一种基于双金属-离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双金属

【技术实现步骤摘要】
一种基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应


[0001]本专利技术涉及蒽醌加氢反应
，特别是涉及一种基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应。

技术介绍

[0002]过氧化氢(H2O2)作为一种清洁化工产品，被广泛应用于纤维漂白、有机合成和环境保护等方面。近年来，随着在丙烯环氧化制备环氧丙烷以及绿色己内酰胺合成等过程中的应用，使国内过氧化氢行业迎来了新的发展契机。工业中，H2O2常采用蒽醌法制备，占其生成总量的95％以上。该工艺中，2
‑
乙基蒽醌(2
‑
eAQ)催化加氢生成2
‑
乙基氢蒽醌是核心步骤，常使用的催化剂是钯氧化铝催化剂(Pd/Al2O3)，如何提高催化剂活化2
‑
eAQ中两个羰基(C＝O)的活化能力，以提高加氢效率和选择性，是目前的研究重点之一。
[0003]目前现有技术制备的单金属Pd/Al2O3具有分散性不高，催化性能不足的缺点。钯基催化剂是蒽醌加氢反应最常用的催化剂，但仍存在加氢效率低，稳定性差等问题。国内外学者通过添加助剂(第二金属或第三金属)、载体改性载体以及调整制备方法等措施，提高Pd/γ
‑
Al2O3催化剂的催化性能。但仍然存在Pd金属颗粒大、分散性差以及活性组分与载体相互作用弱等问题，上述问题导致产率低，限制高浓度H2O2(50％)产品的生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中双氧水产品生产过程中存在的问题，而提供一种基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应。
[0005]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0006]一种基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应，包括以下步骤：
[0007]步骤1，将还原后的催化剂和蒽醌工作液置于反应器中，反应前用氢气置换反应器内的气体，所述催化剂包括催化剂载体以及负载在所述催化剂载体上的金属钯化合物、助剂金属化合物和离子液体，所述助剂金属化合物为钇金属化合物或锌金属化合物；
[0008]步骤2，将待反应器中的温度升至工作温度，通入H2至反应釜内保持压力稳定在工作压力，持续搅拌至完成反应；
[0009]步骤3，反应完成后加入磷酸和去离子水的混合液，通入氧气使其充分氧化，萃取后得到含有双氧水的体系。
[0010]在上述技术方案中，所述步骤2中，待反应器中的温度升到60
‑
80℃并稳定后，将反应器转速提升至800
‑
1500rpm，通入H2至反应釜内保持压力稳定为0.2
‑
0.6MPa；反应时间为10
‑
60min。
[0011]在上述技术方案中，所述步骤1中，催化剂通过氢氩混合气、硼氢化钠、抗坏血酸、水合肼、甲醛、甲醇或柠檬酸钠还原，优选的，通过氢氩混合气还原。
[0012]在上述技术方案中，所述步骤1中的蒽醌工作液是2
‑
乙基蒽醌溶解于1,2,4
‑
三甲苯和磷酸三(2
‑
乙基己基)酯混合溶剂中后得到的工作液。
[0013]在上述技术方案中，所述步骤1中，所述蒽醌工作液中2
‑
乙基蒽醌的浓度为100
‑
200g/L。
[0014]在上述技术方案中，所述步骤3中，磷酸和去离子水的混合液中，磷酸和去离子水的体积比为(2
‑
5)：20，磷酸的浓度为2
‑
8mol/L。
[0015]在上述技术方案中，所述步骤1中的还原后的催化剂的质量份数与所述蒽醌工作液的体积份数比为(0.3
‑
1.0)：(0.03
‑
0.12)，所述质量份数的单位为g，体积份数的单位为L。
[0016]在上述技术方案中，所述步骤1中的催化剂载体为多孔固体材料载体，优选为γ
‑
Al2O3、SBA
‑
15分子筛、二氧化硅、二氧化钛或碳材料，更优选的，所述催化剂载体为γ
‑
Al2O3；进一步，γ
‑
Al2O3的比表面积为50
‑
500m2/g，孔径为5
‑
20nm。
[0017]在上述技术方案中，所述金属钯化合物为四氯钯酸钠、氯化钯、醋酸钯、硝酸钯、乙酰丙酮钯、二氯二氨钯、四氯钯酸铵或硝酸四氨合钯；
[0018]在上述技术方案中，所述钇金属化合物为硝酸钇、硫酸钇、碳酸钇或溴化钇，优选为硝酸钇；
[0019]所述锌金属化合物为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、硫化锌，优选为硝酸锌。
