[發明專利]一種丙烷脫氫制丙烯工藝用儲熱材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011098798.X
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112812751A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 楊維慎;楚文玲;李洪波;王宏奎;劉延純
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14;C07C5/333;C07C11/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 房艷萍;李馨

本發明公開了一種丙烷催化脫氫制丙烯工藝用儲熱材料及其制備方法，所述儲熱材料為負載型復合金屬氧化物xM_aO_b/載體，其中M＝Ba、Mg、Mn、Zr、Ca、Ce、Bi、Cu、Co、Mo、Fe、Ni、Na、Nb、Sb中的一種或幾種，a＝1～3，b＝1～3,x為復合金屬氧化物擔載量，其值＝10～30wt％。合成出的儲熱材料與催化劑混合用于丙烷催化脫氫制丙烯反應工藝中，可在保證催化劑轉化率不變情況下提高選擇性，并在還原階段和空氣再生階段放出熱量，使得床層溫度分布更加均勻，有望在工業應用中延長催化劑使用壽命，并降低再生空氣入口溫度或再生空氣流量，降低裝置能耗。

技術領域

本發明針對丙烷催化脫氫工藝，涉及一種改善固定床反應器催化劑床層溫度分布和提高產品收率的高性能儲熱材料及其制備方法，屬于化工領域。

背景技術

丙烯是僅次于乙烯的重要石油化工基本原料，廣泛用于生產聚丙烯、丁辛醇、丙烯腈、環氧丙烷、環氧氯丙烷、丙酮、丙烯酸等。目前丙烯主要來源于乙烯聯產和催化裂化，近年來，我國丙烯的發展速度逐漸超過了乙烯，2017年，我國丙烯當量需求的年均增長率達到7.6％，超過丙烯生產能力的增長速度。從當量需求來看，丙烯供需矛盾日益突出，導致近年來擴大丙烯來源的PDH制丙烯生產工藝前景非常廣闊。

在Catofin丙烷脫氫工藝過程中，反應在催化劑表面活性位進行，并伴隨強吸熱過程。由于固定床催化劑裝填不一致導致的床層壓降差別或工藝配管布置無法完全對稱導致的物料偏流等原因，固定床床層溫度分布和溫降一般都無法非常均勻，嚴重影響催化劑的使用壽命和丙烯產品收率。為了改善固定床反應器催化劑床層溫度分布和提高產品收率，開發一種金屬氧化物儲熱材料，根據丙烷脫氫反應的特點將其混合到催化劑中，可在保證轉化率不變情況下提高選擇性，并可使床層溫度分布更加均勻，延長催化劑使用壽命，并降低再生空氣入口溫度或再生空氣流量，降低裝置能耗。

發明內容

本發明提供了一種應用于丙烷催化脫氫制丙烯反應工藝的儲熱材料及其制備方法，該儲熱材料與催化劑混合應用于丙烷催化脫氫制丙烯反應，可在保證轉化率不變情況下提高選擇性，在反應的還原階段和空氣再生階段放出更多的熱量，從而保證在工業應用中根據實際需求實現熱量的均衡分布，降低再生空氣入口溫度或再生空氣流量，降低裝置能耗。

一種丙烷催化脫氫制丙烯工藝用儲熱材料，所述儲熱材料為負載型復合金屬氧化物xM_aO_b/載體儲熱材料(負載型儲熱材料)，其中M＝Ba、Mg、Mn、Zr、Ca、Ce、Bi、Cu、Co、Mo、Fe、Ni、Na、Nb、Sb中的一種或幾種，a＝1～3，b＝1～3,x為復合金屬氧化物擔載量，其值＝10～30wt％；

基于上述技術方案，優選的，所述載體為SiO₂、Al₂O₃、活性炭、硅鋁分子篩、碳化硅或硅藻土中的一種。

基于上述技術方案，優選的，所述金屬氧化物的前驅體材料為相應可溶的金屬硝酸鹽、氯化物、草酸鹽、氧氯化物、乙酸鹽，檸檬酸鹽或金屬酸氨鹽。

基于上述技術方案，優選的，所述負載儲熱材料的形狀為柱狀、圓球狀或片狀中的一種。

本發明另一目的還提供一種上述丙烷催化脫氫制丙烯工藝用儲熱材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用浸漬法制備負載型復合金屬氧化物xM_aO_b/載體儲熱材料(負載型儲熱材料)；

(2)將步驟(1)得到的負載型復合金屬氧化物xM_aO_b/載體儲熱材料在空氣氣氛下經500～1000℃焙燒3～10小時。