脱氢催化剂制造技术

本公开涉及包括镓和锆基混合氧化物载体的催化剂组合物，涉及制备这样的催化剂的方法和涉及用这样的催化剂使烃脱氢的方法。例如在一个实施方案中，催化剂组合物包括包含至少约50重量％的氧化锆的混合氧化物载体和布置在载体上的镓，混合氧化物载体在组合物中以在约40重量％至约99.9重量％的量存在，镓在组合物中以在约0.1重量％至约30重量％范围内的量存在，在经煅烧的基础上按Ga

Dehydrogenation catalyst

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脱氢催化剂相关申请的交叉引用本申请要求2017年10月30日提交的美国临时专利申请第62/578,677号的优先权权益，在此将其通过引用以其整体并入本文。
本公开一般性地涉及催化剂材料。更特别地，本公开涉及可用于烃的脱氢的包含镓和混合氧化物载体的催化剂，制备这样的催化剂的方法，和采用这样的催化剂使烃脱氢的方法。
技术介绍
烷烃脱氢是用于生产各种有用的烃产品的公认的方法，如丙烷脱氢以制备用于聚合物工业中的丙烯，正丁烷脱氢以生产正丁烯或烷基化物和丁二烯来用于轮胎生产中，和异丁烷脱氢以制备适合于转变成甲基叔丁基醚、异辛烷和烷基化物以补充和富集汽油的异丁烯。可用于轻质烷烃的催化脱氢的目前的商业上的催化剂包括CrOx/Al2O3和Pt-Sn/Al2O3催化剂，这已经使用了数十年。CrOx/Al2O3脱氢催化剂典型地含有大部分处于Cr(III)氧化态的铬。然而，典型地残留少量Cr(VI)，其是致癌的并且因此在催化剂处理和操作期间存在健康风险。Pt-Sn/Al2O3催化剂是昂贵的。此外，为了提供具有初始活性的用过的Pt-Sn/Al2O3催化剂，需要在用含Cl2的气体操作期间进行处理。这样的气体可能是致命的并且因此在操作期间存在重大风险。它们还可能引起严重的环境氯污染。已知镓基脱氢催化剂已有约二十年。它们通常是无害的，并且它们的应用不存在重大的环境问题。然而，这些催化剂在活性和稳定性方面具有限制，特别是对于商业上重要的丙烷、正丁烷和异丁烷的脱氢而言。因此，存在对提供改进的活性和稳定性(特别是在异丁烷的脱氢方面)的镓基脱氢催化剂的需求。
技术实现思路
本公开的一个方面是经煅烧的脱氢催化剂组合物，其包含混合氧化物载体和镓，所述混合氧化物载体包含至少约50重量％的氧化锆，该混合氧化物载体在组合物中以在约40重量％至约99.9重量％范围内的量存在，所述镓布置在该载体上并且在组合物中以在约0.1重量％至约30重量％范围内的量存在，在经煅烧的基础上按Ga2O3计算。本公开的另一方面是用于制备如本文中描述的脱氢催化剂组合物的方法，该方法包括提供包含至少约50重量％的氧化锆的混合氧化物载体；在该混合氧化物载体上布置待存在于该催化剂组合物中的一个或更多个镓的源和任意主和次促进剂的源和铈；和煅烧如此形成的经负载的组合物。混合氧化物载体包含至少约50重量％的氧化锆，该混合氧化物载体在组合物中以在约40重量％至约99.9重量％范围内的量存在；和本公开的另一方面是通过本文中描述的方法制备的脱氢催化剂。本公开的另一方面是用于使烃脱氢的方法，该方法包括使烃进料与如本文中描述的催化剂组合物接触。鉴于本文的公开，本公开的其它方面对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。附图说明图1是显示本文中描述的各种催化剂的异丁烷脱氢转化率和异丁烯选择性数据的条形图(在每组条中从左至右)。图2是显示本文中描述的各种催化剂的异丁烷脱氢转化率、异丁烯选择性和结焦率数据的条形图(在每组条中从左至右)。图3是显示本文中描述的各种催化剂的异丁烷脱氢转化率和异丁烯选择性数据的条形图(在每组条中从左至右)。图4是显示本文中描述的各种催化剂的异丁烷脱氢的第一个循环、第二个循环和第三个循环的异丁烷转化率的条形图(在每组条中从左至右)。图5是显示本文中描述的各种催化剂的在温和陈化(650℃进行300个循环)之前和之后的异丁烷脱氢转化率的条形图(在每组条中从左至右)。具体实施方式本文中所示的细节仅是示例性的，并且仅出于说明性地讨论本专利技术的优选实施方案的目的，并且是为了提供视为本专利技术的各种实施方案的原理和概念方面最有用和容易理解的描述而提出的。在这一点上，没有试图以比本专利技术的基本理解所必需的更详细地示出本专利技术的结构细节，结合附图和/或实例的描述使得如何可以在实践中实施本专利技术的若干形式对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在描述所公开的过程和装置之前，要理解的是，本文中所描述的方面不限于具体的实施方案、设备和构造，并且因此当然可以进行改变。还要理解的是，本文中所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并且除非在本文中进行具体定义，否则不旨在进行限制。除非本文中另外指明或与上下文明显矛盾，否则用于描述本专利技术的上下文中的术语“一个”、“一种”、“该”和类似指示对象(特别是在以下权利要求的上下文中)应解释为涵盖单数和复数两者。本文中的值的范围的列举仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独的值的简写方法。除非本文中另外指明，否则将每个单独的值如同它在本文中被单独引用那样并入说明书。可以将范围在本文中表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解的是，特定值形成另一方面。还将另外理解的是，每个范围的端点相对于另一端点是有意义的并且独立于该另一端点。除非本文中另外指明或与上下文明显矛盾，否则可以以任意合适的步骤顺序进行本文中描述的所有方法。使用本文提供的任意和全部实例或示例性语言(例如，“如”)仅旨在更好地阐释本专利技术并且不对以其它方式要求保护的本专利技术的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为表明对本专利技术的实践必不可少的任何未要求保护的要素。除非上下文另有其它明确要求，否则在说明书和权利要求书通篇中，将词语“包括”、“包含”等解释为与排他的或穷举的意义相反的包括的意义；也就是说，“包括，但不限于”的意义。使用单数或复数的词语也分别包括复数和单数。另外，当用于本申请中时，“(在)本文中/在此”，“(在)...之上”和“(在)...之下”以及类似含义的词语应当是指本申请整体上，而不是本申请的任何特定部分。如本领域普通技术人员将会理解的，本文中公开的每个实施方案可以包括/包含其具体陈述的要素、步骤、成分或组(成部)分，基本上其具体陈述的要素、步骤、成分或组(成部)分由组成或由其具体陈述的要素、步骤、成分或组(成部)分组成。如本文所使用，过渡术语“包括”或“包含”意指包括，但不限于并且允许甚至以主要量包括未指定的要素、步骤、成分或组(成部)分。过渡短语“由……组成”排除未指定的任何要素、步骤、成分或组(成部)分。过渡短语“基本上由……组成”将实施方案的范围限制至指定的要素、步骤、成分或组(成部)分并且限制至不实质影响实施方案的那些。除非另外指明，否则用于说明书和权利要求书中的表达成分的量，性质如分子量、反应条件等的所有数字将被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则说明书和所附权利要求书中列出的数字参数是近似值，其可以根据本专利技术试图获得的所需性质而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，每个数字参数应当至少根据所报告的有效数字的数量和通过应用普通的舍入技术来解释。当需要进一步澄清时，术语“约”具有由本领域技术人员合理地赋予它的含义，当与所述数值或范围结合使用时，即表示或多或少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.经煅烧的脱氢催化剂组合物，其包含混合氧化物载体和布置在所述载体上的镓，所述混合氧化物载体包含至少约50重量％的氧化锆，所述混合氧化物载体在所述组合物中以在约40重量％至约99.9重量％范围内的量存在，所述镓在所述组合物中以在约0.1重量％至约30重量％范围内的量存在(例如以任意结晶/无定形相的氧化镓形式)，在经煅烧的基础上按Ga

