[发明专利]乙苯脱氢生产苯乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙苯脱氢制备苯乙烯的方法。

背景技术

目前工业上90％的苯乙烯是通过乙苯脱氢来实现的。大型的苯乙烯装置的生产工艺已经成熟化，目前来看单纯靠工艺改进来提高苯乙烯收率的空间是有限的，而靠催化剂的改进即使提高一个百分点的收率，其经济效益也是相当客观的。目前乙苯脱氢所用的催化剂组成包括主催化剂、助催化剂和致孔剂等。目前被广泛使用的催化剂是以Fe-K-Ce-Mo为基本组成的混合氧化物催化剂。制备方法通常是将各组分的氧化物或盐经干混、加水捏合、挤条、烘干、焙烧而成，如已经公开的美国专利US4804799、US5190906等。中国专利95113340.3公开了在Fe-K-Mo体系中加入IB-VIIIB族和IIIA-VA族的一种或几种元素，催化剂具有更高的活性和选择性。此类催化剂的特点是活性、选择性较高，稳定性较好，环境友好。目前世界上苯乙烯的单套生产规模基本都在10万吨/年以上，工业装置的生产周期也不断延长，从而对催化剂的要求也逐渐提高。以往乙苯脱氢催化剂中为了增强其抗压强度及寿命往往在催化剂中添加水泥助剂，水泥的加入使得其中的氧化硅、氧化铝、硫酸根等物质对反应的选择性产生一定的影响，通常造成副产物甲苯的增加，给主产物的分离及生产效益带来负面影响。随着催化剂的使用，积碳和钾流失也会使得催化剂的性能下降。为此，解决目前工业生产中副产甲苯多、苯乙烯选择性低及易积碳的问题，从而发明一种高效生产苯乙烯的方法一直是人们十分关注的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有乙苯脱氢生产苯乙烯技术中存在的副产甲苯多、苯乙烯选择性低及易积碳的问题，提供一种新的乙苯脱氢制备苯乙烯的方法。该方法具有副产甲苯少，产物苯乙烯选择性高及不易积碳的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙苯脱氢生产苯乙烯的方法，以乙苯为原料，在反应压力为常压，反应温度为550～640℃，水蒸汽与乙苯原料的重量比为0.9～3.0，空速为0.5～3.0小时^-1下，原料通过一套包括至少一个预热器的等温床脱氢反应器，与反应器中的催化剂接触，反应生成苯乙烯，其中所用的催化剂，以重量百分比计包括以下组份：

a)60～88％的Fe₂O₃；

b)6～13％的K₂O；

c)2～13％的CeO₂；

d)0.5～6％的MoO₃；

e)0.5～6％的MgO；

f)0.1～5％的经有机铵盐处理的层状粘土，其中有机铵盐选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基烯丙基溴化铵或十二烷基二甲基氯化铵中的至少一种。

上述技术方案中，反应温度的优选方案为600～620℃；水蒸汽与乙苯原料的重量比优选方案为0.9～2.0，更优选方案为1.5～2.0；有机铵盐优选方案选自十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基氯化铵中的至少一种；层状粘土优选方案选自蒙脱土、高岭土或硅藻土中的至少一种；空速优选范围为0.8～2.0小时^-1，更优选范围为1.0～1.5小时^-1。

上述技术方案中催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a)将经过有机铵盐溶液浸渍处理的层状粘土烘干、焙烧，得到改性层状粘土；

b)将催化剂中所需量的Fe、K、Ce、Mo和Mg的氧化物或盐组分及改性层状粘土先干法混合，再加去离子水，经捏合、挤条、切粒、干燥，在750～850℃下焙烧即成成品催化剂。

本发明中我们由于采用有机铵盐处理后的层状粘土作为助剂掺杂到催化剂中，增强了催化剂的强度，并增加了催化剂的大孔分布。在常压、液体空速0.5～3.0小时^-1、反应温度550～640℃、水比(水/乙苯)0.9～3.0(重量比)的反应条件下，采用本方案进行乙苯脱氢反应的转化率可以达到74％以上，甲苯的收率可以降至3％，苯乙烯的选择性达到95％以上，催化剂的稳定性较好，取得了较好的技术效果。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】