一种醋酸加氢制备高品质乙醇的方法_2

文档序号:8243467阅读:来源:国知局
br>[0019] 优选的,所述步骤(1)中醋酸气相加氢催化剂I为选自负载在催化剂上或被催化 剂载体分散的至少一种金属活性组分的催化剂。所述金属活性组分选自元素周期表的IB、 IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIIIB 族过渡金属、镧系金属和 IIIA、IVA、VA、VIA 族金属中 一种或两种以上的组合。更优选的,所述(1)中醋酸气相加氢催化剂I为负载钴系催化剂 或贵金属催化剂中的一种或几种。更具体而言,所述的加氢催化剂选自以下:
[0020] 所述步骤(1)中加氢催化剂I选自负载在催化剂上或被催化剂载体分散的钴催 化剂,其中钴金属含量占催化剂总重的15wt%?45wt%,所述的催化剂还含有痕量的贵金 属,其中所述的痕量贵金属选自钯、钼和铼中的一种或多种,其重量与钴金属重量的比率为 1:100 ?1:300。
[0021] 所述步骤(1)中加氢催化剂I选自负载在催化剂上或被催化剂载体分散的钴催化 齐U,所述的催化剂还含有硼,其中钴金属含量占催化剂总重的l〇wt%?50wt%,硼占催化剂 总重的I. 〇wt%?10wt% ;
[0022] 所述步骤(1)中加氢催化剂I选自负载在催化剂上或被催化剂载体分散的钴催化 齐U,所述的催化剂还含有铋,其中钴金属含量占催化剂总重的l〇wt%?50wt%,其中钴金属 含量占催化剂总重的l〇wt%?50wt%,铋金属占催化剂总重的0. lwt%?50wt% ;
[0023] 所述步骤(1)中加氢催化剂I选自负载在催化剂上或被催化剂载体分散的钴催化 齐U,所述的催化剂还含有锡,其中钴金属含量占催化剂总重的l〇wt%?50wt%,其中钴金属 含量占催化剂总重的l〇wt%?50wt%,锡金属占催化剂总重的10wt%?40wt%。
[0024] 所述步骤(1)中加氢催化剂I选自负载在催化剂上或被催化剂载体分散的钴催化 齐U,所述的催化剂还含有银,其中钴金属含量占催化剂总重的l〇wt%?50wt%,银金属占催 化剂总重的〇? lwt%?10wt%。
[0025] 所述步骤(1)中加氢催化剂I含有载体、钴元素、VIB族元素,其中钴元素的含量 占催化剂总重的15wt%?50wt%,VIB族元素选自钥、钨、铬中的至少一种,其含量占催化剂 总重的0. 5wt%?15wt%,所述的载体选自氧化娃、娃藻土、娃酸I丐、氧化锫、氧化钛的至少一 种,其含量占催化剂总重的20wt%?80wt%。
[0026] 所述步骤(1)中加氢催化剂I中含有载体、钴元素、银元素,其中钴元素的含量占 催化剂总重的15wt%?50wt%,银元素的含量占催化剂总重的0. lwt%?10wt%,所述的载体 选自氧化硅、硅藻土、硅酸钙、氧化锆、氧化钛的至少一种,其含量占催化剂总重的20wt%? 80wt%〇
[0027] 所述步骤(I)中加氢催化剂I含有载体、钴元素、碱土金属元素、IB族元素,其中钴 元素的含量占催化剂总重的15wt%?50wt%,碱土金属元素的含量占催化剂总重的lwt%? 30wt%,IB族元素的含量占催化剂总重的0. lwt%?15. Owt%,所述的载体为氧化物,其含量 占催化剂总重的l〇wt%?80wt%。
[0028] 所述步骤(1)中加氢催化剂I选自二氧化硅负载的钼-锡催化剂、活性炭负载的 钯-铼催化剂中一种。
[0029] 所述步骤(4)中液相加氢的工艺条件为醋酸的液相体积空速为0. 5?5h'反应温 度为8〇°C?l5〇°C,反应压力为3.OMPa?9.OMPa。
[0030] 液相加氢的工艺条件的关键在于:将该粗产品加氢时候,在保证粗产品的可凝 组分(主要包括乙醇、水、醋酸乙酯和乙醛)的绝大部分处于液相状态。经过本发明人研 究,将这一关键因素更加的细化和理论化如下:液相加氢反应器中的乙醇组分液相分率在 90mol%以上,更优选的,乙醇组分液相分率在95mol%以上。
