[发明专利]一种连续化制备铜锌铝催化剂的方法

说明书

本发明涉及一种连续化制备铜锌铝催化剂的方法。该法以硝酸锌溶液、硝酸铝溶液和硝酸铜溶液制备出锌铝溶液和铜锌溶液后，将锌铝溶液和碳酸钠溶液从管式反应器的一端注入其反应腔发生反应，得到含有锌铝沉淀粒子的前驱体浆液，锌铝溶液和碳酸钠溶液边混合反应边向管式反应器的另一端前进，将铜锌溶液和碳酸钠溶液从管式反应器中部注入反应腔，与反应腔中含有锌铝沉淀粒子的前驱体浆液继续混合反应并前进至管式反应器另一端排出，将排出的物料进行抽滤、洗涤、干燥，再经焙烧，成型处理后，得到铜锌铝催化剂。该法消除制备过程中的局部返混，催化剂活性得到提高，采用的反应器有效避免反应通道堵塞，实现连续化大规模生产。

技术领域

本发明涉及生物医药领域，更具体地，涉及一种连续化制备铜锌铝催化剂的方法。

背景技术

铜锌铝催化剂具有价格低廉、毒性低和催化活性好等优点，广泛应用于有机催化反应。铜锌铝催化剂对C-C键氢解的反应活性很低，而对C-O键的氢解却表现出良好的反应活性，铜可以在很多反应中起到很好的选择催化作用，包括甲醇合成催化剂、CO低温变换催化剂、羰基醛加氢催化剂、脂肪酸酯加氢催化剂、甘油氢解催化剂、硝基苯制苯胺催化剂和环己醇脱氢制环己酮催化剂等。

研究表明，铜锌铝之间的协同作用以及Cu的比表面积在高活性催化剂的研发中起到重要的作用，活性组分铜的晶粒尺寸越小，铜锌铝相互分散程度越高，则催化剂的活性也就越高。因此，在铜锌铝催化剂制备的过程中最关键的是铜锌铝之间混合均匀及金属元素间良好的相互分散。

目前工业上制备铜锌铝催化剂采用共沉淀法。但由于设备结构的限制，传统共沉淀法很难混合均匀，局部反应条件不均一，不利于铜锌铝组分的相互分散，并且不同时刻生成的沉淀物及反应原料液之间发生极大的返混，发生团聚，使得颗粒的粒度和分布难以控制。另一方面，前驱体的结构往往决定了最终得到的催化剂的结构和活性，但这些前驱体的形成却对制备条件非常敏感，已有的制备方法难以精确控制其结构。

中国专利“一种利用微通道反应器制备铜锌催化剂的方法”(公开号：CN104841437A，公开日2015.08.19)公开了一种利用微通道反应器制备铜锌铝催化剂的方法，制备所述催化剂的过程是在微通道反应器中进行，解决了共沉淀法制备时晶核易团聚的问题，易得到比表面积大、粒径较小的催化剂晶粒。由于微反应器的尺度小，可以很好地压缩不同物料间的扩散距离，Cu²⁺及Zn²⁺与沉淀剂CO₃^2-可以快速达到均匀混合，使Cu²⁺、Zn²⁺沉淀区域尽可能接近，加强Cu、Zn之间的相互作用，增大铜锌组分的相互分散。

中国专利“一种利用微通道反应器制备甲醇合成催化剂的方法”(公开号：CN105727959A，公开日：2014.12.11)，公开了一种利用微通道反应器制备甲醇合成催化剂的方法，将Cu、Zn、Al的混合盐溶液和碱溶液分别泵入到微混合器中混合，混合后的物料接着通入到微通道反应管中得到的Cu、Zn、Al三元沉淀，再经过洗涤、过滤、烘干、煅烧、压片制得CuO/ZnO/Al₂O₃甲醇合成催化剂。该方法实现了高分散性Cu、Zn、Al三元沉淀的连续化制备，具有装置成本低，工艺连续可控，制得的催化剂比表面积大、活性高等优点。

这两种公开的方法虽然实现了连续化制备铜锌铝催化剂，但由于微通道反应器通道细、通量小，导致形成的沉淀浆料容易堵塞通道，从而限制了大规模生产应用，另外由于在微通道反应器内物料属于平推流，也降低了物料间的充分混合接触，不利于晶粒的熟化。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种连续化制备铜锌铝催化剂的方法，消除制备过程中的局部返混，流体在反应器内停留时间短，段内物料的充分快速混合接触，使得到的催化剂晶粒表面积大、粒径较小，金属元素分散良好，催化剂活性得到提高，反应器通量更大，可有效避免反应器堵塞，实现连续化大规模生产。

本发明采取的技术方案是，