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一种长链烷烃脱氢制备长链单烯烃的催化剂及其制备方法


技术摘要:
本发明提供了一种长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂及其制备方法,催化剂包括催化剂载体和活性组分,制备方法包括如下步骤:步骤1,催化剂载体进行水热处理;步骤2,水热处理后的催化剂载体浸渍包含活性组分的浸渍液;步骤3,浸渍后的催化剂载体在流动的气流中焙烧得到  全部
背景技术:
长链正构烷烃脱氢所得的长链单烯烃是非常重要的化学工业原料。例如烷烃脱氢 所得的烯烃经羰基合成可制备不同碳数的醇类,这些醇类可用于增塑剂和表面活性剂等各 种高附加值化工产品的生产。C10~C14长链单烯烃是生产生物降解性良好的阴离子表面活 性剂烷基苯磺酸盐的主要原料;而C16~C19的单烯烃是生产重烷基苯磺酸盐的主要原料, 主要用于油田三次采油助剂。随着长链正构单烯烃需求的增长,通过长链烷烃脱氢生产单 烯烃的方法引起越来越多的关注。 烷烃脱氢可使用负载在载体上的贵金属(如Pt、Re、Pd、Ir)作为主要的活性组分; IVA族金属(如Ge、Sn、Pb)和IA碱金属(如Li、Na、K)或IIA碱土金属(如Mg、Ca)作为助催化剂 组分。催化剂的载体为氧化铝,改性氧化铝或其他的稳定金属氧化物。 例如US  3491162(Universal  Oil  Products  Company)公开了一种用于C10~C15 长链烷烃脱氢制备长链单烯烃的工艺和催化剂。该工艺的显著特点是将新鲜的烷烃作为第 一步脱氢的原料,而将回收的未转化的烷烃完全作为第二步脱氢的原料,以便于对由原料 中环烷烃导致的催化剂失活进行控制及改善整个过程的选择性及稳定性。该发明所用的催 化剂使用一种Pt族金属、一种碱金属和氧化铝为组分。 US  3531543(Chevron  Research  Company)公开了一种脱氢催化剂,该催化剂含有 Pt、Sn、碱金属和结合的氯。碱金属首先被加入到载体中形成锂化的氧化铝,添加碱金属的 目的是为了获得相对中性氧化铝。该催化剂可用于C4~C12的烷烃脱氢制备相应的烯烃。 US  3585253(Monsanto  Company)公开了一种制备洗涤剂型烷基磺酸盐的工艺。该 工艺包括:从石油馏分中分离直链烷烃,将直链烷烃脱氢形成直链单烯烃,直链单烯烃与芳 香烃如苯反应制备烷基苯,最后使烷基苯磺化制备烷基苯磺酸。其中,直链烷烃脱氢形成直 链单烯烃使用IB族如Cu及一种或多种贵金属如Pt或Pd族金属作为活性组分,低酸性氧化铝 作为载体。 长链烷烃脱氢制备长链单烯烃过程实际包含着一个复杂的反应网络。除生成单烯 烃外,该过程还可能存在裂解、异构、二次脱氢及结焦等副反应。为了从热力学上减少副反 应,在反应过程中通常会控制一定的单程转化率并使用反应的产物氢气作为稀释剂。结焦 导致催化剂在使用过程中随着在线使用时间的延长而逐渐失活。当结焦到达一定程度时, 催化剂的活性,即单程转化率,已经不能满足工业生产的要求,催化剂需要进行再生。相邻 两次再生之间的时间称为催化剂的运行周期。显然,运行周期越长表明催化剂稳定性越好, 效率越高。目前工业上采用的催化剂在使用寿命和稳定性方面还有待改进。 用于长链烷烃脱氢的催化剂性能除了与活性组分的种类和用量有关外,还与载体 的性质有重要的关系。适宜的载体可以使活性组分得到良好的分散,催化剂具有高的活性; 3 CN 111589445 A 说 明 书 2/9 页 另一方面,适宜的载体具有较高的容碳能力,使催化剂具有较好的稳定性和较长的运行周 期。 US  5358920公开了一种含有Pt、Sn、Na和氧化铝组成的催化剂,γ-Al2O3载体采用 油氨柱成型法制备,具有双孔分布,制得的氧化铝载体进行水热处理,空气中水蒸汽体积分 数10~100%,温度600~800℃,水热处理时间1~10h。 CN  101642713公开了一种含有Pt、Sn、Fe、K和具有双孔分布的大孔条形Al2O3组成 的催化剂,催化剂制备过程中,浸渍液浸渍制备好的氧化铝载体,干燥后先于400~600℃焙 烧,然后在400~600℃进行水蒸汽处理,水蒸汽含量10~40%。该催化剂用于C16-C19的脱 氢反应,具有良好的性能。 前述氧化铝载体改性技术对于提高长链烷烃脱氢制备长链单烯烃的性能做出了 很好的改进。但是,由于影响催化剂性能的因素众多,在催化剂的组成、载体及制备方法等 方面仍然存在优化的空间,以改进催化剂的性能。
