脱氢催化剂系统及其使用方法技术方案

本公开涉及混合床系统，其包含基于一种或多种特定的第13和14族元素并且还包括额外金属组分的颗粒状脱氢催化剂以及包含产热材料的颗粒状非催化添加剂，且涉及使用该系统使烃脱氢的方法。本公开的一个方面提供了混合床系统，其包含颗粒状脱氢催化剂和颗粒状非催化添加剂。颗粒状脱氢催化剂包括在选自氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇及其任何混合物的载体S1上的选自Ga、In、Tl、Ge、Sn Pb及其任何混合物的主要物质P1；选自镧系元素及其任何混合物的主要物质P2；选自Ni、Pd、Pt、La、Ir、Zn、Fe、Rh、Ru、Mn、Co、W及其任何混合物的促进剂M1；和选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba及其任何混合物的促进剂M2。颗粒状非催化添加剂包括产热材料和选自无机氧化物、粘土及其任何混合物的载体。的载体。的载体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脱氢催化剂系统及其使用方法
[0001]公开背景
[0002]公开领域
[0003]本公开总体涉及催化剂系统及其使用方法。更具体地，本公开涉及混合床系统，其包含基于一种或多种特定的第13和14族元素并且还包括额外金属组分的颗粒状脱氢催化剂以及包含产热材料的颗粒状非催化添加剂，且涉及使用这样的系统使烃脱氢的方法。
技术背景
[0004]烷烃脱氢是经认可的制造各种有用烃产品的方法，例如丙烷脱氢以制备用于聚合物工业中的丙烯，正丙烷脱氢以生产在轮胎制造中有用的正丁烯或烷基化物和丁二烯，以及异丁烷脱氢以制备适合转化成甲基叔丁基醚、异辛烷、及烷基化物以补充和丰富汽油的异丁烯。可用于轻质烷烃的催化脱氢的当前的商业催化剂包括CrOx/Al2O3和Pt
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Sn/Al2O3催化剂，其已经使用数十年。
[0005]CrOx/Al2O3脱氢催化剂通常在氧化铝表面上含有大部分处于Cr(III)氧化态的铬。然而，通常会残留少量的Cr(VI)，其为致癌的且因此在催化剂处理和操作期间危害健康。它们还能造成重大的环境污染。
[0006]基于镓的脱氢催化剂已为人所知二十年。它们通常没有危险，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存在局限性，尤其是对于商业上重要的丙烷脱氢而言。例如，对于基于镓的脱氢催化剂而言，维持所需丙烯收率必需的反应温度通常随着催化剂所经受的反应
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再生循环的数量而增加。
[0007]因此，仍然需要提供改进的活性和稳定性的脱氢催化剂系统，尤其是在丙烷的脱氢中。
[0008]公开概述
[0009]本公开的范围在任何程度上没有受到在概述内的陈述的影响。
[0010]一方面，本公开提供混合床系统，其包含
[0011]设置在载体上的颗粒状脱氢催化剂，其包含作为活性金属的Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb或其任何混合物(例如Ga)；和
[0012]颗粒状非催化添加剂，其包含
[0013]产热材料；和
[0014]选自无机氧化物、粘土及其任何混合物的载体。
[0015]一方面，本公开提供混合床系统，其包含
[0016]颗粒状脱氢催化剂，其包含
[0017]选自Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb及其任何混合物的主要物质P1，其以0.05wt％至20wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；
[0018]选自镧系元素及其任何混合物的主要物质P2，其以0.05wt％至10wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；
[0019]选自Ni、Pd、Pt、La、Ir、Zn、Fe、Rh、Ru、Mn、Co、W及其任何混合物的促进剂M1，其以
10ppm至500ppm范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；
[0020]选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba及其任何混合物的促进剂M2，其以0.05wt％至3wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；和
[0021]选自氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇及其任何混合物的载体S1，其以60wt％至99wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以氧化物计算；和
[0022]颗粒状非催化添加剂，其包含
[0023]产热材料；和
[0024]选自无机氧化物、粘土及其任何混合物的载体。
[0025]本公开的另一方面是使烃脱氢的方法，该方法包括使烃进料与本文所述的混合床系统接触；和进行多个反应循环，每个反应循环包括使烃进料与所述系统接触以使烃进料脱氢并形成失活的系统，该失活的系统包含吸附在混合床系统的表面上的反应副产物(例如焦炭)和还原的产热材料；以及使失活的系统与含氧气体(例如空气)接触以去除吸附的反应副产物(例如焦炭)并氧化产热材料。
[0026]鉴于本文的公开内容，本公开内容的其他方面对于本领域普通技术人员将是显然的。
[0027]附图简要描述
[0028]图1是一组显示本文所述的混合床系统(上图)和常规催化剂(下图)的在催化剂床的顶部(顶部线)、中部(中部线)和底部(底部线)测量的反应
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再生循环的温度曲线的图。
