一种合成丁二酸二烷基酯的双金属催化剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种合成丁二酸二烷基酯的双金属催化剂及其制备方法，该催化剂活性组分为钌和铁、镍或铜，载体为氧化铝、二氧化硅，二氧化钛，该方法是在CN102600836A基础上，通过引入第二金属组分，采用吸附-沉淀法制备出高活性催化剂，可在低温低压下催化马来酸二烷基酯加氢合成丁二酸二烷基酯，选择性和转化率均达99.0%以上；在相同贵金属含量条件下，双金属催化剂活性提高两倍，即保持同等催化活性时，可以减少贵金属的使用量，降低了催化剂成本，达到效益最大化。该催化剂具有成本低，稳定性好，活性和选择性高等优点。
【专利说明】一种合成丁二酸二烷基酯的双金属催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合成丁二酸二烷基酯催化剂及制备方法。
技术背景
[0002]丁二酸二烷基酯是一类重要的合成香料，食品添加剂，环保型高沸点溶剂，同时也是一种重要的化工中间体，广泛用于食品、香料，医药。涂料、橡胶、塑料等行业。尤其是随着人们环保意识增强，绿色环保的化工产品备受青睐，以丁二酸二烷基为溶剂的环保涂料以及为中间体制备的高性能颜料(如吡咯并吡咯二酮)必将具有巨大的市场前景，这将带动丁二酸二烷基酯的市场需求。
[0003]工业上合成丁 二酸二烷基酯的主要方法是采用浓硫酸作催化剂由丁 二酸与醇反应得到。但是硫酸具有强酸性和强腐蚀性，既增加了设备投入成本，又造成此工艺副反应多，产品收率低，色泽差，同时污染环境。近年来人们研究的热点主要集中在采用固体酸代替硫酸作催化剂合成相关酯类产品。
[0004]专利CN101745396A、CN101747189A公布了马来酸二烷基酯催化加氢合成丁二酸二烷基酯的工艺和催化剂，所用的催化剂为铜锌催化剂。存在的问题主要是活性组分含量高，受热冲击性差，反应压力高，同时铜催化剂作为最常用的羰基加氢催化剂，很容易生成1，4- 丁二醇，Y -丁内酯、四氢呋喃等副产物，增加了分离成本。
[0005]专利CN101979139A公开了一种由马来酸二甲酯加氢合成丁二酸二甲酯的负载型镍催化剂的制备方法及应用，为保持较高的催化活性，反应温度需在较高的温度(200°C、
0.5MPa)或较高的压力(50°C、5MPa)下进行。
[0006]US5872276A公开了一种马来酸二烷基酯催化加氢合成丁二酸二烷基酯的方法，采用绝热固定床反应器，所用了催化剂为Ni/Zr/Al。该方法反应压力高达30MPa。
[0007]CN102600836A公开了一种由马来酸二烷基酯加氢合成丁二酸二烷基酯的催化剂制备方法及应用，所用的催化剂为负载型钌催化剂，实现了 50?90°C，压力低于IOatm条件下的高效加氢。该催化剂使用0.5?15%贵金属钌为活性组分，催化剂制备成本相对较高，因此如何进一步降低贵金属含量是至关重要的。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种合成丁二酸二烷基酯的双金属催化剂及其制备方法，该催化剂活性组分为钌和铁、镍或铜，载体为氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，该方法是在CN102600836A基础上，通过引入第二金属组分，采用吸附-沉淀法制备出高活性催化剂，可在低温低压下催化马来酸二烷基酯加氢合成丁二酸二烷基酯，选择性和转化率均达99.0%以上；在相同贵金属含量条件下，双金属催化剂活性提高两倍，即保持同等催化活性时，可以减少贵金属的使用量，降低了催化剂成本，达到效益最大化。该催化剂具有成本低，稳定性好，活性和选择性高等优点。
[0009]本发明所述的一种合成丁二酸二烷基酯的双金属催化剂，该催化剂活性组分为钌和铁、镍或铜，载体为氧化铝、二氧化硅，二氧化钛中的一种或两种，按重量百分比钌的含量为0.1-5.0%，铁、镍或铜的含量为0.5-20%，载体的含量为99.4_75%。
[0010]所述丁二酸二烷基酯的双金属催化剂的制备方法，为吸附沉淀法，具体操作按下列步骤进行:
