[发明专利]包含水煤气变换助催化剂的脱氢催化剂

说明书

相关申请交叉参考

无。

发明领域

本发明一般涉及用于烷基芳香烃脱氢生成烯基芳香烃的脱氢催化剂。

技术背景

脱氢催化剂可用于将烷基芳香烃转化成烯基芳香烃。这些催化剂可用于例如乙苯脱氢生成苯乙烯。苯乙烯是由此形成聚合物聚苯乙烯的单体。聚苯乙烯是众所周知的塑料，具有许多商业用途。它可以挤塑、注塑、或吹塑制成塑料用具之类的物品，以及浇注制成CD。聚苯乙烯还能与橡胶组分如聚丁二烯一起形成高冲击性聚苯乙烯或HIPS。它也广泛地以发泡形式使用。

常规的脱氢催化剂通常包含铁氧化物、钾源、和任选的铈源。脱氢催化剂的组成中还可包含其他元素作为稳定剂和/或促进剂，包括Cr、Mo、W、Ca、Na和其他。

脱氢催化剂可从转化率、选择性和寿命几个方面进行评价。转化率(或活性)一般指进料烃中转化成产物烃的比例或百分数。选择性一般指某种所需产物占全部产物烃的比例。催化剂的活性通常随时间降低，最终以催化剂损坏或失活而结束。催化剂的寿命是催化剂能用于脱氢反应器中直到该催化剂损坏或失活必须再生或更换的时间。由于更换过程中损失的生产力以及/或者再生催化剂涉及的成本，再生和更换可能是高成本的过程。催化剂稳定性的任何提高将有助于较长的催化剂寿命，从而提高使用该催化剂的过程的经济性。

催化剂失活可能由若干因素导致，其中之一是焦化。焦化是催化剂表面的碳化，其中催化剂表面上的孔被碳质沉积物(焦炭)物理堵塞。焦化会降低催化剂的转化率和选择性，使得必须不利地频繁进行催化剂再生和/或更换。

一种除焦方法包括汽蒸和加热催化剂，在该方法中，催化剂再生。但是这些再生操作会导致催化剂结构发生物理损坏。钾是脱氢催化剂的常见组分。但是钾在高温具有移动性，尤其是在水蒸气条件下。在水蒸气除焦过程中，钾的移动和损失会是个问题，同时还有催化剂结构发生物理损坏的问题。

因此，希望防止催化剂表面焦化，从而延长催化剂寿命，降低再生频率，避免在再生过程中使用大量水蒸气。需要其组成能防止焦化并有助于除焦的脱氢催化剂。

发明概述

本发明的实施方式一般涉及包括脱氢催化剂和水煤气变换助催化剂的催化剂以及使用所述催化剂将烷基芳香烃转换成烯基芳香烃的方法。

所述催化剂包含20-70重量％的铁化合物，1-40重量％的碱金属化合物，0.5-25重量％的铈化合物，和20-80重量％的水煤气变换助催化剂。任选地，所述催化剂包含25-50重量％的铁化合物，10-30重量％的碱金属化合物，5-20重量％的铈化合物，和20-50重量％的水煤气变换助催化剂。

所述铁化合物可以是铁氧化物或铁酸钾。所述碱金属化合物可选自碱金属的氧化物、硝酸盐、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐及其组合，可包含钠或钾的化合物。该碱金属化合物可以是铁酸钾。所述铈化合物可以是氧化铈。所述水煤气变换助催化剂可以是本领域中已知的任何此类催化剂，例如，该水煤气变换催化剂包含铜氧化物、氧化锌和氧化铝。

任选地，所述催化剂还可包含0.1-1000ppm的贵金属。任选地，该催化剂还可包含从有效量至10重量％的至少一种非氧化性催化化合物，其选自元素周期表第IA、IB、IIA、IB、IIIA、VB、VIB、VIIB和VIII族和稀土金属。任选地，该催化剂还可包含至少一种化合物以提高物理性质，该化合物选自但并不限于石墨、甲基纤维素和胶黏剂。

本发明的一种实施方式是将烷基芳香烃脱氢生成烯基芳香烃的方法。该方法包括向脱氢反应器提供一种脱氢催化剂，该催化剂包含20-70重量％的铁化合物、1-40重量％的碱金属化合物、0.5-25重量％的铈化合物、和20-80重量％的水煤气变换助催化剂。将烷基芳香烃进料和水蒸气输送到脱氢反应器。该烃进料和水蒸气在反应器内在有效脱氢条件下与脱氢催化剂接触，使所述烷基芳香烃的至少一部分脱氢，生成烯基芳香烃。从脱氢反应器回收烯基芳香烃产物。

进料中的烷基芳香烃可包含乙苯，产物的烯基芳香烃可包含苯乙烯。

发明详述

本发明涉及包含脱氢催化剂和水煤气变换(WGS)助催化剂的催化剂。该催化剂可用于将烷基芳香烃转化成烯基芳香烃，例如将乙苯转化成苯乙烯。该催化剂表现出改进的性质，例如防止焦化、促进除焦、和提高稳定性。