丙酮加氢制备异丙醇的催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于丙酮加氢制备异丙醇的催化剂及其应用。为了解决现有丙酮加氢生产异丙醇工艺中催化剂使用不理想的问题，本发明专利技术使用具有150～350m2/g的BET比表面积和0.30～0.80m3/g的孔容的氧化铝作载体，含有8％～25％的镍，镍的表面积为10～30m2/g总镍量，相对现有技术显著地提高催化剂的丙酮加氢生产异丙醇的收率，在一定温度和压力下，异丙醇的收率可达99.4％。与现有镍基催化剂相比，具有较高的活性和选择性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于异丙醇催化剂及其制备方法和应用，更具体地说，本专利技术涉及以镍作为催化剂主活性组分的制备异丙醇的催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
异丙醇的生产可以采用丙烯水合的方法制得，如采用硫酸的间接酯化法和采用固体的酸性催化剂或阳离子交换树脂催化剂的直接水合法等方法。由于工业上大部分丙酮皆由异丙苯过氧化法获得，并与苯酚联产。由于苯酚的需求量的增加，联产出大量的丙酮，出现了供需不平衡，经常导致丙酮生产过剩的局面。这样就使得在某些时期由丙酮加氢制备异丙醇成为一条经济可行的路线。丙酮加氢制备异丙醇可使用镍基或铜基催化剂，也可使用如钯、钼、铑、钌等贵金属催化剂。镍基催化剂以骨架镍(Raney Nickel)为佳，也可以采用负载与载体或复合氧化物形式。铜催化剂则是多与其它金属氧化物复合作为催化剂或者担载于载体上。丙酮在以上类型的催化剂上加氢，多采用固定床反应器，丙酮与氢气以一定配比在液相或气相情况下连续进入催化剂床层，在适当温度和压力下加氢生成异丙醇。日本公开特许平3-141235专利报道了采用兰尼镍催化剂进行丙酮加氢制备异丙醇的方法,此专利介绍丙酮加氢转化率和异丙醇选择性均可达99. 9%。日本平2-279643提供了采用Ru/ Y -Al2O3催化剂丙酮加氢工艺，根据报道丙酮经异丙醇稀释后加氢，在9. OMPa压力下，最高可达99. 9%的转化率，同时异丙醇的选择性也可达到99. 9%。这两种催化剂虽然有很好的活性和选择性，但兰尼镍催化剂价格相对较高，且在装填操作时比较复杂；钼、钯、铑等贵金属催化剂价格更加昂贵，且反应压力太高，工艺条件苛刻，设备要求较高。如日本专利平3-41038、苏联专利SU 1051055A和SU1118632A均介绍了采用Cu-Cr催化剂的丙酮加氢方法，俄罗斯专利RU 2047590使用了含有Ni0(25 65m% )、Cu0(10 35m% )和(15 40% )的催化剂进行丙酮加氢制取异丙醇。使用上述专利中所述的催化剂均存在丙酮转化率和异丙醇选择性不高的缺点，从而导致异丙醇收率保持在一个较低水平。此外，催化剂中的Cr2O3易产生环境污染，不符合当前“绿色”化工的要求。中国专利CN 1255482A报道了一种采用压片型的CuO-ZnO混合氧化物催化剂进行丙酮加氢制备异丙醇的方法，且在一定温度和压力下，丙酮转化率和异丙醇选择性均可达99. 9%。但由于反应温度高铜基催化剂容易融结，致使其逐步失活和较低的丙酮转化率下操作。中国专利CN 1962588A报道了一种以丙酮为原料，以Ni-Co/AC为催化剂，其中Ni-Co/AC催化剂的组成为Ni为10 70%，Co为I. I 30 %，其余为活性炭组份，在气相中连续反应制备异丙醇的方法。具体的操作条件是压力常压 2.010^，温度70 200°C，丙酮液相空速1.0 10. Oh—1，氢酮摩尔比:3.0 15.0，催化剂用量0. 2 2. Om3酮(hr. m3催化剂)。采用此种方法经过后续加工虽可获得高纯度的医药和化妆品工业用异丙醇。但此种方法中负载型镍催化剂中优选的Ni含量50 65%,Co含量为2. 0 20%，催化剂制备成本较高，降低了丙酮加氢生产异丙醇的经济性。为了提高催化剂的活性，一般是尽可能地将活性组分高度分散，使其具有较高的表面积，例如CN00803678. 0给出一种镍表面积为至少80m2/g总镍量的镍/过渡型氧化铝催化剂，其用于油类或脂类的加氢。该专利技术利用镍氨络合物的水溶液使过渡型氧化铝粉末形成浆液，加热浆液，使镍氨络合物分解，并沉积不溶性镍化合物，从水溶液介质中过滤固体残余物，干燥，还原。要求氧化铝粉末具有1-20微米的直径。第一，丙酮加氢催化剂因加氢反应器的结构形式和加氢反应热等因素，使得催化剂不能使用粉末形式，而应是大颗粒形状。第二，该专利技术的催化剂制备方法采用沉淀方法，如果压片成颗粒状，会损失催化剂的孔结构和镍表面积，因而不适用本专利技术的丙酮加氢。纵观现有技术文献，现有的丙酮加氢生产异丙醇工艺存在着反应条件苛刻和/或 催化剂使用不理想的情况。
