[发明专利]烷烃脱氢催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及适用于烷烃的非氧化脱氢的催化剂组合物，涉及用于制备其的方法，并且涉及使用所述催化剂组合物的非氧化脱氢的方法，以及涉及所述催化剂组合物在烷烃(优选丙烷)的非氧化脱氢中的用途。

背景技术

烯烃如丙烯是用于如生产聚丙烯、丙烯酸、丙烯腈、枯烯和许多其他物质的工业方法的基本化学品。对烯烃如丙烯的需求逐年增加。因此，存在对于改进制备烯烃的产率的方法的持续需要。用于制备烯烃(如丙烯)的一种这样的方法是烷烃(如丙烷)的非氧化催化脱氢。

例如，在EP0328507A1中描述了这种方法。EP0328507公开了在由包含至少一种铂族金属的氧化铝载体与助催化剂和促进剂共同组成的催化剂上面，在以0.05至0.5摩尔氢/摩尔丙烷的摩尔比的氢的存在下，催化脱氢丙烷的方法，其包括以下步骤：使进料在催化剂上脱氢，该催化剂包含按重量计0.2％至1％的铂、按重量计0.15％至1％作为助催化剂的锡和按重量计0.8％至2％作为促进剂的钾，通过投入包含助催化剂的氧化铝载体并且在包括在450℃和550℃之间的温度下煅烧得到所述催化剂，

-用铂化合物一次处理，所述一次处理后是在空气中煅烧，以及在包括在450℃和550℃之间的温度、在氢存在下还原；

-然后通过中间体处理以沉积钾，所述中间体处理后是在包括在380℃和550℃之间的温度煅烧，

-以及最后用铂化合物二次处理，所述二次处理之后是在不超过525℃的温度煅烧，在所述催化剂存在下，在包括在530℃至650℃之间的温度，在包括在0.5至3个大气压之间的压力，以及在包括在1至10之间的重时空速下进行脱氢。

另外JP10180101描述了在氢存在下非氧化催化脱氢烷烃的方法。使用的催化剂包括ZnO/Al₂O₃载体，其中，ZnO的量在5-50重量％的范围内。在实施例中，ZnO:Al₂O₃的重量比是30:70或44:55。进一步地，催化剂包含0.05wt％至1.5wt％的量的元素Pt、0.5wt％至10wt％的量的Sn和0.01wt％至10wt％的碱金属。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于烷烃的催化非氧化脱氢的改进方法。

该目的由提供包含以下的催化剂组合物实现：

(a)选自由铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铼(Re)、钌(Ru)和铱(Ir)组成的组的金属M，

(b)锡(Sn)，

(c)锌(Zn)，

(d)碱土金属，和

(e)多孔金属氧化物催化剂载体，

其中，基于多孔金属氧化物催化剂载体，在0.1wt％至5wt％的范围内独立地选择每种元素(a)、(b)和(d)的量，并且其中，基于多孔金属氧化物催化剂载体，在0.1wt％至2wt％的范围内选择元素(c)的量。

本发明的催化剂组合物适用于烷烃的非氧化脱氢，具体适用于丙烷至丙烯的非氧化脱氢，因为其可以高产率和高选择性地由丙烷形成丙烯。

通过在烷烃以及具体地丙烷的非氧化脱氢中使用该催化剂组合物，还可以实现一个或多个以下附加的优势：

1)可以减少形成在催化剂组合物上的焦炭的量，

2)可以增加作为副产物得到的乙烯的量(与总的副产物相比)，从而增加形成的有用的产物的量，和/或

3)可以增加催化剂组合物中的催化剂的活性表面。

应当将本文使用的术语“催化剂组合物”理解为是指由催化剂(活性相)和任何其他合适的组分(如催化剂粘合剂)组成的组合物。例如，本发明的催化剂组合物适用于烷烃的非氧化脱氢，并且例如，具体适用于丙烷的非氧化脱氢。

在本发明的催化剂组合物中，金属M选自由铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、铼(Re)、钌(Ru)和铱(Ir)组成的组。优选地，金属M是铂(Pt)。

在本发明的催化剂组合物中，金属M优选地以基于多孔金属氧化物催化剂载体至少0.1wt％(例如至少0.5wt％)和/或基于多孔金属氧化物催化剂载体至多5wt％(例如，至多2wt％)的量存在。例如，金属M1的量在基于多孔金属氧化物催化剂载体的1wt％至5wt％的范围内或在基于多孔金属氧化物催化剂载体的0.5wt％至2wt％的范围内。