[发明专利]脱氢催化剂

说明书

本公开涉及包括镓和锆基混合氧化物载体的催化剂组合物，涉及制备这样的催化剂的方法和涉及用这样的催化剂使烃脱氢的方法。例如在一个实施方案中，催化剂组合物包括包含至少约50重量％的氧化锆的混合氧化物载体和布置在载体上的镓，混合氧化物载体在组合物中以在约40重量％至约99.9重量％的量存在，镓在组合物中以在约0.1重量％至约30重量％范围内的量存在，在经煅烧的基础上按Ga₂O₃计算。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年10月30日提交的美国临时专利申请第62/578,677号的优先权权益，在此将其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开一般性地涉及催化剂材料。更特别地，本公开涉及可用于烃的脱氢的包含镓和混合氧化物载体的催化剂，制备这样的催化剂的方法，和采用这样的催化剂使烃脱氢的方法。

背景技术

烷烃脱氢是用于生产各种有用的烃产品的公认的方法，如丙烷脱氢以制备用于聚合物工业中的丙烯，正丁烷脱氢以生产正丁烯或烷基化物和丁二烯来用于轮胎生产中，和异丁烷脱氢以制备适合于转变成甲基叔丁基醚、异辛烷和烷基化物以补充和富集汽油的异丁烯。可用于轻质烷烃的催化脱氢的目前的商业上的催化剂包括CrOx/Al₂O₃和Pt-Sn/Al₂O₃催化剂，这已经使用了数十年。

CrOx/Al₂O₃脱氢催化剂典型地含有大部分处于Cr(III)氧化态的铬。然而，典型地残留少量Cr(VI)，其是致癌的并且因此在催化剂处理和操作期间存在健康风险。Pt-Sn/Al₂O₃催化剂是昂贵的。此外，为了提供具有初始活性的用过的Pt-Sn/Al₂O₃催化剂，需要在用含Cl₂的气体操作期间进行处理。这样的气体可能是致命的并且因此在操作期间存在重大风险。它们还可能引起严重的环境氯污染。

已知镓基脱氢催化剂已有约二十年。它们通常是无害的，并且它们的应用不存在重大的环境问题。然而，这些催化剂在活性和稳定性方面具有限制，特别是对于商业上重要的丙烷、正丁烷和异丁烷的脱氢而言。

因此，存在对提供改进的活性和稳定性(特别是在异丁烷的脱氢方面)的镓基脱氢催化剂的需求。

发明内容

本公开的一个方面是经煅烧的脱氢催化剂组合物，其包含混合氧化物载体和镓，所述混合氧化物载体包含至少约50重量％的氧化锆，该混合氧化物载体在组合物中以在约40重量％至约99.9重量％范围内的量存在，所述镓布置在该载体上并且在组合物中以在约0.1重量％至约30重量％范围内的量存在，在经煅烧的基础上按Ga₂O₃计算。

本公开的另一方面是用于制备如本文中描述的脱氢催化剂组合物的方法，该方法包括提供包含至少约50重量％的氧化锆的混合氧化物载体；在该混合氧化物载体上布置待存在于该催化剂组合物中的一个或更多个镓的源和任意主和次促进剂的源和铈；和煅烧如此形成的经负载的组合物。

混合氧化物载体包含至少约50重量％的氧化锆，该混合氧化物载体在组合物中以在约40重量％至约99.9重量％范围内的量存在；和

本公开的另一方面是通过本文中描述的方法制备的脱氢催化剂。

本公开的另一方面是用于使烃脱氢的方法，该方法包括使烃进料与如本文中描述的催化剂组合物接触。

鉴于本文的公开，本公开的其它方面对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

图1是显示本文中描述的各种催化剂的异丁烷脱氢转化率和异丁烯选择性数据的条形图(在每组条中从左至右)。