【技术实现步骤摘要】
用于制备高顺反比2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的催化剂、装置及方法
本专利技术涉及催化剂制备领域,尤其涉及一种用于制备高顺反比2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的催化剂、装置及方法。
技术介绍
2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇(CBDO)是一种重要的脂肪类二醇聚酯单体,主要用于生产高性能共聚酯产品来取代传统聚碳酸酯(PC)。CBDO的分子式为C8H16O2,具有对称结构,亦有顺式与反式两种同分异构体,如下式所示。顺式CBDO是C4环的非平面结构(二面夹角为17.5°),反式CBDO是C4环的非平面结构。CBDO的顺反比(顺式CBDO与反式CBDO的质量比)对后续共聚酯过程乃至产品性能均有重要影响。传统聚酯材料往往具有玻璃化温度低、透明度和抗冲击强度不高的缺点。由CBDO、对苯二甲酸和1,4-环己烷二甲醇共聚而成的高性能聚酯,不仅提高了聚酯材料的耐温性、柔韧性与透明度等多种性能,而且无需添加有毒物双酚A,绿色环保具有广阔的应用前景。顺式(非平面结构)反式(平面结构)目前CBDO的生产工艺主要是以异丁酸酐为原料经过热裂解生成二甲基乙烯酮(DMK),DMK二聚得到2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二酮(CBDK),再通过CBDK加氢工艺得到CBDO。其中,CBDK加氢是该工艺的关键,而如何提高CBDO的化学选择性与结构选择性为CBDK加氢技术的两大难点。专利US3190928公开了使用镍基或钌基催化剂将CBDK加氢为CBDO,其中顺式CBDO与反式CBDO的 ...
【技术保护点】
1.一种用于制备高顺反比2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的催化剂,其特征在于:包括加氢催化组分和异构化催化组分;/n所述加氢催化组分包括金属成分和载体,其中金属成分的主活性金属为Ru、Ni、Pd和Pt中的一种或多种;助金属包含Cu、Fe、Co和Zn中的一种或多种;主活性金属的负载量为加氢催化组分的1 ~ 50重量%,主活性金属与助金属的摩尔比为0.1 ~ 10;/n所述异构化催化组分包括金属成分和载体,其中金属成分的主活性金属为Ru或Ni,助金属包含Cu、Fe、Co和Zn中的一种或多种;主活性金属的负载量为异构化催化组分的1~ 30重量%;主活性金属与助金属的摩尔比为0.1 ~ 10。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于制备高顺反比2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇的催化剂,其特征在于:包括加氢催化组分和异构化催化组分;
所述加氢催化组分包括金属成分和载体,其中金属成分的主活性金属为Ru、Ni、Pd和Pt中的一种或多种;助金属包含Cu、Fe、Co和Zn中的一种或多种;主活性金属的负载量为加氢催化组分的1~50重量%,主活性金属与助金属的摩尔比为0.1~10;
所述异构化催化组分包括金属成分和载体,其中金属成分的主活性金属为Ru或Ni,助金属包含Cu、Fe、Co和Zn中的一种或多种;主活性金属的负载量为异构化催化组分的1~30重量%;主活性金属与助金属的摩尔比为0.1~10。
2.如权利要求1所述的催化剂,其特征在于:
所述加氢催化组分中:主活性金属为Ru,Ru的负载量为1~20重量%;主活性金属与助金属的摩尔比为0.5~5;所述载体为氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、硅藻土、碳纳米管、活性炭、分子筛、稀土氧化物、碳化硅、有机金属框架、有机多孔聚合物中的一种或多种;和/或
所述异构化催化组分中:Ru为主活性金属,负载量为1~10重量%;或Ni为主活性金属,负载量为1~20重量%;主活性金属与助金属的摩尔比为0.5~5;所述载体为氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、硅藻土、碳纳米管、活性炭、分子筛、稀土氧化物、碳化硅、有机金属框架、有机多孔聚合物中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的催化剂,其特征在于:
所述加氢催化组分中:Ru的负载量为1~10重量%;所述载体为氧化铝、碳纳米管或活性炭;所述氧化铝的晶型选自α-Al2O3、η-Al2O3、θ-Al2O3、δ-Al2O3、κ-Al2O3、γ-Al2O3的一种或多种;和/或
所述异构化催化组分中:所述载体为氧化铝、活性炭或金属有机框架;所述氧化铝的晶型选自α-Al2O3、η-Al2O3、θ-Al2O3、δ-Al2O3、κ-Al2O3、γ-Al2O3的一种或多种。
4.如权利要求1所述的催化剂,其特征在于:所述催化剂,金属颗粒粒径为1nm~20nm;比表面积为50~1000m2/g;催化剂颗粒粒径为100~1000μm;平均孔径为1.2~15nm;孔体积为0.05~1.5m3/g。
5.一种如权利要求1-4之一所述催化剂的制备方法,其特征在于:包括浸渍法、化学沉淀法、还原法、溶胶凝胶法、离子交换法中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于:采用还原法:首先通过控制溶液pH值、温度、还原剂和稳定剂种类,将金属离子还原为金属纳米粒子,然后加入载体,通过搅拌吸附过程将金属纳米粒子负载于载体中,再通过溶剂洗涤、干燥、煅烧、成型得到所述加氢催化组分或异构化催化组分。
7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:
所述稳定剂选自油胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种;和/或
所述还原剂选自NaBH4、KBH4、NaH2PO2、乙二醇中的一种或多种;和/或
在催化剂制备前,各金属以金属前体溶液的形式存在;所述金属前体溶液为金属的氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和草酸盐中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:
所述稳定剂为十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯吡咯烷酮溶于醇类与水的混合液;其中醇类为甲醇、乙醇或丙醇;水与醇类的质量比为1~30:99~70;聚乙烯吡咯烷酮的Mw=58000,稳定剂中十六烷基三甲基溴化铵和聚乙烯吡咯烷酮的总量与主活性金属的摩尔比为10~100:1;和/或
所述还原剂为NaBH4或KBH4;其中,还原剂与金属Ru的摩尔比为1~5:1。
9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于:
所述醇类为乙醇;水与醇类的质量比为5~20:95~80;聚乙烯吡咯烷酮与主活性金属的摩尔比为20~60:1;和/或
所述还原剂为NaBH4;其中,还原剂与金属Ru的摩尔比为2~4:1。
10.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于:还原法中:
pH值控制为5~13;
还原过程反应温度为20~150oC;
干燥方式为真空干燥,干...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨磊,成有为,时强,邱敏茜,易磊,张新平,王韩,
申请(专利权)人:浙江恒澜科技有限公司,浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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