[发明专利]一种乙醇脱水制乙烯催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于乙醇脱水制乙醇的催化剂及制备方法，特别是提供了一种适用于不同浓度的生物乙醇催化脱水制备乙烯的催化剂。

背景技术

乙烯工业的规模与水平反映了一个国家化学工业发展水平的重要标志。目前乙烯的生产方法主要采用石油催化裂解，乙醇催化脱水法的成本较石油催化裂解法高，随着世界石油资源紧缺及对清洁能源的重视，农副产品发酵法生产乙醇的工艺技术又被提起，而且已经开始利用纤维素等生物质制备乙醇的研究，以摆脱对石油原料的依赖。

乙醇催化脱水法制乙烯已经有悠久的历史，工业上也较成熟，其研究及工业应用主要集中于20世纪90年代中期以前。目前该工艺仍处于发展的状态。乙醇法制取乙烯纯度高、投资小、周期短、收益大，对反应器的技术要求不高。乙醇法催化剂主要有分子筛和Al₂O₃两大体系，目前工业上常用的为Al₂O₃体系，活性氧化铝是最基本也是最重要的催化剂组分。

1980年，Phillips石油公司(USP 4,234,752，Nov.18，1980.1)报道了采用经KOH处理的γ-Al₂O₃催化剂，用于C2～C20醇的催化脱水制烯烃的研究，反应温度300～450℃，重量空速0.5～2.0h^-1，烯烃选择性可达97.7％，无寿命数据。

Phillips公司又于1981年(USP4,260,845，Apr.7，1981)公开了ZnO/Al₂O₃催化剂用于饱和醇脱水制(链)烯烃的专利。在二甲基丁醇脱水制二甲基丁烯最好的结果为液体重量空速0.44～0.46h^-1，反应温度350℃，二甲基丁烯选择性78％，收率为73mol％。

美国Nolcon SD公司在MgO-Al₂O₃/SiO₂催化剂基础上于1981年开发了代号为Syndol催化剂(C.E.P，1981，77(6)：66-70)，已用于年产5万吨乙烯装置，反应温度335～450℃，重量空速0.79～1.17h^-1，乙醇转化率97.3～99.9％，乙烯选择性94.5～98.9％。

我国南京化工集团公司的NC1301催化剂(化学工艺与工程技术，1995，16(2)：8-10)已经工业化，反应温度350～440℃，反应压力≤0.3MPa，空速0.3～0.6h^-1，乙烯含量97.5～98.8％。

上述报道的氧化物催化剂在乙醇制取乙烯过程中存在着空速小、收率偏低的缺陷。近几年，人们在改进氧化物催化剂方面做了大量的研究，Ezzat等(Appl.Catal.A，2000，199：83-92)将α-Fe₂O₃分散于高比表面的γ-Al₂O₃上，在较低的反应温度下(250℃)，乙醇脱水转化率60％，选择性达88％。Doheim等(Mater.Letter，2002，55：304-311)用Na₂O处理Mn₂O₃/Al₂O₃催化剂，进行乙醇催化转化，300℃时，乙醇转化率达97％。

发明内容

为了解决现有技术中氧化物催化剂在乙醇制取乙烯过程中存在着空速小、收率偏低的缺陷的问题，为了获得高效氧化物催化剂，本发明目的在于提供一种具有高活性、高选择性，且适宜较宽浓度的乙醇催化脱水制备乙烯的二元金属氧化物固体酸催化剂。

为了实现本发明的目的，本发明的一方面是提供乙醇脱水制乙烯催化剂，该催化剂是以γ-Al₂O₃为主要成分，以TiO₂为助剂的二元金属氧化物固体酸催化剂。

根据本发明的实施例：所述催化剂中的TiO₂含量为5～20wt％。

为了实现本发明的目的，本发明的另一方面是提供乙醇脱水制乙烯催化剂的制备方法，其步骤如下所述：