[发明专利]低水比乙苯脱氢催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及烷基芳烃脱氢催化剂技术领域，特别涉及一种低水比乙苯脱氢催化剂。

背景技术

乙苯脱氢是强吸热、增分子的可逆反应，工业上通常采用水蒸汽作稀释剂以降低乙苯分压，促使反应向产物方向移动。水蒸汽在反应中有如下作用：

(1)加热反应原料到所需温度，避免将乙苯直接加热到更高温度，抑制副反应的发生，提高选择性；

(2)补充热量，以免由于反应吸热而降温；

(3)通过水煤气反应不断排除催化剂上的积炭，使催化剂自动再生。

但是水蒸汽加入量受到反应系统允许压力降和能耗这两个因素的制约，先进的乙苯脱氢工艺均追求以较低的水比(进料中水蒸汽与乙苯的质量之比)获得较高的苯乙烯收率，采用低水比操作是苯乙烯装置节能降耗的重要措施之一。

乙苯脱氢制苯乙烯催化剂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，钾可以成数量级地增加氧化铁的活性，而且能促进水煤气反应将积炭排除、使催化剂自动再生，在低水比条件下，由于反应系统中水蒸气量的减少，导致系统还原性增强，催化剂中的多铁酸钾在还原气氛的作用下分解，钾离子从该化合物中流失，从而引起催化剂选择性的下降。一般催化剂如果在水比(水/乙苯)低于2.0(重量)下进行乙苯脱氢反应，催化剂的选择性变差，虽然能耗降低了，但是物耗却大大增加。

对此，根据迄今为止的有关文献报导，科研人员已作过很多尝试，如已公开的欧洲专利0177832报道了在催化剂中加入1.8-5.4％(重量)的氧化镁后，催化剂可以在水比低于2.0(重量)下表现出稳定的优良性能，但该催化剂的钾含量较高；如已公开的美国专利4535067报道了催化剂中一部分钾以钾霞石复盐形式加入，但该催化剂在614±2℃时转化率不到65％，选择性最高93％，单收不到60％，选择性相对较低。

因此，如何在低水比反应过程中降低能耗的同时，维持或者提高催化剂的选择性，降低物耗一直是研究人员努力的目标。

发明内容

基于现有技术中乙苯脱氢催化剂在低水比条件下选择性差、活性低的问题，本发明目的是提供一种低水比乙苯脱氢催化剂，将该催化剂用于乙苯脱氢反应制备苯乙烯工程中具有低水比条件下选择性好和活性高的特点，提高生产效率。

为了克服现有技术的不足，本发明提供的技术方案是：

一种低水比乙苯脱氢催化剂，其特征在于按照重量百分比包括以下组分：

a)Fe₂O₃：60～85％；

b)K₂O：3～25％；

c)MoO₃：0.2～5％；

d)CeO₂：3～20％；

e)余量为Na的化合物或氧化物。

优选的技术方案中，所述催化剂的Na所用原料为Na₂CO₃、NaHCO₃、Na₂SO₄、NaNO₃、NaOH或羧甲基纤维素钠中的至少一种。

优选的技术方案中，以Na的氧化物Na₂O重量百分比计用量为0.05～10％。

优选的技术方案中，以Na的氧化物Na₂O重量百分比计用量为0.1～5％。

本发明涉及的催化剂的制备原料为：Fe₂O₃由氧化铁红(Fe₂O₃)和氧化铁黄(Fe₂O₃·H₂O)组成，氧化铁红和氧化铁黄的配比为Fe₂O₃：Fe₂O₃·H₂O＝0.2～5∶1，优选为1～4.5∶1；所用K以钾盐或氢氧化物形式加入；所用Ce以氧化物、氢氧化物或饰盐形式加入；所用Mo以其盐或氧化物形式加入。在本发明的制备过程中，除催化剂主体成分外还应加入制孔剂，制孔剂可从石墨、聚苯乙烯微球、羧甲基纤维素中选择，其加入量为催化剂总重量的1-6％。

本发明涉及的催化剂的制备方法为：按照配比称重所需原料以及制孔剂，混合均匀后加入去离子水，制成具有粘性、适合挤条的膏状物，经挤条、切粒成直径为3mm、长为8～10mm的颗粒，然后在60～120℃条件下干燥4h，最后在400～1000℃条件下焙烧4h制得催化剂成品。