[0031] 所述步骤(4)中液相加氢催化剂II选自负载在催化剂上或被催化剂载体分散的 至少一种金属活性组分的催化剂。所述金属活性组分选自元素周期表的IB、IIB、IIIB、IVB、 VB、VIB、VIIB、VIIIB族过渡金属、镧系金属和IIIA、IVA、VA、VIA族金属中一种或两种以上 的组合。
[0032] 优选的,所述的加氢催化剂II选自负载在催化剂上或被催化剂载体分散的至少 一种金属活性组分的催化剂、或者雷尼铜催化剂,所述金属活性组分选自金属钴、铜、钌中 的一种以上。
[0033] 所述步骤(4)中加氢催化剂II选自以下至少一种:(1)载体负载的钌催化剂,助 剂为锡、铼和铋中的一种,所述的载体选自活性炭、氧化锆和氧化钛中的一种;(2)分散于 载体中的铜基催化剂,所述的载体是氧化锌、氧化锆和氧化钛中的一种以上;(3)雷尼金属 催化剂,所述的金属为铜和钴中的一种。
[0034]在本发明的技术方案中,适合用作催化剂载体的材料包括但不局限于常规的催化 剂载体材料,例如选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化镁、活性炭、石墨或它们中 的任意组合,例如二氧化硅-氧化铝、二氧化钛-氧化铝等。优选地,加氢催化剂载体为二 氧化硅、氧化铝、活性炭、氧化锆或它们中的任意组合。更优选地,催化剂载体为二氧化硅、 氧化铝或其组合物。
[0035] 另外,适用于气相和液相醋酸加氢制乙醇的催化剂和催化剂载体可经任意方式改 性。例如,利用扩孔剂或水热处理方式来调节载体的孔结构以提高催化剂的选择性和稳定 性;又如,通过在制备载体过程加入某金属化合物来调节载体的酸碱性以提高催化剂活性; 又如,通过在载体中添加某金属像镧等以提高催化剂的稳定性,这可有效提高催化剂寿命; 还有,可通过对催化剂进行烷基化处理调节其表面性质来减少某些化合物在催化剂表面的 沉积以延长催化剂寿命。
[0036] 本发明的催化剂可以用常规方法制备,对制备方法没有特别的要求,例如,称取一 定量的载体,通过浸渍法在载体上负载金属活性组分的前驱体,然后干燥,焙烧,还原,最后 得到所述催化剂产品。还可以使用喷涂法经活性组分的前驱体喷涂在载体上,然后干燥,焙 烧,还原,最后得到所述催化剂产品。再如,可以通过共沉淀方式将活性组分前驱体负载在 载体上,然后干燥,分解,再经过造粒、压片、还原等步骤获得所需要的催化剂产品。
[0037] 对于本技术领域的技术人员,可根据以上详细描述得到启发从而对本发明的催化 剂载体及制备方法做各种改变。例如,可采用任何已知的加氢催化剂、催化剂载体或改性后 的催化剂载体。
[0038] 在本发明的技术方案中,所述气相加氢反应器可以是固定床形式或其他对醋酸加 氢工艺有用的形式。气相加氢反应的工艺条件无特殊要求,可根据醋酸转化率及乙醇收率 进行调节。
[0039] 举例来说,气相加氢反应在常压下进行,反应温度为200°C?350°C,醋酸的液相 进料体积空速为〇. 05?0. 5h'醋酸加氢也可以在加压下进行,例如,醋酸的液相进料体 积空速为〇. 05?I. 51T1,氢气与醋酸的摩尔比为5?10:1,反应温度为80°C?150°C,反应 压力为3. 0至9. OMPa。所述液相进料体积空速是指醋酸的流量按照醋酸进料时的液相体积 计,单位时间内的进料体积与催化剂的体积之比。醋酸的液相进料体积空速影响着反应器 的处理量,并且影响反应产物的组成及其含量。
[0040] 在气相加氢反应器后,反应粗产物经过换热回收热量和冷却,再进行气液分离,气 体经压缩机循环使用,再适当补入一些新鲜的氢气,液体进入后续的分离阶段。反应粗产物 还有一定量的未反应的醋酸存在。所述液相加氢反应器可以是固定床反应
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