本发明涉及催化剂载体,具体的,涉及一种脱氢用催化剂载体及其制备方法和应用。
背景技术:
1、化学反应尤其是有机化学反应中,催化剂常常起着非常重要的作用。为了提高催化剂的活性和稳定性,通常会将催化剂负载于载体材料上,一方面催化剂载体可起到支撑和分散活性组分、传质、导电和导热的作用,另一方面催化剂载体还具有助催化的作用。
2、催化剂载体可分为碳载体和非碳载体,非碳载体包括氧化物、碳化物、氮化物,其中氧化物,尤其是氧化铝是最常用的催化剂载体,因为氧化铝不仅熔点高,而且在宽温度范围内存在过渡相。
3、脱氢反应可以制备很多化合物,如丙烷脱氢制备丙烯。多数情况下,为了促进反应的进行,脱氢反应的催化剂需负载在氧化铝载体上,而现有的脱氢反应用催化剂载体的助催化效果普遍偏低,从而影响生成物产量。
技术实现思路
1、本发明提出一种脱氢用催化剂载体及其制备方法和应用,解决了相关技术中用于脱氢反应的催化剂载体助催化效果差的问题。
2、本发明的技术方案如下:
3、一种脱氢用催化剂载体,原料包括氧化铝滴球,所述氧化铝滴球的制备方法包括以下步骤:
4、s1、将铝粉和硝酸溶液混合后,加入造孔剂继续混合,得到铝溶胶;
5、s2、将所述铝溶胶和扩容剂混合后,加入sncl4溶液继续混合,得到混合液;
6、s3、将所述混合液过油氨柱滴球,将球体分离,干燥,焙烧,得到氧化铝滴球。
7、作为进一步的技术方案,所述sncl4溶液中sncl4的质量与所述铝粉的质量比为0.005~0.01:1。
8、作为进一步的技术方案,所述sncl4溶液中sncl4的质量与所述铝粉的质量比为4.63:600。
9、本发明将sncl4溶液中sncl4的质量与铝粉的质量比限定为4.63:600,进一步提高了催化剂载体的助催化效果。
10、作为进一步的技术方案,所述硝酸溶液由质量比为1~1.5:5的浓硝酸和去离子水组成。
11、作为进一步的技术方案,所述浓硝酸的质量浓度为98%。
12、作为进一步的技术方案,所述铝粉和硝酸溶液的用量,按照浓硝酸与铝粉质量比为0.05~0.075:1计。
13、作为进一步的技术方案,所述造孔剂与铝粉的质量比为0.3~0.4:1。
14、作为进一步的技术方案,所述扩容剂与铝粉的质量比为0.05~0.1:1。
15、作为进一步的技术方案,所述过油氨柱前,将混合液转移至针管。
16、作为进一步的技术方案,所述过油氨柱时,针管针头出口与烃油面的距离为2~5cm。
17、作为进一步的技术方案,所述油氨柱中氨水的高度为1~6m,油的高度为1~20mm。
18、作为进一步的技术方案,所述油包括溶剂油、白油、基础油中的一种或多种。
19、作为进一步的技术方案,所述氨水的质量浓度为9%~11%。
20、作为进一步的技术方案,所述干燥具体为:先于60~70℃干燥3~4h,再于90~100℃干燥3~4h。
21、本发明中采用分步干燥,通过先在60~70℃,再在90~100℃干燥,进一步提高了催化剂载体的助催化效果。
22、作为进一步的技术方案,所述焙烧具体为:先于300~350℃焙烧2~3h,再于650~700℃焙烧4.5~5h。
23、本发明中采用两步焙烧工艺,将产品先于300~350℃焙烧,再于650~700℃焙烧,进一步提高了催化剂载体的助催化效果。
24、作为进一步的技术方案,所述造孔剂包括淀粉、糊精、淀粉衍生物中的一种或多种。
25、作为进一步的技术方案,所述淀粉衍生物包括酸变性淀粉、氧化淀粉中的一种或两种。
26、作为进一步的技术方案,所述扩容剂为醇类。
27、作为进一步的技术方案,所述醇类包括乙醇、乙二醇、丙三醇、异丁醇、异戊醇中的一种或多种。
28、作为进一步的技术方案,所述原料还包括单异氰酸酯基化合物,所述氧化铝滴球与所述单异氰酸酯基化合物的质量比为50:0.05~0.5。
29、本发明通过单异氰酸酯基化合物和氧化铝滴球配合使用,由于单异氰酸酯基化合物可以与氧化铝滴球的酸性基团作用,从而降低氧化铝滴球的酸性,虽然在将催化剂载体制备成催化剂的过程中,高温会将表面的单异氰酸酯基化合物分解,但是由于在制备催化剂载体过程中单异氰酸酯基化合物已经将氧化铝滴球的酸性基团反应除去,高温后氧化铝滴球的酸性基团也会随之消失,使氧化铝滴球的酸性减弱,从而使制备的催化剂载体能够促进催化剂对丙烷脱氢制丙烯的反应活性和选择性,进一步提高了催化剂载体的助催化效果。
