[发明专利]用于乙苯脱氢制苯乙烯长效催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于乙苯脱氢制备苯乙烯长效催化剂及其制备方法。

背景技术

作为基本有机合成最重要原料之一的苯乙烯，工业上的百分之八十五是在负压下通过乙苯直接催化热脱氢来实现的。所用催化剂的基本组成包括主催化剂、助催化剂和致孔剂、增强剂等。目前已被世界各国很多苯乙烯生产厂家采用的是八十年代初开发成功的以Fe-K-Ce-Mo为基本组成的系列复合/混合氧化物催化剂，催化剂的制备方法一般采用将Fe、K、Ce、Mo等催化剂组分以氧化物或盐的形式固相混合、加水捏合、挤条、干燥、焙烧而成，如己公开的美国专利US4804799、US5023225和US5190906等。此类催化剂的特点是：活性、选择性较高，稳定性较好，且环境友好。但该类催化剂的使用寿命一般为2年，少数在2年以上，催化剂在使用后期，催化性能下降明显。随着现代工业对反应生产规模的不断提高，以及工业装置生产周期的不断延长，对催化剂的使用寿命有了更高要求。熟悉本行业的人都知道，催化剂中Mo组分是选择性助剂，可有效改善催化剂的苯乙烯选择性，但在580～650℃的反应条件下，由于Mo的固有性质，会有升华现象而发生Mo流失，导致催化剂性能的不断下降，直接影响催化剂的使用寿命，如何减缓Mo组分流失是目前国内外研究者对该类催化剂研究最多的一个方面，为此，寻找一种即具有高活性、高选择性，又具有长使用寿命的催化剂，提高主产物苯乙烯的收率、延长催化剂使用周期，是人们十分感兴趣的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中存在由于催化剂使用寿命不够长而导致苯乙烯生产能耗高、物耗较高的问题，提供一种新的用于乙苯脱氢制苯乙烯催化剂的制备方法。该催化剂除具有高乙苯转化率、高苯乙烯选择性、催化剂稳定性好外，还具有催化剂强度好、使用寿命长的优点。本发明所要解决的技术问题之二提供一种与解决的技术问题之一相对应的催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种用于乙苯脱氢制苯乙烯长效催化剂，以浸渍可溶性Mo盐溶液后的选自素烧瓷、α-氧化铝、天然或经过加工的复合或混合氧化物中至少一种材料为支撑体，在支撑体表面均匀涂覆包括Fe₂O₃、K₂O、Ce₂O₃和MoO₃活性组份，活性组分厚度为0.01～2毫米，其中催化剂的活性部分以重量百分比计包括以下组分：

a)55～85％的Fe₂O₃；

b)5～30％的K₂O；

c)3～10％的Ce₂O₃；

d)0.5～5％的MoO₃；

e)0.05～8％的MgO、CaO或它们的混合物。

上述技术方案中，支撑体与催化剂活性部分的重量比优选范围为1～500∶1。支撑体的形状优选方案选自圆圈、圆柱、三叶、五星或齿轮状中的至少一种；长度优选范围为2～10毫米；外径优选范围为2～5毫米。支撑体被可溶性Mo盐溶液在0～80℃下浸渍2～24小时后，经80～150℃干燥2～8小时。可溶性Mo盐的浸渍量与支撑体的重量比优选范围为0.01～0.5∶1。用于浸渍支撑体的可溶性Mo盐溶液浓度优选范围为0.01～0.32摩尔/升(饱和溶液25℃)。用于浸渍支撑体的Mo盐优选方案选自钼酸铵、钼酸钾或其它可溶性Mo盐。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种用于乙苯脱氢制苯乙烯催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将催化剂的活性部分按所需用量均匀混合后制成浆料，其中催化剂的活性部分以重量百分比计包括以下组分：

a)55～85％的Fe₂O₃；

b)5～30％的K₂O；

c)3～10％的Ce₂O₃；

d)0.5～5％的MoO₃；

e)0.05～8％的MgO、CaO或它们的混合物；

2)将选自素烧瓷、α-氧化铝、天然或经过加工的复合或混合氧化物中至少一种材料，用可溶性Mo的盐溶液浸渍后，经干燥处理后获得催化剂的支撑体；

3)将1)步骤得到的浆料均匀地涂覆于2)步骤处理后的支撑体表面，经干燥、焙烧得所需催化剂。