一种钯/炭黑催化剂的连续制备方法及制备装置与流程

本申请涉及催化剂的制备的，具体涉及一种钯/炭黑催化剂的连续制备方法及制备装置。

背景技术：

1、钯/炭催化剂在精细化学品合成中应用非常广泛，其可以催化烯烃、炔烃、芳香化合物等的氢化反应生成相应饱和化合物，也可以催化芳香化合物的烷基化反应，将芳香化合物转化为相应的烷基化合物。

2、现有技术中有人提供了一种碳纳米管负载钯催化剂的制备方法及催化剂和其在催化燃烧反应中的应用。该催化剂以碳纳米管为载体，以贵金属钯纳米粒子为活性组分，利用体系内的压力变化制备了均匀负载在碳纳米管表面和管腔内部的纳米钯催化剂。

3、上述方案中虽然能够制备出钯/炭催化剂，但是在液相中进行水解沉积，很难避免钯的堆积，导致在炭孔隙中担载的钯颗粒尺寸较大，在催化过程中难以和反应物接触，部分钯不能发挥催化作用，导致催化剂的活性降低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术缺陷之一，本申请中提供了一种钯/炭黑催化剂的连续制备方法及制备装置。

2、根据本申请的第一个方面，提供了一种钯/炭黑催化剂的连续制备方法，包括以下步骤：

3、s10，制备流态混合物a：

4、向搅拌罐中加入炭黑，同时向搅拌罐内喷洒氯化钯水溶液和尿素溶液，充分搅拌，混合吸附至少60min，使氯化钯水溶液和尿素溶液吸附在炭黑孔隙中，得到流态混合物a；

5、s20，将制备的流态混合物a输送到振动流化床组件中，通过振动流化床组件的输送带依次经过反应段、脱水段和还原段制备钯/炭黑催化剂：

6、s201，在反应段中脱除氯化氢：向反应段中通入湿热空气，流态混合物a与湿热空气接触反应脱除氯化氢，同时氯化钯发生水解反应生成氢氧化钯沉积在炭黑孔隙中，得到溶液b；

7、s202，在脱水段中脱除水分：向脱水段中通入惰性气体，惰性气体的通气速率为0.2~0.5m/s，并进行加热，将溶液b中的水分进行脱除，得到粉体c；

8、s203，在还原段中制备得到钯/炭黑催化剂：向还原段中通入氢气，氢气的通气速率为0.01~0.05m/s，并进行加热，将粉体c中的氢氧化钯还原成钯，钯沉积在炭黑孔隙中，即可得到钯/炭黑催化剂。

9、优选地，所述氯化钯水溶液的质量浓度为10g/l；所述氯化钯水溶液包括以下重量份数的原料：氯化钯1份、质量浓度为36.5%的浓盐酸10份和余量的去离子水。

10、更优选地，所述炭黑的加入量为95-99g、所述氯化钯水溶液的加入量为16.7-166.7ml、所述尿素溶液的加入量为5.6-56.6ml；所述尿素溶液的浓度为10%wt；制备出的钯/炭黑催化剂中，钯的含量为1~10%wt。

11、更优选地，所述步骤s201中湿热空气的温度为40~70℃；所述步骤s202中加热的温度为150~200℃；所述步骤s203中加热的温度为200~280℃。

12、更优选地，所述振动流化床组件的输送带的输送速度为0.1~0.2m/min。

13、根据本申请的第二个方面，提供了一种用于实现上述钯/炭黑催化剂的连续制备方法的制备装置，包括：

14、搅拌罐组件，包括搅拌罐、搅拌部件和搅拌电机；所述搅拌罐上设置有第一进料口、第一出料口、搅拌口；所述搅拌电机为所述搅拌部件提供动力，所述搅拌部件的搅拌端通过所述搅拌口伸入所述搅拌罐内部；

15、振动流化床组件，包括反应部件和设置于所述反应部件上的第二出料口；所述反应部件依次包括反应段、脱水段和还原段，所述反应段、所述脱水段和所述还原段之间通过输送带相连通，所述输送带的一端用于承接第一出料口处的物料，所述输送带的另一端与所述第二出料口相连通，物料通过输送带依次在反应段、脱水段和还原段中进行反应后由第二出料口输出。

