[发明专利]用于醋酸加氢制备乙醇催化剂中的石墨烯负载金属复合物及其制备方法

说明书

本发明是有关于一种用于醋酸加氢制备乙醇催化剂中的石墨烯负载金属复合物及其制备方法，该催化剂主要是以石墨烯为载体负载活性组分和助活性成分，其中活性成分为Pt、Pd、Rh和Ru中的一种或两种，负载量为总催化剂量的0.1%‑10%。助活性成分为Mo、Re、Co、Ni、Zn和Sn中的一种或几种，负载量为总催化剂量的0.1%‑10%。本发明的催化剂可以显著降低反应的温度和压力，并且提高醋酸的转化率和目标产物乙醇的选择性。

技术领域

本发明涉及一种醋酸直接加氢制备乙醇的催化剂，特别是涉及一种用于醋酸加氢制备乙醇催化剂中的石墨烯负载金属复合物及其制备方法。

背景技术

在现有技术中，乙醇广泛应用于食品、医药、化工、燃料、国防等工业，作为一种十分重要的清洁能源和汽油防爆剂组分，可大幅度降低燃烧所产生的污染物。

传统的乙醇生产方法主要依靠粮食发酵，成本高、效率低、由于其对全球粮食安全产生负面影响，遭到多数国家的反对；采用生物质纤维素发酵制造乙醇，原料丰富、价廉，但是其原料收集和运输成本高，并且技术还有待完善成熟，总体的生产成本居高不下。

目前利用煤气化得到合成气，然后通过进一步转化得到乙醇的工艺路线主要有以下几种：

（1）合成气直接制乙醇；

（2）合成气经过微生物发酵法制乙醇；

（3）合成气经过羰基化制得醋酸，然后加氢生产乙醇。

合成气生物法制乙醇，由于发酵过程需要的时间较长，难以实现连续化生产，并且成本较高；合成气直接制乙醇，转化率和选择性低，产品为混合物，分离较为困难。

因此，在煤制乙醇路线中，合成气经羰基化制得醋酸后直接加氢制乙醇的技术路线由于选择性高，成本相对较低，易于实现工业化生产，具有良好的发展前景。

从我国的能源结构来看，我国是贫油、富煤、缺气的国家，我国的石油资源相对不足，乙烯紧缺，而煤炭资源相对丰富，因此，研究开发从煤炭资源出发经合成气生产乙醇的工艺技术，既可以节约粮食，又可以充分利用我国丰富的煤炭资源，还可以为我国乙醇生产开辟新的技术途径，具有极其重要的战略意义。

USP7,8634,89B2公开了适用于醋酸气相加氢制乙醇的SiO₂、活性炭负载Pt基催化剂，USP4,398,039和USP4,443,639分别公开了两种Ru基催化剂，该类催化剂适用于醋酸加氢制相应碳链醇；USP4,517,391报导了Co-Cu-Mn-Mo复合型催化剂，可将醋酸气相加氢转化为乙醇，乙醇收率大于97%；USP4,804,791，USP4,990,655和USP5,061,671公开了活性炭负载的Pd-Re基催化剂，用于醋酸和丙酸加氢制乙醇和丙醇。

CN 102229520 A公开了一种醋酸气相加氢制备乙醇的方法，催化剂是以活性炭为载体，主活性组分为过渡金属W和或Mo中的一种或几种，助剂为Pd、Re、Pt、Rh和Ru等贵金属中的一种或几种。

CN 20120538576.4公开了一种醋酸直接气相加氢制备乙醇的方法，其催化剂的载体为微孔分子筛ZSM-5、介孔材料、氧化铝、氧化硅、无定形硅酸铝或铝酸钠或硅酸钠中的任两种或两种以上，活性组分为Pt、Pd中的一种或两种，助活性组分为Sn、Mo、Re和Ru中的两种或以上。

目前的这些方法普遍存在金属负载量大、反应压力高、乙醇选择性差的特点。