本發(fā)明涉及一種烯烴環(huán)氧化催化劑的制備方法,具體地說是sio2-ti-meo-sio2復(fù)合氧化物催化劑的制備方法及按照該方法制備的催化劑,尤其是作為催化劑催化丙烯環(huán)氧化制備環(huán)氧丙烷的用途。
背景技術(shù):
共氧化法又稱哈康法(halcon法)是生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的重要方法,包括異丁烷共氧化法(po/tba)和乙苯共氧化法(po/sm)兩種,分別由異丁烷或乙苯先氧化得到過氧化物,然后氧化丙烯得到環(huán)氧丙烷,聯(lián)產(chǎn)叔丁醇或苯乙烯。
共氧化法克服了氯醇法的腐蝕大、污水多等缺點(diǎn),具有產(chǎn)品成本低(聯(lián)產(chǎn)品分?jǐn)偝杀?和環(huán)境污染較小等優(yōu)點(diǎn)。自1969年工業(yè)化以來,在世界范圍發(fā)展迅速,目前,共氧化法環(huán)氧丙烷產(chǎn)能已占世界總產(chǎn)能的55%左右。其中po/sm工藝聯(lián)產(chǎn)苯乙烯,為大宗化學(xué)品,是合成樹脂和橡膠的重要單體,由于聯(lián)產(chǎn)品有較廣闊的市場,該工藝推廣速度越來越快。
po/sm工藝根據(jù)其關(guān)鍵工序環(huán)氧化工序中所用催化劑不同可以分為均相和非均相po/sm工藝,非均相po/sm工藝環(huán)氧化工序所用催化劑為ti-sio2復(fù)合氧化物催化劑,美國專利us3829392、us2003166951a1,中國專利cn1894030a、cn1720100a公開其制備方法為:先將硅膠載體進(jìn)行干燥處理,然后用n2或其它惰性氣體將鹵化鈦蒸汽帶入反應(yīng)管中與硅膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(該步驟稱為化學(xué)氣相沉積),高溫焙燒,最后經(jīng)過水洗等步驟制備得到催化劑。這種方法制備的催化劑存在ti活性中心在使用過程中容易流失,催化劑活性下降快,催化劑壽命短等問題。
為解決上述問題,需要尋求一種新的丙烯環(huán)氧化催化劑的制備方法,減少了ti活性中心流失,提高了催化劑使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種烯烴環(huán)氧化催化劑的制備方法,采用先將助劑金屬鹽負(fù)載在硅膠載體上,干燥后進(jìn)行化學(xué)氣相沉積,焙燒負(fù)載上ti物種,水洗,再進(jìn)行化學(xué)氣相沉積和高溫焙燒在ti-meo-sio2表面負(fù)載一層sio2,最后進(jìn)行硅烷化處理得到催化劑,可以減少ti活性中心流失,提高了催化劑使用壽命。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種由所述方法制備的sio2-ti-meo-sio2復(fù)合氧化物催化劑的用途,其可以用做烯烴環(huán)氧化制備環(huán)氧化物的催化劑,尤其是丙烯環(huán)氧化制備環(huán)氧丙烷的催化劑,催化劑活性好,對po的平均選擇性高。
為了達(dá)到以上目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種烯烴環(huán)氧化催化劑的制備方法,包括以下步驟:
(1)用等體積浸漬法將助劑金屬鹽負(fù)載在硅膠載體上,得到助劑金屬鹽改性的硅膠載體a;
(2)將步驟(1)得到的a干燥處理;
(3)將干燥后的a裝填入反應(yīng)管(優(yōu)選固定床反應(yīng)器)中,使用氮?dú)鈱⑩侞}優(yōu)選ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行化學(xué)氣相沉積,得到負(fù)載助劑金屬鹽和鈦鹽優(yōu)選ticl4的硅膠b;
(4)將步驟(3)得到的b在n2下進(jìn)行高溫焙燒得到負(fù)載助劑金屬氧化物和ti物種的硅膠c;
(5)將步驟(4)得到的c進(jìn)行水蒸氣洗滌,得到ti-meo-sio2復(fù)合氧化物;
(6)用氮?dú)鈱⒐杷嵬榛?yōu)選正硅酸四乙酯蒸汽帶入反應(yīng)管再次氣相沉積,得到ti-meo-sio2復(fù)合氧化物表面負(fù)載含硅化合物的d;
(7)將步驟(6)得到的d進(jìn)行高溫焙燒,得到表面包覆一層sio2的ti-meo-sio2復(fù)合氧化物,記為sio2-ti-meo-sio2;
(8)將步驟(7)得到的sio2-ti-meo-sio2進(jìn)行硅烷化處理。
其中,步驟(3)~(8)都是在同一根反應(yīng)管中進(jìn)行的。
