[發(fā)明專利]一種鉑銅雙組分催化劑及其制備方法和應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310302466.2
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103349988A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鞏金龍;韓志萍;李水榮;張成喜;趙玉軍;馬新賓
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C07C11/06;C07C5/333
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑及其制備方法和應(yīng)用，具體的說，是涉及一種用于丙烷脫氫制丙烯的催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

丙烯是最重要的石油化工產(chǎn)品之一，廣泛用作生產(chǎn)丙烯腈、環(huán)氧丙烷和丙烯酸等化工品的主要原料。近年來，受房地產(chǎn)、汽車、包裝和紡織服裝等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的拉動，丙烯市場出現(xiàn)巨大的體量和缺口，這使丙烯成為目前最有前景的大石化產(chǎn)品。現(xiàn)有丙烯主要來源于石油催化裂化和石腦油重整等傳統(tǒng)工藝等副產(chǎn)或聯(lián)產(chǎn)。傳統(tǒng)工藝受石油供給和產(chǎn)物分配等因素的影響，丙烯供給不能滿足現(xiàn)有的市場需求，因此丙烷脫氫技術(shù)受到研究者的廣泛關(guān)注。

丙烷脫氫工藝能夠?qū)⒘畠r的丙烷原料通過氣固催化過程轉(zhuǎn)化成高價值的烯烴產(chǎn)物，產(chǎn)物體系簡單，丙烯收率較高。我國蘊含豐富的天然氣資源能夠為丙烷脫氫工藝提供豐富廉價的丙烷原料。另外，丙烷脫氫工藝已有20年的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，在全球共有超過20套的工藝生產(chǎn)裝置，工藝技術(shù)成熟。綜合考慮經(jīng)濟性和工藝成熟性等因素，丙烷脫氫工藝備受矚目。世界上工業(yè)化的丙烷脫氫工藝主要有UOP公司的Oleflex工藝、Lummus公司的Catofin工藝、Phillips公司的Star工藝、Linde工藝和FBD流化床工藝。其中，UOP公司的Oleflex工藝占有超過四分之三的市場份額，是目前應(yīng)用最多的丙烷脫氫生產(chǎn)丙烯的工藝技術(shù)。UOP公司的Oleflex工藝中使用Pt/Al₂O₃催化劑，Pt/Al₂O₃催化劑具有較高的催化活性和丙烯選擇性，且環(huán)境友好。然而，Pt/Al2O3催化劑也存在缺點：在反應(yīng)中易積碳失活、從而降低了丙烯的收率。

在研究中，一般通過增加助劑或設(shè)計改變載體性質(zhì)來減少積碳，抑制失活并提高丙烯產(chǎn)率。余長林等[Effect?of?Ce?addition?on?the?Pt-Sn/γ-Al2O3catalyst?for?propane?dehydrogenation?to?propylene.Applied?Catalysis?A:General.2006,315,58-67.]研究錫和鈰助劑對鉑/氧化鋁催化劑的作用。反應(yīng)初始時，Pt/Al催化劑丙烷轉(zhuǎn)化率為34.10%，丙烯選擇性為64.10%。反應(yīng)150min后，Pt/Al催化劑丙烷轉(zhuǎn)化率為18.65%，丙烯選擇性為88.18%。而在添加了錫和鈰助劑后，Pt-Sn/1.1Ce-Al催化劑的初始丙烷轉(zhuǎn)化率為43.78%，初始丙烯選擇性為92.54%。反應(yīng)150min后，Pt-Sn/1.1Ce-Al催化劑的丙烷轉(zhuǎn)化率為39.76%，丙烯選擇性為97.19%。由上可得出結(jié)論，助劑的加入提高了催化劑的轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性，從而提升了催化劑的丙烯收率。但是該催化劑活性下降較快，催化劑的穩(wěn)定性仍有待提高。M.Santhosh?Kumar等[Dehydrogenation?of?propane?over?Pt-SBA-15and?Pt-Sn-SBA-15:Effect?of?Sn?on?the?dispersion?of?Pt?and?catalytic?behavior]研究了一種以SBA-15為載體的鉑系催化劑以及錫助劑在該體系中所體現(xiàn)的作用。Pt-SBA-15催化劑的初始丙烷轉(zhuǎn)化率為13%，初始丙烯選擇性為85%。反應(yīng)220min后，Pt-SBA-15催化劑的丙烷轉(zhuǎn)化率為12%，丙烯選擇性為78%。加入助劑錫后，Pt-Sn-SBA-15催化劑的初始丙烷轉(zhuǎn)化率為16%，初始丙烯選擇性為99%。反應(yīng)220min后，Pt-Sn-SBA-15催化劑的丙烷轉(zhuǎn)化率為16%，丙烯選擇性為99%。由此可知，錫助劑的加入提高了催化劑的轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性。助劑有助于改善催化劑的反應(yīng)活性，從而最終提高了丙烯的轉(zhuǎn)化率。這主要是以因為相比氧化鋁催化劑，SBA-15催化劑減少了載體上酸活性位的量，從而提高了催化劑的穩(wěn)定性。但催化劑的丙烷轉(zhuǎn)化率較低，仍有待于進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是目前用于丙烷脫氫制丙烯的鉑系催化劑易失活、丙烯收率低的技術(shù)問題，提供一種鉑銅雙組分催化劑及其制備方法和應(yīng)用，該催化劑具有較好的反應(yīng)穩(wěn)定性，較高的丙烷轉(zhuǎn)化率和丙烯選擇性，從而能夠獲得較高的丙烯產(chǎn)率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種鉑銅雙組分催化劑，該催化劑以γ-Al₂O₃為載體，以鉑金屬為活性組分，以銅金屬為助劑；以催化劑總質(zhì)量為基準(zhǔn)，其中鉑金屬質(zhì)量百分含量為0.3-1.0%，銅金屬的質(zhì)量百分含量為0.25-2.0%；并且，該催化劑采用下述方法制備：