[发明专利]一种不含粘结剂高强度低水比乙苯脱氢催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及烷基芳烃脱氢催化剂技术领域，特别涉及一种不含粘结剂高强度低水比乙苯脱氢催化剂。

背景技术

乙苯脱氢是强吸热、增分子的可逆反应。工业上通常采用水蒸汽作稀释剂以降低乙苯分压，促使反应向产物方向移动。水蒸汽在反应中有如下作用：

(1)加热反应原料到所需温度，避免将乙苯直接加热到更高温度，抑制副反应的发生；

(2)补充热量，以免由于反应吸热而降温；

(3)通过水煤气反应不断排除催化剂上的积炭，使催化剂自动再生。

(4)维持催化剂活性相中Fe³⁺的稳定，防止其过度还原，保持催化剂的稳定性。

但水蒸汽加入量受到反应系统允许压力降和能耗这两个因素的制约。先进的乙苯脱氢工艺均追求以较低的水比(进料中水蒸汽与乙苯的质量之比)获得较高的苯乙烯收率，采用低水比操作是苯乙烯装置节能降耗的重要措施之一。

乙苯脱氢制苯乙烯催化剂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。钾可以成数量级地增加氧化铁的活性，而且能促进水煤气反应将积炭排除、使催化剂自动再生，但钾在反应过程中容易迁移与流失，这是造成催化剂失活的一个重要原因。一般催化剂如果在水比(水/乙苯)较低的工况下下进行乙苯脱氢反应，水煤气反应速度变慢，催化剂表面积炭增加，稳定性差。另外，当乙苯脱氢在低水比条件下反应时，由于反应系统内氢气的分压增大，还原性增强，催化剂中部分Fe³⁺被还原，引起催化剂晶相结构的变化，导致催化剂的强度变差。而大型乙苯脱氢装置由于考虑节能，都采取低水比条件下操作，并且大型装置催化剂装填量大，为防止催化剂压碎，对催化剂强度提出了较高的要求。科研人员对如何开发低水比催化剂已作过很多尝试。

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，催化剂可以在水比低于2.0(重量)下表现出稳定的优良性能，但该催化剂的钾含量较高。

美国专利4535067报道了催化剂中一部分钾以钾霞石复盐形式加入，但该催化剂在614士2℃时转化率不到65％，选择性最高93％，单收不到60％，相对较低，而且，没有涉及催化剂的寿命。

在目前大部分公开的低水比乙苯脱氢催化剂中，科研人员为防止催化剂强度差，无法在低水比条件下运行，往往加入了粘结剂例如：

专利CN103768150公开了一种低水比乙苯脱氢的催化剂及其方法，催化剂是铁-钾-铈-钨-镁体系中引入钒，同时添加了2～5％的粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或者水泥中的一种。

专利CN101279266A公开了一种节能乙苯脱氢催化剂，采用在铁-钾-铈-钨-镁体系中添加氧化镍及另外一种轻稀土氧化物，为保持强度同时添加了粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或者水泥中的一种。

专利CN101279268A公开了一种节能乙苯脱氢催化剂，采用在铁-钾-铈-钨-体系中添加三氧化二硼和氧化铌，同时为保持催化剂的强度添加了粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或者水泥中的一种。

专利CN10127926A公开了一种低水比乙苯脱氢的催化剂，采用铁-钾-铈-钨-钙体系添加氧化铋和氧化铍，同时为保持催化剂的强度添加了粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或者水泥中的一种。

专利CN101992094A公开了一种低水比乙苯脱氢的催化剂，采用铁-钾-铈-钨-钙体系添加铷化物和一种选自Pm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃和Dy₂O₃中的一种，同时为保持催化剂的强度添加了0～4％粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或者水泥中的一种。

专利CN102371161A公开了一种低水比乙苯脱氢的催化剂，采用铁-钾-铈-钨-镁体系添加铯化物和一种选自Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃和Dy₂O₃中的一种，同时为保持催化剂的强度添加了0～4％粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或者水泥中的一种。

专利CN103028421A公开了一种低水比乙苯脱氢的催化剂，采用铁-钾-铈-钨-镁体系添钼酸钾，同时为保持催化剂的强度添加了2～5％粘结剂，粘结剂选自高岭土、硅藻土或者水泥中的一种。