一种新型催化材料及利用其制备2-甲基四氢呋喃的方法技术

本发明专利技术公开了一种用以2‑甲基四氢呋喃生产所用的镍系新型催化材料，以及利用该材料进行2‑甲基四氢呋喃生产的方法，选择镍粉、铝粉和钴粉，加入有机溶剂进行球磨，随后干燥后加入一水合氧化铝和聚乙烯作为粘结剂，进行高速剪切搅拌进行混合后挤出成条型，烧结后进行碱活化，同时利用该催化剂，对2‑甲基呋喃进行预热后进行气化，使其在气态下，以计算得到的流量进入列管反应器进行反应，本发明专利技术提高了强度，实现了催化剂强度和催化活性的平衡，提高了催化剂的综合性能，并研究得到与反应温度、压力、催化剂特性相适配的2‑甲基呋喃流量，极大地提高了生产效率，适合大规模的工业应用。

【技术实现步骤摘要】
一种新型催化材料及利用其制备2-甲基四氢呋喃的方法
本专利技术涉及新型催化材料及助剂
，尤其涉及一种用以2-甲基四氢呋喃生产所用的镍系新型催化材料，以及利用该材料进行2-甲基四氢呋喃生产的方法。
技术介绍
2-甲基四氢呋喃是一种有机化合物，分子结构式为在工业生产，目前是一种重要的原料，常用作有机中间体和优良的溶剂，在有机金属反应、汽车燃油添加剂、以及用于医药磷酸氯喹中间体方面，得到了广泛的应用。2-甲基四氢呋喃的制备方法有很多，主要有二元醇法、内酯法以及糠醛法等。从上世纪五十年代开始，ProskuryakovVA，ShikinNI，BaikovaZhG等人就开始陆续研究在催化剂的作用下，将糠醇还原得到2-甲基四氢呋喃的方法和具体工艺，但是用糠醛作原料所需反应条件苛刻，尤其是压力要求较大，设备投资高，并且糠醛的反应效率很低，且容易使催化剂造成焦化、失活等问题。现在2-甲基四氢呋喃的主流生产方法为通过2-甲基呋喃催化加氢而得，在由2-甲基呋喃催化加氢制备2-甲基四氢呋喃的反应中，可用的催化剂种类较多，工业生产中常用镍作为催化剂。近年来，CN201210431363.1、CN201910264902.9、CN201911365546.6、CN201811500771.1、CN201410226289.9等专利文献均对2-甲基呋喃催化加氢制备2-甲基四氢呋喃过程中，所用的催化剂进行了研究，但是上述文献往往集中对催化剂的组分、载体以及制备方法进行研究，所制备的催化剂适用于实验室或小试过程中的制备。但对于大规模的工业生产而言，即便是同样组分的催化剂，其形态、用量、反应条件，以及对反应时间和反应效率的影响是巨大的，但现有技术中尚未见对上述问题进行研究的文献。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用以2-甲基四氢呋喃生产所用的镍系新型催化材料，以及利用该材料进行2-甲基四氢呋喃生产的方法。本专利技术完整的技术方案包括：一种2-甲基四氢呋喃生产用镍系催化材料的制备方法，包括如下步骤：(1)采用质量比为42％的镍粉、质量比为54％的铝粉、质量比为6％的钴粉进行混合；(2)取80～100重量份步骤(1)得到的混合物和150～320重量份的有机溶剂，加入球磨机内，球磨至浆料粒径为30～50μm后，在120～150℃内进行加热干燥，至有机溶剂挥发完毕；(3)取100～150重量份步骤(2)得到的混合物，加入20～50重量份的AlOOH·H2O和20～80重量份的聚乙烯，在剪切搅拌混合机中，以1000～2000rpm的速度进行高速剪切搅拌1.5～2h，随后挤出成直径为3.2～3.6mm的条状成型物；(4)在650～850℃下烧结2小时，采用碱溶液进行活化，冲洗后得到所用的催化剂。优选的，利用催化剂进行2-甲基四氢呋喃制备的方法，采用上述催化剂进行2-甲基四氢呋喃制备的生产线包括：2-甲基呋喃储罐，该2-甲基呋喃储罐连接2-甲基呋喃预热器，2-甲基呋喃预热器后连接2-甲基呋喃蒸发器，2-甲基呋喃蒸发器后连接气液分离器；2-甲基呋喃蒸发器同时连接氢气和氮气气源；气液分离器通过换热器连接列管反应器，气液分离器同时还通过回流管路连接到2-甲基呋喃储罐；列管反应器随后顺序串联连接第一换热器、第二换热器和第三换热器，第三换热器后连接吸收塔；第一换热器在其支路上连接重组分接收罐，第二换热器在其支路上连接第一粗品接收罐，第三换热器在其支路上连接第二粗品接收罐；优选的，具体制备方法为：所用的原料2-甲基四氢呋喃位于2-甲基呋喃储罐中，2-甲基呋喃首先进入2-甲基呋喃预热器并在此进行预热后，进入2-甲基呋喃蒸发器进行蒸发，蒸发后的气态2-甲基呋喃进入气液分离器，在气液分离器中与进入气液分离器的H2进行混合，该过程中被分离出的液态2-甲基呋喃通过回流管路回到2-甲基呋喃储罐中，混合后的气体进入列管反应器6中，并在此处在催化剂的作用下进行加氢反应；反应后的气体依次通过第一换热器、第二换热器和第三换热器，在第一换热器中冷凝出的重组分进入重组分接收罐，在第二换热器和第三换热器中冷凝得到的组分分别进入第一粗品接收罐和第二粗品接收罐，从第三换热器中排出的尾气进入吸收塔，在放置于冰水浴中的二甲基甲酰胺溶剂中进行吸收后排空。一种2-甲基四氢呋喃的制备方法，列管反应器中，在列管反应器中，发生的主反应为：主要副反应为：附图说明图1为本专利技术公开的2-甲基四氢呋喃生产线流程图。图2为本专利技术列管反应器实物图。图中：1—2-甲基呋喃储罐；2—2-甲基呋喃预热器；3—2-甲基呋喃蒸发器；4—气液分离器-5—换热器；6—列管反应器；7—第一换热器；8—第二换热器；9—第三换热器；10—重组分接收罐；11—第一粗品接收罐；12—第二粗品接收罐；13—吸收塔。具体实施方式下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。下面对采用本专利技术的催化剂，利用固定床反应器对2-甲基呋喃加氢制备2-甲基四氢呋喃的整个工艺过程进行说明。首先，本专利技术所用的催化剂的制备过程为，采用质量比为42％的镍粉、质量比为54％的铝粉、质量比为6％的钴粉进行混合，得到混合物A。随后取80～100重量份的混合物A和150～320重量份的有机溶剂，加入球磨机内，球磨至浆料粒径为30～50μm后，在120～150℃内进行加热干燥，至有机溶剂挥发完毕后得到混合物B。随后取100～150重量份的混合物B，20～50重量份的一水合氧化铝和20～80重量份的聚乙烯，在剪切搅拌混合机中，以1000～2000rpm的速度进行高速剪切搅拌1.5～2h，随后挤出成直径为3.2～3.6mm的条状物，然后在650～850℃下烧结2小时，采用碱溶液进行活化，冲洗后得到所用的催化剂。采用该方法制备的条状Ni系催化剂，比表面积大于250m2/g，直径约为3mm，长度约为4-10mm，强度大于50N/cm，堆密度为0.50～0.55g/cm3。在上述催化剂的设计过程中，首先，根据反应的特性，选择镍、钴作为复合活性组分，兼顾生产成本和催化效率，随后，采用球磨的方式细化原料以提高催化效果，在球磨过程中加入有机溶剂以避免氧化，同时，采用铝系和高分子聚合物作为复合粘结剂，采用剪切搅拌的方式使粘结剂和活性组分得到充分均匀混合，使催化剂非常容易成型，并且避免了在碱活化过程中对氧化铝载体的过多腐蚀，提高了强度，实现了催化剂强度和催化活性的平衡，提高了催化剂的综合性能。利用本专利技术的催化剂，可以使2-甲基呋喃的收率≧98.0％，每吨催化剂可生产高达600-800吨2-甲基四氢呋喃。采用上述催化剂进行2-甲基四氢呋喃制备的生产线如图1所示，包括2-甲基呋喃储罐1，该2-甲基呋喃储罐1连接2-甲基呋喃预热器2，并使2-甲基呋喃在此预热，2-甲基呋喃预热器2后连接2-甲基呋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2-甲基四氢呋喃生产用镍系催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）采用质量比为42%的镍粉、质量比为54%的铝粉、质量比为6%的钴粉进行混合；/n（2）取80~100重量份步骤（1）得到的混合物和150~320重量份的有机溶剂，加入球磨机内，球磨至浆料粒径为30～50μm后，在120～150℃内进行加热干燥，至有机溶剂挥发完毕；/n（3）取100~150重量份步骤（2）得到的混合物，加入20~50重量份的AlOOHžH

