[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，所述载体为三孔球形海泡石介孔分子筛硅胶复合材料，所述三孔球形海泡石介孔分子筛硅胶复合材料含有海泡石、具有二维六方孔道结构的介孔分子筛材料和硅胶，所述三孔球形海泡石介孔分子筛硅胶复合材料的平均粒径为10‑60μm，比表面积为100‑300m²/g，孔体积为0.7‑1.3mL/g，孔径呈三峰分布，且所述三峰对应的第一最可几孔径、第二最可几孔径和第三最可几孔径分别为1‑5nm、5‑15nm和10‑40nm。该丙烷脱氢催化剂用于丙烷脱氢制丙烯反应时表现出了良好的催化性能。

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

海泡石属斜方晶系或单斜方晶系；颜色多变，一般呈淡白或灰白色；具丝绢光泽，有时呈蜡状光泽；条痕呈白色，不透明，触感光滑且粘舌；莫氏硬度在2-2.5之间；体质轻，密度为1-2.2g/cm³；收缩率低，可塑性好，能溶于盐酸。海泡石的化学成分为硅(Si)和镁(Mg)；其标准晶体化学式为Mg₈(H₂O)₄[Si₆O₁₆]₂(OH)₄·8H₂O，其中SiO₂含量一般在54～60％之间，MgO含量多在21～25％范围内。海泡石具有极强的吸附、脱色和分散等性能，亦有极高的热稳定性，耐高温性可达1500-1700℃，造型性、绝缘性、抗盐度都非常好。

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现有技术中介孔结构不稳定，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。