一种催化剂及其制备方法和在环戊二烯选择性加氢中应用技术

本申请包括了一种催化剂及其制备方法和在环戊二烯选择性加氢中应用。该催化剂以Ni和Au为活性组分，包括助剂和载体。活性组分Ni的含量为1.0～40.0％，Au的含量为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法和在环戊二烯选择性加氢中应用


[0001]本申请涉及一种催化剂及其制备方法和在环戊二烯选择性加氢中应用，属于催化剂材料领域。

技术介绍

[0002]环戊烯是一种重要的化工中间体，广泛应用于医药、香料、溶剂、电子化学品等领域。主要下游产品包括聚环戊烯橡胶、环戊醇、环戊酮、环戊二醇、环戊醛、戊二醛、环戊基苯酚等。
[0003]通常环戊烯可由石油碳5馏分中双环戊二烯经裂解得到的环戊二烯加氢制得。US2887517报道了一种双环戊二烯裂解加氢制环戊烯的过程。裂解后的环戊二烯在镍镁，镍铬，镍铝或钴催化剂的催化作用下加氢得到环戊烯。CN106673938报道了环戊二烯与溶剂在装有无定形磷化镍催化剂的固定床反应器上加氢生产环戊烯的过程，环戊二烯单程转化率约为91～95％，选择性98～99％。
[0004]在已报道的研究中，环戊二烯选择性加氢反应的转化率和选择性一般分别为可达到90％以上。然而依然存在当环戊二烯的转化率高时，环戊烯的选择性不高，环戊二烯的转化率高时，环戊烯的选择性不高的问题。主要原因是环戊二烯加氢生成的环戊烯在反应条件下易发生再次加氢，生成副产物环戊烷。由于反应原料环戊二烯与产物环戊烯和环戊烷沸点非常接近，分别是42.5℃，44.2℃和49.2℃，分离较为困难。造成最终产品环戊烯的生产成本较高。因此，对环戊二烯加氢反应的转化率和选择性都有进一步提高的要求。并且，环戊二烯加氢反应是强放热反应，反应过程中释放的大量热量易造成催化剂失活，因此对反应操作条件要求苛刻催化剂的耐热性能要求较高。因此开发耐热性良好的高环戊二烯转化率与环戊烯选择性的催化剂仍是当前该过程需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种环戊二烯选择性加氢制环戊烯的催化剂，该催化剂应用于环戊二烯选择性加氢制环戊烯的反应中，可在保持较高的环戊二烯转化率的条件下，提高环戊烯的选择性，并且催化剂具有较好的耐热性和稳定性。专利技术人为提高环戊二烯加氢反应的转化率和选择性，在研究中发现使用双组分Ni/Au活性中心的催化剂可显著提高反应的转化率和选择性。反应的转化率和选择性均可达到99％以上，明显高于单独使用Ni或Au的单组份催化剂。专利技术人通过研究发现，在以Ni/Au为活性组分的催化剂中添加助剂，如Nb，Ta，W，Mo，Re，可提高催化剂的耐热性。添加助剂的Ni/Au催化剂在环戊二烯加氢反应中，反应2000小时反应性能保持不变，明显优于不添加助剂的Ni/Au催化剂。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种催化剂，所述催化剂包括活性组分、助剂和载体；
[0007]其中，活性组分包括活性元素，活性元素包括镍元素和金元素；
[0008]所述载体选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、无定型硅铝复合氧化物中的一种；
[0009]所述活性组分中镍元素含量为1.0～40.0wt％，金元素的含量为0.5～1.0wt％；
[0010]所述助剂包括助剂元素，所述助剂元素选自铌、钽、钨、钼、铼中的一种或几种。
[0011]所述助剂的含量为0.1～0.5wt％。
[0012]根据本申请的另一个方面，提供了一种上述的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将载体浸渍在浸渍溶液中，烘干，焙烧，得到所述催化剂；
[0014]所述浸渍溶液中包括溶剂、活性组分前驱体和助剂元素前躯体中的至少一种；所述浸渍溶液中镍元素、金元素、助剂元素与载体的质量比为1.0～40.0：0.5～1.0：0.1～0.5：57.5～98.0。
[0015]所述载体至少浸渍在含有溶剂的浸渍溶液中一次；
[0016]所述载体至少浸渍在含有活性组分前驱体的浸渍溶液中一次；
[0017]所述载体至少浸渍在含有助剂元素前躯体的浸渍溶液中一次；
[0018]优选地，所述浸渍和焙烧过程重复1～10次。
[0019]所述活性组分中镍元素前驱体选自Ni(NO3)2·
6H2O，NiCl2·
6H2O中的一种；
[0020]所述活性组分中金元素前驱体选自AuCl3，HAuCl4中的一种；
