[发明专利]一种二氧化碳气氛下丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属催化剂技术领域，具体涉及一种二氧化碳气氛下丙烷脱氢制丙烯催化剂的 制备方法及其应用。

背景技术

丙烯是一种重要的化工原料，可用于合成聚丙烯、聚丙烯腈、丙烯醛、丙烯酸和 环氧丙烷等材料，也可用于生产塑料、丙纶、有机玻璃、环氧树脂等产品。因此，世 界上对丙烯的需求量非常大，传统的石油蒸汽裂化和催化裂化法生产的丙烯已远远不 能满足快速增长的市场需求。随着石油资源日趋紧张，利用来源丰富且廉价的丙烷脱 氢制丙烯越来越引起人们的关注。

丙烷纯脱氢制丙烯虽然已经实现了工业化，但是由于受热力学平衡转化率的限制， 该过程有一定的局限性，即反应温度高、能耗大，而且催化剂失活快，需要频繁再生， 耗费大量能源，不符合目前的节能观念。二氧化碳加入到反应气中，与纯脱氢和氧气 脱氢制丙烯相比优势在于：(1)提高平衡转化率；(2)为丙烷脱氢吸热反应提供部分 能源，降低反应温度；(3)作为温和氧化剂，防止丙烷深度氧化，保证产物丙烯的选 择性；(4)去除积炭，提高催化剂的稳定性；(5)消除一些温室气体CO₂，符合当今环 保理念。

Ga₂O₃和Ga₂O₃/TiO₂被认为是目前所发现的低碳烷烃二氧化碳氧化脱氢制备低碳烯 烃较好的催化剂(K.Nakagawa et al，Chem.Commun.1998，1025；K.Nakagawa et al，J.Catal.，2001，203，87；P.Michorezyk et al，Appl.Catal.A，2003，251， 425)，它们具有较高的反应活性，但这些催化剂的稳定性却非常差，无法工业推广。 有文献报道一种以高硅铝比的HZSM-5沸石为载体，氧化镓为活性组分的催化剂(中国 专利ZL 200510025506.9)，该催化剂对二氧化碳气氛下丙烷脱氢制备丙烯具有较好的 活性与稳定性，但是氧化镓本身价格昂贵，且丙烯的得率也有待于进一步提高。因而 缺乏价格低廉、性能优良的催化剂是目前丙烷二氧化碳氧化脱氢制备丙烯领域所存在 的主要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化剂价格低廉、活性高、丙烯得率高、稳定性高的二 氧化碳气氛下丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法。

本发明的另一个目的是提供该催化剂在二氧化碳气氛下催化丙烷脱氢制丙烯反应 中的应用。

本发明以高硅铝比的HZSM-5分子筛为载体，氧化锌为活性组分，采用现有技术的 浸渍法制备得到催化剂，所提出的二氧化碳气氛下丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法， 其具体步骤为：

(1)将ZnO前驱体溶于水配制溶液，Zn²⁺离子浓度为0.002g/mL；

(2)将硅铝比为60-250的HZSM-5加入到溶液中，混合均匀，形成悬浊液，添加 时液固比为2.02-44.63mL/g；

(3)将悬浊液置于红外灯下加热搅拌蒸干，90-110℃干燥4-24小时，空气气氛 中550-750℃焙烧6-24小时即得到丙烷脱氢制丙烯催化剂；其中活性组分ZnO的负载 量为0.5-10wt％。

本发明中，ZnO前驱体是Zn(NO₃)₂或ZnCl₂或Zn(CH₃COO)₂。

本发明提出的该催化剂在二氧化碳气氛下催化丙烷脱氢制丙烯反应中的应用，其 具体步骤为：

(1)催化剂在氮气气氛中于600℃活化1-5小时；

(2)于常压条件下在固定床流动反应器中进行反应，气体总流量为20mL/min， 其中丙烷流量为0.5-2mL/min，二氧化碳的流量为0.5-5mL/min，其余为高纯氮气；

(3)催化剂用量为0.2g，催化反应的温度为600℃，反应时间为30小时。

本发明方法具有下述显著的优点：

1、本发明的催化剂制备方法简单，成本低。

2、本发明的二氧化碳气氛下丙烷脱氢反应活性高，丙烯得率高。

3、本发明的催化剂稳定性好，失活慢。

具体实施方式

实施例1：