[发明专利]一种氧化铝负载离子液体-钯催化剂及其制备和在乙炔前加氢反应中的应用

说明书

本发明公开了一种氧化铝负载离子液体‑钯催化剂及其制备和在乙炔前加氢反应中的应用。所述氧化铝负载离子液体‑钯催化剂包括氧化铝载体以及负载在载体表面上的离子液体和钯化合物，所述的钯化合物选自氯钯酸、硝酸钯、醋酸钯、乙酰丙酮钯、二氯二氨钯、四氯钯酸铵、氯钯酸钠、硝酸四氨合钯中的一种；所述的离子液体选自咪唑类离子液体，其阴离子为氯离子、溴离子、六氟磷酸根、四氟硼酸根或(三氟甲烷磺酰)亚胺离子；其中离子液体在载体表面形成一层液膜，并且离子液体还和钯化合物形成卡宾结构；所述催化剂中，钯的负载量为0.01％‑0.5％，离子液体的负载量为10％‑40％。本发明的催化剂用于高氢炔比的乙炔前加氢反应，能大大提高反应中乙烯的选择性。

(一)技术领域

本发明涉及能适用于高氢炔比的乙炔选择性加氢的氧化铝负载离子液体-钯催化剂催化剂及其制备和应用。

(二)技术背景

乙烯作为重要的有机化工原料，被广泛应用于各个领域。工业生产所得的乙烯原料气中，往往含有1％的乙炔。乙烯原料气中混杂的微量乙炔会毒化后续乙烯聚合反应的催化剂，并降低聚乙烯产品的品质。因此，将原料气中的乙炔除至5ppm以下具有重要意义。乙烯装置中常采用溶剂吸收法、选择性加氢法脱除乙烯原料中的乙炔。工业上由于工艺的不同，乙炔选择性加氢又分为前加氢工艺和后加氢工艺。前加氢工艺是指在进甲烷塔以前，将脱乙烷或丙烷塔顶出来的组分，如C2,C3馏分，氢气以及少量一氧化碳进行选择性加氢脱除乙炔，原料气当中的氢气不经过分离，直接压缩至反应器进行反应。对于后加氢工艺，经过分离后得到的C2馏分与等计量数的氢气进行反应。前加氢工艺与后加氢工艺相比，前加氢的工业应用更为广泛，该工艺无需额外补充氢气，分离流程相对简单，投资和能耗低。前加氢工艺也存在一些缺点：如反应原料气中含过量的氢气，使得前加氢反应中乙烯的选择性较低，气体中还含有其他杂质也会影响反应的稳定性。

基于以上背景，本发明提出了一种氧化铝负载的离子液体-钯催化剂，以提高高氢炔比的乙炔前加氢反应中乙烯的选择性。

(三)发明内容

本发明的首要目的在于提供一种用于乙炔前加氢反应的氧化铝负载离子液体-钯催化剂，该催化剂能大大提高高氢炔比的乙炔前加氢反应中乙烯的选择性。

本发明的第二个目的是提供一种工艺简单的制备所述氧化铝负载离子液体-钯催化剂的方法。

本发明的第三个目的是提供所述氧化铝负载离子液体-钯催化剂在乙炔前加氢反应中的应用，该催化剂能适应高氢炔比，具有乙炔转化率高、乙烯选择性高、催化剂稳定性好的优点。

下面对本发明所用的技术方案做具体说明。

一方面，本发明提供了一种氧化铝负载离子液体-钯催化剂，包括氧化铝载体以及负载在载体表面上的离子液体和钯化合物，所述的钯化合物选自氯钯酸、硝酸钯、醋酸钯、乙酰丙酮钯、二氯二氨钯、四氯钯酸铵、氯钯酸钠、硝酸四氨合钯中的一种；所述的离子液体选自咪唑类离子液体，其阳离子为不同碳链长度的咪唑阳离子，阴离子为氯离子、溴离子、六氟磷酸根、四氟硼酸根或(三氟甲烷磺酰)亚胺离子；其中离子液体在载体表面形成一层液膜，并且离子液体还和钯化合物形成卡宾结构；所述催化剂中，钯的负载量为0.01％-0.5％，离子液体的负载量为10％-40％。

本发明中，负载量的定义是组分相对于载体的质量百分含量。

进一步，氧化铝载体的比表面积为58-420m²/g。

进一步，所述的钯化合物优选氯钯酸。

进一步，所述的离子液体优选对氢气溶解度较低的氯盐和四氟硼酸盐，即阴离子优选氯离子或四氟硼酸根，最优选氯离子。

进一步，所述离子液体的阳离子为1-乙基-3甲基咪唑、1-丙基-3甲基咪唑、1-丁基-3甲基咪唑或1-戊基-3甲基咪唑形成的阳离子。