一种复合型催化剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及一种丙烷脱氢制丙烯复合型催化剂、其制备方法及应用。所述复合型催化剂包括脱氢催化剂和转化氢气催化剂；所述脱氢催化剂为mCr2O3/Al2O3；其中，m＝10～30％；m代表Cr2O3在Al2O3上的负载量；所述转化氢气催化剂为nM/Z；其中，M为过渡金属的氧化物；Z为微孔材料；所述微孔材料的孔道尺寸不大于4埃；n＝1～5％；n代表M在微孔材料的负载量；所述负载量均以质量分数计。制备出的复合型催化剂能够有效提高丙烷转化率，同时保持丙烯的高选择性。同时保持丙烯的高选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合型催化剂及其制备方法、应用


[0001]本专利技术属于催化剂
，尤其涉及一种丙烷脱氢制丙烯复合型催化剂、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]丙烯是基础化工原料，主要来源于石脑油催化裂解、催化裂化、甲醇制烯烃、丙烷脱氢等。其中丙烷脱氢由于丙烷的产量增加，成本降低而得到了较快的发展。
[0003]目前丙烷脱氢催化剂主要为Pt系催化剂和Cr系催化剂，Pt系催化剂较为昂贵。丙烷脱氢过程受热力学限制，反应温度对转化率影响严重，反应温度越高，转化率越高。但是反应温度升高超过630℃，会导致副反应逐渐增加，降低丙烯选择性。反应温度低，转化率相对较低。提高丙烷脱氢转化率，同时保持丙烯高选择性是丙烷脱氢催化剂的发展方向。

