[发明专利]一种脱氢催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及丙烷脱氢制丙烯的催化剂制备领域，公开了一种脱氢催化剂、该催化剂的制备方法以及该催化剂在丙烷脱氢制丙烯中的应用。该催化剂包括载体以及负载在载体上的活性组分和助剂，所述载体为具有MFI结构的纳米多孔全硅分子筛，所述活性组分为VIII族金属中的至少一种，所述助剂为IIB族金属、稀土金属、碱金属和碱土金属中的至少一种。本发明提供的催化剂用于催化丙烷脱氢制丙烯时，具有优良的丙烷转化率、丙烯选择性以及催化稳定性。

技术领域

本发明涉及丙烷脱氢制丙烯的催化剂制备领域，具体涉及一种脱氢催化剂、该催化剂的制备方法以及该催化剂在丙烷脱氢制丙烯中的应用。

背景技术

丙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、异丙醇、异丙苯、丙烯酸等化工产品。丙烯主要来源于石油裂解制乙烯联产以及石油催化裂化精炼产生的副产物。自上世纪90年代以来，由于原有的丙烯来源已无法满足需求，丙烷脱氢成为丙烯的主要来源。

丙烷脱氢技术主要包括催化脱氢、氧化脱氢和膜反应器脱氢。其中丙烷脱氢上世纪90年代已经实现了工业化，现有的工艺主要有UOP公司的Oleflex工艺、LUMMUS公司的Catofin工艺和UHDE公司的Star工艺等。随着页岩气的开发，使得获得廉价丙烷成为可能，因此近年来我国已有多套丙烷脱氢装置在建以满足逐年递增的丙烯需求。

UOP的Oleflex工艺是工业装置最常用的工艺，该工艺采用的是氧化铝载体上负载铂锡的催化剂。但是氧化铝载体酸性较大，导致催化剂容易结焦，需要频繁再生。因此研制高活性、高选择性和高稳定性的脱氢催化剂仍然是丙烷脱氢技术中的核心技术。近年来，具有特殊孔道结构和择形性能的分子筛材料逐渐被用于低碳烷烃脱氢领域。

CN101623633公开了一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的催化剂，其中以硅磷酸铝分子筛为载体，主活性组分是铂锡，并以IVA族金属为助剂(主要为Ge、Sn或Pb)；活性组分占0.001-20重量％，助剂占0.001-20重量％。该催化剂用于低碳烷烃脱氢时，烯烃选择性较高。

CN101066532公开了一种以骨架含Sn的ZSM-5分子筛为载体的丙烷脱氢制丙烯的催化剂，作为载体的ZSM-5分子筛骨架含有Sn，含量为0.1-6重量％，主活性组分为铂、钯、铱、铑、锇或铼中的至少一种，含量为0.01-2重量％，碱性金属助剂为IA族和/或IIA族金属，含量为0.01-5重量％，Sn还可以负载在ZSM-5分子筛上，Sn含量为0.01-10重量％。该催化剂活性高，抗积碳能力强。

CN101125298中公开了一种用氧化铝改性的中孔分子筛为载体的丙烷脱氢制丙烯的催化剂，用作载体的中孔分子筛MCM-41或SBA-15用氧化铝改性，氧化铝含量为5-30重量％，活性组分为铂，含量为0.4重量％，助剂Sn含量为0.1-2重量％，组成PtSn/Al₂O₃/MCM-41或PtSn/Al₂O₃/SBA-15催化剂。该催化剂在反应温度590℃，空速为6h^-1时，丙烷转化率为10-20％，丙烯选择性86-93％之间。

CN101898131公开了一种以含Sn氧化铝为载体的脱氢催化剂及其制备方法，以含Sn氧化铝为载体，载体孔道表面负载碳纳米纤维，浸渍法负载活性金属组分。该方法改变了催化剂引入锡助剂的方法，该催化剂在特定的反应条件下，可达到较高的丙烷转化率和丙烯选择性。

上述脱氢催化剂难以同时满足高活性、高选择性和高稳定性。因此，需要提供一种同时兼具高活性、高选择性和高稳定性的脱氢催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于催化丙烷脱氢制丙烯时能够提高丙烷的转化率、丙烯选择性以及催化稳定性的脱氢催化剂及其制备方法和应用。