[发明专利]一种Cu/介孔三氧化二铝催化剂及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种Cu/介孔Al₂O₃催化剂及其制备与应用，所述Cu/介孔Al₂O₃催化剂是将活性组分铜以原位合成法负载在Al₂O₃载体上制成，其中铜质量负载量为2‑8％。本发明Cu/介孔Al₂O₃催化剂具有活性高、选择性好及贵金属利用率高、生成较少的绿油等优点。最大限度地利用了铜金属，降低催化剂的成本，在乙炔加氢工艺中乙炔转化率可达到90％以上，同时该反应中乙烯的选择性也能保持90％以上。

(一)技术领域

本发明涉及一种高分散的Cu/介孔Al₂O₃催化剂及其制备与在乙炔选择加氢反应中的应用。

(二)背景技术

工业上的乙烯主要通过石脑油和柴油等原料裂解制得。然而，通过该工艺所得到的乙烯气中往往含有约0.3％-3％的乙炔；这微量的乙炔会毒化后续生产聚乙烯过程中的Ziegler-Natta催化剂，降低其活性和使用寿命，并同时影响聚乙烯的产品质量。因此，脱除乙烯原料气中少量的乙炔具有重要的工业意义。

常用脱除乙炔的方法中选择性加氢法具有无污染、能耗低、工艺过程简单等优点而被广泛应用。制备铜催化剂不仅可以提高铜原子的利用率，还可以使乙烯在铜上的吸附方式从结合能力较强的σ键转变为相对较弱的π键，提高反应乙烯的选择性。但当金属粒子缩小到单个原子的尺寸时，表面能相应增加，会导致高度分散的金属原子聚集，因此需要增加金属与载体之间的相互作用力。Al₂O₃是实际应用中最常用的催化剂载体材料之一，通过合成得到的介孔Al₂O₃具有八配位体、五配位体和四面体配位体的Al³⁺离子，其中五配位的Al³⁺(Al³⁺_penta)有利于金属和Al₂O₃缺陷之间的电子相互作用。因此，Al³⁺_penta可以看做金属-载体界面的重要锚定位点。

基于以上背景，本发明提出了一种高分散Cu/介孔Al₂O₃催化剂，以提高乙炔加氢反应中乙烯的选择性。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种高分散Cu/介孔Al₂O₃催化剂及其制备与在乙炔选择性加氢反应中应用，通过原位合成法制备，同时利用金属和Al₂O₃缺陷之间的电子相互作用，使铜高度分散在催化剂表面，大大提高乙炔选择性加氢反应中乙烯的选择性。

本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种Cu/介孔三氧化二铝(Al₂O₃)催化剂，所述Cu/介孔Al₂O₃催化剂是将活性组分铜(Cu)以原位合成法负载在Al₂O₃载体上制成，其中铜质量负载量为2-8％，优选3-5％。本发明中，负载量的定义是组分相对于载体的质量百分含量。

进一步，所述铜以0.05-0.1g/mL铜前驱体溶液的形式加入，所述铜前驱体选自氯化铜或硝酸铜中的一种，优选氯化铜；所述铜前驱体溶液中溶剂根据铜化合物的种类而定，可以是去离子水、乙醇、质量浓度37wt％HCl水溶液等，本发明对此没有特殊要求。对于铜前驱体溶液的配制及其浓度没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际需要进行常规配制。