[发明专利]松香氢化非贵金属催化剂

说明书

技术领域  本发明涉及催化松香氢化反应，特别是涉及一种用于催化松香氢化的非贵金属催化剂。

背景技术  松香是自然界极其丰富的一种天然树脂，具有防腐、绝缘、粘合等优良的特性，广泛应用于化工、造纸、涂料、油墨、绝缘材料等领域，但松香存在着一些固有的缺点，如在溶剂中有结晶趋向、易在空气中自动氧化、软化点较低、用于金属表面时易与金属起化学反应等。为消除这些缺点，常需对松香进行改性处理。氢化松香是松香在催化剂作用下进行加氢反应得到的产品，是松香重要的改性产品之一。它具有抗氧化性好、热稳定性高、脆性小、颜色浅等优点。广泛应用于胶粘剂、助焊剂、橡胶、涂料、油墨、造纸、电子、食品等工业部门。目前普遍用于催化松香氢化反应过程的催化剂是贵金属Pd/C催化剂，虽然近年来国内外研究人员采用非贵金属Cu、Ni等部分取代Pd催化松香氢化，也有用Raney镍(骨架镍)作为催化剂的研究报道，但加氢效果最好的还是Pd/C催化剂。主要问题有两个方面，一是使用Raney Ni催化剂的产物氢化松香中铝离子和铁离子的含量增加；二是由于松香氢化是一个扩散为控制步骤的反应，而Raney Ni(骨架镍)由于制备方法决定了催化剂具有不均匀的孔，因而对其反应过程有较大影响，对设备(尤其是搅拌装置)要求较高，近五十年来在松香氢化反应催化剂方面没有重大的突破。

另一方面，我国贵金属资源非常贫乏，为满足国内冶金业、化学工业、材料工业等领域所需，每年必须花大量外汇进口贵金属。为实现可持续发展，减少贵金属的使用量，研究开发非贵金属催化剂替代贵金属催化剂具有十分重要的意义。

发明内容  本发明目的在于提供一种用于催化松香加氢反应的非贵金属催化剂，采用该催化剂催化松香加氢反应，具有工艺流程短，反应压力较低，节约能耗，催化剂用量少，枞酸转化率高，所得产品质量好的特点。工艺步骤如下：

(1)负载型Ni/Al₂O₃-SiO₂催化剂的制备：在较低温度下，依次将有机硅盐、无机硝酸镍盐加入硝酸铝水溶液中，经水解、缩聚反应形成溶胶，溶胶经碱催化转变为凝胶，对凝胶进行烘干、焙烧、还原等一系列处理后制得负载型Ni/Al₂O₃-SiO₂催化剂。依序包括下列工艺步骤：

①将浓度为3～5mol/L硝酸铝的水溶液于40～60℃水浴中搅拌20～40min。按Si：Al＝1：60～85(mol)的比例加入正硅酸乙酯继续搅拌20～40min。

②按Si：Ni＝1：10～30(mol)的比例加入硝酸镍，待硝酸镍完全溶解后，再搅拌20～40min。

③按Al：NH₃＝1：2～4(mol)的比例快速加入氨水，使溶胶凝胶，陈化20～28h后于100～140℃下干燥10～18h。

④将干燥后的混合物于400～500℃下焙烧2～4h，冷却后在氢气环境下于400～550℃下还原2～4h。

(2)Ni/Al₂O₃-SiO₂催化剂催化松香氢化工艺：将处理好的催化剂用于催化松香加氢制备氢化松香。依序包括下列工艺步骤：

①取块状松香去掉表层取中间部分，称取一定量的松香，破碎成粒状后置入反应釜中，按催化剂：松香1：30～60(质量比)加入处理好的催化剂，合上反应釜。

②在表压0.06～0.08MPa下抽真空十分钟，用氮气在0.2～0.4MPa下置换三至四次，再用氢气在0.2～0.4MPa下置换三至四次。检漏，确认反应釜密封完好。

③打开氢气进气阀，调节釜内压力为5～7MPa。打开反应釜升温控制仪，于190～230℃、搅拌速度400～600r/min下反应1～4h。

④当反应结束后，先停止加热再停搅拌。泄压后开反应釜，将催化剂与反应产物氢化松香在热过滤装置上进行过滤分离，催化剂循环使用。

本发明使用松香为云南新平金龙松香厂生产的特级松香，硝酸铝、硝酸镍、正硅酸乙酯为分析纯，所使用的水为蒸馏水或去离子水。

具体实施方式  下面举例进详细说明本发明的实质，但本发明并不限于此例。