[发明专利]丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法。

背景技术

丙烯是石油化工中用量仅次于乙烯的重要烯烃之一，除了用于生产聚丙烯外，还是生产丙烯腈、环氧丙烷、丁醇、辛醇、异丙醇、羰基醇、异丙苯、丙烯酸、壬基酚等产品的主要原料。近年来，随着石化行业的快速发展和下游衍生物需求量的快速增长，全球丙烯消费量增幅超过乙烯。利用廉价易得的丙烷通过脱氢技术制得丙烯是其生产的主要途径之一，然而实现丙烷脱氢制丙烯技术的关键在于研制具有高稳定性、高活性和高选择性的丙烷脱氢催化剂。目前开发的脱氢催化剂主要以氧化铝为载体并添加各种金属助剂，这类催化剂在某些反应条件下选择性较高，但由于高温条件下催化剂易积碳失活，导致催化反应的稳定性差，使用寿命较短。

公开号为101066532的中国发明专利申请《一种以骨架含Sn的ZSM-5分子筛为载体的丙烷脱氢制丙烯的催化剂》(申请号：200710023431.X)公开了一种在制备ZSM-5分子筛过程中掺杂了Sn，同时以铂族元素作为主要活性组分、以碱性金属作为助剂的新型丙烷脱氢制丙烯催化剂，该催化剂具有较高的催化反应活性和丙烯选择性，同时抗积碳能力也较强。

公告号为101972664的中国发明专利《一种用于丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其制备》(申请号：201010510192.2)公开了一种以骨架含Sn和Al双金属的AlSn-SBA-15丙烷脱氢制丙烯的催化剂，其以骨架含Sn和Al双金属的AlSn-SBA-15分子筛为载体，以铂族元素金属为主催化剂，第IV族元素金属或第IA族或第IIA族元素金属为助剂，以分布浸渍法制备而成，该催化剂具有较高的丙烷转化率、丙烯选择性、反应稳定性和优异的抗积碳性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，同样提供一种反应活性高、丙烯选择性及热稳定性好、抗积碳性能强的丙烷脱氢制丙烯催化剂。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法，该方法步骤简单，所制备的催化剂具有较高的丙烷转化率、丙烷选择性、反应稳定性及抗积碳性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种丙烷脱氢制丙烯催化剂，其特征在于：该催化剂以含有Ta的MCM-68分子筛作为载体，以Pt作为主活性组分，以Y作为助活性组分。

上述方案中，所述催化剂中Pt的含量为催化剂总重量的0.1～1.0wt％，所述Y的含量为催化剂总重量的0.4～4.0wt％，所述Ta的含量为催化剂总重量的0.2～5.0wt％。

一种丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)取硅溶胶溶于乙醇水溶液中，然后将其与氢氧化铝、含有TaCl₅的乙醇溶液混合，搅拌均匀后加入氢氧化钾并继续搅拌均匀，最后加入模板剂并搅拌至均匀，将所得混合物装入水热反应釜中在130～180℃下晶化处理10～15天后取出，经冷却、抽滤、醇洗后置于90～120℃下干燥处理3～5h，将干燥后的物质在450～650℃下焙烧处理5～8h得到Ta-MCM-68分子筛载体；

(2)将步骤(1)所得Ta-MCM-68分子筛载体投入含有Pt前驱体及Y前驱体的水溶液中，将该体系置于10～20T的超强磁场下，在超声波的协同作用下处理20～60min，然后将该体系升温至105～120℃，干燥处理至上述体系中的水分全部蒸干，即得到了负载Pt及Y的Pt-Y-Ta-MCM-68催化剂；

(3)将步骤(2)所得Pt-Y-Ta-MCM-68催化剂在空气气氛中于500～700℃下焙烧处理2～4h，得到目标催化剂。

在上述方案中，步骤(1)中反应釜中的反应体系中各物质的摩尔比为：n(SiO₂):n(Al(OH)₃):n(KOH):n(模板剂):n(H₂O):n(乙醇)＝1.0:0.1:0.38:(0.1～0.5):30:30。

作为改进，所述的模板剂为脂肪醇聚氧乙烯醚与1-甲基-3-丙烷磺酸基咪唑磷钨酸盐的混合物，且该混合物中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚与1-甲基-3-丙烷磺酸基咪唑磷钨酸盐的质量比为1:1。

作为优选，步骤(2)中所述超声波发生器的频率设定为30～100KHz。

优选地，所述的Pt前驱体为六氯铂酸钾、六氯铂酸铵、乙酰丙酮铂中的一种。

优选地，所述的Y前驱体为硝酸钇或氯化钇。