微波脱氢催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及微波催化剂领域，具体涉及一种微波脱氢催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、长期以来，我国以石脑油制备低碳烯烃产品，随着石化企业生产装置规模的大型化，我国单套炼油装置的处理能力已经超过1000万吨/年，而与之配套的乙烯装置的乙烯生产能力也达到了80～120万吨/年。但随着石化资源的日益减少，以原油为基础的石化工业生产成本逐年提高，在此背景下，开发更为广泛的低碳烯烃原料资源受到各国化工企业的广泛关注。微波是一种高效而清洁的加热能源，为现有技术中催化反应的高能耗和物耗提供了一种绿色高效的解决方案，但是传统的催化剂在微波催化中的催化效果并不理想。

2、当前石化工业应用使用催化剂通常为片状、环状、球形等等，为克服传统催化剂床层空隙小和压降大的缺陷，专利cn201871380u提出空心齿球型载体的设计，虽能提高催化剂床层空隙率，降低催化剂床层压降，但是也降低了反应过程中催化剂与反应物之间的传质和传热作用。因此，亟需寻找一种适用于微波催化的、具有高床层空隙率、低压降，利于催化剂与反应物之间的传质和传热的新型催化剂。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的微波催化脱氢催化剂床层空隙小和压降大、催化剂与反应物之间的传质和传热作用差，低碳烯烃收率低的问题，提供一种微波脱氢催化剂及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种微波脱氢催化剂，其中，所述催化剂包含金属和/或金属氧化物，以及碳化硅；

3、其中，所述催化剂具有柱体结构，且沿所述催化剂的高度方向，所述催化剂分成n层蜂窝结构，其中，n≥4，每层蜂窝结构具有孔密度为3-23个/cm2的通孔；

4、其中，任意相邻的两层蜂窝结构各自所具有的通孔之间相互错位设置。

5、本发明另一方面提供了一种上述微波脱氢催化剂的制备方法，其中，包括以下步骤：

6、(1)用含有活性金属的溶液d浸渍碳化硅粉末；

7、(2)将步骤(1)中获得的产物在惰性气氛下进行干燥，得到负载型碳化硅粉末；

8、(3)将所述负载型碳化硅粉末通过3d打印技术打印成型；

9、(4)将步骤(3)得到的成型催化剂在氧化或还原气氛下进行活化。

10、本发明提供的微波脱氢催化剂，分成n层蜂窝结构，床层孔隙率高，床层压降小，与惰性气体间的传热效率高。

11、本发明采用3d打印方法获得具有可设计微观结构的微波催化剂，制备工艺简单可控，与传统催化剂相比能够明显提高低碳烯烃收率。

技术特征：

1.一种微波脱氢催化剂，其特征在于，所述催化剂包含金属和/或金属氧化物，以及碳化硅；

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述蜂窝结构的层数n为4-12，优选为6-10；

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，任意相邻的两层蜂窝结构中，下层蜂窝结构所具有的通孔的孔中心，相对于上层蜂窝结构中对应的通孔的孔中心，沿通孔的孔边长或孔直径方向偏移；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂，其中，所述催化剂的直径为5-10mm，高度为5-10mm；优选地，所述催化剂的直径为6-8mm，高度为6-8mm。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的催化剂，其中，所述金属和金属氧化物中的金属元素选自vb族、viii族、ib族元素中的至少一种；

6.一种权利要求1-5中任意一项所述的微波脱氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述活性金属选自vb族、viii族、ib族元素中的至少一种，优选为铂、金、钯、银、铜、镍和钒中的至少一种；

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述干燥的条件包括：干燥温度为150-300℃，优选为150-200℃；

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述3d打印技术为选择性激光烧结成型。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述氧化气氛包括空气、氧气和水蒸汽中的至少一种；

技术总结
本发明涉及微波催化剂领域，公开了一种微波脱氢催化剂及其制备方法，所述微波脱氢催化剂一种微波脱氢催化剂包含金属和/或金属氧化物，以及碳化硅；其中，所述催化剂具有柱体结构，且沿所述催化剂的高度方向，所述催化剂分成n层蜂窝结构，其中，n≥4，每层蜂窝结构具有孔密度为3‑23个/cm<supgt;2</supgt;的通孔；其中，任意相邻的两层蜂窝结构各自所具有的通孔之间相互错位设置。本发明提供的微波脱氢催化剂，床层孔隙率高，床层压降小，与惰性气体间的传热效率高，采用3D打印方法获得具有可设计微观结构的微波催化剂，制备工艺简单可控，与传统催化剂相比能够明显提高低碳烯烃收率。

技术研发人员：李蔚,周先锋,王国清,张利军,彭晖,张兆斌,蒋冰
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12