CN116768700A - 一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法 - Google Patents
一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116768700A CN116768700A CN202310539427.8A CN202310539427A CN116768700A CN 116768700 A CN116768700 A CN 116768700A CN 202310539427 A CN202310539427 A CN 202310539427A CN 116768700 A CN116768700 A CN 116768700A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- maleic anhydride
- sio
- catalyst
- butanediol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 106
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 85
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 69
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 64
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 25
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 22
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 19
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 11
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000012691 Cu precursor Substances 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical group [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate group Chemical group [N+](=O)([O-])[O-] NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 14
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- -1 polytetramethylene Polymers 0.000 description 4
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 3
- 229920002334 Spandex Polymers 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 description 2
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000004759 spandex Substances 0.000 description 2
- NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 5-hydroxymethylfurfural Chemical compound OCC1=CC=C(C=O)O1 NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N hydroxymethylfurfural Natural products COC1=CC=C(C=O)O1 RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N pyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CCCN1 HNJBEVLQSNELDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/132—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
- C07C29/136—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
- C07C29/147—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof
- C07C29/149—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof with hydrogen or hydrogen-containing gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/72—Copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/88—Molybdenum
- B01J23/885—Molybdenum and copper
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及化工原料加工领域,具体涉及一种用马来酸酐加氢制备1,4‑丁二醇的方法,以马来酸酐为原料,双金属铜基催化剂Cu‑xM/SiO2为催化剂,在温和的条件下,经过催化加氢一步生成1,4‑丁二醇。所述双金属铜基催化剂Cu‑xM/SiO2,以二氧化硅为载体,铜粒子为活性组分,添加第二金属组分M,经过氢气还原后得到负载型双金属铜基催化剂Cu‑xM/SiO2,其中活性组分铜的担载量为20 wt%~40 wt%,第二组分金属M为Mo、Fe、Zr、Zn或Al中的一种或两种以上的混合,x为M与Cu的摩尔比,其比例为0.01~0.25:1。
