一种碳二选择加氢催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳二选择加氢催化剂的制备方法。包括：1）在水浴中，水溶性纤维素醚溶解于去离子水中，与催化剂活性组分盐溶液混合，并调节pH值为中性，搅拌；其中去离子水、催化剂活性组分、水溶性纤维素醚的重量比为=1：（0.0001～0.001）：（0.0001～0.005）；2）负载；3）干燥、焙烧。本发明中水溶性的纤维素醚可以作为有效的稳定剂在溶液中形成单分散的钯纳米粒子，通过浸渍法负载到载体上形成更多的活性中心。本发明方法提高了催化剂的活性和加氢产物的选择性，增强了钯的分散性和利用率，降低了钯的负载量。
【专利说明】一种碳二选择加氢催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及选择加氢领域，更进一步说，涉及一种碳二选择加氢催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]液态烃类裂解气含有乙炔0.1?0.5mol %，并且炔烃的含量随着裂解深度的增加而增加。乙炔的存在会使聚烯烃催化剂中毒，为获得聚合级的乙烯，必须将炔烃除去。目前广泛使用的脱炔方法为催化选择加氢法。
[0003]目前选择加氢催化剂的制备方法通常为直接浸溃钯的盐溶液，再经过干燥、焙烧后制得。
[0004]专利CN 1279126A公开了一种炔烃选择加氢催化剂及其制备方法。该制备方法是在载体上负载主活性组分Pd及助活性组分Bi等，该催化剂在加氢反应中具有较高的活性与选择性。
[0005]专利CN 1764617A公开了一种用于选择性氢化乙炔的催化剂及其生产方法，该催化剂包括主活性组分Pd和助活性组分La、T1、Nb、K或Si，该方法制备工艺复杂，而且活性组分Pd和助活性组分的含量高，催化剂的活性和选择性仍然不能令人满意。
[0006]现有的碳二选择加氢催化剂制备方法容易使贵金属钯渗透到载体内部，导致载体内部的钯活性中心聚集从而不能有效参与反应。因此，现有碳二选择加氢催化剂制备方法的不足是对贵金属钯的利用效率较低，从而使催化剂活性和选择性有所下降。
【发明内容】
[0007]为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种碳二选择加氢催化剂的制备方法。水溶性的纤维素醚可以作为有效的稳定剂在溶液中形成单分散的金属纳米粒子，通过浸溃法负载到载体上形成更多的活性中心。本发明方法提高了催化剂的活性和加氢产物的选择性，增强了贵金属的分散性和利用率，降低了贵金属的负载量。
[0008]本发明的目的是提供一种碳二选择加氢催化剂的制备方法。
[0009]所述方法包括:将水溶性纤维素醚溶液与催化剂活性组分盐溶液混合后负载到载体上，干燥焙烧后制得。
[0010]具体可包括以下步骤:
[0011]I)在水浴中，水溶性纤维素醚溶解于去离子水中，与催化剂活性组分盐溶液混合，并调节PH值为中性，搅拌；其中去离子水、催化剂活性组分、水溶性纤维素醚的重量比为=1:(0.0001 ?0.001):(0.0001 ?0.005);优选为 I:(0.0001 ?0.0008):(0.0001 ?
