[发明专利]一种电催化选择性还原烯烃中炔烃杂质的方法

说明书

本发明涉及一种电催化选择性还原烯烃中炔烃杂质的方法，尤其涉及乙炔、丙炔、丁炔和苯乙炔等的电催化选择性加氢。采用气体扩散电极电解池，将催化剂喷涂到气体扩散层基底上(包括导电碳纸和金属)制备气体扩散电极，阴阳极间用离子交换膜隔离。采用三电极或两电极体系恒电压法进行电化学性能测试，其中反应气体烯烃中含有1％的炔烃杂质。实验结果表明，通过调控合适的电压范围，烯烃的剩余浓度可降低至5ppm以下。与传统热催化技术相比，该法可在常温常压下将烯烃中的炔烃杂质选择性还原成烯烃，且不需要消耗氢气，可大幅度降低该过程的能源消耗与潜在危险，更符合绿色化工的要求，极具战略意义。

技术领域

本发明属于乙炔、丙炔、丁炔和苯乙炔等的电催化选择性加氢技术，涉及一种电催化选择性还原烯烃中炔烃杂质的方法，本方法利用气体扩散电极的三相反应特性，连续选择性还原工业烯烃气流中的炔烃杂质，大幅度提高了炔烃转化率和目标烯烃产物的选择性，极具实际应用前景。

背景技术

石油烃蒸汽裂解过程中产生的烯烃馏分中往往含有少量炔烃等杂质，它们的存在会严重地毒化后续工段中均相聚合和共聚过程中所使用的催化剂。例如，根据聚烯烃等加工工序的要求，聚合级烯烃中炔烃含量须小于5ppm。在当前烯烃生产流程中，使用热催化选择性催化加氢方法脱除炔烃杂质，以满足聚合原料的要求，同时还可增加烯烃的产量，提高资源利用率。科学研究证实，在传统热催化领域，对于炔烃选择性加氢生成烯烃反应，在元素周期表第VIII族金属中，Pd是最具有活性和选择性的金属。

US4128595专利公开了一种将含炔烃物料和惰性烃类溶剂一起进入反应器与钯基催化剂接触进行热催化加氢反应，该方法的缺点是含炔物料在反应条件下在烃类溶剂中溶解度较差：该专利公开表明，在极性溶剂如N,N二甲基甲酰胺(DMF)中进行加氢反应，催化剂失活速度较快。Giamvito Vile等(Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,1-5)第一次报道将非贵金属二氧化铈用于丙炔或乙炔选择性热催化加氢反应，在常压条件下，炔烃转化率96％时，烯烃选择性能达到91％，表现出较高的催化活性和选择性，但需要温度较高(200℃)和过量氢气。

在绿色化工技术背景下，利用电化学方法选择性还原炔烃为烯烃是一个极有前景的替代方案。Binbin Huang等(Electrochem.Commun.,2013,34,90-93)报道了利用Cu电极和Ag电极在DMF溶剂中电催化选择性还原乙炔得到乙烯的方法。钟传建等(无机化学学报,1985,00,113-121)报道了采用恒电位电解方法，分别在酸性和碱性两种饱和乙炔的水介质中，探讨了乙炔在铜/石墨阴极上(石墨上电沉积铜和石墨一铜层状嵌入物)的电催化还原行为，结果表明电极对乙炔还原成乙烯表现出较高的选择性。宋秀丽等(化工学报,2016,67,1340-1347)研究表明乙炔分子在Pd(111)面上呈平行桥键构型时最稳定，钯电极在硫酸溶液中可将乙炔电还原为乙烯。

上述前期研究表明通过电催化选择性还原炔烃生成烯烃是可行的。然而，受限于烯烃在电解质中的极低溶解度、极差的炔烃转化率与选择性，当前电化学选择性还原炔烃技术与传统热催化技术相比存在很大劣势，不具有商业化可行性，并未受到相关基础研究和技术人员的重视。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种电催化选择性还原烯烃中炔烃杂质的方法。

技术方案

一种电催化选择性还原烯烃中炔烃杂质的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：、气体扩散电极的制备：将气体扩散层材料置于平板加热台上，加热温度为20～200℃，将催化剂浆料喷涂在气体扩散层材料上，干燥后得到气体扩散电极；所述催化剂喷涂后的负载量为0.005～10mg cm^－2；