[发明专利]乙苯氧化脱氢生产苯乙烯的方法

说明书

本发明涉及脱氢反应领域，公开了乙苯氧化脱氢生产苯乙烯的方法，该方法包括：在无水蒸气的条件下，在乙苯氧化脱氢条件下，将含有乙苯、稀释剂和氧化剂的混合气与碳基催化剂接触；所述乙苯氧化脱氢条件包括：反应温度为350‑580℃，所述混合气的空速为1000‑18000mL/g·h。采用本发明提供的乙苯转化率高且苯乙烯产物选择性高。

技术领域

本发明涉及脱氢反应领域，具体涉及乙苯氧化脱氢生产苯乙烯的方法。

背景技术

苯乙烯是石化工业中十分重要的化学品，广泛用于电子、汽车、建筑、包装、日用轻工等领域。目前，苯乙烯的工业生产方法主要有乙苯催化脱氢法和苯乙烯/环氧丙烷联产法。

现有乙苯催化脱氢生产苯乙烯的过程是乙苯在高温和水蒸气的存在下，脱去一分子氢气，生成苯乙烯。该反应是一个分子数增加的强吸热反应，反应受热力学平衡的限制，且生产过程中要消耗大量的水蒸气，能耗高是该方法存在的突出问题。苯乙烯/环氧丙烷联产法反应复杂，副产物多，工艺流程长，一次性投资大，且需要建设大规模装置才有利于生产成本的降低，而且联产法由于得到两种产品，且两种产品的比例相互牵制，受联产品市场状况影响较大，所以应用上也存在一定的限制。因此，研究人员对于采用新的替代工艺来获取苯乙烯产生了浓厚的兴趣。

氧化脱氢反应为强放热反应，与直接催化脱氢相比，其特点是不受平衡转化率限制，而且用较低温度下的放热反应代替高温下的吸热反应，能大幅度地降低能耗，提高效率。但是乙苯氧化脱氢反应易发生深度氧化，生成苯乙酮、苯甲醛、苯、碳氧化物等副产物，导致副产物多，选择性偏低，因此，寻求对苯乙烯选择性高的催化剂成为研究的关键方向之一。

乙苯氧化脱氢反应的催化体系较多，可分为复合金属氧化物催化剂体系、杂原子分子筛体系、炭质催化剂及碳分子筛体系等。已报道的文献中V-Mg-O催化剂用于乙苯氧化脱氢反应时(Catalytic properties of Mg₃(VO₄)₂-MgOsystem in oxidativedehydrogenation of ethylbenzene，Applied Catalysis A:General，1998年171卷第145-154页)，在反应温度为500℃下，乙苯转化率为59.8％，苯乙烯选择性为85.2％。已报道的文献中Fe-MCM-41分子筛作为催化剂用于乙苯氧化脱氢反应时(Dehydrogenation ofethylbenzene over Ga-and Fe-Containing MCM-41，Studies in Surface Science andCatalysis，2004年15卷第2208-2211页)，在600℃时，乙苯转化率为32.3％，选择性为63.7％。可见，在乙苯氧化脱氢反应中，产物苯乙烯的选择性还有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的乙苯氧化脱氢反应中乙苯转化率和苯乙烯产物选择性较低的技术问题，提供一种乙苯氧化脱氢生产苯乙烯的方法，该方法用于乙苯氧化脱氢反应时，乙苯转化率高且苯乙烯产物选择性高。

为了实现上述目的，本发明提供的乙苯氧化脱氢生产苯乙烯的方法包括：在无水蒸气的条件下，在乙苯氧化脱氢条件下，将含有乙苯、稀释剂和氧化剂的混合气与碳基催化剂接触；

所述乙苯氧化脱氢条件包括：反应温度为350-580℃，所述混合气的空速为1000-18000mL/g·h。

优选地，所述碳基催化剂为含有或不含有掺杂元素的纳米碳材料催化剂，所述纳米碳材料为纳米金刚石、纳米纤维素和碳纳米管中的至少一种。

优选地，所述碳基催化剂也可以为包括载体和负载在载体上的活性组分的碳基整体式催化剂；进一步优选地，所述载体为碳化硅，优选为β-SiC。

进一步优选地，所述活性组分包括纳米金刚石以及改性元素，所述改性元素选自氮元素、磷元素和硼元素中的至少一种。