[发明专利]一种丙烷脱氢制丙烯工艺用储热材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种丙烷催化脱氢制丙烯工艺用储热材料及其制备方法，所述储热材料为负载型复合金属氧化物xM_aO_b/载体，其中M＝Ba、Mg、Mn、Zr、Ca、Ce、Bi、Cu、Co、Mo、Fe、Ni、Na、Nb、Sb中的一种或几种，a＝1～3，b＝1～3,x为复合金属氧化物担载量，其值＝10～30wt％。合成出的储热材料与催化剂混合用于丙烷催化脱氢制丙烯反应工艺中，可在保证催化剂转化率不变情况下提高选择性，并在还原阶段和空气再生阶段放出热量，使得床层温度分布更加均匀，有望在工业应用中延长催化剂使用寿命，并降低再生空气入口温度或再生空气流量，降低装置能耗。

技术领域

本发明针对丙烷催化脱氢工艺，涉及一种改善固定床反应器催化剂床层温度分布和提高产品收率的高性能储热材料及其制备方法，属于化工领域。

背景技术

丙烯是仅次于乙烯的重要石油化工基本原料，广泛用于生产聚丙烯、丁辛醇、丙烯腈、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丙酮、丙烯酸等。目前丙烯主要来源于乙烯联产和催化裂化，近年来，我国丙烯的发展速度逐渐超过了乙烯，2017年，我国丙烯当量需求的年均增长率达到7.6％，超过丙烯生产能力的增长速度。从当量需求来看，丙烯供需矛盾日益突出，导致近年来扩大丙烯来源的PDH制丙烯生产工艺前景非常广阔。

在Catofin丙烷脱氢工艺过程中，反应在催化剂表面活性位进行，并伴随强吸热过程。由于固定床催化剂装填不一致导致的床层压降差别或工艺配管布置无法完全对称导致的物料偏流等原因，固定床床层温度分布和温降一般都无法非常均匀，严重影响催化剂的使用寿命和丙烯产品收率。为了改善固定床反应器催化剂床层温度分布和提高产品收率，开发一种金属氧化物储热材料，根据丙烷脱氢反应的特点将其混合到催化剂中，可在保证转化率不变情况下提高选择性，并可使床层温度分布更加均匀，延长催化剂使用寿命，并降低再生空气入口温度或再生空气流量，降低装置能耗。

发明内容

本发明提供了一种应用于丙烷催化脱氢制丙烯反应工艺的储热材料及其制备方法，该储热材料与催化剂混合应用于丙烷催化脱氢制丙烯反应，可在保证转化率不变情况下提高选择性，在反应的还原阶段和空气再生阶段放出更多的热量，从而保证在工业应用中根据实际需求实现热量的均衡分布，降低再生空气入口温度或再生空气流量，降低装置能耗。

一种丙烷催化脱氢制丙烯工艺用储热材料，所述储热材料为负载型复合金属氧化物xM_aO_b/载体储热材料(负载型储热材料)，其中M＝Ba、Mg、Mn、Zr、Ca、Ce、Bi、Cu、Co、Mo、Fe、Ni、Na、Nb、Sb中的一种或几种，a＝1～3，b＝1～3,x为复合金属氧化物担载量，其值＝10～30wt％；

基于上述技术方案，优选的，所述载体为SiO₂、Al₂O₃、活性炭、硅铝分子筛、碳化硅或硅藻土中的一种。

基于上述技术方案，优选的，所述金属氧化物的前驱体材料为相应可溶的金属硝酸盐、氯化物、草酸盐、氧氯化物、乙酸盐，柠檬酸盐或金属酸氨盐。

基于上述技术方案，优选的，所述负载储热材料的形状为柱状、圆球状或片状中的一种。

本发明另一目的还提供一种上述丙烷催化脱氢制丙烯工艺用储热材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用浸渍法制备负载型复合金属氧化物xM_aO_b/载体储热材料(负载型储热材料)；

(2)将步骤(1)得到的负载型复合金属氧化物xM_aO_b/载体储热材料在空气气氛下经500～1000℃焙烧3～10小时。