具有环状金属分布的脱氢催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种脱氢催化剂，尤其涉及一种作为在如丙烷以及丁烷等C3～C5范围的轻烃的催化脱氢反应中使用的包含锡以及钾成分的球形铂催化剂，在催化剂表面没有铂成分存在，而在距离催化剂表面的特定深度上有特定厚度的环状形态的铂成分存在的具有环状金属分布的催化脱氢反应。在根据本发明专利技术的催化剂中，锡成分只在距离催化剂表面的特定深度的范围内以卵

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有环状金属分布的脱氢催化剂


[0001]本专利技术涉及一种脱氢催化剂及其制造方法，尤其涉及一种作为在如丙烷以及丁烷等C3～C5范围的轻烃的催化脱氢反应中使用的包含锡以及钾成分的球形铂催化剂，在催化剂表面没有铂成分存在，而在距离催化剂表面的特定深度上有特定厚度的环状形态的铂成分存在的具有环状金属分布的催化脱氢反应。在根据本专利技术的催化剂中，锡成分只在距离催化剂表面的特定深度的范围内以卵
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壳形态存在，而钾成分均匀地分布在整个催化剂中。

技术介绍

[0002]轻烯烃是一种作为如塑料、合成橡胶、医疗以及化学制品的原料等多种商业用途使用的物质，可以通过如上所述的轻烃的脱氢反应进行制造。
[0003][0004]作为用于对轻烃的脱氢反应进行催化的催化剂，主要使用如γ/θ/α氧化铝、沸石、二氧化硅、尖晶石型金属铝酸盐等具有微细气孔的球形成型载体，这些物质在抗积碳性能或生成物的选择度方面的效果良好，但是伴随着反应的进行，累积到催化剂中的积碳的量会逐渐增加且微细气孔会被积碳堵塞，从而最终导致存在于微细气孔内部的活性金属无法参与反应即失活的问题。因此，需要一种可以降低如裂化等副反应以及积碳沉积的载体结构。此外，活性金属的损失也是导致转换率降低的主要因子，而关于活性金属的损失，尤其是在使用流化床反应器的情况下因为催化剂流动的过程中催化剂与催化剂之间的摩擦以及催化剂与反应器之间的摩擦而导致催化剂表面的破裂或磨损。此外，在如图1所示的催化剂表面的活性金属含量较高的情况下，催化剂的表面可能会因为连续发生的裂化反应而被积碳堵塞，因此可以利用表面缺少活性金属的环状催化剂结构体解决如上所述的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于通过对在轻烃的脱氢反应中使用的催化剂中必然发生的表面积碳沉积进行抑制而防止物质传递的减少，并在流化床反应器中降低因为磨损而导致的铂活性点的损失。
[0006]所述目的通过球形载体内部的铂在距离载体表面30～200μm的深度上以200～500μm厚度的环状形态分布的轻烃的脱氢反应催化剂达成。非限制性地，在本专利技术的催化剂中，锡成分只在距离催化剂表面的特定深度的范围内以卵
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壳形态存在，而钾成分均匀地担载到载体内部。
[0007]本专利技术的特征在于提供一种在轻烃的催化脱氢反应中使用的包含锡以及钾成分的球形铂催化剂，在催化剂表面没有铂成分存在，而在距离催化剂表面的特定深度上有特定厚度的环状形态的铂成分存在。非限制性地，锡成分只在距离催化剂表面的特定深度的范围内以卵
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壳形态存在，而钾成分均匀地分布在整个催化剂中。较佳地，用于构成环状结构的特定深度为30～200μm，而特定厚度为200～500μm。
[0008]在根据本专利技术的脱氢催化剂中，波活性成分并不存在于催化剂表面，而是与表面
相隔一定距离以特定厚度的环状形态存在。在利用如上所述的环状催化剂执行脱氢反应的情况下，与现有的非环状活性成分的催化剂相比，可以在具有同等水准的活性的同时在耐久性测试上降低催化剂的失活速度，从而即使是在24小时的磨损试验之后也呈现出同等以上的活性。
附图说明
[0009]图1是对在催化剂表面有或没有活性成分存在的催化剂中因为积碳而导致的气孔堵塞进行图示的概要图。
[0010]图2是对催化剂内的活性成分的分布进行图示的电子探针X射线显微分析仪(EPMA)测定照片。
[0011]图3对伴随时间推移的转换率变化图表进行了图示。
具体实施方式
[0012]根据本专利技术的活性金属环状催化剂，是一种适用多孔性氧化铝载体且含浸有铂、锡以及钾的形态的催化剂，铂位于距离载体表面30～200μm深度的位置并以200～500μm的厚度分布，而钾均匀地分布在整个载体内部。
