[發明專利]一種具有尖晶石結構的選擇加氫催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111192930.8
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113797907A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 王欽;卓潤生;劉兵;孫秋實;肖可;蘭興玥;周立旻;張春雪;劉新生
• 申請（專利權）人: 潤和科華催化劑（上海）有限公司
• 主分類號: B01J21/10
• 分類號: B01J21/10;B01J23/50;B01J35/10;B01J37/02;C07C5/09;C07C11/04
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所(有限合伙) 51213
• 代理人: 龔海月

本發明公開了一種具有尖晶石結構的選擇加氫催化劑及其制備方法和應用,該催化劑包括核心組分、助劑和載體，核心組分和助劑負載在載體上；所述載體選用具有尖晶石結構的鋁酸鹽，按該催化劑干基總質量為基準計算催化劑各組分的質量分數為：核心組分0.01％～2％，助劑0.01～10％，載體88％～99.98％。將助劑的鹽溶液溶解后浸漬具有尖晶石結構的載體得到催化劑前驅體，將核心成分用王水溶解，丙酮稀釋，浸漬于催化劑前驅體的表面，干燥、焙燒得到催化劑。催化劑用于乙炔加氫制乙烯。該催化劑ΔT大，能在比較大的窗口溫度都進行反應，因此其化學性質穩定，不易發生飛溫現象，工業化可行性強。

技術領域

本發明屬于工業催化劑技術領域，具體涉及一種乙炔選擇性加氫制乙烯的催化劑及其制備方法、應用。

背景技術

石油工業的開發推動了催化科學進入快速發展時期。乙炔選擇性加氫反應是石油裂解和烯烴聚合工業中必不可少的步驟。石油裂解工業生產出大量的化工原料，其中的乙烯是現代化學工石，它主要的用途是通過聚合反應生產出各種結構、規格的聚乙烯，但是，在裂解反應生產的乙烯中無法避免會含有少量乙炔(0.5％-2％),這些少量乙炔會毒化聚合工業中的Ziegler-Natta催化劑，所以在發生聚合反應前必須將乙炔含量降至＜5ppm級別。理論上乙烯的純化有精餾萃取和加氫轉化等多種方法，但是基于現階段技術成本和生產效率考慮，工業上采用的是通過選擇性加氫催化反應將少量的乙炔轉變為乙烯。該催化反應不僅是化學工業必不可少的步驟，在科學研究上也由于其特性受到了廣泛的關注。該反應的反應物中不僅存在待轉化的少量乙炔，并且存在大量同樣可以被加氫的乙烯，在競爭吸附下如何高效轉化乙炔的同時而不消耗原料,并且保證乙炔加氫不發生其他副反應，這要求該反應的催化劑具有高的乙炔加氫活性和選擇性。

CN107088436A公開了一種乙炔選擇性加氫制備乙烯的催化劑及制備方法和應用。它是以鎳為主要活性成分，復合堿金屬并以硅鋁分子篩為載體構成，用水熱合成Ni-M(堿金屬)-硅鋁分子篩催化體系并將其應用到乙炔選擇性加氫生成乙烯中。該發明催化劑廉價易得，制備工藝簡單，催化活性很高，穩定性良好，在較為溫和的條件下應用于乙炔選擇性加氫工藝中，表現出優異的催化活性和選擇性，但催化劑壽命短，金屬用量大。

CN1317367A公開了一種乙炔選擇性加氫制乙烯催化劑，它是以ZnO為載體的含Pd催化劑Pd/ZnO，并可含有堿金屬或堿土金屬和過渡元素金屬，適用于含乙炔混合氣中乙炔的選擇性氫化制乙烯。

CN109012751A公開了一種具有卡賓-鈀結構的催化劑及其在乙炔選擇性加氫反應中的應用。所述催化劑包括氧化鋁載體和負載在載體上的卡賓-鈀，應用在乙炔選擇性加氫反應中，具有乙炔轉化率、乙烯選擇性高的特點。

CN101676025A公開了一種鈀催化劑及其生產方法。本發明催化劑基本上由基于負載催化劑0.05-2.0重量％的鈀和一種或兩種選自由鑭、鈮、鈦、鉀和硅組成的組合金屬構成。該催化劑特點是在低溫下也具有較高的乙烯選擇性。

上述技術方案表明，鈀、堿金屬、分子篩、氧化鋁載體在乙炔選擇性加氫制備乙烯的技術中得到廣泛的應用。具有尖晶石結構的復合氧化物本身具有一定的催化活性，因此可以將其用作催化劑載體生產催化劑，以利用兩種氧化物的優點。鎂鋁尖晶石和鈣鋁尖晶石都是同時具有酸性和堿性兩種活性中心的復合氧化物，性質穩定，不易燒結，它的催化作用及其作為載體的重要作用已逐漸引起人們的關注。

CN1413127A，CN107107049A，CN111163861A等文獻公開的催化劑技術方案中提及了尖晶石載體，表明尖晶石可作為載體的選擇之一，但是這些技術方案最終都以氧化鋁為最佳的載體，尖晶石作為備用方案，并未體現出比氧化鋁作為載體具有更好的技術效果，因此尖晶石載體實際上并不能夠得到有效利用，或者說并不能夠代替氧化鋁達到與氧化鋁載體相當甚至更好的效果。這表明尖晶石作為載體的有效性可能還具有較大的提升空間。