[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，使用生物质原料，采用预碳化与碱活化相结合的处理方式，而后经水洗，即得到良好的生物质碳基催化剂。制备丙烷脱氢制丙烯的催化剂的方法，采用预碳化与碱活化相结合的方式，具体为：（1）将废弃茶叶100℃烘干，破碎后于300~400℃氮气氛围下热处理1~3小时，即得到预碳化的茶叶；（2）然后粉碎，与适宜浓度的氢氧化钠溶液混合，烘干后再次碱活化。一种丙烷脱氢制丙烯的方法，所述方法包括：在催化剂存在的条件下，将丙烷进行脱氢反应，其创新点在于，所述催化剂为上述方案披露的所述的丙烷脱氢制丙烯的催化剂。

技术领域

本发明涉及一种催化剂技术领域，特别是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

丙烯是仅次于乙烯的重要有机石油化工基础原料，广泛用于生产聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸、甘油、异丙醇、聚丙烯腈、丁辛醇等化工产品。近年来，随着市场经济的发展，丙烯下游产品的需求量迅速上涨，极大地促进了全球对丙烯的需求。目前，丙烯绝大部分来源于石油的催化裂化和柴油、石脑油的裂解。随着石油资源的日渐匮乏，传统的丙烯生产技术已无法满足日益增长的丙烯需求，寻求新的丙烯生产技术已成为石油化工行业的主要发展趋势。丙烷脱氢制丙烯成为增加丙烯来源的重要途径之一。

高稳定性、高活性和高选择性的丙烷脱氢催化剂是实现丙烷脱氢制丙烯技术的关键。目前丙烷脱氢制丙烯的催化剂体系主要集中于铂锡/氧化铝和氧化铬/氧化铝催化剂。铂锡催化剂的活性高，选择性好，可以承受较为苛刻的工艺条件，但是贵金属铂价格昂贵，导致催化剂成本较高。铬系催化剂虽然价格相对便宜，但是此类催化剂容易引起积碳失活，每隔15-30分钟就要再生一次，而且铬的使用还会对环境造成严重污染。

中国专利CN101972640A公布了一种无负载的有序介孔碳材料为丙烷脱氢制丙烯的催化剂，表现出高的催化活性，丙烯选择性和反应稳定性。但是，该制备方法较复杂，周期长，成本相对较高，且不利于工业化生产。开发一种廉价易得且具有高催化性能的丙烷脱氢制丙烯催化剂至关重要。再例如，中国专利CN108855201A公开了一种丙烷脱氢催化剂，其特征在于，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的主要活性组分Pt、金属助剂Sn和金属助剂Na，其中，所述载体为球形介孔海泡石复合载体，所述球形介孔海泡石复合载体含有海泡石和具有一维六方孔道双孔分布结构的介孔分子筛材料，所述球形介孔海泡石复合载体的平均粒径为10-50μm，比表面积为150-600m²/g，孔体积为0.5-2mL/g，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为2-9nm 和10-40nm。其披露的技术方案仍然是采用的是金属助剂，但是其制备方法需要精细化操作，容易出现失误或误差，不利于大规模生产。

经过研究发现，生物质碳材料在吸附、催化剂载体、电催化剂以及电化学电容器的电极材料等方面都有潜在的应用价值。在非均相催化领域，其较大的比表面积及丰富的含氧官能团成为催化剂的活性中心，因此在催化领域亟待研究其应用前景。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的在于提供一种生物质碳材料作为丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其制备方法。该催化剂无需添加任何金属组分，直接催化丙烷脱氢制丙烯。而且该催化剂表现出很高的丙烷转化率、丙烯选择性和催化剂的稳定性，具有明显的经济和社会价值。

本发明的技术方案概述如下：一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂，其创新点在于：使用生物质原料，采用预碳化与碱活化相结合的处理方式，而后经水洗，即得到良好的生物质碳基催化剂。

在一些实施方式中，所述生物质原料为废弃茶叶。

本发明的另一个目的是提供一种制备丙烷脱氢制丙烯的催化剂的方法，其创新点在于：采用预碳化与碱活化相结合的方式，具体为：

(1)将废弃茶叶100℃烘干，破碎后于300～400℃氮气氛围下热处理1～3小时，即得到预碳化的茶叶；