本发明涉及一种催化剂组合物,具体地说,涉及一种用于氢化、氢解或脱氢的催化剂组合物及其制备方法和应用。更具体地说,涉及用于一种草酸二甲酯加氢合成乙二醇的催化剂组合物及其制备方法和应用。
背景技术:
1、乙二醇(eg)是一种重要的化工中间体,具有广泛的应用,如生产聚酯、防冻剂等。合成气制乙二醇的生产路线已成功商业化,目前产能已达到12000kt/a。该工艺首先包括在含钯催化剂存在下将一氧化碳氧化偶联为草酸二甲酯(dmo),然后在铜催化剂存在条件下将乙二醇氢化为草酸二甲酯。
2、当前草酸酯加氢生产乙二醇的催化剂主要有cusi和cucr两大体系。美国ucc公司在1985年申请了两项关于草酸二甲酯加氢专利,us4677234技术主要以碳酸铜和碳酸铵为原料制备的cu-si催化剂;us4628128公开了一种浸渍法制备的cu-si催化剂。专利us4112245公开的催化剂制备方法主要采用共沉淀法制备cu-zn-cr和cu-cr体系催化剂,并引入ca和cr等助剂。其中cucr催化体系的反应活性较好,但由于cr存在着严重的污染能力,因此草酸二甲酯加氢生成乙二醇的商业催化剂是cu/sio2。日本宇部兴产公司专利us4585890采用蒸干溶剂的方法制备了cu/sio2催化剂,在草酸二乙酯加氢反应中,草酸酯转化率100%时,乙二醇选择性最高达到99.5%;由于铜金属本身具有活性低、高温易烧结、强度差等缺点,纯cu/sio2催化剂的稳定性较差,使用寿命达不到工业化应用的需要。专利cn101455976a以六方介孔分子筛(hms)为载体制备了一种载有铜和其他助剂金属的草酸酯加氢催化剂,其中以锰为助剂的cu-mn/sio2催化剂在草酸二甲酯加氢反应中,反应压力为3.0mpa,反应温度为200℃,h2/dmo=50(mo1/mo1)时,草酸酯转化率可达100%时,乙二醇选择性为91%,其他条件不变时,当h2/dmo升至180(mol/mol)时,乙二醇选择性为95%。但过高的氢酯比对循环压缩机的性能要求也高,会使生产成本有很大的增加。专利cn101138730a和cn102463122a也都披露了一种用于草酸酯加氢的cu-ag/sio2催化剂,分别是用浸渍法和溶胶-凝胶法制备,这类催化剂制备过程比较复杂,重复性不好,金属晶粒较大,分散性差,在实际生产中难以达到理想的效果。根据工业运行经验,这种催化剂的寿命通常在1年左右甚至更短。有限的使用寿命使其从操作角度来看是不利的,因为必须非常频繁地更换催化剂以确保最终产品的规格。通常认为催化剂失活与si浸出引起的cu团聚有关,而对于此应用,使用sio2作为载体材料对于实现理想的转化率和选择性至关重要。因此,开发具有良好反应性和稳定性的催化剂仍然是一个挑战。
技术实现思路
1、本发明涉及一种催化剂组合物,具体地说,涉及一种用于氢化、氢解或脱氢的催化剂组合物及其制备方法和应用。
2、在一个方面中,本发明涉及一种催化剂组合物,包含二氧化硅与氧化铝摩尔比(sar)为1800至5000的沸石,和0.1-40重量%的铜元素。
3、在另一个方面中,本发明涉及上述催化剂组合物的制备方法,包括以下步骤:
4、步骤1:将sar为1至500的沸石与酸溶液反应得到sar为1800至5000的沸石;和
5、步骤2:将步骤1)得到的sar为1800至5000的沸石与铜源混合得到根据权利要求1至10中任一项所述的催化剂组合物。
6、在另一个方面中,本发明涉及将上述催化剂组合物用于氢化、氢解或脱氢的方法。
1.一种催化剂组合物,包含二氧化硅与氧化铝摩尔比(sar)为1800至5000的沸石,和0.1-40重量%的铜元素。
2.根据权利要求1所述的催化剂组合物,其中所述沸石的sar为2000至4500。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂组合物,其中所述铜元素以0.5%至35重量%的量存在。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化剂组合物,其中所述沸石在新鲜状态下具有50至800m2/g的比表面积。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的催化剂组合物,其中所述沸石在新鲜状态下的孔体积为0.1至1ml/g,优选0.15至0.8ml/g。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的催化剂组合物,其中所述铜元素以氧化铜形式存在,经还原后具有1至20nm的平均粒度(d1)。
7.根据权利要求6所述的催化剂组合物,其中所述还原态铜元素经甲醇蒸汽处理后的平均粒径(d2)为1至20nm。
8.根据权利要求7所述的催化剂组合物,其中所述经甲醇蒸汽处理的还原态铜元素具有不超过20%的δd%,其中δd%=(d2-d1)/d1。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的催化剂组合物,其中所述沸石具有选自bea、cha、fer、fau、lta、mfi和mor的一种或多种骨架结构类型。
10.根据权利要求9所述的催化剂组合物,其中所述沸石具有bea的骨架结构类型。
11.一种制备根据权利要求1至10中任一项所述的催化剂组合物的方法,包括以下步骤:
12.根据权利要求11所述的方法,其中步骤1)的反应温度为20-120℃。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其中步骤1)的反应时间为1至48小时。
14.一种将根据权利要求1至10中任一项所述的催化剂组合物用于氢化、氢解或脱氢的方法。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述方法包括:
