[發(fā)明專利]一種氫化催化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110254766.9
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102350351A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭屹賓;郭德林
• 申請（專利權(quán)）人: 郭屹賓
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;B01J23/755;B01J23/83;C01B33/107
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 張欣棠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氫化催化劑及其制備方法，該催化劑應(yīng)用于四氯化硅轉(zhuǎn)化三氯氫硅的氫化反應(yīng)中。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)多晶硅的生產(chǎn)方法主要是改良西門子法。在應(yīng)用該方法生產(chǎn)多晶硅的同時，會產(chǎn)生大量副產(chǎn)品四氯化硅，由于四氯化硅具有強(qiáng)腐蝕性，對環(huán)境有嚴(yán)重污染，所以必須對四氯化硅進(jìn)行回收利用。而將四氯化硅轉(zhuǎn)化為多晶硅的生產(chǎn)原料三氯氫硅則實(shí)現(xiàn)了多晶硅企業(yè)的循環(huán)生產(chǎn)，在處理環(huán)境污染的同時降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

?目前多晶硅企業(yè)大多采用冷氫化工藝將四氯化硅轉(zhuǎn)化為三氯氫硅，即在催化劑的催化作用下，通過控制反應(yīng)條件，使氫氣、硅粉和四氯化硅進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化為三氯氫硅。工業(yè)生產(chǎn)使用的催化劑多為鎳基催化劑，生產(chǎn)方法大多是通過化學(xué)法將鎳元素沉積到二氧化硅骨架上。該方法生產(chǎn)效率低，且鎳的價格居高不下，導(dǎo)致鎳基催化劑成本普遍偏高。另外還有通過化學(xué)法將銅元素沉積到二氧化硅骨架上制備的銅催化劑，但單質(zhì)銅的催化效果較差，四氯化硅轉(zhuǎn)化率一般都低于18%，在實(shí)際生產(chǎn)中仍無法起到降低成本的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，提供了一種氫化催化劑及其制備方法，該催化劑應(yīng)用于四氯化硅轉(zhuǎn)化為三氯氫硅的氫化反應(yīng)中，具有制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低、耐熱穩(wěn)定性好、轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)。

本發(fā)明所述的氫化催化劑，其活性成分是銅硅合金、銅鎳硅合金、銅硅稀土合金或銅鎳硅稀土合金。

?在該催化劑中，各種活性成份按質(zhì)量百分比計算的含量為：硅0.3~10%，鎳0~20%，稀土0~5%，余量為銅。

?所述稀土可采用鑭，鈰，混合稀土等。

?催化劑為粉末或顆粒狀，催化劑的粒度分布范圍為10目（1.5mm）~400目（38μm）。

????該催化劑的制備方法如下：

?⑴熔煉：將銅或者銅、鎳按照比例進(jìn)行熔化，然后將硅，或者硅、稀土依次加入到熔化后的銅或銅鎳合金熔液中，形成銅硅合金熔液、銅鎳硅合金熔液、銅硅稀土合金熔液或銅鎳硅稀土合金熔液；

?⑵霧化：利用高壓水流或高壓氣流將熔煉后的合金熔液霧化成合金粉末或合金顆粒；

?⑶還原干燥：如果采用水霧化或非惰性氣體霧化，需要對霧化后的合金粉末或合金顆粒在還原性氣氛下進(jìn)行還原和干燥；如果采用惰性氣體霧化，則不需要此步驟；

?⑷篩分：對干燥的合金粉末或者合金顆粒進(jìn)行篩分，即得到該催化劑成品。

????所述熔煉步驟中，銅或者銅、鎳的熔化溫度為1200℃～1600℃。

????所述霧化步驟中高壓水壓力為15MPa～70MPa，高壓氣流壓力為0.3MPa～5MPa。

????所述還原干燥步驟中，還原溫度為500℃～900℃。

????與現(xiàn)有技術(shù)相比，該催化劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：

?⑴主成分為銅，使得催化劑成本僅為鎳基催化劑的1/3~1/2；

?⑵采用霧化法進(jìn)行生產(chǎn)，與化學(xué)法相比生產(chǎn)過程無廢氣、廢酸排放，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高；

?⑶與化學(xué)法生產(chǎn)的催化劑相比，該催化劑無骨架，全部為活性成分；

?⑷耐熱穩(wěn)定性良好，轉(zhuǎn)化過程穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化率可達(dá)到19%~25%；

?⑸轉(zhuǎn)化過程中無其它雜質(zhì)引入，保證了產(chǎn)品的純度。

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)介紹本發(fā)明的具體實(shí)施例。

????實(shí)施例1

????按總質(zhì)量100kg配料，配比按質(zhì)量計算99%的電解銅，1%的金屬硅。用中頻爐在1200℃將銅熔化后，加入金屬硅。熔化后用壓力為30MPa的高壓水霧化。在還原爐內(nèi)氫氣保護(hù)下，在800℃條件下將粉末進(jìn)行干燥和還原，將粉末過10目-400目篩，得到成品催化劑。

????實(shí)施例2

????按總質(zhì)量100kg配料，配比按質(zhì)量計算79.7%的電解銅，20%的電解鎳，0.3%的金屬硅。用中頻爐在1600℃將銅、鎳熔化后，加入金屬硅。熔化后用壓力為50MPa的高壓水霧化。在還原爐內(nèi)氫氣保護(hù)下，在700℃條件下將粉末進(jìn)行干燥和還原，將粉末過10目-400目篩，得到成品催化劑。

????實(shí)施例3

????按總質(zhì)量100kg配料，配比按質(zhì)量計算87%的電解銅，10%的金屬硅，3%的稀土鑭。用中頻爐在1200℃將銅熔化后，依次加入金屬硅、稀土鑭。熔化后用18MPa的高壓水霧化。在還原爐內(nèi)氫氣保護(hù)下，在800℃條件下將顆粒進(jìn)行干燥和還原，將顆粒過10目-400目篩，得到成品催化劑。

????實(shí)施例4