[发明专利]异形氧化铝乙醇脱水催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异形氧化铝乙醇脱水催化剂及其制备方法。

背景技术

乙烯作为基本的有机化工原料和石油化工业的龙头产品，被誉为“石油化工之母”，主要用于生产聚乙烯、环氧乙烷/乙二醇、二氯乙烷、苯乙烯、醋酸乙烯等化学品。随着化工、能源、材料等乙烯衍生物产业的快速发展，乙烯的需求在不断增加。目前乙烯主要来源于石脑油裂解。由于石油资源不可再生，渐趋枯竭，因而利用可再生的生物质资源发展生物能源和生物化工成为当前乃至今后经济发展的必然趋势。乙醇可通过植物淀粉或木质纤维经发酵获得，原料来源广泛、充足、且可再生，可满足大规模生物质化工产业发展的需要。因此，从乙醇脱水制乙烯具有部分或全部代替从石油获取乙烯的巨大潜力。乙醇脱水生产乙烯是传统的乙烯生产路线，在巴西、印度、巴基斯坦等一些石油资源匮乏的国家一直沿用此法生产乙烯。

氧化铝型催化剂是目前工业上乙醇脱水制乙烯应用相对成熟的催化剂，就反应器来说已工业化的只有固定床，如何改进固定床中所用催化剂是重要课题。目前虽然在沸石催化剂等新催化剂体系领域取得了一定成功，但都未工业化。

在固定床催化反应过程中，为使催化剂充分发挥效率，就应使催化剂在反应床层中的颗粒形状、大小、装填等情况处于最佳状态，才能使催化剂的效率因子在实际工业应用中达到最大值，从而大大提高催化剂的使用效果。文献“γ-Al203催化剂上乙醇脱水制乙烯的实验研究”(黎颖等，北京化工大学学报，2007，34(5)：449-452)采用0.3～1毫米的颗粒状氧化铝乙醇脱水催化剂，反应温度在420℃以上，乙醇转化率才能达到99％，存在反应温度高、催化剂活性低的缺点。因此工业催化剂一般具有一定的形状，因而需对粉状的原粉成型，制成一定大小形状的催化剂。催化剂成型的目的是提供必要的形状、机械强度、减小磨耗损失等。

目前，乙醇脱水制乙烯工业装置，基本采用固定床反应器，这其中又分绝热床和列管等温床两种反应器。其所用的催化剂的形状是原粉挤条成型后，自然断裂成的长短不一的圆柱状。众所周知，乙醇脱水制乙烯反应在等温固定床中催化剂床层在轴径向会出现温度的最低点一冷点，即使反应管外采用熔盐载热体加热，对这种强吸热反应来说，依然存在轴径向各点温差较大的现象。为了改善固定床内传热传质性能、降低床层压降，这样对催化剂的活性强度和传热性能等有了新要求，已有的催化剂形状，存在催化剂装填不均匀、床层压降大、催化剂活性低的问题，已不能满足工业需要。

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采用长短不一致的圆柱状催化剂造成的催化剂装填不均匀、床层压降大、催化剂活性低的问题，提供一种新的异形氧化铝乙醇脱水催化剂。该催化剂具有床层压降小、催化剂装填均匀，催化剂活性好的特点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的异形氧化铝乙醇脱水催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种异形氧化铝乙醇脱水催化剂，以重量份数计，包括以下组分：

a)10～90份的氧化铝；

b)10～90份的粘结剂；

其中所述催化剂形状为选自三叶草形、三叶草三孔形、圆柱中孔形、四叶草形、哑铃形、蜂窝形、车轮形、七孔球形、三孔球形、球形或十字孔柱形中的至少一种。

上述技术方案中，所述催化剂形状优选方案为选自三叶草形、圆柱中孔形、四叶草形、车轮形、三孔球形、球形或十字孔柱形中的至少一种，更优选方案为选自三叶草形、圆柱中孔形、四叶草形、三孔球形或十字孔柱形中的至少一种，最优选方案为选自三叶草形、圆柱中孔形、三孔球形或十字孔柱形中的至少一种。以重量份数计，氧化铝的用量优选范围为30～70份，粘结剂的用量优选范围为30～70份。粘结剂优选方案为选自铝溶胶、硅溶胶或水玻璃中的至少一种，更优选方案为选自铝溶胶或硅溶胶中的至少一种。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种异形氧化铝乙醇脱水催化剂的制备方法，包括以下步骤：将所需量的选自拟薄水铝石、薄水铝石、三水铝石或湃耳石中的至少一种与粘结剂、助挤剂和胶溶剂混合成型，形状为选自三叶草形、三叶草三孔形、圆柱中孔形、四叶草形、哑铃形、蜂窝形、车轮形、七孔球形、三孔球形、球形或十字孔柱形中的至少一种，然后干燥、焙烧，得到所述异形氧化铝乙醇脱水催化剂。