[发明专利]一种含氮化合物热分解制备CO2氧化乙苯脱氢催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种采用燃烧分解法制备用于CO₂氧化乙苯脱氢催化剂的方法。

背景技术

苯乙烯是石油化工产品中最重要的单体之一，主要用做塑料、树脂和合成橡胶的生产原料。目前，市场上大约90%的苯乙烯通过乙苯直接脱氢制得。该方法反应温度高、水蒸气潜热难以回收和耗能大。因此，在新世纪能源短缺的条件下，迫切需要开发一种新工艺。据文献报道，乙苯氧化脱氢能够打破热力学平衡限制、解决自供热问题并且降低反应温度，可以作为一种很有前景的替代方法。但是，空气或氧气氧化乙苯制苯乙烯伴有深度氧化和氧分子插入等副反应，降低了苯乙烯的选择性，除此以外还伴有大量的热量生成，使反应温度难以控制。因此，此方法也难以实现工业化。

美国UOP公司和Lummus公司联合开发的SMART工艺，即乙苯脱氢-H₂氧化-乙苯脱氢，是乙苯直接氧化脱氢衍生的有效替代技术。该技术也有一些不足：H₂和乙苯脱氢产物混合浓度控制不当会引起爆炸，过多的O₂也会使催化剂中毒和苯乙烯的选择性降低。为此研究者提出SO₂和N₂O作为一种弱氧化剂氧化乙苯脱氢，但存在有毒和腐蚀性气体的危害。CO₂氧化乙苯脱氢克服了传统乙苯脱氢的不足，并且提高了苯乙烯的选择性和日益增多的温室气体CO₂的活化转化。

CO₂氧化乙苯脱氢制苯乙烯的反应中，研究最多的是钒基催化剂，现有文献报道的复合氧化物的制备方法主要有：（1）采用水热法一步制备而成，该方法操作简单，但反应需要的时间比较长。（2）采用共沉淀法或溶胶凝胶法先制备铈锆铝复合氧化物，再负载V₂O₅，其中，共沉淀法很难让所有的金属阳离子同时沉淀，造成组成成分的分离，而溶胶凝胶法需使用价格比较高的醇盐，并且凝胶比较容易板结，另外，V₂O₅的负载也容易造成活性组分的不均匀，从而影响乙苯脱氢的催化性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有用于CO₂氧化乙苯脱氢的催化剂制备方法存在的缺点，提供一种简便、经济、反应时间短、合成温度低、催化剂分散均匀的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：该催化剂的活性成分为V₂O₅，催化剂的通式为xV₂O₅-Al₂O₃、xV₂O₅-yCe_mZr_1-mO₂-Al₂O₃、xV₂O₅-yCeO₂-Al₂O₃、或xV₂O₅-yZrO₂-Al₂O₃，式中x为V₂O₅在催化剂中的质量百分含量，y为CeO₂、ZrO₂或Ce_mZr_1-mO₂在催化剂中的质量百分含量，m为Ce原子的摩尔数，其中x的取值为3%～10%，y的取值为1%～7%，m的取值为0.3～0.7，其由下述方法制备得到：

按照上述催化剂的组成，将偏钒酸铵、铝的可溶性盐、铈的可溶性盐或/和锆的可溶性盐完全溶解于溶剂中，然后加入含氮化合物，铝的可溶性盐、铈的可溶性盐或/和锆的可溶性盐中阴离子的总摩尔量与含氮化合物的摩尔量之比为1:0.5～1:2，混合均匀，升温至40～60℃，恒温搅拌8～12小时，再升温至200～300℃反应10～20分钟，然后升温至500～600℃，恒温焙烧3～5小时，自然冷却至常温，压片，造粒，过40～60目筛，得到催化剂。