[发明专利]一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃反应催化剂及其制备方法。该催化剂用于C_2-8烷烃的脱氢反应，优选用于C_3-6烷烃的脱氢反应，更优选用于丙烷、异丁烷、正丁烷的脱氢反应。

背景技术

目前中国的两大石油公司均拥有千万吨级的炼油厂，而这些千万吨级炼油厂的催化裂解附产大量的乙烷、丙烷和碳四至碳六烷烃。因此，如何合理利用这些资源，最大限度提高工业过程的经济性，是当前急需解决的重要的科研课题。而低碳烷烃脱氢制烯烃是一条可行的工艺路线。即将乙烷、丙烷和碳四至碳六的烷烃催化脱氢生产烯烃和氢气。逐步用催化过程全面替代热反应过程，提高烯烃生产过程经济性。

烷烃脱氢后得到烯烃是一个重要的催化工业过程，其脱氢产物是制造很多化学品(如塑料、橡胶、汽油、洗涤剂等)的重要化工原料。例如，由丙烷脱氢得到的丙烯是合成聚丙烯、丙烯腈和环氧丙烷的重要原料，异丁烷脱氢得到的异丁烯，可以合成聚异丁烯、有机玻璃、甲基叔丁基醚(MTBE)等。但是以丙烯为例，单纯从裂解工艺获得丙烯已不能满足市场对丙烯的需求，开发扩大丙烯来源的生产工艺近年成为热点。因此选用合适的催化剂，在较热裂解过程相对较低的温度下进行临氢条件的低碳烷烃催化脱氢制烯烃具有重要的经济意义。

烷烃脱氢催化剂，其中重要的一类是包含有铂族金属元素为主活性组分、添加各种类型助剂，利用先进的技术制成的高性能催化剂。如USP 4,353,815为Pt-Re-Mn/Al₂O₃催化剂用于异丁烷脱氢；USP 4,420,649为Pt-Ru-Re/Al₂O₃催化剂用于异丁烷脱氢；EP 98,622为Pt-Sn-Cs/Al₂O₃催化剂用于异丁烷脱氢；USP 4,914,075为Pt-Sn-Cs/Al₂O₃催化剂用于丙烷脱氢；EP 562,906为Pt-Sn-K/Al₂O₃催化剂，移动床反应器用于异丁烷脱氢(C₂-C₂₀)。USP 4,506,032为Pt-Sn-K-Cl/Al₂O₃催化剂，含Sn氧化铝担体用H₂PtCl₆水溶液浸渍，经干燥、脱氯、焙烧，然后浸渍KNO₃，干燥、焙烧，并在525℃时用空气经水浴将一定浓度的HCl溶液通过催化剂，焙烧后使催化剂汗颜一定量的Cl元素，制得的催化剂用于乙烷和异丁烷脱氢。USP 4,595,673为Pt-Sn-K-Li-Cl/Al₂O₃催化剂，含Sn氧化铝担体用H₂PtCl₆和LiNO₃共浸，经干燥、焙烧，然后浸渍KNO₃，再干燥、焙烧制得，该催化剂用于长链烷烃脱氢。

贵金属Pt催化剂的主要优点在于活性高，选择性较好。但是催化剂对杂质较为敏感，失活很快，再生频繁，耗费大量能源，也给环境带来了巨大的压力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃反应催化剂及其制备方法。该催化剂用于C_2-8烷烃的脱氢反应，优选用于C_3-6烷烃的脱氢反应，更优选用于丙烷、异丁烷、正丁烷的脱氢反应。该类型的催化剂，比公知的催化剂体系对上述反应具有更高的选择性和更长的催化剂使用寿命。

本发明提供的催化剂以铂族过渡金属和金元素为活性组分，并加入第VIA族金属元素和碱金属元素作为助剂，优选进一步加入卤族元素和硫元素作为改性组分。催化剂的载体选自二氧化硅、分子筛、镁铝尖晶石、氧化铝。