具有催化丙烷脱氢功能的催化剂及其制备方法和应用以及丙烷脱氢的方法技术

本发明专利技术涉及丙烷脱氢催化剂，具体地，涉及一种具有催化丙烷脱氢功能的催化剂及其制备方法和应用以及丙烷脱氢的方法。本发明专利技术提供的催化剂包括载体和活性组分，其中，所述载体为全硅分子筛，所述活性组分为贵金属，其特征在于，分散于所述载体内的活性组分的摩尔量占所述活性组分总摩尔量的50％以上。该催化剂具有良好的催化活性，并且具有单程寿命长，配套生产设备简单的优点，使得其用于工业化大规模丙烯生产时能够进一步降低生产成本，提高经济效益。益。益。

【技术实现步骤摘要】
具有催化丙烷脱氢功能的催化剂及其制备方法和应用以及丙烷脱氢的方法


[0001]本专利技术涉及丙烷脱氢催化剂，具体地，涉及一种具有催化丙烷脱氢功能的催化剂及其制备方法和应用以及丙烷脱氢的方法。

技术介绍

[0002]采用丙烷做原料直接脱氢生产丙烯具有反应过程相对独立，工艺流程短，生产建设成本较低的优点。同时，随着近年来丙烷价格逐渐降低以及丙烯价格的提升，丙烷直接脱氢生产丙烯的工艺带来的经济效益也逐渐凸显。目前工业上丙烷脱氢制丙烯主要采用基于氧化铝负载贵金属Pt催化剂及配套的流动床工艺进行生产。然而，氧化铝催化剂的单程寿命短，需要频繁的进行催化剂活化和再生，流动床工艺需要的配套反应装置也相对较为复杂。因此，不论从能耗还是从建设成本方面，现有氧化铝催化剂配合流动床工艺的丙烯生产都极大增加了生产成本，不利于大规模推广生产。
[0003]因此，亟需开发一种稳定性好，单程寿命长，并且配套生产工艺较为简单的催化剂，以满足工业化大规模生产丙烯的需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的丙烷脱氢催化剂需要频繁再生以及配套生产工艺需要较为复杂的反应装置，从而极大增加生产成本的问题，提供一种具有催化丙烷脱氢功能的催化剂，该催化剂具有单程寿命长，无需频繁再生，并且配套生产工艺所需设备建设成本也相对较低的优点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种具有催化丙烷脱氢功能的催化剂，该催化剂包括载体和活性组分，其中，所述载体为全硅分子筛，所述活性组分为贵金属，分散于所述载体内的活性组分的摩尔量占所述活性组分总摩尔量的50％以上。
[0006]本专利技术第二方面提供一种制备具有催化丙烷脱氢功能的催化剂的方法，所述方法包括：将活性组分前驱体、硅源、模板剂和可选的助剂前驱体混合，将所得混合物进行水热反应，而后依次进行固液分离、洗涤、干燥和焙烧。其中，所述活性组分前驱体为贵金属前驱体。
[0007]本专利技术第三方面提供由上述方法制备获得的催化剂。
[0008]本专利技术第四方面提供上述催化剂在催化丙烷脱氢制备丙烯中的应用。
[0009]本专利技术第五方面提供一种制备丙烯的方法，所述方法包括：在丙烷脱氢的条件下，将丙烷与如上所述的催化剂接触。
[0010]通过上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0011](1)本专利技术通过一步水热法将催化剂活性组分合成至载体内，使得活性组分原子簇粒径减小，分散更为均匀，从而带来更好的催化效果；
[0012](2)用本专利技术提供的催化剂采用全硅分子筛替代传统氧化铝载体，解决了丙烷脱
氢催化剂频繁再生的问题，从而降低了由此带来的生产成本，使其更加适用于大规模工业化生产应用；
[0013](3)本专利技术提供的催化剂配套固定床工艺进行丙烯生产，相比传统流动床工艺所需的设备更加简单，节约了配套设备建设成本，进一步降低丙烷脱氢制丙烯的生产成本，提高了经济效益。
附图说明
[0014]图1和图2均为实施例1制备的催化剂A1的透射电镜图。
具体实施方式
[0015]以下将对本专利技术的具体实施方式进行解释和说明，应当能够理解的是，以下具体实施方式的阐述仅用于解释和说明本专利技术，而不用于限制本专利技术。
[0016]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。
[0017]在本专利技术中，未做特殊说明的情况下，所述“单程寿命”是指反应开始后，催化剂活性未发生明显下降的时间。其中，所述催化剂活性主要通过丙烷转化率和丙烯选择性两个方面进行体现，当其中任意一个指标的稳定性开始下降，即认为催化剂活性发生明显下降。另外，在一定程度上，催化剂的单程寿命与其稳定性呈正相关。
[0018]本专利技术的专利技术人在研究的过程中巧妙地发现，通过在合成分子筛过程中将活性组分同时制备进分子筛内部的方法，可以有效降低活性组分粒径，同时提高其分散性，进一步提高催化效率。
[0019]本专利技术一方面提供一种具有催化丙烷脱氢功能的催化剂，该催化剂包括载体和活性组分，其中，所述载体为全硅分子筛，所述活性组分为贵金属，其中分散于所述载体内的活性组分的摩尔量占所述活性组分总摩尔量的50％以上，优选50-70％。分散于所述载体内是指活性组分存在于分子筛孔道内，可以通过活性组分平均粒径(通过TPR测得，或者根据活性组分分散度通过半球模型计算获得)与分子筛孔径(通过氮气吸脱附法测得)加权平均的方法计算获得。
