本发明涉及催化领域,更具体来说涉及一种使用复合催化剂体系进行不饱和羧酸催化氢化的方法,以及通过该方法制得的羧酸产品。
背景技术:
1、在各种生产工艺中都会作为副产物产生大量不饱和羧酸,出于副产物转化为高价值产物再利用或者提高产物品质的考虑,人们通常会对这些不饱和羧酸进行氢化,使得其中的不饱和基团饱和,以使得产物具有令人满意的各项性能,例如抗氧化性、加工性能等。例如,工业中可能需要将室温下呈液态的不饱和脂肪酸(例如油酸)氢化生成室温下呈固态的饱和脂肪酸;或者将对人体有害的芥酸氢化成山嵛酸等。
2、人们对于不饱和羧酸的氢化工艺已经进行了多年的研究,但是该工艺的一些缺陷却始终无法得以解决。具体来说,不饱和羧酸在经历氢化的过程中,总是会不可避免地发生酸值的降低,造成氢化产物的收率显著降低。为了解决这个难题,人们已经投入了大量的人力和科研经费进行研究,例如常规的做法是在氢化之后对羧酸产物进行进一步的精炼,从中除去非羧酸的杂质和副产物组分,但是这样不但提高了工艺成本和复杂性,还会导致目标产物饱和羧酸的收率显著降低;另一种思路是在氢化过程中减少酸值降低的情况,人们尝试对该氢化反应的工艺条件、催化剂和原料进行各种改良,但是始终无法获得令人满意的结果。
3、为了解决上述问题,申请人进行了大量深入的研究,出人意料地发现,使用本发明的复合催化剂体系可以在不饱和烯烃氢化的同时有效解决产物羧酸酸值下降的问题,实现极佳的高产物收率,出人意料地解决了本领域中的所有技术问题。
技术实现思路
1、本发明第一个方面提供了一种对包含不饱和羧酸的原料进行催化氢化的方法,所述方法包括以下步骤:
2、在氢化反应器中,在存在催化剂和助催化剂的条件下,使得不饱和羧酸与氢气发生反应,使得所述不饱和羧酸中包含的不饱和基团至少部分地被氢化;
3、其中,所述催化剂包含选自以下的一种或多种金属:镍、钯、铂、钌、铑、铱、及其合金,所述催化剂是非负载型的或者负载在载体上,所述载体选自以下的一种或多种:活性炭、氧化铝、氧化硅、硅铝酸盐、分子筛;
4、所述助催化剂是全氟磺酸树脂。
5、根据本申请第一个方面的一个实施方式,所述全氟磺酸树脂包含源自以下单体的聚合单元:
6、第一单体:c2-c6全氟烯烃,以及
7、第二单体,其具有式i所示的结构:
8、
9、其中r1、r2和r3中的每一个各自独立地选自:氟原子、全氟c1-c6烷基、全氟c1-c6烷氧基、全氟c2-c6烯基;
10、r4选自:共价键、全氟c1-c16亚烷基、全氟c1-c8亚烷基-o-全氟c1-c8亚烷基;
11、r5选自:氢原子、羟基、氟、氯、溴、全氟c1-c6烷基、全氟c1-c6烷氧基;
12、所述全氟磺酸树脂的分子量为300-100,000;
13、所述全氟磺酸树脂中源自第一单体的聚合单元与源自第二单体的聚合单元的摩尔比为1:10至200:1。
14、根据本申请第一个方面的另一个实施方式,所述催化剂是雷尼镍。
15、根据本申请第一个方面的另一个实施方式,所述不饱和羧酸是包含1-6个碳-碳双键和1-4个羧基的选自以下的一种或多种羧酸:c4-c22直链脂肪族羧酸、c5-c22支链脂肪族羧酸、c6-c22脂环族羧酸、c7-c22芳香族羧酸、或其混合物。
16、根据本申请第一个方面的另一个实施方式,所述不饱和羧酸是包含1-3个碳-碳双键和1-3个羧基的直链或支链的c4-c22脂肪族羧酸。
17、根据本申请第一个方面的另一个实施方式,在氢化反应器中进行氢化反应的过程中,所述包含不饱和羧酸的原料与催化剂的重量比为100:0.1至100:5。
18、根据本申请第一个方面的另一个实施方式,在氢化反应器中进行氢化反应的过程中,所述催化剂与助催化剂的重量比为8:1至1:1.4。
19、根据本申请第一个方面的另一个实施方式,在氢化反应器中进行氢化反应的过程中,在反应器内充入氢气,使得氢气压力保持在1.2-6.0mpa;反应温度为180-260℃;反应持续时间为1-24小时。
20、本申请的第二个方面提供了一种羧酸产品,所述羧酸产品通过本发明的方法制备。
21、根据本申请第二个方面的一个实施方式,所述包含不饱和羧酸的原料具有第一酸值,所述羧酸产品具有第二酸值,所述第一酸值和第二酸值满足以下关系式:
22、第二酸值≥(第一酸值×98%)。
23、在下文的具体实施方式部分中,结合一些示例性具体实施方式对本申请的工艺和设计进行描述。
1.一种对包含不饱和羧酸的原料进行催化氢化的方法,所述方法包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述全氟磺酸树脂包含源自以下单体的聚合单元:
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化剂是雷尼镍。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不饱和羧酸是包含1-6个碳-碳双键和1-4个羧基的选自以下的一种或多种羧酸:c4-c22直链脂肪族羧酸、c5-c22支链脂肪族羧酸、c6-c22脂环族羧酸、c7-c22芳香族羧酸、或其混合物。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述不饱和羧酸是包含1-3个碳-碳双键和1-3个羧基的直链或支链的c4-c22脂肪族羧酸。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在氢化反应器中进行氢化反应的过程中,所述包含不饱和羧酸的原料与催化剂的重量比为100:0.1至100:5。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在氢化反应器中进行氢化反应的过程中,所述催化剂与助催化剂的重量比为8:1至1:1.4。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在氢化反应器中进行氢化反应的过程中,在反应器内充入氢气,使得氢气压力保持在1.2-6.0mpa;反应温度为180-260℃;反应持续时间为1-24小时。
9.一种羧酸产品,所述羧酸产品通过权利要求1-8任一项所述的方法制备。
10.如权利要求9所述的羧酸产品,其特征在于,所述包含不饱和羧酸的原料具有第一酸值,所述羧酸产品具有第二酸值,所述第一酸值和第二酸值满足以下关系式:
