[发明专利]改性硅性介孔材料及其制备方法和应用以及丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了改性硅性介孔材料及其制备方法和应用以及丙烷脱氢制丙烯催化剂及其制备方法和应用。本发明合成出硅性介孔材料并进行两次高温煅烧和一次球磨处理，得到改性硅性介孔材料。以改性硅性介孔材料为载体负载金属活性组分制备丙烷脱氢制丙烯催化剂。将该脱氢催化剂运用到丙烯的合成中，根据气相色谱分析丙烷转化率最高为32.0％，丙烯选择性最高为94.0％。高温煅烧和球磨处理的改性方法可以显著提高硅性介孔材料的载体性能，以改性硅性介孔材料为载体制备的丙烷脱氢制丙烯催化剂具有更好的脱氢活性和更高的丙烯选择性。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种硅性介孔材料的高温煅烧及球磨改性方法及由该方法制备的改性硅性介孔材料及其在制备丙烷脱氢制丙烯催化剂中的应用、一种丙烷脱氢制丙烯催化剂、一种丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法及由该方法制备的丙烷脱氢制丙烯催化剂和该丙烷脱氢制丙烯催化剂在丙烷脱氢反应中的应用。

背景技术

丙烯是石油化工的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丙酮、环氧丙烷、丙烯酸和丁辛醇等。丙烯的供应一半来自炼厂副产，另有约45％来自蒸汽裂解，少量其它替代技术。近年来，丙烯的需求量逐年增长，传统的丙烯生产已不能满足化工行业对丙烯的需求，因此增产丙烯成为研究的一大热点。其中，丙烷脱氢制丙烯是丙烯增产的一个主要技术。10多年来，丙烷脱氢制丙烯已经成为工业化丙烯生产的重要工艺过程。丙烷脱氢的主要催化剂有ABB Lummus公司Catofin工艺中的氧化铬/氧化铝催化剂和UOP公司 Oleflex工艺中的铂锡/氧化铝催化剂。铬系催化剂对原料杂质的要求比较低，与贵金属相比，价格偏低；但此类催化剂容易积碳失活，每隔15-30分钟就要再生一次，而且由于催化剂中的铬是重金属，环境污染严重。铂锡催化剂反应周期能够达到几天，可以承受较为苛刻的工艺条件，并且对环境更加友好，但催化活性和选择性也还需要进一步提高，此外，铂锡催化剂中使用的贵金属价格较高，因此，如何降低铂锡催化剂的价格也是需要重点研究的课题。

丙烷脱氢制丙烯工艺实现工业化生产已经超过二十年，对脱氢催化剂的研究也很多，但当前催化剂还是存在着丙烷转化率不高及易于失活等缺陷，需要进一步改进和完善。因此，开发性能优良的丙烷脱氢催化剂具有现实意义。

为了改善丙烷脱氢催化剂的反应性能，研究人员做了很多工作。比如：采用分子筛类载体替代传统的γ-Al₂O₃载体，效果较好的包括MFI型微孔分子筛(CN 104307555 A，CN101066532 A，CN 101380587 A，CN 101513613 A)、介孔MCM-41分子筛(CN 102389831 A)和介孔SBA-15分子筛(CN 101972664 A，CN 101972664 B)等。然而目前常用的介孔材料作为载体负载活性金属组分时，不利于活性组分分散，最终影响催化效果，例如，丙烷转化率和丙烯选择性不高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的如上缺陷，提供了一种硅性介孔材料的高温煅烧及球磨改性方法及由该方法制备的改性硅性介孔材料及其在制备丙烷脱氢制丙烯催化剂中的应用、一种丙烷脱氢制丙烯催化剂、一种丙烷脱氢制丙烯催化剂的制备方法及由该方法制备的丙烷脱氢制丙烯催化剂和该丙烷脱氢制丙烯催化剂在丙烷脱氢反应中的应用。由本发明提供的高温煅烧及球磨处理的方法制备的改性硅性介孔材料作载体制备铂基负载型丙烷脱氢制丙烯催化剂时，活性组分能够有效分散在所述载体上，在降低活性组分负载量的同时，有效提高了丙烷转化率和丙烯选择性。