[发明专利]一种高强度低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法，属于化学领域。

背景技术

低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃是一种重要的工业生产过程，例如丙烷脱氢生产丙烯和异丁烷脱氢生产异丁烯具有重要的实用价值，丙烯和异丁烯具有广泛地用途，是重要的化工原料。用Cr₂O₃/Al₂O₃作为催化剂，在反应温度600℃左右的条件下，可以将丙烷或异丁烷脱氢制备丙烯或异丁烯。使用Cr₂O₃/Al₂O₃作为脱氢催化剂时，尽管这种催化剂具有较高的脱氢活性，但在脱氢过程中存在快速成焦的问题，需要反复再生。随着再生次数的增加催化剂的活性和选择性不断的降低，同时由于催化剂的频繁再生以及使用过程中的结焦，都对催化剂的结构造成损害，尤其是用于流化床反应器时，催化剂的损耗较高，缩短了催化剂的使用寿命，增加了生产成本。因此，需要对脱氢催化剂进行改进，改善其微观结构，提高其强度。

中国专利CN86104031A公开了一种制备C3-C5石蜡烃脱氢催化剂的方法，该方法采用高温焙烧法(高于1000℃)调整催化剂载体氧化铝的结构，然后将活性组分通过浸渍法负载其上，经过干燥、焙烧等工序制得脱氢催化剂。该方法制备的催化剂的结构稳定性较好，但由于催化剂载体经过了高温焙烧，其与活性组分的作用较弱，活性组分容易脱落造成催化剂失活，另外一点就是催化剂的孔容较小，催化剂容易积碳失活。

中国专利CN668555A公开了一种含有氧化铝、氧化铬、氧化锂和氧化钠的脱氢催化剂，该催化剂也是通过先制得氧化铝载体，然后将活性组分采用浸渍法负载上去，仍存在活性组分与载体作用较弱的问题。

中国专利CN101940922公开了一种低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法，该催化剂以铬为活性金属组分，以碱金属为助催化组分，以铬氧化铝为载体。催化剂的制备过程为：将部分铬盐预先负载在扩孔剂上，然后与氢氧化铝等混合挤条成型，经干燥、焙烧等制成含铬的载体，最后将剩余的铬盐与助剂通过浸渍法负载在载体上制成脱氢催化剂。该方法虽然部分解决了催化剂载体与活性组分结合不密切的问题，但由于在制备载体时，铬盐是通过负载在扩孔剂上，与氧化铝的混合程度较低，另外，还有部分活性组分是通过浸渍法负载上去的，没有从根本上解决催化剂载体与活性组分相分离的问题。并且，用此方法制备的催化剂的强度较低，耐磨性能不好。

中国专利CN102794167公开了一种异丁烷脱氢制备异丁烯的催化剂及其制备方法。该催化剂是由Cr₂O₃、CaO、K₂O、Al₂O₃组成，用Cr₂O₃粉末为原料，以10％硝酸作为胶溶剂，通过混捏、挤条、干燥、焙烧制成脱氢催化剂，该方法虽然部分解决了活性组分在催化剂中分布不均的问题，但由于采用Cr₂O₃粉末为原料，其与氧化铝的作用较弱，因此，催化剂的结构稳定性问题仍然没有得到解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法，本发明制备的低碳烷烃脱氢催化剂活性高、选择性高、结构稳定性好，可用于C3-C5烷烃的脱氢反应，用于固定床反应器、移动床反应器和流化床反应器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高强度低碳烷烃脱氢催化剂，由催化剂载体前体、活性组分前体、结构助剂前体、活性助剂前体混合后一次性成型，然后通过干燥、焙烧制成催化剂。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述催化剂载体前体为可溶性铝盐、氢氧化铝、活性氧化铝中的一种，所述可溶性铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、聚合氯化铝中的一种，所述氢氧化铝(水合氧化铝)为拟薄水铝石、薄水铝石、诺水铝石中的一种，所述活性氧化铝为γ-Al₂O₃、η-Al₂O₃、θ-Al₂O₃、κ-Al₂O₃、ρ-Al₂O₃中的一种。

进一步，所述活性组分前体为焙烧温度300～1000℃下能分解成活性氧化铬的化合物，如硝酸铬、硫酸铬、氯化铬、铬酐、醋酸铬中的一种；