[发明专利]乙苯脱氢制备苯乙烯的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工催化剂及其制备方法，具体来说本发明涉及一种用于乙苯脱氢制备苯乙烯的氧化物催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，全球绝大多数的苯乙烯生产装置都采用乙苯催化脱氢技术生产，脱氢催化剂的发展已历经数代，由苯乙烯生产工业化初期使用的锌系、镁系催化剂发展到如今通用的铁系催化剂，其中含铬的铁系催化剂由于铬易造成环境污染而被淘汰，取而代之的是铁-钾-铈-钼系列。该系列催化剂一般采用干混-捏合-挤条-成型-干燥-焙烧的工序制备而成，其中通过高温焙烧的过程主要形成三种物相，即CeO₂、α-Fe₂O₃和Fe₂O₃与K₂O相互作用形成的铁酸钾KFeO₂和/或KFe₁₁O₁₇晶相。大量的研究结果表明，铁酸钾是乙苯脱氢制苯乙烯催化剂中的主活性相和结构稳定剂。催化剂中形成该物相的含量越多，结晶程度越好，催化剂的活性也随之越高，稳定性越好。然而，在乙苯脱氢反应过程中会产生大量H₂，使反应气氛具有很强的还原性，而铁在还原气氛下价态会由最初的三价转变成二价，从而破坏原有催化剂主活性相铁酸钾的结构，减少主活性相数目，最终导致催化剂失活。因此，对催化剂主活性相开展深入研究就成为研究该类催化剂使用性能稳定和延缓催化剂失活的关键之所在。

美国专利US6551958B1报导了基本组成为Fe-K-Ce-Mg的催化剂体系，该类催化剂的活性相包含一个或多个Fe/K相K₂O∶Fe₂O₃＝1∶n(其中n是从1到11的自然数)，特别以K₂O∶Fe₂O₃＝1∶4(K₂Fe₈O₁₃)，K₂O∶Fe₂O₃＝1∶5(K₂Fe₁₀O₁₆)和/或K₂O∶Fe₂O₃＝1∶11(K₂Fe₂₂O₃₄)为主活性相，催化剂具有高的机械强度、化学稳定性和长的使用寿命，其活性和选择性也相应有所提高。德国专利DE3821431报导了通过900℃焙烧得到的以K₂Fe₂₂O₃₄为主活性相的催化剂，该催化剂的制备选用了专门的氧化铁和任一种含钾的化合物，通过混合-焙烧-水洗-过滤将其制备成直径为0.5-5μm的薄层状制品。中国专利CN1323767A报导了基本组成为Fe-K-Ce-Mo-Mg的催化剂体系，该催化剂以KFeO₂为主晶相，使催化剂的活性、再生性能得到提高，延长了使用寿命。中国专利CN1207330A报道了用KOH溶液浸渍氧化铁糊进行煅烧，预先形成KFe₁₁O₁₇的方法。中国专利CN1765753A报道了采用干粉混合法预先形成高铁酸钾KFe₁₁O₁₇的方法，同时控制晶粒大小。中国专利CN1765495A报道了采用在氧化铈、氧化钼中加入高铁酸钾KFe₁₁O₁₇和氧化钙或氧化镁组份的技术，较好地解决了催化剂组成中引入高铁酸钾KFe₁₁O₁₇后催化剂性能变化的问题。

但上述现有技术所公开的脱氢催化剂，其活性和稳定性还需要提高，并需要进一步延长催化剂的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种高铁酸钾K₂Fe₁₀O₁₆(高杂化度的晶相)和K₂Fe₂₂O₃₄(正六方结构的晶相)组合为主活性相的用于乙苯脱氢制备苯乙烯的氧化物催化剂，该催化剂具有较好的活性、稳定性和较长的使用寿命，可适合长周期运行。本发明还公开了该催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种乙苯脱氢制苯乙烯的催化剂，以催化剂质量为100份计，包括如下组份：