本發(fā)明所述的步驟(1)中助劑金屬鹽可以為ce(no3)3、pr(no3)3、tb(no3)3、la(no3)3中的一種或多種,以其金屬氧化物計(jì),添加量為0.6~2.4wt%,以硅膠載體質(zhì)量計(jì)。等體積法浸漬是先測定單位質(zhì)量硅膠載體的吸水量,計(jì)算硅膠載體的吸水量,記為a,稱取一定量的助劑金屬鹽溶解a克水中,記為b溶液,然后將b溶液均勻噴灑在硅膠載體表面,然后靜置2~5h后80~120℃烘干。添加助劑金屬的目的是這些助劑金屬的氧化物都具有堿性,可以中和步驟(2)和(3)不可避免產(chǎn)生的游離tio2的酸性,減少過氧化物的自分解反應(yīng),提高催化劑的選擇性。
本發(fā)明所述的步驟(1)中所用硅膠載體為不規(guī)則塊狀c型硅膠,比表面積為100-350m2/g,平均孔徑為8~11nm,孔容為0.7~1.2ml/g,雜質(zhì)na2o含量<100ppm,雜質(zhì)fe2o3含量<500ppm,尺寸為球形當(dāng)量直徑0.5-2mm。
本發(fā)明所述步驟(2)干燥溫度為150~240℃,干燥時(shí)間為120min~240min,干燥的目的是除去硅膠載體中的自由水;干燥氣可以是空氣、氮?dú)獾热魏尾慌c硅膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體,干燥氣在反應(yīng)管中的流速為1.0~3.0cm/s。
本發(fā)明所述步驟(3)為化學(xué)氣相沉積,用惰性氣體優(yōu)選n2將汽化罐中的鈦鹽優(yōu)選ticl4蒸汽帶入到反應(yīng)管中,ticl4蒸氣跟硅膠表面的締合羥基進(jìn)行作用,進(jìn)行如下反應(yīng):
~o-si-oh+ticl4→~o-si-o-ti-cl
其中,ti在硅膠載體上的負(fù)載量為0.1-5.0wt%,優(yōu)選2.5-4.5wt%,以硅膠載體的重量計(jì);汽化罐中鈦鹽優(yōu)選ticl4溫度為137℃~150℃,惰性氣體優(yōu)選n2在反應(yīng)管中的流速為0.05~2.0cm/s,優(yōu)選0.50-1.35cm/s,ticl4蒸氣跟硅膠表面的締合羥基反應(yīng)溫度為150~300℃,沉積時(shí)間為120~240min。
本發(fā)明所述步驟(4)中在n2氣氛中焙燒,焙燒溫度為450~700℃,優(yōu)選500~600℃,升溫速率為1.5~3℃/min,焙燒時(shí)間為30-240min,優(yōu)選120-180min,n2流速為0.05-2.0cm/s,優(yōu)選1-2.5cm/s。焙燒的主要目的是在硅膠表面吸附的ti物種進(jìn)入硅膠骨架中,形成四配位的骨架ti(或者說ti=o四面體)活性中心,穩(wěn)定活性中心,而且,有部分cl元素會(huì)在焙燒過程中形成hcl氣體從硅膠載體表面脫除。
本發(fā)明所述步驟(5)為水洗,目的是用水蒸氣將硅膠載體表面吸附的cl元素除去,減少或消除其對催化劑性能的影響;水洗過程為用惰性氣體優(yōu)選n2將一定量的水蒸氣帶入反應(yīng)管中,硅膠載體表面cl元素與水蒸氣作用形成hcl氣體從硅膠載體表面脫除;水蒸汽汽化罐的溫度為100~200℃,優(yōu)選120~180℃;水洗時(shí)間為180~240min,惰性氣體優(yōu)選n2流速為1-2.5cm/s,水蒸汽與ti的摩爾比為20-150:1,優(yōu)選50-100:1。
本發(fā)明所述步驟(6)也為化學(xué)氣相沉積,主要目的是將硅酸烷基酯優(yōu)選正硅酸四乙酯負(fù)載在硅膠載體表面,用惰性氣體優(yōu)選n2將硅酸烷基酯優(yōu)選正硅酸四乙酯蒸汽帶入反應(yīng)管中,硅酸烷基酯優(yōu)選正硅酸四乙酯汽化罐的加熱溫度為166~200℃,惰性氣體優(yōu)選n2在反應(yīng)管中的流速為0.05-2.5cm/s,優(yōu)選1-2.5cm/s,反應(yīng)溫度為166-200℃,時(shí)間為120~180min,硅酸烷基酯優(yōu)選正硅酸四乙酯與硅膠載體的重量比為0.5~1:1。
本發(fā)明所述步驟(7)為在空氣氣氛中焙燒脫除硅酸烷基酯中的配體烷基酯,使其形成碳氧化合物除去,在硅膠載體表面再形成一層sio2膜,形成sio2-ti-meo-sio2夾層結(jié)構(gòu),可以保護(hù)ti物種,減少(降低)ti活性中心的流失(流失速率),提高催化劑的穩(wěn)定性;升溫速率為1.5~3℃/min,焙燒溫度為500~700℃,焙燒時(shí)間為30-120min,空氣流速為0.5~1cm/s。
本發(fā)明所述步驟(8)為硅烷化處理,用惰性氣體優(yōu)選n2將硅烷化試劑蒸汽帶入反應(yīng)管中,發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為:
