本发明专利技术公开了一种镍催化剂，其特征在于该催化剂含有20-95重量％镍和0.5-70重量％硅。该催化剂是将镍、硅和或不和过渡金属加热至熔融，将熔融物以大于1000℃/S的冷却速率快速固化，用碱-酸溶液对固化后的合金进行抽提处理以抽出部分硅而得到的。该催化剂用于四氯化硅氢化反应时，具有比常规催化剂高的活性和选择性，并具有良好的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种四氯化硅氢化镍催化剂及其制备方法，具体说是一种高强度、高稳定性的四氯化硅氢化制备三氯氢硅镍催化剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着世界性传统能源枯竭和石油价格持续攀升的不断加剧，全球正在积极开发利用可再生能源。太阳能作为可再生的洁净能源，因其清洁、安全、资源丰富得到了快速发展。因而，作为太阳能电池原料的高纯多晶硅的需求不断增加。多晶硅生产中生产I吨多晶硅会产生10吨以上的四氯化硅和约1-5吨氯化氢。由于还没有大规模、高效率和安全地消化处理生产多晶硅过程中所产生的SiCl4的方法，大量的高含量氯化合物只能囤积，给环境安全带来了极大的隐患。为了减少多晶硅生产物耗、降低生产成本，避免环境污染，最有效、最经济的方法就是将四氯化硅氢化转化为三氯氢硅，把三氯氢硅作为原料再送回多晶硅系统生产多晶硅，从而形成“闭环”生产。CN85107465A公开的SiCl4氢化新工艺，是将粉末状镍触媒与硅粉按一定比例混合，装入反应器中，在氢气氛中和430°C温度下对其进行4小时活化处理后，即可通入SiCl4和H2混合气体，进行氢化反应，反应温度为400-500°C，压力10-20kg/cm2，在触媒的寿命有效期内，氢化反应可连续进行。在CN 1436725A公开的一种四氯化娃氢化生产三氯氢娃的方法中，是将粉状镍触媒与硅粉按一定比例均匀混合后，在H2气氛及由20°C至终温420°C连续变化的温度条件下活化处理按一定配比的H2、SiCl4混合气体通过活化处理后的触媒与硅粉料层即实现SiCl4氢化反应。粉末状镍触媒与硅粉的质量比为1-10%，!12与SiCl4摩尔比为1-10，反应温度400-500°C，反应压力1. 2-1. 5Mpa，氢化反应连续进行，混合料随反应消耗连续补充。 目前，工业上主要通过两种方法将四氯化硅进行氢化转化。一种技术路线是SiCl4热氢化，即将SiCl4和H2在1200-1500°c的高温和O. 6MPa压力下转化为SiHCl3。该方法反应温度高，能耗大，一次转化率低，最高为18%。另一种技术路线是SiCl4冷氢化，即在金属催化剂的作用下，在一定的温度、压力下，使H2与SiCl4混合气体与硅粉在反应器内以沸腾状态接触进行氢化的过程，该过程使用的催化剂主要为以硅藻土、活性炭、Al2O3为载体的粒状镍盐、铜盐等负载型催化剂。这类镍盐、铜盐催化剂除了催化性能较差外，由于铜的熔点较低，应用过程中常出现催化剂熔融堵塞管线，不仅造成不必要的停车损失，而且造成物料损失。而氧化铝载体在氢化过程中生成的氯化铝和水，在450-500°C的条件下以蒸汽的形式不断被带入后续系统中，造成卸样中的Al和O含量降低的同时，也降低了产品三氯氢硅的纯度，为产品的提纯带来不利影响。因此，传统镍基和铜基催化剂，有如下缺点(I)活性低，活性组分流失；(2)活性组分结块；(3)作为杂质进入后续系统
技术实现思路
本专利技术的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种不同于现有技术的镍催化齐U，该催化剂活性高、具有良好的磨损性能，目的之二是提供该催化剂的制备方法，目的之三提供该催化剂在四氯化硅加氢生产三氯氢硅过程中的应用。因此，本专利技术提供的镍催化剂，其特征在于该催化剂含有20-95重量％镍和O. 5-70重量％硅。本专利技术还提供了镍催化剂的制备方法，其特征在于将由镍、硅，和或不和至少一种选自元素周期表I B、II B、III B、IV B、VI B、Vn B或VDI族中的过渡金属所组成的合金的熔融物以大于1000°C /S的冷却速率快速固化，固化产物在搅拌下加入已加热至抽提温度为10-100°C的碱液中，使合金中的硅与碱充分反应，然后滗去液体，固体样品用蒸馏水洗涤至PH小于10后，再加入到10-100°C的酸液中除去不易洗涤的硅酸钠并对催化剂表面进行氧化钝化，经酸洗后的样品用蒸馏水洗涤至pH为6-7后得到催化剂，所说的碱液的浓度为2-40重量％，合金与碱的重量比为1: 1-10 ;所说的酸液的浓度为2-40重量％，合金与酸的重量比为1: 1-10。 本专利技术进一步提供了上述镍催化剂在四氯化硅加氢生产三氯氢硅中的应用。上述应用过程中，反应压力、反应温度以及四氯化硅和氢气的比例，在现有技术教导的范围内均可实现。对于本专利技术的催化剂而言，反应温度在350 500°C，反应压力O. 