一种氢化催化剂、制备方法及其在环氧苯乙烷开环制备苯乙醇中的应用技术

本发明专利技术提供一种氢化催化剂，所述催化剂，由Ni、Cr、Al三种金属组成；所述Ni、Cr、Al的质量比例为1:0.0083‑0.33:0.5‑2.32；本发明专利技术还提供一种氢化催化剂的制备方法及一种氢化催化剂在环氧苯乙烷开环制备苯乙醇中的应用。本发明专利技术所述氢化催化剂，为Ni‑Cr‑Al催化剂，不含有贵金属；本发明专利技术所述氢化催化剂，具有高的反应活性、选择性和稳定性，且可多次套用；催化剂套用20次后，收率仅降低0.5‑0.6%；且催化剂和溶剂用量少；采用本发明专利技术中的Ni‑Cr‑Al催化剂作为环氧苯乙烷开环制备苯乙醇的催化剂，反应条件温和，提高原料转化率、苯乙醇收率。

A Hydrogenation Catalyst, Preparation Method and Its Application in the Ring-opening of Phenylethane Epoxide to Prepare Phenylethanol

The invention provides a hydrogenation catalyst, which is composed of three metals: Ni, Cr and Al. The mass ratio of Ni, Cr and Al is 1:0.0083 0.33 0.5 2.32. The invention also provides a preparation method of a hydrogenation catalyst and the application of a hydrogenation catalyst in the ring opening of phenylethane oxide to prepare phenylethanol. The hydrogenation catalyst of the invention is Ni Cr Al catalyst without precious metals; the hydrogenation catalyst of the invention has high reaction activity, selectivity and stability, and can be applied for many times; after 20 times of application of the catalyst, the yield only decreases by 0.5 0.6%; and the amount of catalyst and solvent is small; the Ni Cr Al catalyst of the invention is used as the ring opening preparation of phenylethylene oxide. The catalyst of phenylethanol has mild reaction conditions, which can improve the conversion of raw materials and the yield of phenylethanol.