【技术特征摘要】
1.一种2-甲基四氢呋喃生产用镍系催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）采用质量比为42%的镍粉、质量比为54%的铝粉、质量比为6%的钴粉进行混合；
（2）取80~100重量份步骤（1）得到的混合物和150~320重量份的有机溶剂，加入球磨机内，球磨至浆料粒径为30～50μm后，在120～150℃内进行加热干燥，至有机溶剂挥发完毕；
（3）取100~150重量份步骤（2）得到的混合物，加入20~50重量份的AlOOHžH2O和20~80重量份的聚乙烯，在剪切搅拌混合机中，以1000～2000rpm的速度进行高速剪切搅拌1.5～2h，随后挤出成直径为3.2~3.6mm的条状；
（4）在650~850℃下烧结2小时，采用碱溶液进行活化，冲洗后得到所用的催化剂。


2.利用权利要求1所述催化剂进行2-甲基四氢呋喃制备的方法，其特征在于，采用上述催化剂进行2-甲基四氢呋喃制备的生产线包括：2-甲基呋喃储罐，该2-甲基呋喃储罐连接2-甲基呋喃预热器并使2-甲基呋喃在此预热，2-甲基呋喃预热器后连接2-甲基呋喃蒸发器，2-甲基呋喃蒸发器后连接气液分离器；2-甲基呋喃蒸发器同时连接氢气和氮气气源；气液分离器通过换热器连接列管反应器，气液分离器同时...

【专利技术属性】
技术研发人员：范会杰，宋国全，马占军，王建平，
申请(专利权)人：山东一诺生物质材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37