[发明专利]一种含钯-铋元素的金属催化剂及制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种含钯‑铋元素的金属催化剂，催化剂中金属活性组分负载在硅铝比为100:1～300:1的分子筛上，金属活性组分含有钯元素和铋元素；按催化剂的总重量计，氧化钯的含量为0.5～3wt％，氧化铋的含量为0.1～1wt％，提高了催化剂的脱水能力，使得催化剂具有活性高，活性组分分布均匀的特性。本发明还提供了上述金属催化剂的制备方法以及该金属催化剂在α,α‑二甲基苄醇氢解反应制备异丙苯上的应用，催化过程中α,α‑二甲基苄醇的转化率在99％以上，异丙苯的选择性达到99％以上。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种α,α-二甲基苄醇氢解制备异丙苯的催化剂、制备方法及应用。

背景技术

环氧丙烷(PO)是一种重要的有机化工中间体，主要用于生产聚氨酯的原料—聚醚多元醇。目前工业上生产PO的工艺主要有氯醇法、共氧化法(PO/苯乙烯单体法、PO/叔丁醇法、PO/甲基叔丁基醚法)、过氧化氢异丙苯法(CHP法)和过氧化氢氧化法(HPPO法)。日本住友化学(Sumitomo)开发的生产PO新工艺，包括异丙苯氧化，丙烯环氧化与α,α-二甲基苄醇氢解三个工序。该工艺转化率高与选择性高，产物只有PO，不受副产物苯乙烯价格波动的影响，可以为生产商带来更稳定的经济效益。然而，其中α,α-二甲基苄醇氢解工序采用的是Cu-Cr催化剂，污染环境严重。

美国专利US6646139报道了α,α-二甲基苄醇氢解制备异丙苯的工艺技术，该法以Cu-Cr氧化物为催化剂，其α,α-二甲基苄醇转化率可达100.0％，异丙苯选择性大于97.5％。但该法中的催化剂存在易积炭，Cu容易发生高温流失，而Cr对环境产生污染等缺点，此外，该类催化剂的使用寿命以及副产物异丙基环己烷含量均没有提及。

中国专利CN101735004报道了采用Pd或Pd-Pt金属双功能催化剂，在温度80～160℃，压力0.1～2.0MPa催化α,α-二甲基苄醇氢解制备异丙苯，该法中原料α,α-二甲基苄醇在反应前须以碱洗，产生较多废液，且转化率≤99.5％，异丙苯选择性≥99.5％，该催化剂中加氢金属组分采用浸渍法或离子交换法进行负载，负载率低，制造成本高，且存在由于活性过高，易在反应初期引起体系飞温等问题。

中国专利CN104151129报道了一种采用AMS选择加氢催化剂，由α-甲基苯乙烯制备异丙苯的方法，催化剂由Pd/Ca/K/Mg/Ba等组成，以Al₂O₃为载体，α-甲基苯乙烯转化率可达100％，副产物异丙基环己烷可达0ppm，但异丙苯选择性只96％以上，且载体强度不高，催化剂寿命受到限制。

中国专利CN1257138C提出了用H₂与CO混合气还原Cu催化剂的方法，由于其所用催化剂仍然是Cu-Cr催化剂，在该专利中未披露其稳定性的指标。

中国专利CN1616383A提出了采用贵金属Pd为催化剂，以H₂或有机物为氢源，在30～100℃下，α,α-二甲基苄醇转化率大于96％，异丙苯选择性大于99％，该反应在间歇式反应釜内进行，实现连续反应有困难。

中国专利CN1555348A提出了采用Cu基催化剂，使用CO含量低于5％的氢气为氢源，该方法能够防止由于氢气压力降低和催化剂中毒引起的活性降低，能有效利用反应容器中的全部容积物，但催化剂仍存在稳定性差的问题。

中国专利CN104230642A介绍一种浸渍法制备的Pd为催化剂，以H₂为氢源，在30～100℃下，α,α-二甲基苄醇转化率大于98％，异丙苯选择性大于95％，催化剂存在活性组分分布不均匀、稳定性不足的风险。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种含钯-铋元素的金属催化剂，通过控制钯元素、铋元素的含量，并负载在具有一定硅铝比的分子筛载体上，提高了催化剂的脱水能力，使得催化剂具有高活性、高选择性。