一种核壳型氧载体的制备方法及低碳烷烃化学链脱氢耦合氢气选择性氧化反应性能

技术特征：
1.金属氧化物@分子筛核壳型氧载体在低碳烷烃化学链脱氢耦合氢气选择性氧化过程中的应用，其特征在于，使用金属氧化物@分子筛核壳型氧载体与脱氢催化剂相互配合，完成烷烃脱氢与氢气选择性氧化过程的耦合强化，烷烃在脱氢催化剂上进行脱氢反应，受分子筛择形性的限制，烷烃烯烃无法扩散至分子筛内部与金属氧化物接触，在避免烷烃烯烃被过度氧化的同时，脱氢反应产生的h2选择性地被金属氧化物@分子筛核壳型氧载体氧化，降低h2分压，从而打破热力学平衡的限制，在保证产物选择性的同时，可以进一步提高烯烃的收率，反应结束后，核壳型氧载体与脱氢催化剂共同在空气或氧气气氛中再生，在除去积碳的同时补充氧载体的晶格氧，恢复核壳型氧载体与脱氢催化剂的活性，如此完成一次低碳烷烃化学链脱氢与氢气选择性氧化的耦合强化过程。2.根据权利要求1所述的金属氧化物@分子筛核壳型氧载体，其特征在于，金属氧化物被包裹于分子筛中(嵌于分子筛内部或在氧化物表面形成致密的分子筛层)，形成金属氧化物@分子筛核壳结构，金属氧化物为具有强携氧能力的金属氧化物，包括氧化铁，氧化铜，氧化镁，氧化锰，氧化钒，氧化铈，氧化钨，氧化钼，氧化钴，氧化锡金属氧化物中的一种或两种以上的混合物，分子筛为具有六元环或八元环结构的磷铝分子筛和硅铝酸盐分子筛，包括aei，afx，aft，cha，jst，kfi，lov，lta，mwf，nab，npt，pau，pwn，rho，sav，ssfw，tsc和ufi型分子筛。3.根据权利要求1所述的脱氢催化剂，其特征在于，脱氢催化剂脱氢活性组分包括氧化铬、钒氧化物、镍、铂、锡、镓或其他金属/金属氧化物中的一种或几种混合物，脱氢催化剂载体为sio2，tio2，al2o3或分子筛。4.根据权利要求1所述低碳烷烃脱氢与氢气选择性氧化耦合过程，其特征在于，对于需要进行氢气预还原的脱氢催化剂，需要选择合适的还原温度，使脱氢催化剂被还原，而金属氧化物@分子筛核壳型氧载体不被还原，在反应温度下保留活性晶格氧，用于氢气的选择性氧化；对于不需要氢气预还原的脱氢催化剂，选择在氮气或氩气惰性气体中进行升温，以保留金属氧化物@分子筛氧载体中的活性晶格氧。5.根据权利要求1所述的金属氧化物@分子筛核壳型氧载体在低碳烷烃化学链脱氢耦合氢气选择性氧化过程中的应用，其特征在于，低碳烷烃为乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷；在低碳烷烃化学链脱氢耦合氢气选择性氧化过程中，气固两相接触方式主要有气固逆流接触和气固并流接触两种操作方式，可用于固定床反应器、移动床反应器或者循环流化床反应器；金属氧化物@分子筛氧载体晶格氧参与反应，随着反应进行，晶格氧会逐渐消耗，造成氧载体失效，同时脱氢催化剂由于积碳的原因脱氢活性下降，因此氧载体与脱氢催化剂均需要进行循环再生，失去晶格氧的氧载体与空气或氧气反应被氧化，补充晶格氧，脱氢催化剂的积碳也能被除掉从而恢复脱氢活性，重新获得晶格氧的氧载体和脱氢催化剂可以再次循环回反应器进行反应。6.根据权利要求1所述的金属氧化物@分子筛核壳型氧载体在低碳烷烃化学链脱氢耦合氢气选择性氧化过程中的应用，其特征在于，将脱氢催化剂和金属氧化物@分子筛核壳型氧载体与石英砂混合使用，脱氢催化剂和金属氧化物@分子筛核壳型氧载体的质量比为1:(0.5-10)，脱氢催化剂和金属氧化物@分子筛核壳型氧载体与石英砂的质量比为(0.2-1):1，优选(0.4-0.8):1，反应压力为0.05～0.3mpa，反应温度为500-600℃，需要氢气预还原过程时，还原温度低于反应温度50-300℃，低碳烷烃与惰性稀释气体(氮气或氩气)总流量为
20-100ml，低碳烷烃体积百分数5-30％。

技术总结
本发明公开了金属氧化物@分子筛核壳型氧载体的制备方案及其在低碳烷烃化学链脱氢中的应用性能。将金属氧化物包封于分子筛内，形成金属氧化物@分子筛核壳型氧载体。利用核壳型氧载体与脱氢催化剂进行低碳烷烃脱氢反应，低碳烷烃在脱氢催化剂上进行脱氢反应，产生的氢气选择性地被金属氧化物@分子筛氧载体氧化，打破热力学平衡的限制，使低碳烷烃脱氢与氢气选择性氧化过程耦合，在保证选择性的同时，提高产物收率。反应后的核壳型氧载体与催化剂可以在空气或氧气中再生，在除去积碳的同时补充氧载体晶格氧，恢复核壳型氧载体和脱氢催化剂的活性。该氧载体与脱氢催化剂配合使用，可用于固定床反应器、移动床反应器、循环流化床等反应装置。化床等反应装置。化床等反应装置。


技术研发人员：白鹏 陈雪娇 吴萍萍 阎子峰
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2021.08.12
技术公布日：2023/2/17