[发明专利]一种催化剂、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别涉及一种用于气相反应制备三氟乙烯的催化剂、其制备方法及其应用。

背景技术

三氟乙烯是一种用途广泛的含氟有机中间体，是合成氢氟醚、氟溴油以及含氟高分子聚合物的重要原料，在电子电器、航空、清洗、能源等领域均有应用。

目前比较成熟的生产三氟乙烯的工艺路线主要有两种：一是以HFC-134a为起始原料，通过脱氟化氢裂解反应生成三氟乙烯，该工艺路线简单，原料易得，但工艺条件较为苛刻，反应过程中产生HF，对设备要求较高，而且HFC-134a转化率较低，三氟乙烯收率低，催化剂寿命较短。专利FR 2710054A1、US 5856593A分别报道了以Ni/AlF₃和铬基氧化物作为催化剂，通过HFC-134a裂解生产三氟乙烯的工艺，原料转化率为30％左右，但由于高温积碳，催化剂寿命均很短。

另一条路线是以CFC-113为起始原料，经过催化加氢脱氯生产三氟氯乙烯并联产三氟乙烯，专利US 5283379、CN 1460547A、CN 1460549A、CN 1351903A报道了该工艺所用的催化剂，部分催化剂效果已达国际领先水平，但这条路线主要以生产三氟氯乙烯为主，三氟乙烯在其中含量较低，而且仍然存在催化剂寿命较短的问题。也有将此工艺路线分两步进行，先利用CFC-113加氢脱氯生产三氟氯乙烯，再对三氟氯乙烯进一步加氢脱氯生产三氟乙烯。这种方式与以CFC-113为原料生产三氟乙烯路线相比，三氟乙烯的收率得到较大幅度提升，专利CN 102211028B报道了一种用于三氟氯乙烯加氢脱氯生产三氟乙烯的催化剂，该催化剂含有三种及以上的活性组分，且所用活性炭载体经过酸化-氟化处理，在三氟氯乙烯加氢脱氯反应中表现出了优异的催化性能，原料转化率和目标产物选择性均能达到90％以上，在使用寿命方面有较好表现，但该催化剂的活性组分种类较多，载体还需要经过氟化处理，而且由于载体为活性炭，催化剂再生除积碳的过程会造成载体损耗，影响再生后的催化剂活性，不利于提高催化剂的总体使用寿命。

上述各专利技术在生产三氟乙烯的过程中仍然存在催化剂活性差、寿命短、生产成本高的问题，制约了三氟乙烯的规模化生产，因此需开发一种高活性、高稳定性、低生产成本的催化剂满足三氟乙烯产业化生产要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服背景技术中现有催化剂存在的不足，尤其针对催化剂总体使用寿命短，不易再生的问题，提供一种制备工艺简单，反应性能高效，再生过程易控制，总体使用寿命长，可用于规模化生产三氟乙烯的催化剂。

一种催化剂，以多孔金属氟化物或氟氧化物为载体，以贵金属钯或铂为活性组分，添加B、Bi、Ni、Co、Ti、V、Mo、W、Cu元素中的一种作为助催化剂，采用浸渍法制备，再过滤、干燥、焙烧后经活化而得到；所述贵金属负载量为0.1～50％，所述助催化剂负载量为0.01～10％，所述载体使用前用3-10％硝酸溶液煮沸回流2-12h，过滤后用蒸馏水洗涤至pH＝7，干燥备用。

所述贵金属负载量为0.1～10％，所述助催化剂负载量为0.01～5％，载体比表面积20-300m²/g。

所述金属氟化物为氟化铝、氟化镁、氟化钙、氟化铬，所述氟氧化物为氟氧化铝、氟氧化钙、氟氧化镁、氟氧化铬，所述助催化剂为Bi、Ni、V、Cu元素中的一种。

所述载体为金属氟化物，所述活性组分为钯，所述助催化剂为Bi，所述催化剂形式是粉末、颗粒或挤出条形。

所述活化为通入H₂/N₂混合气，在100-300℃下对催化剂处理12-24h。

上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)载体的预处理

所用多孔金属氟化物或氟氧化物载体需先用3-10％硝酸溶液煮沸回流2-12h，过滤后用蒸馏水洗涤至pH＝7，干燥；

2)浸渍法制备催化剂

称取一定量的贵金属可溶性盐，用盐酸溶解后配制浸渍液A，同时称取一定量的助催化剂前驱体配制去离子水浸渍液B，将浸渍液A和浸渍液B混合后，加入经过预处理的载体，静置浸渍12-24h，将浸渍好的催化剂过滤，干燥；

3)催化剂的活化

干燥好的催化剂移入管式炉中，通入H₂/N₂混合气，在100-300℃下对催化剂活化12-24h，所得催化剂可用于催化反应。