[发明专利]一种炔烃选择性加氢用催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种炔烃选择性加氢用催化剂及其制备方法和应用。本发明所采用的制备方法是将金属盐溶液浸渍于载体表面，在炔烃加氢反应环境中利用放出的热量和反应中间体诱导，不仅可以在活性金属次表面形成次表面碳物种，有利于乙烯的脱附，还消耗了反应放出的热量，避免局部热点出现，抑制金属颗粒烧结和积碳，得到M^e‑C_y^s/N催化剂。该催化剂特点是活性金属次表面形成碳物种，修饰活性金属的电子和几何结构，C_y^s的电子向活性金属转移使其富集电子的同时进一步抑制了次表面氢物种的产生，且活性组分高度稳定分散在载体上，尺寸均一，粒径为1～3nm，粒径分布范围窄。该催化剂应用于炔烃选择性加氢反应过程具有高活性、烯烃选择性和长周期稳定性。

技术领域

本发明属于石油化工和精细化工领域，具体涉及一种炔烃选择性加氢用催化剂及其制备方法。

背景技术

当今90％的化学工业中包含有催化剂过程，催化剂在生产中提高反应速率和选择性。而随着工业生产时间的增长，催化活性和选择性降低，因此催化剂失活成为目前工业生产过程中一个备受关注的难题。为了降低生产成本，提高环境效益，提高催化剂的稳定性具有重要意义。催化剂失活内在机制包括中毒、烧结、结焦等，其中最常见是有害碳物种的沉积和金属颗粒的热烧结。值得注意的是，对于炔烃选择性加氢反应来说，即使外部补偿温度(即平均反应温度)相对较低，但仍然可以观察到结焦和金属团聚的现象，这是由于不饱和碳-碳三键选择性加氢是强放热反应，其中反应放出热量以非线性指数形式变化，而系统的传热速率与传热面积和温度梯度成正比，因此呈线性变化，导致反应放热和系统传热间呈非线性匹配。产热和传热不匹配的现象导致放热过程产生的热量瞬间累积，形成局部反应热点，从而为C-C键断裂、碳链增长和金属原子迁移提供能量。因此，除了反应系统如冷凝液、反应器类型、传热面积等优化外，从微观尺度进行催化剂结构设计，实现快速传热以避免副反应的发生也至关重要。近期，Miao等在Array modified molded alumina supportedPdAg catalyst for selective acetylene hydrogenation:intrinsic kineticsenhancement and thermal effect optimization,Ind.Eng.Chem.Res.2021,60,8362-8374中探究了载体结构对乙炔选择性加氢放热反应的影响，发现氧化铝阵列的构建显著增加了活性中心的数量，从而有效地降低了局部产热速率，避免了催化剂中热点的形成。上述结果表明通过调整催化剂微观结构可以减少反应热的累积。