专利名称：一种由丙酮加氢制异丙醇的工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种由丙酮加氢生产异丙醇的方法。
异丙醇的生产可以采用丙烯水合的方法制得，如采用硫酸的间接酯化法，固体的酸性催化剂或阳离子交换树脂催化剂的直接水合法等方法。
由于工业上大部分丙酮皆由异丙苯过氧化法获得，并与苯酚联产。由于苯酚的需要量的增加，联产出大量的丙酮，出现需求的不平衡，经常导致丙酮过量的局面。这样就使得由丙酮加氢制备异丙醇成为一条经济上可行的路线。
内酮的加氢可用镍基或铜基催化剂来催化反应，或采用贵金属的钯、铂、铑、钌等催化。镍催化剂以兰尼镍(Raney Nickel)为最佳，也可以采用载于载体或复合氧化物形式。铜则多与其它金属氧化物复合作为催化剂或者担载于载体上。
丙酮在以上类型的催化剂上加氢，多采用固定床反应器，丙酮与氢气以一定配比在液相或气相情况下连续进入装有催化剂的反应器，在适当温度和氢压下加氢成异丙醇。
日本公开特许平3-141235介绍了采用兰尼镍催化剂的方法，该专利介绍丙酮加氢的转化率和异丙醇的选择性皆达99.9％。平2-279643介绍了采用Ru/γ-Al2O3催化剂加氢工艺，据介绍，丙酮经异丙醇稀释后加氢，在9.0MPa压力下，最高可以达99.9％转化率，异丙醇的选择性最高也达99.9％。这两种催化剂虽然有很好的活性和选择性，但兰尼镍催化剂相对价格较高，而且在催化剂装填、操作时较复杂；铂、钯、铑等贵金属催化剂价格更加昂贵，况且用于丙酮加氢条件苛刻，反应压力太高。
采用铜基催化剂的优点在于制备简单、价格便宜且易于操作使用。铜基的催化剂一般载在载体上或与其它金属氧化物做为助催化剂一起压片成型制得。铜基催化剂的改进在于选择合适的助催化剂成份改善其活性和选择性，可以达到与镍催化剂同样好的催化效果。采用氧化铝、氧化硅等载体担载的催化剂时，因为载体的存在易引起其它的副反应，异丙醇的选择性不高。采用其它金属氧化物做为助催化剂时，要求这些金属氧化物功能既可以作为加氢的活性成分，又起到担载铜单质、分散铜微晶的作用。作为助催化的金属氧化物常常与氧化铜一起经压片成型，此种助催化剂要求只对丙酮的加氢生成异丙醇的反应有活性，这样不至于减少异丙醇的选择性。
如苏联专利SU1051055A、SU1118632A和日本专利平3-41038介绍了采用Cu-Cr催化剂的加氢方法，俄罗斯专利RU2047590采用含有NiO(25～65m％)，CuO(10～35m％)，Cr2O3(15～40m％)的催化剂来催化加氢。采用此种催化剂加氢，缺点在于丙酮的转化率及异丙醇的选择性不高，一般低于99.5％，即异丙醇的收率不高。并且，采用Cr2O3作为助催化成分，铬化合物的毒性使得催化剂的制备及用后的处理麻烦，易产生环境方面的问题。
本发明的目的在于在丙酮加氢制备异丙醇过程中，采用一种含有助催化成分的铜基催化剂，通过采用此种催化剂，使得丙酮加氢生成异丙醇的选择性得到提高，即异丙醇的收率得到提高；同时以本催化剂取代原有的含铬化合物催化剂，避免了含铬催化剂生产及使用中的毒害作用。
本专利发现采用ZnO为助催化成分的铜催化剂时，丙酮转化率和异丙醇选择性皆大于以上专利介绍的采用其它金属氧化物助催化时的结果；接近甚至达到兰尼镍催化的效果。在此种催化剂中，ZnO本身即有加氢催化作用，又可以起到分散铜微晶、担载CuO的作用。
根据本发明，采用的CuO-ZnO催化剂的组成为含CuO 25～75m％，ZnO20～70m％，最佳为CuO 40～60m％，ZnO 35～55m％。其余为成型时加入的润滑剂如石墨，和粘结剂如无机粘结剂氧化铝、硅溶胶等或有机粘结剂如聚乙烯醇、聚乙二醇等成份。CuO含量增加，反应的转化率和生成异丙醇选择性增加，在CuO含量为50m％时，丙酮的转化率和生成异丙醇选择性最高，在CuO含量大于50m％时，丙酮的转化率和生成异丙醇选择性不再增加，并且含太多的CuO时催化剂的机械强度有所降低，催化剂的寿命缩短。
该催化剂是由可溶性铜盐和锌盐的水溶液，加入碱共沉淀，沉淀物经干燥、焙烧后获得氧化物混合物，再加入粘结剂和润滑剂压片成型制得。
催化剂在催化丙酮加氢过程中铜是以还原态的铜单质起主要催化作用，催化剂在装入反应器后，首先采用氢-氮混合气将催化剂进行还原，也可以采用异丙醇进行还原。
该反应工艺采用固定床反应器，反应物丙酮和氢气以气相连续进入催化剂床层反应转化为丙酮。反应过量的氢气经深冷分离后循环回反应器，反应液体产物分离后获得产品异丙醇。
进入反应器的氢气对丙酮的摩尔比越大则对反应越有利，但在大于4.5时，效果变得不明显，如对本反应，氢气与丙酮的摩尔比在1.5-4.5之间为最佳。
丙酮加氢成异丙醇反应温度在150～250℃之间进行，反应的压力在1.0～5.0MPa之间；丙酮进料的液时体积空速在0.5～4.0h-1之间。
采用本发明所涉及的工艺，特别是本发明所涉及的CuO-ZnO催化剂，能够在保证活性及选择性的同时，降低催化剂的制造成本，避免原有的含铬化合物催化剂生产及使用中的毒害作用。
权利要求
1.一种由丙酮加氢制异丙醇的工艺方法，其特征为采用一种CuO-ZnO氧化物混合物催化剂，其中CuO重量百分数为25-75％，ZnO重量百分数为20-70％，其余为成型时加入的润滑剂和粘结剂成份。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的催化剂组成中，CuO重量百分数为40～60％，ZnO重量百分数为35-55％。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于加氢反应的工艺条件为温度150-250℃，加氢反应的压力1.0-5.0MPa，进料氢气与丙酮的摩尔比1.5-4.5，丙酮进料的液时体积空速0.5～4.0h-1。
全文摘要
本发明介绍一种丙酮加氢制异丙醇的方法,采用压片成型的CuO－ZnO氧化物混合物催化剂,在装在该催化剂的固定床反应器内,丙酮加氢制备异丙醇。在一定温度和压力下,丙酮的转化率达到99.9%,异丙醇的选择性可达99.9%。
文档编号C07C49/10GK1255482SQ98121050
公开日2000年6月7日 申请日期1998年12月3日 优先权日1998年12月3日
发明者马友山, 苏杰, 张跃光, 王春梅 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石油化工总公司抚顺石油化工研究院