[发明专利]乙苯脱氢制苯乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙苯脱氢制苯乙烯的方法。

背景技术

乙苯脱氢的主反应为C₆H₅-C₂H₅→C₆H₅CH＝CH₂+H₂+124KJ/mol。从热力学上看，降低乙苯分压对平衡有利，因此工业上通常加入水蒸汽，促使反应向产物方向移动。乙苯脱氢生产苯乙烯技术最新发展趋势是降低原材料消耗和提高能效。水的汽化潜热很大，苯乙烯生产过程耗用大量过热水蒸汽作为脱氢介质使得该工艺能耗大、生产成本居高不下。开发适用于等温式固定床中水比低于1.8(重量)的低水比催化剂、从而降低工业装置操作水比成为苯乙烯装置、特别是大型苯乙烯装置的迫切需要。

工业上乙苯脱氢生产苯乙烯普遍采用的是以氧化铁为主要活性组分、氧化钾为主要助催化剂的铁系催化剂，通常钾含量大于15％，但钾在高温水蒸汽冲刷下容易流失与迁移，影响催化剂的自再生能力和稳定性，实现10％左右低钾含量是乙苯脱氢催化剂开发的主流。一般公认钾碱是最有效的抗积炭助剂，低钾催化剂不仅强度不尽人意、而且在低水比下操作表面特别容易积炭，稳定性差，因此必须优化低钾催化剂的性能。

对此，根据迄今为止的有关文献报导，人们已作过很多尝试。欧洲专利0177832报道了在催化剂中加入1.8～5.4％(重量)的氧化镁后，在水比低于2.0(重量)下表现出优良的稳定性能，但该催化剂的钾含量较高。如ZL95111761.0报导了在Fe-K-Cr体系中加入多种金属氧化物和硅溶胶，制得的催化剂适于低水比运行，但含有污染环境、已被淘汰的Cr。开发一种适于低水比条件下使用的低钾催化剂，一直是研究人员努力的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的低钾催化剂强度不够高、在低水比条件下使用稳定性差而导致苯乙烯生产不经济的问题，提供一种新的乙苯脱氢制苯乙烯的方法。该方法具有催化剂钾含量低、强度好、适于在低水比下运行的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙苯脱氢制苯乙烯的方法，以乙苯为原料，在乙苯空速0.5～3.0小时^-1、水/乙苯重量比1.0～4.0、反应温度570～645℃、反应压力0～20KPa的条件下，原料通过催化剂床层与催化剂接触，反应生成苯乙烯；其中所用催化剂以重量百分比计包括以下组份：

(a)65～80％的Fe₂O₃；

(b)4～9％的K₂O；

(c)6～11％的CeO₂；

(d)1～5％的WO₃；

(e)0.5～5％的CaO；

(f)0.5～8％的Rb₂O；

(g)选自Pm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃或Dy₂O₃中的至少一种中稀土氧化物，其用量为0.1～5％；

(h)0～4％的粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或水泥的一种。

上述技术方案中，乙苯空速优选范围为0.8～1.5小时^-1；水/乙苯重量比优选范围为1.0～1.6；反应温度优选范围为580～640℃；反应压力优选范围为0～10KPa；以重量百分比计催化剂中Rb₂O用量更优选范围为2～6％；催化剂中至少一种中稀土氧化物Pm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃或Dy₂O₃的用量优选范围为0.5～5％；催化剂中粘结剂用量优选范围为0；催化剂所用CeO₂的前驱体优选方案为以草酸铈或碳酸铈形式加入。

本发明涉及的催化剂组份所用的原料如下：