[发明专利]一种用于丙烷脱氢的非金属催化剂及制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种用于丙烷脱氢的非金属催化剂及制备方法及用途，制备方法为：将含氮前驱体加至溶剂中，搅拌并加热至50～100℃使其溶解得浸渍液；将炭材料浸入浸渍液后在50～100℃，搅拌4～10h，倒入装有聚四氟乙烯内衬的高压釜，在温度100～250℃反应6～24h；将反应釜降至室温后倒出，过滤，80～150℃烘箱干燥，得到一种用于丙烷脱氢的非金属催化剂。用本发明的催化剂，既减少了金属催化剂对环境造成的污染，又降低了成本；在反应温度为600℃，丙烷控速为180h^‑1下，其丙烷的初始转化率与未表面改性的炭催化剂相比可以提高10％～200％。

技术领域

本发明涉及一种丙烷脱氢的非金属催化剂及制备方法及用途。适用于固定床气固催化反应，属于有机合成用催化剂的制备技术及应用范围。

背景技术

丙烯是一种重要的基本有机化工原料，可用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、环氧丙烷和丙酮等。随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，近年来对丙烯的需求量快速增加，传统石脑油蒸汽裂解和催化裂化生产工艺已难以满足社会对丙烯的需求。为了缓解丙烯供应缺口，寻找新的经济上更合理的丙烯生产工艺迫在眉睫。我国丙烷气资源丰富，大部分被用作燃料，因此将价廉的丙院通过催化脱氢制得高附加值的丙稀，具有十分重要的经济价值和社会意义。

目前，丙烷脱氢主要分为有氧脱氢和无氧脱氢两大类，由于无氧脱氢性能稳定，已实现工业化。而丙烷有氧脱氢深度难以控制，反应选择性差，且存在较大的安全隐患，工业化仍需时日。已工业化的丙烷无氧脱氢主要采用铬基和铂基催化剂实现其反应制得丙烯。采用铬基的主要有Lummus公司的Catofin工艺、Snamprogetti-Yarsintez公司的FBD工艺及Linde/BASF公司的Linde工艺，因铬具有毒性，将对人体健康及周围环境造成极大危害。采用铂基催化剂的主要有UOP公司的Oleflex工艺及KruppUhde公司的STAR工艺，由于铂属于贵金属，致使该催化剂价格较高。

国内外研究者对丙烷脱氢制丙烯催化剂的开发，大多集中在活性组分及助剂的筛选方面，所研制的催化剂存在着活性低、稳定性差，且催化剂容易失活及不易再生的问题，经济性低，为丙烷脱氢制丙烯的工业化生产带来很大弊端。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种丙烷脱氢制丙烯的非金属催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种用于丙烷脱氢制丙烯的非金属催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种非金属催化剂在丙烷脱氢制丙烯反应中的应用。

本发明技术方案概述如下：

(1)按比例将0.05～5g含氮前驱体溶于30～80mL溶剂中，搅拌并加热至50～100℃使其溶解得浸渍液；所述溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、甘油、甲酸、乙酸、乙醚、苯、三氯甲烷、丙酮；

(2)按比例将5g炭材料浸入所述浸渍液中，在50～100℃搅拌4～10h，倒入装有聚四氟乙烯内衬的高压釜，在温度100～250℃反应6～24h；高压釜降至室温后过滤掉液体，80～150℃烘箱干燥8～24h，得到一种用于丙烷脱氢的非金属催化剂。

所述含氮的前驱体为乙二胺、单氰胺、氨基乙腈、三聚氰胺、尿素、吡咯或吡啶；

所述炭材料为椰壳活性炭、煤基活性炭、沥青基活性炭、碳纳米管、石墨烯、富勒烯、碳纤维或碳分子筛。

上述方法制备的是一种用于丙烷脱氢制丙烯的非金属催化剂。

本发明的非金属催化剂是一种在丙烷脱氢制丙烯反应中的应用。

本发明的显著优点是：