CN115103720A - 氢化催化剂和其前体以及其在石化树脂的氢化中的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含Ni、Si、Al和O的负载型镍催化剂前体,其中所述催化剂前体显示出通过Hg侵入确定的特定总侵入体积。此外,本发明涉及制备所述催化剂前体的方法。此外,本发明涉及由所述催化剂前体制备的负载型镍催化剂。除此之外,本发明还涉及其在芳香族化合物的氢化反应中的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种负载型镍催化剂及其包含Ni、Si、Al和O的前体,其中催化剂前体显示出通过Hg侵入确定的特定总侵入体积。此外,本发明涉及制备所述催化剂及其前体的方法及其在芳香族化合物的氢化反应中的用途。
介绍
石化树脂在粘合剂领域(特别是无纺布、涂料和建筑)有其应用。石化树脂是通过对石脑油裂解得到的原料进行蒸馏后的C9馏分的聚合而产生的。然而,所得芳香族聚合物对热和氧化条件相对不稳定,这将导致降解,从而降低其粘合性能。为了克服C9树脂的不稳定性,通常进行氢化。因此,作为热和氧化不稳定性原因的双键被去除。
至于通常用于氢化的催化剂,它们通常包含镍作为催化活性组分。为了获得高度分散的催化剂,活性金属催化剂通常负载在氧化物载体上,例如在组合的SiO2-Al2O3载体上。
WO 01/36093 A1涉及用于烃类树脂氢化的催化剂,其包含负载在二氧化硅和氧化铝上的含铁的镍催化剂。WO 2004/035204 A1涉及一种用于氢化反应的催化剂,其中该催化剂包含镍、二氧化硅、氧化铝和镁。US 9,045,410 B2涉及包含镍和固体二氧化硅载体的催化剂,其中该催化剂用于氢化不饱和脂肪材料。
WO 2015/008247 A2涉及一种用于树脂氢化的方法和催化剂,其中该催化剂包含负载在二氧化硅-氧化铝上的钴促进的镍。WO 2014/128204 A1涉及一种制备催化剂的方法,其中该方法特别包括从包含镍盐和铜盐的溶液中沉淀出催化剂;将催化剂与包含羧酸基团的有机脂肪酸混合;并且使获得的混合物经受升高的温度以分解有机脂肪酸,得到热处理的材料。
尽管在提供有效的氢化催化剂方面取得了成就,特别是在石化树脂的氢化方面取得了成就,但仍然需要性能更好的催化剂,特别是在它们在氢化反应中的活性方面。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种改进的氢化催化剂,特别是就其催化活性而言,以及提供一种生产这种改进的氢化催化剂的方法。因此,令人惊讶地发现,本发明方法允许生产活性显著提高的氢化催化剂,特别是在石化树脂的氢化中。特别地,已经出乎意料地发现,本发明方法允许生产显示特定孔隙率的氢化催化剂,从而导致氢化活性显著提高。更具体地,令人惊讶地发现,与本领域已知的催化剂材料相比,本发明方法导致所得材料的中孔隙大大提高,从而使本发明催化剂的活性意外增加。
因此,优选地,本发明涉及根据本文公开的任何一个实施方式的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂前体,其包含Ni、Si、Al和O,和/或其,其中催化剂前体显示总侵入体积在2.5至6.5cm3/g(ml/g)的范围内,优选3至5.5cm3/g(ml/g)、更优选3.5至5cm3/g(ml/g)、更优选3.7至4.7cm3/g(ml/g)、更优选3.8至4.5cm3/g(ml/g)、更优选3.9至4.3cm3/g(ml/g)、更优选4至4.2cm3/g(ml/g)。优选地,根据参考例1确定总侵入体积。
优选地,催化剂前体的总孔隙体积的范围在0.5至2cm3/g、更优选0.6至1.8cm3/g、更优选0.65至1.5cm3/g、更优选0.7至1.3cm3/g、更优选0.75至1.1cm3/g、更优选0.8至1cm3/g、更优选0.85至0.95cm3/g、更优选0.9至0.92cm3/g。优选地,根据参考例2确定总孔隙体积。
优选地,孔径为2至5nm的催化剂前体的累积孔隙体积的范围在0.1至0.5cm3/g、更优选0.13至0.4cm3/g、更优选0.15至0.35cm3/g、更优选0.18至0.32cm3/g、更优选0.2至0.29cm3/g、更优选0.22至0.27cm3/g、更优选0.24至0.25cm3/g。优选地,按照参考例2确定累积孔隙体积。
优选地,孔径为2至60nm的催化剂前体的累积孔隙体积的范围在0.3至1.5cm3/g、更优选0.5至1.2cm3/g、更优选0.55至1cm3/g、更优选0.6至0.9cm3/g、更优选0.65至0.85cm3/g、更优选0.7至0.8cm3/g、更优选0.73至0.77cm3/g。优选地,按照参考例2确定累积孔隙体积。
优选地,孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积的范围为0.15至0.7cm3/g、更优选为0.18至0.55cm3/g、更优选为0.2至0.45cm3/g、更优选0.23至0.4cm3/g、更优选0.25至0.38cm3/g、更优选0.28至0.35cm3/g、更优选0.31至0.33cm3/g。优选地,按照参考例2确定累积孔隙体积。
优选地,催化剂前体的BET表面积的范围在200至350m2/g、更优选230至320m2/g、更优选250至300m2/g、更优选260至285m2/g、更优选265至280m2/g。优选地,根据ISO9277:2010测定BET表面积。
此外,本发明涉及一种制备负载型镍催化剂前体的方法,其包括
(1)制备包含一种或更多种碱的第一水溶液(S1);
(2)制备包含一种或更多种含镍化合物和一种或更多种含铝化合物的第二水溶液(S2);
(3)制备包含一种或更多种含硅化合物的第三水溶液(S3);
(4)任选地制备包含一种或更多种含铝化合物的第四水溶液(S4);
(5)将溶液S2和S3以及可选的溶液S4进料到溶液S1中以沉淀负载型镍催化剂前体,其中所得混合物的pH在6.5至8.5的范围内;
(6)从(5)中得到的混合物中分离出负载型镍催化剂前体。
优选地,在(5)得到的混合物的pH的范围在6.9至8.1、更优选在7.1至7.9、更优选在7.3至7.8、更优选在7.4至7.7。
优选地,在(1)中的一种或更多种碱选自无机碱和有机碱组成的组,优选地为无机碱的组,其中优选一种或更多种碱选自由以下组成的组:氢氧化物、碳酸盐、铝酸盐及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,其中碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb、Cs及其两种或更多种的混合物,更优选选自由以下组成的组:Li、Na、K及其两种或更多种的混合物,其中更优选地,碱金属是Na和/或K,优选地为Na,并且其中,更优选地,一种或更多种碱包括碳酸钠和/或铝酸钠,优选地为碳酸钠,其中更优选地,一种或更多种碱是碳酸钠和/或铝酸钠,优选地为碳酸钠。
优选地,一种或更多种碱包含一种或更多种多元盐,优选地,一种或更多种选自由由以下组成的组:二元盐、三元盐和四元盐的多元盐,其包括其两种或更多种的混合物,更优选选自由以下组成的组:二元和三元盐,其包括其两种或更多种的混合物,其中更优选地,一种或更多种碱包含一种或更多种二元盐和/或一种或更多种三元盐,且更优选地为一种或更多种二元盐,其中更优选地,一种或更多种碱由一种或更多种二元盐和/或一种或更多种三元盐组成,更优选地由一种或更多种二元盐组成。
在一种或更多种碱包含一种或更多种多元盐的情况下,优选地,一种或更多种多元盐的一种或更多种阳离子选自由以下组成的组:碱金属和碱土金属,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,更优选地选自由以下组成的组:碱金属,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,更优选地选自由以下组成的组:Li,、Na、K、Rb和Cs,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,更优选地选自由以下组成的组:Li、Na和K,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,其中,更优选地,一种或更多种多元盐的一种或更多种阳离子是Na和/或K,优选地为Na。
