[發明專利]用于乙醇脫水制取乙烯的分子篩包覆TiO2的核殼結構復合催化劑

無效

• 申請號: 200910040565.1
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101590426A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 李新軍;吳梁鵬;陳勇;張玉媛;肖妍艷;馮滿枝;唐兆興;袁振宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J29/70;B01J29/08;B01J29/40;B01J21/06;B01J35/02;C07C11/04;C07C1/24
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司
• 代理人: 莫瑤江

技術領域

本發明涉及化學化工及生物化工技術領域，尤其涉及用于乙醇脫水制取乙烯的新型核殼結構復合催化劑。

技術背景

乙烯是一種主要的基本有機化工原料，大約有75％的石油化工產品來源于乙烯。乙烯的工業規模和水平是反映一個國家化學工業發展水平的重要標志。目前，乙烯主要是以石油為原料催化裂解來生產，通常其反應溫度高達850℃。近年來，石油資源貯量隨開采量的增加和開采時間的延長逐年減少，且環境污染日益嚴重以及對清潔能源的重視，以木薯等非糧作物為原料生產的生物乙醇以及以纖維素水解制得的生物乙醇來制取乙烯是將來滿足乙烯需求的一個重要補充，可以減少污染氣體(SO₂、NO₂)的排放，對改善環境有極大的好處。催化劑是乙醇脫水制乙烯的關鍵因素之一。采用低溫催化劑，能降低合成乙烯的工藝成本；采用高選擇性的催化劑，能夠降低產物的分離提純成本，因此探尋新型高效的催化劑能夠有效促進乙醇脫水制乙烯是十分重要的。

早在13世紀，人們就發現乙醇催化脫水可制得乙烯，且此后在石油化工發展前一直用該法制取乙烯。目前工業上用的γ-Al₂O₃催化劑反應溫度為450℃。而分子篩催化劑因其具有不腐蝕設備、更低的反應溫度、更高的反應單程轉化率和乙烯的收率、熱穩定性好等特點，在二十世紀八十年代就開始引起了人們的廣泛關注。TiO₂作為一種優良的催化劑和助劑，在與SiO₂、MgO和Al₂O₃復合時能夠促進低碳醇的脫水。實驗發現TiO₂/γ-Al₂O₃，TiO₂/4A分子篩能夠適當地降低乙醇脫水制乙烯的催化溫度，提高乙醇轉化率和乙烯選擇性，但TiO₂包覆分子篩催化劑中TiO₂可能覆蓋催化劑的部分活性位。

經查閱文獻，國內外未見到有用于乙醇脫水制取乙烯的分子篩包覆TiO₂的復合催化劑的文獻、專利及成果報導。

發明內容

本發明的目的是提供用于乙醇脫水制備乙烯的過程中能夠提高乙醇轉化率、乙烯產氣速率及選擇性的具有高催化活性的分子篩包覆TiO₂的核殼結構復合催化劑。

本發明復合催化劑，其成分為分子篩和TiO₂，其特征在于：內部核心為二氧化鈦助劑，外部以分子篩或離子交換改性的分子篩包覆。

所述內部核心的二氧化鈦助劑選自如下之一：TiO₂粉或雜質元素摻雜的TiO₂粉、TiO₂納米管或雜質元素摻雜的TiO₂納米管。所述外部包覆的分子篩選自如下之一：A型分子篩或其離子交換改性的分子篩、Y型分子篩或其離子交換改性的分子篩、SAPO型或其離子交換改性的分子篩、ZSM型或其離子交換改性的分子篩。

所述雜質元素摻雜的TiO₂粉和TiO₂納米管中，其雜質元素選自如下之一或一種以上：銀(Ag)，鎳(Ni)錳(Mn)，鐵(Fe)，鋅(Zn)，鈷(Co)，鈧(Sc)，釩(V)，鉻(Cr)，鈰(Ce)，鍶(Sr)，鉑(Pt)，金(Au)。

所述離子交換改性的分子篩選自如下元素之一或一種以上改性的A型分子篩、Y型分子篩、SAPO型分子篩、ZSM型分子篩：銀(Ag)，錳(Mn)，鋅(Zn)，釩(V)，鈷(Co)，鈰(Ce)，鍶(Sr)，磷(P)，鐵(Fe)，鎳(Ni)。

本發明復合催化劑的制備步驟如下：

1、晶種的選擇及處理

晶種可以選擇TiO₂粉或雜質元素摻雜TiO₂粉、TiO₂納米管或雜質元素摻雜TiO₂納米管。直接使用或者將其置于烘箱中烘干，并在馬弗爐中進行熱處理，自然冷卻到室溫后使用。

2、分子篩或離子交換改性分子篩包覆TiO₂的核殼結構復合催化劑的制備