[发明专利]烷基芳香族化合物脱氢催化剂以及制造烯基芳香族化合物的方法

说明书

本发明提供一种烷基芳香族化合物脱氢催化剂以及制造烯基芳香族化合物的方法，所述催化剂在水蒸气存在下，在烷基芳香族烃的脱氢反应中，不仅在与SM制造装置的催化剂层入口相当的高温区域(例如600℃～650℃)，且在与通过吸热反应而温度下降的催化剂层出口相当的低温区域(例如小于600℃)也为高活性。所述问题通过如下催化剂而解决，所述催化剂用以将烷基芳香族烃脱氢，且含有铁(Fe)、钾(K)及铈(Ce)与铈以外的至少一种稀土元素。

技术领域

本发明涉及一种在使利用水蒸气来稀释的烷基芳香族化合物接触催化剂而进行脱氢反应，来制造烯基芳香族化合物的方法中所使用的烷基芳香族化合物脱氢催化剂及制造其的方法，以及制造烯基芳香族化合物的方法。

背景技术

作为烯基芳香族化合物的苯乙烯单体(styrene monomer，SM)通常通过将乙基苯脱氢来制造，为了作为合成橡胶、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadienestyrene，ABS)树脂、聚苯乙烯等的原料单体来利用，其生产量逐年增大。所述乙基苯脱氢反应是如下述(1)式的反应式所示那样伴随体积膨胀的吸热反应，通常在高温下，以混合有乙基苯气体与水蒸气(蒸汽)的状态来进行。

C₆H₅·C₂H₅→C₆H₅·C₂H₃+H₂-113千焦/摩尔···(1)

虽也取决于反应器或反应条件，但通常以催化剂层的入口温度由600℃成为650℃的方式来运转的情况多。

使如上所述的苯乙烯单体制造方法在技术上可行，取决于如下情况：氧化铁·氧化钾系催化剂(Fe-K系催化剂)因蒸汽而中毒的情况少，判明稳定地维持高性能。然而，随着如上所述的需求扩大，对于所述催化剂要求更多的性能。

对乙基苯的脱氢催化剂所要求的性能可列举：

1)尽可能低的温度，

2)苯乙烯的生成产率高，

3)由碳析出等引起的催化剂的劣化少，

4)催化剂成型体具有可耐受反应时的应力的机械强度，

5)催化剂制造成本低

等作为重要项目。此外，苯乙烯的生成产率是由转化率与选择率的积来算出。

所述Fe-K系催化剂具有可获得所述要求性能的1)尽可能低的温度、2)高产率的特征，但广为人知的是所述特征的原因在于：Fe-K反应而生成的复合氧化物(KFeO₂)作为活性种而发挥功能。另外，对于3)由碳析出所引起的活性下降，认为：氧化钾促进析出于催化剂表面的碳质物质与蒸汽的水性气体反应，维持活性。尝试在这些Fe-K系中添加新的元素来进一步改良1)、2)的性能，例如认为将Ce、Mo、Ca、Mg、Cr等元素添加于Fe-K系中的方法对于活性提高而言优选(专利文献1)。进而，为了即便稍微提高催化剂的选择率，也尝试加入至氧化铁中的第三、第四成分的掺杂方法的改良等催化剂的制造方法的改良(专利文献2)。

另外，催化剂成型为粒料等形状而装填于反应装置中，但通过对反应时的催化剂施加的高温·高压的应力，粒料形状崩解，遮挡反应气体等的流通，结果，在严重的情况下无法继续运转。为了获得对于耐受所述应力而言所必需的机械强度，还已知特别优选为使用羟基碳酸铈或者羟基碳酸铈与碳酸铈的混合物来作为铈原料(专利文献3)。

由于以上所述的原因，之前以Fe-K-Ce系为中心而推进催化剂材料开发，进而通过添加如上所述的Mo、Ca等元素等而实现了改良，结果在苯乙烯制造步骤中广泛使用。然而，也存在来自市场的低成本化、环境负荷应对的强烈要求，强烈要求进一步改良催化剂。作为所述改良的目标之一，是在不损及所述3)～4)的情况下，基于所述1)、2)来进一步减少能量消耗以及实现更高的产率。