本發(fā)明涉及脫氫催化，具體涉及一種脫氫催化劑及其制備方法和應(yīng)用和氧化烷基苯脫氫的方法。

背景技術(shù)：

1、苯乙烯是重要的基本有機(jī)原料，主要用于制造聚苯乙烯樹脂、不飽和聚酯樹脂、離子交換樹脂、合成樹脂涂料及絕緣體等材料。這些材料在汽車制造、家電用器、紡織、建材、輕工、玩具等工業(yè)部門都有著非常重要的用途。目前為止，乙苯催化脫氫法一直是國內(nèi)外生產(chǎn)苯乙烯的主要技術(shù)路線，其生產(chǎn)能力約占苯乙烯總生產(chǎn)能力的85％左右。為提高乙苯脫氫的生產(chǎn)效率，工業(yè)上通常引入大量高溫水蒸汽。水蒸汽在反應(yīng)中起到多種重要作用，如提供反應(yīng)所需熱量、促進(jìn)化學(xué)平衡向苯乙烯方向移動、通過水氣變換反應(yīng)消除催化劑表面積碳、氧化催化劑表面保持催化劑活性等等。

2、一般而言，烴類脫氫可以分為氧化脫氫和直接脫氫兩種反應(yīng)類型。對于乙苯脫氫制苯乙烯反應(yīng)來說，現(xiàn)已大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的是非氧化直接脫氫催化，但存在著熱力學(xué)平衡限制、水蒸氣消耗量大、能耗大、催化劑易失活等缺點。氧化脫氫催化過程中多采用鐵或釩的氧化物作為催化劑，乙苯在空氣、氧氣或co2等氣氛下氧化脫氫，可以打破熱力學(xué)平衡的限制。而該方法中最為重要的核心技術(shù)便是高性能氧化乙苯脫氫制苯乙烯催化劑的研發(fā)。cn112844362b公開了一種提高氧化和氧化脫氫反應(yīng)中金屬氧化物催化劑活性的方法，利用金屬氧化物能夠在酸性或堿性溶液中發(fā)生溶解-沉積的特性，將金屬氧化物催化劑在酸性或堿性溶液中進(jìn)行處理，催化劑發(fā)生重構(gòu)，其活性組分的均勻性和活性得到明顯改善，從而顯著提高其催化反應(yīng)性能。cn106000409b公開了一種用于氧化乙苯脫氫制苯乙烯的鐵基復(fù)合氧化物催化劑，該催化劑活性組分為feox，助劑為tio2、pdo、zno、v2o5中的任意一種，載體為γ-al2o3，其采用原子層沉積法制備而成，催化劑活性組分分散度較高，表現(xiàn)出較好的氧化乙苯脫氫性能。

3、但是，在氧化乙苯脫氫制苯乙烯的催化反應(yīng)技術(shù)中，目前為止的催化劑制備方法收益并不明顯，催化劑的催化活性和穩(wěn)定性等性能并不能完全滿足乙苯脫氫制苯乙烯催化劑實際應(yīng)用中的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中乙苯脫氫制苯乙烯催化劑活性不高、穩(wěn)定性較差的問題，以及脫氫過程中水蒸氣消耗量大、能耗大、催化劑易失活的問題，本發(fā)明提出了一種脫氫催化劑及其制備方法和應(yīng)用和氧化烷基苯脫氫的方法。該脫氫催化劑應(yīng)用于氧化烷基芳烴(例如乙苯)脫氫制烯基芳烴(例如苯乙烯)反應(yīng)中，具有催化活性高、穩(wěn)定性好的特點。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種脫氫催化劑，以催化劑總重為基準(zhǔn)，該脫氫催化劑包括：fe2o3、k2o、ceo2、co3o4、vib族金屬元素氧化物、mno2和ivb族金屬元素氧化物；所述脫氫催化劑在o2-tpd測試中的氧脫附量大于8.2mmol/g。

