[发明专利]用于制备生物质基乙二醇的催化剂

说明书

本发明涉及一种用于制备生物质基乙二醇的催化剂，主要解决现有技术中制备生物质基乙二醇效率较低的问题。本发明的通过采用一种多组分催化体系，包含负载型金属催化剂和氧化物固体酸负载的三氧化钨催化剂，其中氧化物固体酸选自第VB族中的至少一种元素的氧化物，本发明中所使用的催化剂可较好的解决该问题，能实现生物质到乙二醇的高效转化，可应用于制备生物质基乙二醇的领域。

技术领域

本发明涉及生物质利用领域，主要涉及一种用于制备生物质基乙二醇的催化剂。

背景技术

乙二醇是一种重要的基本有机原料，主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、机动车防冻液、不饱和聚酯树脂、非离子表面活性剂、增塑剂等，用途十分广泛。

目前乙二醇工业生产采用的技术路线包括石油原料路线和煤制乙二醇路线。石油原料路线由石油基乙烯原料环氧化制得环氧乙烷，然后环氧乙烷经水合得到乙二醇产品。煤制乙二醇路线中煤首先气化为合成气后再气相偶联合成草酸二甲酯，然后草酸二甲酯加氢制得乙二醇产品。这两条路线都依赖于化石资源，但是化石资源存储量有限，是不可再生的，需要寻找一条可替代的路线来生产乙二醇。其中，生物质是唯一一种可以替代化石原料为人类提供化学品的可再生资源。利用生物质来生产乙二醇的路线，可增加乙二醇的产量同时这路线具有原料资源丰富、工艺路线灵活、节能减排等优势。因此，开发能高效催化生物质原料转化为乙二醇的催化体系具有重要意义。

生物质原料制乙二醇有多种路线，相比于经过糖醇中间体的路线，纤维素/半纤维素、淀粉、糖类等直接催化加氢裂解反应制乙二醇的路线更简单同时乙二醇选择性更高；其中纤维素等非食用性的生物质原料的转化制备乙二醇，因为不会与人争粮，是目前研究的焦点。2008年，大连化学物理研究所的科研人员首次报道，利用金属镍促进的碳化钨直接催化纤维素转化为乙二醇(Direct catalytic conversion of cellulose into ethyleneglycol using nickel-promoted tungsten carbide catalysts,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8510–8513)。CN101723802A公开了一种纤维素制乙二醇的方法，以纤维素为反应原料，以第VIII族过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂与钼、钨的金属态、碳化物、氮化物和磷化物为催化活性组分构成多金属催化剂，在120-300℃，氢气压力1-12MPa的水热条件下经过一步催化转化过程，实现了纤维素高效、高选择性、高收率制备乙二醇。CN 101768050A公开了一种生产乙二醇和1,2-丙二醇的方法，该方法是在热水条件下(200-250℃)水解纤维素，通过引入WO₃、负载型的WO₃和Ru/C催化剂一方面提供酸性，促进纤维素水解，另一方面将水解中间产物转化为低碳物质，加氢得到乙二醇和1,2-丙二醇。

我们研究发现，在制备生物质基乙二醇的过程中，使用负载型金属催化剂和第VB族元素的氧化物负载的三氧化钨催化剂，既提高了生物质的转化效率，又能实现催化剂的循环再利用；同时对反应设备要求低，是一个绿色环保的新方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中生物质催化转化乙二醇效率较低，提供一种用于制备生物质基乙二醇的多组分催化剂。本发明要解决的技术问题之二，是提供一种与解决技术问题之一相对应催化剂的制备方法。本发明要解决的技术问题之三，是采用与解决技术问题之一相对应的催化剂来制备生物质基乙二醇的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于制备生物质基乙二醇的催化剂，包含负载型金属催化剂和氧化物固体酸负载的三氧化钨催化剂，其中氧化物固体酸选自第VB族中的至少一种元素的氧化物。

上述技术方案中，用于制备生物质乙二醇的催化剂，其中原料生物质选自纤维素、淀粉、半纤维素、果聚糖、木聚糖和双糖中的至少一种，但不仅限于此；其中纤维素包括微晶纤维素和木质纤维素类生物质中的纤维素。