[发明专利]一种用于生产顺丁烯二酸酐的钒磷氧催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种用于生产顺丁烯二酸酐的钒磷氧催化剂的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：

A、制备杂多酸溶液

在温度10～100℃下，按照杂多酸与水或有机溶剂的质量比1：5～50将具有Keggin结构的杂多酸溶于水或有机溶剂中，得到一种杂多酸溶液；

B、制备催化剂前驱体

按照杂多酸与五氧化二钒的摩尔比1：0.001～0.1，把步骤A得到的杂多酸溶液与五氧化二钒加到由苯甲醇与异丁醇组成的混合溶剂中，混合均匀得到一种反应混合物，接着让所述的反应混合物进行第一段加热回流6～24h，然后滴加浓磷酸，再进行第二段加热回流9～24h，得到一种蓝色浆体；

将所述蓝色浆体冷却至室温，生成灰黑色沉淀，然后过滤，使用水、乙醇、异丁醇或甲醇溶剂进行洗涤，在温度100～150℃与选自空气、氮气、氩气气氛或真空的条件下进行干燥，筛分得到一种催化剂前驱体；

C、成型

将步骤B得到的催化剂前驱体与选自石墨、滑石粉或乙二醇的脱膜剂按照重量比100：0.1～10混合均匀，然后使用打片机打片成型；

D、焙烧

让步骤C得到的打片成型催化剂前驱体在正丁烷与空气混合气或水蒸气与空气混合气的活化气氛中，在混合气以空速500～2000h^-1与反应压力0.1～1.0MPa的条件下，以升温速率1～10℃/min由室温加热到温度200～350℃，并在这个温度范围内活化处理1～3h；然后，在水蒸汽与空气混合气或水蒸气与惰性气体混合气的活化气氛中，在混合气以空速500～2000h^-1与反应压力0.1～1.0MPa的条件下，以升温速率2～20℃/min加热到温度350～550℃，并在这个温度范围内活化处理0.1～3.0h，得到所述的钒磷氧催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤A中，所述的有机溶剂是一种或多种选自甲醇、乙醇、乙酸、异丁醇、苯甲醇、乙二醇或柠檬酸的有机溶剂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，在所述混合溶剂中苯甲醇与异丁醇的体积比是1：10～10：1。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，以毫升计混合溶剂与以克计五氧化二钒的比是1：0.01～0.2。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，让所述的反应混合物以升温速率1～10℃/min加热到温度100～150℃进行第一段加热回流。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，所述浓磷酸的浓度是以重量计70～100％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在步骤B中，让第一段加热回流的反应混合物以升温速率1～10℃/min加热到温度90～140℃进行第二段加热回流。

8.根据权利要求1所述的钒磷氧催化剂，其特征在于在步骤C中，其成型的形状是圆柱形、条形、三叶草形或者环形。

9.根据权利要求1所述的钒磷氧催化剂，其特征在于在步骤D中，在正丁烷与空气混合气或水蒸气与空气混合气的活化气氛中与在水蒸汽与空气混合气或水蒸气与惰性气体混合气的活化气氛中，正丁烷在所述混合气中的摩尔分数是0.5～2.0％；水蒸气在所述混合气中的摩尔分数是20～60％；惰性气体在所述混合气中的摩尔分数是40～80％；所述的惰性气体是一种或多种选自氮气、氩气或氦气的惰性气体。

10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述制备方法得到的用于生产顺丁烯二酸酐的钒磷氧催化剂，其特征在于它具有下述特性：

化学组成：Keggin结构杂多酸或者盐[XM₁₂O₄₀]^n-/VPO催化剂，式中X代表P、Si、Ge或As元素；M代表Mo或W元素；

晶体结构：催化剂中主要为(VO)₂P₂O₇相、无定形相以及Keggin结构杂多酸或者盐[XM₁₂O₄₀]^n-；

比表面积：15～35m²/g；

孔体积：0.1～0.6ml/g；

催化性能：在正丁烷摩尔含量为1～2％的正丁烷与空气的混合气作原料，在反应温度370～420℃、体积空速1000～2000h^-1与反应压力0.05～0.20MPa的条件下正丁烷转化率为85％以上，顺酐选择性为68％以上。