Description
技术领域
本发明涉及化工原料加工领域,具体涉及一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法。
背景技术
1,4-丁二醇(BDO)是工业上的重要化学品,它可以转化为γ-丁内酯(GBL)、四氢呋喃(THF),GBL是生产2-吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮产品的原料,由此而衍生出乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮等一系列高附加值产品,可以广泛用于农药、医药和化妆品等领域;THF是重要的有机溶剂,聚合后得到的聚四亚甲基乙二醇醚(PTMEG)是生产高弹性氨纶(莱卡纤维)的基本原料。同时也是生产聚己二酸丁二酯(PBAT)和聚丁二酸丁二酯(PBS)以及聚对苯二甲酸丁二醇酯等产品的基本原料,其中PBT塑料是最有发展前途的五大工程塑料之一。
目前,BDO的大规模工业生产仍依赖传统的石油化工路线,如Reppe法,占全球总产能的53%。众所周知,Reppe法的原料是乙炔和甲醛,而原料之一乙炔的生产要依赖能源成本很高的电石行业,同时,乙炔还存在着爆炸风险,危险性较高。
马来酸酐可以由糠醛、5-羟甲基糠醛等生物质原料通过氧化得到,因此,由马来酸酐选择性加氢得到1,4-丁二醇被认为是一种环境友好的可持续途径。马来酸酐在铜基催化剂作用下容易加氢生成GBL,GBL进一步加氢可能得到BDO和THF两种产物,两个反应互为竞争,而且BDO也会进一步脱水生成THF,增加了由马来酸酐选择性加氢到BDO的难度。目前为止,文献中报道过的由马来酸酐选择性加氢所得到的产物大多为GBL,由马来酸酐直接选择性加氢得到BDO的文献报道仅有一篇,得到BDO的产率仅有65%左右,且反应条件比较苛刻,反应需要230 ℃、9 MPa氢气压力( Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37, 759-769),产率上仍有较大的提升空间。
发明内容
本发明的目的,是为了解决背景技术中的问题,提供一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法,以马来酸酐为原料,双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2为催化剂,在温和的条件下,经过催化加氢一步生成1,4-丁二醇。
作为优选,所述双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,以二氧化硅为载体,铜粒子为活性组分,添加第二金属组分M,经过氢气还原后得到负载型双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,其中活性组分铜的担载量为20 wt%~40 wt%,第二组分金属M为Mo、Fe、Zr、Zn或Al中的一种或两种以上的混合,x为M与Cu的摩尔比,其比例为0.01~0.25:1。
作为优选,所述双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,采用水热法将活性组分铜负载在二氧化硅上,经氢气还原生成,具体制备包括以下步骤:
a、将金属铜和M的前驱体按比例溶于去离子水中形成溶液,再向溶液中加入一定量氯化铵;所述铜的前驱体为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜,所述M的前驱体为M的硝酸盐或M的氯化物,所述比例为M/Cu=0.01~0.25:1,所述加入氯化铵的量为与铜的前驱体摩尔比例为3~8:1;
b、将a步骤配置的混合液与碱性剂调节pH为9~14,充分搅拌后得到混合液,向混合液中加入硅源,然后进行老化处理,所述碱性剂为氨水、碳酸铵的一种或二者组合,所述硅源为硅酸钠、二氧化硅溶胶、正硅酸乙酯、白炭黑、硅溶胶的一种;
c、将b步骤的混合液转移至水热釜中,在150~200℃温度下进行水热处理40~48h;
d、将c步骤得到的固体放置在真空烘箱中干燥,煅烧后得到双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2前驱体,所述干燥温度为60~120℃,干燥时间为12~24 h,煅烧温度为400~600℃,煅烧时间为2~8 h;
e、将d步骤得到的双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2前驱体在氢气流下进行还原,得到双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2;所述氢气流量为30~150 mL/min,氢气纯度为99.999%,还原温度为200~450℃,还原时间为0.5~4 h。
作为优选,马来酸酐在双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2的催化作用下,经过加氢制备1,4-丁二醇,具体包括以下步骤:
1)将马来酸酐和双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2以及溶剂一起加入电磁搅拌高压反应釜,所述马来酸酐与溶剂的重量/体积比为100~1000 mg/7~12 mL,马来酸酐与双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2的用量质量比为1:0.2~1。
2)所述马来酸酐催化加氢制备1,4-丁二醇的反应溶剂采用甲醇、1,4-二氧六环、DMF、THF中的一种或几种的混合溶剂。
3)在釜中充入氢气,升到目标温度进行加氢反应,所述氢气压力为3~6 MPa,加氢反应温度为160~250℃,反应时间为2~14 h;反应结束后经过气相色谱仪检测。
