[發明專利]一種乙烷臨氫脫氫制乙烯的催化劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 202010165742.5
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN113385172B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 林堅;周巖良;王曉東;李筱玉;李林
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/60
• 分類號: B01J23/60;C07C5/333;C07C11/04;B01J35/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種乙烷臨氫脫氫制乙烯的催化劑及其制備和應用。該催化劑通過等體積浸漬法制備，活性組分是貴金屬Pt，負載量為0.01～0.3wt％，助劑為ZnO或Ga₂O₃中的一種或兩種的氧化物，助劑與活性組分的質量比為0.1～10。該催化劑可在550?700℃條件下，將C₂H₆含量為1～50vol％,C₂H₆和H₂的體積比為0.25～4，He或N₂平衡的原料氣中的乙烷高選擇性轉化為乙烯。本發明中所涉及的Al₂O₃負載的的PtZn或PtGa催化劑，穩定性好，貴金屬以亞納米尺寸0.1～2nm分散、載量低、乙烯選擇性高達95％，并且可以活化再生，具有很良好的工業應用前景。

技術領域

本發明涉及一種乙烷脫氫制乙烯的催化劑及其制備方法和應用

技術背景

乙烯是石油化工行業最重要的原料之一，廣泛用于制備乙醇、乙醛、環氧乙烷、合成塑料、合成橡膠、合成纖維等各類化學品。乙烯工業是石油化工產業的核心，乙烯產品占石化產品的75％以上，在國民經濟中占有重要的地位。世界上已將乙烯產量作為衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志之一。2018年，全世界乙烯的需求量已經達到了1.64億噸，預計2035年前，全球乙烯需求年均增長約3.8％[國際石油經濟27(2019)82]。近10年來乙烯的產能呈不斷增長的趨勢，2018年世界新增乙烯產能831萬噸，總產能達1.77億噸/年，增長率達到5.3％。

傳統的乙烯生產主要以石腦油和乙烷的蒸汽裂解為主。近年來催化裂化(FCC)、甲醇制烯烴(MTO)、烷烴脫氫(DH)等技術成為生產烯烴的重要補充。隨著北美頁巖氣革命，大量的頁巖氣被開采和利用。美國能源信息管理局預計從2012到2040年頁巖氣產量的年增長率達到104％。頁巖氣的除了豐富的甲烷(80～90％)外，乙烷是主要的伴生氣，約占1～14％。豐富和廉價的乙烷促進了乙烷制乙烯工藝的蓬勃發展。并且相比于石腦油為原料制乙烯，乙烷制乙烯的成本更低。以2012年中國用不同原料生產每噸乙烯的總成本為例[石油化工技術與經濟1(2015)1]，乙烷為521美元，進口乙烷690美元，石腦油為1086美元。相對于其他原料而言，以乙烷為原料生產成本最低，因此近年來乙烷在乙烯生成原料中所占的比例不斷增加。

石腦油和乙烷的蒸汽裂解雖然已經實現工業化，但仍然存在很多不足，主要有以下幾點：第一，蒸汽裂解為吸熱反應，需要消耗大量能量；第二，該反應受熱力學限制，需要在很高的溫度約1000℃下進行；第三，生產設備要耐高溫耐蒸汽腐蝕，對設備要求高，資金投入較高；第四，石腦油裂解的副產物較多，分離成本較高。相比較而言，乙烷直接脫氫制乙烯能顯著降低反應溫度到600～700℃，耗能降低，并且具有很高的乙烯選擇性，這就大大降低了產物分離的成本。因此乙烷脫氫制乙烯是一種非常有前景的工業化生產乙烯的方式。