CN114425444A - 乙烯法合成醋酸乙烯催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乙烯法合成醋酸乙烯催化剂,主要解决现有催化剂合成醋酸乙烯工艺产品中副产物醋酸甲酯、醋酸乙酯含量高的问题。本发明通过采用乙烯法合成醋酸乙烯催化剂,包括载体和负载于载体的Pd、Au和碱金属醋酸盐,根据XRD测量,催化剂中Pd‑Au晶粒的平均直径为4.0~5.0nm;根据TEM测量,催化剂表面,Pd‑Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占催化剂表面全部Pd‑Au晶粒数量的60%~70%,较好地解决了该技术问题,可用于醋酸乙烯的工业生产中。
Description
技术领域
本发明涉及用于乙烯法合成醋酸乙烯的催化剂及其制备方法,及醋酸乙烯合成方法。
背景技术
醋酸乙烯(Vinyl Acetate VAc)作为一种重要的有机单体,是合成聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯(PVA)、乙烯-醋酸乙烯共聚树脂(EVA)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)以及聚丙烯共聚单体等化工产品的重要原料,在合成纤维、皮革加工、薄膜、维纶、粘合剂、涂料等领域都有广泛应用。其中,乙烯气相法是目前工业上生产VA最主要的方法之一,其具有能源利用率高、环境危害性小等优点。尤其是近年来随着生物质制乙醇,进一步脱水制乙烯技术路线的打通,乙烯气相法合成VAC得到更多的关注。
目前工业上乙烯气相法合成VAC主要以钯-金/醋酸钾/二氧化硅作为催化剂,而其中催化剂表面钯位点为主要的活性位点。反应过程中,以乙烯、氧气和醋酸为原料,通过气相催化反应来生产,生成醋酸乙烯、水和副产物二氧化碳。目前对于烯气相法合成VAC的反应过程中另外一重要研究问题就是如何减少反应过程中醋酸甲/乙酯等副产物产生,因为该副产物对于下游产品如EVA的生产具有重要影响,因此控制VAC合成过程中醋酸甲/乙酯的生成极其重要。
目前,工业上应用的乙烯气相法醋酸乙烯催化剂,如赫彻斯特人造丝公司的专利(CN1226188A),这些方法制备的催化剂生产醋酸乙烯时副产物醋酸甲/乙酯含量高。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一,现有技术中乙烯法醋酸乙烯工艺产品中醋酸甲酯和醋酸乙酯含量高的问题。
本发明要解决的技术问题之二是上述催化剂的制备方法。
本发明要解决的技术问题之三是上述催化剂的应用。
本发明要解决的技术问题之四是醋酸乙烯的合成方法。
为解决上述技术问题之一,本发明提供第一方面技术方案如下:
第一方面技术方案
乙烯法合成醋酸乙烯催化剂,包括载体和负载于载体的Pd、Au和碱金属醋酸盐,根据XRD测量,催化剂中Pd-Au晶粒的平均直径为4.0~5.0nm;根据TEM测量,催化剂表面,Pd-Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占催化剂表面全部Pd-Au晶粒数量的60%~70%。
根据TEM测量,现有技术催化剂表面Pd-Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占催化剂表面全部Pd-Au晶粒数量的40%~50%,本发明通过提高该比值,降低了醋酸乙烯产物中醋酸甲酯和乙酯的含量。
上述第一方面技术方案中,作为非限制性举例,根据TEM测量,催化剂表面Pd-Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占催化剂表面全部Pd-Au晶粒数量的61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%等等。
上述第一方面技术方案中催化剂中Pd的含量优选为1~12g/L。例如但不限于催化剂中钯的含量为2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L等等。
上述第一方面技术方案中催化剂中Au的含量优选为0.1~10g/L。例如但不限于助催化剂金属的含量为0.2g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L、0.8g/L、0.9g/L、1.0g/L、1.5g/L、2.0g/L、2.5g/L、3.0g/L、3.5g/L、4.0g/L、4.5g/L、5g/L、5.5g/L、6g/L、6.5g/L、7g/L、7.5g/L、8g/L、8.5g/L、9g/L、9.5g/L等等。
上述第一方面技术方案中,碱金属醋酸盐的含量优选为10~100g/L。例如但不限于碱金属醋酸盐的含量为15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L、80g/L、85g/L、90g/L、95g/L等等。
上述第一方面技术方案中,优选所述碱金属醋酸盐为醋酸钾。
上述第一方面技术方案中,对载体的形状和尺寸没有特别限制,均能取得可比的技术效果。例如但不限于载体形状可以是球形、椭球形、圆柱状、三叶梅花形等规则的形状,或不规则形。从减少操作过程的磨损角度出发,较好的为球形。对载体尺寸没有特别限制,例如但不限于当采用球形载体时,载体的直径可以是但不限于3-8mm。
上述第一方面技术方案中,所述载体优选二氧化硅。
上述第一方面技术方案中,所述载体的比表面积优选50~250m2/g,例如但不限于所述载体的比表面积为60m2/g、70m2/g、80m2/g、90m2/g、100m2/g、110m2/g、120m2/g、130m2/g、140m2/g、150m2/g、160m2/g、170m2/g、180m2/g、190m2/g、200m2/g、210m2/g、220m2/g等等。
