[发明专利]一种活化加氢催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活化加氢催化剂的方法，具体涉及一种用等离子体法活化加氢催化剂的方法。

背景技术

以Pd为主要活性元素的加氢催化剂是一种重要的石油化工催化剂，在加氢除炔或二烯烃等过程中发挥着重要作用。由于石油化工得到的烯烃中常含有炔烃及二烯烃等杂质，这种杂质的存在会影响烯烃的聚合反应，需要将它们转化为烯烃除去。用于工业上的加氢催化剂为将活性元素以及相应的助剂负载于载体上的负载型金属催化剂，常用在加氢反应中的活性金属及助剂有Pd、Ag、Cu、Si等，载体则包括Al₂O₃、SiO₂、C、TiO₂、BaSO₄、硅藻土等。这种催化剂在用于炔烃或二烯烃选择性加氢时具有很好的活性和极优良的选择性。

工业上制备Pd负载型加氢催化剂时，常使用浸渍等方法将钯元素及助剂金属元素负载于载体之上，这种负载得到催化剂前体尚不具备加氢反应活性，须对其进行活化处理，将以金属盐或金属氧化物形式存在的活性金属元素及助剂金属元素还原至低价态，通常为零价态时，催化剂才具备加氢活性。

目前的活化方法通常采用氢气还原的方法，将一定温度下焙烧或不经焙烧的催化剂前体在高温下进行氢气还原，得到具有催化活性的负载型Pd催化剂。

CN1511634A中提供一种乙炔选择加氢反应用钯基催化剂，其催化剂前体是采用浸渍法制得的经MgO修饰的α-氧化铝载体担载的钯基催化剂，其前体经由放电处理即用射频等离子体中的高能活性物种与其作用，在低温下使其迅速活化。但该专利中在使用等离子体对加氢催化剂活化的同时，还使用氢气对其进行还原活化。

用氢气高温还原以活化催化剂的方法具有以下问题：1、高温氢气还原对安全有较高的需求；2、还原过程需要400℃以上的高温，对能源的需求量大；3、还原过程通常需要2h以上，时间长；4、H₂的引入会使得催化剂表面吸附H₂，对催化剂的催化性能产生影响；5、高温会使得Pd原子颗粒成核长大，降低催化剂的比表面积，从而降低其催化性能。这些问题的存在，提高了加氢催化工艺的成本，并限制了其发展。

发明内容

针对现有的加氢催化剂活化方法存在的问题，本发明旨在提供一种新的加氢催化剂活化方法。

因此，本发明提供一种活化加氢催化剂的方法，所述加氢催化剂为活性金属为含钯元素的负载型催化剂，所述活化方法为使用Ar和/或N₂为工作气体对所述加氢催化剂在等离子体发生器中且功率为50-1000W时进行等离子体活化，且等离子体活化时间为3～40min。

本发明中，并不使用氢气对加氢催化剂进行活化；本发明意外发现，在使用等离子体活化所述加氢催化剂时仅仅需要短短几分钟即能达到很好的活化效果。本发明的催化剂活化过程中彻底摆脱了还原性气体氢气的使用，从而大大提高了工艺的安全性。

在本发明中，优选地，所述加氢催化剂中的活性金属元素还包括Ag和/或Cu，且所述催化剂的载体为选自Al₂O₃、SiO₂、C、TiO₂、BaSO₄和硅藻土中的一种或多种。

在本发明中，优选地，所述等离子体活化时间为4～20min，更优选5～10min。

在一个具体的实施方式中，所述方法包括如下步骤：

步骤A，准备等离子体发生器：发生器的腔体为金属腔体或玻璃腔体；激发电极为低频电极、射频电极或微波电极；

步骤B，将所述加氢催化剂置入所述等离子体发生器：先将加氢催化剂均匀地放置在导电性良好的容器内，将容器放置在等离子体发生器内，打开真空泵，在等离子体发生器的真空腔体内形成10-50Pa的低真空；

步骤C，通入工作气体对催化剂进行活化：通入流量为5-30sccm的所述工作气体，打开激发电极，腔体内形成的等离子体与所述加氢催化剂中的金属阳离子反应，将其还原为活性金属单质。

在上述步骤中，优选地，步骤A中所述激发电极为射频电极。

本发明的原理为：在真空环境下，在平板电极之间施加10-100MHz的高频电压，便会在在电极上产生数百微米厚的等离子层。等离子体中具有一定能量的电子与金属元素的阳离子撞击，有一定的概率可实现以下反应（以Pd²⁺为例）：

2e^-+Pd²⁺→Pd