[发明专利]丙烷脱氢催化剂及其制备方法以及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以及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Pt组分、Sn组分和Na组分，其中，所述载体为球形凹凸棒石介孔复合载体，所述球形凹凸棒石介孔复合载体含有凹凸棒石和具有三维立方孔道分布结构的介孔分子筛材料，所述球形凹凸棒石介孔复合载体的粒径为20‑50μm，比表面积为150‑600m²/g，孔体积为0.5‑1.5mL/g，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为2‑10nm和20‑40nm。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以及丙烷脱氢制丙烯的方法。

背景技术

凹凸棒石粘土(简称凹土)是一种含水镁铝硅酸盐晶体矿物，其基本结构单元为两层硅氧四面体夹一层镁氧八面体组成的单元层，在每个2：1层中，四面体片角顶隔一定距离方向颠倒而形成层链状结构，在四面体条带间形成与c轴方向平行的孔道，具有独特的层链状晶体结构和多孔的晶体形态。凹土具有很高的比表面积、吸附性能、催化作用、流变性和耐热性，能够应用于工业印染废水处理、除臭剂、助滤剂、净化剂、脱色剂、胶体泥浆、触变剂和粘结剂等领域。由于凹土表面积积大，晶体结构中具有特殊通道，存在大量活化中心，具有有机反应中正碳离子化作用、酸碱协同催化作用和分子筛的择形催化裂解作用。

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。10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MCM-41分子筛(CN102389831A)和介孔SBA-15分子筛(CN101972664A，CN101972664B)等。然而目前常用的介孔材料孔径较小(平均孔径6～9nm)，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

本发明的目的是为了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以及丙烷脱氢制丙烯的方法。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种丙烷脱氢催化剂，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的Pt组分、Sn组分和Na组分，其中，所述载体为球形凹凸棒石介孔复合载体，所述球形凹凸棒石介孔复合载体含有凹凸棒石和具有三维立方孔道分布结构的介孔分子筛材料，所述球形凹凸棒石介孔复合载体的粒径为20-50μm，比表面积为150-600m²/g，孔体积为0.5-1.5mL/g，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为2-10nm和20-40nm。