[发明专利]水滑石负载型催化剂在异丁烷脱氢制备异丁烯中的用途

说明书

技术领域

本发明涉及水滑石基负载型催化剂在异丁烷脱氢制备异丁烯中的用途，具体说是负载有矾和/或铂的水滑石基负载型催化剂在异丁烷脱氢制备异丁烯中的用途。

背景技术

由于甲基叔丁基醚(MTBE)、乙基叔丁基醚(ETBE)在新配方汽油和含氧汽油中显示出较高的辛烷值、低蒸汽压以及在汽油馏分烃类中的良好溶解性而使其成为优良的汽油添加组分，需求量在全球迅速增加，从而使由传统的石油催化裂化和热加工获得的异丁烯产量远不能满足醚化装置生产的需要。异丁烷脱氢制备异丁烯工艺的开发成功能够大大增加异丁烯的资源量，从而缓解异丁烯的短缺问题。

目前国内外专利报道的催化剂体系以及国内外工业化的工艺中所采用的催化剂体系主要有氧化物催化剂和贵金属催化剂等。这些催化体系多采用氧化铝作为载体，然而，载体弱的酸性使催化剂在反应过程中易发生结焦，催化剂再生周期很短，新型催化剂载体有待开发。

CN1185994公开了一种用于异丁烷催化脱氢制备异丁烯的催化剂，该催化剂包含将异丁烷转化为异丁烯的金属元素，其选自Cr、Pt和V，碱土金属和过渡金属元素，碱金属，以及作为载体的硅小球、铝小球、硅铝球或钛铝球或分子筛。CN 1097653公开了一种以稀土和其它金属氧化物、氟化物为主的催化剂，该催化剂用于将异丁烷氧化脱氢制备异丁烯，使用该催化剂获得的异丁烯选择性较低。在文献Satu T.Korhonen等人，AppliedCatalysis A：General 333(2007)30-41中，公开了将氧化锆、氧化铝和氧化锆/氧化铝负载的氧化铬催化剂用于异丁烷脱氢。在文献B.Y.Jibril等人，Chemical Engineering and Processing 44(2005)835-840中，公开了使用基于铬氧化物的催化剂将异丁烷氧化脱氢。

由于水滑石类材料在催化过程中具有易于分离、可重复利用、对环境无污染且是一种很好的环境友好型多相催化剂，所以备受催化领域研究者青睐，已成为近年来研究的热点材料之一。

水滑石类化合物包括水滑石(Hydrotalcite)和类水滑石化合物(Hydrotalcite-like compound)，其主体一般由两种金属的氢氧化物构成，因此又称为层状双羟基复合金属氧化物(Layered Double Hydroxide，简写为LDH)。LDH的插层化合物称为插层水滑石。水滑石、类水滑石和插层水滑石统称为水滑石类插层材料(LDHs)。该类材料是一种具有独特结构特性的无机材料：如元素组成在较宽范围内的可调变性、孔结构的可调变性以及层间插层阴离子种类的可设计性等奠定了这类材料有可能成为具有潜在应用前景的工业催化剂或催化剂前驱体的基础。尤其是，这类材料经过高温焙烧，层板金属阳离子可以转变为在分子尺度上均匀分散的具有尖晶石结构的复合金属氧化物，因此，可以通过对层板金属阳离子的种类及配比等设计来获得具有特定催化性能的催化剂或催化剂载体。

水滑石直接或间接作为复合氧化物催化剂前驱体应用于有机分子反应中具有活性高、选择性好、活性组分分散度高、再生重复性好等优点。水滑石材料作为催化剂主要用于碱催化、氧化还原催化。此外，焙烧的或未焙烧的水滑石类阴离子黏土可作为催化剂载体，使其负载的催化材料具有更高的催化活性和选择性。

水滑石及以其为焙烧前驱体所得到的焙烧产物中均存在碱中心，因而可用于碱性催化。水滑石作为碱性催化剂主要用于两大类反应：烯烃氧化物聚合与醇醛缩合反应。此外，作为碱性催化剂，还应用于烯烃异构化反应、烷基化反应等。例如，Rousselot等人将Mg-Ga-Al-LDHs作为碱性催化剂用于Knoevenagel缩合反应，具有很高的反应活性。Reichle等人对MgAl(O)复合氧化物上不同醛酮缩合反应进行了研究，指出这类碱性催化剂比其它用于醛酮缩合反应的多相催化剂具有高寿命，高稳定性，高选择性和更强的再生性等优点。

水滑石是一种应用范围广阔的新型无机材料，可做催化剂、催化剂载体、阻燃剂、离子交换剂、吸附剂等等。近年来，该类化合物的应用研究开始转变到含过渡金属的多元水滑石的合成。水滑石独特的结构可使过渡金属达到原子级均匀地分散在层内的骨架结构中，实现催化剂制备中活性组分的超高分散。