[发明专利]用于低碳烷烃脱氢制烯烃的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的催化剂。

背景技术

低碳烯烃广泛应用于塑料、合成橡胶、药物、汽油添加剂、离子交换树脂、洗涤剂、 香料及各种化工中间体的生产，是重要的有机化工原料，主要以蒸汽裂解和炼化厂流化催 化裂化过程副产/联产的形式得到。随着化学工业的发展，对低碳烯烃的需求增长很快，开 发由附加值低的碳烷烃制取低碳烯烃过程对于充分利用低碳烷烃资源、开辟新的烯烃来源 具有重要意义，目前仅靠上述方法已难以满足我国化工行业快速发展的需求。丙烷/异丁烷 脱氢技术已经成为继蒸汽裂解和流化催化裂化过程的联产或副产之后重要的丙烯/异丁烯 来源。现在已经工业化的丙烷/异丁烷脱氢工艺包括UOP公司的Oleflex工艺、Phillips公 司的Star工艺、AirProduct&Chemical公司的Catofin工艺、SnamprogettiSPA公司的FDB-4 和Linde公司的Linde等工艺。国内尚没有低碳烷烃脱氢制低碳烯烃的生产装置。

低碳烷烃脱氢是一个强吸热反应，只有在相当高的反应温度下才有可能得到较理想的 烯烃收率。然而过高的反应温度往往会带来一系列副反应，从而降低烯烃的选择性，使催 化剂表面快速积碳、失活，造成催化剂性能变差，选择性较低等问题，因此，需要制备性 能优良的脱氢催化剂，提高烷烃转化率和烯烃选择性。目前工业化的催化剂有Pt系和Cr 系催化剂，其中Pt系催化剂因其具有高活性、低污染、低磨损率等特点而成为研究热点。 近年来，有关烷烃脱氢Pt系催化剂方面有较多的文献报道和专利申请，中国专利 (CN200910209534.4)公开的催化剂K-Ce-Pt-Sn/γ-Al₂O₃在反应时间6小时之内，丙烷转 化率大于38％，丙烯选择性大于98％，且积炭量较少，该催化剂活性还有提升的空间，没 有给出催化剂稳定性数据。王际东等在《现代化工》2011,31增刊1,205-209上发表的“钾 对Pt-Sn/Al₂O₃催化剂表面酸性及异丁烷脱氢性能的影响”文章发现发现加入K能有效降 低催化剂表面强L酸量，抑制了异构和裂解等副反应，异丁烯选择性有显著提高，适宜的 K量为0.4-0.8wt％，此时催化剂的转化率为35％左右，选择性为95％。Zhang等在《Fuel ProcessingTechnology》(燃料加工技术)2011,92,1632-1638上发表的“Effectofmagnesium additiononcatalyticperformanceofPtSnK/γ-Al₂O₃catalystforisobutanedehydrogenation” (Mg的加入对用于异丁烷脱氢的PtSnK/γ-Al₂O₃催化性能的影响)文章发现适量的Mg可 以增加Pt的分散度且可以减少积炭，Mg不但可以增强Sn组分与Al₂O₃的相互作用，而 且可以确保Sn以氧化态形式存在，从而增加反应活性和稳定性，但Mg过量时，Sn以0 价存在及Pt的分散度降低都对反应不利。实验中发现当Mg为0.4wt％时效果较好，反应 6h后异丁烷脱氢的转化率为29％，选择性可达94％。

低碳烷烃脱氢催化剂目前已经取得较大进展，但仍存在转化率不高，或者转化率较高 情况下烯烃选择性较低的问题，稳定性也需要进一步加强。本发明采用Ce-Zr-O固溶体和 碱金属及碱土金属元素为助剂，加入催化剂中能改变催化剂表面特性，以改进催化剂的性 能，因此具有较好应用前景，目前尚未有相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中低碳烷烃脱氢催化剂活性较低、稳定性 差的问题，提供一种新的用于低碳烷烃脱氢制烯烃的催化剂。本发明要解决的技术问题之 二，是提供一种与解决技术问题之一相对应的催化剂制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种用于低碳烷烃脱氢制烯 烃的催化剂，以重量份数计，包括以下组分：

a)0.1～5份Pt或其氧化物；

b)0.1～5份Sn或其氧化物；

c)0.1～5份碱金属或其氧化物；

d)0.1～5份的碱土金属或其氧化物；