一种硅改性氧化铝催化剂及其制备方法和应用、乙醇脱水制乙烯的方法与流程

本发明涉及催化剂，具体涉及一种硅改性氧化铝催化剂及其制备方法和应用、乙醇脱水制乙烯的方法。

背景技术：

1、目前，乙醇催化脱水制乙烯是合成航空煤油前驱体的前置步骤。在现有的乙醇气相脱水制乙烯工艺中，常用的固体酸催化剂包括沸石分子筛、杂多酸及氧化铝类催化剂。其中γ-al2o3因具有适宜的酸性和较高的比表面积而被广泛应用。相关技术开了采用二氧化硅包覆氧化铝载体表面的催化剂体系。该表面二氧化硅包覆结构在一定程度上提升了催化剂的抗水合能力。然而在长期运行中，单纯的外表面包覆难以充分保护载体内部孔道，催化剂仍存在寿命受限的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种硅改性氧化铝催化剂及其制备方法和应用、乙醇脱水制乙烯的方法。本发明提供的硅改性氧化铝催化剂可直接用于乙醇脱水制乙烯，催化剂的寿命长，乙醇的转化率高，乙烯的选择性和纯度高。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种硅改性氧化铝催化剂的制备方法，包括以下步骤：将γ-al2o3置于硅源浸渍液中进行浸渍，干燥后焙烧，得到硅改性氧化铝催化剂；

4、所述浸渍的温度为20~70℃，时间为4~6h。

5、优选的，所述γ-al2o3的孔容为0.4~0.8cm3/g。

6、优选的，所述硅源浸渍液中的硅源包括正硅酸四乙酯或正硅酸甲酯，溶剂包括水、甲醇、无水乙醇、正丙醇、异丙醇或正丁醇；

7、所述硅源浸渍液的浓度为0.4~4.5mol/l。

8、优选的，所述γ-al2o3在使用前先进行预干燥。

9、优选的，所述焙烧的保温温度为1000~1200℃，保温时间为4~6h，焙烧的气氛为氮气；升温至所述保温温度的升温速率为2~5℃/min。

10、优选的，所述干燥的温度为80~120℃，时间为10~12h。

11、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的硅改性氧化铝催化剂。

12、本发明还提供了上述技术方案7所述的硅改性氧化铝催化剂在乙醇脱水制乙烯中的应用。

13、本发明还提供了一种乙醇脱水制乙烯的方法，包括以下步骤：将乙醇在上述技术方案所述的硅改性氧化铝催化剂、保护气氛下进行脱水反应，得到乙烯。

14、优选的，所述脱水反应的条件包括：温度为350~380℃，压力为1~3mpa，乙醇的质量空速为1~3h-1。

15、本发明构筑的硅改性氧化铝催化剂，硅物种（二氧化硅）修饰于γ-al2o3表面与孔道，显著延长了催化剂的单周期运行寿命。本发明制备的硅改性氧化铝催化剂可以直接适用于乙醇的气相脱水制乙烯反应，在长期运行中维持了稳定的乙醇转化率与乙烯选择性，显著增强了催化剂的抗失活能力与运行寿命，催化剂寿命提升约3倍，降低了乙烯规模化制备的综合生产成本（约降低25~30%），乙醇转化率高，乙烯选择性和纯度高，制备的乙烯可直接作为下游齐聚合成航空煤油前驱体的气相原料。

16、如实施例测试结果所示，本发明制备的硅改性氧化铝催化剂的单周期运行寿命延长至10~12个月（约为传统纯γ-al2o3的3倍），催化剂的稳定性好；乙醇转化率高（≥98%），乙烯选择性高（≥97.8%），纯度高（≥96%），制备的乙烯可直接作为下游齐聚合成航空煤油前驱体的气相原料。

1.一种硅改性氧化铝催化剂的制备方法，包括以下步骤：将γ-al2o3置于硅源浸渍液中进行浸渍，干燥后焙烧，得到硅改性氧化铝催化剂；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述γ-al2o3的孔容为0.4~0.8cm3/g。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源浸渍液中的硅源包括正硅酸四乙酯或正硅酸甲酯，溶剂包括水、甲醇、无水乙醇、正丙醇、异丙醇或正丁醇中的一种或多种；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述γ-al2o3在使用前先进行预干燥。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的保温温度为1000~1200℃，保温时间为4~6h，焙烧的气氛为氮气；升温至所述保温温度的升温速率为2~5℃/min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为80~120℃，时间为10~12h。

7.权利要求1~6任一项所述制备方法制得的硅改性氧化铝催化剂。

8.权利要求7所述的硅改性氧化铝催化剂在乙醇脱水制乙烯中的应用。

9.一种乙醇脱水制乙烯的方法，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述脱水反应的条件包括：温度为350~380℃，压力为1~3mpa，乙醇的质量空速为1~3h-1。