蒽醌法生产H2O2氢化工序高性能介孔Pd/γ-Al2O3基催化剂的开发文献综述
2020-04-21 16:30:52
一、目的及意义(含国内外研究现状):
H2O2是一种绿色清洁的化工产品,在使用过程中仅释放出氧气和水,广泛应用于化工、医药、环保等领域[1]。目前,蒽醌法是国内外应用最为广泛的生产H2O2的方法,其核心步骤是加氢反应,即用H2将蒽醌加氢还原,生成氢蒽醌,而催化剂是氢化反应的核心[2]。研制高活性和高选择性的蒽醌加氢催化剂,对低成本、高浓度H2O2的生产具有重要意义。
一般应用于蒽醌氢化的催化剂分为镍系和钯系两种类型。钯系催化剂具有高活性、易再生、用量省及氢化器结构简单等特点,是目前国内外运用最为广泛的蒽醌氢化催化剂[3]。具有高活性和高选择性的蒽醌氢化催化剂,可以提高工业生产H2O2的产量,减少工作液中蒽醌的降解,从而优化生产工艺流程、改善产品质量,提高工作液的循环利用率、降低生产成本。因此,制备高性能的蒽醌加氢催化剂一直是国内外蒽醌法生产双氧水的研究热门。
为了提高Pd-等贵金属的利用率,降低工业生产成本,通常将Pd-等贵金属负载在大比表面的载体上,制备出高分散度的催化剂。因为Al2O3具有耐磨性高,易于过滤分离,较高的生产H2O2能力和较长的使用寿命等特点,所以工业生产中主要以Al2O3作为载体。
Al2O3因其特殊的表面性质、孔结构和良好的稳定性,成为应用最为广泛的催化剂载体材料。目前Al2O3载体材料的制备过程通常是先制备Al2O3前驱体,然后再通过一定的成型方法制备成相应的形状。其中,球形的Al2O3因其良好的滚动性、低磨耗、高强度在固定床、移动床中广泛使用。
目前制备球形Al2O3的方法主要有滚动法和油(氨)柱法,最近也有文献专利报道采用水相成型的方法。滚动法主要利用快脱粉的水硬性,在滚动过程中先生成母球,然后在聚集长大再经养生、干燥、焙烧制成成品,这种方法生产成本低廉,但是磨耗大、孔容小。另外两种方法主要是采用溶胶凝胶原理进行成型,能够有效解决滚动法的这些缺点。
与不规则形状的Al2O3粒子相比,球形Al2O3具有尺寸均匀、表面光滑和不易磨损的优点。Feng等人[4]研究发现,与Pd直接分散在球形Al2O3上相比,Pd分散在球形SiO2-Al2O3上后的粒径变小,分散度增加,扩散阻力减小;采用油柱法制备蛋壳型Pd/SiO2-Al2O3球形催化剂的乙基蒽醌催化加氢活性和稳定性随着SiO2含量的增加而提高。李等人[5]以尿素为OH-供体、十六烷基三甲基溴化铵或聚乙二醇17000为结构调节剂,在传统球形Al2O3表面和孔内原位生长Al2O3晶须,然后以晶须安排成花状的球形Al2O3为载体制备Pd催化剂;与球形Al2O3负载的Pd催化剂相比,以晶须安排成花状的球形Al2O3负载的Pd催化剂表现出更高的加氢效率、选择性和结构稳定性。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}二、研究的基本内容、目标及拟采用的技术方案及措施
目前,现有的蒽醌法生产H2O2主要采用负载型钯催化剂,一般涉及γ-Al2O3等载体的制备、浸渍负载Pd-和焙烧等过程,但蒽醌法生产H2O2氢化催化剂的研制还存在以下问题:(1)蒽醌法制备H2O2氢化工序现有固定床反应器氢化效率低和Pd催化剂稳定性差的问题;(2)活性组分Pd的价格昂贵,如何减少Pd催化剂中Pd的用量,提高Pd的利用率仍然是研究的重点问题。
铝酸钠,又称偏铝酸钠,是生产广泛用于工业和科技领域的氢氧化铝和冶金氧化铝的高效原料。但迄今还鲜有Pluronic嵌段共聚物辅助溶胶-凝胶法从铝酸钠制备介孔γ-Al2O3,并用做催化剂载体的报道。
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