[实用新型]精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统

说明书

技术领域

本实用新型属于化工生产领域，具体涉及精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统。

背景技术

顺酐(MAH)是一种常用的基本有机化工原料，是世界上仅次于苯酐的第二大酸酐原料，且其下游产品有着相当广泛的开发和应用前景。MAH广泛应用于合成树脂，润滑油添加剂、医药、食品添加剂、1,4丁二醇、γ丁内酯、四氢呋喃、丁二酸、富马酸等一系列重要的有机化学品和精细化学品。

正丁烷氧化法生产MAH，是以钒磷氧(VPO)催化剂或含有少量助剂的VPO催化剂，例如：含有钼、锌、铀、钨、锡、铋、钛、铌、锑和钴等。在管壳式固定床反应器上，温度为400-450℃条件下发生反应，该氧化反应为强放热，反应生成气中含有产品MAH和副产物醋酸、丙烯酸、一氧化碳和二氧化碳。反应产生的热量通过流动的熔盐将热量带走。目前固定床反应器列管的长径比大都超过100，在整个反应器中熔盐的冷却能力基本上是一致的，但反应速率随着正丁烷的浓度和催化剂床层的温度变化而变化，由于正丁烷混合气体进入反应器底部的温度较低，随着反应的引发，反应速率越来越快，直至丁烷浓度减小使反应放热减缓。反应最剧烈，放热最多使催化剂床层温度最高的点称为热点温度，热点温度越高，生成副产物越多，转化率越高收率越低，选择性下降。如果热点温度超过500℃，或最高热点温度与熔盐温度差超出60℃，催化剂会失活，催化剂的寿命缩短。

为了提高催化剂选择性，降低活性提高收率，在本技术领域通常加入磷化物，如磷酸三甲酯或磷酸三乙酯来调节催化剂的活性和选择性。补充磷的主要作用是维持VPO催化剂中的磷钒比，维持生成MAH的活性相(VO)₂P₂O₇在催化剂中的比例。补充磷化物之后，间断或持续加入助剂水，使加入的磷化物更加均匀的在催化剂床上分布。H.W.Zanthoff在文献(On the active role of water during partial oxidation of n-butane to maleic anhydride over(VO)₂P₂O₇ catalysts[J].Applied Catalysts，1998,172(1):49-58)指出，水在(VO)₂P₂O₇活性相催化剂催化氧化正丁烷制MAH过程中起着重要的作用。一方面，水可以抑制正丁烷在VPO催化剂上的非活性不可逆吸附，提高了反应产物的解吸速度；另一方面，水解离VPO催化剂上的吸附使V-O-V，V-O-P，或P-O-P键断裂，促使V-OH和P-OH基团的生成，此种结构使氧化还原反应更为容易进行，从而使催化剂在生成MAH时处于高活性状态。

现有制备工艺流程，如图2所示，仅单以水流量控制阀控制助剂水量，无法精确控制助剂水的加入量，且并未考虑空气本身湿度对催化剂性能的影响。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提出精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，能够精确控制添加助剂水量，提高催化剂的选择性和收率。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，包括固定床反应器和与其管道相连的混合器；所述混合器同时与水流量控制阀和丁烷、磷化物混合器管道相连；而连有磷化物储罐的磷化物加入器与丁烷、磷化物混合器相通；所述水流量控制阀受 控于计算机控制模块，而计算机控制模块与温湿度仪相连接以采取数据。

进一步地，所述使用的温湿度仪个数至少为1个。

进一步地，所述大气温湿度仪测量环境温度T、相对湿度RH，将所测数值输入计算控制模块，由公式计算，精确控制助剂水的加入量；其计算公式为：