优选地,在(2)中的一种或更多种含镍化合物为一种或更多种镍盐,更优选地为一种或更多种Ni(II)盐,其中,所述一种或更多种镍盐的阴离子优选地选自由以下组成的组:卤化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硫酸氢盐、氢氧化物、硝酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、乙酸盐及其两种或更多种的组合,更优选地选自由以下组成的组:氯化物、溴化物、氟化物、碳酸氢盐、硫酸氢盐、硝酸盐、磷酸二氢盐、乙酸盐及其两种或更多种的组合,更优选地选自由由以下组成的组:氯化物、氟化物、硝酸盐、乙酸盐及其两种或更多种的组合,其中,更优选地,一种或更多种镍盐的阴离子是氯离子和/或硝酸根,优选地为氯离子,并且其中,更优选地,一种或更多种含镍化合物包含氯化镍(II),其中更优选地,一种或更多种含镍化合物是氯化镍(II)。
优选地,在(2)中的一种或更多种含铝化合物为一种或更多种铝盐,其中一种或更多种铝盐的阴离子优选地选自由以下组成的组:卤化物、硫酸盐、氢氧化物、硝酸盐及其两种或更多种的组合,更优选地选自由以下组成的组:氯化物、氟化物、硫酸盐、氢氧化物、硝酸盐及其两种或更多种的组合,其中,更优选地,一种或更多种铝盐的阴离子是氯离子和/或硫酸根,优选地为氯离子,并且其中,更优选地,一种或更多种含铝化合物包含氯化铝,其中,更优选地,一种或更多种含铝化合物是氯化铝。
优选地,在(3)中的一种或更多种含硅化合物选自由以下组成的组:硅酸盐类,更优选地选自由以下组成的组:硅酸盐,更优选地选自由以下组成的组:碱金属硅酸盐及其混合物,其中碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb和Cs及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K及其两种或更多种的混合物,其中更优选地碱金属是Na和/或K,优选地为Na,并且其中,更优选地,一种或更多种含硅化合物包含硅酸钠,其中更优选地,一种或更多种含硅化合物是硅酸钠。
优选地,在(3)中制备的溶液S3还包含一种或更多种碱,其中一种或更多种碱优选地选自由以下组成的组:无机碱和有机碱,优选地选自由以下组成的组:无机碱,其中优选地,一种或更多种碱选自由以下组成的组:氢氧化物、碳酸盐、铝酸盐及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,其中更优选,一种或更多种碱包含一种或更多种碱金属碳酸盐,其中,碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb和Cs及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K以及两种或更多种的混合物,其中更优选地,碱金属为Na和/或K,优选地为Na。
在(3)中制备的溶液S3还包含一种或更多种碱的情况下,优选地,一种或更多种碱的浓度在0.01至10mol/l的范围内,更优选0.05至5mol/l、更优选0.1至3mol/l、更优选0.3至2.5mol/l、更优选0.5至2.1mol/l、更优选0.8至1.8mol/l、更优选1至1.6mol/l、更优选1.2至1.4mol/l、更优选1.25至1.35mol/l、更优选1.28至1.3mol/l。
优选地,在(4)中的一种或更多种含铝化合物选自由以下组成的组:铝酸盐类,更优选地选自由以下组成的组:铝酸盐,更优选地选自由以下组成的组:碱金属铝酸盐及其混合物,其中碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb和Cs及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K及其两种或更多种的混合物,其中更优选地碱金属是Na和/或K,优选地为Na,并且其中,更优选地,一种或更多种含铝化合物包含铝酸钠,其中更优选地,一种或更多种含铝化合物是铝酸钠。
优选地,(1)中的一种或更多种碱的浓度的范围在0.005至1mol/l、更优选0.01至0.7mol/l、更优选0.03至0.5mol/l、更优选0.05至0.3mol/l、更优选0.08至0.2mol/l、更优选0.1至0.15mol/l、更优选0.11至0.13mol/l。
优选地,(2)中的一种或更多种含镍化合物的浓度的范围在0.05至5mol/l、更优选0.1至4mol/l、更优选0.3至3mol/l、更优选0.5至2.5mol/l、更优选0.8至2mol/l、更优选1至1.8mol/l、更优选1.2至1.5mol/l、更优选1.35至1.4mol/l。
优选地,(2)中的一种或更多种含铝化合物的浓度的范围在0.001至0.5mol/l、更优选0.005至0.3mol/l、更优选0.01至0.2mol/l、更优选0.03至0.15mol/l、更优选0.04至0.1mol/l、更优选0.05至0.08mol/l、更优选0.055至0.075mol/l、更优选0.06到0.07mol/l。
优选地,(3)中的一种或更多种含硅化合物的浓度的范围在0.01至5mol/l、更优选0.05至3mol/l、更优选0.1至1.5mol/l、更优选0.2至1mol/l、更优选0.3至0.8mol/l、更优选0.35至0.6mol/l、更优选0.4至0.55mol/l、更优选0.45到0.5mol/l。
优选地,(4)中的一种或更多种含铝化合物的浓度的范围在0.001至5mol/l、更优选0.05至3mol/l、更优选0.1至2mol/l、更优选0.3至1.5mol/l、更优选0.4至1mol/l、更优选0.5至0.8mol/l、更优选0.55至0.7mol/l、更优选从0.6到0.65mol/l。
在(4)中一种或更多种含铝化合物的浓度在0.001至5mol/l的范围内的情况下,优选地,在(2)中一种或更多种含铝化合物的浓度的范围在0.001至0.2mol/l的,更优选0.005至0.1mol/l、更优选0.01至0.08mol/l、更优选0.015至0.05mol/l、更优选0.02至0.04mol/l、更优选0.025至0.035mol/l。
优选地,分别进料到溶液S1中的溶液S2的总体积与溶液S3的总体积之比S2:S3的范围在0.05:1至1:0.05,更优选0.1:1至1:0.1,更优选0.3:1至1:0.3,更优选0.5:1至1:0.5,更优选0.7:1至1:0.7,更优选0.8:1至1:0.8,更优选0.9:1至1:0.9。
优选地,分别进料至溶液S1中的溶液S2的总体积与溶液S3的总体积与可选溶液S4的总体积之比S2:S3:S4在以下范围内:(0.05至20):(0.05至20):(0.0005至2)、更优选(0.1至10)):(0.1至10):(0.001至1)、更优选(0.3至3):(0.3至3):(0.005至0.07)、更优选(0.5至2):(0.5至2):(0.01至0.05)、更优选(0.7至1.5):(0.7至1.5):(0.015至0.045)、更优选(0.8至1.3):(0.8至1.3):(0.02至0.04)、更优选(0.9至1.1):(0.9至1.1):(0.025至0.035)。
优选地,溶液S2的总体积与其进料的溶液S1的总体积之比S2:S1包含的范围在0.01至5,更优选0.05至2、更优选0.1至1、更优选0.3至0.7、更优选0.4至0.55、更优选0.45至0.5。
优选地,溶液S2的总体积与其进料的溶液S1的总体积之比S3:S1包含的范围在0.01至5,更优选0.05至2、更优选0.1至1、更优选0.3至0.7、更优选0.4至0.55、更优选0.45至0.5。
优选地,可选溶液S4的总体积与其进料的溶液S1的总体积之比S4:S1包含的范围在0.0001至1,更优选0.0005至0.5、更优选0.001至0.1、更优选0.003到至0.05、更优选0.005至0.03、更优选0.008至0.025、更优选0.01至0.02、更优选0.013至0.017。