~o-si-oh+si(ch3)3-nh-si(ch3)3→~o-si-o-si(ch3)3
目的為提高催化劑表面的疏水性,降低催化劑對過氧化物的分解能力,提高催化劑的選擇性;硅烷化試劑為六甲基二硅胺烷,用量為5wt%~15wt%,以硅膠載體重量計(jì),六甲基二硅胺烷溫度為126~150℃,硅烷化溫度為200~300℃,惰性氣體優(yōu)選n2在反應(yīng)管中的流速為0.5~1cm/s,硅烷化時(shí)間為60~180min。
通過本發(fā)明制備方法制備的催化劑用于催化丙烯環(huán)氧化制備環(huán)氧丙烷,工藝條件為:反應(yīng)溫度40~120℃,壓力為2~4.5mpa(表壓),丙烯與乙苯過氧化氫(ebhp)摩爾比為3~10:1,質(zhì)量空速為1~5h-1。
本發(fā)明具有以下積極效果:
(1)在ti-meo-sio2復(fù)合氧化物表層通過化學(xué)氣相沉積又沉積一層sio2,形成一層保護(hù)型sio2外殼,形成sio2-ti-meo-sio2夾層結(jié)構(gòu),可以保護(hù)ti物種,減少(降低)ti活性中心的流失(流失速率),提高催化劑的穩(wěn)定性;(2)通過對硅膠載體添加金屬助劑改性,金屬助劑與ti活性中心協(xié)同作用,提高了催化劑的活性和對環(huán)氧丙烷的選擇性,催化劑對po的平均選擇性高達(dá)96.7%,降低了po產(chǎn)品丙烯單耗;(3)本發(fā)明工藝流程控制簡單,易于工業(yè)化生產(chǎn),有很大工業(yè)化推廣前景。
附圖說明
圖1為催化劑制備裝置工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
為了更好理解本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明內(nèi)容,但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
本發(fā)明中實(shí)施例中所用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(icp-oes)為agilenttechnologies生產(chǎn),型號(hào)為720icp-oes;
本發(fā)明中實(shí)施例中通過氣相色譜進(jìn)行分析反應(yīng)液及尾氣吸收液中的po(環(huán)氧丙烷)含量,通過碘量法分析ebhp(乙苯過氧化氫)的轉(zhuǎn)化率。色譜分析條件如表1所示。
表1色譜操作條件
通過內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行po含量測定,液相濃度測定以dmf為溶劑,以dt(二氧六環(huán))為內(nèi)標(biāo)物,測定po與dt的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.6985x-0.0046,r2=0.999;氣相吸收液po濃度測定以甲苯為內(nèi)標(biāo)物,測定po與甲苯的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線y=2.161x+0.0002,r2=0.999。
液相po濃度=(0.6985×(apo/adt)-0.0046)×0.01×稀釋倍數(shù),a代表峰面積,下同
液相po含量=液相po濃度×液相取樣質(zhì)量
氣相po濃度=(2.162×(apo/a甲苯)+0.0002)×甲苯質(zhì)量
氣相po含量=氣相po濃度×吸收液總量/氣相取樣量
po總生成量=氣相po含量+液相po含量
po的選擇性=po總生成量/理論上ebhp(乙苯過氧化氫)所能氧化丙烯生成的po量×100%
ebhp轉(zhuǎn)化率通過碘量法進(jìn)行滴定,采用滴定儀進(jìn)行測定。
ebhp轉(zhuǎn)化率=(ebhp初始值-ebhp剩余量)/ebhp初始值
ebhp剩余量=(滴定終點(diǎn)-空白)×cna2s2o3×0.001×0.5×142×液樣總量/滴定取樣量
實(shí)施例中所用不規(guī)則塊狀c型硅膠載體為青島硅創(chuàng)精細(xì)化工有限公司提供,硅膠顆粒尺寸為0.6~1.1mm,比表面積為256m2/g,平均孔徑為9.2nm,孔容為0.94ml/g,吸水率為1.12g水/g硅膠,雜質(zhì)na2o含量89ppm,雜質(zhì)fe2o3含量327ppm。
實(shí)施例及對比例中催化劑用于丙烯環(huán)氧化制環(huán)氧丙烷工藝條件為:氧化劑為乙苯過氧化氫(ebhp),反應(yīng)管內(nèi)徑為24mm固定床反應(yīng)器,催化劑裝填量為10g;丙烯和ebhp的摩爾比為5:1,質(zhì)量空速為4hr-1;起始反應(yīng)溫度:50℃,根據(jù)ebhp轉(zhuǎn)化率(保證ebhp轉(zhuǎn)化率>99%)逐漸升高反應(yīng)溫度。
實(shí)施例1
稱取0.36gce(no3)3溶于33.6g蒸餾水中,噴灑在30g硅膠載體上,然后靜置2h后80℃烘干。如圖1所示,將負(fù)載過ce(no3)3的硅膠載體裝填入反應(yīng)管中,在n2氣氛下,180℃下干燥120min,n2在反應(yīng)管中線速度為1.2cm/s;化學(xué)氣相沉積ticl4:在ticl4汽化罐中加入2.98gticl4,ticl4汽化罐加熱溫度為137℃,用n2將ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.5cm/s,沉積時(shí)間為120min;焙燒:以2℃/min升溫速率升至500℃,n2在反應(yīng)管中線速度為1cm/s,焙燒120min;水洗:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入14.1g蒸餾水,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為120℃,用n2將水蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行水洗,n2在反應(yīng)管中線速度為1cm/s,水洗時(shí)間為180min;化學(xué)氣相沉積硅酯:在硅酯汽化罐中加入15g正硅酸乙酯,硅酯汽化罐加熱溫度為166℃,用n2將正硅酸乙酯蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.5cm/s,沉積時(shí)間為120min;焙燒:以3℃/min升溫速率升至500℃,空氣在反應(yīng)管中線速度為0.5cm/s,焙燒120min;硅烷化處理:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入4.5g六甲基二硅胺烷,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為130℃,用n2將六甲基二硅胺烷蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為1cm/s,硅烷化溫度為200℃,硅烷化時(shí)間為180min;得到的催化劑記為ts-c1。尾氣吸收罐用于吸收沒有被負(fù)載到載體上的ticl4和焙燒及水洗過程中產(chǎn)生的hcl氣體。
對ts-c1進(jìn)行評(píng)價(jià),連續(xù)運(yùn)行1000hr,反應(yīng)溫度由最初50℃升溫至80℃,取樣進(jìn)行氣相色譜分析,ebhp轉(zhuǎn)化率>99.9%,對po的選擇性最高達(dá)到96.4%,平均達(dá)到95.2%,收集產(chǎn)物進(jìn)行icp-oes分析,沒有發(fā)現(xiàn)催化劑組分ti。
實(shí)施例2
稱取0.48gpr(no3)3溶于33.6g蒸餾水中,噴灑在30g硅膠載體上,然后靜置2h后80℃烘干。如圖1所示,將負(fù)載過pr(no3)3的硅膠載體裝填入反應(yīng)管中,在n2氣氛下,200℃下干燥180min,n2在反應(yīng)管中線速度為1.6cm/s;化學(xué)氣相沉積ticl4:在ticl4汽化罐中加入3.57gticl4,ticl4汽化罐加熱溫度為140℃,用n2將ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.7cm/s,沉積時(shí)間為180min;焙燒:以2℃/min升溫速率升至550℃,n2在反應(yīng)管中線速度為1.5cm/s,焙燒180min;水洗:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入26.7g蒸餾水,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為140℃,用n2將水蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行水洗,n2在反應(yīng)管中線速度為1.5cm/s,水洗時(shí)間為180min;化學(xué)氣相沉積硅酯:在硅酯汽化罐中加入21g正硅酸乙酯,硅酯汽化罐加熱溫度為170℃,用n2將正硅酸乙酯蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,沉積時(shí)間為150min;焙燒:以3℃/min升溫速率升至550℃,空氣在反應(yīng)管中線速度為0.7cm/s,焙燒60min;硅烷化處理:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入3g六甲基二硅胺烷,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為135℃,用n2將六甲基二硅胺烷蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.7cm/s,硅烷化溫度為200℃,硅烷化時(shí)間為150min;得到的催化劑記為ts-c2。
