丁烷氢解负载型催化剂，负载型催化剂的制备方法和乙烷的制备方法与流程

背景技术：

技术实现思路

1、已经发现与丁烷氢解高温操作相关的至少一个问题的解决方案。至少一个解决方案包括使用晶体的催化性的双金属组合物，该组合物包括附着到载体上的钼和铱(mo-ir)晶体组合物。用bet法测量催化剂的比表面积至少为100m2/g，优选100m2/g至500m2/g。该催化剂可以使丁烷氢解为乙烷的选择性至少为50％，优选70％，最优选75％。在240℃至325℃的反应温度下，催化剂的丁烷转化率至少为50％。值得注意的是，晶体催化性的双金属组合物不需要有机配体来稳定金属。本发明催化剂的碳结合能还可以近似于8族和9族贵金属上的碳-碳结合能，所述贵金属优选使用dft计算确定的金属ir。

2、在本发明的一方面，描述了用于丁烷氢解的负载型催化剂。负载型丁烷氢解催化剂可以包含载体和包含附着到载体上的钼-铱(mo-ir)晶体组合物的催化性晶体的双金属组合物，。负载型催化剂的bet比表面积至少为100m2/g，优选100m2/g至500m2/g。使用化学吸附法或显微镜检查法测定的催化性的晶体双金属组合物的粒径可以为1nm至10nm或其间的任意值或范围(例如，1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm)。载体可以包含氧化铝(al2o3)、沸石、二氧化钛(tio2)或二氧化硅(sio2)或其组合。在优选实施方案中，晶体的催化性的mo-ir组分不包含有机配体，优选环戊二烯配体。换言之，晶体的催化性双金属组合物不含有机配体，优选环戊二烯配体。催化剂可以包含0.1重量％至5重量％的全晶体moir组合物，优选0.1重量％至3重量％，或其间的任意值或范围(例如0.1重量％、0.5重量％、1重量％、1.5重量％、2.0重量％、2.5重量％、3.0重量％、3.5重量％、4.0重量％、4.5和5重量％)。mo:ir摩尔比可以为1:3至4:1或其间的任意值或范围，优选1：3。晶体的催化性的mo-ir组合物可以包括moir3晶体结构、mo3ir晶体结构或moir4晶体结构或其混合物。本发明的负载型催化剂的非限制性实例是0.1重量％至5重量％的在al2o3载体上的moir3，优选0.6重量％的moir3，al2o3载体优选γ-al2o3。

3、在本发明的另一方面，描述了制备乙烷的方法。制备乙烷的方法可以包括在足以使丁烷(例如，正丁烷或异丁烷和正丁烷的混合物)氢解并产生乙烷的条件下，使本发明的负载型丁烷氢解催化剂与丁烷接触。接触条件可以包括240℃至325℃、优选260℃至300℃的温度，0.35mpa至1.4mpa的压力，1h-1至10h-1、优选1h-1至4h-1的重时空速(whsv)，或其组合。在接触条件下，负载型催化剂可具有至少70％、优选50％至90％、更优选70％至80％、或最优选约75％的乙烷选择性。在一些实施方案中，在240℃至325℃的反应温度下，丁烷转化率至少为50％，优选50％至95％，更优选70％至90％。如实施例中所示，以非限制的方式，在相同的反应条件和催化剂中催化性金属的总重量百分比相同的情况下，本发明的催化剂的丁烷转化率比对比ir催化剂的至少大5倍，优选大10倍。

4、在本发明的又一方面，描述了制备本发明的负载型催化剂的方法。方法可以包括用催化性mo-ir前驱体组合物浸渍载体以形成浸渍的载体/mo-ir前驱体组合物材料，以及热处理干燥浸渍的载体/mo-ir前驱体组合物材料以形成本发明的负载型晶体mo-ir催化剂。载体可以包括γ-氧化铝挤出物、沸石(例如，zsm-5)、二氧化钛挤出物、二氧化硅挤出物或其混合物。在一些实施方案中，浸渍可以包括将催化性金属前驱体组合物滴加到载体上，并搅拌浸渍的载体/催化性金属前驱体组合物2小时至24小时。热处理可包括在85℃至100℃的温度下干燥浸渍的载体/催化性金属前驱体组合物2小时至24小时，以及在275℃至350℃的温度下煅烧干燥的浸渍载体/催化性金属前驱体。

5、贯穿本申请讨论了本发明的其他实施方案。关于本发明的一个方面讨论的任何实施方案也适用于本发明的其他方面，反之亦然。本文描述的每个实施方案均理解为适用于本发明的其他方面的本发明的实施方案。预期本文讨论的任何实施方案或方面可以结合与本文讨论的其他实施方案或方面和/或针对本发明的任何方法或组合物来实现，反之亦然。此外，本发明的组合物可用于实现本发明的方法。

6、以下包括本说明书中使用的各种术语和短语的定义。

7、术语“大约”或“约”被定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，该术语被定义为在偏差在10％以内，优选偏差在在5％以内，更优选在偏差在1％以内，并且最优选在偏差在0.5％以内。

