[发明专利]经促进的氧化锆催化剂载体

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月2日提交的美国临时申请No.61/156,859的权益，其内容以引用方式并入本文。本申请与2010年3月2日提交的国际专利申请PCT/US2010/XXXXX相关。

技术领域

本申请包括与催化剂和/或催化剂载体有关的实施方案和权利要求。本发明的一个或多个实施方案涉及氧化锆催化剂或催化剂载体，其中所述氧化锆通过使用多元酸或其它促进剂材料而促进。其他实施方案针对制备催化剂或催化剂载体的方法，以及催化剂在将糖、糖醇或丙三醇转化为具有商业价值的化学品和中间体中的用途。

背景技术

氧化锆(又称为二氧化锆)为一种已知的具有广泛工业应用的高温耐火材料。由于氧化锆的高物理和化学稳定性以及适度的酸性表面性能，它也是一种已知的催化剂载体材料。然而，由于氧化锆的相对高成本以及难以由该材料形成特定形状，因此将其用作非均相催化剂的载体材料具有有限的应用。此外，氧化锆经常经受导致表面积和孔体积损失的相转变。这降低了氧化锆的强度和耐久性。为了消除相转变的影响，使用稳定剂以抑制由优选的正方晶相向不太合意的单斜晶相的相转移。

在WO 2007/092367(由Saint-Gobain提交)中描述了一个涉及制备氧化锆催化剂载体技术的非穷举性实例，其中公开了形成的陶瓷体包含正方晶相氧化锆作为初晶相，其具有大于75m²/g的表面积和超过0.30mL/g的孔体积。在本发明的一个方面，描述了一种制备氧化锆载体的方法，该方法通过使用无机或有机粘合剂和/或稳定剂进一步加以限定。稳定剂可以选自氧化硅、氧化钇、氧化镧、氧化钨、氧化镁、氧化钙和氧化铈。

在美国专利No.5,391,362(授予Reinalda等人，并转让给ShellOil Company)中描述了另一个非穷尽性实例，其中公开并要求保护一种用于制造高表面积氧化锆的方法。公开内容指出优选表面积分别为125m²/g、150m²/g和200m²/g以上，并特别地要求保护一种使氧化锆具有的表面积为200m²/g以上的方法。如所要求保护的，该方法包括通过将锆化合物在水中的溶液与碱性化合物(例如氨、脲、六亚甲基四胺、乙醇胺、氢氧化钠和氢氧化钾)混合而使氢氧化锆从锆化合物在水中的溶液中沉淀出来。接着，用水洗涤氢氧化锆沉淀物以除去碱性化合物，然后在多种形式的磷酸的存在下进行陈化，并在250-550℃的温度下进行煅烧。尽管Reinalda教导了氢氧化锆沉淀物可在第5或6族元素的含氧酸的存在下进行陈化，但是仅充分描述了磷酸的使用。而且，Reinalda没有教导氢氧化锆与第5或6族含氧酸的共沉淀。

在美国专利申请2007/0036710(以Fenouil等人和Shell Oil Company的名义提交)中描述了又一非穷举性实例，其中公开了一种制备煅烧的氧化锆挤出物的方法。特别地，本申请记载了一种制备高级烯烃的方法，其中使氢和一氧化碳在具有钴作为催化活性金属的氧化锆挤出物的存在下，在Fischer Tropsch反应条件下接触。氧化锆挤出物通过混合微粒氧化锆而制得，所述微粒氧化锆具有不超过约15重量％的并非单斜晶相氧化锆的氧化锆。或者换言之，Fenouil教导了主要由单斜晶相(相当于约85重量％)组成的氧化锆优于正方晶相氧化锆，或者优于包含大于15重量％的非单斜晶相的单斜或正方晶相氧化锆的混合物。在Fenouil中，钴催化剂可通过浸渍而沉积在氧化锆挤出物上或者可将钴催化剂与微粒氧化锆和溶剂共研磨然后再挤出。氧化锆挤出物表现出特定的可测量特性，包括分别具有约0.3mL/g或更高的孔体积、约100N/cm(～2.5lb/mm)的压碎强度，以及50m²/g或更大的表面积。

在水相反应中应用非均相催化剂时，主要关注的是物理和化学稳定性。传统的基于SiO₂或Al₂O₃的催化剂载体当用于水溶液中时容易碎裂或侵蚀，这通常导致旨在长期工业应用的催化剂主体的机械强度的损失。在实验室和工业应用中，非均相催化剂的机械强度通常通过压碎强度进行评价，其中压碎强度值增大通常表明载体的机械强度增强。