[发明专利]一种二氧化碳氧化乙烷脱氢制乙烯的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种二氧化碳氧化乙烷脱氢制乙烯的负载型催化剂，包括分子筛载体和活性组分，所述分子筛载体为SSZ‑13微孔分子筛，孔径尺寸范围为0.2‑0.4nm；所述活性组分为铬的氧化物，以铬的重量计，催化剂中铬的质量分数0.3‑10％。SSZ‑13微孔分子筛具有小孔、高水热稳定性，高比表面积的优点，有较多的表面质子酸中心及可交换阳离子，对CO₂具有较好的亲和力，利于更多的CO₂分子能够参与到乙烷的活化和后续转化反应中，在此载体中引入铬元素来得到具有高乙烷和CO₂共转化能力的催化剂，能够有效解决现有技术中催化剂CO₂吸附能力弱和催化剂载体水热稳定性差的问题。

技术领域

本发明属于制备乙烯技术领域，具体涉及一种二氧化碳氧化乙烷脱氢制乙烯的催化剂及其制备方法。

背景技术

二氧化碳是碳及含碳化合物的最终氧化物，同时也是自然界最丰富的碳源，在导致全球气候变暖的“温室气体”中，二氧化碳对温室效应的贡献为55％。因此，开展对二氧化碳的资源化利用的研究至关重要。二氧化碳分子非常稳定，大量研究表明氢气可以有效活化二氧化碳分子的碳氧键，是二氧化碳资源化利用的热点研究方向。然而，工业制氢技术的成本高造成原料成本过高，降低了二氧化碳催化加氢技术的经济性，限制了其工业化应用。乙烷作为除甲烷外氢碳比最高的烃类物质，氢元素的摩尔含量高达75％，具有作为廉价供氢体的潜力。乙烷广泛存在于页岩气、油田伴生气和炼厂干气中，来源广泛并价格低廉可以作为供氢体使用。目前，乙烷主要用作蒸汽裂解制乙烯的原料，该过程反应温度高(1000度左右)，能耗巨大，且易发生一系列的副反应；受热力学平衡限制，转化率和收率很难提高；催化剂上积炭快，需要反复再生；工艺流程复杂，设备与投资的规模较大，亟需低能耗的环境友好型替代工艺。乙烯是生产合成纤维、合成橡胶和合成塑料等大宗化学产品的基本化工原料，在国民经济中占有重要地位。乙烷和二氧化碳的共转化反应通过利用二氧化碳的弱氧化性帮助乙烷脱氢制乙烯，降低反应温度的同时可提高乙烯产物的选择性。同时，二氧化碳利用乙烷分子中丰富的氢原子进行加氢反应转化成一氧化碳进而实现二氧化碳和乙烷的共转化，产生一定的经济效益和社会效益。

近年来，国内外研究者对二氧化碳氧化乙烷脱氢制乙烯反应的催化剂进行了研究。