[发明专利]一种氨氧化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种氨氧化催化剂及其制备方法和应用，氨氧化催化剂包含载体和活性组分，活性组分以原子比计算满足如下结构：V_1.0Ag_aAs_bD_cE_dG_eO_x，其中，D选自Mn、Zn、Ca、Ba、Pb中的一种或多种，E选自Cs、Zr、La、Ce、Pr中的一种或多种，G选自Rh、Ru、Ir、Pt、Au中的一种或多种；a＝0.01～3、b＝0.01～3、c＝0.01～2、d＝0.001～1、e＝0.001～0.6，且0.3＜b/(1+a)＜1.2，0.1＜(b+e)/(c+d)＜15；x由式Ⅰ所示的其他元素的氧化程度决定；上述催化剂在低氨/二甲苯比例进料时，转化率和选择性高、稳定性良好、适合工业化生产。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种氨氧化催化剂及其制备方法，以及该催化剂在二甲苯氨氧化制备苯二甲腈中的应用。

背景技术

苯二甲腈(间苯二腈(IPN)、对苯二腈(TPN)、邻苯二腈(OPN))等芳香腈，是具有广泛用途的精细化工中间体，其氰基具有极强的化学活泼性，通过水解、加氢、加成、缩合、聚合、卤化等反应，可合成一系列的精细化工产品，是制造农药、医药、染料、香料、油品、燃料添加剂等的重要原料，也常用于生产聚酯树脂和聚酯纤维，后者是建材、绝缘材料、纺织助剂的重要中间体。

利用二甲苯、氨和空气经氨氧化一步反应合成间苯二甲腈或其异构体是其最为简洁、经济的生产方法。目前国内外较为先进的技术是运用细颗粒催化剂和流化床氨氧化反应工艺，具有生产安全、工艺简洁、单程收率高的特点。氨氧化工艺近年来得到了较为迅速的发展，其工艺核心技术为催化剂的开发。

目前，二甲苯氨氧化催化剂主要有V-Cr、V-P、V-Sb和Sb-Fe四种体系，其中V-Cr系催化剂因其易于工业化放大生产、批次稳定性好和氨氧化活性较高的特点，得到了较为广泛的应用。但目前二甲苯氨氧化工艺进料中需要保持较高的氨/二甲苯比例，以提高转化率和选择性。

专利CN1500775A公开了一种V-Cr-B-Ti流化床催化剂，其中添加Li、Na、K、Cs、Mn、Ca、Fe、Mo、W或者稀土元素制得，原料摩尔比为氨：间二甲苯＝5～10:1；专利CN1490309A公开了一种V-Cr-Ti流化床催化剂，其中添加P、B、Bi、Sb、As、碱金属或/和碱土金属、Mn、Ni、Co、Pb、Fe、Mo、W或稀土元素制得，原料摩尔比为氨：对二甲苯＝5～10:1；专利CN102219711A公开了一种V-Sb流化床催化剂，其中添加碱金属、Ca、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、B、P制得，原料摩尔比为氨：间二甲苯＝3～10:1。

申请人在研究中发现，目前二甲苯氨氧化工艺进料中存在氨/二甲苯比例过高的问题，通常来说氨/二甲苯比例高于6以上才可取得较好的反应效果，同时原料中大量的氨未参与反应而造成浪费，导致原料成本提高；再者，大量未反应的原料氨混合在反应尾气中造成分离困难和成本提高，也造成三废处理和环保成本上升。目前，为改善上述问题而降低进料中氨/二甲苯的比例，会导致二甲苯转化率、目标产物苯二甲腈选择性和收率的降低。

综上所述，亟需一种结构优化，降低反应进料中氨/二甲苯比例，提高二甲苯转化率、目标产物苯二甲腈选择性和收率的氨氧化催化剂，以减少原料浪费和降低环保成本。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种氨氧化催化剂及其制备方法和应用，该催化剂在低氨/二甲苯比例进料时，具有高转化率和选择性、稳定性良好、适合大规模工业化生产的特性。

为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明第一方面提供了一种氨氧化催化剂，所述氨氧化催化剂包含载体和活性组分，所述活性组分以原子比计算满足如下式Ⅰ所示的结构：