[發(fā)明專利]一種兩段催化劑的制備方法及其應用

有效

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• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109395767B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 王斌;溫月麗;李慧君;黃偉;郝春瑤;法拉茲·艾哈邁德;劉鈺華
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J29/08
• 分類號: B01J29/08;C07C2/86;C07C15/46
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

一種兩段催化劑的制備方法及其應用，屬于催化劑的制備及其應用技術領域，可解決甲苯甲醇側鏈烷基化制備苯乙烯所用的催化劑水熱穩(wěn)定性較差及提高其表面堿性后催化劑的水熱穩(wěn)定性更差的問題，利用等體積浸漬的方法，分別制備前段催化劑和后段催化劑，分別裝填，既保證了催化劑具有較強的堿性，又提高了催化劑的水熱穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明屬于催化劑的制備及其應用技術領域，具體涉及一種兩段催化劑的制備方法，及其應用于甲苯甲醇側鏈烷基化提高苯乙烯產率的方法。

背景技術

苯乙烯是用于合成橡膠、塑料、樹脂的重要化工原料。近年來隨著建材、電子、汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展，苯乙烯的需求量也在不斷增長。與傳統(tǒng)的乙苯催化脫氫法制備苯乙烯相比，甲苯甲醇側鏈烷基化法具有原料成本低、工藝流程簡單，可大幅度降低能耗及CO₂排放量等優(yōu)點，因此近年來成為化工行業(yè)的研究熱點。

大量研究表明：甲醇在較強的堿性催化劑表面脫氫生成甲醛，并吸附在催化劑的酸中心上；甲苯側鏈上的甲基被中強堿中心活化后，吸附在酸中心上；甲醛與活化的甲苯發(fā)生側鏈烷基化反應生成目標產物苯乙烯。

目前甲苯甲醇側鏈烷基化所用的催化劑主要以NaX改性分子篩催化劑為主。雖然此類催化劑表現出了較好的催化性能，但催化劑的水熱穩(wěn)定性較差，特別是提高其表面堿性后催化劑的水熱穩(wěn)定性更差。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對甲苯甲醇側鏈烷基化制備苯乙烯所用的催化劑水熱穩(wěn)定性較差及提高其表面堿性后催化劑的水熱穩(wěn)定性更差的問題，提供一種兩段催化劑的制備方法及其應用。

本發(fā)明采用如下技術方案：

一種兩段催化劑的制備方法，包括如下步驟：

第一步，前段催化劑的制備：用等體積浸漬的方法，將KOH水溶液與NaX沸石按比例混合均勻，25℃下，靜置24h，80℃下干燥12h，500℃焙燒3h，得到前段催化劑，記為m%KOH；

第二步，后段催化劑的制備：a. NaX沸石和K₃PO₄溶液按比例混合，在80℃水浴下攪拌2h，抽濾，得到固體I；b. 將步驟a中所得的固體I按比例加入K₃PO₄溶液混合，在80℃水浴下攪拌2h，抽濾，得到固體Ⅱ；c. 將步驟b中所得的固體Ⅱ按比例加入K₃PO₄溶液混合，在80℃水浴下攪拌2h，抽濾，得到固體Ⅲ；在80℃條件下，將固體Ⅲ干燥12h，焙燒3h，得到白色粉末為后段催化劑，記為K₃PO₄/NaX；

第三步，在固定床反應器的恒溫區(qū)，分別裝填前段催化劑和后段催化劑組成新的催化劑，記為m%KOH/K₃PO₄/NaX，其中前段催化劑裝填在固定床反應器靠近進料氣一端，后段催化劑裝填在固定床反應器靠近出氣口一端，前段催化劑和后段催化劑用石英棉隔開，其中，前段催化劑和后段催化劑的質量比為1:3。

第一步中，KOH與NaX沸石的質量比為1:99～9:91，KOH水溶液與NaX沸石的體積質量比為8 ml:1 g ~15 ml:1 g。

第二步中，步驟a，步驟b和步驟c中，NaX分子篩與磷酸鉀的質量比均為3:1～8:1。

一種兩段催化劑應用于甲苯甲醇側鏈烷基化反應，并進行活性評價，催化反應條件為：常壓，N₂:甲苯:甲醇的摩爾進料比為30:5:1，質量空速為0.5 h-1，反應溫度為425℃。

本發(fā)明的有益效果如下：