一種復合催化劑及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于催化劑領域，具體涉及一種復合催化劑及其應用。
【背景技術】
[0002]乙烯、丙烯等低碳烯烴是石油化工產業(yè)中最基本的原料。以乙烯為例，約有75%的石油化工產品由乙烯生產，它主要用來生產聚乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧乙烷/乙二醇、二氯乙烷、苯乙烯、聚苯乙烯、乙醇、醋酸乙烯等多種重要的有機化工產品，實際上，乙烯產量已成為衡量一個國家石油化工工業(yè)發(fā)展水平的標志。
[0003]統(tǒng)計顯示，從1990年到2003年，我國乙烯當量消費量年均增長12%，此后的增長速度更加驚人，2003年我國乙烯當量消費量為1350萬噸，2005年這一數字便達到1876萬噸，兩年間徒增了近40%，中國乙烯市場已成為全球增長速度最快、增長持續(xù)時間最長的國家。
[0004]在制取乙烯、丙烯及其它功能烯烴的工藝中，催化劑的效果對于產品的產率與合格率有著重大的影響。銅系和鈣系催化劑是工業(yè)生產中一種常用的催化劑，但因其較為活潑，還原能力較強，因此反應條件較為苛刻。提高銅系催化劑在工業(yè)生產中的催化效率，是目前的一大研究熱點。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種復合催化劑，以解決現(xiàn)有技術存在的催化效率不高，催化條件苛刻等問題。
[0006]本發(fā)明還要解決的技術問題是提供上述復合催化劑的應用。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]—種復合催化劑的制備方法，它包括如下步驟:
[0009](1)將偏硅酸鈉溶于有機溶劑中，在氮氣保護的條件下向有機溶劑中通入氯化氫氣體，30?60°C下反應3?6h ;
[0010](2)保持氮氣保護條件，向步驟(1)所得的混合體系中加入銅源，67?75°C下反應3 ?5h ;
[0011](3)向步驟(2)中所得的混合體系中加入沉淀劑，充分混合，溶膠完全后取凝膠；
[0012](4)將步驟(3)中所得的凝膠洗滌、干燥、培燒后，得到復合催化劑。
[0013]其中，所述的偏娃酸鈉為無水偏娃酸鈉。
[0014]其中，上述制備方法中，步驟(1)?(3)中，所用試劑均經無水化處理。
[0015]其中，上述制備方法中，步驟(1)和(2)中，反應均置于搖床上進行。
[0016]步驟⑴中，所述的有機溶劑為吡啶或二甲亞砜。
[0017]步驟(1)中，偏硅酸鈉和有機溶劑的重量比為1:100?300。
[0018]步驟⑴中，偏娃酸鈉和氯化氫的摩爾比為1:2?4。
[0019]步驟(2)中，所述的金屬源為鈦酸銅鈣。
[0020]步驟⑵中，偏硅酸鈉和鈦酸銅鈣中銅的摩爾比為60?92:1。
[0021]步驟(3)中，所述的沉淀劑為聚丙烯酰胺或硫酸鐵；其中，沉淀劑與偏硅酸鈉的質量比為1:600?750。
[0022]步驟(4)中，洗滌的方法為用去離子水沖洗2?3次，干燥的方法為使用亞硫酸鈉干燥，培燒的方法為500?800 °C下焙燒1?1.5h。
[0023]上述制備方法制備得到的復合催化劑也在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0024]上述復合催化劑在催化劑領域的應用也在本發(fā)明的保護范圍之內。
[0025]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢:
[0026]本發(fā)明中的復合催化劑，將起催化作用的銅和鈣分散固定于硅膠載體上，擴大了其與反應底料的接觸面積。與現(xiàn)有技術相比，該復合催化劑可以同時提供兩種催化金屬，催化效率更高，所需的催化條件更溫和，有利于工業(yè)生產。同時，本發(fā)明方法在純有機相條件下完成，經對比，較一般的含水條件，所得復合催化劑催化效率更高。
【具體實施方式】
[0027]根據下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內容僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。
[0028]實施例1催化劑的制備
[0029]制備方法:
[0030](1)將無水偏硅酸鈉溶于二甲亞砜中，在氮氣保護的條件下向二甲亞砜中通入氯化氫氣體，于搖床上50°C下反應5h ;
