[发明专利]用于顺酐加氢连续生产丁二酸酐的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及负载镍的催化剂，具体属于一种用于在固定床反应器上顺酐加氢连续生产丁二酸酐的负载镍催化剂及其制备方法。

背景技术

丁二酸酐(Succinic acid)，又名琥珀酸酐，分子式为C₄H₄O₃，是一种重要的有机合成原料，广泛用于医药、食品调味剂、农药、精细化工、醇酸树脂等领域，近年来，丁二酸酐由于丁二酸在全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和有机涂料等领域的应用，使其需求量大增。

目前生产丁二酸酐的方法可分为三种方法：即丁二酸脱水法；生物发酵法和顺酐加氢法。丁二酸脱水法分为直接脱水法和化学脱水法，其中丁二酸直接加热脱水法约有7.1％的丁二酸酐被碳化，且产品质量差，丁二酸酐含量一般只能达到84％，生产线长，成本高；丁二酸化学脱水法丁二酸酐亦易碳化，操作过程不稳定，丁二酸酐含量为80-95％，工艺流程长，生产成本也很高。生物发酵法用于丁二酸的生产，该工艺丁二酸的产率最高为84.9％，存在生产周期长，工序复杂，难以工业化大生产的缺点。顺酐加氢法分为电化学还原法和顺酐直接加氢法，电化学还原法的生产实践表明该法生产丁二酸酐具有能耗大(生产一吨丁二酸酐需耗电300度)、离子膜易破损、阳极消耗严重、工艺操作条件不佳等缺点；因此顺酐直接加氢法是目前生产丁二酸酐转化率和纯度最高的方法。

专利CN92100554.7和CN92103481.4公开了一种无溶剂条件下，利用雷尼镍催化剂对熔融状态的顺酐加氢制备丁二酸酐的方法。该专利采用釜式反应器，将催化剂与顺酐以一定配比投料，顺酐加氢反应过程中保持釜内氢气压力恒定，该法丁二酸酐最高产率分别为90％和96％。但该方法为间歇式生产，存在难以工业化连续生产丁二酸酐的缺点；另外，釜式反应器的有效反应容积利用率较低，该生产工艺需要较多的反应附属装置例如储存罐，该工艺亦有设备投资大的缺点。

专利SU1541210、Ru2058311和EP0691335，公开了在溶剂存在条件下顺酐一步加氢制备丁二酸酐的方法，其所用催化剂为贵金属Pd，贵金属含量高达2-10wt％，催化剂成本较高。采用该催化剂，在反应压力为4.0-6.0MPa条件下，丁二酸酐产率为90-95％。

专利US5952514和US5770744公开了一种铁和惰性元素铝、硅、钛或铁、钴、镍和碳合金粉末压制而成的催化剂用于顺酐液相固定床加氢制备丁二酸酐。在反应温度为60-180℃，压力380bar下，顺酐转化率为99％，丁二酸酐选择性为98％。该工艺虽提供了一种丁二酸酐的连续生产方法，但其反应压力偏高，这对反应器的设计和材质需有特殊要求，且其催化剂中活性金属含量为60wt％-65wt％，因而催化剂成本偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在固定床反应器上顺酐加氢连续生产丁二酸酐的催化剂及其制备方法；该催化剂具有活性组分含量低，可连续、高活性、高选择性、高收率地生产丁二酸酐，并具有良好的使用稳定性。

本发明提供的一种用于顺酐加氢连续生产丁二酸酐的催化剂，该催化剂为采用等体积浸渍法制备的镍含量为13-20wt％，促进剂含量为1-7wt％，载体为SiO₂、Al₂O₃、或SiO₂-Al₂O₃复合氧化物的负载镍催化剂。所述的促进剂是元素周期表第II、III、IV和VI主族，第II、III、IV和V过渡族和镧系中的至少一种元素，优选的是铬、钼、钨、锰、铼、钌、钴、铑、铂、钯、银、铜、镁、镧、铈、钾、钙、锡、锗中的至少一种。

一种用于顺酐加氢连续生产丁二酸酐的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)取一定量的载体，在400-800℃恒温焙烧处理3-6h，降至室温后备用；

(2)取镍盐、促进剂金属盐和氨水配制成镍含量0.05-0.2g·ml^-1、促进剂金属含量0.01-0.1g·ml^-1的浸渍液，浸渍液中镍∶氨水质量比为1∶0.5～5.0；

(3)将步骤(2)配制的浸渍液等体积浸渍到步骤(1)所述的载体上，静置20-120min后在80-200℃的温度范围内干燥2-6h，再在250-550℃的温度范围内焙烧1-50h；