技术实现思路

[0004]氢气是丙烷脱氢的副产物，同时也是影响丙烷转化率的主要物种之一。在反应过程中将氢气转化能够促进反应向脱氢方向进行，从而提高丙烷转化率。本专利技术提供的应用于丙烷脱氢制丙烯的复合型催化剂包含高效的脱氢组分和氢气转化组分，能够使反应生成的氢气快速转化为水，提高丙烷转化率，保持丙烯高选择性，具有良好的工业应用前景。
[0005]根据本申请的第一个方面，提供一种丙烷脱氢制丙烯的复合型催化剂。
[0006]一种丙烷脱氢制丙烯的复合型催化剂，其特征在于，所述复合型催化剂包括脱氢催化剂和转化氢气催化剂；
[0007]所述脱氢催化剂为mCr2O3/Al2O3；
[0008]其中，m＝10～30％；
[0009]m代表Cr2O3在脱氢催化剂上的负载量，以Al2O3为计算基准；
[0010]所述转化氢气催化剂为nM/Z；
[0011]其中，M为过渡金属的氧化物；
[0012]Z为微孔材料；
[0013]所述微孔材料的孔道尺寸不大于4埃；
[0014]n＝1～5％；
[0015]n代表M在转化氢气催化剂上的负载量，以微孔材料为计算基准；
[0016]所述负载量均以质量分数计。
[0017]可选地，m的取值上限可选自10.5％、12.5％、15％、17.5％、20％、22.5％、25％、27.5％或30％，下限可选自10％、12.5％、15％、17.5％、20％、22.5％、25％、27.5％、28.5％或29.5％。
[0018]可选地，n的取值上限可选自1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4.0％、4.5％或5.0％，下限值选自1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％或4.5％。
[0019]可选地，所述脱氢催化剂的质量分数为x，转化氢气催化剂的质量分数为y；
[0020]x＝10～90％，y＝10～90％，x+y＝1。
[0021]可选地，x的取值上限可选自90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、25％、20％、15％、12％或10.5％，下限可选自85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、40％、30％、20％、12％或10％。
[0022]可选地，y的取值上限可选自90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、25％、20％、15％、12％或10.5％，下限可选自85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、40％、30％、20％、12％或10％。
[0023]可选地，所述过渡金属选自Fe、Cu、Co、Ni、Mo、XX中的至少一种。过渡金属的氧化物可将副产物氢气转化为水，实际应用中可选用廉价的金属，如Fe、Cu、Co、Ni、Mo。
[0024]可选地，所述微孔材料的孔道尺寸为3～4埃。
[0025]可选地，所述微孔材料选自分子筛、金属
‑
有机材料中的至少一种。
[0026]可选地，所述分子筛选自3A、4A、AlPO
‑
18、SAPO
‑
18、AlPO
‑
34、SAPO
‑
34分子筛中的至少一种。
[0027]本申请中，mCr2O3/Al2O3作为脱氢催化剂，实现丙烷脱氢转化为丙烯，氢气作为副产物，nM/Z作为转化氢气催化剂，Z作为孔道尺寸不大于4埃的微孔材料，丙烷和丙烯的分子大于氢气，只允许氢气进入其孔道内，在M作用下转化为水，以促进反应过程中将氢气转化能够促进反应向脱氢方向进行，从而提高丙烷转化率，保持丙烯高选择性。
[0028]根据本申请的第二个方面，提供一种上述所述的复合催化剂的制备方法。
[0029]上述所述的复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0030]1)将含有Cr的溶液浸渍在Al2O3上，干燥，焙烧，得到mCr2O3/Al2O3；
[0031]2)将含有过渡金属的溶液浸渍在微孔材料上，干燥，焙烧，得到nM/Z；
[0032]3)将上述脱氢催化剂mCr2O3/Al2O
33
和转化氢气催化剂nM/Z按照比例将两者混合得到所述复合型催化剂。
[0033]可选地，步骤1)和2)中的浸渍独立地选自普通浸渍法、等体积浸渍法、真空浸渍法中的一种。
[0034]可选地，步骤1)中，Cr2O3的前驱体为可溶性Cr盐。
[0035]可选地，Cr2O3的前驱体为硝酸铬、硫酸铬、氯化铬、铬酸铵中的至少一种。
[0036]可选地，步骤2)中，所述过渡金属氧化物M的前驱体为过渡金属元素对应的可溶性盐。
[0037]可选地，过渡金属氧化物M的前驱体为过渡金属元素对应的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐中的至少一种。
[0038]可选地，步骤1)和2)中干燥的条件独立地为：干燥温度为50～200℃，干燥时间为4～20小时。
[0039]可选地，步骤1)和2)中焙烧的条件独立地为：焙烧温度为300～700℃，焙烧时间为4～20小时。
[0040]制备好的脱氢催化剂和转化氢气催化剂，按照比例将两者混合即得到所述复合型催化剂，该混合为简单的物理混合，可通过搅拌的方式使其混合均匀。
[0041]根据本申请的第三个方面，提供一种上述所述的丙烷脱氢制丙烯的复合型催化剂在丙烷脱氢制丙烯中应用。
[0042]一种丙烷脱氢制丙烯的方法，将含有丙烷的原料气通过反应器，与复合型催化剂接触反应，生成丙烯；
[0043]所述复合型催化剂选自上述所述的复合型催化剂、上述所述方法制备的复合型催化剂中的至少一种。
[0044]可选地，所接触反应的条件为：
[0045]反应温度530
‑
630℃，反应压力为0.05～0.15MPa，反应空速为200～600L Kg
‑1h
‑1。
[0046]可选地，反应温度580～600℃，反应压力为0.08～0.12MPa。
[0047]可选地，反应温度580～620℃，反应压力为0.08～0.12MPa。
[0048]该反应的压力为常压即可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烷脱氢制丙烯的复合型催化剂，其特征在于，所述复合型催化剂包括脱氢催化剂和转化氢气催化剂；所述脱氢催化剂为mCr2O3/Al2O3；其中，m＝10～30％；m代表Cr2O3在脱氢催化剂上的负载量，以Al2O3为计算基准；所述转化氢气催化剂为nM/Z；其中，M为过渡金属的氧化物；Z为微孔材料；所述微孔材料的孔道尺寸不大于4埃；n＝1～5％；n代表M在转化氢气催化剂上的负载量，以微孔材料为计算基准；所述负载量均以质量分数计。2.根据权利要求1所述的复合型催化剂，其特征在于，所述脱氢催化剂的质量分数为x，转化氢气催化剂的质量分数为y；x＝10～90％，y＝10～90％，x+y＝1。3.根据权利要求1所述复合型催化剂，其特征在于所述过渡金属选自Fe、Cu、Co、Ni、V、Cr、Mn、Mo中的至少一种。4.根据权利要求1所述复合型催化剂，其特征在于，所述微孔材料选自分子筛、金属
‑
有机材料中的至少一种；优选地，所述分子筛选自3A、4A、AlPO
‑
18、SAPO
‑
18、AlPO
‑
34、SAPO
‑
34分子筛中的至少一种。5.权利要求1
‑
4任一项所述的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将含有Cr的溶液浸渍在Al2O3上，干燥，焙烧，得到mCr2O3/Al2O3；2)将含有过渡金属的溶液浸渍在微孔材料上，干燥，焙烧，得到nM/Z；3)将上述脱氢催化剂mCr2O3/Al2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵银峰，刘中民，于政锡，袁翠峪，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：