[发明专利]用于脱氢应用的铜催化剂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求保护2008年11月10号提交的临时申请系列号61/113,125的优先权的权益，该临时申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及可用于将1，4-丁二醇脱氢为γ-丁内酯的CuO/MnO₂/Al₂O₃催化剂以及制备和使用该催化剂的方法。

背景

许多化工原料的合成仅在作为必需组分的催化剂的存在下以明显的动力学速率进行。当化合物借助于催化剂来合成时，生产速率和因此生产成本变得高度依赖于催化剂的催化效率以及催化剂的成本和寿命。增加的催化效率允许起始材料通过催化剂的更大的通过量，同时催化剂的增加的寿命降低了设备的停机时间和催化剂材料的成本。

已知用于将1，4-丁二醇转化为γ-丁内酯的若干催化剂。在一种典型的应用中，使气相1，4-丁二醇在高温下通过催化剂。置于多孔载体上的铜金属允许催化；然而，催化效率差且产生大量的副产物。基于Cu/Cr/Mn、Cu/Cr/Zn和Cu/Cr的催化剂包含有毒的Cr，难以制备且潜在地是环境危害的。CuO催化剂由毒性较低的材料形成，但仍具有落在允许以最佳的效率合成γ-丁内酯的水平之下的催化效率和寿命。

概述

以下呈现了本发明的简化概述，以便提供本发明的一些方面的基本理解。该概述不是本发明的全面综述。既不意图确定主要的或关键的发明元素也不意图描绘本发明的范围。其唯一的目的是以简化形式呈现本发明的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的开头。

本文公开的催化组合物和方法提供了增加的起始材料到产物的通过量和将1，4-丁烷-二-醇脱氢为γ-丁内酯的降低的失活速率。催化组合物包含由沉淀反应随后挤压和煅烧形成的CuO/MnO₂/Al₂O₃混合物。所公开的催化剂因包含按重量计高分数的CuO或其他氧化铜而是值得注意的。具体地，所公开的催化剂包含按重量计约35％到约75％的Cu。

本发明的一个方面涉及具有按重量计约35％到约75％的Cu、按重量计约15％到约35％的Al和按重量计约5％到约20％的Mn的催化组合物。

本发明的另一个方面涉及具有按重量计约35％到约75％的Cu、按重量计约15％到约35％的Al和按重量计约5％到约20％的Mn的催化组合物，其中催化组合物是通过挤压和煅烧形成的本体均匀组合物。

本发明的又一个方面涉及一种用于制备铜催化剂的方法，该方法通过以下来进行：在约6到约8.5的pH下从包含可溶性铜盐、可溶性锰盐和可溶性铝化合物的溶液共沉淀固体催化剂组合物；以及在大约400℃到大约700℃的空气下煅烧固体催化剂组合物，持续约2小时到约5小时的时间段。

本发明的还又一个方面涉及一种通过使用包含按重量计约35％到约75％的Cu、按重量计约15％到约35％的Al和按重量计约5％到约20％的Mn的催化组合物来将1，4-丁烷-二-醇转化为γ-丁内酯的工艺。

附图简述

图1描绘从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的x射线衍射数据(Cu Kα源辐射)。

图2呈现从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的Hg侵入数据。

图3呈现从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的Hg侵入数据。

图4呈现从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的N₂吸附数据。

图5呈现从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的N₂吸附数据。

图6呈现从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的差示扫描量热法数据。

图7呈现从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的热重分析数据。

图8呈现从根据本发明的一个方面的催化组合物采集的热重分析数据。

详述