[发明专利]一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的主要活性组分Pt、金属助剂Sn和金属助剂Na，其中，所述载体为球形蒙脱石介孔复合材料载体，所述球形蒙脱石介孔复合材料载体含有蒙脱石和介孔分子筛材料，所述蒙脱石介孔复合材料的平均粒子直径为20‑50微米，比表面积为150‑600平方米/克，孔体积为0.5‑1.5毫升/克，孔径分布为三峰分布，且所述三峰对应的最可几孔径分别为2‑4纳米、5‑15纳米和10‑40纳米。该丙烷脱氢催化剂用于丙烷脱氢制丙烯反应时表现出了很好的催化性能，丙烷转化率高，丙烯选择性高，催化剂稳定性好。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法。

背景技术

丙烯是石油化工的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丙酮、环氧丙烷、丙烯酸和丁辛醇等。丙烯的供应一半来自炼厂副产，另有约45％来自蒸汽裂解，少量其它替代技术。近年来，丙烯的需求量逐年增长，传统的丙烯生产已不能满足化工行业对丙烯的需求，因此增产丙烯成为研究的一大热点，其中，丙烷脱氢制丙烯是丙烯增产的一个主要技术，十多年来，丙烷脱氢制丙烯已经成为工业化丙烯生产的重要工艺过程。丙烷脱氢的主要催化剂有ABB Lummus公司Catofin工艺中的氧化铬/氧化铝催化剂和UOP公司Oleflex工艺中的铂锡/氧化铝催化剂。铬系催化剂对原料杂质的要求比较低，与贵金属相比，价格偏低，但是，此类催化剂容易积碳失活，每隔15-30分钟就要再生一次，而且由于催化剂中的铬是重金属，环境污染严重。铂锡催化剂的活性高，选择性好，反应周期能够达到几天，可以承受较为苛刻的工艺条件，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。丙烷脱氢制丙烯工艺实现工业化生产已经超过二十年，对脱氢催化剂的研究也很多，但当前催化剂还是存在着丙烷转化率不高及易于失活等缺陷，需要进一步改进和完善。因此，开发性能优良的丙烷脱氢催化剂具有现实意义。

为了改善丙烷脱氢催化剂的反应性能，研究人员做了很多工作。比如：采用分子筛类载体替代传统的γ-Al₂O₃载体，效果较好的包括MFI型微孔分子筛(CN104307555A，CN101066532A，CN101380587A，CN101513613A)、介孔分子筛MCM-41(CN102389831A)和介孔分子筛SBA-15(CN101972664A，CN101972664B)等。然而，目前常用的载体比表面积较小，如果进行大分子催化反应，大分子较难进入孔道，以至于影响催化效果。因此，选择一种优良载体是丙烷脱氢领域一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有的丙烷脱氢催化剂制备工艺复杂、制备过程易于造成环境污染、丙烷转化率和丙烯选择性较低的缺陷，提供一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法。

蒙脱石是地表分布最为广泛的黏土矿物之一，它具有纳-微米级的粒径、大比表面积、层间离子的可交换性等物化性能，因此可以通过物理化学方法在蒙脱石的层间插入或在表面嫁接一些带有特殊官能团的离子或分子，从而实现对其表面的修饰和性能调控。由于酸化作用可以使蒙脱石的有效孔洞和表面断键增多，从而可以镶嵌并滞留外来粒径相适宜的物质(如污染物等)或进行表面吸附。分子筛是具有均匀规整的一维或立体网状筛孔的介孔材料，表面活性较高、吸附性能好、具有明显的分子择形性能。

本发明的发明人在研究中发现，在蒙脱石介孔复合材料载体上负载丙烷脱氢催化剂活性组分，制备得到的丙烷脱氢催化剂运用到制丙烯中，该催化剂具有很好的脱氢活性和稳定性以及高选择性，而且制备工艺简单、成本更低。