[發明專利]載體為含有Mg和Ti組分的改性球形介孔材料的丙烷脫氫催化劑及其制法和應用

在審

• 申請號: 201910569449.2
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN112138656A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 亢宇;劉紅梅;劉東兵;薛琳;呂新平
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01J23/62
• 分類號: B01J23/62;B01J35/10;B01J35/02;B01J35/08;B01J37/00;C07C11/06;C07C5/333
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及催化劑領域，公開了一種丙烷脫氫催化劑及其制備方法以及丙烷脫氫制丙烯的方法。所述制備丙烷脫氫催化劑的方法包括：(a)制備介孔材料原粉并球磨得到球形介孔材料；(b)在惰性氣體存在下，將所述球形介孔材料在含有Mg組分前驅體和Ti組分前驅體的溶液中進行第一浸漬處理，得到待噴漿料，然后將所述待噴漿料進行噴霧干燥，得到含有Mg組分和Ti組分的改性球形介孔材料載體；(c)球形介孔材料將所述改性球形介孔材料載體在含有Pt組分前驅體、Sn組分前驅體和Na組分前驅體的溶液中進行第二浸漬處理，隨后依次進行去除溶劑處理、干燥和焙燒。所得丙烷脫氫催化劑在催化丙烷脫氫制丙烯時具有較高的抗積碳效果。

技術領域

本發明涉及丙烷脫氫催化劑領域，具體地，涉及一種制備丙烷脫氫催化劑的方法和由該方法制備的載體為含有Mg組分和Ti組分的改性球形介孔材料的丙烷脫氫催化劑以及前述丙烷脫氫催化劑在丙烷脫氫制丙烯中的應用。

背景技術

丙烯是僅次于乙烯的重要有機石油化工基礎原料，丙烷脫氫制丙烯成為增加丙烯來源的重要途徑之一。丙烷脫氫技術主要分為直接脫氫和氧化脫氫，其中直接脫氫技術已經于20世紀90年代實現了工業化生產。工業應用的丙烷直接脫氫催化劑主要為Cr系催化劑(Catofin、Linde和FBD工藝)和Pt 系催化劑(Oleflex工藝)，這兩類催化劑都是使用氧化鋁作為主要載體的。鉻系催化劑價格偏低但易于失活，而且重金屬鉻會造成嚴重的環境污染。相對來說，Pt系催化劑的活性較高，選擇性和穩定性較好，并且對環境更加友好；但是由于貴金屬鉑價格昂貴，導致催化劑成本較高。

為了盡量改善丙烷脫氫催化劑表面易結焦導致等缺陷，研究人員做了很多工作。比如：Kumar等人通過添加Sn助劑的方法改善丙烷脫氫催化劑的在催化丙烷脫氫時丙烷的轉化率和丙烯的選擇性(Kumar M S,Chen D, Holmen A,et al.Dehydrogenation ofpropane over Pt-SBA-15 and Pt-Sn-SBA-15: Effect of Sn on the dispersion of Ptand catalytic behavior[J].Catalysis Today,2009, 142(1-2):17-23.)。然而，Sn的加入也隨之帶來負面影響，如催化劑結焦現象加劇等，不利于催化反應的繼續進行。

研究結果發現，負載型催化劑中載體和活性組分及助劑之間的相互作用以及幾何效應直接影響著反應過程中的傳質與擴散。因此，多相催化劑的活性、選擇性和穩定性等催化性能既取決于活性組分的催化特征，又與催化劑載體的結構有關。為了盡量降低Pt系催化劑中的貴金屬含量，同時提高催化劑的抗積碳性和穩定性，使用適合的載體至為重要。如果現有載體的載體機械強度、孔道結構以及酸堿性不符合催化劑制備的需要，可以采用適當的方法進行改性以獲得適宜的載體結構，進而獲得性能優良的催化劑。

因此，如何通過適當的方法對載體進行改性，以獲得適宜的載體結構，以及載體與金屬組分的相互作用和幾何效應，進而改善丙烷脫氫催化劑的抗積碳效果和穩定性，是丙烷脫氫制丙烯領域一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的以硅膠為載體的PtSn基負載型催化劑催化丙烷脫氫制備丙烯的催化劑存在的易發生異構化等副反應導致丙烷脫氫催化劑的抗積碳性較差等缺陷，提供一種制備丙烷脫氫催化劑的方法和由該方法制備的載體為含有Mg組分和Ti組分的改性球形介孔材料的丙烷脫氫催化劑以及前述丙烷脫氫催化劑在丙烷脫氫制丙烯中的應用，由本發明提供的方法操作方便、無毒無污染，且由該方法制備的丙烷脫氫催化劑，在貴金屬負載量很低的情況下，就能夠達到較好的抗積碳效果。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種制備載體為含有Mg組分和 Ti組分的改性球形介孔材料的丙烷脫氫催化劑的方法，該方法包括以下步驟：