[发明专利]一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的磷系化合物催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的磷系化合物催化剂、其制备方法及应用。磷系化合物催化剂为固体非金属催化剂，含有含磷化合物和含硼化合物，或含有含磷化合物、含硼化合物和含氧化合物。将含磷化合物和含硼化合物按比例混合均匀，得到混合物；混合物通过高温固相法，在空气氛围下，温度为120～1000℃条件下处理1～8h，再进行洗涤和干燥，得到样品I，即为磷系化合物催化剂；将混合物与镁粉混合，装入密闭容器中，通过镁热还原法，将密闭容器置于温度为500～800℃条件下处理1～6h，再对样品进行洗涤和干燥得到样品II，即为磷系化合物催化剂。本发明具有较高烯烃收率、催化剂成本低廉的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的磷系化合物催化剂、其制备方法及应用。

背景技术

低碳烯烃是一类重要的有机化工原料，在航空航天、日用化学品、民用燃料等领域均有广泛的应用。当今世界的低碳烯烃主要来源于石脑油及液化石油气的蒸汽裂解和炼化厂流化催化裂化过程。目前仅靠上述来源已难以满足我国对低碳烯烃的需求。因此，开发由附加值低的低碳烷烃制取烯烃过程对于充分利用低碳烷烃资源、开辟新的烯烃来源具有重大意义。

目前低碳烷烃制备烯烃的制备主要有烷烃直接脱氢工艺和烷烃氧化脱氢工艺。其中烷烃直接脱氢工艺已实现工业化，但从热力学的角度来看，该工艺为吸热反应，需在高温低压下进行。温度升高时，副反应将加剧，导致烯烃选择性降低，催化剂积碳加重，故催化剂需频繁再生。烷烃氧化脱氢工艺作为一种替代工艺，能够不受热力学平衡限制，在较低温度下进行，并且无积碳生成，催化剂无需再生。

烷烃氧化脱氢工艺的研究近年来虽取得一定的成果，但仍存在反应在高转化率下目标产物选择性差、深度氧化加重等问题。烷烃氧化脱氢的催化剂分为第V、VI、VII副族金属氧化物(V₂O₅、MoO₃、WO₃)和主族(Bi、Sn、P)或VIII族(Fe、Co、Ni)的复合金属氧化物催化剂和碳基非金属催化剂。中国专利CN 104043456A公开了一种在SiO₂上负载Cr及K等助剂的催化剂用于丙烷氧化脱氢反应，收率约28％，该催化剂的收率还不够理想，并且采用浸渍法制作，制备过程也较久。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的催化剂，所述催化剂为固体非金属催化剂，采用高温固相及镁热还原相结合的方法制备而成。与传统催化剂相比，所制备催化剂的成本低廉，制备过程较为简便，具有较高的烯烃收率，有良好的经济效益和社会效益。

本发明的技术方案：

一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的磷系化合物催化剂，所述的磷系化合物催化剂为固体非金属催化剂，固体非金属催化剂含有含磷化合物、含硼化合物和含氧化合物；

含磷化合物选自磷酸和五氧化二磷中的一种，含硼化合物选自硼酸和三氧化二硼中的一种；以质量百分比计，固体非金属催化剂中磷元素的含量为20％～30％，固体非金属催化剂中硼元素的含量为8％～12％，其余为氧元素。

一种用于低碳烷烃脱氢制烯烃的磷系化合物催化剂，所述的磷系化合物催化剂为固体非金属催化剂，固体非金属催化剂含有含磷化合物和含硼化合物；

含磷化合物选自磷酸和五氧化二磷中的一种，含硼化合物选自硼酸和三氧化二硼中的一种；以质量百分比计，固体非金属催化剂中磷元素的含量为70％～80％，固体非金属催化剂中硼元素的含量为20％～30％。

所述的磷系化合物催化剂的制备方法，步骤如下：

a)在无水环境中，将含磷化合物和含硼化合物按比例混合均匀，得到混合物；