-300℃，氫氣壓力1-12MPa的水熱條件下經過一步催化轉化過程，實現了纖維素高效、高選擇性、高收率制備乙二醇。CN 104119207 A公開了一種碳水化合物催化轉化制備乙二醇的方法，該方法以碳水化合物為反應原料，以水為溶劑，以鑭的單質或化合物和第VIII過渡金屬屬鐵、鈷、鎳、釕、銠、鈀、銥、鉑中的一種或兩種以上二者構成的催化劑為復合催化劑，在120-300℃，氫氣壓力1-13MPa的水熱條件下經過一步催化轉化過程，實現纖維素高效、高選擇性、高收率制備乙二醇。

我們研究發現，在制生物質基乙二醇的過程中，使用負載型金屬催化劑和介孔M-W-O氧化物固體酸催化劑，既提高了生物質的轉化效率，同時對反應設備要求低，是綠色、低碳、環保的新催化體系。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是現有技術中生物質催化轉化乙二醇效率較低，提供一種用于制生物質基乙二醇的多組分催化劑。本發明要解決的技術問題之二，是提供一種與解決技術問題之一相對應催化劑的制備方法。本發明要解決的技術問題之三，是采用與解決技術問題之一相對應的催化劑來制生物質基乙二醇的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：一種用于制生物質基乙二醇的催化劑，包含負載型金屬催化劑I和介孔M-W-O氧化物固體酸催化劑II，其中M選自Nb和Ta元素中的至少一種。