專利名稱：一種催化聚α烯烴完全加氫合成飽和烷烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化聚α烯烴完全加氫合成飽和烷烴的方法。
背景技術(shù)：
20世紀(jì)70年代以后，隨著各種發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他機(jī)械設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和日益緊迫的“節(jié)能”“環(huán)保”要求，對(duì)潤滑油的粘溫性、揮發(fā)性、熱氧化安定性等主要性能也提出了日益苛刻的要求，天然礦物質(zhì)基礎(chǔ)油的質(zhì)量性能接近極限，難以再調(diào)制性能、規(guī)格更高的產(chǎn)品。 這就直接推動(dòng)了合成基礎(chǔ)油的發(fā)展。近年來由于潤滑油規(guī)格，特別是內(nèi)燃機(jī)油規(guī)格更加嚴(yán)格，許多指標(biāo)僅靠礦物油很難滿足新規(guī)格的要求，促使人們對(duì)合成油的興趣大增，也促進(jìn)了合成潤滑油的需求增長。長鏈飽和烷烴作為基礎(chǔ)油調(diào)制的發(fā)動(dòng)機(jī)油與礦物油發(fā)動(dòng)機(jī)油相比有許多優(yōu)點(diǎn)。首先是這種烯烴的熱穩(wěn)定性和氧化安定性明顯優(yōu)于礦物油，可以延長換油期，降低了維修費(fèi)用和減少停車時(shí)間。另外，使用這種合成潤滑油時(shí)，與礦物質(zhì)基礎(chǔ)油常用的添加劑相容性好，且可以減少添加劑的用量，或用較便宜的添加劑，這可縮小這種合成潤滑油與礦物油型車用發(fā)動(dòng)機(jī)油的價(jià)格差異。合成潤滑油還具有操作溫度范圍寬、黏溫性能好、傾點(diǎn)低、黏度指數(shù)高、蒸發(fā)損失小，低揮發(fā)性，閃電、著火點(diǎn)、自燃點(diǎn)高，高溫下不吸濕，水解安定性好，剪切安定性好，對(duì)設(shè)備無腐蝕性。此外，在低溫和高溫條件下，對(duì)引擎磨損小，積碳少，可生物降解，而且使用壽命長，效率高，結(jié)焦少、無毒和對(duì)皮膚有浸潤作用等特點(diǎn)。在生產(chǎn)合成潤滑油的過程中，希望對(duì)聚α烯烴進(jìn)行加氫，使分子中殘余的烯烴雙鍵飽和，以保證產(chǎn)品的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。這一步對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。如果不進(jìn)行這一步加氫反應(yīng)，烯烴在急速運(yùn)轉(zhuǎn)的引擎中或者高溫的汽輪機(jī)中壽命會(huì)很短。即便不在這樣的環(huán)境中，空氣中的氧氣也會(huì)和破壞雙鍵，從而使產(chǎn)品的質(zhì)量性能大大降低，失去了其原有的意義。目前用于聚α烯烴加氫的催化劑主要有雷尼鎳和浸漬法負(fù)載型催化劑。采用雷尼鎳雖然可以達(dá)到一定的加氫效果，但是雷尼鎳在空氣中不穩(wěn)定，遇氧氣容易燃燒，給保存與使用帶來很大的不便。浸漬法雖然工藝簡單，可以節(jié)約金屬，但是金屬組分的活性較差， 且催化劑的壽命短容易失活，添加貴金屬后成本上升，也不適用于目前的工業(yè)化。與之相比，采用共沉淀法生產(chǎn)催化劑顆粒非常細(xì)，可以達(dá)到納米級(jí)別，同時(shí)活性組分金屬鎳分散比前兩者都好，并且有表面積大、穩(wěn)定性優(yōu)越的特點(diǎn)。因此，本發(fā)明提供一種將活性組分鎳與Si02、Al2O3同時(shí)沉淀出來獲得高分散大外表面鎳催化劑的方法，并應(yīng)用于聚α烯烴加氫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、效率高、成本低廉的催化聚α烯烴完全加氫合成飽和烷烴的方法。本發(fā)明提供的催化聚α烯烴完全加氫合成飽和烷烴的方法，其步驟為聚α烯烴與氫氣一同進(jìn)入裝填催化劑的固定床進(jìn)行催化反應(yīng)，聚α烯烴完全氫化成烷烴；所述催化劑由Si02、Al203與金屬鎳經(jīng)共沉淀制備獲得，記為Ni/Si02-Al203。其反應(yīng)式是
CnH2n + H2- CnH2n+2 (n=20—100)； 其中，催化反應(yīng)具體條件為
(1)催化反應(yīng)的溫度范圍是60-200°C；
(2)催化反應(yīng)的壓力范圍是1.0-6. 0 MPa ；
(3)液時(shí)空速范圍為0.4-0. 8 ；
