一種苯酐催化劑及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種以鄰二甲苯和／或萘為原料與含分子氧的氣相氧化催化反應制鄰苯二甲酸酐的催化劑，及該催化劑的制備方法。催化劑包括惰性無孔的載體材料，載體上覆蓋有一層含有五氧化二釩、三氧化二銻、二氧化鈦和粘合劑等的催化活性物質。制備過程是先配制漿液并控制催化活性物質漿液粘度，加熱載體，在轉鼓中將漿液噴涂到載體上，并用熱風干燥。本發明專利技術用于化工領域。

【技術實現步驟摘要】
技木領域本專利技術涉及，具體涉及以鄰二甲苯、萘 為原料與含分子氧的氣體進行氣相催化氧化反應制備鄰苯二甲酸酐所使 用的催化劑，及該催化劑制備方法。
技術介紹
以鄰二甲苯和/或萘為原料固定床催化氧化制苯酐， 一般采用V-Ti型 負載型催化劑，即以V20s和Ti02為催化活性物質，并添加選自堿金屬、 Sb、 P、 Nb、 Ag、 Zr、 W、 Au、 Sn、 Bi等組成組中的至少一種化合物為助 催化劑，用無孔惰性載體材料，將催化活性物質以通常為0.02 2毫米的 薄層狀，涂覆于惰性無孔的載體上而制備催化劑。在固定床反應工藝技術中所使用的催化劑一般以固態顆粒物為載體， 在其表面涂敷含有催化活性物質的液體或漿狀物質形成催化劑活性物質 涂層。此類催化劑除了以鄰二甲苯和/或萘為原料固定床氧化制鄰苯二甲 酸酐催化劑，還有以苯/丁垸為原料固定床氧化制順酐催化劑，氯代鄰二甲 苯固定床氧化制氯代苯酐以及2-甲基吡啶氧化制煙酰胺、煙酸等等。固定床工藝所使用的負載型催化劑由載體和活性物質組成， 一般制備 方法是將催化劑活性物質配制成溶液或者漿狀物質，之后將溶液或者漿狀 物質涂覆在所選定的載體表面，使之在載體表面形成一定厚度的催化活性 物質。負載型催化劑的質量取決于負載涂層的物理和化學性質，如催化劑活性物質的化學組成；局部的不均一性；物理和化學性質的均一性；涂層的 密度；機械性質；形態；宏觀性質；微觀性質；以及催化劑的穩定性能等 等。催化劑活性物質涂覆過程在很大程度上影響催化劑儲存和催化劑性 能的發揮，為把催化劑涂覆制備質量控制在理想范圍之內，必須精確控制 催化劑的涂覆制備過程。在對催化劑的制備過程中，要對選擇的工藝參數進行調整以獲得最終 產品的期望性能。這些參數是多方面的，例如涂覆時的溫度、載氣壓力、 涂覆漿液的流速、以及涂覆中轉鼓的轉速等。此外還取決于涂覆漿液的性 質，在催化劑活性物質漿液配制中，既包含有活性物質前體的制備，也有 漿液或懸浮液的分散處理，即要求對催化劑活性物質槳液的比重、粘度以 及固體物質的分散性質有嚴格的要求。目前此類工業催化劑的制備方式大多采用以下的方式首先按照催化劑的活性物質配方要求，配置好催化劑活性物質的溶液 或者懸浮液，將催化活性物質、或含有催化活性物質組分的前體化合物涂 覆到載體上。催化活性物質可通過不同的噴涂方法負載到載體上，例如在涂覆圓 筒(如糖衣鍋、轉鼓)中，將催化活性組分、或包含催化活性組分的前體 化合物和用于催化劑生產的助劑所組成的溶液或懸浮液或漿狀物質或膏 狀物質涂覆到載體上；或在涂覆過程中，將含有少量粘附性溶劑的活性物 質噴灑到位于涂覆圓筒中的預熱載體表面上，將已通過噴霧或冷凍干燥預 制的并包含有催化活性組分和/或其前體化合物的粉末噴涂在載體上。噴 涂時的溫度控制在15(TC 45(TC。此外，還有采用開放式糖衣鍋的制備方 法，制備溫度為25(TC 35(TC，利用噴槍將催化劑活性物質溶液或漿液噴 涂與載體表面。上述方法在將含有活性物質的漿液噴涂于載體表面的過程中，需要較 大的熱量，在短時間內將活性物質中的固態不溶物或已溶解的化合物快速 干燥，在載體表面形成催化劑活性物質的涂敷層，而溫度高導致漿液中的 溶劑水和有機溶劑的快速蒸發，形成的蒸汽帶走了很大部分的活性物質， 造成了大量活性物質的損失，也導致環境的污染，生產操作處于較嚴重的 化學物質粉塵污染環境中，對操作人員的身體健康造成嚴重的影響。由于在高達30(TC的溫度條件下制備，溶液中的水分和溶劑會很快蒸 發。催化劑活性物質在載體表面形成活性物質涂層的時候，由于水汽的蒸 發影響致使催化劑活性物質涂層松散，強度差，催化劑表面粗糙，細小的 活性物質粉末容易脫落。在上述的催化劑制備方法中，由于存在以上問題，導致制備中活性物 質損失量大，影響催化劑的生產成本；由于在高溫下制備催化劑，開放式 設備，工作環境差，粉塵多，影響環境并對操作人員的毒害大；催化劑外 觀差，表面活性物質易脫落，影響催化劑床層壓力降，導致催化劑床層壓 力降不穩定，可能導致反應過程中原料氣體進料不均勻。