30、发明人在实验中发现,当单异氰酸酯基化合物替换为含有两个或两个以上的异氰酸酯基的化合物时,制备的催化剂载体的助催化效果比较差,由于含有活性异氰酸酯基较多,应用后丙烯选择性和丙烯收率和对比例1结果类似。
31、作为进一步的技术方案,所述单异氰酸酯基化合物可以为任意含有一个异氰酸酯基的化合物,例如可以是2,5-二甲氧基苯异氰酸酯、4-苄氧基苯异氰酸酯中的一种或两种。
32、作为进一步的技术方案,所述氧化铝滴球与所述单异氰酸酯基化合物的质量比为50:0.1~0.3。
33、本发明限定氧化铝滴球与单异氰酸酯基化合物的质量比为50:0.1~0.3,更进一步地提高了催化剂载体的助催化效果。
34、本发明还提出了一种脱氢用催化剂载体的制备方法,包括以下步骤:将氧化铝滴球在溶剂中分散均匀后,加入单异氰酸酯基化合物混合均匀,过滤,洗涤,干燥,得到催化剂载体。
35、作为进一步的技术方案,所述溶剂为二甲基亚砜。
36、本发明还提出了所述的脱氢用催化剂载体或所述的制备方法制备得到的脱氢用催化剂载体在脱氢反应或重整反应中的应用。
37、本发明的工作原理及有益效果为:
38、本发明中提供了一种脱氢用催化剂载体,表观堆积密度abd为0.56±0.02g/cc、按照hg/t 2783-2020中的方法测定抗压强度(平均值)为40n、颗粒直径(平均值)为1.73mm、圆率为≥0.96、比表面积为190~220m2/g,与现有的脱氢反应用催化剂载体相比,具有更好的助催化效果,应用于丙烷脱氢反应时,可以显著提高丙烯选择性和丙烯收率。此外,本发明提供的催化剂载体还可以用于重整反应,与现有的重整用催化剂载体相比,具有更好的助催化效果,应用于重整反应时,可以显著提高芳烃收率。
1.一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,原料包括氧化铝滴球,所述氧化铝滴球的制备方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,所述干燥具体为:先于50~70℃干燥,再于90~110℃干燥。
3.根据权利要求2所述的一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,所述焙烧具体为:先于250~350℃焙烧,再于600~700℃焙烧。
4.根据权利要求1所述的一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,所述造孔剂包括淀粉、糊精、淀粉衍生物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,所述扩容剂为醇类。
6.根据权利要求5所述的一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,所述醇类包括乙醇、乙二醇、丙三醇、异丁醇、异戊醇中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,所述原料还包括单异氰酸酯基化合物,所述氧化铝滴球与所述单异氰酸酯基化合物的质量比为50:0.05~0.5。
8.根据权利要求7所述的一种脱氢用催化剂载体,其特征在于,所述氧化铝滴球与所述单异氰酸酯基化合物的质量比为50:0.1~0.3。
9.根据权利要求7或8所述的一种脱氢用催化剂载体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将氧化铝滴球在溶剂中分散均匀后,加入单异氰酸酯基化合物混合均匀,过滤,洗涤,干燥,得到催化剂载体。
10.根据权利要求1~8任意一项所述的脱氢用催化剂载体或权利要求9所述的制备方法制备得到的脱氢用催化剂载体在脱氢反应或重整反应中的应用。