[发明专利]用于碳水化合物制备乙二醇的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于碳水化合物制备乙二醇的催化剂及其制备方法，主要解决现有技术中碳水化合物制乙二醇催化剂效率较低的问题。本发明通过采用一种组合催化剂，包含金属催化剂I和含M、N和W元素的多元过渡金属氧化物(M‑N‑W‑O氧化物)催化剂II，M选自IVB族元素的至少一种、N选自VB族元素的至少一种。本发明中所使用的组合催化剂可较好的解决该问题，可应用于碳水化合物制备乙二醇的领域。

技术领域

本发明涉及生物质利用领域，主要涉及一种用于碳水化合物制备乙二醇的催化剂及其制备方法。

背景技术

乙二醇作为重要的大宗化学品，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，急需寻找一条可持续的路线生产乙二醇来作为现有路线的补充。相比于其他的可再生的能源，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，可增加乙二醇的产量，减少对外的依存度，同时还具有原料资源丰富、工艺路线灵活、节能减排等优点。因此，开发高效的催化体系实现生物质原料到为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青睐。

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，受到了越来越多的关注。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(Directcatalytic conversion of cellulose into ethylene glycol using nickel-promotedtungsten carbide catalysts,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8510–8513)。CN102190562A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 104119207A公开了一种碳水化合物催化转化制备乙二醇的方法，该方法以碳水化合物为反应原料，以水为溶剂，以镧的单质或化合物和第VIII过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或两种以上二者构成的催化剂为复合催化剂，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，实现纤维素高效、高选择性、高收率制备乙二醇。

我们研究发现，在碳水化合物制备乙二醇的过程中，使用金属催化剂和M-N-W-O氧化物催化剂，能获得较高的碳水化合物制乙二醇的效率，同时催化剂水热稳定性较高，能循环再利用，经济效益好；同时对反应设备要求低，是绿色、环保的新催化体系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中利用碳水化合物制备乙二醇效率较低，提供一种用于碳水化合物制备乙二醇的组合催化剂。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用于碳水化合物制备乙二醇的方法。