优选地,在(5)中彼此独立地,进行S2、S3溶液和可选溶液S4的进料的持续时间在1min至24h,更优选0.05至12h、更优选0.1至6h、更优选0.25至3h、更优选0.5至1.5h、更优选0.75至1.25h。
优选地,在(4)中随后地或同时地,更优选为同时地将溶液S2和S3以及可选溶液S4进料到溶液S1。
优选地,在(4)中将溶液S2和S3进料到溶液S1是在溶液S1的搅拌下进行,其中,溶液S1的搅拌更优选通过搅拌来实现。
优选地,在(5)中将溶液S2和S3以及可选溶液S4进料到的溶液S1之前加热溶液S1、S2、S3和任选溶液S4,其中各溶液在被进料到(5)之前被加热到的温度为30至100℃,优选50至99℃、更优选60至98℃、更优选70至96℃、更优选75至94℃、更优选80至92℃、更优选85至90℃。
优选地,在(5)的进料期间中,将所得混合物加热并保持在30至100℃的温度范围内,优选50至99℃、更优选60至98℃、更优选70至96℃、更优选75至94℃、更优选80至92℃、更优选85至90℃。
该方法可包括进一步的步骤。优选地,该方法进一步包括
(7)将在(6)中获得的负载型镍催化剂前体进行洗涤;和/或,优选和
(8)将在(6)或(7)中获得的负载型镍催化剂前体进行干燥。
如上所述,该方法可以包括进一步的方法步骤。优选地,该方法进一步包含
(9)将(6)、(7)或(8)中获得的负载型镍催化剂前体进行煅烧,以得到包含NiO、SiO2和Al2O3的混合氧化物的负载型镍催化剂前体。
在该方法进一步包括(9)的情况下,优选地,在(9)中进行煅烧的温度范围在200至900℃、更优选230至700℃、更优选250℃至600℃、更优选280至550℃、更优选300至500℃、更优选330至450℃、更优选350至400℃、更优选370至380℃。
另外,在该方法进一步包括(9)的情况下,优选地,在含有空气的气氛中进行(9)中的煅烧,其中优选地在空气中进行(9)中的煅烧。
此外,本发明涉及根据本公开的任何一个实施方式的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂前体,优选根据包括本公开的方法步骤的方法(1)、(2)、(3),优选地为(4)、(5)、(6),优选地为(7),优选地为(8),以及如本文公开的优选地为(9),更优选地,根据包括本公开的方法,其包括方法步骤(1)、(2)、(3),优选地为(4)、(5)、(6)、(7)、(8),以及如本公开中的优选地为(9),更优选地,根据包括本公开的方法,其包括方法步骤(1)、(2)、(3),优选地为(4)、(5)、(6)、优选地为(7)、以及如本公开中的优选地为(8),更优选地,根据包括本公开的方法,其包括方法步骤(1)、(2)、(3),优选地为如本文公开的(4)、(5)、(6)、(7)以及(8)。
此外,本发明还涉及根据本文公开的任何一个特定和优选实施方式的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂前体,其包含NiO、SiO2和Al2O3的混合氧化物,其包括煅烧负载型镍催化剂前体的步骤。
此外,本发明涉及制备负载型镍催化剂的方法,其包括
(i)提供可根据本文公开的实施方式的任一种的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂前体;
(ii)在氢气气氛中还原(i)中提供的负载型镍催化剂前体以获得负载型镍催化剂。
优选地,(ii)中进行还原的温度的范围在200至500℃、更优选300至470℃、更优选350至450℃、更优选400至440℃,更优选420至430℃。
优选地,(ii)中进行还原的持续时间的范围在0.25至5h、更优选0.5至4h、更优选1至3.5h、更优选1.25至3h、更优选1.5至2.5h、更优选1.75至2.25h。
制备负载型镍催化剂的方法可以包括进一步的方法步骤。优选地,用于制备负载型镍催化剂的方法进一步包括
(iii)在包含空气的气氛中,优选在由空气组成的气氛中对(ii)中获得的负载型镍催化剂进行钝化。
优选地,(iii)中进行钝化的温度范围在75至150℃、更优选80至130℃、更优选85至120℃、更优选90至110℃、更优选95至105℃。
优选地,(iii)中进行钝化的时间范围在0.25至4h、更优选0.5至3h、更优选0.75至2.5h、更优选1至2h、更优选1.25至1.75h。
此外,本发明涉及可根据本公开的任何一个实施方式的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂。
此外,本发明涉及一种氢化芳香族化合物的方法,其包括
(A)制备一种或更多种芳香族化合物和根据本文公开的实施方式中的任一项所述的负载型镍催化剂和/或根据本文公开的实施方式中的任一项所述的负载型镍催化剂前体的混合物;和
(B)使(A)中获得的混合物与氢在100至400℃范围内的温度下接触。
优选地,芳香族化合物选自由芳香族高分子化合物组成的组,更优选选自由石化树脂组成的组,其中更优选地,一种或更多种芳香族化合物包含从粗石脑油蒸馏获得的C9馏分的聚合产物。
在芳香族化合物选自由芳香族高分子化合物组成的组的情况下,优选地,芳香族高分子化合物通过一种或更多种单体的聚合获得,该单体包含一种或更多种选自由以下组成的组:乙烯基甲苯、双环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯、甲基茚,以及其两种或更多种的混合物,其中优选地,一种或更多种单体包括一种或更多种乙烯基甲苯、二环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯和一种或更多种甲基茚。
优选地,(B)中的接触的温度范围在150至350℃、更优选200至320℃、更优选230至300℃、更优选从250至290℃,更优选260至280℃,更优选265至275℃。
优选地,(B)中的接触的持续时间在0.1至10h,更优选0.5至5h,更优选1至3h,更优选1.5至2.5h,更优选1.8至2.2h。
优选地,(B)中的接触的压力范围在5至200巴、更优选10至150巴、更优选30至120巴、更优选50至100巴,更优选70至90巴,更优选75至85巴。
优选地,(B)中的接触在混合物的搅拌下进行,其中优选地,通过搅动来实现混合物的搅拌。
优选地,基于100wt.-%的一种或更多种芳香族化合物,(A)中制备的混合物包含0.01至5wt.-%的催化剂,更优选0.05至3wt.-%,更优选0.1至2.5wt.-%,更优选0.3至2.1wt.-%,更优选0.5至1.8wt.-%,更优选0.7至1.5wt.-%,更优选0.8至1.3wt.-%,更优选0.9至1.1wt.-%。
优选地,(B)中的接触在连续和/或间歇条件下进行,优选在间歇条件下进行。
此外,本发明涉及根据本文公开的实施方式的任一种的负载型镍催化剂前体和/或根据本文公开的实施方式的任一种的负载型镍催化剂在芳香族化合物,优选芳香族高分子化合物,更优选石化树脂,以及更优选芳香族化合物的氢化中的用途,所述房租化合物包含从粗石脑油蒸馏获得的C9馏分的聚合产物。
优选地,芳香族高分子化合物由一种或更多种单体的聚合获得,所述单体包括一种或更多种选自乙烯基甲苯、双环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯、甲基茚,以及两种或更多种以上单体的混合物,其中优选地,一种或更多种单体包括一种或更多种乙烯基甲苯、双环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯和一种或更多种甲基茚。
单位巴(abs)指的是105Pa的绝对压力,单位埃指的是10-10m的长度。
本发明通过由所指示的依赖关系和反向引用产生的以下实施方式的组和实施方式的组合进一步说明。特别地,应注意,在提及实施方式范围的每种情况下,例如在术语如“实施方式1至4中的任一个的方法”的背景中,该范围内的每个实施方式意味着被本领域技术人员明确公开,即,该术语的措辞应被技术人员理解为与“实施方式1、2、3和4中的任一个的方法”同义。此外,需要明确指出的是,下面实施方式的组不是确定保护范围的权利要求的组,而是针对本发明的一般方面和优选方面的描述的适当的结构化部分。
1.一种包含Ni、Si、Al和O的负载型镍催化剂前体,其优选地根据实施方式7至39中任何一个的方法可获得和/或获得,其中所述催化剂前体显示的总侵入体积范围为2.5至6.5cm3/g(ml/g)、优选3至5.5cm3/g(ml/g)、更优选3.5至5cm3/g(ml/g)、更优选3.7至4.7cm3/g(ml/g)、更优选3.8至4.5cm3/g(ml/g)、更优选3.9至4.3cm3/g(ml/g)、更优选4至4.2cm3/g(ml/g),
其中,总侵入体积优选地根据参考例1确定。
2.根据实施方式1所述的催化剂前体,其中,催化剂前体显示的总孔隙体积范围在0.5至2cm3/g、优选0.6至1.8cm3/g、更优选0.65至1.5cm3/g、更优选0.7至1.3cm3/g、更优选0.75至1.1cm3/g、更优选0.8至1cm3/g、更优选0.85至0.95cm3/g、更优选0.9至0.92cm3/g,
其中,总孔隙体积优选地根据参考例2确定。
3.根据实施方式1或2所述的催化剂前体,其中孔径为2至5nm的催化剂前体的累积孔隙体积范围在0.1至0.5cm3/g、优选0.13至0.4cm3/g、更优选0.15至0.35cm3/g、更优选0.18至0.32cm3/g、更优选0.2至0.29cm3/g、更优选0.22至0.27cm3/g、更优选0.24至0.25cm3/g,
其中,累积孔隙体积优选地根据参考例2确定。
4.根据实施方式1至3中任一项所述的催化剂前体,其中,孔径为2至60nm的催化剂前体的累积孔隙体积范围在0.3至1.5cm3/g、优选0.5至1.2cm3/g、更优选0.55至1cm3/g、更优选0.6至0.9cm3/g、更优选0.65至0.85cm3/g、更优选0.7至0.8cm3/g、更优选0.73至0.77cm3/g,
其中,累积孔隙体积优选地根据参考例2确定。
5.根据实施方式1至4中任一项所述的催化剂前体,其中,孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积范围在0.15至0.7cm3/g、优选0.18至0.55cm3/g、更优选0.2至0.45cm3/g、更优选0.23至0.4cm3/g、更优选0.25至0.38cm3/g、更优选0.28至0.35cm3/g、更优选0.31至0.33cm3/g,
其中,累积孔隙体积优选地根据参考例2确定。
6.根据实施方式1至5中任一项所述的催化剂前体,其中,催化剂前体的BET表面积范围在200至350m2/g,优选230至320m2/g,更优选250至300m2/g,更优选260至285m2/g,更优选265至280m2/g,其中,BET表面积优选地根据ISO 9277:2010测定。
7.一种负载型镍催化剂前体的制备方法,优选根据实施方式1至6中任何一项的负载型镍催化剂前体,其包含
(1)制备包含一种或更多种碱的第一水溶液(S1);
(2)制备包含一种或更多种含镍化合物和一种或更多种含铝化合物的第二水溶液(S2);
(3)制备包含一种或更多种含硅化合物的第三水溶液(S3);
(4)任选地制备包含一种或更多种含铝化合物的第四水溶液(S4);
(5)将溶液S2和S3以及可选溶液S4进料到溶液S1中以沉淀负载的镍催化剂前体,其中
所得混合物的pH在6.5至8.5的范围内;
(6)从(5)中得到的混合物中分离出负载型镍催化剂前体。
8.根据实施方式7所述的方法,其中,在(5)中得到的混合物的pH范围在6.9至8.1、优选7.1至7.9、更优选7.3至7.8、更优选7.4至7.7。
9.根据实施方式7或8所述的方法,其中,在(1)中的一种或更多种碱选自无机碱和有机碱组成的组,优选地为无机碱的组,其中优选一种或更多种碱选自由以下组成的组:氢氧化物、碳酸盐、铝酸盐及其两种或更多种的混合物,
更优选地选自由以下组成的组:碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,
更优选地选自由以下组成的组:碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,
其中碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb、Cs及其两种或更多种的混合物,
更优选选自由以下组成的组:Li、Na、K及其两种或更多种的混合物,
其中更优选地,碱金属是Na和/或K,优选地为Na,
并且其中,更优选地,一种或更多种碱包括碳酸钠和/或铝酸钠,优选地为碳酸钠,其中更优选地,一种或更多种碱是碳酸钠和/或铝酸钠,优选地为碳酸钠。
10.根据实施方式7至9中任一项所述的方法,其中,一种或更多种碱包含一种或更多种多元盐,优选地,一种或更多种选自由由以下组成的组:二元盐、三元盐和四元盐的多元盐,其包括其两种或更多种的混合物,更优选选自由以下组成的组:二元和三元盐,其包括其两种或更多种的混合物,其中更优选地,一种或更多种碱包含一种或更多种二元盐和/或一种或更多种三元盐,且更优选地为一种或更多种二元盐,其中更优选地,一种或更多种碱由一种或更多种二元盐和/或一种或更多种三元盐组成,更优选地由一种或更多种二元盐组成。
11.根据实施方式10所述的方法,其中,一种或更多种多元盐的一种或更多种阳离子选自由以下组成的组:碱金属和碱土金属,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,优选地选自由以下组成的组:碱金属,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,
更优选地选自由以下组成的组:Li,、Na、K、Rb、和Cs,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,
更优选地选自由以下组成的组:Li、Na和K,其包括其两种或更多种的混合物和/或组合,
其中,更优选地,一种或更多种多元盐的一种或更多种阳离子是Na和/或K,优选地为Na。
12.根据实施方式7至11中任一项的方法,其中,在(2)中的一种或更多种含镍化合物为一种或更多种镍盐,优选地为一种或更多种Ni(II)盐,其中,所述一种或更多种镍盐的阴离子优选地选自由以下组成的组:卤化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硫酸氢盐、氢氧化物、硝酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、乙酸盐及其两种或更多种的组合,
更优选地选自由以下组成的组:氯化物、溴化物、氟化物、碳酸氢盐、硫酸氢盐、硝酸盐、磷酸二氢盐、乙酸盐及其两种或更多种的组合,
更优选地选自由由以下组成的组:氯化物、氟化物、硝酸盐、乙酸盐及其两种或更多种的组合,
其中,更优选地,一种或更多种镍盐的阴离子是氯离子和/或硝酸根,优选地为氯离子,并且其中,更优选地,一种或更多种含镍化合物包含氯化镍(II),其中更优选地,一种或更多种含镍化合物是氯化镍(II)。
13.根据实施方式7至12中任一项所述的方法,其中,在(2)中的一种或更多种含铝化合物为一种或更多种铝盐,其中一种或更多种铝盐的阴离子优选地选自由以下组成的组:卤化物、硫酸盐、氢氧化物、硝酸盐及其两种或更多种的组合,
更优选地选自由以下组成的组:氯化物、氟化物、硫酸盐、氢氧化物、硝酸盐及其两种或更多种的组合,
其中,更优选地,一种或更多种铝盐的阴离子是氯离子和/或硫酸根,优选地为氯离子,
并且其中,更优选地,一种或更多种含铝化合物包含氯化铝,其中,更优选地,一种或更多种含铝化合物是氯化铝。
14.根据实施方式7至13中任一项所述的方法,其中,在(3)中的一种或更多种含硅化合物选自由以下组成的组:硅酸盐类,优选地选自由以下组成的组:硅酸盐,更优选地选自由以下组成的组:碱金属硅酸盐及其混合物,其中碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb和Cs及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K及其两种或更多种的混合物,其中更优选地碱金属是Na和/或K,优选地为Na,