3、本發(fā)明第二方面提供一種本發(fā)明所述的脫氫催化劑的制備方法，該方法包括：

4、(1)將fe源、k源、mn源、ivb族金屬源混合后，第一干燥，第一焙燒；

5、(2)將ce源、co源、vib族金屬源混合后，第二干燥，第二焙燒得到焙燒產(chǎn)物，焙燒產(chǎn)物與含多元醇和堿的溶液混合，進(jìn)行溶劑熱還原反應(yīng)，再醇洗，真空干燥或惰性氣體氛圍中干燥；

6、(3)將步驟(1)和(2)所得產(chǎn)物混合，成型；

7、焙燒產(chǎn)物、多元醇、堿的質(zhì)量比為1:(35.8-44.2):(1.06-1.75)。

8、本發(fā)明第三方面提供一種本發(fā)明所述的脫氫催化劑在氧化烷基芳烴脫氫制備烯基芳烴中的應(yīng)用。

9、本發(fā)明第四方面提供一種氧化烷基苯脫氫的方法，該方法包括：

10、在催化劑、氧氣存在下，將烷基苯和水接觸，進(jìn)行脫氫反應(yīng)制備烯基苯；

11、所述催化劑包括本發(fā)明所述的脫氫催化劑。

12、通過上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)勢如下：

13、(1)本發(fā)明所述催化劑表面具有豐富的氧空位(o2-tpd測試中的氧脫附量大于8.2mmol/g)，催化劑表面的活性物種的遷移能力會明顯增強(qiáng)。

14、(2)本發(fā)明通過制備方法的調(diào)控，采用不同活性組分分段合成的方法結(jié)合溶劑熱還原反應(yīng)，在催化劑中引入豐富的氧空位。

15、(3)本發(fā)明所述脫氫催化劑，可用于氧化烷基芳烴(例如乙苯)脫氫制備烯基芳烴(例如苯乙烯)，在烷基芳烴(例如乙苯)直接脫氫的反應(yīng)工藝中引入氧氣，可以打破反應(yīng)的熱力學(xué)平衡限制，促使化學(xué)平衡向脫氫制烯基芳烴(例如苯乙烯)的方向正向移動，顯著提高反應(yīng)中的烷基芳烴(例如乙苯)的轉(zhuǎn)化率。催化劑表面具有豐富的氧空位，催化劑表面的活性物種的遷移能力會明顯增強(qiáng)，可以顯著減少積碳的產(chǎn)生，從而提升催化劑的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種脫氫催化劑，其特征在于，以催化劑總重為基準(zhǔn)，該脫氫催化劑包括：fe2o3、k2o、ceo2、co3o4、vib族金屬元素氧化物、mno2和ivb族金屬元素氧化物；所述脫氫催化劑在o2-tpd測試中的氧脫附量大于8.2mmol/g。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫氫催化劑，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脫氫催化劑，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的脫氫催化劑，其特征在于，該方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其中，

8.權(quán)利要求1-3中任意一項所述的脫氫催化劑在氧化烷基芳烴脫氫制備烯基芳烴中的應(yīng)用。

9.一種氧化烷基苯脫氫的方法，其特征在于，該方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及脫氫催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脫氫催化劑及其制備方法和應(yīng)用和氧化烷基苯脫氫的方法；以催化劑總重為基準(zhǔn)，該脫氫催化劑包括：Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、K<subgt;2</subgt;O、CeO<subgt;2</subgt;、Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;、VIB族金屬元素氧化物、MnO<subgt;2</subgt;和IVB族金屬元素氧化物；所述脫氫催化劑在O<subgt;2</subgt;?TPD測試中的氧脫附量大于8.2mmol/g。所述催化劑表面具有豐富的氧空位(O<subgt;2</subgt;?TPD測試中的氧脫附量大于8.2mmol/g)，催化劑表面的活性物種的遷移能力會明顯增強(qiáng)。該脫氫催化劑應(yīng)用于氧化烷基芳烴(例如乙苯)脫氫制烯基芳烴(例如苯乙烯)反應(yīng)中，具有催化活性高、穩(wěn)定性好的特點。

技術(shù)研發(fā)人員：查凱文,繆長喜,宋磊,曾鐵強(qiáng),朱敏,張征湃
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19