低碳烷烃脱氢制低碳烯烃催化剂载体及其用途制造技术

本发明专利技术涉及一种低碳烷烃脱氢铂锡催化剂载体及其用途，主要解决现有制备技术中存在催化剂转化率低，在使用过程中选择性下降的问题。本发明专利技术首先采用共沉淀法将铜、镍、锰、钴等过渡金属元素引入铝酸锌载体当中，得到复合金属氧化物载体，然后采用浸渍法负载铂组分及锡组分得到铂锡催化剂。通过采用丙烷/异丁烷为原料，在反应温度520～620℃，反应压力0～0.4MPa，烷烃质量空速0.1～8.0h-1，H2O/CnH2n+2体积比为1～18条件下，原料与催化剂接触，反应生成丙烯/异丁烯的技术方案较好地解决了该问题，可用于低碳烷烃脱氢制低碳烯烃催化剂的工业制备中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于低碳烷烃脱氢制低碳烯烃的催化剂载体及其用途。
技术介绍
丙烯/异丁烯主要来自蒸汽裂解和炼化厂流化催化裂化过程的联产或副产，可广泛用于合成聚合物、汽油添加剂、橡胶以及各种化工中间体。随低碳烯烃需求量日益增长，传统的生产过程很难满足市场需求的迅速增长。由炼油厂得到的大量低碳烷烃是液化石油气的主要成分，主要用作民用燃料。开发由低碳烷烃制取低碳烯烃过程对于充分利用低碳烷烃开辟新的烯烃来源具有重要意义。目前，烷烃催化脱氢技术以UOP公司的Oleflex工艺和Lummus公司的Catofin工艺为代表。国内尚没有低碳烷烃脱氢制低碳烯烃的生产装置。低碳烷烃脱氢催化反应在高温、低压条件下进行，催化剂积炭失活严重，开发高活性、高选择性和高稳定性的催化剂成为该技术的关键。中国专利(CN200710025372.X)公开的催化剂，在氧化铝改性的中孔分子筛为载体上浸渍铂锡组分的制备方法，丙烷转化率仅为17％，丙烯选择性93％；中国专利(CN200710023431.X)采用采用水热合成的方法将锡引入ZSM-5分子筛载体，并用浸渍法负载铂组分，该催化剂运行100小时后，丙烷转化率高于30％，丙烯选择性99％，但该专利没有提供烧炭再生过程的稳定性数据。中国专利(CN200710020064.8)及(CN200710133324.2)公开了一种铂锡催化剂用于丙烷脱氢反应，采用了锡组分与铂组分共浸渍的制备方法，载体为Y型、ZSM-5等含Na分子筛，催化剂连续运行720小时后，丙烷转化率30.5％，丙烯选择性96.4％，但两次烧炭再生后活性下降一半。美国专利公开了采用铝酸锌尖晶石为载体的Pt催化剂(US5430220)以及Au、Ag等助剂促进的铝酸盐载体Pt催化剂(US3957688；US4041099；US5073662)，催化剂都存在转化率低，在使用过程中选择性下降的问题。上述催化剂均采用了氧化铝或铝酸盐来负载催化剂的活性组分，在高温使用过程中或烧炭再生后的催化剂的活性不高，而且在运行过程中选择性逐渐下降。采用具有和锌原子半径接近的过渡金属元素改性的复合铝酸盐载体用于制备低碳烷烃脱氢制低碳烯烃铂锡催化剂的文献未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是现有催化剂存在高温使用过程中或烧炭再生后的催化剂的活性不高，而且在运行过程中选择性逐渐下降的问题。提供一种新的一种低碳烷烃脱氢铂锡催化剂载体，该催化剂用于低碳烷烃脱氢制低碳烯烃过程，具有在高温以及烧炭再生条件下，催化剂转化率高，选择性保持稳定的优点。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的催化剂的制备方法。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂载体，载体组成符合公式：ZnxMyAl2O4,其中M为元素周期表中Ni、Cu、Co、Mn、Cr或Ge中的一种或几种，并且x+y＝1,以重量百分比计，包括以下组分：a)Al，以单质计为载体重量的26.0～33.0％；b)Zn，以单质计为载体重量的10.0～35.0％；c)M，以单质计为载体重量的0.1～20.0％。上述技术方案中，催化剂的载体为复合铝酸锌载体；优选地，0.5≤x＜1。一种低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂，由活性组分和上述技术方案中的催化剂载体组成，其中活性组分包括元素周期表中ⅣA化合物选自Sn或Ge中的至少一种，以单质计为催化剂重量的1.0～2.0％；铂系金属选自Pt或Pd，以单质计为催化剂重量的0.1～1.0％；ⅠA或ⅡA元素选自Li、Na、K、Ca、Mg或Ba中的至少一种，以单质计为催化剂重量的5.0～35.0％。上述技术方案中，M代表的金属离子半径优选范围为0.06～0.10nm，更优选范围为0.06～0.08nm；优选的载体具有尖晶石结构，采用指示剂法测得的载体表面酸度低于0.044mmol/g，更优选为低于0.035mmol/g；M/Zn比值优选为0～1；载体的孔容优选范围为0.08～0.6cm3/g，比表面积优选范围为20～200m2/g。载体可以根据需要制成不同的形状，如圆柱状，球状、片状，筒状、拉西环或蜂窝状等，但圆柱形和球形是比较好的选择，其有效直径在1～6mm，以便于工业应用。