[发明专利]乙苯脱氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂制备技术领域，公开了一种乙苯脱氢催化剂及其制备方法和应用，该催化剂含有Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;、Ksubgt;2/subgt;O、CeOsubgt;2/subgt;、WOsubgt;3/subgt;、MnO以及Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;和重稀土氧化物；以催化剂的总量为基准，Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的含量为66‑79重量％，Ksubgt;2/subgt;O的含量为4.5‑8重量％，CeOsubgt;2/subgt;的含量为6‑11重量％，WOsubgt;3/subgt;的含量为1‑5重量％，MnO的含量为0.5‑5重量％，Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的含量为0.5‑8重量％，重稀土氧化物的含量为0.5‑5重量％。本发明的催化剂具有较好的抗还原能力，在低水与乙苯重量比、高质量空速条件下仍然具有较好的稳定性、催化活性和选择性，并且有效降低了催化剂的积炭量。

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种乙苯脱氢催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

乙苯脱氢的主反应为C₆H₅-C₂H₅→C₆H₅CH＝CH₂+H₂+124KJ/mol。从热力学上看，降低乙苯分压对平衡有利，因此工业上通常加入水蒸汽，促使反应向产物方向移动。乙苯脱氢生产苯乙烯技术最新发展趋势是节能降耗。水的汽化潜热很大，苯乙烯生产过程耗用大量过热水蒸汽作为脱氢介质使得该工艺能耗大、生产成本居高不下。同时为挖掘苯乙烯装置潜能获得尽可能多的苯乙烯产品、实现降低生产成本、效益最大化，很多苯乙烯装置乙苯投料量均在设计值的110％以上，对催化剂耐高空速的能力提出了高要求。开发适用于等温式固定床中水比低于1.0(重量)的低水比高空速催化剂，获得尽可能多的苯乙烯产品、同时降低单耗和能耗，实现效益最大化，成为海内外很多苯乙烯装置、特别是大型苯乙烯装置的迫切需要。

工业上乙苯脱氢生产苯乙烯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。通常钾含量大于12％，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，实现9％以内低钾含量是乙苯脱氢催化剂开发的主流。一般公认钾碱是最有效的抗积炭助剂，低钾催化剂在低水比下操作，催化剂表面特别容易积炭，稳定性差，因此必须设法增强低钾催化剂耐低水比的能力。

乙苯脱氢生成苯乙烯反应过程中有大量氢气生成，低水比下由于水蒸气用量减少，反应气氛的还原性变强，催化剂更容易被还原，导致活性下降，稳定性变差。积炭也是导致乙苯脱氢催化剂失活的重要原因之一，研究发现乙苯脱氢催化剂使用后，孔径小于50nm微孔全部被积炭阻塞，而大孔积炭较少。

对此，根据迄今为止的有关文献报导，人们已作过很多尝试。CN1923364A报导了在Fe-K-Ce-Mo-Mg体系中加入Cu-La组合为助催化剂，制得的催化剂适于低水比下运行，但适用水比1.3(重量)仍较高，质量空速0.6小时^-1较低。如US4134858A、US4152300A等均公开采用在铁、钾，铬为主要组成的基础上，加入其它元素来降低使用水比。但选择性一般偏低，不超过94％。

随着苯乙烯装置规模的大型化，节能显得越来越重要。因此，对脱氢催化剂的使用条件作微小的改进，不需改动任何设备，不需增加投资，就能使生产企业获得巨大的经济效益。开发一种适于低水比高空速条件下运行、具有更高活性和更好稳定性的低钾催化剂，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在低水比、高质量空速下，催化剂的稳定性差，活性易降低，积炭量高的问题，提供一种乙苯脱氢催化剂及其制备方法和应用，该催化剂在低水比、高质量空速下，仍具有较高的稳定性、催化活性和选择性以及较低的积炭量的优势。