[发明专利]一种正丁烷氧化制顺酐催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种正丁烷氧化制顺酐催化剂及其制备方法。该催化剂以钒、磷和氧为活性组分，A为活性助剂，B为结构助剂；助剂A选自一种Ⅷ元素的氧化物，助剂B选自一种ⅣA元素氧化物，按重量百分比计V₂O₅含量为43%~52%，P₂O₅含量为47%~55%，助剂A含量为0.5%~3%，其余为助剂B。本发明提供的催化剂具有磷流失速度慢，比表面积大，强度高特点。

技术领域

本发明涉及一种用于正丁烷氧化制备顺酐的催化剂及其制备方法。属于催化剂合成领域。

背景技术

顺丁烯二酸酐简称顺酐，是一种重要的有机化工原料。现阶段生产顺酐的主要有两种方法，苯氧化法和正丁烷氧化法，实际应用中正丁烷氧化方法各方面优于苯氧化法；目前正丁烷氧化制顺酐的生产工艺主要采用钒磷氧（VPO）催化剂。目前的VPO催化剂前驱体主要采用有机法进行制备，其制备过程通常采用五价的钒和磷酸在有机溶剂（主要为醇类）中回流得到的前驱体，所得四价钒氧化物与磷酸回流反应得到VOHPO₄.0.5H₂O。

CN99114080.X公开了一种超临界干燥过程的钒磷氧催化剂的制备过程，使用超临界干燥过程可以获得比表面积大于50m²/g的钒磷氧样品，但是这些方法一般较难操作和控制，尤其是进行大规模生产时。CN108101873 通过串联两个或两个以上的催化剂床层，通过物理的方法可降低床层的反应热点，使床层温度分布平均，有效的抑制副反应发生，提高产品的选择性，增加产品顺酐收率。US4647673公开了一种用于制备耐磨微球状流化床催化剂的方法，该催化剂包含钒和磷的混合氧化物，其中钒磷混合氧化物催化剂前体被致密化、粉碎、成形为可流化颗粒并在流化型条件下煅烧。CN101157048A公开了一种具有纳米结构的钒磷氧催化剂的制备方法，是通过改进常规有机溶剂法，在制备具有纳米结构的钒磷氧催化剂前驱体过程中引入铋盐等助剂、二甲基亚砜和聚乙二醇，直接制备具有纳米结构的钒磷氧催化剂，该方法虽然制得小晶粒的纳米钒磷氧催化剂，但是存在着反应过程丁烷转化率不高，额外加入二甲基亚砜和聚乙二醇，增加了催化剂的制造成本等不足。在顺酐工业化生产过程中，VPO催化剂的寿命大约为5年，在运转过程中催化剂失活的原因是催化剂表面磷的流失。正丁烷氧化是强放热反应，反应过程中热点温度过高会促进催化剂中磷的快速流失。本发明中采用的方法可有效减少磷流失，有效提高催化剂的使用寿命。同时也解决了催化剂强度差等问题。

发明内容

本发明主要针对丁烷氧化制顺酐的催化剂反应过程中磷流失，比表面积小，强度低等不足之处，开发出一种新型的丁烷氧化制顺酐催化剂。本发明提供了一种丁烷氧化制顺酐的催化剂及其制备方法。本发明催化剂具有磷流失速度慢，比表面积大，强度高等优点。

所述催化剂是以钒、磷和氧活性组分，A为活性助剂，B为结构助剂，C为模板剂；助剂A助剂A为IrO₂，助剂B为SiO₂。

所述催化剂活性组分含量以催化剂总质量计，其活性组分中V₂O₅含量为43%~52%，P₂O₅含量为47%~55%，助剂A含量为0.5%~3%，其余为助剂B。

所述催化剂的比表面积为43~52.6m²/g、侧向抗压强度为125~146N/cm、磨损率为0.31~0.61%。

所述催化剂的制备方法：将一定量的钒源、助剂A、模板剂和有机溶剂混合均匀后移入合成釜中密封，在150~220℃反应2~4小时后，向合成釜中加入一定量的磷酸，反应8~28h后形成浆液。将上述浆液沉淀、过滤、洗涤、干燥、成型得到催化剂前驱体。将上述催化剂前驱体置入通氮气保护的可转动加热的不锈钢转鼓中，在喷涂温度80~120℃，经30~70min将质量分数为3~5%的正硅酸乙酯的乙醇溶液喷涂到的催化剂前驱体上对其进行修饰；然后在300~500℃活化8~20小时，得到一种正丁烷氧化制顺酐催化剂。