综上所述,本发明与现有技术相比具有反应活性好、产物选择性高、环境友好等优点,在优化的条件下,马来酸酐的转化率达到100%,1,4-丁二醇的选择性达到90%以上。Cu粒子分布均匀,比表面积和孔体积大,有较高的催化活性,催化剂制备过程简单,反应条件较为温和,易于工业化生产,且反应过程对环境友好,为1,4-丁二醇的绿色高效制备提供了更多的可能性。
具体实施方式
以下具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法,以马来酸酐为原料,双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2为催化剂,在温和的条件下,经过催化加氢一步生成1,4-丁二醇。
所述双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,以二氧化硅为载体,铜粒子为活性组分,添加第二金属组分M,经过氢气还原后得到负载型双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,其中活性组分铜的担载量为20 wt%~40 wt%,第二组分金属M为Mo、Fe、Zr、Zn或Al中的一种或两种以上的混合,x为M与Cu的摩尔比,其比例为0.01~0.25:1。
马来酸酐在双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2的催化作用下,经过加氢制备1,4-丁二醇,具体包括以下步骤:
1)将马来酸酐和双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2以及溶剂一起加入电磁搅拌高压反应釜,所述马来酸酐与溶剂的重量/体积比为100~1000 mg/7~12 mL,马来酸酐与双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2的用量质量比为1:0.2~1。
2)所述马来酸酐催化加氢制备1,4-丁二醇的反应溶剂采用甲醇、1,4-二氧六环、DMF、THF中的一种或几种的混合溶剂。
3)在釜中充入氢气,升到目标温度进行加氢反应,所述氢气压力为3~6 MPa,加氢反应温度为160~250℃,反应时间为2~14 h;反应结束后经过气相色谱仪检测。
实施例1
(一)Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
a、分别将3.14 g Cu(NO3)2∙3H2O和0.125 g (NH3)6Mo7O24∙4H2O溶于去离子水中得到混合溶液,向混合液中加入2.78 g氯化铵。
b、将10 mL浓氨水在搅拌下缓慢加入上述混合液中。
c、将2.24 g硅溶胶加入b步骤得到的混合液中,并在室温下搅拌4 h得到前驱体混合液。
d、将c步骤得到的前驱体混合液转移至水热釜中,190 ℃水热48 h。
e、将d步骤得到的混合液进行过滤、洗涤,并放入60 ℃真空烘箱干燥12 h,管式炉450 ℃煅烧4 h,得到催化剂前驱体。
f、将d步骤得到的催化剂前驱体放至氢气氛围下,350 ℃还原2 h,得到催化剂Cu-0.05Mo/SiO2。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取200 mg上述催化剂加入10 mL 1,4-二氧六环中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为6.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在200 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应10 h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为90%。可以看出实施例1制备的铜基催化剂在马来酸酐连续加氢反应中表现出优异的催化活性和产物选择性。
实施例2
(一)Cu-0.02Mo/SiO2催化剂制备:
a、分别将3.14 g Cu(NO3)2∙3H2O和0.048 g (NH3)6Mo7O24∙4H2O溶于去离子水中得到混合溶液,向混合液中加入1.60 g氯化铵。
b、将10 mL浓氨水在搅拌下缓慢加入上述混合液中。
c、将2.24 g硅溶胶加入b步骤得到的混合液中,并在室温下搅拌4 h得到前驱体混合液。
d、将c步骤得到的前驱体混合液转移至水热釜中,190 ℃水热48 h。
e、将d步骤得到的混合液进行过滤、洗涤,并放入60 ℃真空烘箱干燥12 h,管式炉450 ℃煅烧4 h,得到催化剂前驱体。
f、将d步骤得到的催化剂前驱体放至氢气氛围下,350 ℃还原2 h,得到催化剂Cu-0.02Mo/SiO2。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
将上述制备的铜基催化剂在马来酸酐的加氢反应中的应用同实施例1,得到马来酸酐转化率为100%,1,4-丁二醇选择性为57.7%。
实施例3
(一)Cu-0.25Mo/SiO2催化剂制备:
a、分别将3.14 g Cu(NO3)2∙3H2O和0.625 g (NH3)6Mo7O24∙4H2O溶于去离子水中得到混合溶液,向混合液中加入4.28 g氯化铵。
b、将10 mL浓氨水在搅拌下缓慢加入上述混合液中。
c、将2.24 g硅溶胶加入b步骤得到的混合液中,并在室温下搅拌4 h得到前驱体混合液。
d、将c步骤得到的前驱体混合液转移至水热釜中,190 ℃水热48 h。
e、将d步骤得到的混合液进行过滤、洗涤,并放入60 ℃真空烘箱干燥12 h,管式炉450 ℃煅烧4 h,得到催化剂前驱体。
f、将d步骤得到的催化剂前驱体放至氢气氛围下,350 ℃还原2 h,得到催化剂Cu-0.25Mo/SiO2。
(二)马来酸酐在Cu-0.25Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
将上述制备的铜基催化剂在马来酸酐的加氢反应中的应用同实施例1,得到马来酸酐转化率为100%,1,4-丁二醇选择性为31.5%。
实施例4
(一)Cu-0.05Fe/SiO2催化剂制备:
a、分别将3.14 g Cu(NO3)2·3H2O和0.27 g Fe(NO3)3·9H2O溶于去离子水中得到混合溶液,向混合液中加入2.78 g氯化铵。