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171030 US 62/578,6771.经煅烧的脱氢催化剂组合物，其包含混合氧化物载体和布置在所述载体上的镓，所述混合氧化物载体包含至少约50重量％的氧化锆，所述混合氧化物载体在所述组合物中以在约40重量％至约99.9重量％范围内的量存在，所述镓在所述组合物中以在约0.1重量％至约30重量％范围内的量存在(例如以任意结晶/无定形相的氧化镓形式)，在经煅烧的基础上按Ga2O3计算。


2.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中镓以在约3重量％至约15重量％范围内的量存在，在经煅烧的基础上按Ga2O3计算。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的催化剂组合物，其另外包含布置在所述载体上的选自铂、铱、镧、锌、铁、铑、钯和钌的一种或更多种主促进剂，所述主促进剂在所述组合物中以在约0.01重量％至约5重量％范围内的量存在，在经煅烧的基础上按氧化物计算。


4.根据权利要求1-3任一项所述的催化剂组合物，其中将铂促进剂以在约0.01重量％至约1重量％范围内的量布置在所述载体上，在经煅烧的基础上按PtO2计算。


5.根据权利要求1-4任一项所述的催化剂组合物，其另外包含布置在所述载体上的选自钾、钠、铯、锂、钙、镁、锶和钡的一种或更多种次促进剂，所述次促进剂在所述组合物中以在约0.01重量％至约15重量％，例如约0.1重量％至约10重量％，或约0.01重量％至约5重量％范围内的量存在，在经煅烧的基础上按氧化物计算。


6.根据权利要求1-5任一项所述的催化剂组合物，其中所述混合氧化物载体包含至少约80重量％，至少约90重量％，或至少约95重量％的氧化锆。


7.根据权利要求1-6任一项所述的催化剂组合物，其中所述混合氧化物载体中的锆、镧、铈、硅、钛、钨和钇的氧化物的总量为至少95重量％，例如至少98重量％。


8.根据权利要求1-7任一项所述的催化剂组合物，其中所述混合氧化物载体包含少于约...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·兴，V·弗里德曼，
申请(专利权)人：科莱恩公司，
类型：发明
国别省市：美国;US