[发明专利]用于氨氧化生产间苯二甲腈催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨氧化生产间苯二甲腈催化剂的制备方法。

背景技术

间苯二甲腈(简称IPN)是有机合成的重要有机原料，其经氯化合成的四氯间苯二甲腈(百菌清)是高效、低毒防霉杀菌剂；经加氢制得的间苯二甲胺(MXDA)是性能优越的环氧树脂固化剂，也是聚氨酯树脂和尼龙树脂的原料。

间苯二甲腈最简单、最经济的制造方法是用间二甲苯在催化剂作用下气相氨氧化反应得到，其核心技术是催化剂。

五十年代日本昭和电工开发了间二甲苯氨氧化固定床合成间苯二甲腈生产技术，七十年代日本三菱瓦斯公司与美国Badger公司合作开发了细颗粒流化床间苯二甲腈工业装置，主要用于生产间苯二异氰酸酯，使间苯二甲腈的生产水平得到了提高。近年来，随着四氯间苯二甲腈(百菌清)和间苯二甲胺(MXDA)市场的扩大，我国的间苯二甲腈(IPN)的生产规模呈快速增长之势，其催化剂及其生产技术研究也空前热门。

在间苯二甲腈生产中，最普遍使用的反应是固定床工艺和流化床工艺，其中流化床工艺又以催化剂颗粒区分粗颗粒挡板流化床和细颗粒自由流化床，后者是目前国内外普遍使用的最为先进的生产方法，并能较好的解决反应器工程放大效应。

在间二甲苯氨氧化反应技术所使用的催化剂中，V系催化剂是最普遍而有效的一种催化体系，早期一般都使用简单的钒组份或钒组份添加少量助催化元素，其活性太高，选择性较差，收率较低。从近期的催化剂组成来看主要有V-Cr、V-Mo、V-P及Sb-Fe等四种组成，由于Sb系催化剂制备及反应条件等比较复杂，Sb盐的溶解度较小，导致制备成喷雾法的流化床催化剂更为艰难，使该系催化剂芳烃氨氧化技术的经济性较差而一直未推广工业应用。相反V-Cr催化剂制备简单、重复性好，对芳烃氨氧化具有较高的反应活性，但是两组份的催化剂活性仍然过高，易造成深度氧化，会生成大量的CO₂、CO、HCN。并且该催化剂对氨有较强的氧化分解能力，大大增加了氨的消耗。

八十年代日本三菱瓦斯公司推出了V-Cr-B-Mo、V-Cr-B-P等四组份催化剂，催化反应性能在原三组份的基础上有所提高，但其反应副产尤其CO、CO₂生成量仍较高。九十年代三菱瓦斯又公布了(EP0525367A1)V-Cr-B-P-Mo五组成的催化剂，改善了反应副产的生成量，提高了间苯二甲腈的收率，但该文献指出必须使用价格昂贵的磷钼酸铵的催化剂原料，才能得到理想的反应结果。

BASF制备的VSb/Al或Si催化剂中加入K、Fe及W，制备成固定床催化剂，其间苯二甲腈收率为78.8％，但根据公开的制备方法，无法制成流化床催化剂。上海石油化工研究院研发的流化床催化剂(99113575.X)为V-Cr系，其不含Sb，间苯二甲腈的收率也仅为78.8％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中生产的催化剂用于间二甲苯氨氧化反应时存在的反应活性低，产品收率差的问题。提供一种新的用于生产间苯二甲腈催化剂的制备方法。该方法中具有制成的催化剂前驱浆料均匀，活性组份溶解度大，有利于喷雾成所需颗粒分布的球形物，并且不会形成较多沉淀物和制备工艺简单的特点。制得的催化剂用于氨氧化反应时具有活性高和间苯二甲腈收率好的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于生产间苯二甲腈催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所需量的钒组份溶解于所需量的助溶剂中，再依次加入所需量的载体硅溶胶和所需量的锑组份溶液，形成催化剂的前驱溶液M；

(2)将所需量的A、B、C组份的氧化物或盐溶于水成溶液N，混合M和N并加热蒸发至固含量为35～80％的喷雾浆料；

将该浆料喷雾成所需的颗粒，再经100～200℃干燥，450～800℃高温焙烧即制成催化剂；

其中制得的催化剂以原子比计化学式如下的组合物：

V_1.0Sb_aA_bB_cC_dO_x

式中A为选自锂、钠、钾、铷或铯中的至少一种；

B为选自镁、钙、钼、钡、铬、钨、锰、铁、钴、镍或锡中的至少一种；

C为选自硼或磷中的至少一种；

其中a的取值范围为0.3～2.0；

b的取值范围为0.01～0.5；

c的取值范围为0.05～1.0；

d的取值范围为0～2.0；

x为满足其它元素化合价所需氧原子数的总和；