[发明专利]氢化催化剂、其生产和应用

说明书

本发明涉及催化剂及其制备方法，该催化剂可以通过使整块催化剂载体与包含一种或多种选自元素钴、镍和铜的元素的不溶性或微溶性化合物的悬浮液接触而得到。

本发明进一步涉及本发明催化剂在氢化有机物质中的用途，尤其是在氢化腈中的用途，以及一种氢化有机化合物的方法，该方法包括在该方法中使用本发明催化剂。

通过氢化腈而制备胺通常在包含元素Cu、Ni和Co的催化剂存在下进行。

在腈氢化中，发生的常见副反应是形成仲胺。

当在氨存在下进行氢化时可以降低该副反应的发生(见Ullman’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第6版，第2卷，第385页)。然而，为了有效降低仲胺的形成，要求较大量的氨。此外，氨的处理在技术上复杂，因为它必须在高压下储存、处理和反应。

US2,449,036公开了当在强碱如碱金属或碱土金属氢氧化物存在下进行氢化时甚至可以在不存在氨下有效抑制在使用活化镍或钴海绵催化剂情况下仲胺的形成。

WO92/21650描述了在使用阮内催化剂的氢化中使用其他碱如碱金属醇盐和碱金属碳酸盐。

EP-A1-913388教导了当在水和已经用催化量的LiOH处理的悬浮阮内钴催化剂存在下操作时，在腈氢化中实现了良好的伯胺选择性和收率。

为了使金属如骨架催化剂情况下的铝或碱性助催化剂如锂由催化剂的浸出最小化，WO2007/104663描述了混合氧化物催化剂，尤其是LiCoO₂，其中碱金属原子掺入晶格中。

在上述方法中，催化剂通常以未负载催化剂形式使用，即该催化剂几乎完全由催化活性材料构成。在引用的现有技术中，氢化通常在悬浮液中进行。这意味着催化剂在反应结束之后必须通过过滤从反应混合物中除去。

WO2007/028411对制备负载型阮内型催化剂给出了综述。其中描述了这些催化剂具有几个缺点，包括其机械稳定性低，其活性较低以及其制备复杂。根据WO2007/028411的公开内容，具有改进性能的负载型阮内催化剂通过用镍/铝、钴/铝或铜/铝合金涂敷载体材料而实现。如此制备的催化剂通过用碱浸出所有或部分铝而活化。

制备据说适合腈氢化的负载型催化剂的另一方法描述于WO2006/079850中。这些催化剂通过将金属施加于结构化整块料上而得到，其中施用通过用其中金属作为氨配合物存在的溶液浸渍该整块料而进行。根据该公开内容，如此制备的催化剂适合一系列化学反应，其中所引用的一种是腈的氢化。然而，对于腈的氢化，WO2006/079850并不构成可实施的公开，因为它没有给出该反应类型的详情、说明或试验。

借助本发明，要提供的是用于氢化的改进催化剂，其能优于常规方法。例如，应从该催化剂浸出非常少量的金属，例如在骨架催化剂情况下的铝或碱性助催化剂如锂，因为这导致催化剂的稳定性降低和失活。这是因为由在碱性条件下浸出的铝形成的铝酸盐作为固体残余物可能导致堵塞和沉积并引起有价值产物的分解。

本发明的另一目的是要发现能够使氢化，尤其是腈的氢化在简化反应条件下进行的催化剂。例如，旨在要发现允许氢化反应在不存在氨下进行的催化剂。氨的处理在技术上是复杂的，因为它必须在高压下储存、处理和反应。

此外，本发明要发现可以以固定方式排列在氢化反应器中且因此使得技术上复杂的除去-例如正如在悬浮液中氢化的情况下所要求-得以避免的催化剂。因此，该催化剂应具有高机械强度和低磨耗。此外，这些催化剂的制备应在技术上简单实现且催化剂应易于处理。

另一目的是提供其中将催化活性材料施用于催化剂载体上的催化剂。与主要由催化活性材料构成的催化剂-已知为未负载催化剂相比，负载型催化剂的材料成本通常低于未负载催化剂。这可以提高该方法的经济可行性。

此外，应降低不希望的副产物的形成，更具体地降低由腈形成仲胺，以高收率和选择性地获得目标产物。

因此，发现了包含一种或多种选自钴、镍和铜的元素的催化剂，它们可以通过使整块催化剂载体与包含一种或多种选自元素钴、镍和铜的元素的不溶性或微溶性化合物的悬浮液接触而得到。

本发明催化剂包含一种或多种选自钴、镍和铜的元素。该催化剂优选包含钴或镍且在优选实施方案中，该催化剂包含钴。

该催化剂可以任选包含一种或多种掺杂元素。

掺杂元素优选选自元素周期表第3-8过渡族元素以及第3、4和5主族元素。

优选的掺杂元素是Fe、Ni、Cr、Mo、Mn、P、Ti、Nb、V、Cu、Ag、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru和Au。