[发明专利]一种液相氢转移催化糠醛加氢制备2-甲基呋喃的方法

说明书

本发明公开一种液相氢转移催化糠醛加氢制备2‑甲基呋喃的方法，属于生物质催化转化技术领域。采用所研制的高活性铜锌铝催化剂，通过釜式搅拌反应器，采用糠醛与醇类的摩尔比为0.1‑20mol％，反应温度范围为120℃‑240℃，反应时间为1h‑24h，催化剂用量与糠醛质量之比为0.01‑1，可以在常压条件下，实现2‑甲基呋喃的高选择性催化转化。催化剂中不含贵金属，铜物种主要由CuO及CuAl₂O₄尖晶石结构组成，并能够有效抑制积碳的生成。另外，本发明具有工艺简单、生产成本低廉、催化剂环境友好、催化剂易于分离的优势，催化剂制备过程简单、循环使用性能稳定，且具有良好的经济效益及工业应用前景。

技术领域

本发明属于生物质转化技术领域，具体的涉及一种液相氢转移法，采用釜式搅拌反应器，以非贵金属铜锌铝材料为催化剂，通过糠醛加氢高效制备2-甲基呋喃的方法。

背景技术

2-甲基呋喃(MF)是生产呋喃基化合物、戊二醇等重要的化工原料，也是作为生产农药杀虫剂(菊花乙酯)、香水、抗疟药(氯喹)等优异的化工中间体。此外，MF具有沸点较低，燃烧性能较优的特点。在能量密度及辛烷值等性能参数方面明显高于普通的汽油。因此开发MF产品替代化石燃油或作为目前燃料的添加剂将有利于缓解当前能源危机现状，具有很好的时代背景及研究意义。随着化石能源的日益枯竭及环境问题的日益突出，开发利用生物质能源已是近些年来研究的焦点。其中糠醛作为一种重要的生物质平台分子，主要来自于玉米芯、棉籽壳、油茶壳、甘蔗渣等原料。然而，其性质不稳定、利用率低等缺点促使我们将其转化为更有效的具有高附加值的下游产品。尽管我国年产糠醛上万吨，但是其中约80％均作为廉价原料出口，因此通过深度加工催化转化为高附加值的下游产品显得尤为重要。

对于糠醛转化生产高附加值化学品2-甲基呋喃，下述的已知技术都存在着不足：中国专利，公开号：CN101961652B，介绍一种铜-铬-铝-硅催化剂用于气相糠醛加氢制备2-甲基呋喃的方法，该催化剂的使用温度为170-200℃，反应空速为 0.4-0.6h^-1，反应压力为0.001-0.5MPa。虽然催化剂具有较高的糠醛转化率和2- 甲基呋喃的选择性，且催化剂使用寿命较长，但反应过程中采用铬基催化剂，对环境污染严重。

中国专利，公开号：CN103028405A，介绍一种氧化铜-氧化硅复合催化剂用于糠醛气相加氢制备2-甲基呋喃的方法，反应温度区间为60-120℃，反应压力为0.05-1MPa。其中氧化硅主要作为活性组分的分散剂，氧化铜(CuO)的质量百分含量为20-80wt％。但是在气相反应中该催化剂稳定性差，且对应的2-甲基呋喃得率较低。

发明内容

本发明提供了一种液相氢转移催化糠醛加氢制备2-甲基呋喃的方法，以铜锌铝材料为催化剂，在釜式反应器中，以醇类为溶剂及氢源，在常压及较低的温度(120℃-240℃)条件下通过糠醛加氢直接转化为2-甲基呋喃。采用上述液相氢转移催化加氢的方法，所述的铜锌铝催化剂具有优异的糠醛转化率及2-甲基呋喃的选择性。

本发明的技术方案：

一种液相氢转移催化糠醛加氢制备2-甲基呋喃的方法，步骤如下：

将摩尔比为0.1-20mol％的糠醛和醇类混合溶液加入反应器中，加入在氢气中经过预还原的铜锌铝催化剂，排出反应器中多余空气，保持反应器内压力为大气压，经过充分搅拌混合，在120℃-240℃温度条件下反应1h-24h，经过分离提纯即得产物2-甲基呋喃。

所述的铜锌铝催化剂用量与糠醛质量之比为0.01-1。