CN106902849B - 1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂 - Google Patents

1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1,1,1,3,3‑五氟丙烷制备1,3,3,3‑四氟丙烯用催化剂,其组成为MxOy/AlF3,其中载体AlF3为具有α相结构、比表面积大于150m2·g‑1、孔径分布集中在15nm~40nm的活性载体,MxOy为MgO、Fe2O3、Co2O3或CuO中的一种,MxOy和AlF3的摩尔比为1:5~50。该催化剂的制备方法为:以具有大比表面积、介孔结构的活性α相AlF3为载体,采用等量浸渍法负载Mg、Fe、Co或Cu其中任一元素的可溶性盐,经过烘干,高温焙烧制成催化剂。本发明中的催化剂性能优异,制备过程中不需使用昂贵的贵金属化合物,成本低,活性高,280℃反应时,1,1,1,3,3‑五氟丙烷的转化率可达70%以上,催化剂寿命长,可稳定运行360h,且反应过程中不需通入稀释气体,具有工业化应用价值。

Description

1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂
技术领域
本发明涉及一种催化剂,具体涉及一种用于1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯的催化剂。
背景技术
1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)臭氧消耗潜值(ODP)为零,全球变暖潜值(GWP)只有6,作为绿色环保产品,广泛用于发泡剂和气溶胶推进剂等行业。HFO-1234ze还是合成高稳定性、高弹性橡胶塑料的聚合单体,广泛用于消防、航空和航天等领域。以1,1,1,3,3-五氟丙烷(HFC-245fa)为原料,催化裂解脱氟化氢制备HFO-1234ze是一条经济可行的路线。
专利CN103537305B报道了Ni-Ag-Cr2O3-AlF3作为HFC-245fa裂解联产HFO-1234ze和2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)的催化剂,在稀释气体氮气存在下,于400℃反应,HFC-245fa转化率最高可达98.5%,HFO-1234ze选择性最高可达90%,反应温度较高,并且催化剂制备中需使用昂贵的氧化银或碳酸银。
专利US5986151A报道了1%Pd/C作为HFC-245fa制备HFO-1234ze的催化剂,于471℃反应,HFC-245fa转化率为92.4%,HFO-1234ze选择性为97.2%,反应温度高,并且所用催化剂为Pd/C,成本高。
目前HFC-245fa制备HFO-1234ze的催化剂存在制备过程中需使用昂贵的贵金属化合物,成本高,反应过程中需要通入稀释气体,增加后期分离成本的问题。
发明内容
本发明为解决现有技术中催化剂存在的不足,提供了一种制备过程中不需使用昂贵的贵金属化合物,成本低,反应过程中不需通入稀释气体,使用寿命长的HFC-245fa制备HFO-1234ze的催化剂。
为了实现本发明的目的,得到一种制备成本低、不需稀释气体和使用寿命长的高性能催化剂,设想使用一种具有α相结构、比表面积大于150m2·g-1、孔径分布集中在15nm~40nm的AlF3作为活性载体,通过浸渍非贵金属活性组分,调变表面酸碱性和孔径分布,获得所需催化剂。
本发明所述的HFC-245fa制备HFO-1234ze的催化剂为负载型催化剂,其组成为MxOy/AlF3,其中载体AlF3为具有α相结构、比表面积大于150m2·g-1、孔径分布集中在15nm~40nm的活性载体,MxOy为MgO、Fe2O3、Co2O3或CuO中的一种,MxOy和AlF3的摩尔比为1:5~50。其制备过程如下:以具有大比表面积、介孔结构的活性α相AlF3为载体,采用等量浸渍法负载Mg、Fe、Co或Cu其中任一元素的可溶性盐,于90℃~120℃烘干,最后在380℃~450℃下焙烧,得到1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂。
所述Mg、Fe、Co或Cu的可溶性盐为相应的硝酸盐或氯化物。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)现有催化剂制备过程中需要使用昂贵的Pd或Ag的化合物,成本高,本发明中不需要使用贵金属化合物,只需要使用廉价的非贵金属Mg、Fe、Co或Cu的可溶性盐,成本低。
