[发明专利]一种轻烃脱氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种轻烃脱氢催化剂及其制备方法和应用。所述轻烃脱氢催化剂包括：活性组分、金属氧化物助剂和载体，其中活性组分为混合氧化铬，以总铬含量为基准，催化剂中+6价铬摩尔含量为10％‑50％；+5价铬的摩尔含量为1％‑10％；其余为+3价铬。本发明催化剂含有不同价态的铬，使得催化剂性能得到优化，用于轻烃脱氢反应可以明显提高催化剂的转化率、选择性及反应时间。

技术领域

本发明涉及一种轻烃脱氢催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

低碳烯烃(乙烯、丙烯)是合成树脂、合成纤维及橡胶的化工基础原料，在国民经济中占有重要地位。目前随着我国化工行业的发展，传统的石油路线或煤化工路线难以满足快速增长的低碳烯烃需求，对能够生产烯烃的烷烃脱烃技术的需求也相应日益提升。传统的轻烃脱氢技术一般以载体担载活性金属为催化剂，特别是Pt/Al₂O₃体系以及Cr₂O₃/Al₂O₃体系催化剂，为提高催化剂性能，也经常会有添加助剂金属。Pt/Al₂O₃体系中催化剂价铬高昂，流化床工艺设计相对困难，难以满足生产需求。Cr₂O₃/Al₂O₃体系价格低廉，但反应过程涉及快速切换烧炭，如果进一步提高生产效率，则需要对催化剂进一步优化。

CN 112246236A公开了一种含有尖晶石结构的低碳烷烃铬系脱氢催化剂及其制备方法。采用稀土元素助剂，通过浸渍法制得具有稳定的尖晶石结构的铬催化剂。该催化剂在50kPa，550-600℃，丙烷空速为1h^-1的条件下，可以达到50％左右的转化率和84％左右的选择性。

CN 110180530A公开了一种低碳烷烃脱氢制烯烃催化剂及其制备方法。该催化剂包括2-8wt％的氧化铬，0.5-1.0wt％的助剂，和余量的改性活性炭载体。该催化剂选择性得以提高，但催化剂制备过程中需要对活性碳进行炭化处理，微波改性处理，高温活化，酸改性处理及碱改性处理等。制备过程复杂，成本高。

CN112041064A公开了一种高铬含量的脱氢催化剂的制备方法。采用具有负载在η-氧化铝上的高铬含量的铬-氧化铝脱氢催化剂，所属催化剂含有大于25重量％的氧化铬(Ⅲ)形式的铬。在400-800℃，250-1000mlh^-1g^-1的气时空速下，可以达到56％的收率和96％的选择性。但其要求铬含量较高，增加催化剂制备成本并对环境不友好。

近年来对铬系催化剂的载体改性，助剂添加方面研究较多，但在催化剂的转化率、选择性等综合效果上仍未达到理想状态。

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提供一种轻烃脱氢催化剂及其制备方法，以提高现有轻烃脱氢催化剂的活性、低碳烯烃选择性并进一步提高催化剂的反应时间。

为解决上述技术问题，本发明第一方面在于提供一种轻烃脱氢催化剂，包括：活性组分、金属氧化物助剂和载体，其中活性组分为混合氧化铬，以总铬含量为基准，催化剂中+6价铬摩尔含量为10％-50％，优选为15％-30％；+5价铬的摩尔含量为1％-10％，优选为3％-8％；其余为+3价铬。

进一步地，前述技术方案中，以催化剂的总量为基准，所述活性组分的重量含量以铬元素计为5％-18％，优选为8％-15％，所述金属氧化物助剂的重量含量以金属计为0.1％-4％，优选为0.5％-3％。

进一步地，前述技术方案中，所述金属氧化物助剂中的金属选自IA族金属元素、IIA族金属元素、IVB族金属元素、Ⅷ族金属元素中的一种或几种。

进一步地，前述技术方案中，所述载体为任意晶型的氧化铝中的一种或几种，优选为γ-氧化铝。