[发明专利]乙苯脱氢制苯乙烯的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于烷基芳烃脱氢的催化剂，特别是关于乙苯脱氢的催化剂。

背景技术

目前，工业上烷基芳烃脱氢的催化剂大都为Fe-K-Ce-Mo系催化剂，如ZL91109968.9、ZL95113340.3，此类催化剂活性和选择性较高，但组份中作为助催化剂的K₂O含量相当高。如ZL91109968.9是一种用于烷基芳烃的脱氢催化剂，其组成是在铁-钾-铈-钼体系中，加入了多种金属氧化物，制得的催化剂在620℃条件下，苯乙烯单收为71.9 %，乙苯转化率为74.4%，苯乙烯选择性为96.6%，但在催化剂中组份K₂O含量高达30%左右，由于钾的强吸水性，当催化剂置于空气中时，高钾含量的催化剂易吸附水分，使催化剂颗粒的抗压碎力降低，易于粉化。而且，在脱氢反应过程中，钾会逐渐地向颗粒内部迁移，或易被冲刷，从而导致催化剂稳定性的下降，影响催化剂使用寿命。ZL95113340.3是一种用于生产不饱和芳烃的脱氢催化剂，其组成是在铁-钾-钼-镁-稀土金属元素体系中，加入了多种金属氧化物，其中，稀土金属元素在催化剂中至少含有二种的组合，制得的催化剂在620℃条件下，苯乙烯单收为74.90 %，乙苯转化率为78.35%，苯乙烯选择性为95.60%，但同样也是高钾含量催化剂。在上述催化剂中简单地降低钾含量会导致催化剂的抗压碎力明显下降，对催化活性、稳定性也有不利的影响，在催化剂中单纯地增加粘结剂也不能使抗压碎力显著提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往高钾含量脱氢催化剂易吸水而导致催化剂稳定性下降和低钾含量催化剂抗压碎力低下的问题，提供一种新的乙苯脱氢制苯乙烯的催化剂。该催化剂具有钾含量低，且用于乙苯脱氢反应时，在保持高活性的同时还具有较高的稳定性和抗压碎力的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙苯脱氢制苯乙烯的催化剂，以重量百分比计包括如下组分：a）50～90% Fe₂O₃；b）8～12% K₂O；c）4～10% Ce₂O₃；d）0.1～5% MoO₃；e）0.1～12% MgO；f）0.1～12% CaO；g）0.01～12%选自过渡金属中的至少一种的氧化物；其中制备催化剂时，先将所需量的Fe₂O₃和K₂O混合、焙烧形成KFe₁₁O₁₇物相。

上述技术方案中，以重量百分比计，Fe₂O₃的用量优选范围为60～80%， K₂O的用量优选范围为8～10%，Ce₂O₃的用量优选范围为6～8%，MoO₃的用量优选范围为0.5～3%，MgO的用量优选范围为0.5～10%，CaO的用量优选范围为0.5～10%，选自过渡金属中的至少一种的氧化物的用量优选范围为0.05～10%。过渡金属优选方案为选自Ti、Cr、Mn、V、Zn、Zr或Nb中的至少一种，更优选方案为选自Mn、V、Zn、Zr或Nb中的至少一种，最优选方案为选自Mn和V的组合或Zr和Nb的组合。焙烧温度优选范围为600～1000℃，更优选范围为700～900℃。焙烧时间优选范围为2～10小时，更优选范围为4～8小时。

催化剂的制备分二步进行，第一步先制备Fe-K组分，使其部分形成尖晶石结构的KFe₁₁O₁₇，第二步再加入其余组分。

具体催化剂制备方法如下：