[发明专利]一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和应用。该催化剂包括：以含第IVB族元素的氧化铝为载体、以Cr或其氧化物为活性组分，以第IA族和/或第IIA族元素或其氧化物为助剂组分；其中，所述催化剂通过TPR测试，在380～580℃范围内出现第IVB族元素和活性组分Cr元素的合金峰。本发明催化剂适用于丙烷脱氢反应中，主要解决现有技术制备的催化剂活性和稳定性较低的问题。

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及一种丙烷脱氢制丙烯的催化剂及其制备方法，以及在丙烷脱氢制丙烯中的应用。

背景技术

丙烯作为重要的化工原料，可以用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸、异丙醇等。丙烯主要来源于蒸汽裂解和催化裂化副产，但其受制于主产乙烯和汽柴油的限制，其产量增加有限，同时，聚丙烯的需求量仍处于不断上升的趋势，因此，世界各国大力发展以丙烷为原料进行脱氢反应制备丙烯方法。丙烷脱氢反应是一个强吸热反应，受热力学平衡限制，在低压、高温条件下才能得到较理想的丙烯收率，而过高的反应温度将使丙烷裂解反应和深度脱氢加剧，造成催化剂性能变差，选择性较低等问题。

丙烷脱氢技术采用的催化剂体系主要为Pt系催化剂和Cr系催化剂。Pt系催化剂用于低碳烷烃脱氢，具有环境友好、活性较高等优点，但价格较高，制备较复杂，对反应原料纯度要求较高。Cr系催化剂价格低廉，活性相对较高，对原料纯度要求较低，但对环境存在一定影响，反应过程需要频繁再生，且再生等条件苛刻，对Cr系催化剂各方面性能要求更高。

CN103769156A采用氨气处理的氧化铝为载体，Cr为活性组分，以钾和锰、钴、铁、镍等为助剂。所述脱氢催化剂的制备方法，包括采用氨气对氧化铝载体进行预处理过程；通过共浸渍法负载钾和助剂，然后再浸渍负载活性组分铬。该催化剂具有较好选择性，但活性相对较低。CN101940922B公开了一种低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法，其以铬为活性金属组分，部分铬与拟薄水铝石混合制成含铬氧化铝载体，部分铬与助剂碱金属浸渍负载到含铬氧化铝载体上，制得脱氢催化剂。该方法制备的催化剂其活性组分在载体外表面含量较低，活性较低，载体内部活性组分利用率不高，当外表面活性组分发生迁移后，使催化剂整体稳定性降低。CN103769078A公开了一种低碳烷烃脱氢制烯烃催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以Al₂O₃为载体，以铬为活性组分，以碱金属为助催化组分，其中活性组分铬在浸渍碱金属助催化组分前和浸渍碱金属助催化组分后分步浸渍到氧化铝载体上。该催化剂的稳定性仍有待于进一步提高。

目前，虽然现有的Cr系脱氢催化剂已经取得较大进展，但仍存在催化剂活性较低、稳定性较差等方面问题。

发明内容

为了克服现有技术中Cr系脱氢催化剂存在的活性低，稳定性差的问题，本发明提供了一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和应用。该催化剂用于丙烷脱氢制丙烯过程中，具有良好的活性和突出的稳定性效果。

本发明第一方面提供了一种丙烷脱氢催化剂，包括：以含第IVB族元素的氧化铝为载体、以Cr或其氧化物为活性组分，以第IA族和/或第IIA族元素或其氧化物为助剂组分；其中，所述催化剂通过TPR测试，在380～580℃范围内出现第IVB族元素和活性组分Cr元素的合金峰。

进一步地，所述催化剂通过TPR测试，在380～580℃范围内出现明显的第IVB族元素和活性组分Cr元素的合金峰。

进一步地，所述催化剂，以重量份计，包括：

a)10～30份Cr元素或其氧化物；

b)0.1～5份助剂组分，即选自第IA族和/或第IIA族元素至少一种元素或其氧化物；

c)60～90份载体；

所述载体中，含有0.1～5份选自第IVB族中的元素或其氧化物。

进一步地，第IVB族元素选自Ti、Zr中的任意一种或两种。