[发明专利]一种高浓度乙炔选择加氢制乙烯的非贵金属催化剂的合成及应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，尤其涉及一种高浓度乙炔选择催化加氢的催化剂的合成方法以及该催化剂在制备乙烯过程中的应用。

背景技术

乙烯是石油化工中最重要的基础原料，目前其主要来源于石油或低碳链烷烃的催化裂解。随着石油资源日益枯竭，同时结合我国富煤贫油的能源特点，以煤为原料通过电石工艺制取乙炔，然后在选择性加氢催化剂作用下，通过加氢制备乙烯产品，可进一步拓展煤化工路线。电石生产传统工艺能耗较高，随着技术进步，采用蓄热式电石生产新工艺的技术使得电石生产的能耗、成本得到大幅降低，使得乙炔选择加氢制乙烯具有更好的经济价值。针对乙炔加氢研究，目前主要针对乙烯中除去少量乙炔的催化加氢技术开发，而对高浓度乙炔选择催化加氢制备乙烯的相关研究相对较少。

发明内容

本发明的目的第一目的是，提供一种乙炔转化率高、乙烯选择性好、溶剂热稳定性高的高浓度乙炔加氢制乙烯的非贵金属催化剂。

本发明的第二目的是，提供一种利用电石法产生的高浓度乙炔气为原料，采用浆态床反应器，在第一发明目的催化剂的作用下，进行高浓度乙炔选择催化加氢制乙烯反应的方法。

为实现第一发明目的，提供这样一种非贵金属催化剂，它与现有技术相比，其改进之处增加了第三种活性组分K，其载体为α-Al₂O₃，并以二甲基酰胺(DFM)为溶剂，采取石墨烯为强化剂，在非水条件下合成。该催化剂在合成时的配比为：乙酰丙酮镍：乙酰丙酮锌：醋酸钾：α-Al₂O₃：DFM：石墨烯＝8.7～30g:20～40g:2.5～7.5g:100g:100～150ml:20～30g，并在一定温度下搅拌合成。

为实现第二发明目的，提供一种高浓度乙炔选择催化加氢制备乙烯的方法，与现有技术相比，其改进之处是，乙炔气来源于电石发生器，以DFM为溶剂，在浆态床反应器内，通过第一目的提供的催化剂来合成乙烯。

为实现第一目的，本发明公开了一种高浓度乙炔选择加氢制乙烯的非贵金属催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

步骤(1)：将乙酰丙酮镍、乙酰丙酮锌、醋酸钾、α-Al₂O₃、二甲基酰胺(DFM)、石墨烯按一定配比，在反应釜内进行浸渍得到混合液；

步骤(2)：将步骤(1)中混合液离心分离，取固体物质用无水乙醇洗涤抽滤2～3次后干燥；

步骤(3)：将步骤(2)干燥后的固体物质保持空气氛围在马弗炉内程序升温煅烧，最终自然冷却至室温，得到非贵金属催化剂。

进一步地，其中步骤(1)中乙酰丙酮镍、乙酰丙酮锌、醋酸钾、α-Al₂O₃、二甲基酰胺(DFM)、石墨烯的配比为8.7～30g:20～40g:2.5～7.5g:100g：100～150ml:20～30g。

进一步地，其中步骤(1)中浸渍条件为温度控制在70～100℃，常压搅拌10～15h。

进一步地，其中步骤(2)中干燥为在200～220℃下维持2～6小时。

进一步地，其中步骤(3)中程序升温煅烧为120℃维持1小时，350℃维持3小时，500℃维持3小时，升温速率为5℃/min。

为实现第二目的，本发明公开了非贵金属催化剂的应用方法，包括以下步骤：

步骤1)：将催化剂加入至装有NMP溶剂的浆态床反应器内，由浆态床反应器底部通入氮气鼓泡；

步骤2)：通过通入氮气将溶液中空气赶净，并使反应器内为氮气环境后，引入由电石发生器产生的乙炔气，乙炔气经净化后直接通入浆态床反应器内，同时引入氢气，气体由浆态床反应器底部通入，连续反应；

步骤3)：待温升稳定后收集浆态床顶部流出的气相产物，即得到乙烯产品。

进一步地，其中步骤2)中氢气和乙炔摩尔比为4:1，操作空速为30000ml/(g-cat·h)。

进一步地，其中步骤2)中连续反应的条件为操作压力为常压，反应温度控制在150℃。

进一步地，其中步骤2)中乙炔体积浓度大于98.0％，氢气体积浓度大于99.0％。

本发明还公开了一种由上述非贵金属催化剂的合成方法制备得到的非贵金属催化剂。