8、术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含组分的物质的总重量、总体积或总摩尔数的组分的重量百分比、体积百分比或摩尔百分比。在非限制性实例中，100g物质中的10g组分是10重量％的组分。

9、术语“基本上”及其变体被定义为包括偏差在10％以内、偏差在5％以内、偏差在1％以内或偏差在0.5％以内的范围。

10、当在权利要求书和/或说明书中使用时，术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体，包括实现期望结果的任何可测量的降低或完全抑制。说明书和/或权利要求书中使用的术语“有效”是指足实现到希望的、期望的或预期的结果。

11、当与权利要求书或说明书中的术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”中的任何一个结合使用时，要素之前没有数量词可以表示“一个”，但也与“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。

12、词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包含的或开放的，并且不排除其他未提及的元素或方法步骤。

13、本发明的催化剂可以“包含”、“基本上组成为”或“组成为”特定的成分、组分、组合物等，在整个说明书中公开。关于过渡短语“基本上组成为”，在一个非限制性方面，本发明催化剂的基本和新颖特征是其催化丁烷氢解以制备乙烷的能力。

14、本发明的其他目的、特征和优点将从以下附图、具体实施方式和实施例中变得明显。然而，应当理解，附图、具体实施方式和实施例虽然说明了本发明的具体实施例时，但只是为了说明，而不是为了加以限制。此外，预期对于本领域技术人员来说，由该具体实施方式，在本发明的精神和范围内的改变和修改将变得明显。在其他实施方案中，来自特定实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征相结合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自任何其他实施方案的特征相结合。在其他实施方案中，可将其他特征添加到本文所述的具体实施方案中。

技术特征：

1.一种用于丁烷氢解生成乙烷的负载型催化剂，所述负载型催化剂包含：

2.根据权利要求1所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中载体包括氧化铝(al2o3)、沸石、二氧化钛(tio2)、二氧化硅(sio2)或其组合。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中晶体催化性mo-ir组合物不含有机配体，优选环戊二烯配体。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂，其包含0.1重量％至5重量％、优选0.1重量％至3重量％、最优选0.5重量％至0.7重量％的全晶体催化性moir组合物。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中mo-ir组合物中mo-ir的摩尔比为1:3至4:1，优选1:3。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中晶体催化性mo-ir组合物包括moir3晶体结构、mo3ir晶体结构或moir4晶体结构或其混合物。

7.根据权利要求6所述的负载型丁烷氢解催化剂，其包含0.1重量％至5重量％的moir3。

8.根据权利要求7所述的负载型丁烷氢解催化剂，其包含0.4重量％至0.8重量％的负载在al2o3载体上的moir3。

9.根据权利要求8所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中催化剂是0.6重量％的负载在al2o3载体上的moir3催化剂。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中催化剂的碳结合能近似于金属ir上的碳结合能。

11.根据权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中在240℃至325℃的反应温度下，负载型催化剂的丁烷氢解生成乙烷的选择性至少为50％、优选70％、最优选75％。

12.根据权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂，其中负载型催化剂的丁烷转化率为至少50％，优选90％。

13.一种制备乙烷的方法，所述方法包括在足以使丁烷氢解并产生乙烷的条件下，使权利要求1至2中任一项所述的负载型丁烷氢解催化剂与丁烷接触。

14.根据权利要求13所述的方法，其中接触条件包括240℃至325℃、优选260℃至300℃的温度，0.35mpa至1.4mpa的压力，1h-1至10h-1的丁烷重时空速或其组合。

15.根据权利要求13所述的方法，其中负载型催化剂的乙烷选择性至少为70％、优选50％至90％、更优选70％至80％、或最优选至少75％。

16.根据权利要求13所述的方法，其中在240℃至290℃的反应温度下，丁烷转化率至少为50％，优选50％至95％，更优选70％至90％。

17.根据权利要求13所述的方法，其中丁烷包括正丁烷、异丁烷或其混合物。

18.一种制备权利要求1至2中任一项所述的负载型催化剂的方法，所述方法包括：

19.根据权利要求18所述的方法，其中载体包括γ-氧化铝挤出物、沸石、二氧化钛挤出物、二氧化硅挤出物或其混合物。

20.根据权利要求18所述的方法，其中：

技术总结
描述了丁烷氢解催化剂。用于丁烷氢解为乙烷的负载型催化剂可以包含载体和催化性晶体双金属组合物，所述催化性晶体双金属组合物包含连接到载体上的钼‑铱(Mo‑Ir)晶体组合物。负载型催化剂的BET比表面积至少为100m<supgt;2</supgt;/g、优选100m<supgt;2</supgt;/g至500m<supgt;2</supgt;/g。还描述了催化剂的制备方法和使用方法。

技术研发人员：白秉眕,伊斯特万·伦吉尔,凯瑟琳·巴尔通,妮塔·库尔卡尼,达斯汀·菲克尔
受保护的技术使用者：沙特基础工业全球技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15