[发明专利]温和氧化剂存在下的乙苯脱氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温和氧化剂存在下的乙苯脱氢方法。

背景技术

苯乙烯是一种重要的基本有机原料，广泛用于生产塑料、树脂和合成橡胶。

目前，苯乙烯生产过程中耗用大量水蒸汽作为脱氢介质，水蒸汽/乙苯摩尔比在8-10之间，在世界能源价格飞涨的今天，高能耗成为制约苯乙烯行业健康发展的瓶颈，开发苯乙烯生产节能新技术成为大势所趋。

Sato等最新报道了在不用水蒸汽而用CO₂进行乙苯脱氢反应的效果，用Na₂O促进的Al₂O₃为催化剂，乙苯转化率达到70％，苯乙烯选择性在81％以上，但催化剂的稳定性不高。韩国化工技术研究院Do-Young Hong等人在Chemistry Letter杂志上报道了V-Sb氧化物负载在MgO-Al₂O₃载体上催化乙苯脱氢生产苯乙烯的结果，当Mg/Al＝0.1时，催化剂的稳定性最高，但未能给出催化剂的活性和选择性数据。

目前，世界上90％以上的苯乙烯采用乙苯催化脱氢法生产。生产过程中采用水蒸汽作为脱氢介质，如美国专利WO2008148707，WO2009068486和中国专利CN01802428.9，报道水蒸汽的作用是：(1)使反应原料加热到所需的温度；(2)补充热量以免由于反应吸热而降温；(3)降低乙苯分压，增加平衡转化率；(4)与催化剂上析出的焦炭发生水煤气反应，以保持催化剂活性。然而，现行工艺中大量水蒸汽的使用，占据了苯乙烯生产成本中较大的一块，每生产一吨苯乙烯所需能耗约为6.3×10⁹kJ，即使考虑潜热回收也需要5.4×10⁹kJ之多。最近，韩国化工研究院Park Sang Yon等人在日本专利JP11165069 A2及美国专利USP 6 037511，USP 6 034 032中报道了在500-700℃的温度范围内，在(Fe(II))_x(Fe(III))_yO_z/S和5％Fe₃O₄/ZSM-5催化剂上，用CO₂作稀释剂进行乙苯温和氧化脱氢制苯乙烯，可获得48％的苯乙烯，但他并未能开发高性能的催化剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中存在的水蒸汽气氛下脱氢反应温度高，蒸汽耗量大，能耗高的问题，提供一种温和氧化剂存在下乙苯脱氢方法。该方法具有脱氢反应温度低，蒸汽耗量少，能耗低的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种二氧化碳气氛下乙苯脱氢的方法，所用的催化剂以重量份数计包括以下组成：

a)活性组份以V₂O₅计为0.1-30.0份；

b)催化剂载体为55.0-98.0份；

其中催化剂载体选自MCF分子筛。

上述技术方案中，催化剂中以重量份数计活性组份V₂O₅的用量优选范围为1-20份。催化剂中以重量份数计催化剂载体的用量优选范围为70-98份。

上述技术方案中，反应中以乙苯为反应原料，反应在反应温度为500-600℃，乙苯空速0.5～3.0小时^-1，优选范围为0.5-1.5、反应压力0～20Kpa、CO₂∶乙苯的摩尔比为5-30∶1的条件下进行。

本发明中，由于催化剂以V₂O₅为活性组份，以选自MCF分子筛为催化剂载体，本发明人惊奇地发现反应过程中免除了水蒸汽消耗，在反应温度550℃条件下，乙苯转化率可达到70.0％，苯乙烯的选择性可达到99.5％，反应温度低，蒸汽耗量少，能耗低取得了较好的技术效果。