[发明专利]用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其制备方法，主要解决现有丁烯氧化脱氢制丁二烯技术中在较高的反应压力下丁烯转化率和丁二烯选择性较低的问题。本发明通过一种用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂，该催化剂的主活性组分为MgFe₂O₄，MgFe₂O₄暴露(111)晶面面积占总暴露晶面面积的60％以上，较好地解决了该问题，高效地制取丁二烯产物，可用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂及其制备方法。

背景技术

丁二烯是重要的基础化工原料，主要用于生产合成橡胶(如丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶)和合成树脂(如ABS树脂)，在石化烯烃原料中的地位仅次于乙烯和丙烯。丁二烯还可以用于生产1,4-丁二醇(工程塑料)、己二腈(尼龙66单体)、环丁砜、蒽醌、四氢呋喃等其他产品。

丁二烯的工业生产方法主要有蒸汽裂解制乙烯联产碳四抽提分离和丁烯氧化脱氢两种。目前，世界绝大部分丁二烯是采用裂解碳四抽提工艺生产，但丁二烯是作为裂解装置的副产物而得，很难通过增加裂解装置来增加它的产量。此外，人类对丁二烯需求的持续增长，而新兴能源领域煤化工以及大规模页岩气的开发又不能提供丁二烯产品，因此人们开始改进丁烯氧化脱氢技术，以期获得更好的经济效益。

丁烯氧化脱氢技术因铁系催化剂具有含氧副产物少，寿命长，经济效益高，三废污染少等优点而广泛得到关注。铁系催化剂即具有尖晶石结构(A²⁺B₂³⁺O₄)的铁酸盐催化剂，比如ZnFe₂O₄、MnFe₂O₄、MgFe₂O₄、ZnCrFeO₄及Mg_0.1Zn_0.9Fe₂O₄等。丁烯在这类催化剂上氧化脱氢，转化率可达70％以上，选择性达90％以上。基于具有尖晶石结构的铁酸盐催化剂在丁烯氧化脱氢制丁二烯反应中取得了较好的效果。

CN105582960A公开的用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂，是以α-Fe₂O₃以及具有尖晶石结构的ZnFe₂O₄、MgFe₂O₄为主要活性组分。CN103102238A公开的丁烯氧化脱氢生产丁二烯的方法是采用以α-Fe₂O₃与ZnFe₂O₄复合氧化物晶格氧催化剂。CN103079695A公开了一种改性的锌铁氧体催化剂及其制备和使用方法。但大型工业生产装置中，受到工艺条件等的限制，反应压力通常较高，现有用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的生产方法仍存在在较高的反应压力下催化剂活性较低，深度氧化反应较严重，丁二烯选择性不够高的问题。为使丁烯氧化脱氢制丁二烯的工艺路线更具竞争力，需要提高催化剂的活性和丁二烯选择性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有用于丁烯氧化脱氢制丁二烯生产过程中在较高的反应压力下丁烯转化率和丁二烯选择性较低的问题，提供一种新的用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的催化剂。

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催化剂的制备方法，该催化剂制备方法简便。

本发明所要解决的技术问题之三，是提供一种与解决技术问题之一相对应的用于丁烯氧化脱氢制丁二烯的工艺方法，在丁烯氧化脱氢反应中高效、稳定地制取丁二烯产物，具有丁二烯选择性高，催化剂稳定性高的优点。