[0031](2)保持氮氣保護條件，向步驟(1)所得的混合體系中加入鈦酸銅鈣，于搖床上70°C下反應4h ；
[0032](3)向步驟(2)中所得的混合體系中加入聚丙烯酰胺，充分混合，溶膠完全后取凝膠；
[0033](4)將步驟(3)中所得的凝膠用去離子水沖洗2?3次后，用亞硫酸鈉干燥，最后在700°C下焙燒lh后，得到復合催化劑。
[0034]步驟(1)?(3)中，所用試劑均經無水化處理。
[0035]步驟⑴中，無水偏硅酸鈉和有機溶劑的重量比為1:200。
[0036]步驟⑴中，無水偏娃酸鈉和氯化氫的摩爾比為1:3。
[0037]步驟(2)中，無水偏娃酸鈉和鈦酸銅I丐中銅的摩爾比為83:1。
[0038]步驟(3)中，聚丙烯酰胺與無水偏硅酸鈉的質量比為1:680。
[0039]對比例1
[0040]制備方法同實施例1，所不同的是，所用的偏硅酸鈉為五水偏硅酸鈉。
[0041]對比例2
[0042]制備方法同實施例1，所不同的是，將二甲亞砜替換為水。
[0043]實施例2
[0044]將實施例1、對比例1和對比例2中制備得到的復合催化劑用于石油裂解制備乙烯的反應中。根據反應速率的折算，設實施例1中復合催化劑的催化效率為1，對比例1中的催化效率為0.72，對比例2中的催化效率為0.32。
【主權項】
1.一種復合催化劑，其特征在于，它由如下方法制備得到: (1)將偏硅酸鈉溶于有機溶劑中，在氮氣保護的條件下向有機溶劑中通入氯化氫氣體，30?60°C下反應3?6h ; (2)保持氮氣保護條件，向步驟(1)所得的混合體系中加入金屬源，67?75°C下反應3 ?5h ; (3)向步驟(2)中所得的混合體系中加入沉淀劑，充分混合，溶膠完全后取凝膠； (4)將步驟(3)中所得的凝膠洗滌、干燥、培燒后，得到復合催化劑。2.根據權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于，步驟(1)中，所述的有機溶劑為吡啶或二甲亞砜。3.根據權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于，步驟(1)中，偏硅酸鈉和有機溶劑的重量比為1:100?300。4.根據權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于，步驟(1)中，偏硅酸鈉和氯化氫的摩爾比為1:2?4。5.根據權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于，步驟(2)中，所述的金屬源為鈦酸銅鈣。6.根據權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于，步驟(2)中，偏硅酸鈉和鈦酸銅鈣中銅的摩爾比為60?92:1。7.根據權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于，步驟(3)中，所述的沉淀劑為聚丙烯酰胺或硫酸鐵；其中，沉淀劑與偏硅酸鈉的質量比為1:600?750。8.根據權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于，步驟(4)中，洗滌的方法為用去離子水沖洗2?3次，干燥的方法為使用亞硫酸鈉干燥，培燒的方法為500?800 °C下焙燒1?1.5h09.權利要求1所述的復合催化劑在催化劑領域的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合催化劑，它是由偏硅酸鈉和金屬源在有機相環(huán)境下反應得到。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明中的復合催化劑，將起催化作用的銅和鈣分散固定于硅膠載體上，擴大了其與反應底料的接觸面積。與現(xiàn)有技術相比，該復合催化劑的催化效率更高，所需的催化條件更溫和，有利于工業(yè)生產。同時，本發(fā)明方法在純有機相條件下完成，經對比，較一般的含水條件，所得復合催化劑催化效率更高。
【IPC分類】C07C4/06, B01J23/78, C07C11/04
【公開號】CN105251495
【申請?zhí)枴緾N201510776852
【發(fā)明人】賈東新, 焦德華, 何玲麗
【申請人】無錫普愛德環(huán)保科技有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年11月13日