[发明专利]用于丙烷脱氢钴基催化剂、制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种用于丙烷脱氢钴基催化剂、制备方法及用途。该催化剂以片状Al₂O₃作为载体，以金属Co为活性组分，采用一步水热合成法制备。该催化剂用于丙烷脱氢制丙烯具有较高的脱氢活性和稳定性，而且制备催化剂的工艺简单，环境友好，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂、制备方法及用途，特别涉及用于丙烷脱氢钴基催化剂、制备方法及用途。

背景技术

近年来，丙烷脱氢制丙烯的技术受到越来越多的关注，并已经成为增产丙烯的重要手段之一。中国专利CN110614092A公开了一种非贵金属系丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法。将氧化铝材料与含有硫源的水溶液接触，得到改性氧化铝载体，然后将得到的改性氧化铝载体在含有活性非贵金属(铁、镍、锌、钼、钨、锰、锡和铜)组分前驱体的溶液中进行浸渍处理，获得催化剂。所述脱氢反应的条件包括：反应温度为500-650℃，反应压力为0.02-0.5MPa，丙烷质量空速为1-10h。该制备方法复杂，原料含硫，并且反应非常压。中国专利CN110614092A公开了一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及丙烷脱氢制丙烯的方法。所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的Pt组分、Sn组分和Na组分，其中，所述载体为介孔碳材料，所述介孔碳材料具有立方体心结构的立方和六方共生的孔道结构。该方法工艺繁琐，使用贵金属为活性组分，成本较高，不适用于工业生产。中国专利CN109651047A公开了一种丙烷脱氢制丙烯的方法。通过合成不同组分的催化剂来解决现有技术制备的脱氢催化剂活性较低的问题。催化剂包括以下组分：0.1～5份Pt或其氧化物；0.1～5份Sn或其氧化物；90～99份复合氧化物M1-M2-Al-O载体，M1选自IIA和VIB元素的混合物、M2选自镧系元素的至少一种，可以较好地解决了该问题，可用于丙烷脱氢制备丙烯的工业生产。此催化剂掺杂组分较多、制备工艺繁琐、成本较高。

丙烷直接脱氢是吸热反应，受热力学平衡的限制，需要在高温低压的苛刻反应条件下进行。高温会诱导丙烷加氢深度裂化，异构化等副反应增加，转化率上升而选择性大大降低，严重的积碳加快了催化剂的失活。丙烷脱氢制丙烯主要包括基于Pt-Sn/Al₂O₃催化剂的Oleflex工艺及基于Cr/Al₂O₃催化剂的Catofin工艺。Pt系催化剂具有高活性，低的副反应，但Pt在高温下易烧结团聚，在价格上具有局限性；Cr系催化剂有价格便宜、对原料气杂质要求低的优势，但是重金属的环境污染不容忽视，需要寻找具有高活性、高稳定性、价格相对低廉且环境友好的绿色催化剂。常规浸渍方法得到的20Fe/5S-Al催化剂在560℃下反应，获得了20％的丙烯产率和超过80％的选择性。气相沉积法制备的单位点Zn/SiO₂在550℃下进行丙烷脱氢反应，其对丙烯较好的选择性达到78％，Zn会烧结成ZnO簇，而逐渐失活。初湿浸渍法制备的VOx/Al₂O₃，其中12VOx/Al₂O₃被发现有最高的丙烷转化率(32％左右)，丙烯的选择性达到＞87％。这些非贵金属催化剂均易失活，稳定性下降较快。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供具有较高的脱氢活性和稳定性的用于丙烷脱氢钴基催化剂。

本发明另一目的是提供所述具有较高的脱氢活性和稳定性的用于丙烷脱氢钴基催化剂的制备方法。

本发明最后一目的是提供所述具有较高的脱氢活性和稳定性的用于丙烷脱氢钴基催化剂的用途。

技术方案：本发明提供一种用于丙烷脱氢钴基催化剂，以片状Al₂O₃作为载体，以金属Co为活性组分，采用一步水热合成法制备。催化剂中Co的百分含量优选为5％，Co物种高度分散于片状形貌的Al₂O₃载体中。