[发明专利]一种醋酸加氢制乙醇的非贵金属催化剂及其制法和应用

说明书

本发明公开了一种醋酸加氢制乙醇的非贵金属催化剂及其制法和应用，解决了现有技术中醋酸加氢制乙醇的催化剂成本高昂，催化剂性能不佳，操作条件苛刻的问题。本发明的醋酸加氢制乙醇的非贵金属催化剂包括a、b、c三种非贵金属元素组分，其摩尔比以金属元素计为a：b：c＝1:0.3～0.8:0.01～0.2；组分a选自过渡金属Cu、Ni、Fe、Co或其氧化物中的至少一种；组分b选自Mg、Zn、Al、Ga、In或其氧化物中的至少一种；组分c选自Na、K、Ca、Sr、Ba或其氧化物中的至少一种。本发明设计科学，方法简单，操作简便，成本低廉，醋酸转化率高，乙醇选择性高，稳定性好。

技术领域

本发明属于醋酸加氢制乙醇技术领域，具体涉及一种醋酸加氢制乙醇的非贵金属催化剂及其制法和应用。

背景技术

乙醇是目前工业生产中产量最大、历史最悠久的一种工业发酵产品，作为重要的基本化工原料，该产品广泛应用于化工、军工、医药、食品等领域。燃料乙醇作为新兴的可再生绿色能源发展迅速。

目前工业上煤制乙醇的生产工艺主要有直接法和间接法，其中直接法包括煤气化的合成气直接合成乙醇，合成气生物法制乙醇；间接法包括：醋酸直接加氢制乙醇，醋酸酯加氢制乙醇，甲醇-乙醇同系化合成乙醇，甲醇经二甲醚制乙醇等。目前，醋酸生产技术成熟，产能过剩，醋酸和醋酸酯加氢制乙醇都有望大型化、规模化、工业化和商业化。相较于醋酸酯加氢，醋酸直接加氢制乙醇具有操作简便、流程短等优势。

美国专利US2607807A公开了Ru基催化剂上醋酸在7.00×10⁷～9.5×10⁷Pa压力下加氢获得88％的乙醇收率，2.00×10⁷Pa压力下收率40％，反应条件相当苛刻。中国专利CN102300635公开了一种醋酸加氢制乙醇的Pt-Sn/SiO₂催化剂，该催化剂中添加了CaSiO₃作为助剂，Pt的含量为0.5～5％(Pt占催化剂总重量百分比)，所述催化剂在250℃、22bar压力下，乙醇选择性92％，醋酸转化率只有24％。中国专利CN102600871A公开了一种过渡金属磷化物催化剂用于醋酸加氢制乙醇，可以在温和条件下转化醋酸，但乙醇时空收率较低。

综上所述，现有文献结果显示，醋酸加氢制乙醇催化剂多采用Pt、Pd等贵金属，成本高昂，同时也存在催化剂性能不佳，操作条件苛刻等诸多问题，严重阻碍了醋酸加氢催化剂的工业化进程。因此，开发一种性能优良的醋酸加氢非贵金属催化剂是推进醋酸加氢制乙醇技术工业化和商业化的关键。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种醋酸加氢制乙醇的非贵金属催化剂，解决现有技术中醋酸加氢制乙醇的催化剂成本高昂，催化剂性能不佳，操作条件苛刻的问题。

本发明的目的之二在于：提供该催化剂的制备方法。

本发明的目的之三在于：提供该催化剂的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种醋酸加氢制乙醇的非贵金属催化剂，该催化剂包括a、b、c三种非贵金属元素组分，其摩尔比以金属元素计为a：b：c＝1:0.3～0.8:0.01～0.2；所述组分a选自过渡金属Cu、Ni、Fe、Co或其氧化物中的至少一种；所述组分b选自Mg、Zn、Al、Ga、In或其氧化物中的至少一种；所述组分c选自Na、K、Ca、Sr、Ba或其氧化物中的至少一种。

进一步地，所述催化剂的比表面积为100～400m²/g。

本发明所述的一种醋酸加氢制乙醇的非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1.取组分a、组分b的可溶性前驱体溶于去离子水中，再加入柠檬酸，充分搅拌溶解后，加入组分c的可溶性前驱体，而后调节溶液的pH值，得到混合溶液A；