[发明专利]低碳烷烃脱氢的催化剂及其应用

说明书

本发明涉及一种用于低碳烷烃脱氢的催化剂，主要解决现有技术制备的Cr系脱氢催化剂稳定性较低的问题。本发明采用的Cr系脱氢催化剂，以催化剂重量份数计，包括以下组分：a)3～30份Cr元素或其氧化物；b)0～5份碱金属元素或其氧化物；c)0～10份Cu、Co、Ni和Fe中的至少一种元素或其氧化物；d)0～5份选自元素周期表第ⅢB族中的至少一种元素或其氧化物；e)0.001～3份选自元素周期表第ⅢA族中的至少一种元素或其氧化物；f)69～96份载体，较好地解决了该问题，可用于低碳烷烃脱氢的工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种低碳烷烃脱氢的催化剂及其应用。

背景技术

丙烯和异丁烯是低碳烯烃中应用十分广泛的基础有机化工原料，它们和乙烯一起被认为是现代石油化工的基础。丙烯除主要用于生产聚丙烯外，还用于生产丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸、异丙醇等，异丁烯主要用于合成丁基橡胶、聚异丁烯、甲基丙烯腈、甲基叔丁基醚等产品。制备丙烯和异丁烯的传统方法是采用乙烯联产和轻油(石脑油、轻柴油)裂解工艺，但石油储量有限，丙烯和异丁烯受制于原料来源，难以大规模增加，所以世界各国大力开发制备丙烯和异丁烯等低碳烯烃的新路线，特别是利用来源丰富、价格低廉的低碳烷烃为原料进行脱氢反应制备低碳烯烃，是最有希望的方法之一。低碳烷烃脱氢反应受热力学平衡限制，是一个强吸热反应，在低压、高温条件下才能得到较理想的烯烃收率，而过高的反应温度将使烷烃裂解反应和深度脱氢加剧，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。

低碳烷烃脱氢技术目前已工业化的是丙烷、异丁烷，或两者混合物的直接脱氢，世界上已有20多套丙烷或者异丁烷脱氢装置在运行，近两年来，国内有多套装置建成投产或在建中，发展潜力巨大。直接脱氢的催化剂体系包括了Pt系催化剂和Cr系催化剂，主要脱氢技术有UOP的Oleflex工艺、Lummus的Catofin工艺、Uhde的STAR工艺、Linde的PDH工艺、Snamprogetti-Yarsintez合作开发的FBD工艺等，其中工业化装置最多的是Oleflex技术和Catofin技术，两者应用的催化剂分别是Pt系和Cr系催化剂，脱氢工艺大体相同，不同的只是脱氢和催化剂再生部分，Oleflex工艺使用移动床反应器，体外再生；Catofin采用固定床反应器，进行热空气烧碳循环再生。使用氧化铬-氧化铝作脱氢催化剂时，快速成焦及频繁再生要求使用胡得利固定床催化裂化过程这样的循环，循环过程使用包含氧化铬-氧化铝催化剂浅床的并列反应器。物料在通入反应器中的催化剂之前，经火焰加热器预热，将热的产品冷却，压缩并送至产物分馏及回收段。这些脱氢条件苛刻，对Cr催化剂各方面性能要求更高，因此需要积极研发性能优良的脱氢催化剂适用于烷烃脱氢反应。