[发明专利]用于乙苯脱氢制苯乙烯的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及到一种用于乙苯脱氢制苯乙烯及烃类脱氢的催化剂及其制备方法。

背景技术

目前工业上约85％的苯乙烯是通过乙苯直接脱氢来实现。但其高能耗让人们在当今这个能源缺乏的时代不得不考虑开发新的节能工艺。据文献报道，从打破热力学平衡限制、解决自供热问题和降低反应温度的角度来考虑，乙苯氧化脱氢是目前生产苯乙烯最有前景的替代方法。由美国UOP公司和Lummus公司联合开发成功的Smart工艺是在两个径向脱氢反应器中间的产物中加入适量的O₂，在对H₂选择性氧化催化剂的作用下生成水，即乙苯脱氢-H₂氧化-乙苯脱氢。但该工艺也存在着一些缺点：如H₂和乙苯脱氢产物混合浓度控制不当会引起爆炸；过量引入的O₂还会导致催化剂中毒，以及苯乙烯的选择性降低等。用SO₂氧化乙苯的脱氢过程则会产生许多有毒和腐蚀性的副产物如苯并噻吩、CS₂和COS等。

为克服上述缺点，二十世纪七十年代日本通产省资源环境技术综合研究所提出了CO₂选择氧化乙苯脱氢工艺。CO₂是绿色化学中最简单、来源也最丰富的可再生替代原料。以CO₂为碳源或氧源生产高附加值化学品，不仅可以保护石油等日益枯竭的化石燃料资源，还可以减少和控制主要温室气体CO₂的排放总量。

在CO₂氧化乙苯脱氢制苯乙烯的反应体系中，CO₂在催化剂表面的吸附活化和氧化作用机制在很大程度上决定着CO₂氧化EB脱氢的产物分布。据文献报道，用溶胶凝胶法制备的铈锆铝复合氧化物载钒催化剂等，wang chan等(ChemSusChem2011，4，341-345)用于二氧化碳选择氧化乙苯脱氢制苯乙烯有较好的催化性能。但是，用溶胶凝胶法制备铈锆铝复合氧化物载体由于原料成本高、合成周期长、原料醇盐水解速率不易控制、凝胶容易板结等缺点，从而影响乙苯脱氢反应性能，同时，传统负载法需要先制备载体后负载活性组分而耗费时间。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种用于催化CO₂选择性氧化乙苯脱氢制苯乙烯的反应活性高、苯乙烯选择性好、收率高的催化剂。

本发明所要解决的另一个技术问题在于为上述催化剂提供一种操作简单、反应条件易控的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：催化剂的活性成分为V₂O₅，辅助成分为铈锆铝复合氧化物，催化剂的通式为zV₂O₅-yCe_xZr_1-xO₂-Al₂O₃，式中x为Ce原子的摩尔数，y为铈锆固溶体在铈锆铝复合氧化物中的质量百分含量，z为V₂O₅在催化剂中的质量百分含量，x的取值为0.3～0.7，y的取值为0.5％～30％，z的取值为1％～15％。

本发明的催化剂的活性成分为V₂O₅，辅助成分为铈锆铝复合氧化物，催化剂的通式为zV₂O₅-yCe_xZr_1-xO₂-Al₂O₃，式中x为Ce原子的摩尔数，y为铈锆固溶体在铈锆铝复合氧化物中的质量百分含量，z为V₂O₅在催化剂中的质量百分含量，优选x的取值为0.4～0.6、y的取值为1％～9％、z的取值为3％～9％。