[发明专利]乙苯脱氢过程中氢气选择性燃烧的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于乙苯脱氢过程中氢气选择性燃烧的催化剂及其制备方法。

背景技术

苯乙烯是一种重要的基本有机化工原料，广泛用于生产塑料、橡胶和树脂等。乙苯催化脱氢是生产苯乙烯的最主要方法。乙苯脱氢生成苯乙烯和氢气是一个吸热反应，因而催化剂的床层温度在反应过程中会明显降低，从而导致了原料转化率的降低。提高反应温度可提高乙苯的单程转化率，但仍受到热力学平衡的限制。而控制反应温度的一种更为有效的方法是在反应中通入氧气或者含有氧气的气体选择性氧化氢气，即催化燃烧在脱氢过程中产生的氢气，从而提高反应温度，促使平衡移动，进而提高乙苯脱氢生产苯乙烯的转化率。

乙苯脱氢制取苯乙烯过程中氢气的选择性氧化反应在氧化催化剂上进行。这类催化剂有很多，例如，专利US4812597和US4914249中介绍了PtSnLi/Al₂O₃催化剂，采用Pt作为主催化剂，Sn作为助催化剂，Li或者其它碱金属或碱土金属作为修饰剂，采用α-Al₂O₃作为载体，其缺点是催化剂中贵金属Pt用量偏高。专利US6177381和CN1479649A报道了分层催化剂组合物。该催化剂有一个内核例如α-氧化铝和一个无机氧化物的涂层例如γ-氧化铝。外层上均匀地负载了铂系金属如铂和助催化剂如锡，催化剂还含有一种修饰剂如锂。又如专利US6858769和CN1705510A报道了一种以铝酸锂为载体的氢气选择性氧化反应催化剂。该催化剂以堇青石为内核，以铝酸锂为涂层，在涂层上负载铂系金属和修饰金属，例如，铂和锡。这种催化剂在脱氢反应中对氢气选择性氧化具有很好的效果，并且催化剂中Pt的用量明显降低。上述专利制备的催化剂用于氢气选择性燃烧时，催化剂的使用寿命不够长，在水热条件下长周期运行时，其物理化学特性发生明显变化，特别是其比表面积降低、织构破坏甚至发生结构变化等，如涂层磨耗率增加，涂层开裂、剥落等，从而影响催化剂的选择性及长周期使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术在乙苯脱氢过程中进行氢气选择性燃烧反应时催化剂寿命短及原料损失率高的问题，提供一种用于乙苯脱氢过程中氢气选择性燃烧反应的催化剂。该催化剂用于乙苯脱氢过程中氢气选择性燃烧反应时，具有催化剂使用寿命长、氢气选择性高、原料芳烃损失率低的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决现有技术问题一所用催化剂相适应的制备方法。

为解决上述问题之一，本发明所采用的技术方案如下：一种用于乙苯脱氢过程中氢气选择性燃烧的催化剂，以重量百分比计，包括91.5～99％的层状复合载体，负载在层状复合载体上的0.001～1.0％铂系金属，0.01～5.0％的碱金属、碱土金属修饰剂及0.001～2.5％的IVA和镧系助催化剂组份，其中层状复合载体，以重量百分比计，包括69～94％选自α-Al₂O₃、堇青石、氧化锆、氧化钛、尖晶石、莫来石或富铝红柱石中的至少一种惰性载体的内核和结合在内核上的5～30％选自γ-Al₂O₃、δ-Al₂O₃、η-Al₂O₃、θ-Al₂O₃、分子筛、氧化硅、氧化钛或氧化锆中的至少一种以及0.001～1％选自非金属P助剂的涂层多孔材料外层。