[发明专利]一种异丁烷脱氢制异丁烯的催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种异丁烷脱氢制异丁烯的催化剂、制备方法及应用。催化剂包括载体以及负载在载体上的活性组分和助剂；活性组分为铂族金属，所述助剂包括镧系元素、锡和碳；助剂的含量为催化剂总重的0.001～25％。以催化剂总重为100％计，载体的含量为74～99.9％；活性组分的含量为0.001～5％；镧系金属的含量为0.001～15％；锡的含量为0.001～5％；碳的含量为0.001～1％。本发明的催化剂可以提高异丁烷转化率和异丁烯选择性，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及碳四技术领域，进一步地说，是涉及一种异丁烷脱氢制异丁烯的催化剂、制备方法及应用。

背景技术

异丁烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于聚异丁烯、丁基橡胶和甲基叔丁基醚等化工产品。其中甲基叔丁基醚可以作为提高辛烷值的添加剂，市场需求巨大，导致异丁烯市场供不应求。异丁烯主要来源于石脑油蒸汽裂解制乙烯和石油炼制的催化裂化工艺。为了提高异丁烷脱氢的转化率，需要较高的反应温度，而较高的反应温度又容易引起其他的副反应，造成反应选择性降低加速了催化剂的失活。

目前异丁烷脱氢已经实现了工业化，现有的工艺主要有UOP公司的Oleflex工艺、LUMMUS公司的Catofin工艺和UHDE公司的Star工艺等。目前，工业化的异丁烷催化脱氢催化剂主要有铂系催化剂和铬系催化剂两大类。其中，铬系催化剂失活较快，且对人体健康和环境保护不利；而铂系催化剂因其具有高活性、低污染、低磨损率、可在苛刻条件下操作的特点而成为研究热点。但是铂系催化剂在反应气氛中往往容易因为催化活性中心的表面积炭而快速降低反应活性。因此，人们在使用铂作为主要活性组分时，往往需要添加一系列助剂，用以提高异丁烷转化率和异丁烯选择性。

Zhang等人较早就发现(DOI:10.1016/S0167-2991(08)62627-0)锡在烷烃脱氢反应中能够抑制铂表面积碳的生成，能够较好的提高催化剂的稳定性。

Wan等人发现(DOI:10.1021/ie1023518)，镧的添加对铂催化剂具有很好的促进作用。适量的镧能够减少催化剂表面的积碳量，提高铂的分散度，但是较多的镧也有可能导致铂的团聚失活。

Zhang等人发现(DOI:10.1016/j.fuproc.2011.12.040)添加少量的锌不仅能够提高铂的分散度，而且还能降低积碳的生成。锌的添加能够有效的增强锡助剂与在体之间的相互作用，因此增强了表面氧化锡的抗还原能力。

综上所述，在现有的异丁烷脱氢制异丁烯的过程中，以铂作为主要活性组分的异丁烷脱氢反应催化剂在现有技术中主要还是以助剂类型作为突破口进行技术改进，但是并没有从根本上解决铂族催化剂体系失活，转化率以及异丁烯选择性较低的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中异丁烷脱氢制异丁烯的过程中，异丁烷转化率和异丁烯选择性较低的问题，本发明提供了一种异丁烷脱氢制异丁烯的催化剂、制备方法及应用。本发明的催化剂可以提高异丁烷转化率和异丁烯选择性。

本发明的目的之一是提供一种异丁烷脱氢制异丁烯的催化剂。

所述催化剂包括载体以及负载在载体上的活性组分和助剂；

所述活性组分为铂族金属，所述助剂包括镧系元素、锡和碳；

所述助剂的含量为催化剂总重的0.001～25％。

其中，

以催化剂总重为100％计，

所述载体的含量为74～99.9％；优选为86.5～99.6％；更优选为92.2～98.4％；

所述活性组分的含量为0.001～5％；优选为0.1～1％；更优选为0.3～0.5％；

所述镧系金属的含量为0.001～15％；优选为0.01～10％；更优选为0.1～5％；