技术实现思路
专利技术人为了解决现有丙酮加氢生产异丙醇工艺中催化剂使用不理想的问题，在现有催化剂的基础上进行了较细致的研究，发现本专利技术的催化剂具有理想的丙酮加氢性能，进行了模拟工业生产条件的试验和催化剂对比试验，试验结果表明使用本专利技术的催化剂，异丙醇的收率可达99.4%。与现有镍基催化剂相比，异丙醇选择性较高，副产的二异丙醚和4-甲基-2-戊醇以及副产的气体轻组分如甲烷等非常低，从而提高了装置的经济效益。具体地，本专利技术的用于丙酮加氢制备异丙醇的催化剂包含过渡型氧化铝载体和负载在氧化铝载体上的镍，以催化剂的总重量计，含有8% 25%的镍，镍的表面积为10 30m2/g总镍量，所述氧化铝载体具有150 350m2/g的BET比表面积和0. 30 0. 80m3/g的孔容。优选地，所述催化剂的比表面积为140 300m2/g，孔容为0. 25 0. 60m3/g。优选地，以催化剂的总重量计，所述催化剂含有7% 18%的镍。本专利技术所使用的氧化铝载体满足所要求的指标即可以使用。为了发挥催化剂更好的催化性能，更优选地，所述氧化铝载体由北京化工研究院生产。本专利技术的催化剂可用常规方法制备，例如浸溃法、沉淀法、喷涂法等，对制备方法没有特别的要求，例如，称取一定量的载体，通过浸溃法使活性组分负载到载体上，然后干燥，焙烧，还原，最后得到所述催化剂产品。例如，采用浸溃法时，一般是将氧化铝载体成型后使用。举例来说，用拟薄水铝石粉体成型为所需要的形状后，干燥，在一定温度下焙烧为指标满足需要的载体。然后利用浸溃法进行负载活性组分。再例如采用沉淀法时，先将活性组分沉淀，然后向沉淀浆体中加入氧化铝粉体，经过滤、干燥等程序，再成型。具体地说，将需要量的Ni的可溶性盐溶解于水中，配成溶液，将氧化铝载体浸溃在溶液中一段时间，在100 200°C下干燥2 8h，然后250 500°C下焙烧2 8h，再用氢气在200 500°C下还原10 80h，得到本专利技术的催化剂。Ni的可溶性盐可以为任意可溶性盐，例如硝酸镍、醋酸镍、柠檬酸镍、甲酸镍等。本专利技术的另一个目的是提供本专利技术的用于丙酮加氢合成异丙醇的催化剂的应用，在氢气存在的情况下，以丙酮为原料，在装有本专利技术的催化剂的固定床反应器中反应生成异丙醇。更具体地说，在常压或加压下，丙酮与氢气在固定床反应器中反应生成异丙醇，反应温度为80 180°C，丙酮的液时空速为0.05 Ih'丙酮与氢气的摩尔比为I : 2 6。从工业生产的角度考虑，优选地，在所述固定床反应器的进料中混入异丙醇生产装置的循环液，所述循环液是来自固定床反应器的物料分离出氢气后提纯异丙醇所剩余的液体。采用本专利技术的催化剂以丙酮为原料制备异丙醇，丙酮的转化率高，异丙醇的收率高和选择性高，同时催化剂的金属活性组分含量低，但具有较长的使用寿命，即具有较好的稳定性。具体实施例方式下面结合实施例对本
技术实现思路
作进一步解释与描述，但本专利技术并不仅限于以下实施例。 实施例I采用等体积浸溃法，根据氧化铝载体(由北京化工研究院生产，BET比表面积和孔容分别为154m2/g和0. 32m3/g)的吸水率，将需要量的硝酸镍溶解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙酮加氢制备异丙醇的催化剂，其特征在于，所述催化剂包含过渡型氧化铝载体和负载在氧化铝载体上的镍，以催化剂的总重量计，含有8％～25％的镍，镍的表面积为10～30m2/g总镍量，所述氧化铝载体具有150～350m2/g的BET比表面积和0.30～0.80m3/g的孔容。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田保亮，戴伟，杨溢，李宝芹，张桂英，黄龙，唐国旗，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：