[发明专利]乙醇直接制备乙腈的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种催化剂及其制备方法，具体涉及乙醇直接制备乙腈的催化剂及其制备方法。 

背景技术

乙腈在石油化工中经常作为异戊二烯、丁二烯馏分的抽提剂；是重要的农药、医药、染料和合成香料的原料或中间体，同时也被用作分析试剂进行高效液相色谱分析。从已发表的资料来看，乙醇脱氢氨化合成乙腈原料利用率高、副产品的附加值高，已经成为目前研究的热点，由乙醇氨化合成乙腈的反应为： 

C2H5OH+NH3          CH3CN+2H2+H2O

国际上早期有专利研究：用磷钼杂多酸H3PMo12O4做为催化剂，载体可以是硅石、硅藻土、硅胶、浮石或铝土等，几种载体中硅胶的效果最佳。以堆比重为0.75g/cm3、比表面积约为500m2/g硅胶作载体，并用10-35%的12-钼磷酸将其包涂。在合适的工艺条件（反应温度为380~420℃，乙醇与氨气的摩尔比为1:(3~4)，停留时间为5s，常压下）进行评价，乙醇转化率达和乙腈选择性分别为96%和65%。

在1981年美国Cyanamid公司的Roger等人首次报道了用15%Cu/Al2O3和5%Cu5%Zn/Al2O3可以催化乙醇合成乙腈，在最佳反应条件下，乙腈的收率高达87%。 

国内清华大学在1992年公开的专利[54]中通过选用Zn、Al、La和Ce氧化物作为载体提高Cu中心的催化活性，在反应温度为315℃的条件下获得较好的反应结果。 

河北工业大学冯成等利用共沉淀-捏合法制备了新型的Co-Ni/γ-Al2O3催化剂用于乙醇脱氢氨化合成乙腈的反应，在乙醇转化率为100%的条件下，乙腈的收率达到了92.6%。这种催化剂与之前他们研究的此类催化剂相比[56]，机械强度有了明显的改善，但是该反应条件较苛刻，反应温度为420℃、反应物液氨用量很大。 

但上述文献和专利均存在催化剂活性、选择性、稳定性及反应条件同时较好的问题，限制了它们在工业应用的前景。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中催化剂活性低、选择性低、稳定性较差及所需反应条件苛刻的问题，提供一种新的用于乙醇制备乙腈的催化剂。该催化剂具有转化率高，选择性好，稳定性好，所需反应条件温和的特点。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：几种用于乙醇制备乙腈的催化剂，以重量百分比计，包括以下组分： 

1、CuO/Al₂O₃体系：

1a) 5-60%的CuO;

1b) 95-40%的Al₂O₃;

上述技术方案中，以重量百分比计CuO的用量优选范围为10-40%，CuO的用量更优选范围为15-35%。

2、CuO/ZnO/Al₂O₃体系： 

2a) 5-40%的CuO;

2b) 1-50%的ZnO;

2c) 94-10%的Al₂O₃;

上述技术方案中，以重量百分比计CuO的用量优选范围为10-30%，ZnO的用量优选范围为2.5-40%；CuO的用量更优选范围为15-30%，ZnO的用量优选范围为12-20%；

3、CuO/ZrO₂体系：

3a) 3-40%的CuO;

3b) 97-60%的ZrO₂;

上述技术方案中，以重量百分比计CuO的用量优选范围为3-30%，CuO的用量更优选范围为5-20%。

4、CuO/NiO/ZrO₂体系： 

4a) 3-30%的CuO;

4b) 6-60%的NiO;

4c) 91-10%的ZrO₂;

上述技术方案中，以重量百分比计CuO的用量优选范围为5-30%；NiO的

用量优选范围为10-60%；CuO的用量更选范围为5-17%；NiO的用量更优选范围为15-51%；

本发明的载体可以通过实验室制备或购买成型载体，载体制备过程中可以加入蒸煮处理，催化剂的制备方法可采用浸渍，沉淀法，均匀共沉淀，物理混合，尿素共沉淀等方法制备，优选的方法为浸渍及均匀共沉淀法，然后进行干燥，成型，焙烧。