[发明专利]一种低水比条件下乙苯脱氢制备苯乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低水比条件下乙苯脱氢制备苯乙烯的方法。

背景技术

以氧化铁为主要成分的脱氢催化剂在各种乙苯脱氢反应中的应用已经是现有技术中长期已知的。例如乙苯脱氢制苯乙烯、异丙苯脱氢制a-甲基苯乙烯等。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，提高选择性；

(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。

但是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，在低水比条件下，由于反应系统中水蒸气量的减少，导致系统还原性增强，催化剂中的多铁酸钾在还原气氛的作用下分解，钾离子从该化合物中流失，从而引起催化剂选择性的下降。一般催化剂如果在水比(水/乙苯)低于2.0(重量)下进行乙苯脱氢反应，催化剂的选择性变差，虽然能耗降低了，但是物耗却大大增加。

对此，根据迄今为止的有关文献报导，科研人员已作过很多尝试，如已公开的欧洲专利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；如已公开的美国专利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±2℃时转化率不到65％，选择性最高93％，单收不到60％，选择性相对较低。

专利CN101279266A公布了一种低水比催化剂，描述了在铁-钾-铈-钨-钙体系中添加铷的技术方案，在低水比条件下具有较好的稳定性，但该催化剂的应用水比为1.5，依旧较高。

专利201010261733公布了一种低水比催化剂，描述了在铁-钾-铈-钨-镁催化体系中添加铯化合物和至少一种稀土氧化物Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃或Dy₂O₃的催化剂在低水比条件下具有较好的稳定性，但该催化剂应用水比为1.5，依旧较高。

发明内容

基于现有技术中乙苯脱氢催化剂在低水比条件下选择性差、活性低的问题，本发明目的是提供一种新的低水比乙苯脱氢制造苯乙烯的方法，该方法用于乙苯脱氢反应制备苯乙烯工程中具有低水比条件下选择性好和活性高的特点，提高生产效率。

为了克服现有技术的不足，本发明提供的技术方案是：

一种低水比条件下乙苯脱氢制备苯乙烯的方法，以乙苯为原料，反应压力为常压～-70kpa，反应温度为550℃～650℃，水蒸气/乙苯的重量比为0.8～2.4，乙苯液体空速为0.2～1.2h^-1的条件下，原料与催化剂接触，反应生产苯乙烯，其中所采用的催化剂按照重量百分比包括以下组分：

(a)60～85％的Fe₂O₃；

(b)3～25％的K₂O；

(c)0.2～5％的WO₃；

(d)3～20％的CeO₂；

(e)0.2～10％的Na₂O；

(f)0.2～5％的CaO；

(f)0.1～3％的Nd₂O₃。

优选的技术方案中，反应压力为-20kpa～-65kpa，水蒸气/乙苯的重量比为0.8～1.5，乙苯液体空速为0.3～1.0h^-1。

优选的技术方案中，所述催化剂中Na₂O的含量为0.3～5％。

优选的技术方案中，所述催化剂中Nd₂O₃的含量为0.1～1.5％。

优选的技术方案中，所述催化剂中不含MgO。