催化劑的性能不 能得到充分的發揮，存在的缺陷主要是催化劑穩定性能差，在多次開停車 后，催化劑的選擇性和活性會有不同程度的下降，產物收率和產品質量下 降等。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是針對現有技術的不足，本專利技術的目的之一是提供一種苯酐催化劑，改 進催化劑的性能，提高催化劑穩定性；使得應用時催化劑床層壓力降穩定， 有利于原料氣體進料均勻。本專利技術的另一目的是提供一種苯酐催化劑制備 方法，降低噴涂時的溫度，改進催化劑外觀，確保催化劑表面活性物質不脫落，減少制備過程中活性物質損失量，降低催化劑的生產成本。 本專利技術的技術方案是一種苯酐催化劑，包括惰性無孔的載體材料，在載體上覆蓋有一層 含有五氧化二釩和二氧化鈦的催化活性物質；所述催化活性物質中按質量百分比計，包括3% 20%的丫205，助 催化劑，粘合劑，余量至100%的銳鈦型二氧化鈦；所述的助催化劑包括0.20% 5.0%的三氧化二銻、以Cs2O計為0 1.0%的硫酸銫、以？205計為0 0.5%的磷酸二氫銨、以Nb20s計為0 1.0 %的草酸鈮；助催化劑的質量百分比仍是按照催化活性物質的固體總質量 計，除三氧化二銻外，其余幾種助催化劑可以沒有。所述的粘合劑是共聚型醋酸乙烯酯乳液；所述粘結劑的質量占催化活 性物質中的固體總質量的比例為5% 30%。本專利技術通過在催化活性物質中增加粘合劑，使得催化劑表面的活性物 質不易脫落，改善了催化劑的性能。通常，所述的惰性無孔的載體材料是下列之一熔融的氧化鋁、SiC、 經燒結的滑石、硅酸鋁、石英、陶瓷；所述的惰性無孔的載體為環形、圓柱形、球形或丸形。優選所述的惰性無孔的載體為環形，直徑為3mm 12mm，高度為3 mm 9 mm;孑L率為0.5 mm 10%。優選直徑為5 mm 8 mm，優選高度 為4 mm 7 mm;所用的載體是常規技術產品。上述苯酐催化劑的制備方法的技術方案是，包括以下步驟 第1步，配制漿液根據催化劑配方比例，將適量的偏釩酸銨、草酸、硫酸銫、草酸鈮溶 解于適量的溶劑中，制成溶液；如果配方中沒有銫、鈮，則不添加硫酸銫、草酸鈮；再將三氧化二銻、二氧化鈦、適量的粘合劑，與上述溶液一起加入球 磨機或膠體磨，進行磨碎、混合，并進一步乳化，使釩鈦結合，制成懸浮液；得到催化活性物質漿液；通過粘合劑的加入量控制催化活性物質漿液粘度為10 Pa.S 50 Pa.S;也即，將催化劑活性組份和各種助催化劑的鹽類或氧化物溶解或懸浮 于去離子水和有機溶劑的混合物中，形成溶液或懸浮液。進一步和固態的 粉狀物質混合，并充分研磨，得到活性物質的懸浮液或者膏狀混合物。為了制備具有催化活性的混合物或膏狀混合物，需要將催化劑的催化 活性組分或其前體化合物(例如，其氧化物、鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、碳酸 氫鹽、硫酸鹽、硫酸氫鹽、鹵化物或磷酸鹽，或為配合物，如草酸根或乙 酰丙酮配合物)以及用于催化劑生產的助劑溶解于溶劑中，如果其中的某 種或多種物質不溶于所使用的溶劑，則懸浮在溶劑中。為了保證催化劑制備中的活性物質顆粒相互之間的粘附性以及活性 物質和載體的粘結強度，在制備催化劑活性物質混合物或膏狀物質中加入 粘合劑。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種苯酐催化劑，包括：惰性無孔的載體材料，在載體上覆蓋有一層含有五氧化二釩和二氧化鈦的催化活性物質；其特征是：　所述催化活性物質中，按質量百分比計包括：３％～２０％的Ｖ↓［２］Ｏ↓［５］，助催化劑，粘合劑，余量至１００％的銳鈦型二氧化鈦；　所述的助催化劑包括：０．２０％～５．０％的三氧化二銻、以Ｃｓ↓［２］Ｏ計為０～１．０％的硫酸銫、以Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］計為０～０．５％的磷酸二氫銨、以Ｎｂ↓［２］Ｏ↓［５］計為０～１．０％的草酸鈮；　所述的粘合劑是共聚型醋酸乙烯酯乳液；所述粘合劑占催化活性物質中的固體總質量的比例為５％～３０％。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：盛丁杰，吳保軍，羅國慶，王剛，盧灝，趙彥霞，王瑞璞，胡英花，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司北京化工研究院，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]