[發(fā)明專利]一種低碳烷烴脫氫的催化劑及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811308035.6
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN111135811B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙震;解則安;李建梅;劉百軍;高振飛;范曉強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京);沈陽師范大學(xué)
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J27/18;C07C5/333;C07C11/04;C07C11/06
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 張麗麗;李輝

本發(fā)明提供了一種低碳烷烴脫氫的催化劑及其應(yīng)用。該催化劑為經(jīng)過還原處理的納米二氧化鈦。本發(fā)明的催化劑可以高效的催化低碳烷烴脫氫，而且成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑，尤其涉及一種低碳烷烴脫氫的催化劑，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

乙烯、丙烯等低碳烯烴是一種重要的石油石油化工基本原料。例如，乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料，也可以用于制造氯乙烯、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸藥等；丙烯除用于生產(chǎn)聚丙烯外，也是環(huán)氧丙烷、丙烯腈、丙烯酸和異丙醇等產(chǎn)品的主要生產(chǎn)原料。近年來，隨著聚乙/丙烯等衍生物需求的增長，乙/丙烯等低碳烯烴需求量也逐年遞增。隨著全球范圍內(nèi)天然氣探測儲量的不斷遞增和頁巖氣技術(shù)的進步，廉價的低碳烷烴作為原料用于生產(chǎn)低碳烯烴，具有較高的經(jīng)濟效益和廣闊的發(fā)展前景。乙/丙烷等低碳烷烴脫氫制烯烴分為兩類，催化脫氫和氧化脫氫。其中，乙/丙烷催化脫氫技術(shù)比較成熟，早已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。目前，比較成熟的乙/丙烷脫氫催化劑主要有Pt系和Cr系催化劑，其中Pt基催化劑生產(chǎn)成本較高，Cr基催化劑具有毒性，且對人體健康或環(huán)境不利。

因此，開發(fā)一種廉價的、環(huán)境友好的催化劑具有重要的經(jīng)濟和環(huán)境價值。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種廉價的、催化性能高的低碳烷烴脫氫的催化劑。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了低碳烷烴脫氫的催化劑，該催化劑為經(jīng)過還原處理的納米二氧化鈦。

在本發(fā)明的催化劑中，優(yōu)選地，采用的納米二氧化鈦的粒徑不超過150nm。

比如，可以選擇粒徑為1nm-10nm、10nm-25nm、35nm-55nm或55nm-150nm的納米二氧化鈦。

具體地，需要進行的還原處理包括以下步驟：

將納米二氧化鈦升溫至400℃-700℃，通入5mL/min-50mL/min的惰性氣體和/或還原氣體混合，處理的時間不超過10h，得到還原的納米二氧化鈦。

上述還原處理可以在管式爐中進行。

進行還原處理時，納米二氧化鈦可以與惰性氣體和還原氣體混合，對納米二氧化鈦進行還原處理，其中，惰性氣體用于稀釋還原性氣體，稀釋倍數(shù)為1-100；也可以將納米二氧化鈦與惰性氣體混合，對納米二氧化鈦進行還原處理；也可以將納米二氧化鈦與還原氣體混合，對納米二氧化鈦進行還原處理。

本發(fā)明的還原處理可以除去納米二氧化鈦表面的物理吸附水、化學(xué)吸附水，部分羥基和易脫除的晶格氧，從而暴露更多的缺陷位，誘導(dǎo)低碳烷烴在缺陷位脫氫，生成還原性更強的氫物種和碳基物種，進一步移除表面的部分晶格氧，進一步促進氧空位的形成。還原處理可以加速前期脫氫反應(yīng)的誘導(dǎo)期，使催化活性盡快穩(wěn)定。

進行還原處理時，處理的時間可以為1h、5h、10h。

在本發(fā)明的催化劑中，進行還原處理時，采用的還原氣體可以為氧氣、氮氣、氫氣、一氧化碳、乙烷、丙烷和丁烷中的一種或幾種的組合。

在本發(fā)明的催化劑中，進行還原處理時，惰性氣體用于稀釋還原氣體。優(yōu)選地，采用的惰性氣體為氮氣和/或氬氣。

在本發(fā)明的低碳烷烴脫氫的催化劑中，低碳烷烴是指乙烷或丙烷等低碳烷烴。

本發(fā)明的低碳烷烴的催化劑采用的納米二氧化鈦的表面具有缺陷位，在反應(yīng)溫度(400℃-700℃)區(qū)間及以下溫度容易與低碳烷烴發(fā)生反應(yīng)脫除表面晶格氧，誘導(dǎo)生成大量的脫氫活性位，即納米二氧化鈦可以原位生成脫氫活性位。

本發(fā)明又提供了一種低碳烷烴脫氫的方法，該方法是以本發(fā)明的低碳烷烴脫氫的催化劑作為催化劑進行的。