[发明专利]加氢催化剂、其应用以及利用其催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法

说明书

本发明提供一种加氢催化剂、其应用以及利用其催化α‑蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法，该加氢催化剂包括载体和负载在载体上的活性元素、助剂元素以及碱金属元素或碱土金属元素。其中，载体为活性炭或三氧化二铝，活性元素选自钌及钯中的至少一种，助剂元素选自铁、钴及镍中的至少一种。该加氢催化剂具有较高的加氢催化活性，在作为α‑蒎烯加氢制备顺式蒎烷的催化剂时，即使在较低的反应温度下也显示出较高的催化活性和稳定性，能获得较高的α‑蒎烯转化率和顺式蒎烷选择性。

技术领域

本发明涉及加氢催化技术领域，特别是涉及一种加氢催化剂、其应用以及利用其催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法。

背景技术

松节油是一种非常宝贵的可再生天然资源，在我国有着极其丰富的产量，尤其是脂松节油，它含有大量的α-蒎烯，α-蒎烯经催化加氢可制备蒎烷。蒎烷是α-蒎烯大宗深加工产品之一，蒎烷进一步反应可用于合成芳樟醇、香叶醇和二氢月桂烯醇等萜类香料及其系列下游产品。将蒎烷用于合成下游产品时，基本利用的是顺式结构的蒎烷，而现有的将α-蒎烯加氢生产蒎烷的技术得到的蒎烷产品，其顺式结构的蒎烷含量一般不超过90%。因此，希望在香料工业上使用的蒎烷顺反比尽可能高，以降低下游产品分离提纯难度，从而降低蒎烷产品的后续加工利用成本。

CN1054595C通过对骨架镍催化剂的制备和修饰，提供了一种新型的骨架镍催化剂。该催化剂用于蒎烯催化加氢制备顺式蒎烷的反应中，可得大于99%的转化率，产品顺式蒎烷在蒎烷中的含量大于95%。CN1117716C提供的制备顺式蒎烷改良方法，是采用新型的过渡金属合金催化剂，催化剂投入重量为蒎烯量的2~8%，反应压力为2~3MPa，温度为70~110℃，反应3~6小时，原料转化率可达99%，顺式蒎烷含量大于96%。目前工业上常用的雷尼镍催化剂存在反应条件苛刻、催化剂易结焦和催化剂重复使用性能不佳等缺点。

CN105669344A公开了一种α-蒎烯固定床连续催化加氢合成顺式蒎烷的方法，以骨架镍为催化剂（粒径分布为1~3mm，铝含量为23%），在温度60~180℃、压力1~6MPa、液时空速0.5~1.5h^-1，以及氢烯摩尔比20~80:1条件下，转化率为53.3~99.2%，顺式蒎烷选择性84.7~95.2%。该固定床连续催化加氢工艺合成顺式蒎烷，具有工艺流程简单，后处理方便等特点，同时增加了生产过程的安全性和避免了催化剂在反应过程中的失活。但是催化剂活性不够高，顺式蒎烷选择性偏低；同时，氢烯摩尔比大，氢气循环能耗、物耗高，设备投资和运行成本高。

发明内容

基于此，有必要针对传统的催化加氢制备顺式蒎烷的加氢催化剂，稳定性和活性都较低，反应条件苛刻且α-蒎烯转化率还有待进一步提高等问题，提供一种在低温条件下就显示出较高活性和稳定性的加氢催化剂。

此外，本发明还提供一种利用上述加氢催化剂催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法，利用该加氢催化剂催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷，反应条件温和，α-蒎烯转化率较高且能获得较高的顺式蒎烷选择性。

一种加氢催化剂，包括载体和负载在载体上的活性元素、助剂元素以及碱金属元素或碱土金属元素；所述载体为活性炭或三氧化二铝；所述活性元素选自钌及钯中的至少一种；所述助剂元素选自铁、钴及镍中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述加氢催化剂中活性元素的质量含量为0.3%~0.5%；所述加氢催化剂中助剂元素的质量含量为0.05%~3%；所述加氢催化剂中碱金属元素或碱土金属元素的质量含量为0.05%~0.3%。

上述任一项所述的加氢催化剂在α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷中作为催化剂的应用。

一种利用上述任一项所述的加氢催化剂催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法，包括以下步骤：

将氢气和含有α-蒎烯的原料液混合，得到气液混合物；

将所述气液混合物在加氢催化剂的存在下进行催化加氢反应，得到含有顺式蒎烷的混合液。