[发明专利]加氢脱氧催化剂及其应用和环己烷的制备方法

说明书

本发明涉及催化领域，公开了一种加氢脱氧催化剂及其应用和一种环己烷的制备方法，该催化剂含有载体以及负载在所述载体上的活性元素，所述载体为IM‑5分子筛，所述活性元素为Ni。根据本发明的加氢脱氧催化剂具有较高的加氢脱氧催化活性，在作为含有苯的含氧化合物的原料加氢脱氧制备环己烷的催化剂时，显示出较高的催化活性，能获得较高的原料转化率和较高的产物环己烷的选择性。

技术领域

本发明涉及一种加氢脱氧催化剂及其应用，本发明还涉及采用所述加氢脱氧催化剂的由含有苯的含氧化合物的原料制备环己烷的方法。

背景技术

目前全球原油储量中轻质原油产量不断下降，重质原油产量不断增加。除了开采和运输的难度外，由于原油重质化程度增加，导致重油的加工难度也越来越大。在世界化石能源日益匮乏的情况下，积极寻求替代能源，以缓解能源压力和环境问题，实现可持续发展。近年来，替代能源在全球备受重视，许多国家提出了明确的发展目标，制定了相关法规和政策，促进替代能源技术水平的提高和产业规模的扩大，最终实现能源消费结构多元化。按照国际惯例，替代能源包括核能、水电和可再生能源(太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等)。迄今为止，水电和核能收到明显的成效。生物质能是一种可再生绿色能源，是太阳能的一种高效廉价的浓缩形式。由于生物质能源存储量十分丰富，种类繁多，具有S、N含量低和CO₂排放低等优点，生物质能的开发利用己引起全球的广泛关注。根据存在形式，生物质能主要包括自然界可作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化城的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆等。生物质热-化学转化则是在一定条件下通过生物质气化、碳化、热解或催化液化生产气态燃料、液态燃料和化学物质。由于生物质能是所有替代能源中唯一可以生产液体燃料进行储运的能量来源，生物质液体燃料(也称为生物燃油)将在21世纪的交通运输中扮演重要角色。来自木质纤维素生物质的热解油含有许多不同的含氧化合物。加氢脱氧过程(HDO)是去除这种原子氧的反应，可以提高生物油的热值和稳定性。生物油的组成较为复杂性质，苯甲醚等代表性模型化合物可用于研究生物油加氢脱氧催化剂的有效性。苯甲醚HDO反应主要有四个途径：(1)脱甲基；(2)直接脱氧(DDO)； (3)加氢-脱氧(HYD)；(4)甲基转移。苯甲醚首先进行脱甲基反应生成苯酚和甲烷；中间产物苯酚经DDO路径生成苯或经HYD路径生成环己烷。反应过程中，除加氢生成甲烷外，部分甲基发生转移反应生成邻甲酚和2,6- 二甲基酚等。下式给出了苯甲醚加氢脱氧的反应路径。

现有加氢脱氧催化技术中，金属硫化物催化剂具有较高的选择性和活性，但是需要引入硫化物以维持其活性，硫化物的引入容易污染产物。目前开发的贵金属催化剂具有更高的反应活性、绿色高效，但催化剂稳定性差、成本高昂，不能满足工业化要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有技术的加氢脱氧催化剂进行苯的含氧化合物制备环己烷存在原料转化率低、环己烷选择性低的问题，而提供一种加氢脱氧催化剂及其应用和环己烷的制备方法，该加氢脱氧催化剂显示出较高的活性，不仅能够获得较高的原料转化率，还具有较高的产物环己烷的选择性。

本发明的发明人发现，作为加氢脱氧催化剂的载体，既要提供足够大的比表面积和介孔以便于具有加氢活性的金属元素的分散，同时还需要具备适宜的酸性以利于带羟基的中间产物的脱除。而纳米IM-5分子筛因具有高的比表面积和介孔体积，并具有较好的热和水热稳定性，被用于许多中孔分子筛催化的烃类择形催化反应中，特别是烃类的催化裂化、加氢裂化以及歧化、烷基化反应中。

本发明的发明人通过进一步的深入研究后发现，迄今为止，采用IM-5 分子筛负载Ni用于加氢脱氧过程，使得IM-5分子筛负载非贵金属催化剂具有较高的、甚至是接近100％产物环己烷选择性，该结果并未见报道。采用该类型的加氢脱氧催化剂，活性高、目标产物环己烷的选择性高，能够实现苯的环氧化合物到目标产物的定向转化。从而大大提升了催化过程的效率，减少了分离过程，节能环保。