[发明专利]烷基芳烃脱氢催化剂及其制备方法和应用以及烷基芳烃脱氢方法

说明书

本发明涉及催化剂制备技术领域，公开了一种烷基芳烃脱氢催化剂及其制备方法和应用以及烷基芳烃脱氢方法，该催化剂含有Fe₂O₃、K₂O、CeO₂、WO₃、MgO、CaFe₂O₄和第IVB族元素的氧化物；Fe₂O₃含量为66‑79重量％，K₂O含量为2.3‑5.4重量％，CeO₂含量为6.1‑14重量％，WO₃含量为0.5‑7.5重量％，MgO含量为0.5‑7.5重量％，CaFe₂O₄含量为0.8‑7.7重量％，第IVB族元素的氧化物含量为0.5‑5重量％；所述催化剂的完全还原温度为810‑850℃。该脱氢催化剂钾含量低且在低温条件下仍有较高活性、选择性和稳定性的优势，降低了生产能耗。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术，具体涉及一种烷基芳烃脱氢催化剂及其制备方法和应用以及烷基芳烃脱氢方法。

背景技术

工业上烯基芳烃主要是由烷基芳烃脱氢制得，该方法的关键之一是选择一种活性高、选择性高、稳定性好的脱氢催化剂。专利文献报道的催化剂主要分两类：一类是Fe-K-Cr系列的烷基芳烃脱氢催化剂，如US4152300、US4144197、CN87100517A中均已公开该类催化剂，该类催化剂的活性和稳定性较好，但由于含有对环境污染较重的铬而已被淘汰；另一类是Fe-K-Ce-Mo系列的烷基芳烃脱氢催化剂，如CN102728371A公开了一种高铈含量烷基芳烃脱氢催化剂及其制造方法，CN200880018406.5公开了一种包含铟的脱氢催化剂及其制备和用途，此类催化剂不仅用Ce、Mo替代了Cr，而且催化剂的活性和稳定性较前者有较大幅度的提高，但此类催化剂的K₂O含量高，一般都在10～20％，但钾不够稳定，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。

烷基芳烃脱氢催化剂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。但钾元素在高温水蒸汽冲刷下会缓慢流失与迁移，这是催化剂不可逆性失活的主要原因之一。

就工业上乙苯脱氢生产苯乙烯而言，其年产量大都在10万吨/年以上，国内已有多套50万吨/年以上规模装置，然而高的反应温度导致副产物多，能耗高，这一直是困扰苯乙烯生产厂家的难题。脱氢反应温度如能降低5℃乃至10℃，对工业装置而言，不需要改动任何设备，不需要增加投资，一年就能节省水蒸汽、电方面的大量开支，另外由于脱氢反应在低温下运行，对于延长催化剂寿命、降低设备材质耐高温要求，也有积极意义。因此，开发一种适于低温条件下运行、具有更高活性和更好稳定性的超低钾催化剂，大幅度降低能耗，一直是研究人员努力的方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的烷基芳烃脱氢催化剂能耗较高，在低温条件下活性低、选择性和稳定性差的问题，提供一种烷基芳烃脱氢催化剂及其制备方法和应用以及烷基芳烃脱氢方法，该脱氢催化剂具有钾含量较低且在低温条件下仍有较高催化活性、选择性和稳定性的优势。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种烷基芳烃脱氢催化剂，该催化剂含有Fe₂O₃、K₂O、CeO₂、WO₃、MgO、CaFe₂O₄和第IVB族元素的氧化物；

以所述催化剂的总量为基准，Fe₂O₃的含量为66-79重量％，K₂O的含量为2.3-5.4重量％，CeO₂的含量为6.1-14重量％，WO₃的含量为0.5-7.5重量％，MgO的含量为0.5-7.5重量％，CaFe₂O₄的含量为0.8-7.7重量％，第IVB族元素的氧化物的含量为0.5-5重量％；