[发明专利]一种C‑SiC复载型铂基催化剂其及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种铂基催化剂，本发明特别涉及一种C-SiC复合载体负载的铂基催化剂。本发明还涉及该C-SiC复合载体负载铂基催化剂的制备方法及其在带有一个及以上C2～C12链烷基化合物脱氢中的应用。

背景技术

使廉价的C2～C12链烷基化合物（比如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、乙苯、对二乙苯、乙基环己烷等，以下有时简称为链烷基化合物）的C2～C12链烷基发生脱氢反应，将其转化成相应的高附加值的链烯基化合物已经越来越受到学术界和工业界的广泛关注。例如，作为重要的有机化工原料，丙烯、丁烯传统上主要来自于石脑油蒸汽裂解和重油催化裂化装置。随着现代化工对低碳烯烃（C2-C5烯烃，如乙烯、丙烯、丁烯等）原料需求的日益增长，出现了烷烃脱氢法制造相应烯烃的工艺。具体比如有ABB Lummus公司的Catofin工艺、UOP公司的Oleflex工艺、Uhde公司的Star工艺、Linde公司的Linde工艺和Snamprogetti公司的FBD工艺。又如，作为C2链烷基芳烃类化合物的典型代表，乙苯脱氢制高附加值的苯乙烯包括等温床和绝热床两种工艺，有代表性的是BASF的烟道气加热和Lurgi熔盐加热等温床工艺，除此还有Lummus/Mnnsanto、Fina/Badger、Styro-Plus工艺、Smart等绝热床工艺。

由于脱氢受热力学平衡限制，现有工艺存在着反应物转化率较低的缺点。虽然提高反应温度可以提高转化率，但过高的反应温度一般会导致催化剂载体（通常为Al₂O₃载体）及活性组分的烧结、积碳和失活，由此现有技术的催化剂还存在需要对其耐高温性进行改善的余地。

与常规脱氢催化剂载体Al₂O₃相比，碳化硅具有高强度、良好的导热性、抗氧化性、化学稳定性、低密度等优点，是催化剂载体的理想候选材料，尤其适用于高温催化反应。但目前市售的碳化硅由于比表面积小，很大程度上限制了它的应用。因此，构建高比表面积的碳化硅，开发相应的先进负载技术，是碳化硅走向应用的关键，也是近年来国内外的重要研究方向之一。例如利用碳化硅材料的导热性，以碳化硅负载焦磷酸钒做为正丁烷制马来酸酐的催化剂可以大大提高反应的选择性和活性；机械强度高，不易破碎；化学稳定性好，不易于活性组分发生相互作用；热膨胀率低。法国Ledoux等发现传统Al₂O₃在甲烷部分氧化反应中由于反应热点的产生以及碳纤维的生成使得Al₂O₃反应后明显粉碎，而SiC则表现出非常好的稳定性(Catalysis Today，2004年91-92卷第53-58页)。郭向云制备了N-SiC复合材料在甲烷部分氧化中表现了很好的活性剂稳定（Catalysis Communications,2009年10卷第1502-1505页）。郑颖等采用C/SiC复合材料为载体负载Ru组分用于氨合成，研究发现在435℃时，氨的收率可达15.9%，远高于商业所用的ICI-74-1铁基催化剂（Journal of Mnlecular Catalysis A:Chemical，2009年301卷第79-83页）。中国科学院大连化学物理研究所周永华等分别采用多孔SiC及活性炭为载体负载Pd-TiO₂组分，研究发现SiC负载Pd-TiO₂具有更好的对羟基苯甲醛加氢性能（Journal of Materials Chemistry，2012年22卷第14155-14159页）。

发明内容

本发明目的之一是为解决前述催化剂活性低和不耐烧结等问题，提供一种C-SiC负载型铂基催化剂。

目的之二是提供上述催化剂的制备方法。

目的之三是提供上述催化剂在带有一个及以上C2～C12链烷基化合物催化脱氢反应中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种C-SiC负载型铂基催化剂，包括载体C-Si以及负载于C-SiC上的铂和助剂元素；各组分的质量百分比分别为：C-Si96%～99.2%，优选97%～99%，铂组分0.05%～2%，优选0.1%～1%，助剂元素0.02%～2.0%，优选0.04%～1.4%。