[发明专利]镍氢化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及包含镍和固体二氧化硅载体的催化剂、涉及用于制备这类催化剂的方法并且涉及用于不饱和脂肪材料的氢化的方法。

背景技术

已知在氢的存在下通过催化氢化来制备部分氢化的不饱和脂肪材料如油类或脂肪酸，并且特别是食用油如大豆油、菜籽油、棕榈油、芥花籽油或鱼油。可以利用常规氢化催化剂(加氢催化剂，hydrogenation catalyst)如镍或贵金属催化剂进行氢化。

适合于在食用油的氢化中使用的催化剂优选具有小粒径、大孔隙、高的催化金属分散和优异的过滤性能。

为了防止氧化而用脂肪(微滴)涂覆的镍粉末催化剂常常用于油类和脂肪酸氢化反应。此种催化剂通常含有按包括经涂覆的催化剂的微滴的重量计算的16与25wt％之间的Ni。镍粉末催化剂通常通过使镍和可溶性载体共沉淀来制备，其中，基于经煅烧的催化剂重量，负载于载体上的Ni的量通常为约60wt％。可商购得到的实例为Nysosel^TM800催化剂。

EP-A-0114704描述了制备镍-基催化剂的方法，其包括氢氧化镍/碳酸镍的沉淀，接着是在60与100℃之间的温度下进行持续20至180分钟的老化步骤。EP-A-0114704也描述了所生产的催化剂包含镍/镍化合物的骨料，和这些骨料具有外表面，该外表面为至少60％没有依附于此的载体颗粒。

共沉淀法的缺点在于只能将重要的催化剂特性如粒径和比孔体积控制于有限程度。所使用的高的镍负载也不利地限制了催化剂中的金属分散。EP-A-0114704中所描述的共沉淀法和沉淀法还导致硅酸镍的形成。由于硅酸镍难于被还原，需要使用高的还原温度并导致金属分散的损耗，因此是不合意的。

WO-A-02/07880描述了镍/二氧化硅氢化催化剂，其包含作为主要成分的硅酸镍。该催化剂的缺点在于硅酸镍的存在限制了可以容易被还原的催化剂中镍的总量。

US-A-5258346描述了一种镍氢化催化剂，其通过在约90℃下将碳酸钠添加至无定形二氧化硅上、接着在此温度下持续三个小时的老化步骤而使硝酸镍溶液沉淀来制备。该方法的缺点在于，也会导致硅酸镍的形成，这限制了可能容易被还原的催化剂中镍的总量。

DD-A-156187描述了通过使用碳酸钠将硝酸镍浓溶液沉淀至二氧化硅上来制备镍催化剂的方法。使用此浓缩的硝酸镍溶液的缺点在于会导致高的镍负载，这限制了催化剂中的金属分散。

Nitta等人(Journal of Catalysis96(1985)429-438)描述了通过使用碳酸钠、使用高的镍负载以及高的沉淀温度而使悬浮于硅胶中的硝酸镍溶液沉淀来制备Ni-二氧化硅催化剂。此外，所使用的高的镍负载不利地限制了催化剂中的金属分散。此外，高的沉淀温度还导致硅酸镍的形成，这限制了可能容易被还原的催化剂中镍的总量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于不饱和脂肪材料的氢化的新的镍催化剂，其能够显著降低按经涂覆的催化剂的重量计算的镍含量，同时基于经涂覆的催化剂的(相等的)催化剂重量而保持相同活性。

已发现，该目的可以通过将镍直接沉积沉淀至固体二氧化硅载体上而制备的镍催化剂来实现，使得催化剂在不饱和脂肪材料原料的氢化反应中表现出多得多的活性。特别地，已发现，此催化剂相比已知的镍催化剂，每当量的镍具有较高的活性。

因此，本发明涉及一种包含负载于固体二氧化硅载体上的镍的催化剂，其中所述催化剂具有至少0.4ml/g的比孔体积(N₂，)，并且其具有在360-420℃之间的温度下的TPR最大峰值。不希望受到理论的束缚，据相信，使镍颗粒基本上直接沉积至二氧化硅表面上，即，没有大量形成镍盐，如硅酸镍或水合硅酸镍。

优选地，本发明的催化剂包含20-48wt％、优选30-45wt％的镍。除非另有指示，本文中将镍含量表示为基于经煅烧的催化剂重量的金属镍。

本发明的催化剂的优点是较低镍含量，其允许催化剂中较高的镍分散。与此相反，具有较高镍含量的已知镍催化剂不能在催化剂中实现如此高的镍分散。该催化剂的另一个优点是在还原之后有>90wt％、优选>95wt％、更优选96-99wt％、甚至更优选97-98wt％的镍以金属形式存在。这远高于仅约70％的镍为还原金属形式的商购镍催化剂。