[0020]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述活性组分的含量以金属元素计占所述催化剂总重量的0.1-1重量％。
[0021]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述催化剂中活性组分形成的原子簇的平均粒径为1.5-3nm。
[0022]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述载体为MFI型全硅分子筛。
[0023]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述活性组分为Pt。
[0024]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述催化剂的比表面积为250-600m2/g。和/或，所述催化剂的平均孔径为2-3nm。
[0025]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述催化剂还可以进一步地包括助剂。
[0026]对所述助剂没有特别的要求，可以为现有的催化丙烷脱氢催化剂中的各种助剂，
优选地，所述助剂选自K、Zn、Sn和Ca中的至少一种；
[0027]更优选地，所述助剂的含量以金属元素计占所述催化剂总重量的0.1-1重量％。
[0028]本专利技术第二方面提供一种制备具有催化丙烷脱氢功能的催化剂的方法，所述方法包括：将活性组分前驱体、硅源、模板剂和可选的助剂前驱体混合，充分搅拌混匀后，将所得混合物进行水热反应，而后依次进行固液分离、洗涤、干燥和焙烧，其中，所述活性组分前驱体为贵金属前驱体。
[0029]所述活性组分前驱体可以为铂族金属前驱体，根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述活性组分前驱体为铂的前驱体，更优选为氯铂酸。
[0030]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述硅源包括：硅酸乙酯和硅溶胶中的至少一种。
[0031]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述模板剂包括：小分子季铵盐和乙二胺，优选四丙基氢氧化铵和乙二胺。
[0032]优选地，所述小分子季铵盐和乙二胺的重量比为20-50：1。
[0033]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述助剂前驱体包括所述助剂的水溶性无机盐。
[0034]优选地，所述助剂前驱体包括所述助剂的硝酸盐、硫酸盐和氯化物中的至少一种。
[0035]更优选地，所述助剂前驱体包括KCl、Zn(NO3)2、SnCl4和Ca(NO3)2中的至少一种。
[0036]根据本专利技术的优选实施方式，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有催化丙烷脱氢功能的催化剂，该催化剂包括载体和活性组分，其中，所述载体为全硅分子筛，所述活性组分为贵金属，其特征在于，分散于所述载体内的活性组分的摩尔量占所述活性组分总摩尔量的50％以上。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述活性组分的含量以金属元素计占所述催化剂总重量的0.1-1重量％；和/或，所述催化剂中活性组分形成的原子簇的平均粒径为1.5-3nm；和/或，所述载体为MFI型全硅分子筛；和/或，所述活性组分为Pt。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述催化剂的比表面积为250-600m2/g；和/或，所述催化剂的平均孔径为2-3nm。4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述催化剂还包括助剂；优选地，所述助剂选自K、Zn、S和Ca中的至少一种；更优选地，所述助剂的含量以金属元素计占所述催化剂总重量的0.1-1重量％。5.一种制备具有催化丙烷脱氢功能的催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括：将活性组分前驱体、硅源、模板剂和可选的助剂前驱体混合，将所得混合物进行水热反应，而后依次进行固液分离、洗涤、干燥和焙烧，其中，所述活性组分前驱体为贵金属前驱体。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述活性组分前驱体包括氯铂酸；和/或，所述硅源包括：硅酸乙酯和硅溶胶中的至少一种；和/或，所述模板剂包括：小分子季铵盐和乙二胺，优选四丙基氢氧化铵和乙二胺；和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯英杰，冯静，张明森，刘东兵，
申请(专利权)人：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：