[发明专利]载体和烷烃脱氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种载体和烷烃脱氢催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂载体包括摩尔比为8.5‑10的八面体配位的铝原子和四面体配位的铝原子。本发明的催化剂载体，通过八面体配位的铝原子和四面体配位的铝原子的比值，从而调节了催化剂载体中的元素掺杂情况，更利于提高含有上述载体的催化剂的活性和选择性。

技术领域

本发明涉及一种载体和烷烃脱氢催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

低碳烯烃是非常重要的有机化工原料，用以生产聚合物、汽油、洗涤剂和其它化学原料等。传统制备烯烃(例如丙烯和丁烯)的方法是采用乙烯联产和石脑油裂解工艺，但石油储量有限，丙烯和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。以烷烃为原料制取丙烯、丁烯的技术路线，利用来源丰富、价格低廉的烷烃脱氢制备低碳烯烃是最有竞争力的方法之一。烷烃脱氢制烯烃技术问世迄今已有约30年的历史，工业化或开发成功的丙烷催化脱氢技术有UOP公司的Oleflex工艺、CBILummus公司的Catofin工艺、Snamprogetti-Yarsintez公司的流化床FBD工艺、Krupp-Uhde的蒸汽活化重整STAR工艺、Linde-BASF公司的PDH工艺。

由于热力学因素的限制，低碳烷烃脱氢催化反应都在高温下进行，催化剂积炭失活严重，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。中国专利(CN96117222.3)和美国专利(US4438288)报道的以铂元素为主活性组分的催化剂和中国专利(CN200910012450.1、CN200610126812.6)披露的以铬元素为主活性组分的催化剂是低碳烷烃直接脱氢催化反应的两类重要催化剂。低碳烷烃直接脱氢过程已经实现了工业化应用，其中Pt系催化剂因其具有高活性、低污染、低磨损率等特点而成为研究热点。

烷烃脱氢催化反应由于催化反应热力学的限制都在500℃以上的高温下进行，随着反应的进行，催化剂会积炭失活，因此开发高活性、高选择性和高稳定性的催化剂成为该技术的关键。Siddiqi等在《Journal of Catalysis》(催化学报)2010,274:200-206上发表的“Catalyst performance of novel Pt/Mg(Ga)(Al)O catalysts for alkanedehydrogenation”(用于烷烃脱氢的Pt/Mg(Ga)(Al)O催化剂的催化性能)文章中制备了新型的类水滑石的Mg(Ga)(Al)O复合氧化物载体负载Pt，用于烷烃脱氢反应，两种催化剂的丙烯的选择性高达99％，远高于MgAlO复合氧化物载体的性能，但转化率较低。虽然烷烃脱氢催化剂目前已经取得较大进展，但是对于烷烃脱氢反应而言，载体表面的酸中心会发生很多副反应，如烷烃的裂解、异构化，烯烃的裂解、异构化、聚合反应等，载体中的单一结构的Al₂O₃不利于提高催化剂的活性和选择性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的含有单一结构Al的催化剂载体在应用时不利于提高催化剂的活性和选择性的问题。

为达到本发明的目的，第一方面，本发明提供了一种催化剂载体，所述催化剂载体包括摩尔比为8.5-10(例如9-10，8.8-9.8，9-9.6，9.2-9.4)的八面体配位的铝原子和四面体配位的铝原子。

优选地，所述催化剂载体中至少含有ⅢA族元素中的一种，和/或所述催化剂载体中至少含有ⅤB族元素中的一种。

在本发明中，八面体配位的铝原子和四面体配位的铝原子的摩尔比由²⁷Al固体核磁共振测得，所用仪器为美国VARIAN VNMRS-400WB，测试条件为：共振频率104.26MHz，转子旋转频率8.0kHz，1.0s的循环延迟，²⁷Al化学位移以1mol/L Al(NO₃)₃溶液为参考。