[发明专利]丙烷二氧化碳脱氢制丙烯用的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明本发明属于化工催化剂技术领域，具体涉及一种丙烷二氧化碳脱氢制丙烯用的催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由于丙烯下游产品的快速发展，极大地促进了我国丙烯需求量的快速增长。据估计，2010年我国丙烯总生产能力将达到1080万吨/年，但是我国对丙烯的需求量将达到1905万吨，供需缺口为825万吨，丙烯供需矛盾十分突出。由于石油资源的紧张，目前依靠石油的蒸汽裂化和催化裂化技术已经远远无法满足迅速增长的丙烯需求。我国有丰富的液化石油气，它基本上由 60%的丙烷和20%的丁烷组成，若能有效地将丙烷通过脱氢转化成丙烯，将可缓解丙烯来源不足的问题。所以丙烷催化脱氢成为了当今研究热点，也是解决丙烯供需问题的途径之一。

工业上丙烷催化脱氢主要采用UOP公司的Oleflex技术和ABB Lummus公司的Catofin技术，前者使用Pt-Sn/Al₂O₃催化剂，后者使用氧化铬/氧化铝催化剂。但是仍然存在催化剂失活很快、再生频繁、耗费大量能源等缺点，急需新的脱氢技术加以改善。二氧化碳加入到反应气中，与纯脱氢及氧气氧化脱氢制丙烯相比优势在于：（1）可以提高平衡转化率；（2）降低反应温度；（3）作为温和氧化剂，防止深度氧化，保证产物丙烯的选择性；（4）去除积碳，提高催化剂的稳定性；（5）二氧化碳作为温室气体被消耗，符合当今环保理念。

目前，丙烷二氧化碳脱氢制丙烯的催化剂普遍存在活性低、稳定性差、选择性低、价格昂贵等缺点，限制了该项技术的工业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在丙烷二氧化碳脱氢制丙烯反应中活性高、丙烯选择性高的催化剂及其制备方法。

另外，本发明还提供该催化剂在丙烷二氧化碳脱氢制丙烯反应中的应用。

本发明提供的催化剂是一种负载型氧化铬催化剂，其制备方法的具体步骤如下：

（1）将原子硅铝比为25-250、晶粒尺寸为0.1-5 mm的NaZSM-5沸石加入到Cr³⁺离子浓度为0.0005-0.007 g/mL的铬盐水溶液中，使其形成均匀的悬浊液，液固比为5-50 mL/g；

（2）将悬浊液置于红外灯下不断搅拌，直至将溶液蒸干，80-110^oC干燥10-40 h，空气气氛中500-700^oC焙烧3-20 h，即得到所需的负载型氧化铬催化剂。

本发明中，所述铬盐优选为Cr(NO₃)₃或CrCl₃或Cr₂(SO₄)₃。

本发明中，所述负载型氧化铬催化剂中，以重量百分比计，较佳的Cr含量为2%-7%。

本发明中，所述负载型氧化铬催化剂中，NaZSM-5沸石载体较佳的原子硅铝比为60-130，较佳的晶粒尺寸为0.2-0.6 mm。

本发明还提出了所述负载型氧化铬催化剂在丙烷二氧化碳脱氢制丙烯反应中的应用，其具体反应条件如下： 

（1）所述催化剂在氮气气氛中于500-700^oC活化1-5 h；

（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18--25 mL/min，其中丙烷流量为0.5-2 mL/min，二氧化碳的流量为0.5-5 mL/min，其余为氮气；

（3）所述催化剂用量为0.2-0.4 g，催化反应的温度为500-650^oC，反应时间为1-8 h。

本发明提供的催化剂及其应用优点在于：本发明的催化剂制备方法简单、成本低；催化剂活性高、反应温度低；二氧化碳气氛下丙烷脱氢反应，丙烯得率高。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式