上述第一方面技术方案中,所述载体的孔容优选为0.5~1.5cm3/g,例如但不限于所述载体的孔容为0.55cm3/g、0.6cm3/g、0.65cm3/g、0.7cm3/g、0.75cm3/g、0.8cm3/g、0.85cm3/g、0.9cm3/g、0.95cm3/g、1.0cm3/g、1.1cm3/g、1.2cm3/g、1.3cm3/g等等。
为解决上述技术问题之二,本发明提供第二方面技术方案如下:
第二方面技术方案
乙烯法合成醋酸乙烯催化剂的制备方法,包括:
(a)将催化剂载体与β-D-麦芽糖苷溶液混合,得到催化剂前驱体I;
(b)将催化剂前驱体I与含钯、金化合物的溶液混合,得到催化剂前驱体II;
(c)将催化剂前驱体II用碱性化合物的溶液进行处理,使含钯化合物和含金化合物转化为沉淀型,得到催化剂前驱体III;
(d)将催化剂前驱体III贵金属离子还原到零价,得到催化剂前驱体Ⅳ;
(e)将催化剂前驱体Ⅳ与碱金属醋酸盐溶液混合,干燥,得成品催化剂。
上述第二方面技术方案中,所述β-D-麦芽糖苷优选自R-β-D-麦芽糖中的至少一种,其中R为C8~C14烷基,例如但不限于R为C9烷基、R为C10烷基、R为C11烷基、R为C12烷基、R为C13烷基,等等。
上述第二方面技术方案中,所述β-D-麦芽糖苷溶液的浓度优选为1.0~2.0g/L。例如但不限于其含量为1.0g/L、1.1g/L、1.2g/L、1.3g/L、1.4g/L、1.5g/L、1.6g/L、1.7g/L、1.8g/L、1.9g/L、2.0g/L等等。
上述第二方面技术方案中,步骤(a)中β-D-麦芽糖苷溶液的体积与载体堆体积与之比优选为1.0~1.5,例如但不限于步骤(a)中β-D-麦芽糖苷溶液的体积与载体堆体积与之比为1.1、1.2、1.3、1.4等等。
上述第二方面技术方案中,步骤(a)所述混合操作后,优选经过干燥后得所述催化剂前驱体I,更优选干燥的温度为60~90℃,例如但不限于65℃、70℃、75℃、80℃、85℃等等。和/或干燥的时间优选为1~8小时,例如但不限于1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时、6.5小时、7小时、7.5小时等等。
上述第二方面技术方案中,所述含钯化合物优选氯钯酸。
上述第二方面技术方案中,所述含金化合物优选氯金酸。
上述第二方面技术方案中,步骤(b)中含钯、金化合物的溶液的体积与催化剂前驱体I的堆体积之比优选为1.0~1.5,例如但不限于步骤(b)中含钯、金化合物的溶液的体积与催化剂前驱体I的堆体积之比为1.1、1.2、1.3、1.4等等。
上述第二方面技术方案中,步骤(c)所述碱性化合物例如但不限于碱金属硅酸盐。
上述第二方面技术方案中,步骤(c)所述碱性化合物的溶液优选碱性化合物的水溶液。
上述第二方面技术方案中,步骤(e)干燥的温度优选为60~90℃,例如但不限于65℃、70℃、75℃、80℃、85℃等等。
上述第二方面技术方案中,步骤(e)干燥的时间优选为1~8小时,例如但不限于1.5小时、2小时、2.5小时、3小时、3.5小时、4小时、4.5小时、5小时、5.5小时、6小时、6.5小时、7小时、7.5小时等等。
为解决上述技术问题之三,本发明提供第三方面技术方案如下:
第三方面技术方案
上述技术问题之一的技术方案中任一项所述催化剂或根据上述技术问题之二的技术方案中任一项制备方法获得的催化剂在醋酸乙烯合成中的应用。
为解决上述技术问题之四,本发明提供第四方面技术方案如下:
第四方面技术方案
醋酸乙烯的合成方法,包括在上述技术问题之一的技术方案中任一项所述催化剂或根据上述技术问题之二的技术方案中任一项制备方法获得的催化剂存在下,包括氧气、乙烯、氮气和醋酸的原料气发生反应,得到醋酸乙烯。
上述第四方面技术方案中,优选以摩尔比计原料气组成为氧气:乙烯:氮气:醋酸=1:a:b:c,a=5~7,b=4~8,c=1~2。
上述第四方面技术方案中,作为非限制性举例,a可以是5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9、6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9等等。
上述第四方面技术方案中,作为非限制性举例,b可以是4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.6、7.8等等。
上述第四方面技术方案中,作为非限制性举例,c可以是1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9等等。
上述第四方面技术方案中,优选反应压力为0.5~0.9MPa,例如但不限于反应压力为0.55MPa、0.6MPa、0.65MPa、0.7MPa、0.75MPa、0.8MPa、0.85MPa等等。
上述第四方面技术方案中,优选反应温度为130~200℃,例如但不限于反应温度为135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃等等。
上述第四方面技术方案中,优选原料气体积空速为1600~3000hr-1。例如但不限于原料气体积空速为1700hr-1、1800hr-1、1900hr-1、2000hr-1、2100hr-1、2200hr-1、2300hr-1、2400hr-1、2500hr-1、2600hr-1、2700hr-1、2800hr-1、2900hr-1等等。
催化剂表征:
1、贵金属钯、金以及钾的含量采用ICP测定
其中醋酸钾的含量根据钾的含量换算而得。
2、TEM表征
(1)TEM设备及参数
所用设备为球差校正透射电子显微镜(仪器型号:Titan Cubed Themis G2 300);设备技术参数:加速电压60~300kv超亮度电子枪,TEM分辨率≤0.2nm,TEM信息分辨率≤0.1nm。
(2)成像原理