0.0008)；
[0012]2)负载；将步骤(I)得到的活性组分的金属纳米粒子负载到载体上；
[0013]3)干燥、焙烧。
[0014]其中，[0015]所述水溶性纤维素醚包括含亲水取代基团的纤维素醚，是水溶性的阳离子纤维素醚、阴离子纤维素醚、非离子纤维素醚中的至少一种；水溶性纤维素醚一般包括甲基纤维素、2-羟乙基纤维素、2-羟丙基纤维素、二羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚季铵盐-10等，其中甲基纤维素、2-羟乙基纤维素、2-羟丙基纤维素、二羟丙基纤维素为非离子型纤维素醚，羧甲基纤维素钠为阴离子型纤维素醚，聚季铵盐-10为阳离子型纤维素醚。
[0016]所述的盐溶液选自所述的硝酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种。
[0017]步骤(I)中水浴的温度为O?40°C，搅拌时间以混合均匀为宜，优选为0.1?8小时。
[0018]所述的活性组分为钯或氧化钯纳米粒子，颗粒粒径分布为I?IOnm之间；钯含量为所述载体总重的0.01wt%?0.05wt%，优选为0.01wt%?0.03wt%。
[0019]所采用的催化剂载体也是本领域内通常采用的催化剂载体，本发明中可优选Al2O3,载体的比表面积为I?200m2/g,平均孔径为5?300nm,孔容为0.2?1.0ml/g,其外观形状为齿球形、粒状、球形、齿形、环形、片状、条状、三叶草或四叶草。
[0020]负载方法是本领域内通常采用的方法，如浸溃、喷涂等常规方法负载到载体上，优选将金属纳米粒子活性组分通过一步浸溃或分步浸溃负载在载体上。
[0021]透射电镜(TEM)测试结果显示，使用本发明的用水溶性纤维素醚作稳定剂在水溶液中形成贵金属钯纳米粒子的制备方法，可以使钯纳米粒子的粒径<5nm，可参考附图1。稳定原理:空间位阻，纤维素醚分子对钯纳米粒子表面钝化，阴阳离子型纤维素醚还有静电排斥作用。
[0022]水溶性的纤维素醚可以作为有效的稳定剂在溶液中形成单分散的金属纳米粒子。通过浸溃法负载到载体上形成更多的活性中心。与传统的方法相比，本发明方法提高了催化剂的活性和加氢产物的选择性，增强了贵金属的分散性和利用率，降低了贵金属的负载量。本发明是将纳米粒子制备技术和常规的催化剂制备技术相结合，进一步提高催化剂的活性及其选择性，并可以降低金属活性组分的负载量，节约成本。
[0023]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0024]( I)本发明的制备方法简单，易操作，制备条件温和。
[0025](2)本发明所述的催化剂由于是利用水溶性纤维素醚作稳定剂制得的，其粒径窄，分散性好，催化剂应用于乙炔选择加氢反应中具有较高的活性和选择性。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1加入水溶性纤维素醚后Pd纳米粒子的分布电镜图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例，进一步说明本发明。
[0028]实施例中所用原料均为市售。
[0029]实施例1
[0030]①移取50mgPd/ml的Pd (NO3) 2溶液2ml，使用去离子水溶液稀释至IOOg ；
[0031]②在20°C的恒温水浴中，将0.1g的阴离子型稳定剂羧甲基纤维素钠溶解于400g的去离子水中，磁力搅拌2h，然后将①加入②中，同时用氢氧化钠调节pH值至中性，再搅拌2h，获得含纳米粒子的水溶液，其中，去离子水、催化剂活性组分、稳定剂羧V甲基纤维素钠的重量比为=1:0.0002:0.0002 ；
[0032]③称取齿形Al2O3载体100g，向其上浸溃50g上述配制好的水溶液；
[0033]④将③浸溃过上述水溶液的载体经过干燥、焙烧制备成所述的催化剂，得到催化剂BC-1，其中Pd含量为总重量的0.01%，钯纳米粒子粒径分布为I?5nm。
[0034]实施例2
[0035]①移取50mgPd/ml的Pd(NO3)2溶液4ml，使用去离子水溶液稀释至IOOg ；
[0036]②在20°C的恒温水浴中，将0.2g的阳离子型稳定剂聚季铵盐-10溶解于400g的去离子水中，磁力搅拌2h，然后将①加入②中，同时用氢氧化钠调节pH值至中性，再搅拌2h，获得含纳米粒子的水溶液，其中，去离子水、催化剂活性组分、稳定剂聚季铵盐-10的重量比为=1:0.0004:0.0004 ；
[0037]③称取齿形Al2O3载体100g，向其上浸溃50g上述配制好的水溶液；
[0038]④将③浸溃过上述水溶液的载体经过干燥、焙烧制备成所述的催化剂，得到催化剂BC-2，其中Pd含量为总重量的0.02%，钯纳米粒子粒径分布为I?8nm。
[0039]实施例3
[0040]①移取50mgPd/ml的Pd (NO3) 2溶液6ml，使用去离子水溶液稀释至IOOg ；
