一种低硅铝比MCM-41分子筛镍基催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种低硅铝比MCM

【技术实现步骤摘要】
一种低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂的制备方法及应用，属于催化剂


技术介绍

[0002]乙烯是一种非常重要的化工原料，而乙烯中的乙炔不仅是一种杂质，而且乙炔会导致以乙烯为原料制备聚烯烃生产过程中催化剂的失活，因此乙烯中乙炔的去除是乙烯工业中非常重要一步。乙炔的脱除方法较多，通过选择性加氢反应将乙炔转化为乙烯，不仅可以脱除乙炔增加乙烯，而且相比其他方法不会引入其他化合物，是现阶段工业上乙炔脱除的主要方式。
[0003]目前，钯系催化剂是乙炔选择性加氢反应中应用最多的催化剂，钯系催化剂具有非常良好的催化活性，但其主要缺点是使用成本高，且较强的催化活性很容易导致低聚物的产生，并在催化剂表面积累从而降低了催化剂的稳定性。因此部分研究开始转移到非钯系的催化剂上，镍基催化剂是其中的一个典型，镍基催化剂使用成本较低，但与钯系催化剂相比在对乙炔的转化率和乙烯的选择性方面都有很大提高的空间。

技术实现思路

[0004]针对现有乙炔选择性加氢制取乙烯的过程中，催化剂对乙炔的转化率和乙烯选择催化性差的问题，本专利技术提供了一种低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂的制备方法及应用，即采用模板法制备硅铝比为0.8
‑
0.9:1的MCM
‑
41分子筛，以该分子筛为载体，通过共沉淀法将镍负载于低硅铝比的MCM
‑
41分子筛上制备成镍基催化剂，镍基催化剂在乙炔选择性加氢反应中由于其载体材料上铝原子的存在，改变了催化剂的性质和乙炔选择性加氢反应的过程，极大的提高了催化剂活性和稳定性。
[0005]一种低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0006](1)在搅拌条件下，将十六烷基三甲基溴化铵和异丙醇铝加入到去离子水中混合均匀得到混合溶液A，采用氨水调节pH值至9～11，再将正硅酸乙酯逐滴滴加至混合溶液A中并搅拌反应4
‑
6h，固液分离，固体经洗涤、干燥和焙烧得到低硅铝比MCM
‑
41分子筛；其中正硅酸乙酯的Si与异丙醇铝的Al的摩尔比为0.8～0.9:1；
[0007](2)将低硅铝MCM
‑
41分子筛分散到去离子水中得到MCM
‑
41分子筛悬浊液；
[0008](3)将镍前驱体水溶液加入到MCM
‑
41分子筛悬浊液中混合均匀，搅拌蒸发水分，焙烧得到低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂。
[0009]所述步骤(1)混合溶液A中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.020
‑
0.024g/mL。
[0010]所述步骤(1)正硅酸乙酯与去离子水的体积比为0.09
‑
0.12:1。
[0011]所述步骤(1)焙烧温度为550
‑
650℃，时间为4
‑
6h。
[0012]所述步骤(2)载体MCM
‑
41分子筛悬浊液中MCM
‑
41分子筛的浓度为0.20
‑
0.3g/mL。
[0013]所述步骤(3)镍前驱体水溶液中镍占MCM
‑
41分子筛悬浊液中MCM
‑
41分子筛质量的
25
‑
35％。
[0014]所述步骤(3)焙烧温度为550
‑
650℃，时间为2
‑
5h。
[0015]所述低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂在乙炔选择性加氢反应中的应用。
[0016]低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂在乙炔选择性加氢反应，催化活性测试方法：
[0017]乙炔加氢反应器包含有三个配有流量控制阀的独立气路，分别用于控制氮中氢气、氮中乙炔和高纯氦气的流量；所用氮中氢气纯度为20％H2/80％N2、氮中乙炔纯度20％C2H2/80％N2；催化反应时氮中氢气流量控制在20mL/min，氮中乙炔流量控制在13
‑
15mL/min；催化反应空速控制在40000
‑
70000h
‑1，温度控制在200
‑
300℃进行。
[0018]低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂具有高催化活性和稳定性的原理：低硅铝比意味着结构中存在大量的铝原子，在MCM
‑
41分子筛中硅原子和铝原子通过氧原子连接在一起，形成了Si
‑
O
‑
Al的结构，当Ni负载到MCM
‑
41的表面以及孔道中时，Ni与Si
‑
O
‑
Al结构中的氧化原子发生了相互作用，在乙炔的加氢催化反应中H2受到了Ni原子和O原子的静电场作用，在局部静电场的诱导下，H2发生快速裂解，在Ni
‑
MCM
‑
41表面和孔道中形成了具有较高反应活性的中间产物，由于氢气在催化剂表面的活化是乙炔加氢反应的控制步骤，因此H2在Ni
‑
MCM
‑
41表面和孔道中的快速裂解，大幅度增加了反应速率。同时由于Ni
‑
MCM
‑
41催化剂对乙炔加氢反应和乙烯加氢反应的催化活性存在明显差距，乙烯加氢反应能垒高于乙炔加氢反应能垒，因此，Ni/Al
‑
MCM
‑
41催化剂具有很高的乙烯选择性。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术低硅铝比(硅铝比小于1)的MCM
‑
41分子筛为载体，具有有序介孔和较高的比表面积、孔径均匀且连续，负载镍制备而得的催化剂具有良好的吸附性能和机械稳定性；
[0021](2)本专利技术MCM
‑
41分子筛中因为铝原子的引入在MCM
‑
41分子筛中形成了大量的Si
‑
O
‑
Al结构，当金属Ni负载到催化剂上时，零价Ni与Si
‑
O
‑
Al结构中的O发生了相互作用，改变了Ni周围的局部静电场，该电场有利于H2在催化剂表面和孔道中的裂解活化，从而提高了加氢的反应速率，也就是乙炔的转化率；
[0022](3)本专利技术低硅铝比MCM
‑
41分子筛在乙炔选择性加氢反应表现出了较好的稳定性，连续反应250min时，乙炔转化率和乙烯选择性没有发生明显下降。由于Ni/Al
‑
MCM
‑
41对于乙炔加氢反应和乙烯加氢反应的催化活性不一样，乙烯加氢反应能垒高于乙炔加氢反应，因此Ni/Al
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)在搅拌条件下，将十六烷基三甲基溴化铵和异丙醇铝加入到去离子水中混合均匀得到混合溶液A，采用氨水调节pH值至9～11，再将正硅酸乙酯逐滴滴加至混合溶液A中并搅拌反应4
‑
6h，固液分离，固体经洗涤、干燥和焙烧得到低硅铝比MCM
‑
41分子筛；其中正硅酸乙酯的Si与异丙醇铝的Al的摩尔比为0.8～0.9:1；(2)将低硅铝MCM
‑
41分子筛分散到去离子水中得到MCM
‑
41分子筛悬浊液；(3)将镍前驱体水溶液加入到MCM
‑
41分子筛悬浊液中混合均匀，搅拌蒸发水分，焙烧得到低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂。2.根据权利要求1所述低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)混合溶液A中十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.020
‑
0.024g/mL。3.根据权利要求1所述低硅铝比MCM
‑
41分子筛镍基催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)正硅酸乙酯与去离子水的体积比为0.09
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：庙荣荣，赵杰玉，何亮，王敏丽，周华晶，徐西蒙，关清卿，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：