[发明专利]一种低碳烷烃脱氢催化剂的再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳烷烃脱氢催化剂的再生方法，适用于丙烷、异丁烷催化脱氢反应，属于工业催化技术领域。

背景技术

随着丙烯和异丁烯的需求不断增长，增产丙烯和异丁烯逐渐成为石油化工领域中的研究热点。我国的C₃、C₄资源丰富，但是绝大部分却被用作民用燃料烧掉，造成了资源的巨大浪费。通过低碳烷烃催化脱氢反应，将量大价廉的低碳烷烃转变为市场紧缺的高附加值的相应烯烃，具有重要的研究意义和经济价值。低碳烷烃催化脱氢反应是一个强吸热过程，需要在高温、低压的条件下进行。催化剂很容易被反应过程中所产生的积碳所覆盖，进而失活。由于脱氢催化剂主要是贵金属Pt系催化剂，催化剂的生产成本以及加工费用较高，因此，催化剂的再生技术显得尤为重要。

目前报道的Pt系低碳烷烃脱氢催化剂的再生技术，如专利USP4133743、USP4210519、USP5087792、USP6916756、USP7585803、CN1541140A、CN101765576A、CN101940959A等，其再生过程一般包括如下几个步骤：第一，向装有催化剂的反应器内通入空气和惰性气体的混合气，进行烧炭；第二，烧炭结束后，继续通空气，同时用泵向反应器内注入如液氯、四氯化碳等含氯化合物以及一定量的水蒸气，在500°C左右进行氯氧化反应，使催化剂上的Pt金属重新分散；第三，将补氯后的催化剂在空气气氛下焙烧，后水蒸气脱氯，最后将催化剂在氢气气氛中还原，得再生后的催化剂。

在第一步烧炭过程中，催化剂很容易产生局部过热的情况，即所谓的“飞温”现象，造成催化剂的永久失活。为了避免这一现象，烧炭过程中需要向反应器内通入大量的惰性气体如氮气、水蒸气等作为稀释剂来降低混合气体中的氧含量。因而烧炭时间长，能耗高，气体消耗量大。第二步的补氯步骤工艺要求高，能耗高，操作较复杂，设备投资大。因此，催化剂的再生技术有进一步开发的必要。CN103801330A公开了低碳烷烃脱氢催化剂的再生方法，将氧化处理后的催化剂进行同步脱氯和还原处理，缩短了再生时间，降低了能耗。CN101940959A公开了一种将低碳烷烃脱氢催化剂先在空气中再生，然后再在水蒸气和空气的混合气氛中再生的两步器内再生方法，缩短了再生的时间。然而上述方法仍存在能耗高、气体消耗量大等问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种低碳烷烃脱氢催化剂的再生方法，该方法操作简单，能耗低，气体消耗量小，再生后的催化剂的活性和稳定性恢复至新鲜催化剂的水平。

技术方案：一种低碳烷烃脱氢催化剂的再生方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1. 积碳失活的低碳烷烃脱氢催化剂采用器外烧炭方式，在空气气氛中进行，烧炭温度分为三个台阶，分别为低温预热段的100-300°C维持0.5-2h，优选200-280°C维持1-2h，中温烧炭段的300-450°C维持1-5h，优选320-400°C维持2-4h，以及高温烧炭段的450-550°C维持2-10h，优选480-520°C维持4-6h。

    步骤2. 将步骤1中烧去焦炭的催化剂浸渍氯化物的水溶液，使催化剂上负载上氯元素，浸渍温度为30-150°C，优选50-120°C，浸渍时间为0.5-8h，优选1-8h。然后经50-200°C，优选80-150°C，干燥1-10h，优选2-8h。氯的负载量以元素计为催化剂总质量的0.05-5wt%，优选0.2-3wt%。

    步骤3. 将步骤2中干燥后的催化剂移入不锈钢反应器内，于空气气氛中400-600°C焙烧1-10h，优选500-550°C焙烧5-8h。随后，继续通空气，同时向反应器内注入水蒸气，并在400-600°C维持1-6h，优选450-550°C维持2-5h，水蒸气与空气的质量百分比为1:10-8:10，优选3:10-7:10。最后将催化剂在氢气气氛中，400-600°C还原1-10h，优选500-550°C焙烧5-10h。既得再生后的低碳烷烃脱氢催化剂。

上述低碳烷烃脱氢催化剂的再生步骤1中烧炭是在空气气氛下，于回转式焙烧炉内或者隧道窑内进行的。

上述低碳烷烃脱氢催化剂的再生步骤2中，浸渍步骤所使用的氯化物水溶液可以是盐酸水溶液、氯化铵水溶液、三氯化铝水溶液、一氯乙酸水溶液、二氯乙酸水溶液、三氯乙酸水溶液、氯乙酸钠水溶液、氯化锂水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液、氯化镁水溶液、氯化钙水溶液、氯化锶水溶液中的一种或几种的组合。