[0041]②在20°C的恒温水浴中，将0.3g的非离子型稳定剂羟乙基纤维素溶解于400g的去离子水中，磁力搅拌2h，然后将①加入②中，同时用氢氧化钠调节pH值至中性，再搅拌2h，获得含纳米粒子的水溶液，其中，去离子水、催化剂活性组分、稳定剂羟乙基纤维素的重量比为=1:0.0006:0.0006 ；
[0042]③称取齿形Al2O3载体100g，向其上浸溃50g上述配制好的水溶液；
[0043]④将③浸溃过上述水溶液的载体经过干燥、焙烧制备成所述的催化剂，得到催化剂BC-3，其中Pd含量为总重量的0.03%，钯纳米粒子粒径分布为I?10nm。
[0044]对比例I
[0045]采用浸溃法制备的催化剂
[0046]移取10mgPd/ml的Pd(NO3)2溶液1ml，使用去离子水溶液稀释为50ml，静置浸溃在IOOg齿形Al2O3载体30min，然后干燥、焙烧得到催化剂BL-1，其中Pd含量为总重量的0.01%。
[0047]对比例2
[0048]采用浸溃法制备的催化剂
[0049]移取10mgPd/ml的Pd(NO3)2溶液2ml，使用去离子水溶液稀释为50ml，静置浸溃在IOOg齿形Al2O3载体30min，然后干燥、焙烧得到催化剂BL-2，其中Pd含量为总重量的0.02%。
[0050]对比例3
[0051]采用浸溃法制备的催化剂
[0052]移取10mgPd/ml的Pd(NO3)2溶液3ml，使用去离子水溶液稀释为50ml，静置浸溃在IOOg齿形Al2O3载体30min，然后干燥、焙烧得到催化剂BL-3，其中Pd含量为总重量的
0.03%。
[0053]将上述实施例与对比例制备的催化剂应用于碳二馏分乙炔选择加氢的反应中，反应条件如下，将Iml催化剂装入不锈钢管反应器中，使用氮气置换后，氢气180°C还原2个小时，然后将原料气通入反应器中，反应原料气体积比组成为:乙烷6.670%，乙烯92.341%，氢气0.598%，乙炔0.391%。氢气与乙炔的摩尔比约为1.5，原料气流量为200ml/min。对上述催化剂对乙炔的选择加氢性能进行了评价，各个催化剂在同一条件下对乙炔的转化率及对应的选择性列于表1，乙炔的转化率(Conversion)和选择性(Selectivity)的计算方法为:
[0054]
【权利要求】
1.一种碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于: 所述方法包括:将水溶性纤维素醚溶液与催化剂活性组分盐溶液混合后负载到载体上，干燥焙烧后制得。
2.如权利要求1所述的碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于所述方法包括: 1)在水浴中，水溶性纤维素醚溶解于去离子水中，与催化剂活性组分盐溶液混合，并调节PH值为中性，搅拌；其中去离子水、催化剂活性组分、水溶性纤维素醚的重量比为=1:(0.0OOl ?0.001): (0.0001 ?0.005)； 2)负载； 3)干燥、焙烧； 所述的催化剂活性组分为钯或氧化钯纳米粒子，钯含量为所述载体总重的0.01wt%?0.05wt%o
3.如权利要求2所述的碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于: 步骤(I)中水浴的温度为O?40°C，搅拌时间为0.1?8小时。
4.如权利要求2所述的碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于: 所述水溶性纤维素醚为包含亲水取代基团的纤维素醚； 所述的盐溶液选自所述的硝酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种。
5.如权利要求4所述的碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于: 所述水溶性纤维素醚是水溶性的阳离子纤维素醚、阴离子纤维素醚、非离子纤维素醚中的至少一种。
6.如权利要求2所述的碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于: 去离子水、催化剂活性组分、水溶性纤维素醚的重量比为=1:(0.0001?0.0008):(0.0001 ?0.0008)。
7.如权利要求2所述的碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于: 所述钯含量为所述载体总重的0.01wt%?0.03wt%。
8.如权利要求7所述的碳二选择加氢催化剂的制备方法，其特征在于: 所述的催化剂活性组分的粒径分布在I?IOnm之间。
【文档编号】C07C7/167GK103623874SQ201210308192
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年8月27日 优先权日:2012年8月27日
【发明者】戴伟, 杨元一, 张火利, 彭晖, 卫国宾, 鲁树亮 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院