(4)氫氣與聚α烯烴摩爾比為5-20。所述的聚α烯烴，分子式為CnH2n,其中η是碳原子數(shù)為20-100。本發(fā)明所用的催化劑是共沉淀制備的Ni/Si02-Al203催化劑，其具體制備方法如下
將硝酸鋁(Al(NO3)3QH2O)與硝酸鎳(Ni(N03)2_6H20)的混合溶液滴加到硅酸鈉 (Na2SiO3 QH2O)溶液中，使其完全沉淀，然后洗滌過濾烘干。再通過高溫空氣焙燒生成NiO/ SiO2-Al2O30催化劑使用前用還原氣體進(jìn)行還原，得到Ni/Si02-Al203催化劑。該催化劑表面積大、活性高、穩(wěn)定性好。本發(fā)明中，共沉淀制備的Ni/Si02-Al203催化劑中，SiO2-Al2O3是催化劑的載體，金屬鎳為催化活性組分，分散其中。金屬鎳的負(fù)載量為30-60wt%，SiO2與Al2O3的摩爾比為 8:1-16:1。本發(fā)明中，所述高溫空氣焙燒的溫度為600-750°C，焙燒時(shí)間4_10h。本發(fā)明中，所述還原氣體為氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，還原氣體中氫氣的含量為 1%-100%，還原溫度為 200-500°C。共沉淀法制備Ni/Si02-Al203催化劑的具體操作步驟為
將一定量的Na2SiO3' 9H20放入500ml燒杯1中，加水約100ml，充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙狻Ｔ跓?中放入一定量的Al (NO3) 3_ 9H20與Ni(N03)2_ 6H20，加水約100ml，充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在機(jī)械攪拌的條件下將燒杯2中的溶液逐滴滴加到燒杯1中，滴加完畢后使用NaOH溶液調(diào)變pH值，使沉淀液的pH值為7.8—8.2，然后攪拌2-101!。攪拌完畢后將沉淀液倒入砂心漏斗中抽濾，并用蒸餾水洗滌數(shù)遍，再用乙醇洗滌，室溫過夜。放入烘箱中直至其完全干燥，再置于空氣氣氛下600-750°C焙燒4-10h。用于活性測試時(shí)，催化劑均壓片造粒至20-40目大小，獲得Ni/Si02-Al203催化劑。本發(fā)明使用簡單易行的方法，實(shí)現(xiàn)了聚α烯烴的完全加氫還原成烷烴，使分子中的烯烴雙鍵飽和，以保證產(chǎn)品的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，聚α烯烴的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到 100%。本發(fā)明使用的催化劑制備工藝簡單、成本低廉。因此，本發(fā)明具有良好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明。實(shí)施例1
Ni (40wt. %)/Si02:Al203=8:1催化劑按如下步驟制備將一 56. 80g的N Si03_ 9H20放入500ml燒杯1中，加水約IOOml充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在燒?2 中放入 18. 75g 的 Al (NO3) 3_9H20 與 48. 05gNi (NO3) 2_6H20，加水約 IOOml 充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在機(jī)械攪拌的條件下將燒杯2中的溶液逐滴滴加到燒杯1中，滴加完畢后使用NaOH溶液調(diào)變pH值使沉淀液的pH值為8左右，然后攪拌10h。攪拌完畢后將沉淀液倒入砂心漏斗中抽濾，并用蒸餾水洗滌3遍，乙醇洗滌2遍，在室溫過夜。放入70°C烘箱中直至其完全干燥，再置于空氣氣氛下60(TC被燒10h。用于活性測試時(shí)，催化劑均壓片造粒至 20-40 目大小，獲得 Ni (40wt. %)/Si02:Al203=8:1 催化劑。將10克制備好的Ni (40wt. %)/Si02:Al203=8:1催化劑裝入一個(gè)直徑為8毫米的不銹鋼反應(yīng)管中，將聚α烯烴(CiciciH2cici)與氫氣混合之后通入反應(yīng)管中，進(jìn)入催化床反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)體系壓力為l.OMpa，液時(shí)空速為0.8，氫氣與聚α烯烴摩爾比為5，聚α 烯烴(CiqqH2qq)轉(zhuǎn)化率為100%。實(shí)施例2
Ni (40wt. %)/SiO2: Al2O3=IO 1催化劑按如下步驟制備