为解决上述技术问题之二，本专利技术采用的技术方案如下，催化剂的制备方法包括以下步骤：a)将所需量的水合硝酸铝、水合硝酸锌及过渡金属M的可溶性盐配置成水溶液Ⅰ，其中M选自Ni、Cu、Co、Mn、Cr或Ge中的一种或几种，Al：(Zn+M)物质的量比为1.5～2.5：1；b)配置质量百分比浓度范围1～30％的可溶性碱的水溶液Ⅱ，可溶性碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和碳酸氨的至少一种；c)搅拌下将溶液Ⅰ加入溶液Ⅱ中，控制pH值5.5～8.5，经过过滤、洗涤、烘干、焙后得到催化剂载体；d)采用浸渍法在催化剂载体上负载活性组分：将所需量的氯铂酸盐以及锡的可溶性盐配置成混合水溶液，在催化剂载体上浸渍1～48小时后，干燥后得到催化剂前体；催化剂前体在经焙烧、还原得到低碳烷烃脱氢制低碳烯烃催化剂。上述技术方案中，沉淀温度的优选范围为15～40℃；搅拌条件下控制pH值优选范围为6.5～8.0。一种低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的方法，采用丙烷和/或异丁烷为原料，在反应温度520～620℃，反应压力0～0.4MPa；烷烃质量空速0.1～8.0h-1，H2O/CnH2n+2体积比为1～18条件下，原料与上述技术方案中所述催化剂接触反应生成丙烯和/或异丁烯。上述技术方案中，反应温度的优选范围为550～610℃；反应压力的优选范围为0.1～0.3MPa；反应空速的优选范围为1.4～7.2h-1；H2O/CnH2n+2体积比优选范围为2～16。本专利技术采用了共沉淀法制备复合铝酸锌载体，在含有镁、锌等金属的过渡金属复合的氧化铝载体容易形成MAl2O4型的尖晶石结构，在这种结构的载体上存在大量的氧离子空穴，产生这样的晶格缺陷后，铂金属粒子与氧化铝载体之间的作用增强，有利于得金属粒子分散度更高，分布更加均匀。但三价铝离子容易形成较强的路易斯酸中心，导致催化剂在反应过程对反应物的活化过强，转化率低，同时还容易产生积炭，催化剂活性下降的同时选择性也降低。载体的酸中心密度(酸度)与催化剂的结构、组成有关。本专利技术通过添加载体改性助剂的方法使得铝酸锌载体的酸度有效降低。采用与锌离子的离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂载体，载体组成符合公式：ZnxMyAl2O4,其中M为选自过渡金属元素Ni、Cu、Co、Mn、Cr或Ge中的一种或几种，并且x+y＝1；以重量百分比计，包括以下组分：a)Al，以单质计为载体重量的26.0～33.0％；b)Zn，以单质计为载体重量的10.0～35.0％；c)M，以单质计为载体重量的0.1～20.0％。

【技术特征摘要】
1.一种低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂载体，载体组成符合公式：
ZnxMyAl2O4,其中M为选自过渡金属元素Ni、Cu、Co、Mn、Cr或Ge中的一种
或几种，并且x+y＝1；以重量百分比计，包括以下组分：
a)Al，以单质计为载体重量的26.0～33.0％；
b)Zn，以单质计为载体重量的10.0～35.0％；
c)M，以单质计为载体重量的0.1～20.0％。
2.根据权利要求1所述的低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂载体，其特征在
于0.5≤x＜1。
3.一种低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂，由活性组分和权利要求1～2任一
项所述的催化剂载体组成，其中活性组分包括元素周期表中ⅣA化合物选自Sn
或Ge中的至少一种，以单质计为催化剂重量的1.0～2.0％；铂系金属选自Pt或
Pd，以单质计为催化剂重量的0.1～1.0％；ⅠA或ⅡA元素选自Li、Na、K、Ca、
Mg或Ba中的至少一种，以单质计为催化剂重量的5.0～35.0％。
4.根据权利要求3所述的低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于M
代表的金属离子半径在0.06～0.10nm之间。
5.根据权利要求3所述的低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于采
用指示剂法测得的载体酸度低于0.44mmol/g。
6.根据权利要求3所述的低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃的催化剂，其特征在于0
＜M/Zn≤1。
7.权利要求3～6任一项所述的低碳烷烃...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文海，缪长喜，樊志贵，曾铁强，姜冬宇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11