并且其中,更优选地,一种或更多种含硅化合物包含硅酸钠,其中更优选地,一种或更多种含硅化合物是硅酸钠。
15.根据实施方式7至14中任一项所述的方法,其中,在(3)中制备的溶液S3还包含一种或更多种碱,其中一种或更多种碱优选地选自由以下组成的组:无机碱和有机碱,优选地选自由以下组成的组:无机碱,其中优选地,一种或更多种碱选自由以下组成的组:氢氧化物、碳酸盐、铝酸盐及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:碱金属碳酸盐、碱金属铝酸盐及其两种或更多种的混合物,其中更优选,一种或更多种碱包含一种或更多种碱金属碳酸盐,其中,碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb和Cs及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K以及两种或更多种的混合物,其中更优选地,碱金属为Na和/或K,优选地为Na。
16.根据实施方式15所述的方法,其中,所述一种或更多种碱的浓度范围在0.01至10mol/l、优选0.05至5mol/l、更优选0.1至3mol/l、更优选0.3至2.5mol/l、更优选0.5至2.1mol/l、更优选0.8至1.8mol/l、更优选1至1.6mol/l、更优选1.2至1.4mol/l、更优选1.25至1.35mol/l、更优选1.28至1.3mol/l。
17.根据实施方式7至16中任一项所述的方法,其中,在(4)中的一种或更多种含铝化合物选自由以下组成的组:铝酸盐类,更优选地选自由以下组成的组:铝酸盐,更优选地选自由以下组成的组:碱金属铝酸盐及其混合物,其中碱金属优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K、Rb和Cs及其两种或更多种的混合物,更优选地选自由以下组成的组:Li、Na、K及其两种或更多种的混合物,其中更优选地碱金属是Na和/或K,优选地为Na,
并且其中,更优选地,一种或更多种含铝化合物包含铝酸钠,其中更优选地,一种或更多种含铝化合物是铝酸钠。
18.根据实施方式7至17中任一项所述的方法,其中,在(1)中的一种或更多种碱的浓度范围在0.005至1mol/l、优选0.01至0.7mol/l、更优选0.03至0.5mol/l,更优选0.05至0.3mol/l,更优选0.08至0.2mol/l,更优选0.1至0.15mol/l、更优选0.11至0.13mol/l。
19.根据实施方式7至18中任一项所述的方法,其中,在(2)中的一种或更多种含镍化合物的浓度范围在0.05至5mol/l、优选0.1至4mol/l、更优选0.3至3mol/l、更优选0.5至2.5mol/l、更优选0.8至2mol/l、更优选1至1.8mol/l、更优选1.2至1.5mol/l、更优选为1.35至1.4mol/l。
20.根据实施方式7至19中任一项所述的方法,其中,在(2)中的一种或更多种含铝化合物的浓度范围在0.001至0.5mol/l、优选0.005至0.3mol/l、更优选0.01至0.2mol/l、更优选0.03至0.15mol/l、更优选0.04至0.1mol/l、更优选0.05至0.08mol/l、更优选0.055至0.075mol/l、更优选0.06至0.07mol/l。
21.根据实施方式7至20中任一项所述的方法,其中,在(3)中的一种或更多种含硅化合物的浓度范围在0.01至5mol/l、优选为0.05至3mol/l、更优选0.1至1.5mol/l、更优选0.2至1mol/l、更优选0.3至0.8mol/l、更优选0.35至0.6mol/l、更优选0.4至0.55mol/l、更优选0.45至0.5mol/l。
22.根据实施方式7至21中任一项所述的方法,其中,在(4)中的一种或更多种含铝化合物的浓度范围在0.001至5mol/l、优选0.05至3mol/l、更多优选0.1至2mol/l、更优选0.3至1.5mol/l、更优选0.4至1mol/l、更优选0.5至0.8mol/l、更优选0.55至0.7mol/l、更优选0.6至0.65mol/l。
23.根据实施方式22所述的方法,其中(2)中的一种或更多种含铝化合物的浓度范围在0.001至0.2mol/l、优选0.005至0.1mol/l、更优选0.01至0.08mol/l、更优选0.015至0.05mol/l、更优选0.02至0.04mol/l、更优选0.025至0.035mol/l。
24.根据实施方式7至23中任一项所述的方法,其中,分别进料到溶液S1中的溶液S2的总体积与溶液S3的总体积之比S2:S3的范围在0.05:1至1:0.05,优选0.1:1至1:0.1,更优选0.3:1至1:0.3,更优选0.5:1至1:0.5,更优选0.7:1至1:0.7,更优选0.8:1至1:0.8,更优选0.9:1至1:0.9。
25.根据实施方式7至24中任一项所述的方法,其中,分别进料至溶液S1中的溶液S2的总体积与溶液S3的总体积与可选溶液S4的总体积之比S2:S3:S4在以下范围内:(0.05至20):(0.05至20):(0.0005至2)、优选(0.1至10)):(0.1至10):(0.001至1)、更优选(0.3至3):(0.3至3):(0.005至0.07)、更优选(0.5至2):(0.5至2):(0.01至0.05)、更优选(0.7至1.5):(0.7至1.5):(0.015至0.045)、更优选(0.8至1.3):(0.8至1.3):(0.02至0.04)、更优选(0.9至1.1):(0.9至1.1):(0.025至0.035)。
26.根据实施方式7至25中任一项所述的方法,其中,溶液S2的总体积与其进料的溶液S1的总体积之比S2:S1包含的范围在0.01至5,更优选0.05至2、更优选0.1至1、更优选0.3至0.7、更优选0.4至0.55、更优选0.45至0.5。
27.根据实施方式7至26中任一项所述的方法,其中,溶液S2的总体积与其进料的溶液S1的总体积之比S3:S1包含的范围在0.01至5,更优选0.05至2、更优选0.1至1、更优选0.3至0.7、更优选0.4至0.55、更优选0.45至0.5。
28.根据实施方式7至27中任一项所述的方法,其中,可选溶液S4的总体积与其进料的溶液S1的总体积之比S4:S1包含的范围在0.0001至1,优选0.0005至0.5、更优选0.001至0.1、更优选0.003到至0.05、更优选0.005至0.03、更优选0.008至0.025、更优选0.01至0.02、更优选0.013至0.017。
29.根据实施方式7至28中任一项所述的方法,其中,在(5)中彼此独立地,进行S2、S3溶液和可选溶液S4的进料的持续时间在1min至24h,优选0.05至12h、更优选0.1至6h、更优选0.25至3h、更优选0.5至1.5h、更优选0.75至1.25h。
30.根据实施方式7至29中任一项所述的方法,其中,在(4)中随后或同时,优选同时将溶液S2和S3以及可选溶液S4进料到溶液S1。
31.根据实施方式7至30中任一项所述的方法,其中,在(4)中将溶液S2和S3进料到溶液S1是在溶液S1的搅拌下进行,其中,溶液S1的搅拌更优选通过搅拌来实现。
32.根据实施方式7至31中任一项所述的方法,其中,在(5)中将溶液S2和S3以及可选溶液S4进料到的溶液S1之前加热溶液S1、S2、S3和任选溶液S4,其中各溶液在被加料到(5)之前被加热到的温度为30至100℃,优选50至99℃、更优选60至98℃、更优选70至96℃、更优选75至94℃、更优选80至92℃、更优选85至90℃。
33.根据实施方式7至32中任一项所述的方法,其中,在(5)中进料期间,将所得混合物加热并保持的温度范围在30至100℃、优选50至99℃,更优选60至98℃,更优选70至96℃,更优选75至94℃,更优选80至92℃,更优选85至90℃。
34.根据实施方式7至33中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括
(7)洗涤(6)中得到的负载型镍催化剂前体;和/或,优选和
(8)将(6)或(7)中得到的负载型镍催化剂前体干燥。
35.根据实施方式7至34中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括
(9)将(6)、(7)或(8)中得到的负载型镍催化剂前体煅烧,得到NiO、SiO2和Al2O3的混合氧化物的负载型镍催化剂前体。
36.根据实施方式35所述的方法,其中,在(9)中进行煅烧的温度范围在200至900℃、更优选230至700℃、更优选250℃至600℃、更优选280至550℃、更优选300至500℃、更优选330至450℃、更优选350至400℃、更优选370至380℃。
37.根据实施方式35或36所述的方法,其中,在含有空气的气氛中进行(9)中的煅烧,其中优选地在空气中进行(9)中的煅烧。
38.一种根据实施方式7至37中任一项所述的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂前体,优选地根据实施方式7至34中任一项所述的方法。
39.一种负载型镍催化剂前体,其包含NiO、SiO2和Al2O3的混合氧化物,其可根据实施方式35至37中任何一项的方法可获得和/或获得。
40.一种制备负载型镍催化剂的方法,其包括
(i)提供根据实施方式38或39的负载型镍催化剂前体;
(ii)在氢气气氛中还原(i)中提供的负载型镍催化剂前体以获得负载型镍催化剂。
41.根据实施方式40所述的方法,其中,(ii)中进行还原的温度的范围在200至500℃、更优选300至470℃、更优选350至450℃、更优选400至440℃,更优选420至430℃。
42.根据实施方式40或41所述的方法,其中,(ii)中进行还原的持续时间的范围在0.25至5h、优选0.5至4h、更优选1至3.5h、更优选1.25至3h、更优选1.5至2.5h、更优选1.75至2.25h。
43.根据实施方式40至42中任一项所述的方法,其中,该方法进一步包括
(iii)在包含空气的气氛中,优选在由空气组成的气氛中对(ii)中获得的负载型镍催化剂进行钝化。
44.根据实施方式43所述的方法,其中,(iii)中进行钝化的温度范围在75至150℃、优选80至130℃,更优选85至120℃、更优选90至110℃、更优选95至105℃。
45.根据实施方式44所述的方法,其中,(iii)中进行钝化的时间范围在0.25至4h、优选0.5至3h、更优选0.75至2.5h、更优选1至2h、更优选1.25至1.75h。
46.一种根据实施方式40至45中所述的任一项的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂。
47.一种用于氢化芳香族化合物方法,其包括
(A)制备一种或更多种芳香族化合物与根据实施方式46所述的催化剂和/或根据实施方式1至6、38和39中任一项所述的催化剂前体的混合物;和
(B)使(A)中获得的混合物与氢气在100至400℃范围内的温度下接触。
48.根据实施方式47所述的方法,其中,所述芳香族化合物选自由芳香族高分子化合物组成的组,优选地选自由石化树脂组成的组,其中更优选地,所述一种或更多种芳香族化合物包含从粗石脑油蒸馏获得的C9馏分的聚合产物。
49.根据实施方式48所述的方法,其中,所述芳香族高分子化合物由一种或更多种单体的聚合获得,所述单体包括一种或更多种选自乙烯基甲苯、双环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯、甲基茚,以及两种或更多种以上单体的混合物,其中优选地,一种或更多种单体包括一种或更多种乙烯基甲苯、双环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯和一种或更多种甲基茚。
50.根据实施方式47至49中任一项所述的方法,其中,(B)中的接触的温度范围在150至350℃、优选200至320℃、更优选230至300℃、更优选从250至290℃,更优选260至280℃,更优选265至275℃。
51.根据实施方式47至50中任一项所述的方法,其中,(B)中的接触的持续时间在0.1至10h、优选0.5至5h、更优选1至3h、更优选1.5至2.5h、更优选1.8至2.2h。
52.根据实施方式47至51中任一项所述的方法,其中,(B)中的接触的压力范围在5至200巴、优选10至150巴、更优选30至120巴、更优选50至100巴,更优选70至90巴,更优选75至85巴。
53.根据实施方式47至52中任一项所述的方法,其中,(B)中的接触在混合物的搅拌下进行,其中优选地,通过搅动来实现混合物的搅拌。
54.根据实施方式47至53中任一项所述的方法,其中,基于100wt.-%的一种或更多种芳香族化合物,(A)中制备的混合物包含0.01至5wt.-%的催化剂前体,更优选0.05至3wt.-%,更优选0.1至2.5wt.-%,更优选0.3至2.1wt.-%,更优选0.5至1.8wt.-%,更优选0.7至1.5wt.-%,更优选0.8至1.3wt.-%,更优选0.9至1.1wt.-%。
55.根据实施方式47至54中任一项所述的方法,其中,(B)中的接触在连续和/或间歇条件下进行,优选在间歇条件下进行。
56.一种根据实施方式46所述的负载型镍催化剂和/或根据实施方式1至6、38和39中任一项所述的负载型镍催化剂前体在芳香族化合物、优选芳香族高分子化合物、更优选石化树脂,更优选芳香族化合物的氢化中的用途,所述芳香族化合物包含从粗石脑油蒸馏获得的C9馏分的聚合产物。
57.根据实施方式56所述的用途,其中,所述芳香族高分子化合物由一种或更多种单体的聚合获得,所述单体包括一种或更多种选自乙烯基甲苯、双环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯、甲基茚,以及两种或更多种以上单体的混合物,其中优选地,一种或更多种单体包括一种或更多种乙烯基甲苯、双环戊二烯、茚、甲基苯乙烯、苯乙烯和一种或更多种甲基茚。
实验部分
本发明通过以下实施例和参考例来进一步说明。
参考例1:通过Hg侵入测定总孔隙体积
根据标准ASTM D 4284-12通过压汞法测定总孔隙体积。
参考例2:通过N2吸附法测定孔隙体积
总孔隙体积优选地根据DIN 66134或ASTM D4641-12由BJH方法通过氮气吸附法测定。
参考例3:pH的测定
使用WTW的pH 3310pH计测量pH。在每次使用之前,分别使用用于校准的pH=7和pH=10的标准溶液在室温下校准pH电极。在室温下测量起始溶液的pH值。为了在合成过程中监测pH曲线,在与共沉淀条件对应的条件下,连续测量pH值,每分钟记录一次pH值(T=90℃)。pH值的温度依赖性也被考虑其中。
参考例4:HAC测定
氢吸附容量(HAC)是确定可用于催化的镍表面积水平的常用测量方法。本发明的催化剂通常具有HAC范围为24至32ml H2/g的催化剂。
使用来自Micromeritics的Autochem 2920测量催化剂的HAC。对于典型步骤,使用0.2g催化剂。HAC由在氩气氛下以10℃/min的速率将温度从-75℃升至700℃时解吸的氢气量确定。
参考例5:氢化催化剂前体的制备
氢化催化剂的催化活性相通常是元素Ni。为了获得高度分散的催化剂,催化活性相通常负载在氧化物载体上,例如结合的SiO2-Al2O3载体上。
共沉淀在带有折流装置的搅拌釜反应器中进行,以获得以使容器中的浓度差异最小化的混合,因为浓度的变化可能导致均质产物。可以将容器加热到所需温度。搅拌釜初始含有水/载体(前体)溶液,称为“尾料(heel)”。然后使用Gilson泵以所需的流速将两种不同的液体的流同时添加到容器中。在一个流中,将金属溶液泵入容器中,在另一个流中,将载体溶液泵入容器中。
例如,Ni氢化催化剂前体(在本文中也称为NiO/SiO2-Al2O3)可以通过将不溶性Ni盐和/或氢氧化物与NaSiO3·6H2O、NaAlO2和苏打(Na2CO3)从NiCl2溶液中共沉淀来制备,提供作为尾料的NaAlO2和苏打,其包含NiCl2的酸性流(流1)和包含NaSiO3·6H2O和苏打的碱性流(流2)。
实施例1:负载型镍催化剂的制备
应用根据参考例3的设置,由此适用以下条件。应用以下参数、条件和特征进行典型的沉淀制备:
-尾料是通过将1600ml的水与46.5g的NaAlO2溶液(NaAlO2浓度=51.6g/kg)混合来提
供
-将尾料加热至90℃并以450rpm的速度搅拌。
-流1是通过制备包含132.2g的NiCl2、5.4g的AlCl3·6H2O和750ml的水的金属前体溶液来提供。
-流2是通过制备包含74g的Na2SiO3·5H2O、102.5g的Na2CO3和750ml水的载体前体溶液来提供。
在90℃的温度下,在1小时内将这些流同时添加到尾料中。最终的pH值为7.6,因此,在7.0至8.5的范围内。
因此,在沉淀(添加溶液)之后,在大约1小时后,将浆料转移到过滤和洗涤装置。沉淀后浆料的总体积为3000ml。过滤、洗涤(用约40至60L的H2O)和干燥(在100℃下过夜)后,固体物料的量约为120g。
所得产品的样品——在静态空气中于375℃下煅烧(5℃/min,1.5小时)——具有305m2/g的BET比表面积,0.72cm3/g的总孔隙体积,0.28cm3/g的孔径为2至5nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.61cm3/g的孔径为2至60nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.20cm3/g的孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积。此外,所得产物的煅烧样品具有3.7cm3/g(ml/g)的总侵入体积。
干燥的固体物料在425℃下用氢气活化两小时,如有必要,随后进行钝化。
所得负载型镍催化剂具有26.2ml H2/g催化剂的氢吸附容量。氢化烃类树脂(RRH)的催化剂的反应速率常数被确定为1.362h-1。催化剂的活性为100%。
实施例2:氢化催化剂的制备
应用根据参考例3的设置,由此适用以下条件。将750ml的含NiCl2(132.2g)和AlCl3(11.6g)的水溶液,以及750ml的含有偏硅酸钠(74.1g)和碳酸钠(102.5g)的水溶液,在90℃下同时泵入充分搅拌(450rpm)的沉淀容器中1小时。沉淀容器中的起始溶液(尾料)由1600ml的碳酸钠(20g)水溶液组成。最终的pH值为7.8,因此,在7.0至8.5的范围内。
因此,在沉淀(添加溶液)之后,在大约1小时后,将浆料转移到过滤和洗涤装置。沉淀后浆料的总体积为3000ml。过滤、洗涤(用约40至60L的H2O)和干燥(在100℃下过夜)后,固体物料的量约为120g。
所得产品的样品——在静态空气中于375℃下煅烧(5℃/min,1.5小时)——具有266m2/g的BET比表面积,0.91cm3/g的总孔隙体积,0.25cm3/g的孔径为2至5nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.80cm3/g的孔径为2至60nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.31cm3/g的孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积。此外,所得产物的煅烧样品具有4.1cm3/g(ml/g)的总侵入体积。
干燥的固体物料在425℃下用氢气活化两小时,如有必要,随后进行钝化。
所得负载型镍催化剂具有31.5ml H2/g催化剂的氢吸附容量。氢化烃类树脂(RRH)的催化剂的反应速率常数被确定为1.58h-1。催化剂的活性为116%。
比较例3:氢化催化剂的制备
应用根据参考例3的设置,由此适用以下条件。750ml的含NiCl2(132.2g)的水溶液和750ml的含偏硅酸钠(74.1g)和碳酸钠(102.5g)的水溶液,在90℃下同时泵入充分搅拌(450rpm)的沉淀容器中1小时。沉淀容器中的起始溶液(尾料)由1600ml的铝酸钠水溶液(11.7g,浓度51.2g/kg)组成。最终的pH值为7.7,因此,在7.0至8.5的范围内。
因此,在沉淀(添加溶液)之后,在大约1小时后,将浆料转移到过滤和洗涤装置。沉淀后浆料的总体积为3000ml。过滤、洗涤(用约40至60L的H2O)和干燥(在100℃下过夜)后,固体物料的量约为120g。
所得产品的样品——在静态空气中于375℃下煅烧(5℃/min,1.5小时)——具有420m2/g的BET比表面积,0.43cm3/g的总孔隙体积,0.38cm3/g的孔径为2至5nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.42cm3/g的孔径为2至60nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.02cm3/g的孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积。此外,所得产物的煅烧样品具有2.0cm3/g(ml/g)的总侵入体积。
将干燥的固体物料在425℃下用氢气活化两小时,必要时钝化。
如此获得的活化物料具有29.3ml H2/g催化剂的氢吸附容量。氢化烃类树脂(RRH)的活化物料的反应速率常数确定为1.032h-1。活化物料的活性为76%。
实施例4:氢化催化剂的制备
应用根据参考例3的设置,由此适用以下条件。750ml含NiCl2(132.2g)和AlCl3(5.4g),以及750ml含有偏硅酸钠(74.1g)和碳酸钠(102.5g)的水溶液,以及含有铝酸钠溶液(23.3g溶液,浓度51.6g/kg)的第三水溶液,同时泵入充分搅拌(450rpm)的沉淀容器中,在90℃下进行1小时。沉淀容器(尾料)中的起始溶液由1600ml苏打水溶液(20g)组成。最终的pH值为7.7,因此,在7.0至8.5的范围内。
因此,在沉淀(添加溶液)之后,在大约1小时后,将浆料转移到过滤和洗涤装置。沉淀后浆料的总体积为3000ml。过滤、洗涤(用约40至60L的H2O)和干燥(在100℃下过夜)后,固体物料的量约为120g。
所得产品的样品——在静态空气中于375℃下煅烧(5℃/min,1.5小时)——具有280m2/g的BET比表面积,0.91cm3/g的总孔隙体积,0.24cm3/g的孔径为2至5nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.71cm3/g的孔径为2至60nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.33cm3/g的孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积。此外,所得产物的煅烧样品具有4.1cm3/g(ml/g)的总侵入体积。
将干燥的固体物料在425℃下用氢气活化两小时,必要时钝化。
如此获得的活化物料具有29.4ml H2/g催化剂的氢吸附容量。氢化烃类树脂(RRH)的活化物料的反应速率常数确定为1.529h-1。活化物料的活性为112%。
比较例5:根据现有技术制备氢化催化剂前体
比较例5是根据专利EP 1237651 B1中描述的实施例2制备的。
所得产品的样品——在静态空气中于375℃下煅烧(5℃/min,1.5小时)——具有283m2/g的BET比表面积,0.46cm3/g的总孔隙体积,0.24cm3/g的孔径为2至5nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.53cm3/g的孔径为2至60nm的催化剂前体的累积孔隙体积,0.18cm3/g的孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积。此外,所得产物的煅烧样品具有2.2cm3/g(ml/g)的总侵入体积。
所得产物具有24.4ml H2/g催化剂的氢吸附容量。氢化烃类树脂(RRH)的所得产物的反应速率常数确定为0.679h-1。所述产物的活性为50%。
实施例6:催化测试
实施例1、2和4以及比较例3和5的氢化催化剂前体根据以下步骤进行测试。
氢化测试在间歇式反应器HP-9中使用高硫C9树脂作为进料(硫含量为125ppm)进行。将样品的活性与市售的Ni 5338P催化剂进行比较。标准测试的条件是:
搅拌:1100rpm;
压力:80巴;
温度:270℃;
进料:75g的树脂/75g的Exxsol D40;
运行时间:2小时;
催化剂负载量:干燥树脂基体的1.0%。
氢化烃类树脂(RRH)的催化剂的反应速率用反应速率常数表示,反应速率常数是在0%和30%转化率之间进行线性回归得到的,且氢化2小时后以1/h表示。通过用实施例1的RRH将催化剂的RRH归一化来计算氢化活性。
从图1到图3可以看出,令人惊讶地发现,催化活性与总侵入体积相关,特别是与平均孔径在200至800埃范围内的孔产生的中孔体积相关。下表1给出了实施例1、2和4以及比较例3和5的氢化催化剂前体的一些相关特性的概述,其中氢化烃类树脂(RRH)的催化剂的反应速率由反应速率常数表示,通过在0%和30%转化率之间进行线性回归得到,以1/h表示(2小时后氢化过程完成)。根据实施例1的催化剂前体的活性为100%。从所述结果可以看出,与根据实施例1的催化剂前体相比,根据实施例2和4的催化剂前体均具有4.1的较高的总侵入体积,在根据实施例6的氢化反应中表现出更高的活性。根据比较例3具有0.43的总孔隙体积的催化剂前体与根据比较例5现有技术制备的催化剂前体一样显示出较低的活性。
比较例7:根据现有技术制备氢化催化剂前体
根据WO 2014/128204 A1的实施例3制备氢化催化剂前体。遵循所述制备方法,从而将起始原料的量按比例缩减了17倍。
在容器中搅拌下,将264.7g的碳酸钠(Na2CO3)和55.7g的含有13.2重量%的硅(Si)的水玻璃溶解在2.65l去离子水中。然后,将所得混合物加热至90℃。然后,以0.71l/h的进料速度在2小时内添加1.41l的金属硝酸盐水溶液,其含有102.9g的镍(Ni)(510.0g的Ni(NO3)2·6H2O)、8.6g的铜(Cu)(32.9g的Cu(NO3)2·3H2O)和8.4g铝(Al)(116.2g的Al(NO3)3·9H2O)。所述金属硝酸盐溶液预先通过将硝酸镍、硝酸铜和硝酸铝溶解在水中制成。
然后,将得到的包含含有金属Ni、Cu、Al、Si和Na的沉淀物的浆料在90℃下搅拌2小时。然后,测量pH值为7.9。
然后,过滤浆料,从而回收所述沉淀物。所得滤饼(沉淀物)用去离子水洗涤,直到洗涤水的电导率为最大值100microS/cm。然后,滤饼在120℃下干燥15小时,并且随后,其样品在400℃下煅烧2小时。然后将所得干燥物料研磨成粉末。
所得产品——在400℃下在静态空气中煅烧(5℃/min,2小时)——BET比表面积为259m2/g,总孔隙体积为0.56cm3/g。
此外,所得产物的煅烧样品具有1.8cm3/g(ml/g)的总侵入体积。
附图说明
图1:显示了根据实施例1、2和4以及比较例3的催化剂前体的相对活性与通过参考例2测定的总孔隙体积的关系。横坐标显示总孔隙体积,纵坐标显示相对活性,单位为%,由此根据实施例1的催化剂前体的活性设定为100%。
图2:显示了根据实施例1、2和4以及比较例3的催化剂前体的相对活性与通过参考例1测定的总孔隙体积的关系。横坐标显示总孔隙体积,纵坐标显示相对活性,单位为%,由此根据实施例1的催化剂前体的活性设定为100%。
图3:显示根据实施例1、2和4以及比较例3的催化剂前体的相对活性与通过参考例1测定的总孔隙体积的关系。横坐标显示总孔隙体积,纵坐标显示相对活性,单位为%,由此根据实施例1的催化剂前体的活性设定为100%。
引用文献
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-WO 2004/035204
-US 9,045,410
-WO 2015/008247 A2
-WO 2014/128204 A1
Claims (16)
1.一种包含Ni、Si、Al、O的负载型镍催化剂前体,其中,所述催化剂前体显示总侵入体积的范围为2.5至6.5cm3/g(ml/g),其中所述总侵入体积根据参考例1测定。
2.根据权利要求1所述的催化剂前体,其中,所述催化剂前体显示总孔隙体积的范围为0.5至2cm3/g,其中所述总孔隙体积根据参考例2测定。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂前体,其中,所述孔径为20至80nm的催化剂前体的累积孔隙体积的范围为0.15至0.7cm3/g,其中所述累积孔隙体积根据参考例2测定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化剂前体,其中,所述催化剂前体的所述BET表面积的范围在200至350m2/g,其中所述BET表面积根据ISO 9277:2010测定。
5.一种制备根据权利要求1至4中任一项所述的负载型镍催化剂前体的方法,所述方法包括
(1)制备包含一种或更多种碱的第一水溶液(S1);
(2)制备包含一种或更多种含镍化合物和一种或更多种含铝化合物的第二水溶液(S2);
(3)制备包含一种或更多种含硅化合物的第三水溶液(S3);
(4)任选地制备包含一种或更多种含铝化合物的第四水溶液(S4);
(5)将溶液S2和S3以及可选溶液S4进料到溶液S1中以沉淀所述负载型镍催化剂前体,其中所得混合物的pH在6.5至8.5的范围内;
(6)从(5)中得到的所述混合物中分离出所述负载型镍催化剂前体。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,分别进料到所述溶液S1中的所述溶液S2的总体积与所述溶液S3的总体积之比S2:S3在0.05:1至1:0.05的范围内。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其中,所述溶液S2的总体积与其进料的所述溶液S1的总体积之比S2:S1在0.01至5的范围内。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法,其中,所述溶液S2的总体积与其进料的所述溶液S1的总体积之比S3:S1在0.01至5的范围内。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括
(7)洗涤在(6)中得到的所述负载型镍催化剂前体;和/或,优选地和
(8)干燥在(6)或(7)中得到的所述负载型镍催化剂前体。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法,其中,所述方法还包括
(9)煅烧在(6)、(7)或(8)中得到的负载型镍催化剂前体,得到包含NiO、SiO2和Al2O3的混合氧化物的负载型镍催化剂前体。
11.一种根据权利要求5至9中任一项所述的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂前体。
12.一种根据权利要求10所述的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂前体,其包含NiO、SiO2和Al2O3的混合氧化物。
13.一种制备负载型镍催化剂的方法,其包括
(i)提供根据权利要求11或12所述的负载型镍催化剂前体;
(ii)在氢气气氛中还原(i)中提供的所述负载型镍催化剂前体以获得负载型镍催化剂。
14.一种根据权利要求13所述的方法可获得和/或获得的负载型镍催化剂。
15.一种氢化芳香族化合物的方法,其包括(A)制备一种或更多种芳族化合物与根据权利要求1至4和11至12中任一项所述的负载型镍催化剂前体或根据权利要求14所述的负载型镍催化剂的混合物;和(B)使(A)中获得的所述混合物与氢气在100至400℃范围内的温度下接触。
16.一种根据权利要求1至4和11至12中任一项所述的负载型镍催化剂前体或根据权利要求13所述的负载型镍催化剂在芳香族化合物的氢化中的用途。
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