將一 56. 80g的Na2SiCV 9H20放入500ml燒杯1中，加水溶解約IOOml充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在燒?中放入15. OOg的Al (NO3) 39H20與46. 37gNi (NO3) 2_6H20，加水溶解約IOOml 充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在機(jī)械攪拌的條件下將燒杯2中的溶液逐滴滴加到燒杯1中，滴加完畢后使用NaOH溶液調(diào)變pH值使沉淀液的pH值為8左右，然后攪拌他。攪拌完畢后將沉淀液倒入砂心漏斗中抽濾，并用蒸餾水洗滌3遍，乙醇洗滌2遍，在室溫過夜。放入70°C 烘箱中直至其完全干燥，再置于空氣氣氛下640°C被燒他。用于活性測試時(shí)，催化劑均壓片造粒至20-40目大小，獲得Ni (40wt. %)/SiO2: Al2O3=IO 1催化劑。將10克制備好的Ni (40wt. %)/SiO2:Al2O3=IO 1催化劑裝入一個(gè)直徑為8毫米的不銹鋼反應(yīng)管中，將聚α烯烴(C8tlH16tl)與氫氣混合之后通入反應(yīng)管中，進(jìn)入催化床反應(yīng)，反應(yīng)溫度為160°C，反應(yīng)體系壓力為5.0Mpa，液時(shí)空速為0.8，氫氣與聚α烯烴摩爾比為15， 聚α烯烴(C8tlH16tl)轉(zhuǎn)化率為100%。實(shí)施例3
Ni (40wt. %)/Si02:Al203=12:1催化劑按如下步驟制備
將一 56. 80g的Na2SiCV 9H20放入500ml燒杯1中，加水溶解約IOOml充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在燒?2 中放入 12. 75g 的 Al (NO3) 3_9H20 與 45. 25gNi (NO3) 2_6H20，加水溶解約 IOOml 充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙狻Ｔ跈C(jī)械攪拌的條件下將燒杯2中的溶液逐滴滴加到燒杯1中，滴加完畢后使用NaOH溶液調(diào)變pH值使沉淀液的pH值為8左右，然后攪拌他。攪拌完畢后將沉淀液倒入砂心漏斗中抽濾，并用蒸餾水洗滌3遍，乙醇洗滌2遍，在室溫過夜。放入70°C 烘箱中直至其完全干燥，再置于空氣氣氛下675°C被燒他。用于活性測試時(shí)，催化劑均壓片造粒至20-40目大小，獲得Ni (40wt. %)/Si02:Al203=12:1催化劑。將10克制備好的Ni (40wt. %)/Si02:Al203=12:1催化劑裝入一個(gè)直徑為8毫米的不銹鋼反應(yīng)管中，將聚α烯烴(C6tlH12tl)與氫氣混合之后通入反應(yīng)管中，進(jìn)入催化床反應(yīng)，反應(yīng)溫度為140°C，反應(yīng)體系壓力為4.0Mpa，液時(shí)空速為0.7，氫氣與聚α烯烴摩爾比為13， 聚α烯烴(C6tlH12tl)轉(zhuǎn)化率為100%。實(shí)施例4
Ni (40wt. %)/SiO2: Al2O3=H: 1催化劑按如下步驟制備將一 56. 80g的Na2SiCV 9H20放入500ml燒杯1中，加水溶解約IOOml充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙狻Ｔ跓?中放入10. 70g的Al (NO3) 39H20與44. 35gNi (NO3) 2_6H20，加水溶解約IOOml 充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在機(jī)械攪拌的條件下將燒杯2中的溶液逐滴滴加到燒杯1中，滴加完畢后使用NaOH溶液調(diào)變pH值使沉淀液的pH值為8左右，然后攪拌4h。攪拌完畢后將沉淀液倒入砂心漏斗中抽濾，并用蒸餾水洗滌3遍，乙醇洗滌2遍，在室溫過夜。放入70°C 烘箱中直至其完全干燥，再置于空氣氣氛下710°C被燒證。用于活性測試時(shí)，催化劑均壓片造粒至20-40目大小，獲得Ni (40wt. %)/SiO2: Al2O3=H 1催化劑。將10克制備好的Ni (40wt. %)/SiO2:Al2O3=H 1催化劑裝入一個(gè)直徑為8毫米的不銹鋼反應(yīng)管中，將聚α烯烴(C4tlH8tl)與氫氣混合之后通入反應(yīng)管中，進(jìn)入催化床反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)體系壓力為3.0Mpa，液時(shí)空速為0.6，氫氣與聚α烯烴摩爾比為10， 聚α烯烴(C4tlH8tl)轉(zhuǎn)化率為100%。實(shí)施例5
Ni (40wt. %)/Si02:Al203=16:1催化劑按如下步驟制備
