[发明专利]一种用于正丁烷氧化制顺酐催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于正丁烷氧化制顺酐催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂包括催化剂基质和惰性载体，其中，所述催化剂基质包括钒磷氧化物，所述惰性载体为惰性导热材料。所述惰性载体选自氮化硅、氮化铝、氮化硼中的至少一种。所述制备方法包括将惰性载体与催化剂基质粉混合均匀，压制成型、粉碎，加入造孔剂，重复上述成型、粉碎过程2～10次，成型，热处理得到所述催化剂。本发明采用所述惰性载体既可以稀释反应的热点，形成局部特定惰性区域，又可以传递氧化反应过程中的热量，避免顺酐深度氧化，提高催化剂的选择性。

技术领域

本发明涉及化工催化剂领域，具体地说，是涉及一种用于正丁烷氧化制顺酐催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

顺丁烯二酸酐(简称顺酐)是一种有机化工原料，是目前仅次于苯酐的第二大有机酸酐。它主要是用作生产不饱和聚酯树脂、1,4丁二醇、γ-丁内酯以及富马酸等精细化工产品，主要用于涂料、食品、农药、医药和纺织等行业。顺酐最大的用途是生产不饱和聚酯树脂(UPR)，第二大用途是合成1,4-丁二醇，二者的消费量能占顺酐消费量的60％以上。按照原料来源，国内顺酐的生产分为正丁烷法和苯法两种，其中正丁烷是油田气和天然气分离出的产品，同时也是石油炼制中C4馏分的主要成分，价格相对较低，在转化为顺酐过程中原子利用率更高，由于避免使用苯，因此生产过程中更为低碳、清洁和环保，因此，近几年国内丁烷法装置异军突起，占据了半壁江山，成为国内顺酐生产的主流技术。

正丁烷氧化制顺酐工艺过程中最重要、最核心的部分是催化剂，该催化剂性能的高低，直接影响着顺酐的收率，也影响着企业的其它经济技术指标。作为正丁烷氧化制顺酐的催化剂，其主要活性成分为焦磷酸氧钒，在工业催化剂中，将该活性组分、润滑剂或者其它等混合在一起，制备成一定形状的工业用催化剂。

正丁烷氧化制顺酐的反应是一个强放热反应，反应产生的热量如果不及时移走，不仅使得生成的顺酐很快被过氧化，生成一氧化碳和二氧化碳，造成顺酐选择性的下降；同时局部过热还会使得催化剂发生不可逆相变，使得焦磷酸氧钒相转变为其它非活性相；或者会使磷从催化剂中溢出，影响催化剂的使用寿命和反应性能。

现有技术有将活性组分钒磷氧(VPO)负载到载体上，一方面通过控制载体的制备，制备单一或者复合氧化物载体，其主要目的是为了提升催化剂的表面积，更好的进行反应，或者通过载体与催化剂的协同作用，促进反应性能的提升。在该过程中，载体需要进行特殊处理和加工，不仅增加了工艺的复杂性还增加了催化剂额外生产成本。

正丁烷氧化制顺酐催化剂价格昂贵，每吨价格售价80万元/吨，在不影响催化剂性能的情况下，向催化剂中填充价格更便宜的惰性载体，可以降低催化剂的成本，提升企业的利润。

发明内容

为了解决以上现有技术中存在的问题，本发明提出一种用于正丁烷氧化制顺酐催化剂及其制备方法和应用。

本发明目的之一为提供一种用于正丁烷氧化制顺酐催化剂，包括催化剂基质和惰性载体，其中，所述催化剂基质包括钒磷氧化物，所述惰性载体为惰性导热材料。

按照本发明，钒磷氧化物活性组分为(VO)₂P₂O₇晶相，其由半水合化合物VOHPO₄·0.5H₂O在一定温度和气氛下转变而来。