[0011]a、将三氯化钌和氯化铁、硝酸镍或硝酸铜溶于去离子水，充分搅拌混合均匀，然后加入载体为氧化铝、二氧化硅，二氧化钛，继续搅拌l_24h ；
[0012]b、将步骤a溶液加入碱性溶液调节pH=9_10，持续搅拌0.5_24h，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，干燥，然后焙烧还原，即得双金属催化剂。
[0013]步骤b中碱性溶液为氨水，尿素溶液或浓度为0.l-10mol/L的氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾或碳酸钠溶液。
[0014]步骤b中焙烧气氛为氩气或空气，焙烧温度为100-700°C，还原剂为氢气、氢气与氩气的混合气、硼氢化钠或乙二醇，还原温度为20-700°C。
[0015]本发明所述合成丁二酸二烷基酯的双金属催化剂与现有催化剂相比，具有特点为:
[0016]该催化剂减少了贵金属钌的使用量，降低了催化剂成本，并且低温低压下具有较好的热稳定性，高活性和选择性。通过本发明所述方法制备的催化剂可在温度30-90°C，压力2-15atm下催化马来酸二烷基酯加氢合成丁二酸二烷基酯，选择性和转化率均达99.0%以上。
【具体实施方式】
[0017]实施例1 (对照)
[0018]将120mg三氯化钌溶于50mL去离子水，充分搅拌混合均匀，然后然后加入载体IOg氧化铝，继续搅拌4h;
[0019]再加入lmol/L氢氧化钠溶液调节pH=9~10，持续搅拌4h，静置过夜；抽滤，去离子水洗涤至中性同时无氯离子，在室温下干燥、焙烧后，在温度400°C氢气气氛中还原2h，氢气空速为40(?-1,得到催化剂I。
[0020]实施例2 (对照)
[0021 ] 将240mg三氯化钌溶于50mL去离子水，充分搅拌混合均匀，然后然后加入载体IOg氧化铝，继续搅拌4h;
[0022]再加入lmol/L氢氧化钠溶液调节pH=9~10，持续搅拌4h，静置过夜；抽滤，去离子水洗涤至中性同时无氯离子；在室温下干燥，在400°C氢气气氛中还原2h，氢气空速为60(?-1，得到催化剂2。
[0023]实施例3 (本发明)
[0024]将120mg三氯化钌和500mg硝酸镍溶于50mL去离子水中，充分搅拌混合均匀，然后加入载体IOg氧化铝，继续搅拌4h ；
[0025]再加入浓度为lmol/L氢氧化钠溶液调节pH=9，持续搅拌4h，静置过夜；抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，在室温下干燥，然后焙烧还原，焙烧气氛为空气，焙烧温度为100°c，在氢气气氛中还原2h，还原温度400°C，氢气空速为40(?-1，得到双金属催化剂3。
[0026]实施例4 (本发明)[0027]将120mg三氯化钌和1.2g硝酸铜溶于50mL去离子水中，充分搅拌混合均匀，然后加入载体IOg 二氧化娃，继续搅拌4h ；
[0028]再加入浓度为0.lmol/L氢氧化钾溶液调节pH=10，持续搅拌4h，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，在室温下干燥，然后焙烧还原，焙烧气氛为氩气，焙烧温度为200°C,在还原剂为氢气与IS气的混合气体还原2h,还原温度为200°C,氢气与IS气的混合气体空速为ΘΟΟΙ1-1，得到双金属催化剂4。
[0029]实施例5 (本发明)
[0030]将120mg三氯化钌和600mg氯化铁溶于50mL去离子水中，充分搅拌混合均匀，然后加入载体IOg 二氧化钛，继续搅拌4h ；
[0031]再加入浓度为2mol/L碳酸钠溶液调节pH=10，持续搅拌4h，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，在室温下干燥，然后焙烧还原，焙烧气氛为氩气，焙烧温度为700°C，用硼氢化钠还原活化，还原温度为20°C，得到双金属催化剂5。
[0032]实施例6 (本发明)
[0033]将三氯化钌120mg和硝酸镍600mg溶于50mL去离子水中，充分搅拌混合均匀，然后加入载体IOg氧化铝，继续保持Ih ；
