[发明专利]一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其制备与应用。该催化剂包括：载体以及负载在载体上的活性组分和第一、第二助剂；所述载体为氧化铝、二氧化硅、分子筛、氧化锆或氧化钛；所述活性组分为铂族贵金属；所述第一助剂为铟，第二助剂为第四周期金属元素。本发明的催化剂在丙烷脱氢制丙烯的高温反应条件下，在提高丙烷的转化率和丙烯选择性的同时，解决了活性中心铂容易产生积碳失活问题。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其制备与应用。

背景技术

以丙烯为代表的低碳烯烃应用极为广泛，是工业上多种化工产品进一步生产的基础原料。主要可用于制备聚丙烯(约占消费总量的2/3)、各种含氧化合物(环氧丙烷、丙酮、羰基醇、丙烯醛、丙烯酸等)以及丙烯腈、异丙苯等具有高附加值的重要化工产品。

丙烯的生产方式有石脑油裂解与炼厂副产两种传统方法，此外，还包括一些新的丙烯制造工艺。其中包括重油深度催化裂解(DCC)工艺，主要劣势为成本较高且导致汽油收率减少；甲醇制丙烯(MTP)工艺，存在投资高、依赖煤和水资源的不足；高碳烯烃裂解和异位烯烃转化工艺，主要问题是副产多、消耗乙烯。全面衡量工艺成本、资源利用和实用原因，丙烷脱氢工艺相对竞争力较高，是制取丙烯较为成熟的新工艺。该工艺专产丙烯，装置容易大型化，反应和产物分离流程较为简单，投资较低，反应副产单一，低碳环保。更为重要的是，其反应物丙烷在自然资源中分布广泛。

上世纪90年代已经实现了丙烷脱氢制丙烯的工业化生产，现有的工艺主要有UOP公司开发的Oleflex工艺、LUMMUS公司开发的Catofin工艺以及UHDE公司开发的Star工艺等。由于我国天然气的开发，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市场逐年递增的丙烯的需求。

丙烷脱氢反应热力学上是一个分子数增加、强吸热可逆反应。为了使反应向脱氢方向进行，需要降低反应压力，提高反应温度。但是，在高温条件下C-C键裂解比C-H键断裂更为有利，脱氢生成的丙烯不能迅速脱附，从而发生深度脱氢，导致丙烯选择性降低，产生积碳。而且，高温条件下容易使催化剂表面产生积碳，从而加快了催化剂失活。

丙烷催化脱氢制丙烯催化剂体系主要为Pt基催化剂和Cr基催化剂。由于Cr会对环境造成污染，限制了工业使用。铂系催化剂因其具有高活性、低污染、低磨损度、可在苛刻条件下操作的特点而成为研究热点。但是高温下铂系催化剂会因为结焦积碳而大大降低反应活性。因此，人们在使用铂系催化剂作为主要活性时，往往需要添加一系列助剂，用以提高催化剂活性和稳定性。

专利CN101898130B公开了一种锡为助剂，铂族金属元素为主要脱氢活性组分的丙烷脱氢催化剂。该专利得到一种锡在催化剂中分散均匀、形成脱氢活性中心比例高、Pt/Sn适宜相互作用的丙烷脱氢制丙烯催化剂。催化剂的选择性和稳定性得到提高。

专利CN106588545A公开了一种丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法。该催化剂通过采用铂锡基催化体系，同时加入碳或其他助剂，使得丙烷脱氢制丙烯的转化率和丙烯的选择性有所升高。

综上所述，丙烷脱氢制丙烯催化剂主要以铂锡基催化剂为主。虽然助剂锡的添加提高了催化剂的活性，使丙烷的转化率和丙烯产率有所提高，但并未解决催化剂在该反应条件下的失活问题，即催化剂的稳定性问题。

因此，现急需解决丙烷脱氢制丙烯催化剂的稳定性问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其制备与应用。本发明的催化剂在丙烷脱氢制丙烯的高温反应条件下，能够在提高丙烷的转化率和丙烯选择性的同时，解决活性中心铂容易产生积碳失活问题。

为了实现以上目的，本发明采用以下方案：

本发明第一个方面提供一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂，该催化剂包括：载体以及负载在载体上的活性组分和第一、第二助剂；