[发明专利]氧化铝载体及其制备方法和脱氢催化剂及其应用

说明书

本发明涉及脱氢催化剂领域，公开了一种氧化铝载体及其制备方法和脱氢催化剂及其应用。具体地，该氧化铝载体的制备方法包括以下步骤：(1)将拟薄水铝石与低碳醇进行接触和固液分离；(2)在惰性气氛下，将所述固液分离得到的固体产物进行干燥和焙烧。将由本发明所述制备方法得到的氧化铝载体应用于脱氢催化剂中，得到的丙烯脱氢催化剂具有较高的丙烷转化率，较高的丙烯选择性，从而获得较高的丙烯产率，同时积碳量较低。

技术领域

本发明涉及脱氢催化剂领域，具体地，涉及一种氧化铝载体的制备方法，由该方法制备的氧化铝载体，包含该氧化铝载体的脱氢催化剂，以及该脱氢催化剂在丙烷脱氢制丙烯中应用。

背景技术

丙烯是仅次于乙烯的重要有机石油化工基础原料，广泛用于生产聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸、甘油、异丙醇、聚丙烯腈、丁辛醇等化工产品。目前，丙烯绝大部分来源于石油的催化裂化和柴油、石脑油的裂解。随着石油资源的日渐匮乏，传统的丙烯生产技术已无法满足日益增长的丙烯需求。在上述背景下，丙烷脱氢制丙烯成为增加丙烯来源的重要途径之一。丙烷脱氢技术主要分为直接脱氢和氧化脱氢，其中直接脱氢技术已经于20世纪90年代实现了工业化生产。工业应用的丙烷直接脱氢催化剂主要为Cr系催化剂(Catofin、Linde和FBD工艺)和Pt系催化剂(Oleflex工艺)，这两类催化剂都是使用氧化铝作为主要载体的。铬系催化剂价格偏低但易于失活，而且重金属铬还会造成严重的环境污染。相对来说，Pt系催化剂的活性较高，选择性和稳定性较好，并且对环境更加友好；但是，由于贵金属铂价格昂贵，导致催化剂成本较高。

有研究发现，催化剂载体结构(包括比表面积、孔容、孔径分布等物理结构和表面酸性位、电子性能等化学结构)不仅对负载活性组分的分散度有重要影响，而且还直接影响反应过程中的传质与扩散。因此，多相催化剂的活性、选择性和稳定性等催化性能既取决于活性组分的催化特征，又与催化剂载体的结构有关。为了尽量降低Pt系催化剂中的贵金属含量，同时提高催化剂的活性和稳定性，使用适合的氧化铝载体至为重要。如果现有氧化铝载体的载体机械强度、孔道结构以及酸碱性不符合催化剂制备的需要，可以采用适当的方法进行改性以获得适宜的载体结构，进而获得性能优良的催化剂。近年来，氧化铝载体在化工催化等领域得到了广泛应用，人们对其物化性质的要求也越来越高。因此，在学术界积累了大量的氧化铝改性经验，例如：可以采用水蒸气处理法或加入扩孔剂等方法来调节氧化铝载体的孔径大小(Journal of Molecular Catalysts A：Chemical，2002，181(1-2)：33-39；工业催化，2006，14(11)：56-59；无机化学学报，2005，21(2)：212-216；无机化学学报，2007，23(4)：563-568)；可以通过添加金属元素、金属氧化物和非金属元素来调节氧化铝表面的酸碱性(高等学校化学学报，2002，23(10)：1952-1955；石油化工，2005，34(增刊)：445-446)；可以加入稀土金属、碱土金属、非金属及其氧化物来提高氧化铝载体的水热稳定性(US 4722920、CN 1958456，US 4677095)。但是，现有的上述氧化铝载体很难实现在降低Pt系催化剂中的贵金属含量的同时提高催化剂的活性、选择性和稳定性的目的。因此，目前急需寻找一种特别适用于脱氢催化剂的载体，使得催化剂的活性金属组分能够在该载体中更好地分散，以尽量减少贵金属组分(特别是Pt)的用量，同时提高催化剂的活性、选择性和稳定性。

发明内容

本发明的目的是克服现有的脱氢催化剂的制备工艺复杂、活性金属组分分散不均匀且为了达到较好的脱氢活性、选择性和稳定性需要较高贵金属负载量的缺陷，提供一种氧化铝载体的制备方法及由该方法制备得到的氧化铝载体和脱氢催化剂及其应用。