[0029]图2是一组比较本文所述的混合床系统和常规催化剂的丙烯收率(左)和丙烯选择性(右)的图。
[0030]详述
[0031]在各个方面，本公开涉及包括颗粒状脱氢催化剂和颗粒状非催化添加剂的混合床系统。颗粒状脱氢催化剂包括设置在载体上的选自特定第13族和第14族元素的主要物质。颗粒状非催化添加剂包括产热材料和载体。本专利技术人已经确定，这样的系统，其可以有利地不含含铬材料，可以表现出与常规的市售催化剂相当或甚至比其更好的性能，同时避免不必要的能量消耗。
[0032]因此，本公开的一个方面提供了混合床系统，其包含设置在载体上颗粒状脱氢催化剂，其包含作为活性金属的Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb或其任何混合物；和颗粒状非催化添加剂，其包含产热材料和选自无机氧化物、粘土及其任何混合物的载体。
[0033]本公开的一个特定方面提供了混合床系统，其包含颗粒状脱氢催化剂和颗粒状非催化添加剂。颗粒状脱氢催化剂包括主要物质P1，其选自Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb及其任何混合物，其以0.05wt％至20wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算。颗粒状脱氢催化剂还包括主要物质P2，其选自镧系元素(例如La、Ce、Nd)及其任何混合物，其以0.05wt％至10wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，以元素金属计算。颗粒状脱氢催化剂还包括促进剂M1，其选自Ni、Pd、Pt及其任何混合物，其以1ppm至500ppm范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算。颗粒状脱氢催化剂还包括促进剂M2，其选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba及其任何混合物，其以0.05wt％至3wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属
计算。并且颗粒状脱氢催化剂包括载体S1，其以60wt％至99wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以氧化物计算。颗粒状非催化添加剂包含选自无机氧化物和粘土的一种或多种组分；和产热材料。本专利技术人已经确定，产热材料可以有利地帮助驱动由本文所述的混合床系统介导的在相对较低温度下的脱氢反应。
[0034]如本文所用，术语“氧化铝”和“氧化硅”分别包括铝氧化物和硅氧化物。如本文所用，术语“氧化物”包括例如“混合氧化物”、“铝氧化物”、“硅氧化物”等，包括所有形式和结晶相的氧化物。例如，“铝氧化物”包括Al2O3、Al2O
x
，其中x在1至3的范围内等。除非另有说明，否则无论氧化物的实际化学计量如何，出于确定重量百分比的目的，氧化物都作为最稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混合床系统，其包含设置在载体上的颗粒状脱氢催化剂，其包含作为活性金属的选自Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb及其任何混合物的主要物质P1；和颗粒状非催化添加剂，其包含产热材料和选自无机氧化物、粘土及其任何混合物的载体。2.一种混合床系统，其包含颗粒状脱氢催化剂，其包含选自Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb及其任何混合物的主要物质P1，其以0.05wt％至20wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；选自镧系元素及其任何混合物的主要物质P2，其以0.05wt％至10wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；选自Ni、Pd、Pt、La、Ir、Zn、Fe、Rh、Ru、Mn、Co、W及其任何混合物的促进剂M1，其以1ppm至500ppm范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba及其任何混合物的促进剂M2，其以0.05wt％至3wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；和选自氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇及其任何混合物的载体S1，其以50wt％至99wt％范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以氧化物计算；和颗粒状非催化添加剂，其包含产热材料；和选自无机氧化物、粘土及其任何混合物的载体。3.权利要求2的系统，其中P1是Ga；和P2选自La、Ce、Nd及其任何混合物。4.权利要求2的系统，其中P1以0.1wt％至10wt％(例如0.5wt％至10wt％，或2.5wt％至5wt％)范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；和P2以0.1wt％至6wt％(例如0.5wt％至6wt％，或1wt％至4wt％)范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算。5.权利要求2的系统，其中M1选自Pd、Pt、Ir、La及其任何混合物；和M2选自Li、Na、K、Cs、Ba及其任何混合物。6.权利要求2的系统，其中M1以1ppm至500ppm(例如50ppm至400ppm)范围内的量存在于颗粒状脱氢催化剂中，在锻烧的基础上以元素金属计算；和M2以0.05wt％至2.5wt％(例如0.25wt％至2.5wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：科莱恩国际有限公司，
类型：发明
国别省市：