[发明专利]烷烃脱氢制烯烃催化剂及其制备和脱氢方法

说明书

本发明属于催化脱氢技术领域，具体公开了一种烷烃脱氢制烯烃催化剂的制备方法，将能提供B、P、S、N元素的化合物原料在溶剂中进行重结晶，随后将重结晶产物在含氨气气氛内、在大于或等于5℃/min的升温速率下升温至700～1000℃，并进行保温焙烧，制得所述的催化剂；所述的化合物原料中，S：B元素摩尔比为大于或等于10；P：B元素摩尔比为大于或等于0.5；N：B的元素摩尔比大于或等于10。本发明还包括所述的制备方法制得的催化剂以及该催化剂在烷烃直接或氧化脱氢制备烯烃中的应用。本发明基于所述的制备方法，能够获得一种特殊的催化剂，且该催化剂具有良好的转化率，同时具有优异的产物选择性和稳定性。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种烷烃脱氢制备烯烃的催化剂及脱氢方法。

背景技术

烯烃是重要的化工原料，例如苯乙烯作为芳烃的衍生物，是化工行业生产高聚物重要的单体原料，被广泛应用于和人们日常生活密切相关的领域中。据估计，每年苯乙烯相关的工业产值可达600亿美元。近20年来，随着全球苯乙烯下游产品市场的不断开拓，苯乙烯需求量逐年上升。虽然从国际市场来说苯乙烯的产能有所富裕，但我国作为苯乙烯需求增速最快的国家之一，苯乙烯自给率仍处于较低水平。相关数据显示，到2022年我国苯乙烯生产能力将超过1500万吨/年，而根据目前己知的下游装置新、扩、拟建计划，下游装置苯乙烯表观需求量将达到1800～1900万吨/年，缺口仍然超过300万吨/年。在反倾销、贸易战的大背景下，我国苯乙烯进口附加税大幅上涨，这意味着开发新的苯乙烯生产技术，尤其是自主研发高性能、低成本、低能耗的乙苯脱氢制苯乙烯催化剂，对于提高国内苯乙烯自给率具有重要的意义又富有挑战性。

在实际生产过程中，考虑到乙苯脱氢制备苯乙烯的反应为分子数增加的强吸热反应，受热力学平衡限制较大，低压和高温条件下有利于提高反应转化率。1937年，美国陶氏化学公司(Dow)和德国巴斯夫公司(BASF)同时实现了乙苯脱氢制取苯乙烯的工业化生产。经过80多年的发展，目前工业上应用的苯乙烯生产方法主要有两种：乙苯直接脱氢法和苯乙烯环氧乙烷联产法，而乙苯催化脱氢催化剂也已由初期使用的锌系、镁系催化剂逐步被综合性能更为优异的铁系催化剂所取代。当前，使用含钾氧化铁或氧化锌作为催化剂、在600～650℃的高温和过量水蒸气(水/烃比7～15)保护下催化乙苯直接脱氢生产苯乙烯的Lummus/Monsanto/UOP工艺是现目前世界上应用最为广泛的苯乙烯生产技术，该项技术研究至今已有70多年的历史，相应的研究成果也得到了广泛的认可，采用该工艺生产的苯乙烯量占全球苯乙烯生产总量的90％以上。但水蒸气的大量消耗，使得整个生产过程能耗巨大。此外，考虑到温度过高会加剧苯乙烯的聚合，且钾在高温下不稳定，容易向低温区或催化剂颗粒中心转移，导致催化剂的稳定性变差。