[发明专利]一种用于催化乙炔水合反应的锌催化剂及其制备方法

说明书

本发明为一种用于催化乙炔水合反应的锌催化剂及其制备方法。一种用于催化乙炔水合反应的锌催化剂的制备方法，包括：(1)制备改性载体：将改性剂加入到分子筛前驱体溶液中，混合均匀后，经过滤，干燥，煅烧，焙烧，得改性载体；(2)制备催化剂前驱体盐溶液：将锌盐完全溶解于水中，得催化剂前驱体盐溶液；(3)制备催化剂：将催化剂前驱体盐溶液逐滴滴加到改性载体并浸渍12h，干燥，得所述的锌催化剂。本发明所述的一种用于催化乙炔水合反应的锌催化剂及其制备方法，制备周期短，操作简单；制备的锌催化剂为非汞催化剂用于乙炔水合反应，可防止汞对环境造成的污染；制备的锌催化剂在乙炔水合反应中活性高，选择性高。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种用于催化乙炔水合反应的锌催化剂及其制备方法。

背景技术

乙醛，是一种重要的精细化工中间体，是用于生成醋酸、醋酸酐、丁醛、丁醇等重要的基本有机合成中间体。自从1961年工业上实现乙炔法水合生产乙醛之后，使得乙炔成为煤基化学品中的重要原材料。然而随着后来石油化工的大力发展，使乙炔水合制乙醛的工艺逐渐被乙烯氧化生产乙醛的工艺所代替。但由于中国拥有巨大的煤炭储量，且电石法乙炔生产工艺不断改进，成本逐渐降低，产品质量不断提高，同时煤制乙炔技术上的突破，使得乙炔产能进一步扩大。因此乙炔法生产乙醛工艺再次成为国内乙醛生产行业的优势路线。乙炔水合反应采用硫酸汞-硫酸溶液为催化剂，并实现了工业化生产，但由于汞盐有毒，对环境和人体存在严重的伤害，并且反应过程中汞盐会被还原而逐渐流失，导致催化剂活性下降。

早在1962年采用负载型的磷酸锌为催化剂对乙炔水合反应进行反应的动力学研究。此外，采用离子交换法制备负载型磷酸镉钙、磷酸锌钙催化剂以及用水热法合成的CdAPO-5、ZnAPO-5催化剂催化乙炔水合反应，二者在高温时具有较高的催化性能。我国不仅做了磷酸镉钙催化乙炔水合反应的研究工作，还陆续搭建了一些生产装置。实践证明，该催化剂中的镉剧毒，且强度差，消耗高，催化剂表面生成大量的高聚物，使生产不正常，产品成本很高。另外，氧化锌催化剂在高温400℃虽然表现出较好的催化性能及再生能力，但催化剂选择性不高，副产物较多。

分子筛负载过渡金属阳离子(Cu²⁺、Zn²⁺、Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Ag¹⁺)对乙炔水合反应具有较好的催化性能，但稳定性和选择性不高限制了催化剂的应用。Cu²⁺、Hg²⁺和Ag¹⁺催化剂在反应中易被还原为金属而逐渐失活。而Cd²⁺催化剂的催化性能最好，其次是Zn²⁺催化剂，但由于Cd的剧毒性逐渐被摒弃。因此，在水合反应中，Zn系催化剂成为代替Cd催化剂的最具潜能的催化剂。此外，研究发现，在乙炔水合反应中，催化剂失活的主要原因是C₂H₂形成的碳积物或产物乙醛缩聚产生的其他沉积物。

目前，乙炔水合反应基本都是在较高温度下进行，存在能耗高的问题和选择性低等问题。研究主要从催化剂方面着手，希望通过对催化剂的筛选找到合适的乙炔水合反应催化剂，从而解决传统反应体系中所用汞催化剂的污染问题；通过对反应催化剂的研究，提高乙炔水合反应的单程转化率和选择性。并对乙炔水合反应催化剂寿命、失活机理和再生进行研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于催化乙炔水合反应的锌催化剂的制备方法，通过制备系列改性分子筛载体负载Zn活性组分，使活性组分分布均匀，同时，催化剂具有更好的结构特点；Zn/Ti-MCM催化剂以TiO₂嵌入MCM-41分子筛作为载体，即保证了载体的介孔结构，又有效地固载活性组分。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于催化乙炔水合反应的锌催化剂的制备方法，包括如下步骤：