CN102962072B - 一种片状铜锌合金粉助催化剂 - Google Patents
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Abstract
一种片状铜锌合金粉助催化剂，采用常量分析，Cu含量50～95wt%，Zn含量5～49wt%；采用ICP检测，Pb≤120ppm,Fe≤500ppm，其他各金属杂质单项≤50ppm；其他各非金属杂质单项≤30ppm，表面处理剂含量为0.1～1.0wt%；采用氢损仪检测，氧含量≤0.5%；采用扫描电镜观测，片厚为0.1～1.0μm。本发明比表面积大，纯度高，有害杂质含量低；应用于有机硅单体合成，屏蔽反应过程中有害杂质及积碳的负面影响，助催化效果更好；提高触体活性、硅粉转化率以及流化床时空产率，降低成本，增加效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种助催化剂，具体为一种片状铜锌合金粉助催化剂。
背景技术
有机硅单体是庞大的有机硅产业的基本原料，它是由金属硅、氯甲烷在加入催化剂（含主催化剂和助催化剂）并在300℃左右的条件下于流化床中进行化学合成反应而获得，其合成反应属于气-固-固多相接触催化放热反应，其反应机理复杂。除主反应外，多种副反应同时存在，反应过程影响因素包括流化床结构、原料硅粉、氯甲烷、催化剂、工艺参数等，尤其是主催化剂反应活性及其与助催化剂一同搭配使用而产生的选择性、硅粉转化率等综合效果。尽管用量较少，但助催化剂的性能对抑制副反应发生，提高二甲基二氯硅烷选择性，改善触体活性起着非常重要的作用。
铜粉是有机硅单体合成反应所普遍使用的催化剂，分为金属基片状纯铜粉（片状金属纯铜粉）催化体系、复合铜粉（铜及片状铜-锌-锌合金粉末）催化体系以及三元铜粉（Cu-Cu2O-CuO三种物相组成的铜氧化物）催化体系。在片状金属纯铜粉催化体系、三元铜粉催化体系中，需另外增加Zn、Sn及P等助催化剂；加入Zn助催化剂起到催化协同作用，改善触体活性以及提高二甲基二氯硅烷选择性，使得合成反应能获得更好的效果。
目前，在片状金属纯铜粉催化体系、三元铜粉催化体系中Zn是以单质颗粒状Zn粉（或称金属Zn粉）或其与硅粉混合的形式加入到流化床反应体系，由于Zn的加入量相对较少，颗粒Zn粉比表面积比较小，加入工业化流化床后其与硅粉、铜粉难于实现均匀的混合，且工业流化床内流化状态往往易于出现不稳定，部分Zn粉特别是超细颗粒易于从局部沟流带出或在床内分布不均匀，从而使得Zn应有的助催化作用打折扣了。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种片状铜锌合金粉助催化剂，以解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种片状铜锌合金粉助催化剂，应用于有机硅单体合成，屏蔽反应过程中有害杂质及积碳的负面影响；
采用常量分析， Cu含量50～95wt%， Zn含量5～49wt%；
采用ICP检测（某些杂质如S，C等则采用定硫定碳仪检测），Pb≤120ppm, Fe≤500ppm，其他各金属杂质单项≤50ppm；其他各非金属杂质单项≤30ppm；
表面处理剂为研磨助剂和分散剂，附着在粉末颗粒表面，保护颗粒不氧化以分散，其含量为0.1～1.0wt% ；
采用氢损仪检测，氧含量 ≤0.5%；
采用激光粒度仪检测，D50 2～60μm，D90 10～200μm；粒度分散性好，粒度分布宽窄可以有效调节；
采用扫描电镜（SEM）观测，颗粒片厚均匀，片厚为0. 1～1.0μm。
优选的，Cu 含量60～80wt%， Sn含量19～39wt%；氧含量 0.25 ～0. 35 %；Pb≤120ppm, Fe≤500ppm，其他各金属杂质单项含量≤50ppm；表面处理剂含量0.3～0.6 % ，其他各非金属杂质单项含量≤30ppm。
