[发明专利]一种丙烷催化脱氢制丙烯固载型非贵金属催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种用于丙烷催化脱氢制丙烯固载型催化剂的制备方法及其应用。通过表面富羟基的载体与活性金属组分间的强相互作用(载体的表面羟基与金属离子之间的配位络合作用)，制备高活性、高稳定性、高分散性的固载型非贵金属催化剂，用于丙烷的气固相催化脱氢反应，高选择性制备丙烯。并通过调节反应温度、停留时间等催化反应条件，实现丙烯的高选择性制备。该固载型非贵金属催化剂具有催化活性和选择性高，价格低廉，寿命长，容易再生，催化性能稳定等优点。本发明的方法环境友好、工艺流程简单、生产成本低、原料来源广泛、催化剂活性高且稳定性好，具有重要的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种丙烷催化脱氢固载型非贵金属催化剂的制备方法及其在丙烷催化脱氢高选择性制备丙烯反应中的应用。

背景技术

丙烯是重要的化工中间体，随着下游产品的快速发展，丙烯的需求量也急剧增加。目前，丙烯的生产方式主要包括石脑油蒸汽裂解、甲醇制烯烃(MTO)、流化催化裂化工艺(FCC)和丙烷脱氢。其中，传统的丙烯工艺石脑油蒸汽裂解和流化催化裂化工艺(FCC)已经不能满足丙烯市场的需求，丙烷脱氢制丙烯由于其原料价格低廉且来源广泛的优点已经受到越来越多的科研者的关注。

丙烷脱氢制丙烯主要分为非氧化脱氢(也叫催化脱氢(PDH))与氧化脱氢(ODH)两类。丙烷催化脱氢的反应式主要是：其中丙烷催化脱氢反应从热力学的角度看属于分子数增加的强吸热的可逆反应，高温低压的反应条件有利于反应的正向进行。但是，在高温反应下，由于C-C键断裂在热力学上要比C-H键断裂更容易发生，副反应会急剧增加，即丙烷更容易裂解为甲烷、乙烷和乙烯等裂解产物，从而导致主产物丙烯的选择性降低。因此，若想使在热力学上没有优势的脱氢反应在动力学上有一定的优势，催化剂的作用显得格外重要。丙烷氧化脱氢的反应式主要是：其中丙烷氧化脱氢反应从热力学的角度看是一个放热反应，其产生的热量可以为反应本身提供一定量的热量，有效降低加热炉的负荷从而减小反应的能耗。氧气的存在可将生成的氢气转化为水，促进反应向生成烯烃的方向进行，消除了该反应在热力学平衡上的限制，丙烷氧化脱氢相比催化脱氢在热力学上是有利的。但是丙烷氧化脱氢反应物和产物在有氧存在的条件下很容易发生深度氧化，生成了碳氧化物与水。其中丙烯与丙烷中的最弱C-H键的键能分别为361kJ/mol与397kJ/mol，丙烯中的最弱的C-H键的键能明显小于丙烷中的最弱的C-H键的键能，因此丙烯更易深度氧化，从而导致丙烯的选择性降低。所以虽然目前丙烷氧化脱氢已经有了大量的实验研究，但是并没有真正实现工业化。