应用于丙烷脱氢制丙烯的负载型铂系催化剂及其制备方法
丙烯是重要的石油化工基础有机原料之一,主要用于生产化工产品聚丙烯、丙烯 腈、环氧丙烷、丙烯酸、丁醇、辛醇、异丙苯以及异丙酸等下游产品,当今世界对丙烯的需求 量呈稳步增长的趋势。目前丙烯供应主要来自于石脑油裂解制乙烯及石油催化裂化过程产 生的副产品,由于受石油供给和催化裂解进料变轻等因素影响,丙烯产量减少,使得丙烯缺 口增加,传统工艺制丙烯已经不能满足当今世界对丙烯的市场需求。因此,开发新工艺、扩 大丙烯来源成为近年来的研究热点,其中丙烷脱氢制丙烯工艺备受关注。
我国有着丰富的石油和天然气资源,其中含有大量的丙烷,但它们一般用作民用 燃料或者航空燃料,没有充分利用其价值,造成资源浪费较大。因此,以价格低廉的丙烷为 原料通过脱氢反应制得具有较高价值且市场紧缺的丙烯,具有非常重要的实际意义。
丙烷催化脱氢制丙烯是强吸热反应,其反应受热力学平衡限制。为获得较高的转 化率,需要在负压和高温条件下进行。然而高温会使丙烷易裂解为小分子导致催化剂选择 性降低,同时容易积碳导致催化剂失活。因此,开发具有高活性、高选择性和高稳定性的丙 烷脱氢制丙烯催化剂是目前烯烃工业的研究重点和难点。
中国专利200810169995. 3制备了以铬金属为活性组分、稀土金属和碱土金属为 助剂的丙烷脱氢制丙烯铬系氧化铝催化剂,催化剂表现出较高的转化率。但该催化剂选择 性不高,而且寿命较短,在几十分钟内转化率下降很快,催化剂需要频繁再生才能够使反应 继续进行。此外,重金属铬有毒,会污染环境,铬催化剂的使用受到一定的限制。
中国专利CN101066532A报道了一种以骨架含Sn的ZSM-5分子筛为载体的丙烷脱 氢制丙烯催化剂的制备方法。该催化剂表现出较高的选择性和稳定性,但转化率相对较低, 而且含Sn的ZSM-5分子筛制备过程较长,能耗大,各金属组分的含量相对较高,相应增加了 催化剂的制备成本。
中国专利CN101411978A报道了一种采用连续等体积浸渍法制备的四组分丙烷脱 氢催化剂,该催化剂以γ_Α1203为载体,以铂、锡金属为主催化剂,以锌和稀土金属元素为 助剂。在反应过程中采用氮气为稀释气体,制备的催化剂具有较高的活性,丙烷转化率高。 但是由于该催化剂的四个组分均采用等体积浸渍法负载到氧化铝载体上,制备过程较长, 能耗大;另外,由于反应原料气添加了氮气作为稀释气体,增加了后续分离纯化的难度。
应用于丙烷脱氢制丙烯的负载型铂系催化剂及其制备方法,涉及丙烯。所述催化剂的组分为PtSnN2/N1-Al2O3,N1选自稀土金属La、Ce,N2选自碱金属Cs、K、Na;按质量百分比的含量:Pt为0.1%~0.5%,Sn为0.2%~1.0%,N1为0.5%~6%,N2为0.5%~5%,余量为Al2O3。制备方法:在氧化铝前驱体制备过程或成型过程中加入含N1组分的硝酸铈溶液或硝酸镧溶液,经干燥、焙烧制成改性后的丙烷脱氢制丙烯催化剂的载体;将Pt和Sn共浸渍或分步浸渍于载体上,经干燥、焙烧后得到催化剂前驱体PtSn/N1-Al2O3,然后浸渍于N2组分溶液中,经干燥、焙烧后制得催化剂。