[发明专利]加氢法制备新戊二醇所用的铜基催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂技术领域。针对现有的铜基催化剂在羟基特戊醛加氢制备新戊二醇的反应中的选择性和稳定性有待于进一步提高的问题，本发明提供一种缩合加氢法制备新戊二醇所用的铜基催化剂及其制备，本发明的催化剂以催化剂重量百分比为基准计，包括20％～60％的氧化铜，15％～35％的氧化锌，1％～15％的氧化镓，5％～35％的铝锌水滑石。本发明通过向铜系催化剂中加入锌、镓元素得到羟基特戊醛加氢催化剂母体，并利用共沉淀法制备合成锌铝水滑石作为催化剂载体，混合后得到该铜基催化剂，该铜基催化剂含有镓助剂，极大地提高了催化剂的选择性和稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种加氢法制备新戊二醇所用的铜基催化剂及其制备方法。

背景技术

新戊二醇(2，2-二甲基-1，3-丙二醇，俗称NPG)由于具有特别的结构，因此该物质具有很多良好的特性，可用于许多现代化生产的反应，特别是易于进行酯化、氧化、缩合等多种化学反应。新戊二醇主要用于生产不饱和树脂、聚酯粉末涂料、无油醇酸树脂、聚氨脂泡沫塑料、合成增塑剂、表面活性剂、绝缘材料、印刷油墨和阻聚剂等，应用范围广泛。

新戊二醇在工业上生产中主要有由歧化法和缩合加氢法两种生产方法。歧化法是早先生产利用较为普遍的一种方法，歧化法是利用强碱性催化剂使异丁醛与甲醛水溶液发生醇醛缩合反应生成羟基新戊醛(俗称HPA)，羟基新戊醛再与过量的甲醛在强碱性条件下发生反应生成新戊二醇，同时，甲醛被氧化生成甲酸，甲酸进一步与碱中和生成甲酸盐，反应混合物经脱盐、精制得合格产品。这种方法的缺点是大量副产物甲酸盐的存在使得产品分离、精制的过程变得复杂。

加氢法制备新戊二醇是目前最先进的生产工艺。在有机叔胺的催化下，甲醛和异丁醛进行缩合反应得到缩合反应液，缩合反应液中含有羟基新戊醛，羟基新戊醛进一步加氢获得新戊二醇，该反应是原子经济性反应，而且得到的新戊二醇品质较高，生产成本较低。

羟基特戊醛加氢制新戊二醇催化剂是缩合加氢工艺工业化的主要难点之一。羟基新戊醛加氢催化剂主要有镍基、铜基和贵金属催化剂，与镍基、贵金属催化剂相比，铜基催化剂用于羟基特戊醛加氢反应具有成本低、能耗低等优势。根据公开报道的专利CN201380050357.4、CN201410413174、CN200910201434等结果显示现有铜基催化剂的其单程转化率、稳定性有待于进一步提高。

发明内容

针对现有的铜基催化剂在羟基特戊醛加氢制备新戊二醇的反应中的选择性和稳定性有待于进一步提高的问题，本发明提供一种缩合加氢法制备新戊二醇所用的铜基催化剂及其制备方法，本发明通过向铜系催化剂中加入锌、镓元素得到羟基特戊醛加氢催化剂母体，并利用共沉淀法制备合成锌铝水滑石作为催化剂载体，混合后得到该铜基催化剂，高比表面复合载体及助剂的有机结合优化了活性组分的分散度及还原度，极大地提高了催化剂的转化率和稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种缩合加氢法制备新戊二醇所用的铜基催化剂，所述铜基催化剂的组成为20％～60％的氧化铜，15％～35％的氧化锌，1％～15％的氧化镓和5％～35％的锌铝水滑石，所述氧化铜、氧化锌、氧化镓以及锌铝水滑石的重量占比之和为100％。

进一步的，所述铜基催化剂的组成为：30％～50％的氧化铜，20％～30％的氧化锌，5％～10％的氧化镓，10％～25％的锌铝水滑石，所述氧化铜、氧化锌、氧化镓以及锌铝水滑石的重量占比之和为100％。

另一方面，本发明提供以上所述的缩合加氢法制备新戊二醇所用的铜基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(a)30～85℃下，将铜盐、锌盐和镓盐溶于去离子水中，将其混合水溶液加入到沉淀剂中反应，控制最终的pH值为6.5～9.5，得到混合悬浊液；

(b)30～85℃下，将铝盐和锌盐溶于去离子水中，将其混合水溶液，与沉淀剂并流反应，控制最终的pH值为6～10，晶化后得到铝锌水滑石前驱体；