[发明专利]用于轻质烷烃脱氢的催化剂

说明书

本发明公开一种用于轻质烷烃脱氢的催化剂，催化剂Pt的分散度为12％～33％；以重量份数计，包括如下组分：a)0.1～6.5份Pt‑Co纳米颗粒或其氧化物；b)0.1～9.2份M或其氧化物，M选自Cs和/或La；c)0.1～9.5份Zn‑Ga‑O或Y‑Ga‑O二元金属氧化物；d)80～99份载体S，S选自氧化铝、氧化硅、氧化钛中的至少一种。发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的催化剂容易失活的问题，所提供的催化剂及其制备方法，在用于轻质链状烷烃和环烷烃脱氢制备不饱和烃类产物的反应中时，具有不易失活的优点。

技术领域

本发明公开一种具有较高活性的用于轻质烷烃脱氢反应的催化剂及其制备方法。

背景技术

轻质不饱和烃类，例如丙烯、丁烯和异丁烯，是非常重要的有机化工原料，它们和乙烯一起被认为是现代石油化工的基础，用以生产聚合物、汽油、洗涤剂和其它化学原料等。制备丙烯、丁烯和异丁烯的传统方法是采用乙烯联产和轻油(石脑油、轻柴油)裂解工艺，但石油储量有限，丙烯、丁烯和异丁烯受制于目标产物，难以大规模增加，所以世界各国致力于开发制备丙烯、丁烯和异丁烯的新路线。其中以石化副产或天然气等中的轻质烷烃(如丙烷、正丁烷、异丁烷等)为原料，通过直接脱氢工艺制备相应烯烃方法受到极大重视。近几年来人类对世界石化原料和石化产品需求持续增加，作为石化基础原料的丙烯、丁烯、异丁烯需求持续增长，传统常规方法已不能满足其增长需求，出现了全球性紧缺。而且随着石油资源日益匮乏，轻质不饱和烃类的生产已从单纯依赖石油为原料向原料多样化的技术路线转化，特别是以轻质烷烃为原料制取不饱和烃类的技术路线，利用来源丰富、价格低廉的轻质烷烃脱氢制备相应不饱和烃是最有希望的方法之一。目前，世界上已有几十套丙烷、正丁烷或者异丁烷脱氢装置在运行，主要脱氢技术有UOP的Oleflex工艺、Lummus的Catofin工艺、Uhde的STAR工艺、Linde的PDH工艺、Snamprogetti-Yarsintez合作开发的FBD工艺等。

由于制备方法简单并且成本低廉，Pt/Al₂O₃催化剂被广泛用来作为轻质烷烃的脱氢催化剂，但是此催化剂在制备过程中需高温焙烧并用氢气还原，由于Pt与Al₂O₃之间的相互作用属于较弱的相互作用，易导致Pt原子在制备过程中聚集，使尺寸变大，最终导致催化过程中催化剂活性降低；加之Al₂O₃表面的弱酸性，在催化反应开始后能够很快地发生结焦，使得催化过程中催化剂的活性容易下降，因此Pt/Al₂O₃不是轻质烷烃理想的脱氢催化剂，急需开展不易失活的脱氢催化剂的研究。由于在所有金属中，Pt的脱氢效果最好，因此在轻质烷烃脱氢催化剂研究中，重点是选择合适的助剂以改变载体或调控载体的表面性质，起到调控Pt的尺寸、载体比表面积、载体酸碱性等作用，或者产生其它有益作用，使催化剂活性能在较长时间内保持稳定。

对于以贵金属为活性成分的烷烃脱氢催化剂，以Sn为代表的部分IVA、IIIA族主族元素是常用的改性助剂，CN106607021A、CN106588544A、CN107537485A等专利分别公开了一种含有Pt、Sn和其他助剂的脱氢催化剂，用于改善催化剂催化丙烷、异丁烷、异戊烷等低碳烷烃脱氢反应的反应活性。CN107008260A、CN105642264A分别公开了一种通过载体调控低链烷烃脱氢催化剂性能的方法。CN105102120A公开了一种环烷系烃用脱氢催化剂，该专利通过向Pt/Al₂O₃催化剂中引入第3族金属作为助剂。CN103443060B公开了一种用Pt-Sn脱氢催化剂催化饱和环状烃和五元环化合物脱氢的方法。

轻质烷烃脱氢催化剂目前已经取得了较大进展，但催化剂的性能还有进一步提升的空间，因此就需要对轻质烷烃脱氢催化剂特别是其中的助剂进行精细化的设计调控，本发明中提出的催化剂及其制备方法并未在文献或专利中报道，而且催化能力能保持较好的稳定性，起到良好的催化效果。

发明内容