[发明专利]一种用于实现不饱和烯炔烃选择性催化加氢的电化学系统

说明书

本发明属于精细化工领域，涉及一种通过电化学方法实现不饱和烯炔烃选择性催化加氢的系统。系统结构由控制与显示模块、进料气体控制模块、电化学工作控制和反应模块以及电解质控制模块四部分构成，通过电解水制氢的电化学技术将电解产生的氢原子直接用于不饱和烯炔烃的选择性催化加氢反应，实现气态不饱和烯炔烃的较高的转化率和优异的选择性。本发明所述不饱和烯炔烃选择性催化加氢的电化学系统，主要优势在于避免使用高危险性H₂，在室温条件下通过控制阴极电势即可控制氢原子通量；过程中将催化反应化学室和电化学室分开，产物分离容易。

技术领域

本发明属于不饱和烯炔烃的制备与除杂的能源催化技术领域，涉及一种通过电化学方法实现不饱和烯炔烃选择性催化加氢的系统。

背景技术

石油烷烃高温裂解制烯烃中，除了产生大量的乙烯、丙烯及丁烯等低碳单烯烃外，还有微量的炔烃和二烯烃杂质，这些杂质不仅会影响单烯烃的聚合反应，而且还会毒化催化剂，因此杂质的浓度必须控制在5ppm以下。选择性催化加氢使其变为单烯烃是最为经济和高效的方法，当前，消除这些杂质的商业方法是热催化选择性氢化反应，然而因为不可避免的使用氢气，会带来安全问题，而且转化率不高，选择性较差。因此，为了将这些杂质转化为相应的烯烃原料来消除这些杂质，从而获得较高的碳利用率，选择性加氢系统至关重要。因此，设计出安全易控，方便简单，高选择性高活性的不饱和烯炔烃选择性催化加氢的电化学系统是至关重要的，而实现新型气态不饱和烯炔烃的选择性催化加氢的电化学系统可降低成本、减少能耗、提高产率，必将产生新的化工过程。

发明内容

本发明提供了一种用于实现不饱和烯炔烃选择性催化加氢的电化学系统。本发明所述不饱和烯炔烃选择性催化加氢的电化学系统，避免使用高危险性H₂，实现将二烯烃和炔烃等选择性催化加氢转化为一烯烃，产物分离容易；体系统安全易控，选择性高催化效率高。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于实现不饱和烯炔烃选择性催化加氢的电化学系统，该系统包括控制与显示模块、进料气体控制模块、电化学工作控制和反应模块以及电解质控制模块；

其中，进料气体控制模块与反应模块气体反应室相连，为反应模块提供含有不饱和烯炔烃的原料气；

电解质控制模块与反应模块电化学室相连，为反应模块检测电解质pH值和及时补充电解液；

电化学工作控制和反应模块为不饱和烯炔烃选择性催化加氢提供反应场所，其包括气体反应室和电化学室，气体反应室内含有不饱和烯炔烃反应气体，电化学室包括工作电极(阴极)、参比电极、对电极(阳极)、电解质；控制与显示模块同时与进料气体控制模块、电化学工作控制和反应模块以及电解质控制模块相连，控制与显示模块为进料气体控制模块和电解质控制模块提供运行的电力，同时为电化学工作控制和反应模块实现稳态的恒定电流或恒定电位的电化学反应模式，使电化学产生的氢源直接用于催化反应，实现进料气中不饱和烯炔烃的选择性催化加氢。

上述电化学室中的阴极为含有Pd、Pt、Cu、Ni、Fe、Ti、Zn等的金属膜，或负载有致密金属膜的多孔玻璃、多孔陶瓷、多孔不锈钢、多孔聚合物载体复合结构薄膜；阳极可选择碳棒、铂电极等。工作电极即阴极也作为隔膜将气体反应室与电化学室隔离开来。

上述电化学室中的电解液pH值范围在1～10之间，电解液补给流速为0ml/min～50ml/min之间。电解液可以选择电解液为0.5～2mol/L酸碱溶液等，如H₂SO₄或KOH等。

上述进料气体控制模块由稳压控制原料气的进料压力在0～1Mpa之间，进料流速范围在 0ml/min～100ml/min之间。该原料气中含有不饱和烯炔烃，不饱和烯炔烃主要指的是不饱和炔烃和/或多烯烃等，不饱和炔烃和/或多烯烃的摩尔浓度范围大于0.001％(一般在0.001％～ 10％之间)，原料气中的剩余部分为氧气、氮气、二氧化碳或者饱和烷烃、一烯烃等。