[发明专利]基于四氢化萘催化加氢制备十氢萘的方法

说明书

本发明属于石油化工的工业催化技术领域，公开了一种基于四氢化萘室温催化加氢制备十氢萘的方法、有机溶剂，以碳纳米管‑CNTs(活性炭‑AC或炭黑‑C)为载体，制备以0.4～6％Rh(Ir、Pt、Pd、Au或Ru)为纳米小岛负载于M₁M₂双金属纳米颗粒的三元金属负载型催化剂(记作M₁/M₂M₃/CNTs，其中M₁＝Rh、Ir、Pt、Pd、Au或Ru；M₂＝Ni、Fe、Co或Cu；M₃＝Ni、Fe、Co或Cu)。本发明的M₁/M₂M₃/CNTs三元金属负载型催化剂具有巨大的工业化前景，可获得100％的十氢萘选择性和产率，且采用的催化剂负载量低、制备简单、成本低、稳定性好，可多次重复使用。

技术领域

本发明属于石油化工的工业催化技术领域，尤其涉及一种基于四氢化萘室温催化加氢制备十氢萘的方法、有机溶剂。

背景技术

芳烃或如萘是一种重要的化工原料和平台化合物，其重要的产品延伸是芳环加氢产物。如四氢化萘(或萘)催化加氢，主要产物有四氢萘、八氢萘和十氢萘等。四氢萘和十氢萘均是应用广泛的高沸点有机溶剂，主要用作油脂、树脂、橡胶等的溶剂，还可用作除漆剂、润滑剂、染料、农药、制药、燃料电池储氢媒介等。目前，十氢萘作为一种高挥发性的聚乙烯纤维溶剂，广泛应用于干法纺丝中高性能聚乙烯纤维的生产。此外，用途广泛的柴油主要是由石油加工而得，但其中芳烃的含量较高，不但降低柴油的质量与辛烷值，而且芳烃本身为强致癌物质，对人类健康与环境有害，不符合绿色化学的要求。于是世界各国都相继出台各种法规政策降低油品中芳烃的含量。因此，各类芳烃的脱除具有重大的现实意义。而目前脱除芳烃的最主要方法为催化加氢(如萘催化加氢)。因此，萘加氢是化工中极其重要的一个反应。目前四氢化萘(或萘)催化加氢催化剂按照其载体上负载活性成分的不同，主要有非贵金属加氢催化剂、贵金属加氢催化剂以及新型的过渡金属碳化物、氮化物、磷化物、硅化物加氢催化剂。但这些催化剂都存在的一些问题，如催化剂活性、选择性低、反应条件苛刻、催化剂制备过程复杂、催化剂价格昂贵或催化剂稳定性差等。另外，四氢化萘(或萘)加氢也是一个典型的芳烃催化加氢反应，在许多研究中都以此为探针反应来研究催化基础理论。因此，四氢化萘(或萘)加氢的研究也具有巨大的理论意义。目前，未查询到关于四氢化萘催化加氢制十氢化萘的中国发明专利。而对于萘加氢制十氢化萘有部分专利报道，如中国专利公开号CN104193578A“一种萘加氢生产十氢化萘和四氢化萘的方法”，该方法采用雷尼镍为催化剂，在反应温度为180～240℃及反应压力2.0～9.0MPa下可催化萘加氢制四氢化萘与十氢化萘。中国专利公开号CN 104744203A“一种工业萘加氢制十氢萘的方法”，该方法采用硫化物催化剂为加氢精致催化剂-NiMo或NiW为活性组分；Al₂O₃、SiO₂-Al₂O₃或Al₂O₃-TiO₂为载体或贵金属催化剂为深度加氢催化剂-Pd或PtPd为活性组分；Al₂O₃、SiO₂或Al₂O₃-TiO₂为载体。该方法中加氢精制反应条件为：反应温度-160～340℃，氢气分压-2～8MPa；深度加氢反应条件为：反应温度-120～340℃，氢气分压2～8MPa。但以上方法由于反应温度较高，相应的能耗也高，不符合绿色化工过程的要求。纳米技术在催化中有着重要的应用，如Huang等人(Yangqiang Huang,Yao Ma,Youwei Cheng,Lijun Wang,Xi Li.Supportednanometric platinum–nickel catalysts for solvent-free hydrogenation oftetralin.Catalysis Communications,69(2015)55-58)合成了PtNi/AC二元金属负载型催化剂，该催化剂在反应条件为：反应温度-100℃，反应压力-6MPa，反应时间-0.5h，四氢化萘-3mL。可催化四氢化萘98.6％选择性加氢合成十氢化萘。但由于Pt负载量高(2.8wt.％)，金属Pt较昂贵，催化剂成本高，且反应温度和压力都很高(100℃与6MPa)，能耗高，不安全，难以实现工业化应用。