[0034]再加入质量分数25%氨水调节pH=9，持续搅拌0.5h,静置过夜，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，在室温下干燥，然后焙烧还原，焙烧气氛为空气，焙烧温度为200°C，还原剂为乙二醇，还原温度为80°C，即得双金属催化剂6。
[0035]实施例7 (本发明)
[0036]将三氯化钌120mg和硝酸镍600mg溶于50mL去离子水中，充分搅拌混合均匀，然后加入载体IOg 二氧化硅，继续保持5h ；
[0037]再加入质量分数10%尿素溶液调节pH=10，持续搅拌5h，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，在室温下干燥，氢气气氛还原，还原温度为700°C，氢气空速为400^1,即得双金属催化剂7。
[0038]实施例8 (本发明)
[0039]将三氯化钌120mg和硝酸镍600mg溶于50mL去离子水中，充分搅拌混合均匀，然后加入载体为二氧化钛10g，继续搅拌IOh ；
[0040]再加入浓度为5mol/L的碳酸钾碱性溶液调节pH=10，持续搅拌10h，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，在室温下干燥，然后焙烧还原，焙烧气氛为空气，焙烧温度为400°C，还原剂为乙二醇，还原温度为100°C，即得双金属催化剂8。
[0041]实施例9 (本发明)
[0042]将三氯化钌60mg和硝酸镍250mg溶于50mL去离子水中，充分搅拌混合均匀，然后加入载体为二氧化硅和氧化铝的混合物10g，继续搅拌24h ；
[0043]再加入浓度为lOmol/L的碳酸钾碱性溶液调节pH=9，持续搅拌24h，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，在室温下干燥，还原活化，还原剂为乙二醇，还原温度为100°C，即得双金属催化剂9。
[0044]实施例10
[0045]将实施例3-9所得任意一种催化剂用于合成丁二酸二烷基酯，具体步骤为:
[0046]将催化剂200mg，马来酸二甲酯10g，甲醇90mL依次加入200mL高压反应釜中，密闭，氮气吹扫三次，然后氢气吹扫一次，升温至65°C，调节氢气反应压力8-10atm，开启磁力搅拌，开始反应，至消耗氢气速率为零时，反应结束，反应后的混合物采用气相色谱分析；
[0047]表1反应条件及催化剂活性评价结果:
[0048]
【权利要求】
1.一种合成丁二酸二烷基酯的双金属催化剂，其特征在于该催化剂由活性组分钌和铁、镍或铜，载体为氧化铝、二氧化硅，二氧化钛中的一种或两种，按重量百分比钌的含量为0.1-5.0%，铁、镍或铜的含量为0.5-20%，载体的含量为99.4_75%。
2.根据权利要求1所述丁二酸二烷基酯的双金属催化剂的制备方法，其特征在于为吸附沉淀法，具体操作按下列步骤进行: a、将三氯化钌和氯化铁、硝酸镍或硝酸铜溶于去离子水，充分搅拌混合均匀，然后加入载体为氧化铝、二氧化硅，二氧化钛，继续搅拌1-24 h ； b、将步骤a溶液加入碱性溶液调节pH=9-10，持续搅拌0.5-24 h，静置过夜，抽滤，再用去离子水洗涤至无氯离子，干燥，然后焙烧还原，即得双金属催化剂。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤b中碱性溶液为氨水，尿素溶液或浓度为0.1-10 mol/L的氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾或碳酸钠溶液。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于步骤b中焙烧气氛为氩气或空气，焙烧温度为IO O - 7 O (TC，还原剂为氢气、氢气与氩气的混合气、硼氢化钠或乙二醇，还原温度为20-700。。。
【文档编号】C07C67/303GK103611546SQ201310676463
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】高志贤, 王磊, 吾满江·艾力, 努尔买买提·阿布都克力木, 马昱博, 庆绍军, 郗宏娟, 宋平 申请人:中国科学院新疆理化技术研究所