(2)现有催化剂反应过程中需通入稀释气体以延缓失活,增加后期分离成本,本发明中催化剂反应过程中不需通入稀释气体,并且寿命长,可稳定运行360h。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例,但并不限制本发明的范围。
催化剂性能的评价:量取5mL催化剂装入反应管中,待反应温度稳定在280℃后,通入HFC-245fa,保持接触时间为6s,运行24h,反应产物经水洗、碱洗吸收HF后,再经干燥,气相色谱进行分析,使用GC-2014C型气相色谱仪,色谱柱为GS-GasPro,氮气作载气,柱前压为60kPa,分流比为20:1,采用FID检测器,检测器温度为220℃,柱箱140℃恒温进样,采用峰面积归一化定量,得到原料转化率和HFO-1234ze的选择性数据。
实施例1
在烧杯中加入活性AlF3载体,采用等量浸渍法浸渍FeCl3·6H2O,FeCl3·6H2O与AlF3摩尔比为0.08,在烘箱中90℃烘干,在马弗炉中400℃焙烧3h,制成催化剂。通过评价,HFC-245fa转化率为72.2%,HFO-1234ze选择性为98.9%。
实施例2
与实施例1的操作相同,所不同的是FeCl3·6H2O与AlF3摩尔比为0.12。通过评价,HFC-245fa转化率为75.6%,HFO-1234ze选择性达到99.3%。
实施例3
与实施例1的操作相同,所不同的是FeCl3·6H2O与AlF3摩尔比为0.16。通过评价,HFC-245fa转化率为76.0%,HFO-1234ze选择性达到99.2%。
实施例4
与实施例1的操作相同,所不同的是FeCl3·6H2O与AlF3摩尔比为0.2。通过评价,HFC-245fa转化率为70.9%,HFO-1234ze选择性达到98.8%。
实施例5
在烧杯中加入活性AlF3载体,采用等量浸渍法浸渍Mg(NO3)2·6H2O,Mg(NO3)2·6H2O与AlF3摩尔比为0.02,在烘箱中90℃烘干,在马弗炉中380℃焙烧4h,制成催化剂。通过评价,HFC-245fa转化率为72.6%,HFO-1234ze选择性达到99.5%。
实施例6
在烧杯中加入活性AlF3载体,采用等量浸渍法浸渍CoCl2·6H2O,CoCl2·6H2O与AlF3摩尔比为0.16,在烘箱中100℃烘干,在马弗炉中430℃焙烧2h,制成催化剂。通过评价,HFC-245fa转化率为74.8%,HFO-1234ze选择性达到98.7%。
实施例7
在烧杯中加入活性AlF3载体,采用等量浸渍法浸渍Cu(NO3)2·3H2O,Cu(NO3)2·3H2O与AlF3摩尔比为0.2,在烘箱中100℃烘干,在马弗炉中450℃焙烧2h,制成催化剂。通过评价,HFC-245fa转化率为73.1%,HFO-1234ze选择性达到98.1%。
本发明的1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂寿命试验
对实施例3制备的催化剂进行寿命试验,催化剂装填量为5mL,反应温度为280℃,接触时间为6s,反应持续运行360h,反应产物经水洗、碱洗吸收HF后,再经干燥,气相色谱进行分析,评价结果见表1。
表1寿命试验
反应时间 HFC-245fa转化率,% HFO-1234ze选择性,%
24h 76.0 99.2
120h 75.4 99.6
240h 74.5 99.0
360h 73.8 98.6
反应运行360h后,HFC-245fa转化率略有下降,HFO-1234ze选择性基本保持不变,催化剂显示出良好的稳定性,具有寿命长的优点。

Claims (2)

1.一种1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂,其特征在于所述催化剂为负载型催化剂,催化剂组成为MxOy/AlF3,其中载体AlF3为具有α相结构、比表面积大于150m2·g-1、孔径分布集中在15nm~40nm的活性载体,MxOy为MgO、Fe2O3、Co2O3或CuO中的一种;该催化剂制备步骤如下:以具有大比表面积、介孔结构的活性α相AlF3为载体,采用等量浸渍法浸渍Mg、Fe、Co或Cu其中任一元素的可溶性盐,可溶性盐和AlF3的摩尔比为1:5-50,于90℃~120℃烘干,最后在380℃~450℃下焙烧,得到1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂。
2.根据权利要求1所述的1,1,1,3,3-五氟丙烷制备1,3,3,3-四氟丙烯用催化剂,其特征在于所述的Mg、Fe、Co或Cu的可溶性盐为相应的硝酸盐或氯化物。
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