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一種高耐磨強度的丙烯氨氧化催化劑及其制備方法與流程

文檔序號:39526684發(fā)布日期:2024-09-27 17:03閱讀:42來源:國知局
一種高耐磨強度的丙烯氨氧化催化劑及其制備方法與流程

本發(fā)明屬于催化劑,具體涉及一種高耐磨強度的丙烯氨氧化催化劑及其制備方法。


背景技術:

1、丙烯腈(an)是一種重要的有機化工原料,主要用來生產(chǎn)橡膠、塑料腈綸、丙烯酰胺、合成纖維,其產(chǎn)品在紡織、服裝、汽車、航空航天、家電、水處理等領域應用廣泛。目前,丙烯腈的主要生產(chǎn)方法是丙烯氨氧化法,以丙烯、空氣及氨氣為原料,使用丙烯氨氧化催化劑進行催化制備得到丙烯腈。在丙烯腈的生產(chǎn)過程中,合適的丙烯氨氧化催化劑可以提高轉化效率、減少副產(chǎn)物的生成、降低單耗、減少成本。目前,丙烯氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈的丙烯氨氧化催化劑主要有mo(鉬)-bi(鉍)系催化劑、fe(鐵)-sb(銻)系催化劑。

2、中國發(fā)明專利cn116060028a公開了一種丙烯氨氧化制備丙烯腈的催化劑及其制備方法和應用;催化劑包括金屬氧化物與載體組分,所述載體組分為硅基多孔載體,所述金屬氧化物至少包括mo、bi、fe三種活性金屬元素的氧化物,所述催化劑的比表面積為60-100m2/g,平均孔徑為5-10nm;該催化劑的制備方法,包括步驟:催化劑前體顆粒物與過氧化物顆粒混合,然后再焙燒。所制備的丙烯腈催化劑具有較高的穩(wěn)定性,在長期間運轉后,仍保持較好的活性和選擇性。

3、美國發(fā)明專利us20220023837a1公開了一種丙烯氨氧化催化劑,其中由mo12biafebacbdceox表示的金屬氧化物負載在二氧化硅載體上,催化劑直徑為5-200nm、體積為0.1-3.0cm3/g,比表面積為50m2/g-1000m2/g:mo12biafebacbdceox中,a為ni,mn,co,zn,mg,ca,ba中的一種或多種元素,b是li,na,k,rb和cs中的一種或多種元素,c是cr,w,b,al,ca和v中的一種或多種元素,a至e和x分別為每個元素或元素團的分數(shù),其中a為0.1-5,b為0.1-5,c為0.01-10,d為0.01-2,e為0-10,x為24-48。

4、對于丙烯氨氧化催化劑,grasselli提出了影響該催化劑性能的因素包括多個方面:活性位點的分散、me-o鍵的強度、催化劑的晶體結構、氧化還原特性、不同相之間的相互作用、催化劑的多功能性和表面氧物種的性質(zhì)。蒲發(fā)源等人(蒲發(fā)源,陳臣舉,楊志彬,等.丙烯腈的合成路線及催化劑研究進展[j].化學世界,2024,65(03):143-151.)指出,為了提高丙烯腈的選擇性,并滿足催化劑的多功能需求,需要增加催化劑的組分。

5、現(xiàn)有的丙烯氨氧化催化劑,仍然普遍存在強度低、耐磨性差的問題,從而進一步影響催化劑的催化性能和穩(wěn)定性,因此需要提供一種強度、耐磨性更優(yōu),具有高催化活性和催化穩(wěn)定性的丙烯氨氧化催化劑。


技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的問題,提供了一種高耐磨強度的丙烯氨氧化催化劑及其制備方法,選擇bi、fe、re、zr、cs、be、ca、al、co中的幾種元素與mo進行協(xié)同搭配,控制mo的前驅體溶液與載體溶液的混合過程,同時添加一定用量的十二烷基磺酸鈉,使得所制備的丙烯氨氧化催化劑其孔徑分布均勻,金屬元素與載體結合后暴露出較多的活性位點,提高催化劑的催化活性的同時,具有較高的穩(wěn)定性和耐磨性能。

2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術方案如下:

3、一方面,本發(fā)明提供一種高耐磨強度的丙烯氨氧化催化劑的制備方法,包括步驟:

4、(1)配制mo的前驅體溶液:將mo鹽溶于水中,得到mo的前驅體溶液;

5、(2)配制其他金屬溶液:將含其他金屬的化合物溶于水中,得到其他金屬溶液;

6、(3)配制載體溶液:十二烷基苯磺酸鈉和硅溶膠混合,配制為載體溶液;載體溶液中,十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為0.1-1%、硅溶膠中sio2的質(zhì)量溶度為30-60%;

7、(4)在35-55℃的溫度范圍內(nèi),將40-60%配方量的mo的前驅體溶液滴加至載體溶液中,攪拌,得到催化劑預處理液;

8、(5)催化劑預處理液與其他金屬溶液混合,40-55℃溫度下攪拌,再滴加剩余配方量的mo的前驅體溶液,攪拌得到漿料;

9、(6)漿料噴霧干燥后,500-700℃焙燒4-8h,得到丙烯氨氧化催化劑;

10、步驟(2)中,所述其他金屬,選自bi、fe、re、zr、cs、be、ca、al、co中的至少一種。

11、優(yōu)選地,步驟(1)中,所述mo的前驅體溶液中,mo鹽的質(zhì)量濃度為10-20%。

12、進一步優(yōu)選地,所述mo的前驅體溶液中,mo鹽的質(zhì)量濃度為15%。

13、優(yōu)選地,步驟(2)中,所述的其他金屬溶液中,其他金屬的化合物的總質(zhì)量濃度為20-35%。

14、進一步優(yōu)選地,所述的其他金屬溶液中,其他金屬的化合物的總質(zhì)量濃度為25-30%。

15、更進一步優(yōu)選地,所述的其他金屬溶液中,其他金屬的化合物的總質(zhì)量濃度為25%。

16、優(yōu)選地,步驟(3)中,所述的載體溶中,十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為0.3-0.7%;進一步優(yōu)選地,十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為0.5%。

