[发明专利]催化剂再活化方法

说明书

公开了使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的系统和方法。使包含乙烷和包括氧气的氧化剂的进料料流流向反应器，在该反应器中设置有包含MoVNbPd氧化物的催化剂。乙烷和氧化剂在催化剂存在下在足以产生乙酸的反应条件下反应。当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低预定百分比时，停止进料料流向反应器的流动。使再生气体料流流经反应器，以在操作条件下使再生气体料流与催化剂接触，以增加催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年3月26日递交的美国临时专利申请No.62/823,930的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及使用和再生用于生产乙酸的催化剂的方法。更具体地，本发明涉及使用和再生适于催化乙烷氧化以生产乙酸的催化剂的方法。

背景技术

乙酸是一种化学试剂，用于生产塑料瓶、照相胶片、聚乙酸乙烯酯(用于木材胶)以及合成纤维和织物。乙酸还常用作清洁剂、食品的酸度调节剂和调味品。

在化学工业中有多种生产乙酸的方法。其中一种方法是乙烷的氧化。在该工艺中，乙烷和氧化剂在催化剂存在下在升高的温度和压力下反应生成乙酸。然而，催化剂的性能在该工艺中随着时间的推移逐渐下降，导致各种问题，包括二氧化碳和水的形成增加、催化剂温度升高和乙酸生产率降低。

二氧化碳和水形成的增加可导致用于纯化乙酸的二氧化碳去除单元和水去除单元的能量消耗增加。催化剂操作温度的逐渐增加可以使催化剂达到一个温度，在该温度下，乙酸的生产速率明显低于使用新鲜催化剂时的速率。此外，增加的工作温度可导致更高的安全风险。当这种情况发生时，需要更换催化剂，这增加了乙酸的生产成本。

总体而言，尽管存在生产乙酸的方法，但至少鉴于常规方法的上述缺点，本领域仍然需要改进。

发明内容

已经发现了与使用乙烷和氧化剂生产乙酸的方法相关的至少一些上述问题的解决方案。解决方案在于一种使用和再生用于生产乙酸的催化剂的方法。通常在连续运行3至6个月或长达24个月后，当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低到预定值或低于预定值时，该方法涉及使含氧再生气体料流在一定温度下流经催化剂以增加催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。然后将再生的催化剂用于生产更多的乙酸，例如另外3至6个月，之后再次进行催化剂的再生。应该注意的是，再生之间的时间段可以不同。因此，虽然催化剂通常可以每3至6个月再生一次，但有些催化剂可能每年只需要再生一次。以这种方式再生催化剂至少有利于延长该工艺的催化剂寿命，从而降低乙酸的生产成本。值得注意的是，该方法能够将部分失活的催化剂再活化至新鲜催化剂的活性和选择性的高于至少70％，从而与常规方法相比，在乙酸生产过程中形成更少的二氧化碳和水。此外，催化剂的再生可以防止催化剂工作温度的逐渐升高，从而改善催化剂寿命并改善生产系统的安全水平。因此，本发明的方法提供了一种技术方案，以解决与用于由乙烷生产乙酸的当前可用方法有关的至少一些问题。

本发明的实施方案包括使用和再生用于由乙烷生产乙酸的催化剂的方法。该方法包括使(1)包含乙烷的进料气体和(2)包含氧气的氧化剂流入反应器，在该反应器中设置有包含MoVNbPd氧化物的催化剂。该方法还包括在反应器中在催化剂存在下使乙烷与氧化剂反应以产生乙酸。该方法还包括当催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力降低30％或更多时，停止进料气体和氧化剂向反应器的流动。该方法进一步还包括使包含2至21mol％氧气的再生气体料流在200至375℃的温度和1000至10,000h^-1的气时空速(GHSV)条件下流经反应器以使再生气体料流与催化剂接触，从而提高催化剂催化乙烷和氧化剂之间反应的能力。