【技术实现步骤摘要】
一种氢化催化剂、制备方法及其在环氧苯乙烷开环制备苯乙醇中的应用
本专利技术涉及一种氢化催化剂、制备方法，具体涉及一种Ni-Cr-Al复合金属催化剂及其制备方法，还涉及作为催化剂催化环氧苯乙烷氢化开环制备苯乙醇的用途，属于香料化学和精细化学品领域。
技术介绍
苯乙醇是我国规定允许使用的食用香料。主要用以配制蜂蜜、面包、桃子和浆果类等型香精。也可用于调配玫瑰香型花精油和各种花香型香精，几乎可以调配所有的花精油，广泛用于调配皂用和化妆品香精。此外，亦可以调配各种食用香精。环氧苯乙烷加氢开环是一种重要的制备苯乙醇工艺路线，现在有多种加氢催化剂可以用来做环氧苯乙烷的开环。从OrgProcResDevelop,1998,2,294中，已知使用Pd/C作为加氢催化剂催化环氧苯乙烷开环制备苯乙醇的方法，有较好的反应效果。但是由于使用贵金属Pd作为催化剂，导致催化剂成本很高。从ApplClaySci,2011,53,212和I.Vicente,P.SalagreandY.Cesteros,ApplCatalA:Gen,2011,408,31中，已知使用负载型镍催化剂催化环氧苯乙烷开环制备苯乙醇的方法，转化率和选择性都达到100%，但是催化剂质量为原料用量的5倍左右，溶剂质量为原料的750倍，不具备工业放大的实际意义。从DaltonTrans,2012,41,2910中，已知使用Pd/壳聚糖作为催化剂催化环氧苯乙烷开环的方法，苯乙醇选择性可以达到90%，但是反应转化率较低，同时由于贵金属催化剂的异构作用，反应产生苯乙醛、苏荷香醇、乙苯等多种副产物。US6166269A公开了使用Pd/C和Pt/C催化制备苯乙醇的方法，苯乙醇选择性高达99.9%。但是需要使用有机碱或无机碱作为助剂，由于贵金属的异构作用，会有苯乙醛产生，苯乙醛在碱性条件下不稳定，会聚合产生低聚物；同时，使用贵金属Pb和Pt，成本较高。从Chem.Commun.,1999,1041–1042中，已知使用Pd/C作为催化剂开环制备苯乙醇的方法，可以有效催化环氧苯乙烷开环生成苯乙醇，但是反应过程中会产生副产物1-甲氧基-2-苯乙醇，导致反应收率降低。综上所述，环氧苯乙烷加氢开环制备苯乙醇的催化剂存在以下不足：（1）使用贵金属作为催化剂，催化剂成本高；（2）使用负载型镍催化剂，催化剂用量和溶剂用量大，不利于环境保护；（3）产生的副产物多，原料转化率低、产品的收率低。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术提供一种氢化催化剂、制备方法及其在环氧苯乙烷开环制备苯乙醇中的应用，以实现以下专利技术目的：（1）本专利技术所述氢化催化剂，为Ni-Cr-Al催化剂，不含有贵金属，成本低；（2）本专利技术所述氢化催化剂，具有高的反应活性、选择性和稳定性，且可多次套用，催化剂和溶剂用量少；（3）本专利技术所述氢化催化剂应用于环氧苯乙烷加氢开环制备苯乙醇，副产物少，原料转化率高，选择性高，收率高；（4）本专利技术所述氢化催化剂应用于环氧苯乙烷加氢开环制备苯乙醇，工艺条件温和，设备简单，容易实现工业化。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种氢化催化剂，所述催化剂，由Ni、Cr、Al三种金属组成；所述Ni、Cr、Al的质量比例为1:0.0083-0.33:0.5-2.32。一种Ni-Cr-Al催化剂的制备方法，包括以下步骤：将Ni:Cr:Al=1:0.0083-0.33:0.5-2.32的镍铬铝合金进行粉碎，粉碎至50～100目，在20～110℃温度下，使用20-40%的氢氧化钠溶液搅拌处理2~3h，所述氢氧化钠固体的质量是镍铬铝合金的5-10倍，搅拌转速400-800r/min，然后使用去离子水进行洗涤，每次使用5倍于镍铬铝合金质量的去离子水，洗至洗涤水pH=7，得到Ni-Cr-Al催化剂，并保存于水中。通过本方法制备的Ni-Cr-Al催化剂同时具有高活性和高选择性。Ni作为主催化成分，起到催化氢化的作用，Cr作为辅助催化成分存在，可以降低Ni的催化活性同时提高催化剂的选择性，催化剂中残余的Al可以在保持催化剂高选择性的情况下，提高催化剂的活性，使本催化剂同时保持高活性和高选择性。所述镍铬铝合金优选Ni:Cr:Al=1:0.036-0.125:0.73-1.45，更优选Ni:Cr:Al=1:0.06:0.94所述温度优选60～90℃，更优选80℃；所述NaOH浓度优选25%～35%，更优选30%；一种氢化催化剂在环氧苯乙烷开环制备苯乙醇中的应用，具体如下：（1）加料催化剂用药匙从水中取出，无需过滤，直接湿态投料到溶剂中，再将环氧苯乙烷投到溶剂中，随后使用真空泵将物料吸入到高压釜中，使用0.3MPa的N2置换釜内气体3～4次；投料质量比为Ni-Cr-Al催化剂:溶剂：环氧苯乙烷0.005-0.1:0.5-5:1。所述投料比，优选为Ni-Cr-Al催化剂:溶剂：环氧苯乙烷0.01-0.05:0.5-1:1；更优选为：0.02:1:1。（2）置换釜内气体用0.3MPa的N2置换釜内气体3～4次；使用0.3MPa的H2置换釜内气体3～4次。（3）反应充入H2至反应压力为1.5～5MPa，开启搅拌，升温至30～100℃，反应时间2～5h；（反应时间由催化剂活性决定，并非人为控制，最终反应时间为氢化反应原料反应完消耗的时间）。（4）降温、降压、过滤待反应完成后，将釜内物料降至室温，打开排空阀，使釜内压力降至常压，过滤回收催化剂，经过精馏得到苯乙醇。所述溶剂优选甲醇、乙醇、异丙醇、1,4-二氧六环中的一种，更优选异丙醇；所述反应压力优选为2-3MPa；更优选为3MPa。所述反应温度优选40～90℃，更优选70-80℃。所述步骤(2)中搅拌转速优选600～800r/min。当采用上述更优选的技术方案时，苯乙醇选择性达99.5%，转化率99.2-99.5%，收率98.7-99%，纯度为99.5%。通过以上的技术方案，本专利技术可以实现以下有益效果：（1）本专利技术所述氢化催化剂，为Ni-Cr-Al催化剂，不含有贵金属；Ni-Cr-Al催化剂在制备过程中无需高温、高压等处理，只需要将镍铬铝合金使用NaOH溶液处理后洗涤处理即可，操作简单、成本低。（2）本专利技术所述氢化催化剂，具有高的反应活性、选择性和稳定性，且可多次套用；催化剂套用20次后，收率仅降低0.5-0.6%；且催化剂和溶剂用量少，投料质量比为催化剂:溶剂：环氧苯乙烷0.005-0.1:0.5-5:1。（3）采用本专利技术中的Ni-Cr-Al催化剂作为环氧苯乙烷开环制备苯乙醇的催化剂，反应温度可控制在30-100℃、压力1.5～5Mpa，反应条件温和，可以显著抑制副产物如乙苯、苯乙醛、苏荷香醇等，同时减少环氧苯乙烷与溶剂反应生成的醚类副产物的量，明显提高苯乙醇的选择性，原料转化率达95-99.5％以上，苯乙醇的选择性可达到95-99.5％；而且苯乙醇纯度达99.5％，收率达到92-99％，提高了生产效率，减低了生产成本。现阶段工业化技术中环氧苯乙烷开环制备苯乙醇，收率一般可以达到92-95%，本专利技术的收率为92%时，与现有技术水平相当，但是催化剂成本远低于现有技术水平，催化剂和溶剂的容量远远降低。（4）本专利技术所述氢化催化剂应用于环氧苯乙烷加氢开环制备苯乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢化催化剂，其特征在于：所述催化剂，由Ni、Cr、Al三种金属组成；所述Ni、Cr、Al的质量比例为1:0.0083‑0.33:0.5‑2.32。

