[发明专利]一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其应用

说明书

本发明提供了一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其在丙烷脱氢制丙烯过程中的应用，该催化剂包括：载体以及负载在载体上的活性组分和助剂，其中，所述载体为含有改性剂的氧化铝，所述改性剂为稀土金属组分中的一种或多种，所述活性组分为铬，所述助剂含有硼和碱金属组分或者含有硼和碱土金属组分。将本发明提供的丙烷脱氢制丙烯的催化剂用于丙烷脱氢制丙烯反应时，可以得到较高的丙烷转化率和丙烯选择性，并且所用催化剂具有较高的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其在丙烷脱氢制丙烯过程中的应用。

背景技术

随着民用天然气的普及使用，炼厂液化气的有效利用越来越受到关注；页岩气的发展也副产大量的凝液，主要组成为低碳烷烃，其化工利用可有效利用资源，也得到人们的普遍关注。丙烷脱氢制丙烯(PDH)是液化气和页岩气凝液生产化工原料的重要途径之一。丙烷无氧脱氢制丙烯在国内外均已实现工业化，有近二十套装置在工业运行。其催化体系主要为Cr系催化剂和Pt系催化剂，其中Cr系催化剂与贵金属催化剂相比，它对原料中杂质的要求比较低，且价格便宜，具有相当的竞争优势。

在丙烷脱氢技术中，使用铬基催化剂的有Lummus-Houdry公司，被称为‘Catofin工艺’，其丙烷转化率和丙烯选择性都较好(分别为45～60mol％、87～94mol％)，并已进行了工业化生产，但是与其他报道者一致的是，铬基催化剂积碳严重，造成催化剂失活很快，再生频繁(Catofin工艺的再生周期为15～30min左右，单个周期反应时间仅仅7～9min)，耗费大量能源，因此提高催化剂的稳定性具有重要的意义。

人们从载体和助剂等因素出发做了大量研究开发工作，以期望优化催化剂的稳定性，并保证丙烯的收率。Cabrer等将考察了将Sn加入到Cr₂O₃/Al₂O₃催化剂中对反应结果的影响，发现Sn的加入改变了Cr₂O₃/Al₂O₃催化剂的活性、选择性和稳定性。在添加Sn的这些催化剂中Cr的含量发生了明显改变，积炭量也与Sn含量息息相关。Sn含量≥3重量％时，大大降低Cr₂O₃的含量和积炭量，从而提高催化稳定性，但是活性有所下降。(Catal.Today，2008，133-135：800-804.)

周钰明等考察了Pt催化剂上的丙烷脱氢反应，其使用了多类载体，包括常规氧化铝、ZSM-5、SBA-15、介孔氧化铝等，发现ZSM-5具有最高的稳定性，其原因可能是由于其特殊的孔道结构，使得原料和反应产物分子在催化剂孔道中更容易扩散，并且具有更高的容碳性能，但是由于Pt的价格昂贵，从而增加了成本(施君君，硕士论文，2013年，东南大学，介孔氧化铝载体的合成及其在丙烷脱氢中的应用)。

综上所述，现有丙烷脱氢制备丙烯的技术方案中，催化剂性能的提高依旧具有挑战性：在保证催化活性的前提下，催化剂的稳定性仍有待提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的铬基催化剂进行丙烷脱氢制丙烯的过程中催化剂的稳定性较差的缺陷，提供一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其在丙烷脱氢制丙烯过程中的应用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂，该催化剂包括：载体以及负载在载体上的活性组分和助剂，其中，所述载体为含有改性剂的氧化铝，所述改性剂为稀土金属组分中的一种或多种，所述活性组分为铬，所述助剂含有硼和碱金属组分或者含有硼和碱土金属组分。

本发明还提供了所述催化剂在丙烷脱氢制丙烯过程中的应用。

使用本发明提供的催化剂进行丙烷脱氢制丙烯时，得到的丙烷的转化率和丙烯的选择性均较高，并且催化剂的稳定性良好。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式