[发明专利]节能的烷基芳烃脱氢催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种节能的烷基芳烃脱氢催化剂，特别是关于用于低水比(水/乙苯重量比)条件下乙苯脱氢制苯乙烯的催化剂。

背景技术

乙苯脱氢的主反应为C₆H₅-C₂H₅→C₆H₅CH＝CH₂+H₂+124KJ/mol。从热力学上看，降低乙苯分压对平衡有利，因此工业上通常采用惰性气体作稀释剂以降低乙苯分压，促使反应向产物方向移动。用水蒸汽作为稀释剂加入反应系统，要比通常作为稀释剂的二氧化碳和氮气好得多，因为水蒸汽经冷凝后变为水，易与目的产物苯乙烯分离，且具有来源易得、价格相对便宜、热容量大等优点，是比较理想的稀释剂。

目前，乙苯脱氢生产苯乙烯技术已经相当成熟，最新发展趋势是在降低原材料消耗和提高能效上做文章。水的汽化潜热很大，苯乙烯生产过程耗用大量过热水蒸汽作为脱氢介质使得该工艺能耗大、生产成本居高不下。开发低水比催化剂、降低操作水比成为企业特别是大型苯乙烯企业的迫切需要。

工业上乙苯脱氢生产苯乙烯普遍采用的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。一般公认钾碱是最有效的抗积炭助剂，但钾在高温水蒸汽冲刷下容易流失与迁移，影响催化剂的自再生能力和稳定性，降低钾含量是乙苯脱氢催化剂开发的主流。现有的低钾催化剂在低水比下操作，催化剂表面特别容易积炭，稳定性差，不能满足长周期工业生产的需要，因此必须设法增强催化剂耐低水比的能力。

对此，根据迄今为止的有关文献报导，人们已作过很多尝试。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，在水比低于2.0(重量)下表现出优良的稳定性能，但该催化剂的钾含量较高。如已公开的中国专利1145277报导了在Fe-K-Cr体系中加入多种金属氧化物和硅溶胶，制得的催化剂适于低水比下运行，但该催化剂含有污染环境、已被淘汰的Cr。

随着苯乙烯装置规模的大型化，节能显得越来越重要。因此，对脱氢催化剂的使用条件作微小的改进，不需改动任何设备，不需增加投资，就能使生产企业获得巨大的经济效益。开发一种适于低水比条件下运行的催化剂，一直是研究人员努力的方向。

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低钾催化剂在低水比条件下稳定性差、选择性低的缺点。提供一种新的用于烷基芳烃脱氢制备烷烯基芳烃的催化剂。该催化剂用于烷基芳烃脱氢反应不仅在正常水比下具有优良的性能，特别具有在低水比条件下稳定性好、选择性高的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种节能的烷基芳烃脱氢催化剂，以重量百分比计包括以下组成：

(a)60～81％的Fe₂O₃；

(b)6～12％的K₂O；

(c)6～11％的CeO₂；

(d)1～5％的WO₃；

(e)2～6％的B₂O₃；

f)0.5～4％的Nb₂O₅；

(g)余量为粘结剂。

上述技术方案中，以重量百分比计，Fe₂O₃由氧化铁红和氧化铁黄组成，其配比为Fe₂O₃∶Fe₂O₃·H₂O＝1～2.5∶∶1。优选方案之一为以重量百分比计，催化剂中还含有0.5～2％的氧化钡。优选方案之二为以重量百分比计，催化剂中还含有0.05～0.5％的氧化锌。所用粘结剂选自高岭土、硅藻土或水泥的一种。

本发明涉及的催化剂组分所用的原料如下：

所用Fe₂O₃由氧化铁红和氧化铁黄组成；所用K以钾盐或氢氧化钾形式加入；所用Ce以氧化铈、氢氧化铈或铈盐形式加入；所用W以它的盐或氧化物形式加入；所用B以B₂O₃加入；其余的元素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和粘结剂，制孔剂可从石墨、羧甲基纤维素钠中选择，其加入量为催化剂总重量的1～6％；粘结剂加入量为催化剂总重量的0.5～5％。

本发明的催化剂制备方法如下：