通过凝胶合成方法获得的改善的烷烃脱氢催化剂性能技术

一种制备催化剂的方法包括：混合催化活性组分和表面活性剂以形成混合物，其中催化活性组分包括磷；形成凝胶；物理剪切凝胶以形成物理剪切的凝胶；使物理剪切的凝胶与载体结合；以及煅烧具有物理剪切的凝胶的载体以形成催化剂。另一种制备催化剂的方法包括：混合催化活性组分和表面活性剂以形成混合物，其中催化活性组分包括磷；使混合物静置而不混合超过1小时以形成固化混合物；使固化混合物经受剪切以形成剪切的混合物；使剪切的混合物与载体结合；以及煅烧具有剪切的混合物的载体以形成催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过凝胶合成方法获得的改善的烷烃脱氢催化剂性能
本专利技术总体上涉及制备用于在烷烃脱氢中使用的催化剂的方法。
技术介绍
将石蜡脱氢成烯烃用于制备高辛烷值汽油、弹性体、洗涤剂、塑料、离子交换树脂以及医药品。催化剂失活的主要原因是在催化剂上或在催化剂载体表面上的焦炭的积聚，这导致烷烃/烯烃的热分解并最终抑制脱氢反应。存在持续的需要以开发比目前在脱氢方法中可用的催化剂更高效的催化剂的新组合物。也存在对于这样的催化剂的需要，其可以以更高的丙烷到丙烯的转化率运行，其产生更低的烷烃循环并产生更高的工厂产量，和/或其可以在再生之间在脱氢循环期间运行更长的时间周期。延长催化剂的寿命将导致总的催化剂的数量的减少并且最终导致运行成本降低。
技术实现思路
本文公开的是制备催化剂的方法以及由此制备的催化剂。在实施方式中，用于制备催化剂的方法包括：混合催化活性组分和表面活性剂以形成混合物，其中，催化活性组分包括磷；形成凝胶；物理剪切凝胶以形成物理剪切的凝胶；结合物理剪切的凝胶和载体；并且煅烧具有物理剪切的凝胶的载体以形成催化剂。在另一实施方式中，用于制备催化剂的方法包括：混合催化活性组分和表面活性剂以形成混合物，其中，催化活性组分包括磷；使混合物静置(sit)而不混合(搅拌，mixing)超过1小时以形成固化混合物(setmixture)；使固化混合物经受剪切以形成剪切的混合物；结合剪切的混合物与载体；以及煅烧具有剪切的混合物的载体以形成催化剂。以下结合附图和具体实施方式更具体地描述这些和其它特征和特性。附图说明为了更完整地理解本申请，现结合附图参考以下描述，在附图中：图1是实施例1的催化剂和商品催化剂(商购催化剂，commercialcatalyst)的选择率和转化率(转化，conversion)的图示。具体实施方式本专利技术涉及制备用于烷烃的脱氢的催化剂的方法。该方法包括由(一种或多种)催化活性组分和表面活性剂形成凝胶，剪切凝胶，以及通过将剪切的凝胶引入至载体使得催化活性组分浸渍(impregnate)至载体上，如氧化铝载体。浸渍后，催化活性组分可以位于载体的表面，包括位于其中的任何孔的表面。载体的催化剂框架(catalystframework)可以保持不含催化活性组分。不期望受到理论的束缚，应该相信的是，形成的凝胶通过使离子固定于非常像晶体基质的地方使得催化活性组分保持良好地遍及凝胶而分布。可能的是将催化活性组分的良好分布的离子加入至载体，导致改善的能力以除去焦炭和/或有助于防止在表面形成焦炭。在石蜡转化中，例如丙烷到丙烯，可以在以下各项中观察到来自本公开的催化剂的经济节约：(i)脱氢可以在更高的转化率下进行，导致更低的烷烃循环和更高的工厂产量，和/或(ii)在再生之间，催化剂可以使用更长的时间周期，这将延长催化剂的寿命，因而减少总的催化剂和运行成本。由于催化剂上的焦炭堆积减少，可以最终获得这些经济节约。因此与经由对应量的各种组分的单独和连续的浸渍方法相比，经该技术制备的催化剂可以从而获得优异的寿命、最小的转化降解以及最小的选择性劣化。换而言之，本专利技术催化剂是在对应量的各种组分经由单独的和连续的浸渍方法形成的相同催化剂的基础上的改善。催化剂可以通过加入催化活性组分和表面活性剂；混合组分以形成混合物；并且允许混合物形成凝胶(例如，使得混合物保持不受扰动直到混合物形成无限连通的网络，其中，不受扰动是指使混合物未经混合、搅拌等而固化(固定化，set))而制备。例如，以具有磷酸的硝酸盐的形式的(一种或多种)催化活性组分可以一次(atonce)全部与表面活性剂混合。本领域技术人员应该理解凝胶时间取决于在混合物中使用的特定组分。对于特定的(给定的)混合物，使用典型的翻管方法(tubeinversionmethod)或流变技术可以容易地确定凝胶点。例如，凝胶时间可以大于0.5小时(hr)，特别地，大于或等于1小时，和更特别地，大于或等于2小时，大于或等于5小时，以及甚至大于或等于8小时。例如，凝胶时间可以是0.5小时至48小时，或1小时至24小时，或2小时至12小时，或1小时至8小时。应该注意的是，虽然凝胶形成可以在8小时内完成，然而可以允许混合物固化超过凝胶形成所需要的时间。凝胶形成之后，可以制备凝胶用于与载体结合。可选地，可以施加物理剪切至凝胶以液化凝胶。换而言之，可以使用剪切力以破坏凝胶中的键合，使凝胶能够流动。随后可以将凝胶置于载体上，例如，可以浸渍于载体上，例如，进入载体的孔中。