[发明专利]常压等离子体协同催化苯加氢制备环己烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环己烷的制备方法，特别是涉及一种常压等离子体协同催化苯加氢制备环己烷的方法。

背景技术

苯加氢反应是一个重要的加氢反应，主要用来制备常用化工中间体环己烷。环己烷主要用于制备环己醇和环己酮，也用于合成尼龙6。环己烷在涂料工业中广泛用作溶剂，是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等的极好溶剂。

目前，苯加氢制备环己烷的方法主要有气相法和液相法两种。

1、气相苯加氢制备环己烷方法：

常用的气相法有Brxane法、ARCO法、UOP法、Hytoray法和Houdry法。气相法工艺的转化率和收率均较高，但是需要在高温、高压下进行，并且反应激烈、较难控制，易出现“飞温”现象；对反应设备要求较高、反应条件较为苛刻，因而，较难工业化生产。

其中Brxane法是由荷兰矿业公司开发，使用列管式反应器，催化剂为Pt/Al₂O_-3金属催化剂，对氢气纯度要求不高，反应压力为2.5～3.0MPa，反应温度为370℃。

英国环球公司开发了UOP法制备环己烷的工艺技术，该工艺也是最早实现工业化的工艺路线，该方法使用了Ni系列催化剂代替了价格昂贵的Pt金属催化剂，反应温度在250～350℃之间，此方法与Brxane法相比节约了成本和能耗。

ARCO法在Brxane法的基础上，在反应器前增添了苯蒸发器，其转化率和选择性都有所提高。Houdry法与UOP法大致相同，环己烷的选择性得到了进一步的提高。

2、液相苯加氢制备环己烷方法：

苯加氢制备环己烷的液相法与气相法相比，反应温度和气体压力有所降低，反应相对稳定，但是后续处理较为麻烦，氢气利用率也比气相法低。苯加氢制备环己烷液相法的主要工艺有IFP法、Arosat法以及BP法。液相法制备环己烷的压力在2.5～3.0MPa，温度在220～250℃之间。

现有气相法和液相法制备环己烷，其生产工艺复杂，都在高温高压下进行，危险系数高，对设备要求苛刻。

等离子体化学作为新兴的一门学科，已经在化学工业的很多领域有了研究，目前VOCs废气处理、CH₄转化制低级烃、臭氧制备等方面有了较多较成熟的进展。低温等离子体具有很高的活性，即使在无催化剂条件下，也可以诱发许多反应，例如等离子体可以直接使氧气转化制备臭氧；可以在常压、常温下合成氨等。加氢反应是化学中一大类反应，研究等离子体环境下的苯加氢反应，目前等离子体-催化协同作用下的苯加氢，国内外未发现有相关文献资料进行报道，无论从科研还是实际应用都具有一定的价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种常压等离子体协同催化苯加氢制备环己烷的方法。本发明技术方案是将等离子体化学与苯加氢反应相结合所研制成功的一种制备环己烷的方法。通过本发明技术方案，可以在常温常压下实现苯加氢制备环己烷，本发明操作工艺简单，条件温和，大大降低了能量消耗。并且原料的转化率可以达到90%以上，环己烷的选择性较高，其选择性可达到75%以上。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种常压等离子体协同催化苯加氢制备环己烷的方法，所述制备方法包括以下步骤：

a、金属氧化物催化剂的制备：称取硝酸镍Ni(NO₃)₂或硝酸铜Cu(NO₃)₂，加入水配制成摩尔浓度为0.1～1.5mol·L^-1的溶液，然后称取催化剂载体硅藻土，将 硅藻土浸渍到配制的硝酸镍溶液或硝酸铜溶液中，浸渍8～14h，浸渍后取出进行烘干，烘干后将其置于马弗炉中进行焙烧，焙烧温度为400～650℃，焙烧时间为2～6h，焙烧后得到金属氧化物催化剂，将焙烧后的金属氧化物催化剂置于氢气等离子体中，还原15～60min；

b、将步骤a得到的金属氧化物催化剂均匀负载在玻璃纤维上，得到金属氧化物负载型催化剂；所述金属氧化物催化剂与玻璃纤维二者之间的质量配比为1～5:1；