HRTEM:平行电子束入射,在荧光屏上显示出投射和散射电子波的相位衬度。
(3)TEM样品制备
将10粒催化剂置于200毫升乙醇中,用超声分散法处理20分钟,采用铜网捞取制样。
(4)催化剂表面Pd-Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占催化剂表面全部Pd-Au晶粒数量的统计方法
针对每个指定催化剂,随机选取10张TEM图,要求10张TEM图中Pd-Au晶粒数累计大于1000粒。将TEM图像文件在Gatan DigitalMicrograph软件中打开,运用软件中的工具来逐个量取各晶粒的直径,计算Pd-Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占Pd-Au晶粒数量的百分数,作为催化剂表面Pd-Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占催化剂表面全部Pd-Au晶粒数量的统计值。
3、XRD表征
将催化剂研磨成粉末、制样,用X射线粉末衍射仪(XRD)进行测试。Pd-Au晶粒的尺寸,直接由XRD软件中读出。
下面通过附图说明和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1为实施例1催化剂的典型TEM图像。
图2为比较例1催化剂的典型TEM图像。
具体实施方式
实施例1
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C12-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C12-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为1.5g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
用固定床反应器评价,具体条件为:
催化剂装填体积:40ml;
反应原料组成(以摩尔比计):氧气:乙烯:氮气:醋酸=1:6.8:7.2:1.7;
反应原料进料体积空速:2000hr-1;
反应压力:0.7MPa;
反应温度:140℃;
反应时间:100hr;
用气相色谱法分析反应产物中各组分的含量,然后计算催化剂的时空收率和对乙烯选择性。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例2
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C14-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C14-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为1.5g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例3
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C8-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C8-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为1.5g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例4
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C10-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C10-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为1.5g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例5
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C12-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C12-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为1.0g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例6
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C12-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C12-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为2.0g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例7
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C14-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C14-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为1.0g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例8
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C14-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C14-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为2.0g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例9
