[发明专利]制备丙烷脱氢催化剂的方法及丙烷脱氢催化剂以及丙烷脱氢制丙烯的方法

说明书

本发明公开了一种制备丙烷脱氢催化剂的方法，该方法包括：(a)在模板剂、三甲基戊烷和乙醇的存在下，将四甲氧基硅烷与酸剂进行接触，并将接触后得到的产物晶化并过滤，得到介孔分子筛滤饼；(b)将该介孔分子筛滤饼和硅胶进行混合和第一球磨，将得到的第一球磨浆料与水混合制浆，然后进行第二球磨并得到第二球磨浆料，将第二球磨浆料进行喷雾干燥后采用旋风分离技术进行筛选，再将筛选得到的产物中的模板剂脱除得到复合材料；(c)将该复合材料热活化后在含有Pt组分前驱体、Sn组分前驱体和Na组分前驱体的混合溶液中进行浸渍处理，然后依次进行去除溶剂处理、干燥和焙烧。由该方法制备的丙烷脱氢催化剂适用于丙烷脱氢制丙烯。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种制备丙烷脱氢催化剂的方法、由上述方法制备的丙烷脱氢催化剂以及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。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CYLofin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

现有技术中的丙烷脱氢催化剂通常以Pt为主要金属活性组分，以γ-Al₂O₃为载体，该催化剂具有活性组分分散差、催化活性及稳定性较差的缺陷。本发明的目的是克服采用现有的制备负载型丙烷脱氢催化剂的方法得到的丙烷脱氢催化剂的载体介孔结构不稳定，进一步导致丙烷转化率和丙烯选择性不高且易于失活等缺陷的缺陷，提供一种制备丙烷脱氢催化剂的方法、由上述方法制备的丙烷脱氢催化剂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制备丙烷脱氢催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(a)在模板剂、三甲基戊烷和乙醇的存在下，将四甲氧基硅烷与酸剂进行接触，并将接触后得到的产物晶化并过滤，得到具有一维直通孔道分布结构的空心球状介孔分子筛滤饼；

(b)将所述具有一维直通孔道结构的介孔分子筛滤饼和硅胶进行混合和第一球磨，将得到的第一球磨浆料与水混合制浆，然后进行第二球磨并得到第二球磨浆料，将第二球磨浆料进行喷雾干燥后采用旋风分离技术进行筛选，再将筛选得到的产物中的模板剂脱除得到三孔空心球状介孔分子筛硅胶复合材料；

(c)将上述三孔空心球状介孔分子筛硅胶复合材料热活化后在含有Pt组分前驱体、Sn组分前驱体和Na组分前驱体的混合溶液中进行浸渍处理，然后依次进行去除溶剂处理、干燥和焙烧。