一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法技术

本发明专利技术涉及催化剂领域，公开了一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的主要活性组分Pt、金属助剂Sn和金属助剂Na，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30‑60微米，比表面积为200‑650平方米/克，孔体积为0.5‑1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5‑15纳米和16‑50纳米。该丙烷脱氢催化剂用于丙烷脱氢制丙烯反应时表现出了很好的催化性能，丙烷转化率高，丙烯选择性高，催化剂稳定性好。

Propane dehydrogenation catalyst and preparation method thereof and propane dehydrogenation to propylene

The invention relates to the field of catalysts, and discloses a propane dehydrogenation catalyst, a preparation method thereof and a method for propane dehydrogenation to propylene. The propane dehydrogenation catalyst comprises a carrier and a main active component Pt, a metal promoter Sn and a metal promoter Na supported on the carrier, wherein the carrier is a double-porous spherical mesoporous complex. The composite material has an average particle diameter of 30_60 microns, a specific surface area of 200_650 square meters/g, a pore volume of 0.5_1.5 milliliter/g and a pore size distribution of two peaks, and the most probable pore sizes corresponding to the two peaks are 1.5_15 nanometer and 16_50 nanometer, respectively. The propane dehydrogenation catalyst exhibits good catalytic performance for propane dehydrogenation to propylene. It has high propane conversion, high propylene selectivity and good catalyst stability.

【技术实现步骤摘要】
一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法
本专利技术涉及催化剂领域，具体地，涉及一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法。
技术介绍
丙烯是石油化工的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、丙酮、环氧丙烷、丙烯酸和丁辛醇等。丙烯的供应一半来自炼厂副产，另有约45％来自蒸汽裂解，少量其它替代技术。近年来，丙烯的需求量逐年增长，传统的丙烯生产已不能满足化工行业对丙烯的需求，因此增产丙烯成为研究的一大热点，其中，丙烷脱氢制丙烯是丙烯增产的一个主要技术，十多年来，丙烷脱氢制丙烯已经成为工业化丙烯生产的重要工艺过程。丙烷脱氢的主要催化剂有ABBLummus公司Catofin工艺中的氧化铬/氧化铝催化剂和UOP公司Oleflex工艺中的铂锡/氧化铝催化剂。铬系催化剂对原料杂质的要求比较低，与贵金属相比，价格偏低，但是，此类催化剂容易积碳失活，每隔15-30分钟就要再生一次，而且由于催化剂中的铬是重金属，环境污染严重。铂锡催化剂的活性高，选择性好，反应周期能够达到几天，可以承受较为苛刻的工艺条件，并且对环境更加友好，但是，由于贵金属铂价格昂贵，导致催化剂成本较高。丙烷脱氢制丙烯工艺实现工业化生产已经超过二十年，对脱氢催化剂的研究也很多，但当前催化剂还是存在着丙烷转化率不高及易于失活等缺陷，需要进一步改进和完善。因此，开发性能优良的丙烷脱氢催化剂具有现实意义。为了改善丙烷脱氢催化剂的反应性能，研究人员做了很多工作。比如：采用分子筛类载体替代传统的γ-Al2O3载体，效果较好的包括MFI型微孔分子筛(CN104307555A，CN101066532A，CN101380587A，CN101513613A)、介孔分子筛MCM-41(CN102389831A)和介孔分子筛SBA-15(CN101972664A，CN101972664B)等。然而，目前常用的载体比表面积较小，如果进行大分子催化反应，大分子较难进入孔道，以至于影响催化效果。因此，选择一种优良载体是丙烷脱氢领域一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的丙烷脱氢催化剂制备工艺复杂、制备过程易于造成环境污染、丙烷转化率和丙烯选择性较低的缺陷，提供一种丙烷脱氢催化剂及其制备方法和丙烷脱氢制丙烯的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种丙烷脱氢催化剂，其中，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的主要活性组分Pt、金属助剂Sn和金属助剂Na，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30-60微米，比表面积为200-650平方米/克，孔体积为0.5-1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5-15纳米和16-50纳米。本专利技术还提供了一种丙烷脱氢催化剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：将载体浸渍在含有Pt盐、Sn盐和Na盐的混合溶液中，然后将浸渍后的溶液去除溶剂后进行干燥和焙烧，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30-60微米，比表面积为200-650平方米/克，孔体积为0.5-1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5-15纳米和16-50纳米。本专利技术还提供了本专利技术所述制备方法制备的丙烷脱氢催化剂。本专利技术还提供了一种丙烷脱氢制丙烯的方法，所述方法包括：在催化剂和氢气的存在下，将丙烷进行脱氢反应，其中，所述催化剂为本专利技术所述的丙烷脱氢催化剂。本专利技术的丙烷脱氢催化剂具有以下优点：(1)本专利技术利用比表面积较大、孔体积较大的双孔球形介孔复合材料作为丙烷脱氢催化剂的载体，上述结构特征有利于金属组分在载体表面良好分散，进而可以保证制备的丙烷脱氢催化剂性能优良；(2)本专利技术提供的催化剂用于丙烷脱氢制丙烯反应时表现出了很好的催化性能，丙烷转化率高，丙烯选择性高，催化剂稳定性好。并且，本专利技术的丙烷脱氢催化剂的制备方法采用共浸渍方法替代常规的分步浸渍方法，制备工艺简单，条件易于控制，产品重复性好。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是实施例1的双孔球形介孔复合材料的X-射线衍射图谱；图2是实施例1的双孔球形介孔复合材料的SEM扫描电镜图；图3是实施例1的双孔球形介孔复合材料的孔径分布图；图4是实施例1的双孔球形介孔复合材料的粒径分布图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种丙烷脱氢催化剂，其中，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的主要活性组分Pt、金属助剂Sn和金属助剂Na，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30-60微米，比表面积为200-650平方米/克，孔体积为0.5-1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5-15纳米和16-50纳米。本专利技术中，相对于100重量份的所述丙烷脱氢催化剂，所述载体的含量为97.5-99.3重量％，所述主要活性组分Pt的含量为0.2-0.5重量％，金属助剂Sn的含量为0.2-1.2重量％，金属助剂Na的含量为0.3-0.8重量％。本专利技术还提供了一种丙烷脱氢催化剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：将载体浸渍在含有Pt盐、Sn盐和Na盐的混合溶液中，然后将浸渍后的溶液去除溶剂后进行干燥和焙烧，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30-60微米，比表面积为200-650平方米/克，孔体积为0.5-1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5-15纳米和16-50纳米。本专利技术中，所述载体、Pt盐、Sn盐和Na盐的用量使得制备得到的丙烷脱氢催化剂中，以所述丙烷脱氢催化剂的总重量为基准，所述载体的含量为97.5-99.3重量％，Pt盐以Pt元素计的含量为0.2-0.5重量％，Sn盐以Sn元素计的含量为0.2-1.2重量％，Na盐以Na元素计的含量为0.3-0.8重量％。本专利技术对所述Pt盐、Sn盐和Na盐的选择没有特别的限定，只要是水溶性即可，可以为本领域的常规选择，例如，所述Pt盐可以为H2PtCl6，所述Sn盐可以为SnCl4，所述Na盐可以为NaNO3。本专利技术对含有Pt盐、Sn盐和Na盐的混合溶液中的Pt盐、Sn盐和Na盐的浓度没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如，所述Pt盐的浓度为0.10-0.30mol/l，所述Sn盐的浓度为0.15-1.00mol/l，所述Na盐的浓度为1.00-3.50mol/l。本专利技术中，采用共浸渍方法替代常规的分步浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丙烷脱氢催化剂，其特征在于，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的主要活性组分Pt、金属助剂Sn和金属助剂Na，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30‑60微米，比表面积为200‑650平方米/克，孔体积为0.5‑1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5‑15纳米和16‑50纳米。

