[发明专利]通过碳水化合物的氢解反应生产多元醇的催化剂

说明书

背景

本开发是用于生产多元醇的催化剂。具体地，本发明旨在将位于 氧化铝-二氧化硅催化剂上的镍用于碳水化合物的氢解反应中。所述催 化剂可以任选地用贵金属促进。

多元醇通常衍生自糖或碳水化合物。在镍催化剂的存在下用氢气 处理糖水溶液以生产糖醇。当用氢气在镍催化剂存在下进一步处理时， 糖醇可以转化为多元醇或二醇。

由于用于这些氢解反应的介质是水，因此鉴别对于这些方法的有 效的、相对长寿命的催化剂是一个挑战。现在有技术中一种鉴别方法 是使用胶体金属。这避免了许多普通的催化剂载体在水中不稳定的问 题。然而，从得到的多元醇和二醇中除掉胶体金属是困难且昂贵的。 在美国专利5162517(1992年11月10日授予Darsow)中，将无载体 催化剂由金属粉末加工成模制品。所述金属粉末包括铁族元素，例如 镍、钴、铁和这些金属的混合物和合金。所述模制品包含至少70％的 金属。

也已经提出在碳水化合物加氢过程中使用负载型金属催化剂。二 氧化硅-氧化铝载体是本领域中已知的，但是’517专利发现这些是有 疑问的：“在载体(SiO₂/Al₂O₃)上的镍催化剂[具有]140-180m²/g的 非常高的活性表面，因此该催化剂如此活跃以至于必须通过额外的化 学处理方法来进行稳定...然而，该催化剂的钝化稳定化在糖的加氢过 程中需要如此高的反应温度(130-180℃)以至于可发生不可控的副反 应...”在美国专利4382150(1983年5月3日授予Arena)中提出的 催化剂是分散在二氧化钛中的零价的VIII族金属：“然而大量的二氧化 硅和氧化铝(通常使用的载体材料)在碳水化合物加氢过程中溶解到 水性介质中，在可比的加氢条件下事实上没有发生二氧化钛的流失”。

在碳水化合物的转化反应的技术中，Raney催化剂是已知的。例 如美国专利6414201(2002年7月2日授予Shimazu等人)教导且要 求保护了一种方法，该方法使用由熔融镍和铝的混合物，然后对混合 物的液滴进行急冷处理形成合金团块，所述合金团块破碎成颗粒而生 成的Raney催化剂。然而，现有技术中通常已知的是Raney催化剂在 静态操作时效果良好，但不是非常适合于在连续工艺中有效地起作用。 此外，与使用胶体金属的方法类似，必须从方法结束时的反应混合物 中分离并回收Raney催化剂。

发明概述

本开发是用于碳水化合物的氢解反应的催化剂，该催化剂包含位 于氧化铝-二氧化硅上载体上的金属镍。催化剂可以任选地用贵金属进 行促进。特别地，本发明中的催化剂包含约45wt％-约55wt％的镍， 约40wt％-约50wt％的氧化铝，和约1wt％-约10wt％的二氧化硅。所 述催化剂可以进一步包含多达约0.5wt％的促进剂。

想要将该催化剂用于将碳水化合物转化为多元醇和/或二醇的水 性介质方法中。此外，想将该催化剂在将碳水化合物转化为多元醇和/ 或二醇的连续方法中作为固定床催化剂使用。

优选的实施方案详述

本开发是在将碳水化合物转化为多元醇和二醇的方法中使用的 催化剂。在水性介质中和在加氢催化剂的存在下用氢气处理碳水化合 物，其中加氢催化剂包含位于氧化铝和二氧化硅载体上的金属镍。该 催化剂可以任选地用贵金属进行促进。

本发明的催化剂包含金属镍、氧化铝和二氧化硅。金属镍占催化 剂总重量的约45wt％-约55wt％。氧化铝与二氧化硅的比例优选约4∶ 1-50∶1，氧化铝占催化剂总重量的约40wt％-约50wt％，和二氧化硅 占催化剂总重量的约1wt％-约10wt％。在所述催化剂的示例性的实施 方案中，镍占催化剂总重量的约48wt％-约53wt％，氧化铝占催化剂 总重量的约43wt％-约46wt％，和二氧化硅占催化剂总重量的约1wt ％-约10wt％。

所述催化剂的孔体积优选至少约0.33cm³/g，和由BET方法测量 的比表面积优选为至少150m²/g。在示例性的实施方案中，大于约45 ％的所述催化剂体积的孔隙尺寸小于约和大于约40％的所述 催化剂体积的孔隙尺寸为约-约