對ts-c2進(jìn)行評(píng)價(jià),連續(xù)運(yùn)行1550hr,反應(yīng)溫度由最初50℃升溫至85℃,取樣進(jìn)行氣相色譜分析,ebhp轉(zhuǎn)化率>99.9%,對po的選擇性最高達(dá)到96.7%,平均達(dá)到95.1%,收集產(chǎn)物進(jìn)行icp-oes分析,沒有發(fā)現(xiàn)催化劑組分ti。
實(shí)施例3
稱取0.6gtb(no3)3溶于33.6g蒸餾水中,噴灑在30g硅膠載體上,然后靜置2h后80℃烘干。如圖1所示,將負(fù)載過tb(no3)3的硅膠載體裝填入反應(yīng)管中,在n2氣氛下,240℃下干燥240min,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s;化學(xué)氣相沉積ticl4:在ticl4汽化罐中加入4.17gticl4,ticl4汽化罐加熱溫度為145℃,用n2將ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,沉積時(shí)間為200min;焙燒:以2℃/min升溫速率升至600℃,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,焙燒200min;水洗:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入33.5g蒸餾水,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為160℃,用n2將水蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行水洗,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,水洗時(shí)間為200min;化學(xué)氣相沉積硅酯:在硅酯汽化罐中加入27g正硅酸乙酯,硅酯汽化罐加熱溫度為180℃,用n2將正硅酸乙酯蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.9cm/s,沉積時(shí)間為180min;焙燒:以3℃/min升溫速率升至600℃,空氣在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,焙燒60min;硅烷化處理:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入2.4g六甲基二硅胺烷,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為140℃,用n2將六甲基二硅胺烷蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.5cm/s,硅烷化溫度為250℃,硅烷化時(shí)間為120min;得到的催化劑記為ts-t3。
對ts-t3進(jìn)行評(píng)價(jià),連續(xù)運(yùn)行1800hr,反應(yīng)溫度由最初50℃升溫至90℃,取樣進(jìn)行氣相色譜分析,ebhp轉(zhuǎn)化率>99.9%,對po的選擇性最高達(dá)到97.8%,平均達(dá)到96.7%,收集產(chǎn)物進(jìn)行icp-oes分析,沒有發(fā)現(xiàn)催化劑組分ti。
實(shí)施例4
稱取0.72la(no3)3溶于33.6g蒸餾水中,噴灑在30g硅膠載體上,然后靜置2h后80℃烘干。