[发明专利]一种吸附剂在碳水化合物制小分子醇反应中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂在碳水化合物制小分子醇的应用，具体地说是吸附剂在碳水化合物制备小分子醇的反应中吸附生成的油状副产物，从而提高催化剂活性和寿命的一种方法。

背景技术

乙二醇、丙二醇等小分子醇是重要的能源液体燃料，也是非常重要的聚酯合成原料，例如，用于聚对苯二甲酸乙二酯（PET），聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN），还可以用作防冻剂、润滑剂、增塑剂、表面活性剂等，是用途广泛的有机化工原料。

利用具有可再生性的生物质制备乙二醇，可以减少人类对化石能源物质的依赖，有利于实现环境友好和经济可持续发展。碳水化合物，包括秸秆、纸浆、废纸、纤维素、淀粉、半纤维素、蔗糖、葡萄糖、果糖、果聚糖、木糖、可溶性低聚木糖等C_n(H₂O)_m化合物在自然界中广泛存在。随着农业技术的发展，其产量日益增长。发展以碳水化合物制备乙二醇、丙二醇等小分子醇，不仅可以在一定程度上降低对石油资源的依赖，同时，有助于实现农产品深加工制高附加值化学品。

目前，通过水热条件下催化加氢转化纤维素制备乙二醇(文献1：Direct catalytic conversion of cellulose into ethylene glycol using nickel-promoted tungsten carbide catalysts,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8510-8513；文献2：Transition metal-tungsten bimetallic catalysts for the conversion of cellulose into ethylene glycol，ChemSusChem 2010,3,63-66；文献3：CN 101735014A，一种碳水化合物制乙二醇的方法；文献4：CN 102190562A，一种碳水化合物制乙二醇的方法)。该方法以钨基催化剂和加氢催化剂组成的混合催化剂对纤维素进行催化转化，从而获得60-75%的乙二醇。

这些过程乙二醇的选择性较好、收率较高，但是随着浓度的提高，反应过程中生成的油状物容易毒化催化剂，使催化剂失活，影响催化剂的使用寿命和反应效率。

本发明提供的方法以多孔材料为吸附剂，在碳水化合物催化转化制备乙二醇的反应中吸附生成的油状副产物，使碳水化合物能够更加高效的催化转化为乙二醇等小分子醇，提高催化剂的使用寿命。此方法不仅操作简单，吸附剂制备简单易行，成本低廉，而且催化剂的使用寿命延长，催化效率提高，节约成本，更有利用工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸附剂在碳水化合物制小分子醇的应用方法。多孔吸附材料在碳水化合物一步催化转化为小分子醇的过程中吸附生成的油状副产物，从而降低了催化剂的失活速率，提高了催化剂的使用寿命。

碳水化合物催化转化制备小分子醇的反应在密闭高压反应釜内于水中搅拌进行，所采用的催化剂为复合催化剂，包括催化剂A和催化剂B，催化剂A的活性成分为第8、9、10族的过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或二种以上，催化剂B的活性成分为钨的无机化合物、有机化合物、络合物或钨单质中的一种或两种以上，包括金属钨、钨的碳化物、钨的氮化物、钨的磷化物、钨的氧化物、钨的硫化物、钨的氯化物、钨的氢氧化物、钨青铜、钨酸、钨酸盐、偏钨酸、偏钨酸盐、仲钨酸、仲钨酸盐、过氧钨酸、过氧钨酸盐、钨杂多酸中的一种或两种以上；反应前反应釜中充填氢气，反应温度与反应时间与吸附剂使用要求一致；在使用过程中，催化剂A的金属活性成分与催化剂B的活性成分（以金属钨重量计）重量比在0.02-3000倍范围之间。

由碳水化合物生成乙二醇的反应过程中，碳水化合物发生裂解生成的中间物种为不饱和的醇醛，因浓度太高，容易发生副反应，生成分子量不一的油状物质。同时，部分生物质中本身含有蛋白质、植物油等物质，在反应过程中其吸附在催化剂表面，毒化催化剂的活性中心，堵塞载体的孔道结构。因而，需要一种方法来降低表面生成的油状物在催化剂上的吸附，保持催化剂的高活性和稳定性；

以多孔材料，包括活性炭、介孔炭、氧化硅、氧化铝、分子筛中的一种或两种以上为吸附剂，在碳水化合物一步催化加转化为小分子醇（乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇）的反应中吸附油状物质；吸附剂粒度>2微米；吸附剂使用温度>120°C；