[0020]在上述技术方案中，所述离子液体为1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑硫酸氢盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐、1
‑
丁基磺酸
‑3‑
甲基咪唑硫酸氢盐、1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑甲基磺酸盐或1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑磷酸二氢盐。
[0021]在上述技术方案中，基于催化剂载体的质量，金属钯化合物以钯计的负载量、助剂金属化合物以助剂金属计的负载量、离子液体的负载量的比为(0.1
‑
1)：(0.1
‑
1)：(2
‑
10)，所述的负载量是指该物质与载体的质量百分比。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1.通过本专利技术的方法，可制备得到高浓度H2O2(50％)产品，有效提高H2O2产品的质量和生产效率。
[0024]2.本专利技术的双金属
‑
离子液体负载型催化剂中，通过离子液体独特的空间限域作用、静电作用以及离子液体与金属之间的相互作用，在金属纳米粒子形成过程中限定纳米粒子的大小的同时，稳定金属纳米粒子，提高金属纳米粒子的分散度，减少聚集现象发生。
[0025]3.通过添加第二金属(金属锌化合物或金属Y化合物)改善催化剂活性组分的几何结构和电子效应，提升钯金属纳米粒子的催化效率。同时离子液体与催化剂载体之间相互作用，强化钯纳米金属与催化剂载体相互作用，减少催化剂在使用过程中活性组分易流失的问题，提升钯金属催化剂的稳定性。
具体实施方式
[0026]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]实施例1
[0028]按照表1所列的负载量，将计量的氯钯酸钠、助剂金属和离子液体浸渍液分散混合得到离子液体
‑
双金属浸渍液；所述助剂金属为Zn或Y，将γ
‑
Al2O3载体加入到混合浸渍液中，于45℃搅拌1.5h，45℃陈化静本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将还原后的催化剂和蒽醌工作液置于反应器中，反应前用氢气置换反应器内的气体，所述催化剂包括催化剂载体以及负载在所述催化剂载体上的金属钯化合物、助剂金属化合物和离子液体，所述助剂金属化合物为钇金属化合物或锌金属化合物；步骤2，将待反应器中的温度升至工作温度，通入H2至反应釜内保持压力稳定在工作压力，持续搅拌至完成反应；步骤3，反应完成后加入磷酸和去离子水的混合液，通入氧气使其充分氧化，萃取后得到含有双氧水的体系。2.如权利要求1所述的基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应，其特征在于，所述步骤1中，催化剂通过氢氩混合气、硼氢化钠、抗坏血酸、水合肼、甲醛、甲醇或柠檬酸钠还原，优选的，通过氢氩混合气还原。3.如权利要求1所述的基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应，其特征在于，所述步骤1中的蒽醌工作液是2
‑
乙基蒽醌溶解于1,2,4
‑
三甲苯和磷酸三(2
‑
乙基己基)酯混合溶剂中后得到的工作液。4.如权利要求1所述的基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应，其特征在于，所述步骤1中，所述蒽醌工作液中2
‑
乙基蒽醌的浓度为100
‑
200g/L。5.如权利要求1所述的基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应，其特征在于，所述步骤2中，待反应器中的温度升到60
‑
80℃并稳定后，将反应器转速提升至800
‑
1500rpm，通入H2至反应釜内保持压力稳定为0.2
‑
0.6MPa；反应时间为10
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60min。6.如权利要求1所述的基于双金属
‑
离子液体负载型催化剂的蒽醌加氢反应，其特征在于，所述步骤3中，磷酸和去离子水的混合液中，磷酸和去离子水的体积比为(2
‑
5)：20，磷酸的浓度为2
‑
8mol/L。7.如权利要求1所述的基于双金属<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李韡，张金利，李晓燕，王福迎，李晓蕾，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：