[發(fā)明專利]一種負(fù)載型魔酸催化劑的制備方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310044511.9
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103100396A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏賢勇;亓士超;李占庫;趙長林;宗志敏;趙云鵬;樊星;趙煒;曹景沛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J27/12
• 分類號: B01J27/12
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 程化銘

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超強(qiáng)酸催化劑的制備方法和裝置，特別是一種負(fù)載型魔酸催化劑的制備方法和裝置。

背景技術(shù)

由于超強(qiáng)酸具有很強(qiáng)的酸度，易于與醇、醚、烯烴、烷烴、芳烴等弱堿性的有機(jī)物發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng)而生成正碳離子，使其更易于參與許多的反應(yīng)；又由于超強(qiáng)酸具有很高的介電常數(shù)，在反應(yīng)中可以促使難于解離的非電解質(zhì)（如烷烴、芳烴等）解離為正碳離子而易于進(jìn)一步發(fā)生一系列反應(yīng)。借助于這些優(yōu)異的特性，超強(qiáng)酸作為催化劑可以顯著地提高并促進(jìn)物質(zhì)離子化的反應(yīng)活性。

HSO₃F是一種布朗斯特液體超強(qiáng)酸，其哈米特酸度函數(shù)Ho?=?-15.1，SbF₅是已知的最強(qiáng)路易斯超強(qiáng)酸，其哈米特酸度函數(shù)Ho?=?-15.1。按照1：1復(fù)合HSO₃F和SbF₅后獲得的混合物簡稱魔酸，其哈米特酸度函數(shù)Ho?=?-27.0，它的酸性是濃硫酸的10億倍。能溶解不溶于王水的高級烷烴蠟燭，該混合酸是已知最強(qiáng)的超強(qiáng)酸之一。由于這種超強(qiáng)酸極易于水解且具有極強(qiáng)的腐蝕性，無論在魔酸的制備過程、長期存放以及使用過程中存在了大量不安全因素，特別是對其所接觸的設(shè)備、器皿以及操作防護(hù)等環(huán)節(jié)要求甚高，給使用者帶來了極大的不便，造成了即使在發(fā)現(xiàn)了20多年后的今天，魔酸依然沒能被有效地發(fā)展和利用。

煤的轉(zhuǎn)化包括氣化、焦化和液化，特別是在煤的直接液化過程中，需要采用高溫高壓催化劑以及氫氣存在下才有可能切斷煤中有機(jī)質(zhì)的Ar-C橋鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種：制作工藝簡單且安全、方便、可行、高效的負(fù)載型魔酸催化劑的制備方法和裝置。

本發(fā)明的內(nèi)容是在下面的裝置中實現(xiàn)的：制備負(fù)載型魔酸催化劑有方法和裝置；

所述的裝置：過濾柱的下口與第一聚四氟四口錐型瓶的進(jìn)口連接，在過濾柱中有脫水劑，第一聚四氟四口錐型瓶位于第一磁力攪拌器）上；第一聚四氟四口錐型瓶的出口與第二聚四氟四口錐型瓶的進(jìn)口連接；第二聚四氟四口錐型瓶的出口插入雙層聚四氟瓶的襯筒內(nèi)，雙層聚四氟瓶位于第二磁力攪拌器上；雙層聚四氟瓶的出口與第三聚四氟四口錐型瓶底下部的出口連接；第一聚四氟四口錐型瓶、第二聚四氟四口錐型瓶、第三聚四氟四口錐型瓶的進(jìn)氣口和雙層聚四氟瓶的進(jìn)氣口與外界氮氣瓶相連；第一聚四氟四口錐型瓶、第二聚四氟四口錐型瓶、第三聚四氟四口錐型瓶的出氣口插入到廢液缸的NaOH水溶液中，在第一聚四氟四口錐型瓶和雙層聚四氟瓶內(nèi)均有聚四氟攪拌子。

所述的方法：有制備魔酸和制備負(fù)載型魔酸催化劑；具體步驟如下：

????一、制備魔酸

將HSO₃F液體從過濾柱的上口逐滴加入，過濾柱內(nèi)填充無水MgSO₄脫水劑；過濾柱的下口連接有第一聚四氟四口錐型瓶，第一聚四氟四口錐型瓶中內(nèi)置有SbF₅和一聚四氟攪拌子，HSO₃F液體和SbF₅液體為等摩爾量；從第一聚四氟四口錐型瓶的進(jìn)氣口向瓶內(nèi)緩慢充入氮氣，在氮氣氣氛保護(hù)下，HSO₃F液體經(jīng)過濾柱脫水、干燥，然后經(jīng)過過濾柱的下口逐滴滴入第一聚四氟四口錐型瓶內(nèi)，開動第一磁力攪拌器，在第一磁力攪拌子的作用下，使等摩爾量的HSO₃F液體和SbF₅充分混合10分鐘—24小時，即制備好了魔酸；

二、制備負(fù)載型魔酸催化劑

在從第一個聚四氟四口錐型瓶進(jìn)氣口處緩慢充入氮氣，在氮氣氣氛保護(hù)下，制備好的魔酸利用重力從第一聚四氟四口錐型瓶的出口放進(jìn)第二聚四氟四口錐型中待用；在雙層聚四氟瓶的襯筒內(nèi)放置2—10000倍魔酸重量的碳納米管，碳納米管為惰性載體，從雙層聚四氟瓶進(jìn)氣口充入氮氣，在氮氣氣氛保護(hù)下，魔酸緩慢從第二聚四氟四口錐型瓶的出口滴入雙層聚四氟瓶的襯筒內(nèi)，開動第二磁力攪拌器，在第二磁力攪拌子攪拌的作用下，魔酸與雙層聚四氟瓶的襯筒內(nèi)的碳納米管充分浸漬，浸漬時間為10分鐘—24小時；使用過量的魔酸通過重力從雙層聚四氟瓶的出口滴入第三聚四氟四口錐型瓶中，剩余的魔酸作為碳納米管多次循環(huán)的浸漬液重復(fù)使用；在雙層聚四氟瓶的進(jìn)氣口充入的氮氣，在氮氣氣氛保護(hù)下，快速從雙層聚四氟瓶的襯筒中取出制備好的負(fù)載型魔酸催化劑，即浸漬有魔酸的碳納米管，該負(fù)載型魔酸催化劑可以直接使用。

過程中從第一聚四氟四口錐型瓶、第二聚四氟四口錐型瓶以及第三聚四氟四口錐型瓶中的出口分別逸出的少量尾氣依次通入盛有NaOH溶液的廢液缸，尾氣經(jīng)過廢液缸NaOH溶液的完全吸收、處理。