[发明专利]用于烷烃催化脱氢的催化剂及其制备方法和使用方法

说明书

本发明属于石油化工领域，具体涉及用于烷烃催化脱氢的催化剂及其制备方法和使用方法，按照重量份数，包括0.1～60份脱氢活性组分、40～99.9份载体、0‑20份助剂；脱氢活性组分为Fe、Zn、Cu、Ga、Sn和Pb元素中的一种或几种的金属或氧化物；载体为SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、MgAl₂O₄和ZnAl₂O₄中的一种或几种形成的混合氧化物或复合氧化物，载体也可为分子筛，助剂，为IA族和IIA族中的一种或几种金属元素。本发明提供的用于烷烃催化脱氢的催化剂及其制备方法和使用方法，所得的催化剂的活性组分低价环保；烷烃单程转化率高，目的产物烯烃选择性高，积碳少，再生周期长。

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及用于烷烃催化脱氢的催化剂及其制备方法和使用方法。

技术背景

烷烃脱氢作为一种合理利用低价值饱和烷烃生产高附加值相应烯烃的有效途径，早在几十年前已得到工业化应用，采用的催化剂为负载型的贵金属Pt催化剂或Cr₂O₃催化剂。Pt基催化剂的投资及操作成本高；而Cr₂O₃催化剂在其制备及使用过程中产生的Cr⁶⁺具有致癌性，对人体及环境均会造成不利影响。除此之外，这两类催化剂在反应过程中易结焦失活，催化剂再生周期短，需频繁进行反应再生的切换。

除催化脱氢外，氧化脱氢为另一种制备低碳烯烃的脱氢路径。氧化脱氢为放热反应，可打破热力学平衡的限制，降低能耗。尽管学者们就该技术开展了广泛的研究工作，但无论是催化剂配方的改进还是温和氧化剂的选取，均不能解决深度氧化的问题，导致反应产物中大量碳氧化物的生成，目的产物烯烃的选择性不高，而这一点在短期内难以取得突破。因此，有必要开发一类新型的低价环保的烷烃脱氢催化剂，且该催化剂再生周期长，无需频繁再生。

为了抑制催化剂表面积炭及金属烧结，延长催化剂的再生周期，研究者们进行了大量的研究工作，多集中在催化剂制备方法的改进及活性金属与助剂协同效应的调节等方面，比如将Sn引入Pt基催化剂中，可以有效抑制Pt颗粒的聚集长大，从而有利于烯烃选择性的提高。专利CN104588032A公开了一种烷烃脱氢的Pt基催化剂，以氧化铝和含镍钙钛矿结构RNiO₃为载体，其中R为稀土金属，Sn为助剂，该催化剂具有更好的水热稳定性，可显著提高催化剂的活性及稳定性。专利CN104588008A披露了一种以氧化铝和SnO₂掺杂的具有镁铝尖晶石结构的MgAl₂O₄为载体的Pt基催化剂，该催化剂在水热脱氯过程中，可抑制Pt颗粒的聚集长大，提高烷烃脱氢过程中的烯烃选择性。

尽管如此，催化剂再生周期的延长仍然有限，此外，采用Pt基催化剂，高的投资及操作成本仍是不可避免的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种长再生周期的非贵金属环保型烷烃脱氢催化剂。

具体技术方案为：

用于烷烃催化脱氢的催化剂，按照重量份数，包括0.1～60份脱氢活性组分、40～99.9份载体、0-20份助剂。

优选的，按照重量份数，包括2～20份脱氢活性组分、80～98份载体、0.01-5份助剂。

所述的脱氢活性组分，为Fe、Zn、Cu、Ga、Sn和Pb元素中的一种或几种的金属或氧化物。这些元素的活性相态可能是金属态，也可能是氧化态，还可能是金属与氧化物的混合物。