[發明專利]烷烴脫氫制烯烴催化劑及其制備和脫氫方法

有效

• 申請號: 202110541901.1
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113198513B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 周永華;林百寧;徐凡;劉雨薇;仇普文;王華偉;王雷;王寧
• 申請（專利權）人: 中南大學;天津大沽化工股份有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;B01J37/08;C07C5/333;C07C15/46
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生

本發明屬于催化脫氫技術領域，具體公開了一種烷烴脫氫制烯烴催化劑的制備方法，將能提供B、P、S、N元素的化合物原料在溶劑中進行重結晶，隨后將重結晶產物在含氨氣氣氛內、在大于或等于5℃/min的升溫速率下升溫至700～1000℃，并進行保溫焙燒，制得所述的催化劑；所述的化合物原料中，S：B元素摩爾比為大于或等于10；P：B元素摩爾比為大于或等于0.5；N：B的元素摩爾比大于或等于10。本發明還包括所述的制備方法制得的催化劑以及該催化劑在烷烴直接或氧化脫氫制備烯烴中的應用。本發明基于所述的制備方法，能夠獲得一種特殊的催化劑，且該催化劑具有良好的轉化率，同時具有優異的產物選擇性和穩定性。

技術領域

本發明屬于化學合成領域，具體涉及一種烷烴脫氫制備烯烴的催化劑及脫氫方法。

背景技術

烯烴是重要的化工原料，例如苯乙烯作為芳烴的衍生物，是化工行業生產高聚物重要的單體原料，被廣泛應用于和人們日常生活密切相關的領域中。據估計，每年苯乙烯相關的工業產值可達600億美元。近20年來，隨著全球苯乙烯下游產品市場的不斷開拓，苯乙烯需求量逐年上升。雖然從國際市場來說苯乙烯的產能有所富裕，但我國作為苯乙烯需求增速最快的國家之一，苯乙烯自給率仍處于較低水平。相關數據顯示，到2022年我國苯乙烯生產能力將超過1500萬噸/年，而根據目前己知的下游裝置新、擴、擬建計劃，下游裝置苯乙烯表觀需求量將達到1800～1900萬噸/年，缺口仍然超過300萬噸/年。在反傾銷、貿易戰的大背景下，我國苯乙烯進口附加稅大幅上漲，這意味著開發新的苯乙烯生產技術，尤其是自主研發高性能、低成本、低能耗的乙苯脫氫制苯乙烯催化劑，對于提高國內苯乙烯自給率具有重要的意義又富有挑戰性。

在實際生產過程中，考慮到乙苯脫氫制備苯乙烯的反應為分子數增加的強吸熱反應，受熱力學平衡限制較大，低壓和高溫條件下有利于提高反應轉化率。1937年，美國陶氏化學公司(Dow)和德國巴斯夫公司(BASF)同時實現了乙苯脫氫制取苯乙烯的工業化生產。經過80多年的發展，目前工業上應用的苯乙烯生產方法主要有兩種：乙苯直接脫氫法和苯乙烯環氧乙烷聯產法，而乙苯催化脫氫催化劑也已由初期使用的鋅系、鎂系催化劑逐步被綜合性能更為優異的鐵系催化劑所取代。當前，使用含鉀氧化鐵或氧化鋅作為催化劑、在600～650℃的高溫和過量水蒸氣(水/烴比7～15)保護下催化乙苯直接脫氫生產苯乙烯的Lummus/Monsanto/UOP工藝是現目前世界上應用最為廣泛的苯乙烯生產技術，該項技術研究至今已有70多年的歷史，相應的研究成果也得到了廣泛的認可，采用該工藝生產的苯乙烯量占全球苯乙烯生產總量的90％以上。但水蒸氣的大量消耗，使得整個生產過程能耗巨大。此外，考慮到溫度過高會加劇苯乙烯的聚合，且鉀在高溫下不穩定，容易向低溫區或催化劑顆粒中心轉移，導致催化劑的穩定性變差。