[发明专利]一种脂肪酸甲酯加氢制高碳醇的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于脂肪酸甲酯加氢制高碳醇的催化剂，所述催化剂的活性中心为Cu，此外还引入其他金属如：Zn、Co、Ni等作为金属助剂；催化剂的载体为ZrO₂或TiO₂。本发明通过引入助剂和改变载体制备条件与处理条件，可以有效提高催化剂表面Cu⁰物种的含量、Cu物种的分散度和载体表面的氧空位浓度，从而提高脂肪酸甲酯在催化剂上加氢制醇活性。在温和条件下，本发明的催化剂既具有高的脂肪酸甲酯催化加氢制备脂肪醇的转化率和选择性，解决了传统催化剂反应条件苛刻的缺点，以及传统铜‑铬催化剂使用过程中铬的流失而导致的环境污染问题。

技术领域

本发明属于脂肪醇制备技术领域，具体涉及一种用于脂肪酸甲酯加氢制高碳醇的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

脂肪醇作为大宗化工产品脂肪酸甲酯的下游产品，素有“工业味精”之称，常被用于制备增塑剂、表面活性剂、洗涤剂、润滑剂等一系列精细化工产品，对国民经济的发展起着重要作用。脂肪醇的生产工艺包括油脂钠还原法、脂肪酸加氢法和脂肪酸酯加氢法等。钠还原法可生产不饱和醇，但是该工艺会产生剧毒的氰化物，且反应体系中不能有水的存在；脂肪酸加氢法需要在高温高压的条件下进行，且对设备具有较强的腐蚀性。脂肪酸酯加氢制备脂肪醇的反应条件较温和、所得脂肪醇的品质较高。因此，采用脂肪酸酯加氢制备脂肪醇具有较好的工业前景，脂肪酸酯加氢制脂肪醇的催化剂的设计与开发收到了科研人员的广泛关注。

传统的脂肪酸酯加氢制脂肪醇催化剂以CrCuO₄催化剂为代表，但是该类催化剂存在有Cr流失的问题，会对生态环境造成危害。近年来，一些专利报道了铜-铁-铝-锌催化剂和铜-铬-镁-硅-钡催化剂，但都存在有加氢活性差、选择性低等问题。

本发明所述催化剂实现了在温和反应条件下进行脂肪酸甲酯加氢制备脂肪醇，解决了传统脂肪醇生产过程中反应条件苛刻，能耗高，催化剂易失活的问题。本发明适用于脂肪酸甲酯的反应，反应温度在230~380℃，氢压在0~8MPa，原料转化率达100%，对脂肪醇的选择性较高（85%以上）。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种用于脂肪酸甲酯加氢制高碳醇的催化剂的制备方法，用以解决上述背景技术中提出的问题。本发明的催化剂能在较温和的条件下进行脂肪酸甲酯向脂肪醇的转化，且原料转化率可达100%，对脂肪醇的选择性较高（85%以上），解决了脂肪醇制备工艺中反应条件严苛的、催化剂含有毒害物质的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种用于脂肪酸甲酯加氢制高碳醇的催化剂，具体为复合氧化物，由如下原料组成：CuO和ZrO₂、或CuO和TiO₂；其中CuO的质量分数为复合氧化物的0-50wt.%，且不为0。

进一步地，所述催化剂还包括金属助剂，金属助剂以MOy计，CuO和MOy的摩尔比为0.1-5，所述M为Zn、Fe、Co和Ni中的一种或多种。

本发明还提供了一种用于脂肪酸甲酯加氢制高碳醇的催化剂的制备方法包括但不限于共沉淀法、浸渍法或溶胶-凝胶法。

所述的共沉淀法包括以下步骤：

（1）在室温条件下，将含有锆（钛）源和铜源的混合溶液（该混合溶液中也可加入一定的金属助剂盐）置于磁力搅拌器上，将Na₂CO₃（或其他碱源）溶液倒入锥形分液漏斗中，匀速滴加到混合液的烧杯中，并不断搅拌，直至混合溶液的pH值在7~9之间，生成沉淀，停止滴加Na₂CO₃溶液，关闭磁力搅拌器，将混合溶液置于室温下老化0.5~24 h；

（2）将所得的沉淀倒入离心杯中，加入去离子水进行离心洗涤，直至无杂离子，将所得样品放到烘箱中100℃干燥得催化剂前驱体；