[发明专利]一种丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂以氧化铝为载体，以铂族金属为活性组分，以碱金属或碱土金属中的至少一种、碳和锡为助剂；以催化剂质量为基准，铂金属元素质量百分含量为0.001～5％，锡金属元素质量百分含量为0.001％～5％，碳元素质量百分含量为0.001～1％，碱金属和\或碱土金属元素质量百分含量为0.001％～5％。所述催化剂的制备方法如下：首先在氧化铝载体上浸渍负载活性组分及助剂，然后在H₂和C₂H₄的混合气氛下进行焙烧处理，最后经还原制得最终催化剂。该方法制备的丙烷脱氢制丙烯催化剂的活性稳定性、丙烯的选择性及丙烯产率均得到了提高。

技术领域

本发明涉及一种丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法和应用。具体地说涉及一种适用于固定床气固催化反应的丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法和应用，属于工业催化技术领域的催化剂及其制备和应用技术。

背景技术

丙烷是一种重要的有机化工原料，广泛应用于聚丙烯、聚丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等化工产品。目前，丙烯主要来源于石脑油蒸汽裂解制乙烯和石油炼制的催化裂化工艺。然而，近年来，随着美国页岩气的大规模应用，使得乙烯裂解工厂的原料由高价的石脑油转向利用廉价的乙烷，导致副产品丙烯量大幅减少；美国页岩气中副产大量的丙烷，通过丙烷催化脱氢的方法高选择性地得到具有较高附加值的丙烯，具有重要的研究意义。目前，世界上丙烷脱氢技术已经工业化的为UOP的Oleflex工艺和LUMMUS的Catofin工艺。国内外已建或在建的丙烷脱氢装置均来自上述两种工艺。

UOP公司采用铂金属催化剂，LUMMUS采用铬金属催化剂，催化剂均易积碳且失活快。UOP采用连续移动床解决上述催化剂问题，而LUMMUS则采用多个并联反应器互相切换解决上述问题，但装置投资成本高，且操作费用高。

实现丙烷催化脱氢制丙烯技术的关键在于研制具有高活性、高稳定性、高选择性的新型催化剂。当前，丙烷脱氢催化剂主要是以氧化铝或者分子筛担载的铬系或者铂系催化剂为主要金属活性组分，并添加各种助剂试图提高催化剂的性能。

CN1155451A公开了一种将第IVA族金属元素，铂族金属元素，碱金属元素，卤族元素和硫元素顺序浸渍到氧化铝，氧化硅，尖晶石或者分子筛为载体的催化剂，并且在铂族金属元素和IVA族金属元素中需用水蒸汽进行处理。该催化剂用于C2～C5烷烃脱氢反应，具有较高的转化率和选择性。

CN101003458A公开了一种具有平行空岛的规整结构载体和涂敷在该载体上的含有基质、脱氢活性组分的涂层，且涂层厚端孔的截面积不低于载体孔截面积的10％。利用该方法进行丙烷脱氢反应可以得到较高的丙烷转化率和丙烯收率。

CN101380587A和CN101972664A则分别公开了涉及一种以骨架含有稀土元素金属或者SnAl双金属的分子筛为载体的催化剂及其制备方法，分别以铂族金属元素为主催化剂，以IVA族金属元素、第IA族或第IIA族金属为助剂，卤族元素为改性剂，以耐高温无机氧化物为粘结剂成型的催化剂。该催化剂在高温、低压条件下具有较好的丙烷转化率、丙烯选择性以及抗积碳性能。

CN101884922A公布了一种采用溶胶凝胶法将锡组分引入铝溶胶，干燥成型后再用作负载铂组分及其他金属助剂的催化剂。该催化剂很好的解决了在高温运行条件下锡组分容易还原析出影响催化性能的问题。

综上所述，虽然现有技术中以铂族金属元素为活性组分的丙烷脱氢制丙烯催化剂体系的有关研究取得了较大的进步，但是并没有从根本上解决铂族催化剂体系易失活，转化率及选择性较低的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法和应用。该方法制备的丙烷脱氢制丙烯催化剂的活性稳定性、丙烯的选择性及丙烯产率均得到了提高。