有益效果：
与传统技术相比，本发明比表面积大，纯度高，有害杂质含量低；应用于有机硅单体合成，屏蔽反应过程中有害杂质及积碳的负面影响，助催化效果更好；提高触体活性、硅粉转化率以及流化床时空产率，降低成本，增加效益。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
一种片状铜锌合金粉助催化剂，应用于有机硅单体合成，屏蔽反应过程中有害杂质及积碳的负面影响；
采用常量分析， Cu含量50～95wt%， Zn含量5～49wt%；
采用ICP检测（某些杂质如S，C等则采用定硫定碳仪检测），Pb≤120ppm, Fe≤500ppm，其他各金属杂质单项≤50ppm；其他各非金属杂质单项≤30ppm；
表面处理剂为研磨助剂和分散剂，附着在粉末颗粒表面，保护颗粒不氧化以分散，其含量为0.1～1.0wt% ；
采用氢损仪检测，氧含量 ≤0.5%；
采用激光粒度仪检测，D50 2～60μm，D90 10～200μm；粒度分散性好，粒度分布宽窄可以有效调节；
采用扫描电镜（SEM）观测，颗粒片厚均匀，片厚为0. 1～1.0μm。
一种片状铜锌合金粉助催化剂的制备工艺，所述制备工艺方法如下：
（1）铜锌合金熔炼：根据熔炼炉炉膛的大小将纯度不低于99.9%的电解铜板剪切成长为600～1200mm, 宽为50～200mm, 厚为3～20mm的铜块，再将50～95wt%的铜块加入到熔炼炉中进行熔化并保持温度在1200℃～1250℃，形成熔化的铜液，采用加入磷铜的方法脱氧，控制磷铜加入量使得熔化的铜液既脱氧完全，又没有磷的残留，脱氧完成后，立即以经过磁选后的木炭层覆盖铜液，以防铜液氧化；然后将5～49 wt %纯度不低于99.9%的锌块加入到熔化的铜液中进行熔炼，调节熔化的铜液温度至1150℃～1200℃进行熔炼并保温，即获得所需成分的铜锌合金液。
所述电解铜板替换成纯度不低于99.9%铜板或铜箔。
（2）雾化：采用经过净化的、不含机械杂质、电阻率在5MΩ以上的高压水以及水雾化喷头，压力根据水雾化喷头情况控制在60～300Kg/cm2；或者采用空气或氮气的高压气以及气雾化喷头，压力根据气雾化喷头情况控制在30～50Kg/cm2；对步骤（1）中的铜锌合金液进行雾化，水雾化获得铜锌合金粉和水的混合物，气雾化获得铜锌合金粉末。
所述水雾化喷头的喷头出水面积能调整、喷嘴耐磨且聚焦性良好；所述气雾化喷头的喷头气体面积特定、喷嘴耐磨且聚焦性良好。
（3）甩干、干燥及筛分：对步骤（2）中的水雾化获得铜锌合金粉和水的混合物进行离心甩干，低温120～150℃下进行大气常压普通干燥后再进行振动筛分；或对步骤（2）中的气雾化时获得的铜锌合金粉直接进行振动筛分，以获得-80/+200目和-200目两种规格的铜锌合金粉，或者仅控制80目，获得-80目的铜锌合金粉。
所述离心甩干替换为真空抽滤方式进行固液分离；所述低温120～150℃下进行大气常压普通干燥替换为真空负压60～80℃干燥。
（4）研磨：步骤（3）中振动筛分后获得的铜锌合金粉（-80目，或-80/+200目，-200目）投入球磨机中在大气或保护性气氛下进行研磨，介质为硬度ＨＲＣ≥50钢球（钢棒），根据铜锌合金粉的粒度调整好钢球（钢棒）的大小配比、钢球（钢棒）与铜锌合金粉的质量比、球磨机装填量、表面处理剂的加入量及其添加方式、以及研磨时间，获得所需粒度范围的片状铜锌合金粉后再进行磁选，将片状铜锌合金粉中的Fe含量降至500ppm以下，获得所需的片状铜锌合金粉末。
所述球磨机为滚动磨机或振动磨机或搅拌磨机，所述的表面处理剂为研磨助剂和分散剂，采用一次性添加或分步添加的方式，加入量控制在0.1～1.0wt%；所述研磨时间根据片状铜锌合金粉的粒度来确定。
