[发明专利]高活性低水比的乙苯脱氢催化剂、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高活性低水比的乙苯脱氢催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

乙苯脱氢的主反应为C₆H₅-C₂H₅→C₆H₅CH=CH₂+H₂+124KJ/mol。从热力学上看，降低乙苯分压对平衡有利，因此工业上通常加入水蒸汽，促使反应向产物方向移动。乙苯脱氢生产苯乙烯技术最新发展趋势是降低原材料消耗和提高能效。水的汽化潜热很大，苯乙烯生产过程耗用大量过热水蒸汽作为脱氢介质使得该工艺能耗大、生产成本居高不下。开发适用于等温式固定床中水比低于1.6(重量)的低水比催化剂、从而降低工业装置操作水比成为苯乙烯装置、特别是大型苯乙烯装置的迫切需要。

工业上乙苯脱氢生产苯乙烯普遍采用的是以氧化铁为主要活性组分、氧化钾为主要助催化剂的铁系催化剂，通常钾含量大于15%，但钾在高温水蒸汽冲刷下容易流失与迁移，影响催化剂的自再生能力和稳定性，实现10%左右低钾含量是乙苯脱氢催化剂开发的主流。一般公认钾碱是最有效的抗积炭助剂，低钾催化剂在低水比下操作，催化剂表面特别容易积炭，稳定性差，因此必须设法增强低钾催化剂耐低水比的能力。

对此，根据迄今为止的有关文献报导，人们已作过很多尝试。欧洲专利0177832报道了在催化剂中加入1.8～5.4%(重量)的氧化镁后，在水比低于2.0(重量)下表现出优良的稳定性能，但该催化剂的钾含量较高，大于20%。如ZL95111761.0报导了在Fe-K-Cr体系中加入多种金属氧化物和硅溶胶，制得的催化剂适于低水比下运行，但该催化剂含有污染环境、已被淘汰的Cr。

随着苯乙烯装置规模的大型化，节能显得越来越重要。因此，对脱氢催化剂的使用条件作微小的改进，不需改动任何设备，不需增加投资，就能使生产企业获得巨大的经济效益。开发一种适于低水比条件下运行、具有更高活性的低钾催化剂，一直是研究人员努力的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是以往技术中存在的低钾催化剂在低水比条件下稳定性差、活性低的问题，提供一种新的用于乙苯脱氢制备苯乙烯的催化剂，该催化剂用于乙苯脱氢反应具有在低水比条件下稳定性好、活性高的特点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的高活性低水比乙苯脱氢催化剂的制备方法。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的高活性低水比乙苯脱氢催化剂的用途。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种高活性低水比乙苯脱氢催化剂，以重量百分比计包括以下组份：

(a)66～79%的Fe₂O₃；

(b)4～9%的K₂O；

(c)6～11%的CeO₂；

(d)1～5%的WO₃；

(e)0.5～5%的MgO；

(f)0.5～8%的CoO；

(g)选自重稀土氧化物Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃或Lu₂O₃的至少一种，其含量为0.1～5%；

(h)0～4%的粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或水泥的一种。

以上技术方案中，以重量百分比计，Fe₂O₃可以氧化铁红和氧化铁黄所组成，其配比为Fe₂O₃：Fe₂O₃·H₂O=2.5～4.5:1。以重量百分比计，优选方案为催化剂中加入1～7%的CoO，更优选方案为催化剂中加入2～5.5%的CoO。以重量百分比计，优选方案为催化剂中添加0.8～4.0%选自重稀土氧化物Er₂O₃、Tm₂O₃、Yb₂O₃或Lu₂O₃的至少一种。Ce以氧化铈、草酸铈或碳酸铈形式加入。催化剂中不含有氧化钼。