[发明专利]一种异丁烷脱氢制异丁烯用催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种异丁烷脱氢制异丁烯催化剂。本发明还涉及上述催化剂的应用。

背景技术

异丁烯是一种非常重要的有机化工原料，其需求量在世界上始终保持着增长的趋势，它不但可用于生产异戊橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯等弹性体，可用于制作汽油和润滑油的添加剂，而且还可用作其它精细化工产品的原料，比如由异丁烯与苯酚或甲酚制成的抗氧剂是塑料等化工产品的主要助剂；由异丁烯二聚物与苯酚合成的辛基酚是制造橡胶工业的硫化促进剂所必需的原料；由异丁烯生产的甲基丙烯酸（MAA）经酯化后得到甲基丙烯酸甲酯是有机玻璃的单体，用于生产各种聚合物和共聚物等等。目前异丁烯已经成为全球最热门的精细化工产品之一，而异丁烯的供应出现很大缺口。异丁烯生产路线中增长及潜力最大的是异丁烷脱氢。

据文献报导，异丁烷脱氢工艺中所采用的催化剂体系，主要有两类：一类是氧化物型，以Cr₂O₃为主，Catofin工艺中，采用的Cr/Al催化剂转化率为60-61%，选择性91-93%。Linele工艺中，采用的Cr/Al催化剂转化率为40-45%，选择性91-95%。一类是金属型催化剂。主要是Pt/Al₂O₃系贵金属催化剂，Oleflex工艺中所采用的此类催化剂，转化率为45-55%，选择性91-93%。

目前，传统的制备负载型金属纳米催化剂的制备方法主要有浸渍法、共沉淀法、离子交换法和沉淀还原法。传统的制备方法制备的负载型催化剂的活性组分往往分布不均匀，金属分散度低，金属负载量大，生产成本高。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种异丁烷脱氢制异丁烯催化剂，克服了常规浸渍法制备负载型金属催化剂的缺点，具有活性组分离子粒度均匀，粒径分布窄，催化活性高的优点。

根据本发明的一个方面，提供了一种异丁烷脱氢制异丁烯用催化剂，其通过包含以下步骤的方法制备：在超声波作用下，将金属盐溶液加入到含无机载体的浆液中，然后在惰性气体的保护下将含还原剂的溶液加入到所述浆液中，最后经固液分离，得到所述的催化剂，其中所述金属盐中的金属元素为Pt、Sn和K。

通过本发明提供的催化剂，其制备方法简单、成本低。其中，所述超声波的利用，有利于催化剂中活性金属元素的均匀分散。通过本发明提供的催化剂，活性金属元素（如Pt、Sn和K）分散度高、活性中心粒度分布均匀，粒径小和催化活性高等优点。

在上述催化剂中，所述Pt在催化剂中的重量含量为：0.1-1%，优选0.4-0.6%，Sn在催化剂中的重量含量：0.1-2%，优选1-1.5%，K在催化剂中的重量含量为：0.1-2%，优选0.5-1.5%。

在上述催化剂中，所述金属盐可以为含Pt、Sn和K的任何适宜的盐类。在一个具体实施例中，所述金属盐为Pt、Sn和K的无机盐。Sn无机盐如四氯化锡、二氯化锡等。钾无机盐如硝酸钾和氯化钾等。在一个优选的实施例中，所述金属盐为氯铂酸、四氯化锡和氯化钾。

在上述催化剂的一个具体实施例中，所述超声波的频率为40-120KHz。在所述频率内，有利于最终催化剂中的活性金属元素的分散以及活性中心粒度分布均匀，有利于提高催化剂的活性。

在上述催化剂的一个实施例中，所述金属盐溶液为金属盐的醇溶液，如金属盐的甲醇溶液或乙醇溶液，优选金属盐的乙醇溶液。

在上述催化剂中，所述无机载体为任何适宜的载体。在一个具体实施例中，所述无机载体选自分子筛、氧化硅和氧化铝，优选氧化铝。

在上述催化剂中，所述惰性气体的使用，有利于还原反应的进行。在一个具体实例中，所述惰性气体选自氮气、氦气和氩气，优选氮气。

在上述催化剂中，所述含还原剂的溶液优选含还原剂的碱性溶液。所述还原剂优选选自甲醛、多聚甲醛、水合肼和硼氢化钠。

在上述方法的一个具体实施例中，在超声波作用下，将金属盐溶液（金属盐的醇溶液）加入到搅拌的含无机载体的浆液中，然后在惰性气体的保护下向所述浆液中加入含还原剂的溶液（如滴加含还原剂的碱性溶液），经固液分离（如离心分离），得到所述的催化剂，其中所述金属盐中的金属元素为Pt、Sn和K。在一个具体实例中，固液分离后的沉淀经洗涤、干燥和焙烧，得到所述催化剂。

在上述催化剂的另一个具体实施例中，所述方法在20-100℃下进行，如在20-80℃的温度下进行。在一个具体的实例中，所述超声波由超声波发生器产生，所述超声波发生器内水浴的温度为20-100℃。