17、優(yōu)選地,步驟(3)中,所述的硅溶膠中,sio2的質(zhì)量濃度為35-55%;進一步優(yōu)選地,所述的硅溶膠中,sio2的質(zhì)量濃度為40-50%。

18、優(yōu)選地,步驟(3)中,所述硅溶膠中,sio2的粒徑為10-200nm。

19、優(yōu)選地,步驟(4)具體為:在40-50℃的溫度范圍內(nèi),將50-55%配方量的mo的前驅體溶液滴加至載體溶液中,滴加速度為15-25ml/min,邊滴加邊攪拌;滴加完畢后升溫至55-60℃攪拌1.5-3h,得到催化劑預處理液。

20、進一步優(yōu)選地,步驟(4)具體為:在45℃的溫度范圍內(nèi),將50%配方量的mo的前驅體溶液滴加至載體溶液中,滴加速度為20ml/min,邊滴加邊攪拌;滴加完畢后升溫至55℃攪拌2h,得到催化劑預處理液。

21、優(yōu)選地,步驟(5)具體為:在45-50℃的溫度范圍內(nèi),將催化劑預處理液與其他金屬溶液混合,攪拌0.5-1.5h;再滴加剩余配方量的mo的前驅體溶液,滴加速度為15-25ml/min,邊滴加邊攪拌;滴加完畢后繼續(xù)攪拌1-2h,得到漿料。

22、進一步優(yōu)選地,步驟(5)具體為:在50℃的溫度下,降催化劑預處理液與其他金屬溶液混合,攪拌1h;再滴加剩余配方量的mo的前驅體溶液,滴加速度為20ml/min,邊滴加邊攪拌;滴加完畢后繼續(xù)攪拌1.5h,得到漿料。

23、優(yōu)選地,步驟(6)具體為:漿料噴霧干燥后得到顆粒物,顆粒物在550-650℃焙燒5-7h,得到丙烯氨氧化催化劑。

24、進一步優(yōu)選地,所述步驟(6)具體為:漿料噴霧干燥后得到顆粒物,顆粒物在550℃焙燒6h,得到丙烯氨氧化催化劑。

25、另一方面,本發(fā)明提供一種高耐磨強度的丙烯氨氧化催化劑,由上述制備方法所制備得到,包括組分:金屬氧化物和載體;其中,金屬氧化物的化學計量組成為mo12biafebacbdceox;

26、a為re和zr,re和zr的摩爾比為3:0.5-2;

27、b選自cs、be、ca中的至少一種;c選自al、co中的至少一種;a、b、c、d、e和x分別表示對應種類元素的摩爾比,a為0.8-1.6,b為2-3,c為0.1-0.5,d為0.1-0.3,e為0.3-0.9;x為滿足催化劑電荷平衡的數(shù)值;

28、所述載體為sio2,sio2的粒徑為10-200nm。

29、優(yōu)選地,所述a為re和zr,re和zr的摩爾比為3:1。

30、優(yōu)選地,所述b選自cs、be、ca中的至少兩種;進一步優(yōu)選地,所述b為cs和be的混合物,或為cs和ca的混合物。

31、更進一步優(yōu)選地,當b為cs和be的混合物時,cs和be的摩爾比為1:0.5-1.5;當b為cs和ca的混合物時,cs和ca的摩爾比為1:1.5-3。

32、更進一步優(yōu)選地,當b為cs和be的混合物時,cs和be的摩爾比為1:1;當b為cs和ca的混合物時,cs和ca的摩爾比為1:2。

33、優(yōu)選地,所述c為co。

34、優(yōu)選地,a為1-1.4,b為2.2-2.6,c為0.2-0.3,d為0.12-0.17,e為0.4-0.6,x為滿足催化劑電荷平衡的數(shù)值。

35、進一步優(yōu)選地,a為1.2,b為2.5,c為0.21,d為0.15,e為0.52,x為滿足催化劑電荷平衡的數(shù)值。

36、優(yōu)選地,所述丙烯氨氧化催化劑的比表面積為120-180m2/g;進一步優(yōu)選地,所述比表面積為150-160m2/g。

37、優(yōu)選地,所述丙烯氨氧化催化劑中,金屬氧化物和載體的質(zhì)量比為3-5:5-7。

38、進一步優(yōu)選地,所述丙烯氨氧化催化劑中,金屬氧化物和載體的質(zhì)量比為3.5:6.5。

39、優(yōu)選地,所述載體來自硅溶膠,硅溶膠中sio2的質(zhì)量濃度為35-55%;進一步優(yōu)選地,所述硅溶膠中,sio2的質(zhì)量濃度為40-50%。

40、相對于現(xiàn)有技術,本發(fā)明具有以下有益效果:

41、1、本發(fā)明所制備的丙烯氨氧化催化劑,在重復多次使用后,仍然具有較高的反應活性和選擇性,催化穩(wěn)定性高;本發(fā)明選用bi、fe、re、zr、cs、be、ca、al、co中的幾種元素與mo進行協(xié)同搭配,控制mo的前驅體溶液與載體溶液的混合過程,提高了丙烯氨氧化催化劑的耐磨性能,磨損率顯著降低。

42、2、本發(fā)明在丙烯氨氧化催化劑的制備過程中,添加了一定用量的十二烷基磺酸鈉,得到的丙烯氨氧化催化劑具有大小分布均勻的孔洞,催化活性顯著提高。

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