如圖1所示,將負(fù)載過la(no3)3的硅膠載體裝填入反應(yīng)管中,在n2氣氛下,220℃下干燥120min,n2在反應(yīng)管中線速度為2.5cm/s;化學(xué)氣相沉積ticl4:在ticl4汽化罐中加入5.36gticl4,ticl4汽化罐加熱溫度為150℃,用n2將ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為1.35cm/s,沉積時(shí)間為240min;焙燒:以2℃/min升溫速率升至550℃,n2在反應(yīng)管中線速度為2.5cm/s,焙燒240min;水洗:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入50.7g蒸餾水,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為180℃,用n2將水蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行水洗,n2在反應(yīng)管中線速度為2.5cm/s,水洗時(shí)間為240min;化學(xué)氣相沉積硅酯:在硅酯汽化罐中加入30g正硅酸乙酯,硅酯汽化罐加熱溫度為200℃,用n2將正硅酸乙酯蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為1cm/s,沉積時(shí)間為180min;焙燒:以3℃/min升溫速率升至700℃,空氣在反應(yīng)管中線速度為1cm/s,焙燒30min;硅烷化處理:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入1.8g六甲基二硅胺烷,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為150℃,用n2將六甲基二硅胺烷蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.6cm/s,硅烷化時(shí)間為100min;硅烷化溫度為300℃,得到的催化劑記為ts-l4。
對ts-l4進(jìn)行評(píng)價(jià),連續(xù)運(yùn)行1200hr,反應(yīng)溫度由最初50℃升溫至75℃,取樣進(jìn)行氣相色譜分析,ebhp轉(zhuǎn)化率>99.9%,對po的選擇性最高達(dá)到96.8%,平均達(dá)到95.6%,收集產(chǎn)物進(jìn)行icp-oes分析,沒有發(fā)現(xiàn)催化劑組分ti。
對比例1
稱取0.6tb(no3)3溶于33.6g蒸餾水中,噴灑在30g硅膠載體上,然后靜置2h后80℃烘干。將負(fù)載過tb(no3)3的硅膠載體裝填入反應(yīng)管中,在n2氣氛下,240℃下干燥240min,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s;化學(xué)氣相沉積ticl4:在ticl4汽化罐中加入4.17gticl4,ticl4汽化罐加熱溫度為145℃,用n2將ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,沉積時(shí)間為200min;焙燒:以2℃/min升溫速率升至600℃,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,焙燒200min;水洗:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入33.5g蒸餾水,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為160℃,用n2將水蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行水洗,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,水洗時(shí)間為200min;硅烷化處理:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入2.4g六甲基二硅胺烷,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為140℃,用n2將六甲基二硅胺烷蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.5cm/s,硅烷化溫度為250℃,硅烷化時(shí)間為120min;得到的催化劑記為ts-l4。
對ts-l4進(jìn)行評(píng)價(jià),連續(xù)運(yùn)行750hr,反應(yīng)溫度由最初50℃升溫至80℃,取樣進(jìn)行氣相色譜分析,ebhp轉(zhuǎn)化率>99.9%,對po的選擇性最高達(dá)到97.5%,平均達(dá)到95.7%,收集產(chǎn)物進(jìn)行icp-oes分析,產(chǎn)物中催化劑組分ti含量約為313ppm;新鮮催化劑中ti含量約為3.42%,評(píng)價(jià)后催化劑中ti含量約為2.61%,流失率達(dá)到23.7%。
對比例2