可选地，在剪切的凝胶加入至载体之前或之后，另外的(一种或多种)催化活性组分可以沉积至载体材料上，和/或在浸渍至载体之前，另外的催化活性组分可以加入至剪切的凝胶中。然后可以干燥和/或煅烧具有凝胶的载体以除去水和其他挥发性材料以形成催化剂。干燥可以在室温或25至500摄氏度(℃)、更特别地120至200℃的升高温度下进行，例如进行足够长的时间以干燥浸渍的载体。干燥时间可以是0.5至10小时，特别地0.5至5小时。煅烧可以在200至1,000℃，特别地500至800℃，更特别地550至700℃的温度下进行，例如，进行足够长的时间用于煅烧。煅烧可以是1至20小时，特别地5至15小时，和更特别地8至12小时。可以使用任何商用煅烧炉(calciner)，如固定床或旋转煅烧炉。煅烧可以在各种气氛中进行，如在空气、氧、惰性气氛(例如，氮)、蒸汽，或它们的混合物。催化剂的总的制备时间可以是，例如，2.5至54小时。在浸渍催化活性组分之前，可以可选地形成载体。例如，在用凝胶浸渍载体前，通过压缩模制、挤出或简单的筛选为期望的筛目尺寸，如10-28目，载体可以形成为1/16英寸(1.6毫米(mm))至1/2英寸(12.7mm)的粒料。例如，基于来自元素周期表的1至17族(group)的元素的不同的组合，催化活性组分取决于催化剂旨在催化的反应。例如，催化活性组分可以包括钛、锆、铈、镧、铝、铬、磷和铁，以及包括至少一种前述组分的组合。催化活性组分可以包括磷，凝胶网络可以是基于磷的网络。磷组分可以作为酸加入，如磷酸、次磷酸、亚磷酸、过氧单磷酸、连二磷酸、焦磷酸、三磷酸(triphosphoricacid)等，以及包括前述中至少一种的组合。磷组分可以包括磷酸。基于混合物的总重量，磷组分可以以0.5至4重量百分数(wt％)，特别地，0.7至3wt％，和更特别地0.8至1.5wt％的量存在。除磷之外，催化活性组分可以包括来自2、10、14族或包括前述中一个或多个的组合中的元素。例如，催化活性组分可以包括铂、锡、镍，和钙。通常，负面组分(不利组分，negativecomponent)，如镍、磷和钙在烷烃脱氢中是个问题，因为认为它们增加了焦炭形成(焦化)。然而，出乎意料地发现，由于本专利技术催化剂的改善的性能(例如，抗焦化和/或容易除焦)，镍、磷以及钙可以成功地用于烷烃脱氢。取决于使用的特定的材料的溶解度，催化活性组分的浓度可以广泛地变化，例如从0.01至10摩尔或更多。例如，基于混合物的总重量，混合物可以包括以下组分中的至少一种：0.2至2wt％的铂，特别地，0.5至1.5wt％的铂，和更特别地0.7至1.2wt％的铂；0.2至5wt％的锡，特别地，1至4wt％的锡，和更特别地2至3.5w本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备催化剂的方法，包括：混合催化活性组分和表面活性剂以形成混合物，其中，所述催化活性组分包括磷；形成凝胶；物理剪切所述凝胶以形成物理剪切的凝胶；使所述物理剪切的凝胶与载体结合；以及煅烧具有所述物理剪切的凝胶的所述载体以形成所述催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 61/789,2491.一种制备催化剂的方法，包括：混合催化活性组分和表面活性剂以形成混合物，其中，所述催化活性组分包括磷；形成凝胶；物理剪切所述凝胶以形成物理剪切的凝胶；使所述物理剪切的凝胶与载体结合；以及煅烧具有所述物理剪切的凝胶的所述载体以形成所述催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述形成包括使所述混合物静置超过1小时而不混合。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化活性组分包括来自2、10、14和15族中一种或多种的一种或多种元素。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化活性组分包括铂、锡、镍、磷、钙或包括前述中至少一种的组合。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述载体包括煅烧的氧化铝载体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂的总制备时间是2.5至54小时。7.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述催化活性组分的总重量，所述催化剂包括0.1至20wt％的磷、0.1至75wt％的锡以及0.1至10wt％的1和/或2族金属。8.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·威廉·考夫曼，帕特里夏·安·胡克斯，巴拉穆拉利·克里希纳·奈尔，
申请(专利权)人：沙特基础工业公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA