CN115582129B - 兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂及其制备和应用 - Google Patents

兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂及其制备方法和在含三键化合物选择性加氢转化生成双键化合物反应中的应用。催化剂包括具有加氢活性的功能化载体以及负载在功能化载体上的活性组分;功能化载体为还原性金属氧化物或由还原性金属氧化物形成的固溶体;还原性金属氧化物为铈氧化物、钒氧化物、钛氧化物、锆氧化物、钴氧化物、锡氧化物或铟氧化物,且表面含有缺陷氧空位;活性组分为Ni和助剂;助剂为Co、Zn、Ga、Cr、Cu、Ag、Mo、Sn、Ge中的至少一种。制备方法采用浸渍法,将功能化载体与含有活性组分的金属盐溶液混匀、自然阴干、干燥、焙烧,得到镍基选择性加氢催化剂。

Description

兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂及其制 备和应用
技术领域
本发明涉及催化技术领域,具体涉及一种兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂及其制备方法和在含三键化合物选择性加氢转化生成双键化合物反应中的应用。
背景技术
乙烯主要通过石脑油或/和轻烃热裂解制取,乙烯原料气中带有体积分数为0.3%~3%的乙炔,乙炔和乙烯难以通过精馏实现深度分离。即使微量乙炔也会使下游乙烯聚合的齐格勒-纳塔催化剂很快中毒失活,从而影响聚乙烯的聚合度并影响其材料性质;同时,在高压聚乙烯生产过程中,乙炔的过度积累,甚至会引起爆炸。因此,必须将乙烯原料气中少量的乙炔脱除至要求标准。工业上通常用选择加氢法将乙炔转化为乙烯,催化剂为负载型贵金属Pd基催化剂,乙炔转化为乙烯,在脱除杂质的同时增加了乙烯收率。Pd基催化剂虽然能实现高乙炔的转化率,但难以保持较高的乙烯选择性,且Pd价格昂贵,因此人们试图用更廉价的材料制备出与Pd基催化剂性能相当甚至更高的催化剂来降低生产成本。
根据专利文献CN103657668B、CN109433218B、CN102649063B、TW200914129和CN109433218A报道,以金属Ni为主要活性组分的非贵金属催化剂展现出较好的选择加氢的性能,具有替代Pd基催化剂的潜力。因此Ni基选择性加氢催化剂受到了研究者的广泛关注。然而,目前这些催化剂普遍存在着反应活性较差、产物选择性较低、催化剂寿命较短等问题,造成资源与能源的浪费,还带来了环境污染,限制了催化加氢反应的进一步发展。在选择性加氢反应过程中,产物的脱附能垒和产物进一步加氢能垒的高低决定着催化选择性的高低。为解决金属催化剂选择性差的问题,通过向活性组分中加入惰性组分以减少活性金属的基团位点调变催化性能是目前最常见的方法。然而,这种思路所设计的催化剂往往是以牺牲催化剂活性为代价,活性与选择性之间存在难以兼备的矛盾。因此,如何在有效地降低加氢反应催化剂成本的前提下,发展高活性、高选择性和高稳定性兼备的选择性加氢催化剂,是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处,本发明提供了一种兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂,是一种负载型非贵金属催化剂,采用的功能化载体具有一定的催化炔烃加氢的活性,解离态的氢物种可在载体和金属活性组分之间迁移产生协同催化,可在原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质,并将乙炔高选择性地转化为乙烯。
一种兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂,包括具有加氢活性的功能化载体以及负载在所述功能化载体上的活性组分;
所述功能化载体为还原性金属氧化物或由所述还原性金属氧化物形成的固溶体;
所述还原性金属氧化物为铈氧化物、钒氧化物、钛氧化物、锆氧化物、钴氧化物、锡氧化物或铟氧化物,且表面含有缺陷氧空位;
所述活性组分为Ni和助剂;
所述助剂为Co、Zn、Ga、Cr、Cu、Ag、Mo、Sn、Ge中的至少一种,优选为Co、Zn和Cr中的至少一种。
本发明的镍基非贵金属催化剂中活性组分与载体之间的协同催化,可实现在调控活性位点提高烯烃选择性的同时,通过载体补偿催化剂活性的损失,保持或提高催化剂整体反应性能,达到高活性和高烯烃选择性同时兼具目的。
本申请提供了一种高活性、高选择性和高稳定性兼备的镍基非贵金属炔烃选择性加氢催化剂。本申请提供的催化剂,一方面,通过构建载体表面催化活性位点,使载体功能化(具有加氢活性);另一方面,通过调控活性组分金属组成,减少活性金属原子基位点,减弱产物的吸附强度以及炔烃加氢演化过程的中间物种的种类,从而提高产物选择性。在此基础上,搭建起功能化载体与活性组分之间的电子传输通道,构建功能化载体与活性组分之间的“氢溢流”过程促进协同催化,从而解决了选择性加氢催化剂反应活性和产物选择性之间难以共存的矛盾。此外,本申请通过优化功能化载体的组成,提高了催化剂的热稳定性,解决了Ni基非贵金属催化剂再生性差、寿命短等问题。
本发明的镍基选择性加氢催化剂可用于含三键化合物选择性加氢转化生成双键化合物反应中,具有较好反应性能。
在一优选例中,所述功能化载体为铈氧化物和锆氧化物形成的CexZr1-xO2固溶体,可选地,所述CexZr1-xO2固溶体中x的上限选自0.2、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95;下限选自0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55或0.6。
作为优选,x=0.1~0.9,进一步优选,x=0.2~0.6。
所述功能化载体可为CeO2、Ce0.5Zr0.5O2或Ce0.25Zr0.75O2
所述助剂可为Zn,或,Zn和Co,或,Cr和Co,或,Cu、Ag和Mo,或,Ga、Sn和Ge。
在一优选例中,采用反加法制备所述功能化载体,具体为:将前驱体Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·2H2O加入到沉淀剂KOH中发生沉淀反应,经老化、取沉淀洗涤、干燥、焙烧得到所述功能化载体。其中:
优选采用滴加的方式将前驱体Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·2H2O的溶液加入到沉淀剂KOH溶液中,滴加速度优选为1~5滴/s;
所述沉淀反应的过程中可开启搅拌,搅拌转速优选为200~400rpm,并控制pH为11~14,温度为50~150℃,优选为70~100℃;
可在所述沉淀反应完成后继续搅拌0.1~10h,搅拌转速优选为200~400rpm;
所述老化的温度优选为50~150℃,时间优选为6~30h;可选地,所述老化的温度上限选自60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃,下限选自50℃、60℃、70℃、80℃、85℃、95℃、100℃、105℃、110℃或120℃;
将沉淀洗涤至pH值为6~9;
所述干燥的温度优选为50~150℃,时间优选为6~30h;可选地,所述干燥的温度上限选自60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃,下限选自50℃、60℃、70℃、80℃、85℃、95℃、100℃、105℃、110℃或120℃;
所述焙烧的温度优选为350~600℃,时间优选为2~15h;可选地,所述焙烧的温度上限选自400℃、430℃、450℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃,下限选自350℃、370℃、390℃、400℃、425℃、445℃、470℃、490℃、500℃、520℃、540℃、550℃、560℃或580℃。
所述活性组分在所述镍基选择性加氢催化剂中的质量百分占比优选为0.1%~10%,进一步优选为1%~3%。
在一优选例中,Ni在所述活性组分中的质量百分占比为40%~99.9%。
可选地,所述活性组分中助剂的摩尔量npro与金属Ni的摩尔量nNi比值npro/nNi=0.001~10:1。
可选地,所述活性组分中助剂的摩尔量npro与金属Ni的摩尔量nNi比值npro/nNi=0.05~2:1。
可选地,所述活性组分中助剂的摩尔量npro与金属Ni的摩尔量nNi比值npro/nNi=0.7~1.2:1。
本发明还提供了所述的镍基选择性加氢催化剂的制备方法,包括:采用浸渍法,将所述功能化载体与含有活性组分的金属盐溶液混匀、自然阴干、干燥、焙烧,得到所述镍基选择性加氢催化剂。其中:
所述金属盐溶液可为硝酸盐溶液或硫酸盐溶液;
所述自然阴干的时间优选为10~60h;
所述干燥的温度优选为50~150℃,时间优选为6~30h;可选地,所述干燥的温度上限选自60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃,下限选自50℃、60℃、70℃、80℃、85℃、95℃、100℃、105℃、110℃或120℃;
所述焙烧的温度优选为350~600℃,时间优选为2~15h;可选地,所述焙烧的温度上限选自400℃、430℃、450℃、480℃、500℃、520℃、540℃、560℃、580℃或600℃,下限选自350℃、370℃、390℃、400℃、425℃、445℃、470℃、490℃、500℃、520℃、540℃、550℃、560℃或580℃。
作为一种实施方式,所述制备方法包括下述步骤:
1)采用一步共沉淀法制备CexZr1-xO2固溶体。以Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·2H2O为前驱体,以KOH为沉淀剂;将Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·2H2O溶液置于恒压分液漏斗,将沉淀剂置于三口烧瓶,且三口烧瓶油浴恒温;利用反加法将阳离子溶液滴加入沉淀剂发生沉淀反应,并不断测量pH值变化。
2)将步骤1)中沉淀老化、过滤、洗涤、烘箱干燥、马弗炉焙烧得到样品I。
3)以金属硝酸盐或硫酸盐为活性组分前驱体,制备阳离子溶液置于烧杯;向烧杯中缓慢加入样品I,混合、搅拌至粘稠,得到样品II。
4)将样品II自然阴干后进行烘箱干燥、马弗炉焙烧,得到所述镍基选择性加氢催化剂。
作为一种实施方式,步骤1)所述的油浴恒温为50~150℃。
作为一种实施方式,步骤1)所述的阳离子溶液滴加速度为1~5滴/s。
作为一种实施方式,步骤1)所述的沉淀反应过程中控制pH值为11~14。
作为一种实施方式,步骤2)所述老化温度为沉淀反应油浴温度,老化时间≥0.5h。
作为一种实施方式,步骤2)所述马弗炉焙烧,温度≥450℃,处理时间≤12h。
作为一种实施方式,步骤3)所述活性组分以Ni为主,掺杂Co、Zn、Ga、Cr、Cu、Ag、Mo、Sn、Ge中的至少一种为助剂。
作为一种实施方式,步骤3)所述活性组分金属中助剂的摩尔量npro与金属Ni的摩尔量nNi比值npro/nNi=0.7~1.2:1。
作为一种实施方式,步骤3)所述活性组分金属质量Mmetal与样品I质量MI比值Mmetal/MI=0.001~0.1:1。
作为一种实施方式,步骤4)所述阴干时间≥20h。
作为一种实施方式,步骤4)所述马弗炉焙烧,温度≥450℃,处理时间≤12h。
本发明还提供了所述的镍基选择性加氢催化剂或所述的制备方法制备得到的镍基选择性加氢催化剂在含三键化合物选择性加氢转化生成双键化合物反应中的应用。
在一优选例中,所述的应用中,所述含三键化合物为乙炔,所述双键化合物为乙烯。
作为一种实施方式,所述镍基选择性加氢催化剂在含三键化合物选择性加氢转化生成双键化合物反应中的反应器选自流化床、固定床、移动床中的至少一种。
本发明与现有技术相比,有益效果有:
1、本申请所提供的镍基选择性加氢催化剂,一方面,通过构建载体表面催化活性位点,使载体功能化(具有加氢活性);另一方面,通过调控活性组分金属组成,减少活性金属原子基团位点,减弱产物的吸附强度以及炔烃加氢演化过程的中间物种的种类,从而提高产物选择性。在此基础上,搭建起功能化载体与活性组分之间的电子传输通道,构建载体与活性组分之间的“氢溢流”过程促进协同催化,从而解决了选择性加氢催化剂反应活性和产物选择性之间难以共存的矛盾。
2、本申请所提供的镍基选择性加氢催化剂,通过优化功能化载体的组成,提高了催化剂的热稳定性,解决了镍基非贵金属催化剂再生性差、寿命短等问题。
3、本申请所提供的镍基选择性加氢催化剂的制备方法,该方法工艺简单,易于大规模工业化生产,容易精确控制功能化载体缺陷氧空位含量和活性组分负载量。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。
如无特别说明,具体实施方式中所使用的三氧化二铝(Al2O3)购自Alfa Aesar公司,不经特殊处理直接使用。
本申请的实施例中分析方法如下:
产物成分分析采用岛津公司的GC-2010Pro型气相色谱。
表面组分化合价态分析采用美国PE公司的PHI-600型X-射线光电子能谱(简写为XPS)。
催化剂金属活性组分含量测定采用美国PE公司的NexIon 300Q型电感耦合等离子体质谱仪(简写为ICP)。
催化剂比表面积和孔道特性表征采用美国麦克仪器公司的ASAP2020M+C型全自动物理吸附仪(简写为BET)。
实施例1催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2的制备、表征及反应评价
样品制备:将一定比例的Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·2H2O溶于水中使得溶液中Ce3+:Zr4+摩尔比=1:1。将该溶液滴加至80℃1M KOH溶液中,不断搅拌产生沉淀,经老化、干燥、焙烧得到Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体。将一定比例的Ni(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O溶于水中使得溶液中Ni2+:Zn2+摩尔比=1:1。将该溶液与Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体混合、搅拌至粘稠,经自然阴干、干燥、焙烧,得到镍基选择性加氢催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2
作为对比,同样金属负载量的NiZn/Al2O3催化剂的制备同催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2的制备,区别在于将Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体换成Al2O3载体。
催化剂表征:采用XPS、ICP和BET分别测试催化剂表面氧空位含量、催化剂金属活性组分含量以及催化剂比表面积和孔道特性,结果如表1所示。
表1催化剂表征数据
样品 NiZn/Ce0.5Zr0.5O2 NiZn/Al2O3
氧空位含量(%)1 43.8 1.2
金属活性组分含量(wt%)2 2.1 2.1
比表面积(m2/g)3 183.5 201.3
孔径(nm)3 8.9 9.2
孔容(mm3/g)3 12.3 13.5
注:表1中1.由XPS确定;2.由ICP确定;3.由BET确定。
催化剂表征结果显示,与使用Al2O3载体的NiZn/Al2O3催化剂相比,催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2催化剂表面具有较多的氧空位,即催化剂表面缺陷位较多。金属活性组分含量、比表面积、孔径和孔容差别不明显。
反应评价:140~200℃,固定床,1g催化剂,15000mL/(g.h);反应气:C2H2:C2H4:H2=1:10:20,进料120min后取样,采用在线气相色谱分析,反应结果如表2所示。
表2原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质反应结果
从表2中可以看出:与NiZn/Al2O3相比,催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2具有更高的反应活性和乙烯选择性,即活性和选择性兼具,这主要是催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2载体为功能化载体,具有一定的加氢活性,且可以与活性组分之间发生“氢溢流”过程,产生协同催化。
对失活催化剂进行再生:流动空气20000mL/h;500℃再生8h。
对再生催化剂反应评价,评价条件同上所述(反应温度180℃),催化剂稳定性和再生性,结果如表3所示。
表3催化剂稳定性和再生性反应结果
从表3中可以看出:与NiZn/Al2O3相比,催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2具有更长的寿命,更好的稳定性,和更好的再生性能。
实施例2催化剂NiZn/Ce0.25Zr0.75O2的制备及反应评价
样品制备:按照实施例1的方法,仅调整Ce3+:Zr4+摩尔比=1:3,其他步骤均相同,得到所述得到镍基选择性加氢催化剂NiZn/Ce0.25Zr0.75O2
作为对比,同样金属负载量的NiZn/Al2O3催化剂的制备同催化剂NiZn/Ce0.25Zr0.75O2的制备,区别在于将Ce0.25Zr0.75O2固溶体载体换成Al2O3载体。
反应评价:同实施例1,反应结果如表4所示。
表4原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质反应结果
从表4中可以看出:与NiZn/Al2O3相比,催化剂NiZn/Ce0.25Zr0.75O2具有更高的反应活性和乙烯选择性,即活性和选择性兼具。
对失活催化剂进行再生:同实施例1。
对再生催化剂反应评价,评价条件同上所述(反应温度180℃),催化剂稳定性和再生性,结果如表5所示。
表5催化剂稳定性和再生性反应结果
从表5中可以看出:与NiZn/Al2O3相比,催化剂NiZn/Ce0.25Zr0.75O2具有更长的寿命,更好的稳定性,和更好的再生性能。此外,同催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2相比,催化剂NiZn/Ce0.25Zr0.75O2表面缺陷位更多,相同反应条件下,具有更高的反应活性、乙烯选择性和寿命。
实施例3催化剂NiZn0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备及反应评价
样品制备:按照实施例1的方法,仅调整催化剂活性组分Ni2+:Zn2+:Co2+摩尔比=2:1:1,其他步骤均相同,催化剂活性组分负载量同NiZn/Ce0.5Zr0.5O2,得到所述得到镍基选择性加氢催化剂NiZn0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2
作为对比,同样金属负载量的NiZn0.5Co0.5/Al2O3催化剂的制备同催化剂NiZn0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备,区别在于将Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体换成Al2O3载体。
反应评价:同实施例1,反应结果如表6所示。
表6原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质反应结果
从表6中可以看出:与NiZn0.5Co0.5/Al2O3相比,NiZn0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更高的反应活性和乙烯选择性,即活性和选择性兼具。
对失活催化剂进行再生:同实施例1。
对再生催化剂反应评价,评价条件同上所述(反应温度180℃),催化剂稳定性和再生性,结果如表7所示。
表7催化剂稳定性和再生性反应结果
从表7中可以看出:与NiZn0.5Co0.5/Al2O3相比,NiZn0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更长的寿命,更好的稳定性,和更好的再生性能。
实施例4催化剂NiZn0.5Co0.5/CeO2的制备、表征及反应评价
样品制备:按照实施例1的方法,区别在于制备载体时不添加Zr(NO3)4·2H2O,制备出载体为CeO2。此外,调整催化剂活性组分Ni2+:Zn2+:Co2+摩尔比=2:1:1,其他步骤均相同,催化剂活性组分负载量同催化剂NiZn/Ce0.5Zr0.5O2,得到所述得到镍基选择性加氢催化剂NiZn0.5Co0.5/CeO2
作为对比,同样金属负载量的NiZn0.5Co0.5/Al2O3催化剂的制备同样品NiZn0.5Co0.5/CeO2的制备,区别在于将CeO2载体换成Al2O3载体。
反应评价:同实施例1,反应结果如表8所示。
表8原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质反应结果
从表8中可以看出:与NiZn0.5Co0.5/Al2O3相比,NiZn0.5Co0.5/CeO2样品具有更高的反应活性和乙烯选择性,即活性和选择性兼具。
对失活催化剂进行再生:同实施例1。
对再生催化剂反应评价,评价条件同上所述(反应温度180℃),催化剂稳定性和再生性,结果如表9所示。
表9催化剂稳定性和再生性反应结果
从表9中可以看出:与NiZn0.5Co0.5/Al2O3相比,NiZn0.5Co0.5/CeO2样品具有更长的寿命,更好的稳定性,和更好的再生性能。
实施例5催化剂NiCr0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备及反应评价
样品制备:按照实施例1的方法,仅调整催化剂活性组分Ni2+:Cr3+:Co2+摩尔比=2:1:1,其他步骤均相同,催化剂活性组分负载量同NiZn/Ce0.5Zr0.5O2,得到所述得到镍基选择性加氢催化剂NiCr0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2
作为对比,同样金属负载量的NiCr0.5Co0.5/Al2O3催化剂的制备同催化剂NiCr0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备,区别在于将Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体换成Al2O3载体。
反应评价:同实施例1,反应结果如表10所示。
表10原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质反应结果
从表10中可以看出:与NiCr0.5Co0.5/Al2O3相比,NiCr0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更高的反应活性和乙烯选择性,即活性和选择性兼具。
对失活催化剂进行再生:同实施例1。
对再生催化剂反应评价,评价条件同上所述(反应温度180℃),催化剂稳定性和再生性,结果如表11所示。
表11催化剂稳定性和再生性反应结果
从表11中可以看出:与NiCr0.5Co0.5/Al2O3相比,NiCr0.5Co0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更长的寿命,更好的稳定性,和更好的再生性能。
实施例6催化剂NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备及反应评价
样品制备:按照实施例1的方法,仅调整催化剂活性组分Ni2+:Cu2+:Ag+:Mo6+摩尔比=2:1:1:1,其他步骤均相同,催化剂活性组分负载量同NiZn/Ce0.5Zr0.5O2,得到所述得到镍基选择性加氢催化剂NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Ce0.5Zr0.5O2
作为对比,同样金属负载量的NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Al2O3催化剂的制备同催化剂NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备,区别在于将Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体换成Al2O3载体。
反应评价:同实施例1,反应结果如表12所示。
表12原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质反应结果
从表12中可以看出:与NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Al2O3相比,NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更高的反应活性和乙烯选择性,即活性和选择性兼具。
对失活催化剂进行再生:同实施例1。
对再生催化剂反应评价,评价条件同上所述(反应温度180℃),催化剂稳定性和再生性,结果如表13所示。
表13催化剂稳定性和再生性反应结果
从表13中可以看出:与NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Al2O3相比,NiCu0.5Ag0.5Mo0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更长的寿命,更好的稳定性,和更好的再生性能。
实施例7催化剂NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备及反应评价
样品制备:按照实施例1的方法,仅调整催化剂活性组分Ni2+:Ga3+:Sn4+:Ge4+=2:1:1:1,其他步骤均相同,催化剂活性组分负载量同NiZn/Ce0.5Zr0.5O2,得到所述得到镍基选择性加氢催化剂NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Ce0.5Zr0.5O2
作为对比,同样金属负载量的NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Al2O3催化剂的制备同催化剂NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Ce0.5Zr0.5O2的制备,区别在于将Ce0.5Zr0.5O2固溶体载体换成Al2O3载体。
反应评价:同实施例1,反应结果如表14所示。
表14原料乙烯气中脱除微量乙炔杂质反应结果
从表14中可以看出:与NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Al2O3相比,NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更高的反应活性和乙烯选择性,即活性和选择性兼具。
对失活催化剂进行再生:同实施例1。
对再生催化剂反应评价,评价条件同上所述(反应温度180℃),催化剂稳定性和再生性,结果如表15所示。
表15催化剂稳定性和再生性反应结果
从表15中可以看出:与NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Al2O3相比,NiGa0.5Sn0.5Ge0.5/Ce0.5Zr0.5O2具有更长的寿命,更好的稳定性,和更好的再生性能。
此外应理解,在阅读了本发明的上述描述内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种兼具高活性和高烯烃选择性的镍基选择性加氢催化剂,其特征在于,包括具有加氢活性的功能化载体以及负载在所述功能化载体上的活性组分;
所述功能化载体为由表面含有缺陷氧空位的还原性金属氧化物形成的固溶体,具体为铈氧化物和锆氧化物形成的CexZr1-xO2固溶体,其中x=0.05~0.35;
所述活性组分为Ni和助剂;
所述助剂为Co、Zn、Ga、Cr、Cu、Ag、Mo、Sn、Ge中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的镍基选择性加氢催化剂,其特征在于,所述助剂为Zn,或,Zn和Co,或,Cr和Co,或,Cu、Ag和Mo,或,Ga、Sn和Ge。
3.根据权利要求1所述的镍基选择性加氢催化剂,其特征在于,采用反加法制备所述功能化载体,具体为:将前驱体Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·2H2O加入到沉淀剂KOH中发生沉淀反应,经老化、取沉淀洗涤、干燥、焙烧得到所述功能化载体。
4.根据权利要求3所述的镍基选择性加氢催化剂,其特征在于,采用滴加的方式将前驱体Ce(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4·2H2O的溶液加入到沉淀剂KOH溶液中,滴加速度为1~5滴/s;
所述沉淀反应的过程中开启搅拌,搅拌转速为200~400rpm,并控制pH为11~14,温度为50~150℃;
在所述沉淀反应完成后继续搅拌0.1~10h,搅拌转速为200~400rpm;
所述老化的温度为50~150℃,时间为6~30h;
将沉淀洗涤至pH值为6~9;
所述干燥的温度为50~150℃,时间为6~30h;
所述焙烧的温度为350~600℃,时间为2~15h。
5.根据权利要求1所述的镍基选择性加氢催化剂,其特征在于,所述活性组分在所述镍基选择性加氢催化剂中的质量百分占比为0.1%~10%;
Ni在所述活性组分中的质量百分占比为40%~99.9%。
6.根据权利要求5所述的镍基选择性加氢催化剂,其特征在于,所述活性组分在所述镍基选择性加氢催化剂中的质量百分占比为1%~3%。
7.根据权利要求1~6任一项所述的镍基选择性加氢催化剂的制备方法,其特征在于,包括:采用浸渍法,将所述功能化载体与含有活性组分的金属盐溶液混匀、自然阴干、干燥、焙烧,得到所述镍基选择性加氢催化剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述金属盐溶液为硝酸盐溶液或硫酸盐溶液;
所述自然阴干的时间为10~60h;
所述干燥的温度为50~150℃,时间为6~30h;
所述焙烧的温度为350~600℃,时间为2~15h。
9.根据权利要求1~6任一项所述的镍基选择性加氢催化剂或根据权利要求7或8所述的制备方法制备得到的镍基选择性加氢催化剂在含三键化合物选择性加氢转化生成双键化合物反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述含三键化合物为乙炔,所述双键化合物为乙烯。
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