[发明专利]基于铂-硫的壳催化剂、其生产和在烃脱氢中的用途

说明书

本发明涉及负载的含有铂和含有硫的壳催化剂用于全氢化或部分氢化的环状烃的部分或完全脱氢的用途。本发明还涉及用于生产含有铂和含有硫的壳催化剂的方法并涉及含有铂和含有硫的壳催化剂。本发明还涉及用于全氢化或部分氢化的环状烃的部分或完全脱氢的方法。

本发明涉及负载的含有铂和含有硫的壳催化剂用于全氢化或部分氢化的环状烃的部分或完全脱氢的用途。本发明还涉及用于制备含有铂和含有硫的壳催化剂的方法并涉及含有铂和含有硫的壳催化剂。本发明还涉及用于全氢化或部分氢化的环状烃的部分或完全脱氢的方法。

发明背景

烃的可逆氢化和脱氢原则上提供了氢的针对性储存和释放的可能性。烃例如使氢的这种可逆储存和释放成为可能的π-共轭体系经常被称作液体有机氢载体(LOHC)。

这样的LOHC的实例公开于专利申请EP1 475 349 A2并且包括晕苯和(部分)氢化的晕苯的物质对，或芘和(部分)氢化的芘的物质对。可在公开的说明书DE 10 2012 221809 A1中发现其它实例，其提出苯甲基甲苯/(部分)氢化的苯甲基甲苯和二苯甲基甲苯/(部分)氢化的二苯甲基甲苯的物质对。

这样的体系具有的优点是，例如来自可再生生产的能量过剩可用于产生氢，所述氢然后通过氢化反应以LOHC的形式储存。在储存或运输之后，然后可利用脱氢反应以便再次释放氢，然后可将氢以能量形式用于例如燃料电池中或内燃机中。

用作以上描述的脱氢的催化剂可为负载的贵金属催化剂，尤其是负载的铂催化剂。DE 10 2012 221 805 A1描述含有金属的催化剂的用途，所述含有金属的催化剂在多孔非极性载体上以细分形式含有以下金属中的一种或多种：钯、镍、铂、铱、钌、钴、铑、铜、金、铼或铁。EP 1 475 349 A2提出在活性炭上负载的铂或钌催化剂作为催化剂。

大体上，负载的铂催化剂经常用于脱氢反应。这些可作为被称作壳催化剂存在。壳催化剂通常具有被称作“蛋壳”的结构，即催化活性物质仅存在于催化剂载体的外壳中，壳体从载体的外表面向内延伸，然而催化剂载体的内核基本上没有催化活性物质。通常通过向载体施加可溶的铂化合物例如六氯合铂酸(H₂PtCl₆^.6H₂O)、双(乙二胺)合氯化铂[(NH₂CH₂CH₂NH₂)₂]PtCl₂、四氨合氯化铂(NH₃)₄PtCl₂或二氨合亚硝酸铂(NH₃)₂Pt(NO₂)₂来制备这样的铂壳催化剂。例如，DE 197 34 975 A1尤其描述通过用六氯铂(IV)酸水合物的水溶液浸渍多孔载体颗粒来制备的铂壳催化剂。

相比之下，EP 1 894 626 A1描述负载的铂催化剂，其中铂均匀分布在整个载体材料上。这通过首先制备含有硫的氧化铝载体，在第二步中向所述载体施加铂化合物来实现。EP 1 894 626 A1还描述用于与氢储存相关的单环、双环和三环氢化芳香化合物的脱氢所制备的均相催化剂的用途。

由于贵金属例如铂的高成本，通常需要进一步关于以上提到的脱氢应用优化贵金属效率。这意味着需要即使使用减小的铂使用量也使相等或提高的转化速率和高转化率成为可能的脱氢方法。

本发明的目的是使含有铂和含有硫的壳催化剂用于脱氢反应的用途成为可能，其中可在达到相同的性能的情况下最小化催化剂的贵金属含量。在上下文中的术语“性能”应理解为主要是指催化活性，即一方面基于反应物的量的转化速率和另一方面对于期望产物的催化剂选择性。

更特别地，本发明的目的是避免或减小通常与环状烃的脱氢有关的在高转化率下反应速率的剧烈减小。

本发明另外的目的是提供用于制备负载的铂壳催化剂的方法和负载的铂壳催化剂。