[发明专利]用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其工艺方法

说明书

本发明涉及一种用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其工艺方法，主要解决现有用于丁烯氧化脱氢制丁二烯生产过程蒸气单耗高、废水产生量大、能耗高的问题。本发明通过一种用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其工艺方法，该催化剂以二价金属的铁酸盐Me^ⅡFe₂O₄为主要活性组分，其中二价金属Me^Ⅱ选自Zn、Mg、Ni和Co中的至少一种，以BiPO₄或SnO₂中的至少一种，以及ⅦB族元素的氧化物为助剂，采用催化剂前体与去离子水按照一定摩尔比配置，经沉淀、洗涤、干燥、焙烧、成型的方法制备催化剂的技术方案，较好地解决了该问题，高效、稳定地制取丁二烯产物，降低了能耗，减少了蒸气单耗以及废水产生量，可用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其工艺方法。

背景技术

1,3-丁二烯是合成橡胶、树脂等化工产品的重要单体，在石化烯烃原料中有着重要的地位。近年来，随着合成橡胶及树脂行业的迅猛发展，以及丁二烯用途越来越广泛，导致丁二烯的市场需求持续增长，丁二烯原料较为紧缺。目前丁二烯主要通过石脑油裂解产物抽提得到，已远远不能满足市场需求，而新兴能源领域煤化工以及大规模页岩气的开发都不能提供丁二烯产品，因此人们开始关注其它丁二烯生产方法，其中对丁烯氧化脱氢技术的研究较为广泛。炼厂碳四馏分中含有大量的丁烯，作为民用燃料使用附加值较低，将丁烯高选择性地转化为丁二烯具有显著的经济效益，对于碳四馏分资源的综合利用具有重要意义。丁烯氧化脱氢生产丁二烯的工艺路线具有巨大的应用前景。

丁烯氧化脱氢是强放热反应，为了达到较好的催化效果，需要向反应原料中混合大量的水蒸气作为稀释气和热载体。

美国TPC集团(前身为Texas Petrochemical)的Oxo-D工艺和Philips公司的O-X-D工艺是丁烯氧化脱氢制丁二烯工艺中具有代表性的工艺。Oxo-D工艺采用铁酸盐催化剂，水蒸气和丁烯的摩尔比为10：1。

国内曾用于工业化生产的丁烯氧化脱氢制丁二烯工艺主要有采用B-02铁系催化剂的绝热固定床反应工艺和采用H-198铁系催化剂为代表的流化床反应工艺。B-02绝热固定床工艺采用的水蒸气和丁烯的摩尔比约为16：1。

这些现有用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的生产工艺水蒸气单耗较高、废水产生量大、能耗较高，随着环境保护、节能减排要求的提高，需要尽量减少水蒸气的量。然而，目前相关专利文献报道对丁烯氧化脱氢制丁二烯低水比催化剂的研究提及较少。开发高活性、低水比的催化剂是低水比低能耗丁烯氧化脱氢技术的关键。基于具有尖晶石结构的铁酸盐催化剂是丁烯氧化脱氢制丁二烯的较好催化剂(USP3270080、CN1088624C、CN1072110和CN1184705等)。构成尖晶石结构中阳离子的类型以及催化剂中的助剂成分对催化剂性能具有显著影响，通过混合金属氧化物、将某些阳离子引入催化剂从而使尖晶石结构发生畸变以及添加其它助剂等方法还能进一步调变铁酸盐催化剂的性能。水蒸气在丁烯氧化脱氢反应过程中具有与铁酸盐催化剂表面进行水合反应从而活化催化剂的作用。因此，将合适的具有较好亲水性的组分加入催化剂中，可以提高对水蒸气的利用效率，从而降低水蒸气的用量，达到节能减排的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有用于丁烯氧化脱氢制丁二烯生产过程蒸气单耗高、废水产生量大、能耗高的问题，提供一种新的用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂，该催化剂制备方法简便，在丁烯氧化脱氢反应中高效、稳定地制取丁二烯产物，降低了能耗，减少了蒸气单耗以及废水产生量，具有丁二烯选择性高，催化剂活性和稳定性高优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂，包含以下组分：