（5）分级：采用空气气流分级技术或其他惰性气体气流分级技术对步骤（4）获得的片状铜锌合金粉进行精确分级，以获得所需平均粒径以及粒度分布的片状铜锌合金粉助催化剂。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种片状铜锌合金粉助催化剂，应用于有机硅单体合成，屏蔽反应过程中有害杂质及积碳的负面影响，其特征在于：
采用常量分析，Cu含量50～95wt%， Zn含量5～49wt%；
采用ICP检测，Pb≤120ppm, Fe≤500ppm，其他各金属杂质单项≤50ppm；其他各非金属杂质单项≤30ppm，表面处理剂含量为0.1～1.0wt%；所述表面处理剂为研磨助剂和分散剂；
采用氢损仪检测，氧含量 ≤0.5%；
采用激光粒度仪检测，D50 2～60μm，D90 10～200μm；
采用扫描电镜（SEM）观测，颗粒片厚均匀，片厚为0. 1～1.0μm；
所述片状铜锌合金粉助催化剂的制备工艺，步骤如下：
（1）铜锌合金熔炼：根据熔炼炉炉膛的大小将纯度不低于99.9%的电解铜板剪切成长为600～1200mm, 宽为50～200mm, 厚为3～20mm的铜块，再将50～95wt%的铜块加入到熔炼炉中进行熔化并保持温度在1200℃～1250℃，形成熔化的铜液，采用加入磷铜的方法脱氧，控制磷铜加入量使得熔化的铜液既脱氧完全，又没有磷的残留，脱氧完成后，立即以经过磁选后的木炭层覆盖铜液，以防铜液氧化；然后将5～49wt%纯度不低于99.9%的锌块加入到熔化的铜液中进行熔炼，调节熔化的铜液温度至1150℃～1200℃进行熔炼并保温，即获得所需成分的铜锌合金液；
所述电解铜板替换成纯度不低于99.9%铜板或铜箔；
（2）雾化：采用经过净化的、不含机械杂质、电阻率在5MΩ以上的高压水以及水雾化喷头，压力根据水雾化喷头情况控制在60～300Kg/cm2；或者采用空气或氮气的高压气以及气雾化喷头，压力根据气雾化喷头情况控制在30～50Kg/cm2；对步骤（1）中的铜锌合金液进行雾化，水雾化获得铜锌合金粉和水的混合物，气雾化获得铜锌合金粉末；
（3）甩干、干燥及筛分：对步骤（2）中的水雾化获得铜锌合金粉和水的混合物进行离心甩干，低温120～150℃下进行大气常压普通干燥后再进行振动筛分；或对步骤（2）中的气雾化时获得的铜锌合金粉直接进行振动筛分，以获得-80/+200目和-200目两种规格的铜锌合金粉，或者仅控制80目，获得-80目的铜锌合金粉；
或者将所述离心甩干替换为真空抽滤方式进行固液分离；所述低温120～150℃下进行大气常压普通干燥替换为真空负压60～80℃干燥；
（4）研磨：步骤（3）中振动筛分后获得的铜锌合金粉投入球磨机中在大气或保护性气氛下进行研磨，介质为硬度ＨＲＣ≥50钢球或者钢棒，根据铜锌合金粉的粒度调整好钢球或者钢棒的大小配比、钢球或者钢棒与铜锌合金粉的质量比、球磨机装填量、表面处理剂的加入量及其添加方式、以及研磨时间，获得所需粒度范围的片状铜锌合金粉后再进行磁选，将片状铜锌合金粉中的Fe含量降至500ppm以下，获得所需的片状铜锌合金粉末；
所述球磨机为滚动磨机或振动磨机或搅拌磨机，所述的表面处理剂采用一次性添加或分步添加的方式，加入量控制在0.1～1.0wt%；所述研磨时间根据片状铜锌合金粉的粒度来确定；
（5）分级：采用空气气流分级技术或其他惰性气体气流分级技术对步骤（4）获得的片状铜锌合金粉进行精确分级，以获得所需平均粒径以及粒度分布的片状铜锌合金粉助催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种片状铜锌合金粉助催化剂，其特征在于：Cu 含量60～80wt%，Zn含量19～39wt%；氧含量0.25 ～0.35%；Pb≤120ppm, Fe≤500ppm，其他各金属杂质单项含量≤50ppm；表面处理剂含量0.3～0.6 % ，其他各非金属杂质单项含量≤30ppm。
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