稱取30g硅膠載體裝填入反應(yīng)管中,在n2氣氛下,240℃下干燥240min,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s;化學(xué)氣相沉積ticl4:在ticl4汽化罐中加入4.17gticl4,汽化罐加熱溫度為145℃,用n2將ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,沉積時(shí)間為200min;焙燒:以2℃/min升溫速率升至600℃,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,焙燒200min;水洗:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入33.5g蒸餾水,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為160℃,用n2將水蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行水洗,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,水洗時(shí)間為200min;化學(xué)氣相沉積硅酯:在硅酯汽化罐中加入27g正硅酸乙酯,硅酯汽化罐加熱溫度為180℃,用n2將正硅酸乙酯蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.9cm/s,沉積時(shí)間為180min;焙燒:以3℃/min升溫速率升至600℃,空氣在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,焙燒60min;硅烷化處理:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入2.4g六甲基二硅胺烷,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為140℃,用n2將六甲基二硅胺烷蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.5cm/s,硅烷化溫度為250℃,硅烷化時(shí)間為120min;得到的催化劑記為ts-01。
對ts-01進(jìn)行評(píng)價(jià),連續(xù)運(yùn)行1500hr,反應(yīng)溫度由最初50℃升溫至100℃,取樣進(jìn)行氣相色譜分析,ebhp轉(zhuǎn)化率>99.9%,對po的選擇性最高達(dá)到94.6%,平均達(dá)到92.1%,收集產(chǎn)物進(jìn)行icp-oes分析,沒有發(fā)現(xiàn)催化劑組分ti。
對比例3:
取30g硅膠載體裝填入反應(yīng)管中,在n2氣氛下,240℃下干燥240min,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s;化學(xué)氣相沉積ticl4:在ticl4汽化罐中加入4.17gticl4,汽化罐加熱溫度為145℃,用n2將ticl4蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,沉積時(shí)間為200min;焙燒:以2℃/min升溫速率升至600℃,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,焙燒200min;水洗:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入33.5g蒸餾水,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為160℃,用n2將水蒸汽帶入反應(yīng)管中進(jìn)行水洗,n2在反應(yīng)管中線速度為2cm/s,水洗時(shí)間為200min;焙燒:以3℃/min升溫速率升至600℃,空氣在反應(yīng)管中線速度為0.8cm/s,焙燒60min;硅烷化處理:在水和硅烷化試劑汽化罐中加入2.4g六甲基二硅胺烷,水和硅烷化試劑汽化罐加熱溫度為140℃,用n2將六甲基二硅胺烷蒸汽帶入反應(yīng)管中和硅膠進(jìn)行反應(yīng),n2在反應(yīng)管中線速度為0.5cm/s,硅烷化溫度為250℃,硅烷化時(shí)間為120min;得到的催化劑記為ts-02。
對ts-02進(jìn)行評(píng)價(jià),連續(xù)運(yùn)行620hr,反應(yīng)溫度由最初50℃升溫至95℃,取樣進(jìn)行氣相色譜分析,ebhp轉(zhuǎn)化率>99.9%,對po的選擇性最高達(dá)到93.6%,平均達(dá)到91.1%;新鮮催化劑中ti含量約為3.45%,收集產(chǎn)物進(jìn)行icp-oes分析,評(píng)價(jià)后催化劑中ti含量約為2.56%,流失率達(dá)到25.8%。