b、将10 mL浓氨水在搅拌下缓慢加入上述混合液中。
c、将2.24 g硅溶胶加入b步骤得到的混合液中,并在室温下搅拌4 h得到前驱体混合液。
d、将c步骤得到的前驱体混合液转移至水热釜中,190 ℃水热48 h。
e、将d步骤得到的混合液进行过滤、洗涤,并放入60 ℃真空烘箱干燥12 h,管式炉450 ℃煅烧4 h,得到催化剂前驱体。
f、将d步骤得到的催化剂前驱体放至氢气氛围下,350 ℃还原2 h,得到催化剂Cu-0.05Fe/SiO2。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Fe/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
将上述制备的铜基催化剂在马来酸酐的加氢反应中的应用同实施例1,得到马来酸酐转化率为100%,1,4-丁二醇选择性为69.5%。
实施例5
(一)Cu-0.03Zr/SiO2催化剂制备:
a、分别将3.14 g Cu(NO3)2·3H2O和0.17 g Zr(NO3)4·5H2O溶于去离子水中得到混合溶液,向混合液中加入2.78 g氯化铵。
b、将10 mL浓氨水在搅拌下缓慢加入上述混合液中。
c、将2.24 g硅溶胶加入b步骤得到的混合液中,并在室温下搅拌4 h得到前驱体混合液。
d、将c步骤得到的前驱体混合液转移至水热釜中,190 ℃水热48 h。
e、将d步骤得到的混合液进行过滤、洗涤,并放入60 ℃真空烘箱干燥12 h,管式炉450 ℃煅烧4 h,得到催化剂前驱体。
f、将d步骤得到的催化剂前驱体放至氢气氛围下,350 ℃还原2 h,得到催化剂Cu-0.03Zr/SiO2。
(二)马来酸酐在Cu-0.03Zr/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
将上述制备的铜基催化剂在马来酸酐的加氢反应中的应用同实施例1,得到马来酸酐转化率为100%,1,4-丁二醇选择性为19.3%。
实施例6
() Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
制作方法同实施例1。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取200 mg上述催化剂加入10 mL 1,4-二氧六环中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为4.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在200 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应10 h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为51.9%。
实施例7
() Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
制作方法同实施例1。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取200 mg上述催化剂加入10 mL 1,4-二氧六环中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为3.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在200 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应10 h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为43.4%。
实施例8
(一)Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
制作方法同实施例1。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取200 mg上述催化剂加入10 mL 1,4-二氧六环中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为5.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在210 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应10 h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为73.3%。
实施例9
(一)Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
制作方法同实施例1。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取200 mg上述催化剂加入10 mL 1,4-二氧六环中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为5.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在200 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应8h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为65.8%。
实施例10
(一)Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
制作方法同实施例1。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取200 mg上述催化剂加入10 mL DMF中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为5.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在200 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应10 h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为82%。