【技术特征摘要】
1.一种丙烷脱氢催化剂，其特征在于，所述丙烷脱氢催化剂包括载体以及负载在所述载体上的主要活性组分Pt、金属助剂Sn和金属助剂Na，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30-60微米，比表面积为200-650平方米/克，孔体积为0.5-1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5-15纳米和16-50纳米。2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢催化剂，其中，相对于100重量份的所述丙烷脱氢催化剂，所述载体的含量为97.5-99.3重量％，所述主要活性组分Pt的含量为0.2-0.5重量％，金属助剂Sn的含量为0.2-1.2重量％，金属助剂Na的含量为0.3-0.8重量％。3.一种丙烷脱氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将载体浸渍在含有Pt盐、Sn盐和Na盐的混合溶液中，然后将浸渍后的溶液去除溶剂后进行干燥和焙烧，其中，所述载体为双孔球形介孔复合材料，所述双孔球形介孔复合材料的平均粒子直径为30-60微米，比表面积为200-650平方米/克，孔体积为0.5-1.5毫升/克，孔径分布为双峰分布，且所述双峰对应的最可几孔径分别为1.5-15纳米和16-50纳米。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述载体、Pt盐、Sn盐和Na盐的用量使得制备得到的丙烷脱氢催化剂中，以所述丙烷脱氢催化剂的总重量为基准，所述载体的含量为97.5-99.3重量％，Pt盐以Pt元素计的含量为0.2-0.5重量％，Sn盐以Sn元素计的含量为0.2-1.2重量％，Na盐以Na元素计的含量为0.3-0.8重量％；优选地，所述浸渍的条件包括：温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：亢宇，刘红梅，张明森，
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北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11