用于醋酸加氢制乙醇的催化剂
乙醇的用途广泛,可用于制造饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%-75%的乙醇作消毒剂。乙醇是一种很好的溶剂,既能溶解许多无机物,又能溶解许多有机物。乙醇也常用作为反应的溶剂,使参加反应的有机物和无机物均能溶解,增大接触面积,提高反应速率。我国目前工业上主要以玉米、木薯等粮食发酵法生产乙醇,企业只能被动承受粮食价格上涨带来的亏损。因此,考虑到乙醇生产受制于粮食价格的波动,开发出非粮食作物的乙醇制备路线,有效降低乙醇生产成本,具有重要的科学意义。目前醋酸加氢制乙醇主要有两种途径:一种是醋酸直接一步加氢生产乙醇;另一种是先将醋酸酯化,再采用负载型Cu基催化剂在相对温和条件下加氢得到乙醇(如中国专利CN102093162A、CN101934228A、CN102327774A),该方法的乙醇选择性一般比一步加氢法高,但是其操作繁琐、设备投入也大大高于一步加氢法。因此醋酸直接一步加氢生产乙醇无疑将提供更加简便的产业化路线和更高的经济效益。上述公开的结果显示,负载型Pt催化剂在醋酸加氢中应用,显示出较好的催化性能,但是Pt的负载量仍然较高,达到0.5%以上,而制备方法多以常规的浸溃法为主,鉴于醋酸加氢反应过程中放热量大,导致催化剂寿命较短,优化催化剂制备方法和选择良好的载体和助剂,将进一步改善金属与载体间的相互作用,提高催化剂加氢活性和热稳定性。
本文的目的之一是提供一种反应条件温和、醋酸转化率和乙醇选择性高、易实现工业化生产的用于醋酸加氢制乙醇的催化剂。一种用于醋酸加氢制乙醇的催化剂,包括活性组分、第一助剂、第二助剂、第三助齐U、第四助剂和载体。技术方案如下:
(1)将所述四种助剂的盐或氧化物加入到去离子水中,在不断搅拌下,于80°c -120°c加热溶解4h_6h,制得第一助剂-第二助剂-第三助剂-第四助剂的混合溶液;
(2)将载体的盐优选硝酸盐最优选为硝酸镁溶于步骤(I)的混合溶液中,搅拌均匀制得第一助剂-第二助剂-第三助剂-第四助剂-载体的混合溶液;
(3)将步骤(2)制得的混合溶液在不断搅拌下逐滴加入到硅溶胶-氨水(氨水的体积优选为硅溶胶的10%)混合溶液中,调节溶液pH值5-6,滴加完全后继续搅拌lh-2h,静置使沉淀老化2h_4h ;
(4)过滤,并用去离子水洗涤滤饼至洗涤液电导率在10-100 μ S/cm,以洗出杂质;
(5)向滤饼中加入田菁粉,以占催化剂质量的百分比计,田菁粉含量优选为3%-5%,混合均匀后加入稀硝酸溶液,以占滤饼质量的百分比计,硝酸含量优选为3%-5%,搅拌后成型,于IOO0C -120°c下干燥、400°C -500°C下焙烧4h_8h,制得催化剂前体;
(6)将步骤(5)制得的催化剂前体放入活性组分的盐溶液中浸溃2h-4h,于2000C -300°C下干燥,得到催化剂。
另外一种技术方案为:
(1)将所述四种助剂的盐或氧化物加入到去离子水中,在不断搅拌下,于80°C -120°c加热溶解4h-6h,制得第一助剂-第二助剂-第三助剂-第四助剂的混合溶液;
(2)将载体的盐优选硝酸盐最优选为硝酸镁溶于步骤(I)的混合溶液中,搅拌均匀制得第一助剂-第二助剂-第三助剂-第四助剂-载体的混合溶液;
(3)将二氧化硅粉末、田菁粉,以占催化剂质量的百分比计,优选田菁粉含量为3%-5%,混合均匀后,加入步骤(2)制得的混合溶液,混捏成型后,于100°C _120°C下干燥、4000C -500°C下焙烧4h-8h,制得催化剂前体;
(4)将步骤(3)制得的催化剂前体放入活性组分的盐溶液中浸溃2h-4h,于2000C -300°C下干燥,得到催化剂。