[发明专利]铁系催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种铁系催化剂及其制备方法与应用，主要解决以往技术中存在的烷基芳烃脱氢生成烷烯基芳烃时，初活性不够高的技术问题。本发明通过采用一种铁系催化剂，该催化剂包括铁、钾、稀土金属R和其他金属助剂组分，该催化剂满足(Fe/R)subgt;XRF/subgt;＝3.5～11，(Fe/R)subgt;EDS/subgt;/(Fe/R)subgt;XRF/subgt;＝0.7～1.1，其中，(Fe/R)subgt;XRF/subgt;是以X射线荧光光谱表征的催化剂中铁组分与稀土金属组分以元素计的重量比，(Fe/R)subgt;EDS/subgt;是以X射线能量谱仪表征的催化剂表面中铁组分与稀土金属组分以元素计的重量比的技术方案，较好地解决了上述技术问题，可用于烷基芳烃脱氢生成烷烯基芳烃的工业生产中。

技术领域

本发明涉及铁系催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

烷基芳烃脱氢催化剂的研究始于20世纪30年代，初期使用的是锌系和镁系催化剂，后来被综合性能更好的铁系催化剂所替代，并沿用至今。铁系催化剂的研究也经历了多个阶段，如早期加入了Cr，由于Cr对环境会产物污染，逐渐淘汰。之后用Ce和Mo来代替，可较好地提高催化剂的活性和稳定性，如已公开的美国专利3904552(脱氢催化剂)。随着催化剂研制的发展，研究人员从多个方面进行开发来提高催化剂的个性化性能。如美国专利6177602(用于烷基芳烃脱氢的催化剂及方法)公开了一种催化剂，主要为氧化铁、碱金属化合物和ppm级的贵金属，贵金属包括钯、铂、钌、铼、锇、铑或铱，该催化剂具有活性高的特点。中国专利CN104525213(由混合铁源制备乙苯脱氢Fe-K系催化剂的方法)公开了一种催化剂制备方法，通过将氧化铁红和硝酸铁加入水中，混合得到混合铁源，其余助剂也溶于水溶液中，之后将所有水溶液加到一起形成悬浊液，再用氨水调节PH值至4～7的方法，然后再进行成型与焙烧，这种方法制备的催化剂具有高转化率和高选择性的特点。已公开的世界专利WO2008090974(用于烷基芳烃脱氢的高强度催化剂及其制备方法及应用)通过使用0.5～5微米的氢氧化碳酸铈作为原料，提高铈的含量可制备的催化剂可以有效提高催化剂的机械强度，用于烷基芳烃脱氢的工业生产中。随着脱氢装置的日益大型化，如果能有效提高催化剂的初活性，则能有效缩短装置开车的活化时间，从而提高效率。

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催化剂初活性不够高的技术问题，提供一种新的用于烷基芳烃脱氢的催化剂。该催化剂具有初活性高的特点。

本发明要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一的催化剂相适应的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是采用上述技术问题之一的催化剂在制备烷烯基芳烃(苯乙烯、甲基苯乙烯及二乙烯基苯等)中的应用。

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铁系氧化物催化剂，包括铁、钾、稀土金属R和其他金属助剂组分，所述的催化剂中(Fe/R)_XRF＝3.5～11，(Fe/R)_EDS/(Fe/R)_XRF＝0.7～1.1，其中，(Fe/R)_XRF是以X射线荧光光谱表征的催化剂中铁组分与碱金属组分以元素计的重量比，(Fe/R)_EDS是以X射线能量谱仪表征的催化剂表面中铁组分与稀土金属组分以元素计的重量比。

优选为催化剂中(Fe/R)_XRF＝4.5～9.5，(Fe/R)_EDS/(Fe/R)_XRF＝0.8～0.9。

上述技术方案中，铁系氧化物催化剂，其中，以元素计并以催化剂的总重量为基准，铁组分的含量为45～56％，优选为48.5～52.5％。

上述技术方案中，K组分的加入选自氧化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾中的一种或多种，以元素计并以催化剂的总重量为基准，钾组分的含量为5～16.8％，优选为8～11.8％。