[发明专利]用于提高偏酐收率的催化剂

说明书

本发明涉及一种用于提高偏酐收率的催化剂，主要解决现有技术中催化剂活性较差，对偏酐选择性较低，从而导致偏酐收率不高的问题。本发明采用钒系氧化物催化剂，所述催化剂的活性组分包括钒元素、钛元素、以及碱土金属元素和ⅢA族元素中的至少一种的技术方案，较好的解决了该技术问题，减少了偏酐制备过程中副反应的发生，对偏三甲苯氧化反应具有较好效果，提高了偏酐的收率。

技术领域

本发明涉及一种用于提高偏酐收率的催化剂及其制备方法，以及偏酐的合成方法。

技术背景

偏苯三酸酐(TMA)简称偏酐，又名1，2，4-苯三甲酸酐，是一种重要的化工原料和高附加值中间体，广泛应用于耐高温增塑剂、聚酯树脂、聚酯环氧粉末涂料、绝缘漆、水溶性醇酸树脂、润滑油、油墨、胶黏剂等生产行业。由于所制成的树脂材料具有优异的点绝缘性能、耐高温性能和机械性能，被广泛应用在电子、航天航空、机电等工业领域。

目前世界上偏酐生产主要以美国和日本为代表的偏三甲苯液相氧化技术为主，占世界上总产量的70％左右。该工艺是以偏三甲苯为原料，在醋酸介质中，以Co-Mn-Br为催化剂，用空气氧化制成偏酐。此工艺偏酐收率高，但反应流程长，设备腐蚀严重、投资较大，会对生产成本带来压力。气相氧化法是以偏三甲苯为原料，在催化剂作用下用空气进行一步氧化直接生成偏酐的方法。相对于液相氧化法，避免了的问题，生产成本低，是生产偏酐最理想的方法。

目前气相氧化法引起国际上的高度关注，纷纷开展此方法的研究工作。德国GE1518613研究了V-Mo-Cu催化剂用于偏三甲苯气相氧化反应，取得了不错的催化效果。日本JP48-49736研究了V-Ti催化剂，以含氧的气体进行偏三甲苯催化氧化。CN 105498817A研究了V-Ti-Mn-Co金属氧化物与杂多酸复合催化剂，摩尔收率可以达到56.2％。国内现在技术与国外相比尚不完善，开工率很低，无法满足国内偏酐市场需求。因此，通过改变催化剂的制备方法来提高催化剂对偏酐的选择性是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中偏酐收率低的问题，提供一种用于偏酐制备的催化剂，该催化剂具有偏酐收率高的特点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的催化剂的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的用于偏酐制备的方法。

为解决上述技术问题之一，本发明所公开的技术方案为：一种用于偏酐制备的催化剂，其特征在于，所述催化剂为负载型催化剂，其活性组分包括钒元素、钛元素、以及碱土金属元素和ⅢA族元素中的至少一种；催化剂的载体为惰性的碳化硅、α-氧化铝或瓷环。

优选所述活性组分同时包括钒元素、钛元素、选自碱土金属元素的至少一种元素和选自ⅢA族元素中的至少一种元素。此时碱土金属元素与ⅢA族元素之间在提高偏酐收率方面具有协同作用。

上述技术方案中，所述碱土金属元素选自Be、Mg、Ca、Sr和Ba中的至少一种。更有选Mg和Ca。

上述技术方案中，所述ⅢA族元素选自Al、Ga、In和Tl中的至少一种。更优选Al和Ga。

上述技术方案中，作为最优选的技术方案，所述活性组分同时包括钒元素、钛元素、碱土金属元素和ⅢA族元素；例如所述活性组份包括V、Ti、Mg和Al，或者V、Ti、Mg、Al和Ga，或者V、Ti、Ca、Al和Ga，或者V、Ti、Mg、、Ca、Al和Ga。

上述技术方案中，所述催化剂中钒元素与钛元素的摩尔比例为1：(1-15)，更优选1：(2-10)；所述催化剂中钒元素与碱土金属元素和ⅢA族元素总和的摩尔比例为1：(0.01-0.8)，更优选为1：(0.02-0.8)。

上述技术方案中，其特征在于负载型催化剂中活性组分与载体的摩尔比为1:(1-10)。