5-4. OMPa7H2/SiCl4比为O. 5-10，空速δΟΟ-ΙΟΟΟΟΟΙΓ1的工艺条件更加适宜。所述应用中，反应器形式可采用悬浮床反应器或固定床反应器。与常规负载型催化剂相比，NiSi合金催化剂具有以下优点(I)NiSi合金催化剂活性更高；(2)没有载体，不会像Al2O3那样容易带入后续系统，尤其对于多晶硅这种对纯度要求很高的反应来讲，可以 大幅度降低产品的提纯净化过程；(3)合金中Si的加入不仅提高了催化剂的活性，而且由于其参与反应，可有效降低Si粉的加入量，简化反应器结构。本专利技术提供的镍催化剂用于四氯化硅氢化反应时，与常规负载型催化剂相比，使用硅合金催化剂可有效提高硅的分散度，增加了硅、金属和H2接触的几率，减少催化剂磨损和腐蚀，可显著提高催化活性，具有更好的选择性和良好的稳定性。具体实施例方式本专利技术提供的镍催化剂，含有20-95重量％镍和0. 5-70重量％硅，还可以含有>40重量％的至少一种选自元素周期表I B、II B、IIlB、IVB、VlB、VnB和VDI族的过渡金属，所说的VDB族的过渡金属不是锰。催化剂的优选由50-90重量％的镍、0. 5-30%的硅和0.5-20重量％的过渡金属组成；更优选由60-80重量％的镍、5-20%的硅和2_20重量％的过渡金属组成。本专利技术提供的镍催化剂中，所说的过渡金属可以选自铁、铜、钴、钥、钨、铈、钛、锆、铬、钼、钌和钯中的一种或几种。优选为选自铁、铜、钴、钥和钼中的一种或几种。本专利技术提供的镍催化剂是将镍、硅和或不和过渡金属加热至熔融，将熔融物冷却固化，用碱-酸溶液对固化后的合金进行抽提处理以抽出部分硅而得到的。该催化剂用于四氯化硅氢化反应时，具有比常规催化剂高的活性和选择性，并具有良好的稳定性。本专利技术提供的镍催化剂的制备方法将由镍、硅，和或不和至少一种选自元素周期表I B、II B、IIlB、IVB、VlB、VnB或VDI族中的过渡金属所组成的合金的熔融物以大于IOOO0C /S的冷却速率快速固化，固化产物在搅拌下加入已加热至抽提温度为10-100°c的碱液中，使合金中的硅与碱充分反应，然后滗去液体，固体样品用蒸馏水洗涤至PH小于10后，再加入到10-100°c的酸液中除去不易洗涤的硅酸钠并对催化剂表面进行氧化钝化，经酸洗后的样品用蒸馏水洗涤至PH为6-7后得到催化剂，所说的碱液的浓度为2-40重量％，合金与碱的重量比为1: 1-10 ;所说的酸液的浓度为2-40重量％，合金与酸的重量比为I 1-10。本专利技术提供的制备方法中，可采用快速旋转的单辊或双辊冷却熔融金属，也可以采用在1300°C以上雾化喷射沉积的方式快速冷却金属。本专利技术提供的制备方法中，所述碱抽提过程为经快速固化的急冷合金在搅拌下加入已加热至抽提温度的碱液中，使合金中的硅与碱液充分反应，得到黑色固体催化剂，抽提温度为10-100°c、优选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镍催化剂，其特征在于该催化剂含有20?95重量％镍和0.5?70重量％硅。
【技术特征摘要】
1.一种镍催化剂，其特征在于该催化剂含有20-95重量％镍和O. 5-70重量％硅。2.按照权利要求1的镍催化剂，其中，还含有氺40重量％的至少一种选自元素周期表I B、II B、III B、IV B、VI B、VIIB和VDI族的过渡金属，所说的VIIB族的过渡金属不是锰，该催化剂是包括将镍、硅和或不和过渡金属加热至熔融，将熔融物以大于1000°c /S的冷却速率快速固化，先后用碱溶液和酸溶液对固化后的合金进行抽提处理步骤而得到的。3.按照权利要求2的镍催化剂，其特征在于该催化剂由50-90重量％的镍、O.5-30%的硅和O. 5-20重量％的过渡金属组成。4.按照权利要求3的镍催化剂，其特征在于该催化剂由60-80重量％的镍、5-20%的硅和2-20重量％的过渡金属组成。5.按照权利要求2-4之一的镍催化剂，其中，所说的过渡金属选自铁、铜、钴、钥、钨、铺、钦、错、络、怕、钉和钮中的一种或几种。6.按照权利要求5的镍催化剂，其中，所说的过渡金属选自铁、铜、钴、钥和钼中的一种或几种。7.—种镍催化剂的制备方法,其特征在于由镍、娃,和或不和至少一种选自兀素周期表I B、II 8、1118、1￥8、\^、￥0或珊族中的过渡金属所组成的合金的熔融物以大于10001/S的冷却速率快速固化，固化产物在搅拌下加入已加热至抽提...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓昕，王宣，孟祥堃，吴佳，舒兴田，慕旭宏，罗一斌，宗保宁，
申请(专利权)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石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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