技术实现要素:
本发明的主要目的在于提供一种长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂及其制备 方法,以克服现有技术中烷烃脱氢催化剂活性和稳定性皆不足的缺陷。 为了达到上述目的,本发明提供了一种长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制 备方法,该催化剂包括催化剂载体和活性组分,其特征在于,该制备方法包括如下步骤: 步骤1,催化剂载体进行水热处理; 步骤2,水热处理后的催化剂载体浸渍包含活性组分的浸渍液; 步骤3,浸渍后的催化剂载体在流动的气流中焙烧得到催化剂。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中,所述水热 处理的条件优选为:水热处理中气体的总空速为200~5000h-1,所述气体中水蒸气的体积含 量为10%~100%,水热处理温度为500℃~1000℃,水热处理时间为1~30h。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中进一步优选 的是,水热处理中气体的总空速为1000~2000h-1,所述气体中还包括空气和/或氮气,所述 水蒸气的体积含量为30%~70%,水热处理温度为600℃~800℃,水热处理时间为2~10h。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中,水热处理 后的催化剂载体的比表面积优选为100~200m2/g,孔体积优选为0.5~1.5mL/g。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中,所述浸渍 优选在真空条件下进行,所述浸渍液中还包括助剂组分。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中,所述浸渍 后的催化剂载体首先在80~200℃的条件下干燥5~24h,然后再进行焙烧。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中,步骤3所述 气流优选为空气气流,所述焙烧优选为:将浸渍后的催化剂载体在固定空速流动的空气气 流下进行焙烧,所述空气气流的固定空速为600~5000h-1,所述焙烧的温度为400~1000℃, 焙烧的时间为1~20h。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中,所述空气 气流的固定空速优选为1500~3000h-1,所述焙烧的温度优选为500~650℃,焙烧的时间优 4 CN 111589445 A 说 明 书 3/9 页 选为3~10h。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂的制备方法,其中优选的是, 所述催化剂载体为氧化铝,所述活性组分为Pt,所述助剂组分为碱金属或碱土金属,以及 Sn。 为了达到上述目的,本发明还提供了一种长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂, 该催化剂是由上述的制备方法制备的。 本发明所述的长链烷烃脱氢制备长链单烯烃催化剂,其中,以催化剂载体的总质 量为100%,所述催化剂中活性组分以金属计的含量优选为0.2%~0.5%,Sn以金属计的含 量优选为0.1%~1.0%,碱金属或碱土金属以金属计的含量优选为0.1%~2.0%。 本发明的有益效果: 1、本发明催化剂载体在浸渍活性组分之前于特定条件下进行水热处理改性后,催 化剂载体的表面和孔性能得到了改善。 2、本发明催化剂在真空条件下进行活性组分的浸渍,有利于需要浸渍的金属离子 进入孔道内部,而且使催化剂活性组分分布更加均匀。 3、本发明催化剂在流动的气氛中进行焙烧活化,可以进一步提高其催化烷烃脱氢 的活性和稳定性。 附图说明 图1为不同焙烧方式下催化剂的H2-TPR表征结果。
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