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C8-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C8-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为1.0g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
实施例10
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于C10-β-D-麦芽糖苷水溶液中(其中,C10-β-D-麦芽糖苷水溶液浓度为2.0g/L;麦芽糖苷水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
比较例1
1、催化剂制备
(a)取1100ml球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(混合水溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L,混合水溶液体积与载体堆体积之比为1.2),制备催化剂前驱体I;
(b)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅱ;
(c)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4个小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅲ;
(d)催化剂前驱体Ⅲ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
比较例2
1、催化剂制备
(a)将球形二氧化硅载体(直径为5mm,比表面为175m2/g,孔容为0.8cm3/g)浸渍于SDS(十二烷基硫酸钠)水溶液中(其中,SDS水溶液的浓度为1.5g/L;SDS水溶液体积与载体堆体积之比为1.5),静置半小时,80℃干燥2h,得催化剂前驱体I;
(b)取1000ml催化剂驱体I浸渍于氯钯酸、氯金酸混合水溶液中(其中,所用溶液中钯的含量为2.75g/L,金的含量为0.625g/L;混合水溶液体积与催化剂前驱体I体积之比为1.2),得到催化剂前驱体II;
(c)加入100ml硅酸钠水溶液(27.5g Na2SiO3·9H2O配置成100ml水溶液),混合均匀后静置24小时,然后在80℃干燥8小时,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)加入60g浓度为85wt%的水合肼进行还原,静置4小时,然后用去离子水洗涤,100℃干燥处理6小时,制得催化剂前驱体Ⅳ;
(e)催化剂前驱体Ⅳ浸渍醋酸钾水溶液,在80℃干燥2h制得成品催化剂,使催化剂中醋酸钾含量为30g/L。
2、催化剂评价
催化剂评价方法与实施例1相同。
为便于比较,将实验结果列于表1和表2。
表1
表2
Claims (10)
1.乙烯法合成醋酸乙烯催化剂,包括载体和负载于载体的Pd、Au和碱金属醋酸盐,根据XRD测量,催化剂中Pd-Au晶粒的平均直径为4.0~5.0nm;其特征是:根据TEM测量,催化剂表面Pd-Au晶粒直径为4.0~5.0的晶粒数量占催化剂表面全部Pd-Au晶粒数量的60%~70%。
2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于Pd的含量为1~12g/L。
3.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于Au的含量为0.1~10g/L。
4.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于碱金属醋酸盐的含量为10~100g/L。
5.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于是所述碱金属醋酸盐为醋酸钾。
6.乙烯法合成醋酸乙烯催化剂的制备方法,包括:
(a)将催化剂载体与β-D-麦芽糖苷溶液混合,得到催化剂前驱体I;
(b)将催化剂前驱体I与含钯、金化合物的溶液混合,得到催化剂前驱体II;
(c)将催化剂前驱体II用碱性化合物的溶液进行处理,使含钯化合物和含金化合物转化为沉淀型,得到催化剂前驱体Ⅲ;
(d)将催化剂前驱体Ⅲ贵金属离子还原到零价,得到催化剂前驱体Ⅳ;
(e)将催化剂前驱体Ⅳ与碱金属醋酸盐溶液混合,干燥,得成品催化剂。
7.根据权利要求6所述制备方法,其特征在于所述β-D-麦芽糖苷选自R-β-D-麦芽糖中的至少一种,其中R为C8~C14烷基。
8.根据权利要求6所述制备方法,其特征在于所述β-D-麦芽糖苷溶液的浓度为1.0~2.0g/L。
9.权利要求1-5中任一项所述催化剂或根据权利要求6~8中任一项所述的制备方法获得的催化剂在醋酸乙烯合成中的应用。
10.醋酸乙烯的合成方法,包括在权利要求1-5中任一项所述催化剂或根据权利要求6~8中任一项所述的制备方法获得的催化剂存在下,包括氧气、乙烯、氮气和醋酸的原料气发生反应,得到醋酸乙烯。优选以摩尔比计原料气组成为氧气:乙烯:氮气:醋酸=1:a:b:c,a=5~7,b=4~8,c=1~2;和/或优选反应压力为0.5~0.9MPa,和/或优选反应温度为130~200℃,和/或优选原料气体积空速为1600~3000hr-1。
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