[发明专利]氧化铝负载离子液体-铜催化剂及其制备和在乙炔加氢反应中的应用

说明书

本发明提供了一种氧化铝负载离子液体‑铜催化剂及其制备和在乙炔加氢反应中的应用，将咪唑类离子液体和铜的混合液负载于氧化铝载体上，咪唑类离子液体一方面在载体表面形成一层液膜，利用氢气在离子液体中低溶解度的特性，使得在催化剂表面有着相对平衡的氢气和乙炔比例，防止过度加氢，提高反应的乙烯选择性；另一方面咪唑类离子液体与活性组分铜形成特殊的卡宾结构，该结构所产生的电子效应使得铜处于富电子状态，促进了乙烯从铜活性组分表面脱附，这使得催化剂在保持高乙炔转化率的同时，也大大提高了该反应中乙烯的选择性。

技术领域

本发明涉及一种氧化铝负载离子液体-铜催化剂及其制备方法和在乙炔选择性加氢制乙烯反应中的应用。

背景技术

乙烯作为重要的有机化工原料，被广泛应用于各个领域。工业生产所得的乙烯原料气中，往往含有1％的乙炔。乙烯原料气中混杂的微量乙炔会毒化后续乙烯聚合反应的催化剂，并降低聚乙烯产品的品质。因此，将原料气中的乙炔除至5ppm以下具有重要意义。

乙烯装置中常采用溶剂吸收法、选择性加氢法脱除乙烯原料中的乙炔。与溶剂吸收法相比，催化选择加氢污染小，在除去乙炔杂质的同时，还能提高乙烯的产量。然而工业上所采用的传统催化剂，当乙炔在高转化率时，乙烯的选择性很低。这是由于在反应过程中乙烯没有及时脱附，过度加氢所导致的。

基于以上背景，设计一种合适的催化剂以提高乙炔选择性加氢反应中乙烯的选择性对于乙烯的工业化生产具有重要意义，同时由于铜的廉价性，设计一种高转化率、高选择性的铜基催化剂具有巨大的市场空间。

发明内容

本发明旨在提供一种用于乙炔选择性加氢的氧化铝负载离子液体-铜催化剂及其制备方法，本发明制备方法工艺简单，制得的催化剂在乙炔选择性加氢反应中具有乙炔转化率高、乙烯选择性高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种氧化铝负载离子液体-铜催化剂，由氧化铝载体、负载在载体表面上的离子液体和铜化合物组成；所述铜化合物选自氯化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜或氯化铜；所述离子液体为咪唑类离子液体，离子液体在载体表面形成一层液膜；基于载体的质量，铜的负载量为2～10wt％，离子液体的负载量为8～50wt％。

进一步，

所述氧化铝载体的比表面积为58～420m²/g；

所述铜化合物优选氯化亚铜；

所述咪唑类离子液体中，咪唑阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑、1-丙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑或1-戊基-3-甲基咪唑形成的阳离子，阴离子为硫酸氢根、六氟膦酸根、四氟硼酸根、氯离子、溴离子或碘离子；

优选铜的负载量为2～8wt％，更优选3～5wt％；

优选离子液体的负载量为10～30wt％，更优选20～30wt％。

本发明所述氧化铝负载离子液体-铜催化剂的制备方法为：

将铜化合物溶于溶剂，得到铜化合物浸渍液，然后将其与离子液体混合，搅拌分散均匀，得到离子液体-铜复合物浸渍液，将氧化铝加入离子液体-铜复合物浸渍液中，在室温(20～30℃)下浸渍8～14h，之后在110～130℃下干燥8～14h，制得氧化铝负载离子液体-铜催化剂；

所述溶剂根据铜化合物的种类而定，可以是水、盐酸溶液、乙醇等，本发明对此没有特殊要求；

所述铜化合物浸渍液中铜的浓度为0.02～0.1g/mL；

若离子液体-铜复合物浸渍液无法浸没加入的氧化铝，可加入一定量的浓盐酸(36～38wt％)，使氧化铝被完全浸没(浓盐酸的用量没有特殊要求，能够使氧化铝浸没即可)；加入氧化铝后，优选通过超声处理使氧化铝在浸渍液中分散均匀；