[发明专利]用于烷烃脱氢的催化剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于具有2-8个碳原子的烷烃脱氢的催化剂组合物。本发明也涉及一种用于制备所述催化剂组合物的方法，并且涉及所述催化剂组合物在具有2-8个碳原子的烷烃脱氢中的应用。

背景技术

烯族低级烃(如丙烯、丁烯和异丁烯)在石油化学工业中是非常重要的中间产物。在催化和蒸汽裂解工艺中，这样的烯烃主要作为副产品生产。可替换地，通过相应的低级烷烃的催化脱氢可以商业上生产低级烯烃。一种特别感兴趣的烯族低级烃是异丁烯。异丁烯由异丁烷脱氢产生并且在甲基-叔丁基-醚(MTBE)的制造中以及诸如丁基橡胶、聚丁烯和异戊二烯的聚合物的生产中可以用作原料。MTBE由异丁烯和甲醇制成。

用于烷烃脱氢的许多已知方法利用铬催化剂。例如，US6797850公开了在脱氢和脱氢环化工艺中铬催化剂的应用。例如，US7279611公开了一种包含氧化铝、氧化铬、氧化锂和氧化钠的脱氢催化剂组合物。

然而，由于环境法规，这样的铬催化剂的处理出现问题并且涉及重大支出，这是因为铬是已知的致癌物。铬存在两种稳定的氧化态，即+3和+6。通常，铬(VI)比铬(III)毒性更高。长期暴露于铬已与工作人员的肺癌相关，这些工作人员暴露于比在自然环境中发现的那些高100至1,000倍的水平的空气中。一种安全的处理方法是从废催化剂回收Cr以供再使用，随后处理催化剂。但是从废催化剂回收Cr在工业上是不可行的。一些使用和/或处理废催化剂或废弃物的其它方法可以是在水泥砖中、在钢铁工业中或在耐火材料工业中利用它。

因为从健康和环境角度，铬是不期望的，Cr的回收在工业上不是可行的，所以发展了非铬脱氢催化剂。

US5430220公开了一种用于制备以下类型的脱氢催化剂的方法，其中，用来自于浸渍溶液的铂和锡中的至少一种浸渍包含铝酸锌的载体，改进包括通过载体与浸渍溶液(其包含，在溶液中的锡化合物、铂化合物和羧酸)接触，用铂和锡同时浸渍载体。在蒸汽存在时，在每分子含有2-8个碳原子的至少一种烷烃的脱氢中可以采用由此制备的催化剂。

EP0557982B1公开了一种在蒸汽和包含铝酸锌、至少一种氧化锡和铂的催化剂组合物存在时，用于使包含2至8个碳原子的至少一种烷烃脱氢为至少一种烯烃的方法，其中，所述铝酸锌已经由包括煅烧(烧制，calcine)氧化铝和氧化锌的制备方法而制备，其特征在于，通过在所述制备方法中采用至少一种水合氧化铝(hydrated alumina)，其中，所述水合氧化铝选自薄水铝石(勃姆石，boehmite)、拟薄水铝石和三羟铝石。

然而，可用作烷烃脱氢催化剂的这些催化剂组合物的主要缺点是它们需要另外的金属(如铂)作为催化剂组合物的部分从而发挥效用。在没有这种另外的活性金属的情况下，烷烃的转化率大大降低。此外在该处，描述了常规的脱氢催化剂的原料流进一步包含蒸汽。

EP0937697公开了一种用于烷烃脱氢的催化剂，其包含沉积在载体上的铂，所述载体是氧化锡和氧化锆的混合物。虽然在不存在蒸汽时，可以进行在EP0937697中的脱氢，但是铂在催化剂组合物中仍然是必需的。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有改进的催化性能的适用于烷烃脱氢的催化剂。而且，本发明的目的是提供一种烷烃脱氢的方法，其不需要蒸汽存在于进料中。

通过适用于具有2-8个碳原子的烷烃非氧化脱氢的催化剂组合物实现了这个目的，该催化剂组合物包含硅锌铝酸盐(铝酸硅锌，silico-zinc aluminate)(例如，硅锌铝酸盐尖晶石)，其中，在所述组合物中包含的元素的相对摩尔比由以下式(1)表示：

Si_xZn_1-xAl₂O₄      (1)

其中，x表示0.003至0.76范围内的数。

本发明的催化剂组合物向每分子具有2-8个碳原子的烷烃的脱氢提供了无铬催化剂，并且可以在没有蒸汽存在的情况下进行脱氢。迄今为止已知的催化剂组合物中没有一种包含硅锌铝酸盐尖晶石。