[发明专利]用于低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂。

背景技术

低碳烯烃通常指碳原子数小于或等于4的烯烃，例如丙烯和异丁烯。低碳烯烃是重要的有机化工原料，具有广泛的工业用途。低碳烯烃广泛应用于塑料、合成橡胶、药物、汽油添加剂、离子交换树脂、洗涤剂、香料及各种化工中间体的生产。随着化学工业的发展，对低碳烯烃的需求增长很快，开发由附加值低的碳烷烃制备取低碳烯烃过程对于充分利用低碳烷烃资源、开辟新的烯烃来源具有重要意义。丙烯/异丁烯主要来自石脑油及液化石油气的蒸汽裂解和炼化厂流化催化裂化过程的联产或副产，目前仅靠上述方法已难以满足我国化工行业快速发展的需求。丙烷/异丁烷脱氢技术已经成为继蒸汽裂解和流化催化裂化过程的联产或副产之后重要的丙烯/异丁烯来源。丙烷/异丁烷脱氢已实现工业化，主要包括UOP的Oleflex工艺、Lummus的Catofin工艺、Uhde的STAR工艺、Linde的PDH工艺、Snamprogetti-Yarsintez合作开发的FBD工艺等，其中工业化装置最多的是Oleflex工艺和Catofin工艺，两者应用的催化剂分别是Pt系和Cr系催化剂，这两种脱氢工艺主要的区别是脱氢和催化剂再生部分，Oleflex工艺使用移动床反应器，体外再生；Catofin采用固定床反应器，进行热空气烧碳循环再生。

低碳烷烃脱氢是一个强吸热反应，反应受热力学平衡的限制，需要在低压、高温条件下才能得到较理想的烯烃收率，而过高的反应温度将使烷烃裂解反应和深度脱氢加剧，易发生聚合、环化、炭化等副反应，使催化剂表面快速积碳，造成催化剂失活、选择性较低等问题，因此，开发高活性、高选择性和高稳定性的催化剂成为该技术的关键。目前已工业化的催化剂主要有两类，一类以金属氧化物为活性组分，如中国专利(CN200910012450.1、CN200610126812.6)披露的以铬元素为主活性组分的催化剂，具有活性高、成本较低等优点，但失活快，且有毒、难以符合环保要求。另一类是负载型贵金属催化剂，如美国专利(US4438288)报道的催化剂以Pt为活性组分，以Sn为助剂，使用浸渍法将铂、锡负载于γ-Al₂O₃、SiO₂或MgAl₂O₄等载体上，并浸渍加入碱金属或碱土金属，该催化剂的缺点在于活性和选择性较低，异丁烷转化率为39％～44％。中国专利(CN96117222.3)公开的催化剂，采用浸渍法将Pt负载到MgAl(O)复合氧化物载体，该催化剂 初始的异丁烷转化率为59％，异丁烯选择性为97％～98％，但催化剂失活较快，反应5小时后异丁烷转化率降至45.6％。中国专利(CN200910209534.4)公开的催化剂K-Ce-Pt-Sn/γ-Al₂O₃在反应时间6小时之内，丙烷的转化率>38％，丙烯的选择性>98％，且积炭量较少，但是没有提供催化剂长期反应的数据。中国专利(CN200710020064.8)及(CN200710133324.2)批露了浸渍法制备的铂-锡-稀土催化剂用于丙烷脱氢反应，载体为含Na的X型、Y型或ZSM-5分子筛，具有较高的丙烯选择性，但丙烷转化率保持在约30％，该专利没有提供多次烧炭再生过程的稳定性数据。低碳烷烃脱氢催化剂目前已经取得较大进展，但仍存在在较高烷烃转化率的情况下烯烃选择性较低，且催化剂容易积炭失活、频繁再生后活性下降等问题。

在催化剂制备过程中引入的某些微量或少量元素能显著改变催化剂性质，从而影响催化性能。对催化剂中的杂质含量进行控制，可以改进催化剂的性能，在工业应用中具有重要意义。目前，催化剂组分中的微量或少量杂质对催化剂性能的影响还未被文献深入研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有用于低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂在高温条件下烯烃选择性低、单程稳定性差的问题，提供一种新的用于低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂，该催化剂制备方法简便，单位活性组分有效利用率高，具有在高温条件下使用时，催化剂烯烃选择性高、积炭失活速率慢、催化剂稳定性高的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂，以Pt为活性组分、Sn为助剂，其特征在于催化剂中S元素的质量含量少于900ppm；P元素的质量含量少于900ppm。

上述技术方案中，优选地，催化剂中S元素的质量含量大于0。