[发明专利]用于生物质制乙二醇的催化剂

说明书

本发明涉及一种用于生物质制乙二醇的催化剂，主要解决现有技术中生物质制备乙二醇催化剂效率较低的问题。本发明通过采用一种负载型金属催化剂，以催化剂重量份数计，包含以下组分：a)0.03‑50份金属组分；b)50‑99.97份含钨元素的多元过渡金属氧化物载体，该催化剂能较好地解决该问题，可应用于生物质制乙二醇的领域。

技术领域

本发明涉及生物质利用领域，主要涉及一种用于生物质制乙二醇的催化剂。

背景技术

乙二醇是一种重要的基本有机原料，用途十分广泛，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、非离子表面活性剂和增塑剂等。

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。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。随着化石资源的枯竭，急需寻找一条生产乙二醇的可持续路线作为现有路线的补充，增加乙二醇的产量，减少对外的依存度。相比于其它可再生的能源，比如太阳能、风能、核能等，生物质是唯一一种可以为人类提供化学品的可再生有机碳源。利用生物质来生产乙二醇，具有原料资源丰富、工艺路线灵活、节能减排、绿色低碳等优点。因此，开发高效的催化体系实现生物质原料到乙二醇的转化具有重要的经济、社会效益，受到了越来越多科研人员的关注。

生物质原料制乙二醇主要有三条路线；第一条路线生物质发酵制备生物乙醇，乙醇脱水制乙烯，乙烯再经过环氧化和水合制得乙二醇；第二条路线是生物质原料先制得糖类，糖类加氢为糖醇，糖醇再加氢裂解制得乙二醇；第三条路线为生物质原料经过处理后得到纤维素/半纤维素、淀粉或糖类等，而后直接加氢裂解制备乙二醇。第一条路线主要衔接了现有的石油化工工艺，也是目前推广应用最多的路线。相比于经过第二条路线，第三条路线不经过糖醇中间体而直接催化加氢裂解制乙二醇步骤少，同时目标产物乙二醇的选择性更高，同时更高效节能，受到了越来越多人的青睐。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。大连化学物理研究所的科研人员，利用碳化钨为催化剂或过渡金属促进的金属钨催化剂对纤维素进行催化转化，从而获得乙二醇(Direct catalytic conversion of cellulose into ethylene glycol usingnickel-promoted tungsten carbide catalysts,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8510–8513；Transition metal–tungsten bimetallic catalysts for the conversion ofcellulose into ethylene glycol,ChemSusChem,2010,3,63–66)。CN102190562 A公开了一种多羟基化合物制乙二醇的方法，以纤维素、淀粉、半纤维素、蔗糖、葡萄糖、果糖、果聚糖等多羟基化合物为反应原料，以第VIII族过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂与钨的氧化物、钨酸、含钨酸盐、含钨杂多酸为催化活性组分构成复合催化剂，在120-300℃，氢气压力1-13MPa的水热条件下经过一步催化转化过程，实现了多羟基化合物高效、高选择性、高收率制备乙二醇。CN 103420797 A公开了一种低金属负载量催化剂用于碳水化合物制乙二醇和丙二醇的方法，该方法以碳水化合物为反应原料，以高分散低负载量的钌催化剂与钨的无机化合物、有机化合物无、络合物或钨单质中的一种或两种以上为催化活性组分构成复合催化剂，在600-350℃，氢气压力0.1-15MPa的水热条件下经过一步催化转化过程，实现碳水化合物高效、高选择性、高收率制备乙二醇和丙二醇。

我们研究发现，在生物质制乙二醇的反应中，使用含钨元素的多元过渡金属氧化物载体负载的金属催化剂，源于载体的酸性有利于反应原料的转化和载体中含有断键的活性中心能促进乙二醇的生成，此多功能催化剂在生物质制具有较好的催化性能；同时催化剂水热稳定性较高，能循环再利用，经济效益好，因此具有良好的应用前景。

发明内容