[發明專利]一種乙炔和乙烯共進料芳構化制備苯的方法和催化劑

在審

• 申請號: 202210585742.X
• 申請日: 2022-05-27
• 公開（公告）號: CN114920618A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 徐力;楊寧;王曉靜;潘一峰;王端明
• 申請（專利權）人: 汕尾職業技術學院
• 主分類號: C07C2/48
• 分類號: C07C2/48;C07C15/04;B01J23/46;B01J29/03;B01J37/02
• 代理公司: 汕尾創聯專利代理事務所(普通合伙) 44382
• 代理人: 常躍英

本發明公開了一種乙炔和乙烯共進料芳構化制備苯的方法，通過在乙炔氣氛中引入一定比例的乙烯原料，乙烯作為反應中間物可以促進乙炔制苯反應，提高目標產物苯的選擇性。該方法具有乙炔轉化率高和產物中苯選擇性高等特點。本發明還公開了一種負載型過渡金屬復合催化劑，結合前述方法可將反應的乙炔轉化率和苯選擇性均提高到較為理想的水平，且其操作簡單，條件較為溫和，能夠滿足工業應用要求，便于進行大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于化學化工領域，涉及一種乙炔和乙烯共進料芳構化制備苯的方法和催化劑。

背景技術

苯、甲苯和二甲苯等輕質芳烴作為基本的化工原料，廣泛應用于制取橡膠、纖維、塑料、染料等化工產品。近年來，隨著合成材料的快速發展和對其它精細化學品需求的日益增長，芳烴的需求量持續增加。目前，芳烴主要來源于石油化工中的催化重整和烴類裂解，石油資源的短缺使新技術的開發迫在眉睫。如果能夠利用無環的簡單分子，如甲烷、甲醇、乙炔等，使其發生芳構化反應直接轉變為高附加值的輕質芳烴，將會為芳烴生產開辟新的途徑。

乙炔的反應活性極高，其環三聚反應強放熱，但無催化劑參與時在400℃下反應因副反應較多而僅產生極少量的苯。Reppe等人（Ann.Chem. 1948, 560, 104）于1948年首次報導了一種NiBr₂催化劑，利用均相催化手段可以實現炔烴的環三聚反應來合成各種取代苯衍生物。此后，炔烴的芳構化反應引起了國內外研究者們的廣泛關注，很多過渡金屬及其絡合物被發現可以催化乙炔的芳構化反應。

Elsternwick等人（U.S.P. 4424401）公開了沸石催化劑ZSM-5表面的乙炔芳構化反應性能：在惰性氣體、水、氫氣和醇存在條件下，在260-550℃的較寬溫度范圍內，ZSM-5分子篩均可以較好的催化該反應，但極易失活。Timmons等人（U.S.P. 5118893）公開了在H2O、H2存在的條件下一種Ni、Co改性的ZSM-5催化劑表面的乙炔芳構化反應情況。結果發現，反應穩定性有一定程度提高，但芳烴選擇性降低。

許磊等人（CN105498757A）報導了一種負載型高分散鈀、釕、銠過渡金屬復合催化劑，可以達到90%以上的乙炔轉化率和超過70%的苯選擇性，但反應穩定性較差。黃偉等人（CN107042120A）報導了一種改性負載型鈀催化劑，在反應過程中同樣體現出較高的乙炔轉化率和苯選擇性，但轉化率和選擇性往往不能兼顧，且穩定性仍有待提高。徐力等人（CN105498759A）公開了一種負載型鈀、釕、銠過渡金屬復合催化劑可以達到乙炔轉化率100%，苯選擇性大于80%。

由此可見，目前公開的乙炔芳構化反應方法的優化大多從催化劑入手，仍存在乙炔轉化率和苯選擇性顧此失彼的缺點。如前所述，乙炔分子非常活潑，這就導致其反應時容易發生深度聚合，苯選擇性下降，從而在一定程度上限制了該反應的工業應用。

發明內容

本發明的要解決的技術問題是：提供一種乙炔和乙烯共進料芳構化制備苯的方法和催化劑。尤其是可以在較長時間內穩定保持100%乙炔轉化率和較高的苯選擇性。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

本發明提供一種乙炔和乙烯共進料芳構化制備苯的方法，將含有乙烯和乙炔的物料組分及氮氣通入反應器與催化劑接觸進行芳構化反應。

進一步地，所述物料組分中乙烯和乙炔的體積比為體積比為0.01-0.2，例如可以是0.01、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.15或0.2，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

進一步地，所述芳構化反應的反應溫度為400-600℃，乙炔體積空速為500-3000h^-1。