[0021]所述浸渍溶液中活性组分镍元素前驱体的浓度为0.20～1.50wt％，金元素前驱体的浓度为0.01～0.05wt％；
[0022]所述助剂元素前驱体选自草酸铌、五氯化钽、偏钨酸铵、七钼酸铵、铼酸铵；
[0023]所述混合溶液中助剂元素前驱体的浓度为0.0005～0.08wt％
[0024]所述载体浸渍时间为1～24小时，浸渍温度为30～50℃，浸渍时固体以液体的体积比为1：0.5～1：2；
[0025]所述烘干为在80～120℃烘干10～24小时。
[0026]所述焙烧为在300～500℃焙烧1～12小时。
[0027]所述溶剂为水或水与醇的混合物；
[0028]所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的一种或几种；
[0029]所述水与醇的混合物中醇的含量为40wt％以下。
[0030]根据本申请的另一个方面，提供了一种环戊二烯选择性加氢制环戊烯的方法，将含有环戊二烯、氢气和稀释剂的原料通入反应器中，与催化剂接触进行反应；
[0031]所述反应器可以是固定床管式反应器、釜式反应器；
[0032]所述催化剂含有上述的催化剂或上述的制备方法制备的催化剂。
[0033]所述稀释剂选自氮气、氩气、正己烷、环己烷、甲醇、乙醇中的至少一种；
[0034]所述稀释剂与环戊二烯的摩尔比为0.5：1～20：1。
[0035]所述反应的温度为50～200℃；
[0036]反应的压力为0.1～1MPa；
[0037]氢气与环戊二烯的摩尔比为1.0：1～3.0：1；
[0038]环戊二烯空速为0.5～20g
·
g
‑1·
h
‑1。
[0039]本申请所述的催化剂体系通过活性组分Ni，Au与助剂和载体的相互作用，形成加氢能力适宜的活性中心，可将环戊二烯在高的转化率的条件下，高选择性的加氢生成环戊烯，抑制了环戊烯继续加氢生成环戊烷的反应，即使在较高的环戊二烯转化率的情况下仍能保持较高的选择性。并且本申请所述催化剂通过加入助剂，使其在较宽的温度范围和空
速条件下，仍能保持较佳的反应性能，具有较高的耐热性和稳定性。
[0040]本申请能产生的有益效果包括：本申请所述的催化剂用于环戊二烯选择性加氢制环戊烯反应，转化率和选择性均在99％以上，有效降低了产物的分离能耗；同时本申请所述催化剂具有较高的耐热性，可以在较宽的温度和空速条件下操作，具有较高的稳定性和较宽的工艺操作范围。
具体实施方式
[0041]下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
[0042]如无特别说明，本申请的实施例中的原料和试剂均通过商业途径购买。
[0043]本申请中使用的气相色谱分析仪为安捷伦7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括活性组分、助剂和载体；其中，活性组分包括活性元素，活性元素包括镍元素和金元素；所述载体选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、无定型硅铝复合氧化物中的一种；所述活性组分中镍元素含量为1.0～40.0wt％，金元素的含量为0.5～1.0wt％；所述助剂包括助剂元素，所述助剂元素选自铌、钽、钨、钼、铼中的一种或几种；所述助剂的含量为0.1～0.5wt％。2.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将载体浸渍在浸渍溶液中，焙烧，得到所述催化剂；所述浸渍溶液中包括溶剂、活性组分前驱体和助剂元素前躯体中的至少一种；所述浸渍溶液中镍元素、金元素、助剂元素与载体的质量比为1.0～40.0：0.5～1.0：0.1～0.5：57.5～98.0。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述载体至少浸渍在含有溶剂的浸渍溶液中一次；所述载体至少浸渍在含有活性组分前驱体的浸渍溶液中一次；所述载体至少浸渍在含有助剂元素前躯体的浸渍溶液中一次；优选地，所述浸渍和焙烧过程重复1～10次。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述活性组分中镍元素前驱体选自Ni(NO3)2·
6H2O，NiCl2·
6H2O中的一种；所述活性组分中金元素前驱体选自AuCl3，HAuCl4中的一种；所述浸渍溶液中活性组分镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大治，黄声骏，丁辉，邹明明，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：