[发明专利]一种双功能低碳烷烃脱氢催化剂的制法和用途

权利要求书

1.一种双功能低碳烷烃脱氢催化剂的制法和用途，其特征在于：该双功能低碳烷烃脱氢催化剂以γ-Al₂O₃小球为载体，在载体上负载Pt为活性组分，以Sn、Na、La和Zn为助剂；催化剂中还含有Cl作为改性剂；所述低碳烷烃是C₂~C₅的烷烃；在低碳烷烃脱氢工艺条件下，将氢气、水蒸气和低碳烷烃的混合气通入反应器内，同时，向反应器内注入含氧化合物，催化剂同时展示低碳烷烃脱氢功能和选择性燃烧氢气功能。

2.如权利要求1所述的双功能低碳烷烃脱氢催化剂的制法，其特征在于包括以下步骤：

步骤a、以公知的滴球成型方法制备的γ-Al₂O₃小球为载体，在60~120°C下，浸渍硝酸锌水溶液2~6h，然后在60~150°C，干燥2~10h； 

步骤b、用步骤a得到的载有金属Zn离子的催化剂载体在60~120°C下，浸渍硝酸镧水溶液2~6h，然后在60~150°C，干燥2~10h；400~600°C，焙烧1~10h；

步骤c、用步骤b得到的载有金属Zn离子和La离子的γ-Al₂O₃小球载体再在60~120°C下，浸渍氯化钠水溶液2~6h，然后在60~150°C，干燥2~10h；400~600°C，焙烧1~10h；

步骤d、用步骤c得到的载有金属Zn离子、La离子和Na离子的γ-Al₂O₃小球载体再在60~120°C下，浸渍氯铂酸水溶液和四氯化锡水溶液和1.5~25wt%的盐酸水溶液2~6h，然后在60~150°C，干燥2~10h；400~600°C，焙烧1~10h，得到催化剂前体，然后于氢气气氛中，400~600°C，还原1~10h，即得到双功能低碳烷烃脱氢催化剂。

3.如权利要求1所述的双功能低碳烷烃脱氢催化剂的制法和用途，其特征在于：在低碳烷烃脱氢工艺条件下，将氢气、水蒸气和低碳烷烃的混合气通入反应器内，同时向反应器内注入含氧化合物；含氧化合物可以是气体，为氧气或空气；也可以是液体，为双氧水水溶液。

4.如权利要求1所述的双功能低碳烷烃脱氢催化剂的制法和用途，其特征在于：注入反应器内的氧气和氢气的摩尔比为0~0.05，含氧化合物的注入量按此比例计算。

5.如权利要求1所述的双功能低碳烷烃脱氢催化剂的制法，其特征在于：催化剂还可以用共浸法制备；将γ-Al₂O₃小球置于硝酸镧水溶液、硝酸锌水溶液、氯化钠水溶液、氯铂酸水溶液、四氯化锡水溶液和1.5~25wt%的盐酸水溶液配成的液体中，在60~120°C下，浸渍2~6h；然后在60~150°C，干燥2~10h；400~600°C，焙烧1~10h，得到催化剂前体，然后于氢气气氛中，400~600°C，还原1~10h，即得到双功能低碳烷烃脱氢催化剂。

6.如权利要求1所述的双功能低碳烷烃脱氢催化剂，其特征在于：该催化剂中，基于催化剂总质量中的元素金属重量就计算为：Pt元素的质量百分含量为0.3~0.5%；Sn元素的质量百分含量为0.6~1.0%；Na元素的质量百分含量为0.75~1.0%；La元素的质量百分含量为0.8~1.0%；Zn元素的质量百分含量为0.3~1.0%；Cl元素的质量百分含量为0.1~0.2%。

7.如权利要求1所述的双功能低碳烷烃脱氢催化剂的制法和用途，其特征在于：双功能脱氢催化剂的低碳烷烃脱氢工艺方案为：在反应器中填充权利要求2或5得到的催化剂前体，通入氢气，在400~600°C，还原1~10小时，使催化剂前体还原成低碳烷烃脱氢催化剂，然后通入氢气、水蒸汽和低碳烷烃的混合气，同时向反应器内注入含氧化合物，在500~700°C，进行低碳烷烃脱氢反应，其中：氢气与低碳烷烃的摩尔比为0.33~4.0，水蒸汽与低碳烷烃的摩尔比为0.1~5，反应压力为0.05~0.3Mpa，进料的低碳烷烃的质量空速为2~10h^-1，反应产物经分离出氢气、水、裂解产物和烯烃后，未反应的原料低碳烷烃循环回反应器出口。

8.如权利要求7所述的低碳烷烃脱氢工艺方案，其特征在于：脱氢反应在固定床反应器内进行，该反应器既可采用等温反应器，也可采用绝热反应器；既可采用一级反应器，也可采用多级反应器；各级反应器之间通过加热器补充反应所需的热量。