【技术特征摘要】
1.一种氢化催化剂，其特征在于：所述催化剂，由Ni、Cr、Al三种金属组成；所述Ni、Cr、Al的质量比例为1:0.0083-0.33:0.5-2.32。2.一种氢化催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法为将Ni、Cr、Al按照1:0.0083-0.33:0.5-2.32的质量比例混合、粉碎，粉碎至50～100目，在20～110℃温度下，使用20-40%的氢氧化钠溶液搅拌处理2~3h，然后使用去离子水进行洗涤，洗至洗涤水pH=7，得到Ni-Cr-Al催化剂，并保存于水中。3.根据权利要求2所述的一种氢化催化剂的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量是镍铬铝合金的5-10倍；所述搅拌，转速为400-800r/min。4.根据权利要求2所述的一种氢化催化剂的制备方法，其特征在于：所述Ni、Cr、Al的质量比例为1:0.036-0.125:0.73-1.45；所述温度为60～90℃；所述氢氧化钠溶液的浓度为25%～35%。5.一种氢化催化剂在环氧苯乙烷开环制备苯乙醇中的应用，其特征在于：包括加料、反应；所述加料，Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：马啸，马书召，赵文乐，李文涛，吕爱凝，曹夕涛，于明，姜晓阳，林波，
申请(专利权)人：山东新和成药业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37