[發明專利]一種用于丙烷脫氫制丙烯催化劑及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710641363.7
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN109317142B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 賈慶龍;菅秀君;王申軍;馬瑞杰;朱相春
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: B01J23/62
• 分類號: B01J23/62;B01J35/08;C07C5/333;C07C11/06;B01J32/00
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所(普通合伙) 37223
• 代理人: 蔡士超

一種用于丙烷脫氫制丙烯催化劑及制備方法和應用，屬于丙烷脫氫制丙烯催化劑領域。其特征在于：包括活性組分和載體，活性組分在催化劑中所占的質量百分比為Pt：0.25?0.45%，Sn：0.05?0.2%，K：0.5?1.1%；所述的載體為Al?Si?C?O復合載體，所述的Al?Si?C?O復合載體為直徑1.6~2.0mm的球型載體。制備方法能夠將鋁、硅、碳幾種載體有效的結合起來，形成統一的整體。載體經過特殊方法改性，一方面具有較高的強度，另一方面具有較大的孔體積。另外，催化劑具有很好的導熱性能和機械性能，可以避免反應過程中熱點的出現，同時具有很好的抗磨損能力，極大地延長了催化劑的壽命。

技術領域

一種用于丙烷脫氫制丙烯催化劑及制備方法和應用，屬于丙烷脫氫制丙烯催化劑領域。

背景技術

丙烯作為重要的基本化工原料，主要用于生產聚丙烯、異丙苯、羰基醇、環氧丙烷、丙烯酸、丙烯腈等化工產品。目前，丙烯供應主要來自石腦油裂解制乙烯和催化裂化過程的副產品。然而，由于丙烯需求的快速增長，近年來丙烯的供應日趨緊張，原有的丙烯來源不能滿足需求。擴大丙烯來源的生產工藝有丙烷脫氫制丙烯、烯烴相互轉化工藝、烯烴復分解工藝和甲醇制烯烴等，其中丙烷脫氫制丙烯工藝最受關注。我國具有較豐富的液化石油氣資源，它是由約60%的丙烷和20%的丁烷組成，如能有效地將丙烷直接轉化為丙烯，可緩解丙烯來源不足的問題。

目前主要脫氫工藝主要有UOP 的Oleflex 工藝、ABB Lummus 的Catofin 工藝、Phillips 公司的Star 工藝和Linde 公司的PDH 工藝等。UOP 的Oleflex 工藝采用催化劑連續再生流動床反應器，采用Sn、K改性的Pt/Al₂O₃ 為催化劑，反應溫度為550℃～650℃，反應周期為7 天，目前在世界范圍內已有多套用于工業生產。Catofin 工藝采用Cr₂O₃/Al₂O₃為催化劑，反應溫度為600℃左右，催化劑失活速度快，每隔15 分鐘就要再生一次。Phillips 公司的Star 工藝采用獨特的明火加熱的列管式反應器，切換再生，反應周期為8小時，催化劑總壽命達到2 年，所用催化劑為Pt/Zn(AlO₂)₂ 或Pt/Ca(AlO₂)₂。

工業化的丙烷催化脫氫反應催化劑主要有鉑系和鉻系兩大類。鉑系催化劑的主要優點在于活性高、選擇性較好，通過添加合適的助劑組分，如錫、堿金屬等，可以大幅提高催化劑的活性和穩定性。鉻系催化劑此類催化劑容易積炭失活，并且由于催化劑中的重金屬Cr污染環境，使用受到很大限制，因此逐漸被Pt系催化劑所取代。

目前開發的鉑系脫氫催化劑主要以氧化鋁為載體并添加各種金屬助劑，這類催化劑

在某些反應條件下選擇性較高，但由于高溫條件下催化劑易積碳失活，導致催化反應的穩定性差，使用壽命較短。

現有的一種采用連續等體積浸漬法制備的四組分丙烷脫氫催化劑，該催化劑以γ-Al2O3為載體，以鉑、錫金屬為主催化劑，以鋅和稀土金屬元素為助劑。在反應過程中采用氮氣為稀釋氣體，制備的催化劑具有較高的活性，丙烷轉化率高。但是由于該催化劑的四個組分均采用等體積浸漬法負載到氧化鋁載體上，制備過程較長，能耗大；另外，由于反應原料氣添加了氮氣作為稀釋氣體，增加了后續分離純化的難度。

現有技術中還有一種丙烷脫氫催化劑，以摻雜Sn元素的ZSM-5 分子篩為載體，以堿性金屬作為助劑、以鉑族元素作為主要活性組分，該催化劑具有較高的催化反應活性和丙烯選擇性，同時抗積碳能力也較強，但是含Sn 的ZSM-5 分子篩制備過程較長，能耗大，各金屬組分的含量相對較高，相應增加了催化劑的制備成本。