[0013]在本申请中，催化剂是指球形催化剂，即活性成分和/或辅助金属成分被担载到球形载体的结构。活性成分以环状或环形存在是指，活性成分与催化剂表面相隔一定距离并以特定的厚度存在，这有别于锡成分以卵
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壳形态存在。卵
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壳形态是从催化剂表面向催化剂的中心以特定的厚度存在的形态，与环状形态的区别在于从催化剂表面开始直接形成厚度。在本申请中，活性成分将以钯为中心进行说明，而且作为辅助金属对锡以及钾成分进行例示，但是并不限定于此，也可以将相关从业人员所理解的相同目的或功能的金属成分轻易地适用于本专利技术。
[0014]具有本专利技术所述的特异结构的环状铂催化剂，大致上可以通过如下所述的步骤制造。
[0015]1)铂
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锡混合溶液的制造：通过对铂前驱体以及锡前驱体溶液进行混合而制造出铂
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锡混合溶液，其中因为锡的还原性高，因此在空气中很容易发生铂的沉淀现象。为了防止铂的沉淀现象，按照铂
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锡混合溶液的10～20wt％添加无机酸即盐酸。此外，为了制造出稳定的混合溶液，按照制造催化剂的5～10wt％添加醇，如作为二元醇的乙二醇，而作为溶剂使用去离子水。
[0016]2)将铂
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锡混合溶液均匀地含浸到多孔性氧化铝载体：为了对气孔大小以及气孔体积进行调节，使用在焙烧炉中以900～1060度进行热处理的多孔性氧化铝载体。将所制备的铂
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锡溶液通过喷浸法含浸到经过热处理的载体。
[0017]3)将金属固定到载体内：在含浸之后在120度以上的干燥器中执行12小时以上的干燥过程，接下来通过在空气环境以及400～700度的范围内进行焙烧而将金属固定到载体内。
[0018]4)碱金属的担载以及固定：为了对因为残留在多孔性氧化铝载体中的酸中心而发生的副反应进行抑制，担载碱金属。将钾通过喷浸法担载到载体内部的气孔中，并在120度以上的干燥器中执行12小时以上的干燥，接下来通过在空气环境以及400～700度的范围内
进行焙烧而将钾固定到载体内。
[0019]5)还原：在固定碱金属之后在400～600度的范围内利用氢气执行还原过程，从而获得最终催化剂。在还原过程中的温度为400度以下的情况下，可能会导致金属氧化物无法被完全还原的问题，而在温度高于600度的情况下，可能会因为金属粒子发生凝聚以及烧结而导致活性点减少的问题。
[0020]为了以根据本专利技术的催化剂为对象对金属活性物质的分布进行确认而利用电子探针X射线纤维分析仪(Electron probe X
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ray microanalyzer，以下称之为EPMA)执行分析，而且为了模拟在流化床反应器中发生的催化剂与催化剂之间的摩擦以及催化剂与反应器之间的摩擦而通过将催化剂与不锈钢(sus)球投入到塑料柄中进行旋转而执行磨损试验。此外，为了对脱氢性能进行评估，将包括链烷烃、异链烷烃以及烷基芳烃在内的碳原子数量为2～5，较佳地将碳原子数量为3～4的烃利用氢进行稀释，并在500～680℃，较佳地为570℃、0～2个大气压，较佳地为1.5个大气压、链烷烃的液时空速(LHSV：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】1.一种具有环状金属分布的脱氢催化剂，作为在轻烃的催化脱氢反应中使用的包含锡以及钾成分的球形铂催化剂，在催化剂表面没有铂成分存在，而在距离催化剂表面的特定深度上有特定厚度的环状形态的铂成分存在。2.根据权利要求1所述的脱氢催化剂，所述锡成分只在距离催化剂表面的特定...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔贤雅，金浩东，姜东君，徐正民，刘英山，
申请(专利权)人：喜星触媒株式会社，
类型：发明
国别省市：