实施例11
(一)Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
制作方法同实施例1。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取200 mg上述催化剂加入10 mL 甲醇中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为5.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在200 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应10 h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为53%。
实施例12
(一)Cu-0.05Mo/SiO2催化剂制备:
制作方法同实施例1。
(二)马来酸酐在Cu-0.05Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
取100 mg上述催化剂加入10 mL 1,4-二氧六环中,之后再加入0.2 g马来酸酐,并通入压力为5.0 MPa、纯度为99.999%的纯氢气,在200 ℃下电磁搅拌下进行催化加氢反应10 h。加氢反应结束后将产物与催化剂分离,产物经气相色谱分析,马来酸酐转化率为100%,所得产物为1,4-丁二醇,其选择性为52.5%。
对比例1
(一)未加入第二组分金属的铜基催化剂Cu/SiO2的制备如下:
a、将3.14 g Cu(NO3)2∙3H2O溶于去离子水中得到混合溶液,向混合液中加入2.78g氯化铵。
b、将10 mL浓氨水在搅拌下缓慢加入上述混合液中。
c、将2.24 g硅溶胶加入b步骤得到的混合液中,并在室温下搅拌4 h得到前驱体混合液。
d、将c步骤得到的前驱体混合液转移至水热釜中,190 ℃水热48 h。
e、将d步骤得到的混合液进行过滤、洗涤,并放入60 ℃真空烘箱干燥12 h,管式炉450 ℃煅烧4 h,得到催化剂前驱体。
f、将d步骤得到的催化剂前驱体放至氢气氛围下,350 ℃还原2 h,得到催化剂Cu/SiO2。
(二)马来酸酐在Cu/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
将对比例1制备的铜基催化剂在马来酸酐的加氢反应中的应用同实施例1,得到马来酸酐转化率为100%,1,4-丁二醇选择性为41.1%。
对比例2
(一)未加入铜组分的催化剂Mo/SiO2的制备如下:
a、将0.075 g (NH3)6Mo7O24∙4H2O溶于去离子水中得到混合溶液,向混合液中加入2.78 g氯化铵。
b、将10 mL浓氨水在搅拌下缓慢加入上述混合液中。
c、将2.24 g硅溶胶加入b步骤得到的混合液中,并在室温下搅拌4 h得到前驱体混合液。
d、将c步骤得到的前驱体混合液转移至水热釜中,190 ℃水热48 h。
e、将d步骤得到的混合液进行过滤、洗涤,并放入60 ℃真空烘箱干燥12 h,管式炉450 ℃煅烧4 h,得到催化剂前驱体。
f、将d步骤得到的催化剂前驱体放至氢气氛围下,350 ℃还原2 h,得到催化剂Mo/SiO2。
(二)马来酸酐在Mo/SiO2催化剂的催化作用下加氢制备1,4-丁二醇
将对比例2制备的催化剂在马来酸酐的加氢反应中的应用同实施例1,得到马来酸酐转化率为93%,1,4-丁二醇选择性为10.1%。
上述各实施例制备的铜基催化剂用于马来酸酐加氢性能的测试,其结果见下述表1:
表1 各铜基催化剂用于马来酸酐加氢的反应性能
以上各实施例只是对本发明做进一步说明,并非用以限制本发明专利,凡为本发明等效实施,均应包含于本发明专利的权利要求范围之内。
Claims (4)
1.一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法,其特征在于,以马来酸酐为原料,双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2为催化剂,在温和的条件下,经过催化加氢一步生成1,4-丁二醇。
2.根据权利要求1所述的一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法,其特征在于,所述双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,以二氧化硅为载体,铜粒子为活性组分,添加第二金属组分M,经过氢气还原后得到负载型双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,其中活性组分铜的担载量为20 wt%~40 wt%,第二组分金属M为Mo、Fe、Zr、Zn或Al中的一种或两种以上的混合,x为M与Cu的摩尔比,其比例为0.01~0.25:1。
3.根据权利要求2所述的一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法,其特征在于,所述双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2,采用水热法将活性组分铜负载在二氧化硅上,经氢气还原生成,具体制备包括以下步骤:
a、将金属铜和M的前驱体按比例溶于去离子水中形成溶液,再向溶液中加入一定量氯化铵;所述铜的前驱体为硝酸铜、氯化铜或硫酸铜,所述M的前驱体为M的硝酸盐或M的氯化物,所述比例为M/Cu=0.01~0.25:1,所述加入氯化铵的量为与铜的前驱体摩尔比例为3~8:1;
b、将a步骤配置的混合液与碱性剂调节pH为9~14,充分搅拌后得到混合液,向混合液中加入硅源,然后进行老化处理,所述碱性剂为氨水、碳酸铵的一种或二者组合,所述硅源为硅酸钠、二氧化硅溶胶、正硅酸乙酯、白炭黑、硅溶胶的一种;
c、将b步骤的混合液转移至水热釜中,在150~200℃温度下进行水热处理40~48 h;
