[发明专利]氨氧化反应制备间苯二腈的专用催化剂及制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种间二甲苯氨氧化法制备间苯二腈的专用催化剂，其载体为硅胶，主催化剂为V、Mo、Sb三组分，助催化剂为D和E组分中的至少一种；其活性组分表示为：VMo_bSb_cD_dE_eO_x；所述D为硼、铬、钛、磷、镍、铋、锰、铁、钴、铜、锌或锡；E为钾、锂、钠、铯、镁或钙。本发明还公开了该催化剂的制备方法及用途。本发明利用硅上的含有孤电子对的基团与无机元素进行路易斯酸碱反应，从而强化无机氧化物与载体的作用；同时使无机氧化物分散更均匀，催化剂组分流失少，催化活性高，选择性好，将工业催化剂的使用寿命从一年延长到了两年以上。催化剂制备方法简单，热稳定性和机械强度好，可使用于固定床和流化床反应器。

技术领域

本发明涉及一种氨氧化法制备间苯二腈的专用催化剂及制备方法与用途。它属于有机化学技术领域，也属于有机精细化学品技术领域。

背景技术

间苯二腈是一种高效、广谱、低毒、低残留的农药杀菌剂和防霉剂百菌清(四氯间苯二腈)的中间体；间苯二腈经加氢反应,制得间苯二甲胺,是性能优良的环氧树脂固化剂,也是聚氨酯树脂及尼龙树脂的原料。间苯二腈已经成为一种重要的化工产品，其用量仍呈上升趋势。

间苯二腈最简单、经济的工业生产方法是间二甲苯在催化剂作用下,经气相氨氧化制得。20世纪60年代以来，日本等国对氨氧化法制备间苯二腈进行了大量的研究，并很快实现了工业化。我国从20世纪70年代开始，也进行了许多研究，有关试验报道的摩尔收率为65％～80％，但工业化摩尔收率长期停留在60％左右，经济效益较低，而且间甲基苯腈(下简称单腈)含量较高，对后续产品的生产造成不良影响。从1969年第一套间苯二腈工业装置问世以来,开发性能优异的催化剂一直是提高间苯二腈生产技术水平的核心。

发明人曾开发了硅胶负载型多组分复合氧化物催化剂m-509用于间二甲苯氨氧化反应，间苯二腈摩尔收率可达66％，但是在工业化装置上运行六个月后，催化剂活性下降严重，催化剂失活的主要原因是催化剂表面活性组分的流失(黄驰，郑穹，谢光勇等.间二甲苯氨氧化m-509催化剂失活研究，武汉大学学报(理学版)，2001,47,438-440)。硅胶负载型催化剂通过硅胶浸渍法制备，即硅胶吸附混合的金属盐溶液后高温煅烧活化而成；复合金属氧化物主要通过物理吸附附着在硅胶表面，金属氧化物与硅胶载体的作用力较弱，在流化床反应器中催化剂微球相互碰撞摩擦，金属氧化物很容易脱落，再加之长期高温下复合金属氧化物中部分组分的挥发，导致催化剂活性组分的流失和配比的改变，到一定程度后会导致催化剂活性下降，影响催化剂使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种氨氧化反应制备间苯二腈的专用催化剂。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述专用催化剂的制备方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供上述专用催化剂的用途。

为解决上述第一个技术问题，本发明提供了一种间二甲苯氨氧化反应制备间二苯腈的专用催化剂。

该专用催化剂为微球结构复合无机氧化物催化剂，载体为经含有带孤电子对基团的有机硅高温活化而得的硅胶，主催化剂为钒、钼、锑三组分，助催化剂为D和E组分中的至少一种；该催化剂的活性组分组成表示为：VMo_bSb_cD_dE_eO_x；催化剂中活性组分的重量百分比含量为20～80％，优选为40～70％。其中D为硼、铬、钛、磷、镍、铋、锰、铁、钴、铜、锌或锡；E为钾、锂、钠、铯、镁或钙；b＝0.5～2.5；c＝0.1～1.5；d＝0～0.8；e＝0～0.6；x则根据以上各元素的含量按价态平衡而定。催化剂微球的直径范围为30～120μm。