[发明专利]低碳烷烃脱氢催化剂及其使用方法

说明书

本发明涉及一种低碳烷烃脱氢催化剂及其使用方法，主要解决现有技术制备的脱氢催化剂活性较低、稳定性差的问题。本发明通过采用一种用于低碳烷烃脱氢的催化剂，以重量份数计，包括以下组分：a)0.1～5份Pt或其氧化物；b)0.1～5份Sn或其氧化物；b)0.1～5份碱金属或其氧化物；d)0.1～5份的碱土金属或其氧化物；e)0.1～10份的Ce‑La‑O固溶体；f)80～99份载体Al₂O₃的技术方案，较好地解决了该问题，可用于低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃工业生产。

技术领域

本发明涉及一种低碳烷烃脱氢催化剂及其使用方法。

背景技术

低碳烯烃，例如丙烯和异丁烯，是非常重要的有机化工原料，它们和乙烯一起被认为是现代石油化工的基础，用以生产聚合物、汽油、洗涤剂和其它化学原料等。制备丙烯和异丁烯的传统方法是采用乙烯联产和轻油(石脑油、轻柴油)裂解工艺，但石油储量有限，丙烯和异丁烯受制于目标产物，难以大规模增加，所以世界各国致力于开发制备丙烯和异丁烯的新路线。其中，低碳烷烃催化脱氢技术是增产C3-C4烯烃的有效途径。目前世界上低碳烷烃脱氢专利技术包括：UOP公司的Oleflex工艺、ABB Lumms公司的Catofin工艺、康菲(Uhde)公司的STAR工艺、Linde的PDH工艺、Snamprogetti-Yarsintez合作开发的FBD工艺等。

以贵金属铂元素为主活性组分的催化剂是低碳烷烃脱氢制烯烃催化反应的一类重要催化剂，US4914075、US4353815、US4595673和EP98622等专利都宝岛了用于丙烷和其它烷烃脱氢Pt系催化剂具有高的烷烃转化率和烯烃选择性。但是，考虑到热力学因素，催化反应在高温、低压条件下进行，催化剂在反应过程中由于积炭及活性组分的烧结容易快速失去活性，因而需要频繁进行再生。开发高活性、高选择性和高稳定性的催化剂成为该技术的关键，其中使用稀土等元素改进催化剂性能用于烷烃脱氢催化剂近些年来受到很大的重视。中国专利(CN200910209534.4)公开的催化剂K-Ce-Pt-Sn/γ-Al₂O₃在反应6h后，丙烷的转化率为38％，丙烯的选择性为98％，且积炭量较少，该研究没有提供稳定性数据。Vu等在《Catalysis Today》(今日催化)2011,164(1):214-220上发表的“Propanedehydrogenation over Pt-Sn/Rare-earth-doped Al₂O₃:Influence of La,Ce,or Y onthe formation and stability of Pt-Sn alloys”(稀土元素掺杂Al₂O₃负载Pt-Sn催化剂上的丙烷脱氢反应：La,Ce,Y的影响和Pt-Sn合金的形成及稳定性)文章发现载体中La、Ce和Y的添加均可提高Pt的分散度，催化剂积炭较少，它们中形成的PtSn及PtSn₂合金有很高的稳定性，使得PtSn/La-Al和PtSn/Ce-Al表现出较好的催化性能和稳定性，3h后的转化率分别约为约为30％和20％，选择性约为95％。Zhang等在《Fuel Processing Technology》(燃料加工技术)2011,92,1632-1638上发表的“Effect of magnesium addition oncatalytic performance of PtSnK/γ-Al₂O₃catalyst for isobutane dehydrogenation”(Mg的加入对用于异丁烷脱氢的PtSnK/γ-Al₂O₃催化性能的影响)文章发现适量的Mg可以增加Pt的分散度且可以减少积炭，Mg不但可以增强Sn组分与Al₂O₃的相互作用，而且可以确保Sn以氧化态形式存在，从而增加反应活性和稳定性，但Mg过量时，Sn以0价存在及Pt的分散度降低都对反应不利。实验中发现当Mg为0.4wt％时效果较好，反应6h后异丁烷脱氢的转化率为29％，选择性可达94％。