d、将c步骤得到的固体放置在真空烘箱中干燥,煅烧后得到双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2前驱体,所述干燥温度为60~120℃,干燥时间为12~24 h,煅烧温度为400~600 ℃,煅烧时间为2~8 h;
e、将d步骤得到的双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2前驱体在氢气流下进行还原,得到双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2;所述氢气流量为30~150 mL/min,氢气纯度为99.999%,还原温度为200~450℃,还原时间为0.5~4 h。
4.根据权利要求1所述的一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法,其特征在于,马来酸酐在双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2的催化作用下,经过加氢制备1,4-丁二醇,具体包括以下步骤:
1)将马来酸酐和双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2以及溶剂一起加入电磁搅拌高压反应釜,所述马来酸酐与溶剂的重量/体积比为100~1000 mg/7~12 mL,马来酸酐与双金属铜基催化剂Cu-xM/SiO2的用量质量比为1:0.2~1;
2)所述马来酸酐催化加氢制备1,4-丁二醇的反应溶剂采用甲醇、1,4-二氧六环、DMF、THF中的一种或几种的混合溶剂;
3)在釜中充入氢气,升到目标温度进行加氢反应,所述氢气压力为3~6 MPa,加氢反应温度为160~250℃,反应时间为2~14 h;反应结束后经过气相色谱仪检测。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310539427.8A CN116768700A (zh) | 2023-05-15 | 2023-05-15 | 一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310539427.8A CN116768700A (zh) | 2023-05-15 | 2023-05-15 | 一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116768700A true CN116768700A (zh) | 2023-09-19 |
Family
ID=87992043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310539427.8A Pending CN116768700A (zh) | 2023-05-15 | 2023-05-15 | 一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116768700A (zh) |
-
2023
- 2023-05-15 CN CN202310539427.8A patent/CN116768700A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NZ210651A (en) | Palladium/rhenium catalyst and preparation of tetrahydrofuran and 1,4-butanediol | |
CN111659374A (zh) | 催化剂及其制备方法、合成己二胺中间体的方法 | |
CN109529850A (zh) | 一种镍硅催化剂及其制备方法和应用 | |
CN114702434A (zh) | 一种四甲基哌啶醇连续化合成方法 | |
CN114433100B (zh) | 加氢催化剂及其制备方法和应用以及顺酐加氢制丁二酸酐的方法 | |
CN111013598A (zh) | 一种甲醇水蒸气转化制备h2的催化剂及其应用 | |
CN107999083B (zh) | 一种合成丁炔二醇CuBiMgSi催化剂的制备方法 | |
TWI418542B (zh) | 製備n-甲基吡咯烷酮之方法 | |
CN107445831B (zh) | 乙醛酸酯的生产方法 | |
CN109603852B (zh) | 钌钴磁性催化剂的制备方法及其在选择加氢中的应用 | |
CN116768700A (zh) | 一种用马来酸酐加氢制备1,4-丁二醇的方法 | |
US3169975A (en) | Production of saturated cyclic dicarboxylic anhydrides | |
CN114409504B (zh) | 1,4-丁炔二醇加氢制1,4-丁二醇的方法 | |
CN107628933B (zh) | 一种由1-甲氧基-2-丙醇直接脱氢合成1-甲氧基-2-丙酮的连续化生产工艺 | |
KR20010095500A (ko) | 무수말레인산을 원료로 한 감마 부티로락톤 제조방법 | |
CN110862302A (zh) | 一种浆态床加氢与固定床加氢组合制备1,4-丁二醇的方法 | |
KR100943528B1 (ko) | N-메틸피롤리돈의 제조방법 | |
CN114433127B (zh) | 加氢催化剂及其制备方法和应用以及顺酐加氢制丁二酸的方法 | |
CN110627645B (zh) | 乙醇酸酯制乙醛酸酯的生产方法 | |
CN114539191B (zh) | 一种顺酐马来酐加氢和1,4丁二醇脱氢耦合法制备gbl的方法 | |
CN112371130A (zh) | 一种脱氢催化剂及其制备方法 | |
CN101161649A (zh) | 催化氧化环酮合成内酯化合物的方法 | |
CN114426468A (zh) | 一种以环戊烯为原料制备戊二醛的方法 | |
CN113117708A (zh) | 一种钒磷氧催化剂的制备方法 | |
CN110038609A (zh) | 一种脱水催化剂及其在有机羧酸酐制备中的应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |