[发明专利]高活性PtRu双金属催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种高活性PtRu双金属催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

Pt基催化剂是一种用途广泛的催化剂，应用于加氢反应、脱氢反应、、催化氧化等反应。该类催化剂大多以浸渍法为主。以pt²⁺为前体，Na₂CO₃、NaOH、尿素为沉淀剂，制备条件对催化剂性能有很大影响，催化剂前驱体的物相组成是影响催化性能的关键因素。由于Pt金属具有良好的稳定性和抗腐蚀能力，近年来该金属催化剂被广泛应用于醋酸加氢研究。

2001年国家决定在全国推广使用车用乙醇汽油，并开始大量开发燃料乙醇，截至2006年我国燃料乙醇总产量达到160余万吨，居世界第3位。自2006年以来，我国不再新增以谷物为原料的燃料乙醇生产能力，重点支持甜高粱、木薯、纤维素等非粮原料燃料乙醇的发展。在黑龙江、内蒙古、山东、新疆和天津等地已经开展甜高粱的种植及燃料乙醇生产试点，黑龙江省试验项目已达到年产乙醇5 000t。目前，我国木薯种植面积为100万hm²，产量为2 100万t左右。有专家认为，中国木薯能生产出400万t燃料乙醇，仅种植木薯，就可以生产全国推广燃料乙醇的10%。从长远来看，这些只是燃料乙醇的过渡性原料，纤维素乙醇才是中国生物质能源的最终解决方案之一，许多专家认为纤维素制乙醇技术将在未来10年内逐步成熟。“十五”期间，燃料乙醇的原料以陈化粮为主，是为缓解生产区粮食过剩，而“十一五”期间，原料上要注重因地制宜，积极发展非粮替代作物，在实现原料多元化的同时更要实现技术上的突破，满足国内对燃料乙醇的需求。截至目前，乙醇汽油消费量占全国汽油消费量的20%，中国已成为仅次于巴西、美国的第三大燃料乙醇生产和消费国家。以煤为原料，首先煤气化制备甲醇，而后甲醇酰化制备乙酸，乙酸经过加氢制备乙醇的方法是一种选择性高，副产物少得工艺路线。采用该路线，醋酸加氢生成乙醇的研究较少，国内外文献和专利采用贵金属催化剂取得了一定的进展。

井强山、王建旭等(信阳师范学院学报，2011,24(2):234～237)采用PtNi催化剂应用于乙酸加氢，研究表明，当Pt，Ni负载量分别为0.3%，15%时，经过500 ^oC焙烧，600 ^oC还原后催化剂，反应温度为200 ^oC时，乙酸转化率为55.92，生成乙酸乙酯选择性为48.94。

美国专利US2607807采用贵金属Ru基为催化剂，对醋酸加氢进行了评价，结果发现，在70MPa条件下，乙醇收率可以达到88%，降低反应压力至20Mpa，乙醇最大收率41%。

    美国专利US7608744采用金属重量百分比为1%Pd-10%Co-89%C为催化剂，在反应温度250 ^oC，反应压力2.2MPa反应条件下，乙酸转化率为18.5%，生成乙醇选择性为97.5%。

    美国专利US7608744B1采用贵金属Pt催化剂，催化剂组成中Pt含量为1%，Co含量为10%时，在反应温度250 ^oC，氢气压力22 bar，乙酸转化率达38%，生成乙醇选择性达96%。

综上所述，现有技术制备的贵金属催化剂，应用于醋酸催化加氢制备乙醇过程中，存在催化剂活性低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术制备的贵金属催化剂应用于醋酸加氢制备乙醇过程中，存在催化剂活性差的问题，提供一种新的高活性PtRu双金属催化剂。该催化剂用于醋酸催化加氢制备乙醇过程中具有催化活性好的优点。本发明所解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的催化剂的制备方法。本发明所解决的技术问题之三是提供一种解决技术问题之一所述的催化剂的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下:一种高活性PtRu双金属催化剂，以重量百分比计包括以下组份：

a) 0.5～2.0%Pt；

b) 0.5～15.0%Ru；

c) 70.0～95.0% SiO₂；

d) 2.0～15.0%选自Mg、Ca、Zr、Sn、Ba或其氧化物中的至少一种。