[发明专利]含氧化合物的氢化或氢解

说明书

公开了一种用于对含氧化合物进行氢化或氢解的方法。所述方法是在反应器中在催化剂、氢气和液态水存在下进行，并且所述催化剂包含分散在水热稳定的氧化物载体上的一种或多种来自元素周期表第8至11族的元素。

技术领域

本发明涉及在催化剂、氢气和液态水存在下对含氧化合物进行氢化或氢解的方法。

背景技术

乙二醇和丙二醇是具有多种商业应用的有价值的材料，例如作为传热介质、防冻剂以及诸如PET之类聚合物的前体。乙二醇和丙二醇在工业规模上通常是通过水解相应的环氧烷来制备，而环氧烷是由化石燃料生产的乙烯和丙烯的氧化产物。

近年来，较多的尝试集中在由可再生原料，诸如糖基材料生产化学品，包括二醇。将糖转化成二醇可以看作是对起始原料的有效利用，其中氧原子被完整保留在所需产物中。

目前用于将糖类(saccharide)转化为糖(sugar)的方法围绕如《德国应用化学(Angew.Chem.Int.Ed.)》,2008,47,8510-8513中所述的氢化/氢解方法进行。海绵金属催化剂诸如雷尼镍(Raney nickel)通常被用作氢化催化剂。这些催化剂可能会发生少量浸出，而此类浸出可能导致产品中存在金属或可能导致催化剂失活。

WO2015028398描述了一种将含糖原料转化为二醇的连续方法。在该方法中，含糖原料在反应器中与催化剂、氢气和溶剂接触。例如，使葡萄糖的水溶液与载有W/Ni/Pt的氧化锆催化剂和载有Ru的二氧化硅催化剂在氢气存在下接触。反应温度是195℃，并且绝对压力是75巴。

本发明人已经观察到，在用于由含糖原料生产二醇的热水性条件下，许多常用的无机氧化物催化剂载体不稳定。例如，催化剂载体可能发生相变或微晶生长，或者可能开始溶解。这会对催化剂性能产生不利影响，导致乙二醇收率降低，并且需要更频繁地改变催化剂。这也会导致系统不稳定，因此可能需要改变反应条件以保持催化剂性能。此外，催化剂载体的溶解可能导致乙二醇工艺中存在杂质。

碳催化剂载体可能在热水性条件下是稳定的，但也可能是机械上易碎的，使得当载体催化剂装载到反应器中时，催化剂的一部分被粉碎。此外，在乙二醇生产过程中可能在催化剂上形成含碳沉积物，并且用碳催化剂载体不可能发生烧尽含碳沉积物的典型再生过程，因为碳载体也会燃烧。

在氢气和液态水存在下发生氢化和氢解的其它方法中可能会出现类似的问题。此类方法可以包括将马来酸酐或琥珀酸氢化成四氢呋喃和1,4-丁二醇；将乙酰丙酸氢化成γ-戊内酯；将各种一元酸氢化成相应的一元醇(乙酸到乙醇)；以及通过水相重整反应将碳水化合物或糖醇转化为氢气和二氧化碳。

Duan等人在《今日催化(Catalysis Today)》234(2014)，66-74中讨论了二氧化钛和氧化锆催化剂载体在山梨糖醇的水相氢化脱氧中的用途。在二氧化钛中加入二氧化硅改善了水热稳定性，但不抑制水热条件下的结晶和表面积的减小。

本发明人试图提供一种氢化或氢解方法，其适用于在由含糖原料生产二醇过程中氢化乙醇醛，其中避免了现有技术的问题。

发明内容

因此，本发明提供了在催化剂、氢气和液态水存在下在反应器中对含氧化合物进行氢化或氢解的方法，其中所述催化剂包含分散在氧化物载体上的一种或多种来自元素周期表第8至11族的元素，并且其中氧化物载体是：

a)掺杂有1重量％至50重量％的另一元素的二氧化钛或氧化锆；或

b)包含至少10重量％二氧化钛和至少10重量％氧化锆的混合金属氧化物。

本发明人已经发现，如果催化剂载体选自掺杂的二氧化钛、掺杂的氧化锆或二氧化钛-氧化锆混合金属氧化物，那么可以提供在反应条件下稳定的催化剂，由此提供改进的氢化或氢解方法，其避免了与热不稳定的催化剂载体相关的问题。

具体实施方式