[发明专利]一种分子筛负载镍催化剂及其制备方法和在葡萄糖氢化制备山梨醇中的应用

说明书

本发明公开了一种分子筛负载镍催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将分子筛焙烧，得到活化后的分子筛载体；(2)将活化后的分子筛载体于镍盐溶液中浸渍，干燥，煅烧；其中，分子筛为HZSM‑5、SAPO‑11、SAPO‑34和MCM‑21中的一种或多种。该分子筛负载镍催化剂无需对催化剂进行氢气还原，仅需温和条件即可对催化剂进行有效还原，还原的过程和对葡萄糖进行氢化制备山梨醇的催化过程同时进行。与现有技术相比，葡萄糖转化率高、山梨醇选择性好。

技术领域

本发明涉及分子筛负载镍催化剂，具体地，涉及一种分子筛负载镍催化剂及其制备方法和在葡萄糖氢化制备山梨醇中的应用。

背景技术

山梨醇是一种重要的精细化学品，可以广泛用于医药、食品和化工领域，尤其是维生素C的合成、甜味剂、润湿剂、稳定剂和树脂合成等方面，此外，山梨醇也可通过加氢裂解制取石油化工原料如乙二醇、1,2-丙二醇等，同时，山梨醇也可通过加氢脱氧制备轻质烷烃、烯烃而用于新型生物燃料等领域。

目前，山梨醇主要是通过葡萄糖催化加氢还原而来，而葡萄糖又可利用廉价的纤维素、淀粉或生物质来获得，山梨醇的合成一直备受关注。工业上制备山梨醇的方法普遍是利用雷尼镍合金系催化剂进行葡萄糖加氢催化，同时需要在高压氢气的条件下进行。早期使用的中国发明专利CN1062851C公开了一种镍合金催化剂，在反应温度为100-150℃、H2压力为3-12MPa下，可以有效将葡萄糖进行转化。但该类体系对催化剂使用较为苛刻，在催化剂制备和使用过程中存有环境污染问题，催化剂性能的连续稳定也需重点考虑。考虑到贵金属的价格十分昂贵，催化剂的反应条件需在高压氢气下进行，对反应设备要求较高，同时催化剂的性能仍有待提高，造成山梨醇的实际生产效果不够理想。

对葡萄糖加氢反应，通常只有金属单质催化剂才有加氢还原能力，因此催化剂在制备过程中，通常需要进行氢气高温还原，将金属氧化物还原成金属单质。而催化剂在经过氢气高温还原的过程中，催化剂粒径通常会明显长大和团聚烧结，导致性能下降，不仅如此，现有的贵金属催化剂如Pd/C、Ru/C价格高昂的，生产成本高。

因此，提供一种催化剂及其制备方法，该催化剂不需要进行氢气高温还原而能够用温和的方法还原以发挥催化作用，并且该催化剂在用葡萄糖氢化制备山梨醇的过程中，不需要高压加氢等对设备要求较高的反应条件的制备方法，是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种分子筛负载镍催化剂及其制备方法和在葡萄糖氢化制备山梨醇中的应用，该分子筛负载镍催化剂无需对催化剂进行氢气还原，一方面，简化催化剂制备工艺，缩短催化剂制备周期，也可以大大降低能耗和提高环保性，另一方面，本发明中的催化剂在还原时无需高压高温通入氢气，还原过程在催化剂的使用过程中进行，仅需温和条件即可对催化剂进行有效还原，还原的过程和对葡萄糖进行氢化制备山梨醇的催化过程同时进行。催化剂的粒径较小，也避免了催化剂粒径的长大，大大提高了催化剂性能。应用该分子筛负载镍催化剂对葡萄糖氢化反应条件温和，无需高温、高压，且不用额外通入氢气，即可实现山梨醇的合成。与现有技术相比，葡萄糖转化率高、山梨醇选择性好。添加的分子筛负载镍催化剂在反应结束后可通过常规固液分离方式与反应体系相分离，利于产物山梨醇的纯化，可以简化葡萄糖氢化制取山梨醇生产工艺。

为了实现上述目的，本发明提供了一种分子筛负载镍催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将分子筛焙烧，得到活化后的分子筛载体；(2)将活化后的分子筛载体于镍盐溶液中浸渍，干燥，煅烧；其中，分子筛为HZSM-5、SAPO-11、SAPO-34和MCM-21中的一种或多种。

本发明还提供一种根据前文所述的制备方法制备得到的分子筛负载镍催化剂。