[发明专利]封装Pd基合金的分子筛催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于分子筛催化剂技术领域，公开了一种封装Pd基合金的分子筛催化剂及制备方法和应用，该分子筛催化剂包括方钠石分子筛，方钠石分子筛内部封装有PdM纳米合金颗粒；首先制备方钠石分子筛，然后浸渍负载Pd金属以及M金属前驱体，焙烧还原形成浸渍负载纳米合金颗粒的分子筛催化剂；然后将其与硅铝溶胶溶液混合均匀，搅拌混合均匀并蒸干，之后再加入乙二醇研磨至均匀糊状，进行水热反应，冷却，洗涤，干燥，焙烧，还原后得到该催化剂；该分子筛催化剂在乙炔选择性加氢反应中应用，可以避免过度加氢过程，具有较高的乙炔转化率和乙烯选择性。

技术领域

本发明属于负载型催化剂技术领域，具体来说，是涉及一种封装Pd基合金的分子筛催化剂及制备方法和应用。

背景技术

乙烯是一个国家重要的工业基础原料，现阶段主要通过石脑油高温裂解制备。但是工业乙烯产品中通常含有0.5-2％摩尔分数的乙炔，而这部分乙炔会导致下游合成聚乙烯的催化剂寿命降低，并且乙炔的存在会严重降低聚乙烯产品的纯度，影响聚乙烯产品质量。因此，必须采取有效手段将乙烯原料中的微量杂质乙炔降低到5ppm以下。利用固定床催化剂将乙炔选择性加氢生成乙烯的工艺既可以除掉乙炔，又可以增加乙烯产量，简单又经济，因此成为目前工业上常用的脱除乙炔的方法。而在乙炔选择性加氢反应中，催化剂起着决定性的作用。因此制备高活性兼具高选择性的乙炔选择性加氢催化剂是工业界和科研界孜孜以求的目标。

乙炔选择性加氢制备乙烯的反应式为C₂H₂+H₂→C₂H₄△H₂₉₈＝—172kJ/mol，是一个强放热反应，因此很容易导致过度加氢生成乙烷或者乙烯分子之间聚合生成绿油等副产物，影响目标产物乙烯的产量。目前，碳二加氢催化剂从活性组分来看主要分为钯系催化剂和非钯系催化剂两大部分。因为钯金属独特的性质，具有非常好的活化氢气加氢能力，并且对于乙炔的吸附要强于乙烯，优先吸附乙炔反应物。所以目前工业上还是采用以钯基为活性组分的负载型催化剂。工业催化剂组成经历了从Pd/α-Al₂O₃到PdAg/α-Al₂O₃的升级，主要是由于单金属钯催化剂对于乙烯的吸附能力仍然比较强，导致乙炔加氢生成乙烯后，很难脱附，从而容易过度加氢生成乙烯。

在1960s，乙炔选择性加氢反应已经工业化，目前工业应用的催化剂主要有德国Clariant催化剂公司(原德国南方化学公司)的G-58系列，荷兰皇家壳牌CRI KataLeuna公司的KL7741-B系列(原德国催化剂公司被收购)，美国CCI公司的C31-1系列催化剂，法国石油研究院(IFP)的LT系列催化剂，北京化工研究院研发的BC-1-037系列催化剂，中国石油兰州石化公司石油化工研究院LY-C2系列催化剂。目前工业催化剂可以取得100％的乙炔转化率，但是乙烯选择性大约在80％左右，因此具有非常大的提升空间，乙烯选择性的指标可以大大影响该工艺生产的经济效益，具有非常大的提升空间。基于目前工业化的催化剂组成(钯和钯银合金)，进行催化剂结构设计以进一步提高乙烯选择性是非常有必要的。

发明内容

本发明旨在解决乙炔选择性加氢制备乙烯催化剂的相关技术问题，提供了一种封装Pd基合金的分子筛催化剂及制备方法和应用，将PdM纳米合金颗粒封装进方钠石分子筛(SOD)孔道内部，构建位点分离协同催化的分子筛纳米反应器；将其用于乙炔选择性加氢反应过程，具有较高的乙烯选择性。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种封装Pd基合金的分子筛催化剂，该分子筛催化剂包括方钠石分子筛，所述方钠石分子筛内部封装有PdM纳米合金颗粒，所述PdM纳米合金颗粒中的M为Cu，Ag，Au，Zn，Sn，In，Ga，Pb，Bi中的至少一种；所述分子筛催化剂中Pd的质量百分含量为0.01-1％，所述PdM纳米合金颗粒中Pd和M的摩尔比为1:5-5:1。