[发明专利]一种脱氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种脱氢催化剂，脱氢催化剂以改性氧化铝为载体，以Pt为活性组分，以含Ga钙钛矿为助剂；脱氢催化剂中Pt的质量百分含量为0.1％～0.5％，Ga的质量百分含量为0.4％～3.1％。此外，本发明还提供一种制备上述脱氢催化剂的方法和该催化剂在烷烃脱氢制烯烃中的应用，本发明的制备方法简单，应用该制备方法制备的脱氢催化剂在烷烃脱氢中具有高的催化性能；本发明的脱氢催化剂具有催化剂活性高、抗积碳和稳定性良好的特性，制备方法简单容易实现，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于脱氢催化剂技术领域，具体涉及一种脱氢催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

脱氢催化剂主要用于丙烷脱氢生成丙烯、丁烷脱氢生成丁二烯或乙苯脱氢生成苯乙烯，丙烯为聚丙烯的原料，丁二烯为合成橡胶或腈纶的原料，苯乙烯为合成树脂的原料。脱氢反应是一种反应过程可逆、吸热、分子数增加的反应，高温和低压的条件更有利于反应的进行。当前，脱氢反应通常要在300℃～900℃的温度条件下进行，反应过程伴随副反应，当前常用的脱氢催化剂容易积碳而降低使用寿命。适宜的脱氢催化剂能够促进脱氢反应向目标方向进行，反应选择性是考察脱氢催化剂的重要指标。

选择合适的脱氢催化剂是提高脱氢反应速率和选择性的关键，适宜的脱氢催化剂应该具有以下特点：

(1)耐热性好且再生能力强，具有在高温环境中不被烧结的能力；

(2)化学稳定性好，具有在高温环境下抗氢气还原和水蒸气侵蚀的能力；

常用的脱氢催化剂主要为负载型(如铂、铜、银、镍)和金属氧化物(如氧化铬、氧化铁、氧化锌、氧化镁)催化剂。脱氢催化剂对热稳定性有较高的要求，由于焦炭再生期间产生的高反应温度和热量容易使催化剂产生热形变和结构烧结，致使积碳产生最终导致催化剂失活，降低催化反应性能。因此，研究一种结构热稳定性强、选择性高且反应活性强的脱氢催化剂显得至关重要。

作为脱氢催化剂家族中的重要组成部分，主要是以Al₂O₃、SiO₂、分子筛等为载体，以铂为主要活性组分的铂系催化剂受到人们广泛关注。专利号为US7375049，公告日为2008年5月20日，名称为《CATALYST催化剂》的美国专利中公开了乙烷脱氢用铂基催化剂，该催化剂在初始阶段活性较为稳定，催化剂后期发生积碳与烧结现象。专利号为US6756515，公告日为2004年6月29日，名称为《Dehydrogenation Process Using Layered CatalystComposition层状催化剂组分的脱氢工艺》的美国专利中公开了铂基γ-Al₂O₃脱氢催化剂，反应过程中，该催化剂的γ-Al₂O₃载体表面的酸性位点处副反应较多，同时，反应期间出现了明显的结晶度与比表面积的改变，其原因为高温条件下载体结构的不稳定性与脱氢过程中产生的积碳。申请号为871015137，公开日为1988年10月12日，名称为《饱和烃类脱氢用铂、锡、锂、硫催化剂》的中国专利公开文本中公开了一种饱和烃类用脱氢催化剂，采用共沉淀法制备氧化铝小球，负载铂金属，该催化剂的载体存在比表面积较低、负载的贵金属易于流失等不足。研究开发具有大孔、高活性、高选择性、且抗积碳和烧结性能稳定的催化剂至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种脱氢催化剂及其制备方法和应用。该脱氢催化剂具有高效的脱氢催化性能；制备方法简单，应用该制备方法制备的脱氢催化剂在烷烃脱氢中具有高的催化性能；本发明的脱氢催化剂及其制备方法和应用具有催化剂活性高、抗积碳和稳定性良好的特性，制备方法简单容易实现，具有广泛的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种脱氢催化剂，其特征在于，所述脱氢催化剂以改性氧化铝为载体，以Pt为活性组分，以含Ga钙钛矿为助剂；所述脱氢催化剂中Pt的质量百分含量为0.1％～0.5％，Ga的质量百分含量为0.4％～3.1％。