16、优选地，所述振动流化床组件还包括加气部件和集气部件；所述加气部件包括反应加气部件、脱水加气部件和还原加气部件；所述反应加气部件包括鼓风机，所述鼓风机的出风端与所述反应段的进气口之间通过第一加热器和第一阀门相连通；所述脱水加气部件包括惰性气体瓶，所述惰性气体瓶与所述脱水段的进气口之间通过第二加热器和第二阀门相连通；所述还原加气部件包括氢气瓶，所述氢气瓶与所述还原段的进气口之间通过第三加热器和第三阀门相连通。

17、更优选地，所述集气部件包括引风机，所述引风机的吸气端与所述反应段的出气口、所述脱水段的出气口和所述还原段的出气口之间均通过第四阀门相连通。

18、更优选地，输送带为孔径为0.1~0.5μm的不锈钢丝网。

19、优选地，所述制备装置还包括螺旋加料器，设置于所述第一出料口与所述输送带上靠近所述第一出料口的一端之间。

20、本申请中采用炭黑作为载体，相对于活性炭作为载体，炭黑由大量有序排列的碳原子组成，具有类似于石墨的层状结构，层与层之间通过范德华力相互作用，使得炭黑保持稳定的结构，层状结构赋予炭黑具有良好的导电性和导热性，使炭黑具有更好的电子转移能力。本申请中通过大量气体的产生使钯颗粒不会团聚和堆积，分散的更加均匀，避免了现有技术中在液相中反应造成的钯颗粒尺寸较大、易堆积、催化效果不好的问题；制备出的钯/炭黑催化剂中钯颗粒尺寸较小，且均匀负载在炭黑孔隙中，能够增大与反应物的接触面积，质量稳定可靠，在催化加氢脱苄方面具有显著的催化活性。通过振动流化床组件的输送带能够实现钯/炭黑催化剂的连续制备，提高了制备出的钯/炭黑催化剂的质量稳定性。

21、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中进行阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所指出的内容来实现和获得。

技术特征：

1.一种钯/炭黑催化剂的连续制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钯/炭黑催化剂的连续制备方法，其特征在于，所述氯化钯水溶液质量浓度为10g/l；

3.根据权利要求2所述的钯/炭黑催化剂的连续制备方法，其特征在于，所述炭黑的加入量为95-99g、所述氯化钯水溶液的加入量为16.7-166.7ml、所述尿素溶液的加入量为5.6-56.6ml；

4.根据权利要求3所述的钯/炭黑催化剂的连续制备方法，其特征在于，所述步骤s201中湿热空气的温度为40~70℃；所述步骤s202中加热的温度为150~200℃；所述步骤s203中加热的温度为200~280℃。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的钯/炭黑催化剂的连续制备方法，其特征在于，所述振动流化床组件的输送带的输送速度为0.1~0.2m/min。

6.一种用于实现如权利要求1~4中任一项所述的钯/炭黑催化剂的连续制备方法的制备装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的钯/炭黑催化剂的制备装置，其特征在于，所述振动流化床组件（20）还包括加气部件（203）和集气部件（204）；

8.根据权利要求7所述的钯/炭黑催化剂的制备装置，其特征在于，所述集气部件（204）包括引风机（2041），所述引风机（2041）的吸气端与所述反应段（2011）的出气口、所述脱水段（2012）的出气口和所述还原段（2013）的出气口之间均通过第四阀门相连通。

9.根据权利要求6~8中任一项所述的钯/炭黑催化剂的制备装置，其特征在于，输送带（2014）为孔径为0.1~0.5μm的不锈钢丝网。

10.根据权利要求9所述的钯/炭黑催化剂的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括螺旋加料器（30），设置于所述第一出料口（1012）与所述输送带（2014）上靠近所述第一出料口（1012）的一端之间。

技术总结
本申请提供了一种钯/炭黑催化剂的连续制备方法及制备装置，其中连续制备方法，包括以下步骤：S10，制备流态混合物A：向搅拌罐中加入炭黑，同时向搅拌罐内喷洒氯化钯水溶液和尿素溶液，充分搅拌，混合吸附至少60min，使氯化钯水溶液和尿素溶液吸附在炭黑孔隙中，得到流态混合物A；S20，将制备的流态混合物A输送到振动流化床组件中，通过振动流化床组件的输送带依次经过反应段、脱水段和还原段制备钯/炭黑催化剂；具有钯颗粒尺寸较小、且均匀负载在炭黑孔隙中，能够增大与反应物的接触面积、质量稳定可靠、催化效果好的有益效果；适用于催化剂的制备的技术领域。

技术研发人员：史文仓,薛亚磊,朱连超,王晓妮
受保护的技术使用者：山西安仑化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24