將一 56. 80g的N Si03_ 9H20放入500ml燒杯1中，加水溶解約IOOml充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙?。在燒?中放入9. 38g的Al (NO3) 3 9H20與43. 84gNi (NO3) 2_ 6H20,加水溶解約IOOml 充分?jǐn)嚢柚疗渫耆芙狻Ｔ跈C(jī)械攪拌的條件下將燒杯2中的溶液逐滴滴加到燒杯1中，滴加完畢后使用NaOH溶液調(diào)變pH值使沉淀液的pH值為8左右，然后攪拌池。攪拌完畢后將沉淀液倒入砂心漏斗中抽濾，并用蒸餾水洗滌3遍，乙醇洗滌2遍，在室溫過夜。放入70°C 烘箱中直至其完全干燥，再置于空氣氣氛下750°C被燒4h。用于活性測試時(shí)，催化劑均壓片造粒至20-40目大小，獲得Ni (40wt. %)/Si02:Al203=16:1催化劑。將10克制備好的Ni (40wt. %)/Si02:Al203=16:1催化劑裝入一個(gè)直徑為8毫米的不銹鋼反應(yīng)管中，將聚α烯烴(C2tlH4tl)與氫氣混合之后通入反應(yīng)管中，進(jìn)入催化床反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60°C，反應(yīng)體系壓力為6. OMpa，液時(shí)空速為0.4，氫氣與聚α烯烴摩爾比為20，聚 α烯烴(C2tlH4tl)轉(zhuǎn)化率為100%。
權(quán)利要求
1.一種催化聚α烯烴完全加氫合成飽和烷烴的方法，其特征在于聚α烯烴與氫氣一同進(jìn)入裝填催化劑的固定床進(jìn)行催化反應(yīng)，聚α烯烴完全氫化成烷烴；所述催化劑由 SiO2^Al2O3與金屬鎳經(jīng)共沉淀制備獲得，記為Ni/Si02-Al203 ；其中，所述催化反應(yīng)條件為(1)溫度為60-200。C;(2)壓力為1. 0-6. 0 MPa ；(3)液時(shí)空速范圍為0.4-0. 8 ；(4)氫氣與聚α烯烴摩爾比為5-20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述共沉淀制備Ni/Si02-Al203催化劑的步驟為將硝酸鋁與硝酸鎳的混合溶液滴加到硅酸鈉溶液中，使其完全沉淀，然后洗滌過濾烘干；再通過高溫空氣焙燒生成NiCVSiO2-Al2O3 ；催化劑使用前用還原氣體還原，得到Ni/ SiO2-Al2O3 催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述Ni/Si02-Al203催化劑中，SiO2-Al2O3 是催化劑的載體，金屬鎳為催化活性組分，分散其中；金屬鎳的負(fù)載量為30-60wt%，SiO2與 Al2O3的摩爾比為8:1-16:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述高溫空氣焙燒的溫度為600-750°C，焙燒時(shí)間4-10h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述還原氣體為氫氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w， 還原氣體中氫氣的含量為1%-100%，還原溫度為200-500°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種催化聚α烯烴完全加氫合成飽和烷烴的方法。本發(fā)明采用共沉淀法合成Ni/SiO2-Al2O3型催化劑。在Ni/SiO2-Al2O3催化劑的存在下，在反應(yīng)溫度為60-200oC、壓力范圍1.0-6.0Mpa、液時(shí)空速為0.4-0.8h-1，并且氫氣與聚α烯烴摩爾比為5-20時(shí)，聚α烯烴即可被催化還原為飽和烷烴。本發(fā)明使用簡單易行的方法，實(shí)現(xiàn)聚α烯烴的完全加氫還原成烷烴，使分子中的烯烴雙鍵飽和，以保證產(chǎn)品的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，聚α烯烴的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%。本發(fā)明使用的催化劑制備工藝簡單、成本低廉。本發(fā)明具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J23/755GK102260133SQ201110156970
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者侯磊, 徐華龍, 沈偉, 秦楓 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)