[發明專利]用于低碳烷烴脫氫制烯烴的催化劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 200910091226.6
• 申請日: 2009-08-17
• 公開（公告）號: CN101623633A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 魏飛;山尼;湯效平;王垚;陳元君;褚玥
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J23/62
• 分類號: B01J23/62;B01J23/26;B01J23/89;B01J23/60;B01J37/02;B01J37/08;C07C5/333;C07C11/06;C07C11/08;C07C11/10;B01J37/18;B01J23/96;B01J23/92
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉及一種用于低碳烷烴脫氫制烯烴的催化劑及其制備方法和應用，屬于基本有機化工原材料制備技術領域。

背景技術

丙烯是一種重要的有機化工原料，廣泛應用于聚丙烯、聚丙烯腈等高分子材料及丁醇、辛醇、環氧丙烷、異丙醇、丙烯酸等產品的制備。與其他化學品不同，丙烯目前的生產一般以石腦油蒸汽裂解制乙烯工藝和催化裂化工藝聯產或副產為主，自90年代以來我國對丙烯需求的增長速度已經超過乙烯，原有丙烯來源已經不能滿足需求。在催化裂化、石腦油蒸汽裂解、MTO/MTP等工藝過程會副產大量的低碳烷烴，因此如何將低碳烷烴轉化為市場所需的丙烯成為研究的熱點。低碳烯烴向丙烯的轉化研究已經相對成熟，目前的難點是如何將低碳烷烴先高需選擇性的轉化為低碳烯烴，也取得了一些進展。低碳烷烴脫氫尤其是丙烷脫氫技術已經成為繼蒸汽裂解制乙烯的聯產、煉油廠催化裂化裝置精煉副產之后第三位的丙烯來源。低碳烷烴脫氫工藝可分為氧化脫氫和非氧化脫氫即直接脫氫兩種類型。氧化脫氫過程放熱量高、高轉化率下目的產物選擇性低，并且操作過程具有危險性，因此非氧化的直接脫氫過程受到越來越多的關注。目前所開發的相關工藝包括UOP公司的Oleflex工藝、Air?Product&Chemical公司的Catofin工藝、Phillips公司的Star工藝、Snamprogetti?SPA公司的FBD-4和德國Linde公司的Linde工藝等；已經有約十套工業化的低碳烷烴脫氫制烯烴，尤其是丙烯的技術，國內尚沒有工業化的生產裝置。

以鉑元素為主活性組分的催化劑是低碳烷烴脫氫制烯烴催化劑中重要的一類，利用先進的技術添加各種助劑，并使用氧化鋁或者硅鋁酸鹽等做載體制備而成，其生產方法也在相關專利中公開，如U.S.Pat.5,132,484；3,488,402；2,374,404和WO/2005/040075中所述。上述催化劑使用一種或多種助劑來進一步修飾，達到控制脫氫反應過程的催化行為，如US?Pat.2814599和US?Pat.3679773-A中所示，最經常使用的助劑是從元素周期表的第IIIA，IVA，VIB和VIII中挑選的。堿金屬和堿土金屬，例如Na，Ca，K等也經常被作為第二助劑用來中和載體中的酸性，如US?Pat.5,146,034和3,899,544中所示。近年來，ZSM-5被用作為載體以代替氧化鋁，如U.S.Pat.5416052；5146034；0110630A1；3,442,794和4,489,216和CN200610086006.0中所示。分子篩，特別是ZSM-5被使用的主要原因是其無腐蝕問題，以及本身就具有的高丙烷轉化率，并因其大的表面積可以降低積炭，如U.S.Pat.，507,931；3,551,353；3,932,554；4,400,576；4,935,578和5,132,479中所述。

雖然低碳烷烴催化脫氫制烯烴技術取得了很大進展，但上述工藝的缺點均為高轉化率下烯烴選擇性不高，如丙烷催化脫氫過程中，當丙烷轉化率為30％時，丙烯選擇性僅為40％左右。SAPO-34是一種小孔硅磷酸鋁分子篩，其小孔擇形作用、適中的酸性、高的水熱穩定性使其成為甲醇制烯烴的重要催化劑，被廣泛地研究。近年來，人們發現該催化劑也可進行烴類相互轉化，由于其擇形作用和合適的酸性，而使低碳烯烴的選擇性大幅度提高，但這種分子篩作為低碳烷烴催化脫氫制烯烴的載體還未見報道。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種可以顯著提高烯烴選擇性的用于低碳烷烴催化脫氫制烯烴的催化劑。

本發明的另一目的是提供一種用于低碳烷烴脫氫制烯烴的催化劑的制備方法。

本發明的又一目的是提供所述催化劑在低碳烷烴脫氫制烯烴中的應用方法。

本發明的技術方案如下：

一種用于低碳烷烴脫氫制烯烴的催化劑，其特征在于：該催化劑以硅磷酸鋁分子篩為載體，以VIII族或VIB族元素為活性組分，以IVA族元素為助劑，所述活性組分占催化劑的重量百分比為0.001～20％，助劑占催化劑的重量百分比為0.001～20％；所述的低碳烷烴包括丙烷、丁烷和戊烷。