[发明专利]一种连续化生产低价态铬负载催化剂的系统及方法

说明书

本发明提供一种连续化生产低价态铬负载催化剂的反应系统和方法。所述系统包括：首段管式反应器，其中发生氧化还原反应；次段管式反应器，其中发生浸渍反应；雾化器，其用于喷雾反应物料；干燥塔，其用于接收来自所述雾化器的反应物料，并进行干燥；焙烧炉，其接收来自干燥塔的反应物料，并进行焙烧获得产品。根据本发明的反应系统实现了全流程的连续化，相比传统间歇工艺，产能获得大幅度提升，同时设备简单、灵活，能够满足后期工艺调整需求。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，尤其涉及一种连续化生产低价态铬负载催化剂的系统及方法。

背景技术

铬元素价态在0到+6价之间广泛分布，并且铬氧化物具有多种晶型结构，包括面心立方、体心立方等；同时低价态铬元素能够与其他金属复合形成多金属结构体系，以及通过助剂改性获得特定结构、性能，因此低价态铬元素催化剂被广泛应用于氨氧化、腈化、聚合等反应。为获得更好的结构稳定性，低价态铬元素通常经过载体负载后应用于反应。

目前，低价态铬负载催化剂相关的文献或专利主要涉及的是催化剂的开发及改进、优化，相应的设备和工艺方面的研究报道极少。另外，由于低价态铬负载催化剂的应用场景多数为固定床反应器、流化床反应器等，存在催化剂磨损、流失等问题，需要定期进行新鲜催化剂的补充。现有技术中低价态铬负载催化剂的制备工艺均为间歇工艺，设备繁多，操作复杂，人工投入大，产能低下。专利CN109384865B公开了一种复合还原铬钒催化剂及其制备方法，用于乙烯聚合反应。其制备方法虽然获得了较好的催化效果，但局限于小试阶段，操作步骤繁多，催化剂产能极小。专利CN112495422B公开了一种原位焙烧制备硅基铬催化剂的方法，虽然优化了制备流程，能够大幅度提升催化剂产能，但该方法具有很强的局限性，后续对于催化剂的改性、优化难度高。专利公开CN113797933A公开了一种利用草酸铬制备铬催化剂的方法，降低了高价位铬离子排放，但草酸铬热稳定性差，储存条件苛刻。

目前低价态铬负载催化剂的制备普遍存在两个问题，一是制备工艺复杂，多数为间歇操作，投资大，产能低；二是制备工艺针对性强，工艺系统难以满足后期催化剂优化、改性的要求。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提出一种连续化生产低价态铬负载催化剂的系统及方法。在该方法中，以草酸为还原剂将高价态铬还原得到低价态铬，再用载体进行浸渍、吸附低价态铬，最后经高温焙烧，得到合格的低价态铬负载催化剂。所述系统解决了反应移热的难题，节省公用工程用量90％以上；利用筛板、再分布器以及雾化器将反应释放的二氧化碳均匀分布在体系中，能够有效地调控催化剂粒径(D20：50±2μm；D50：60±2μm；D90：70±2μm)，合格催化剂产品收率提升至75％以上，磨损率为4％以下。根据本发明的系统实现了全流程的连续化，相比传统间歇工艺，产能获得大幅度提升，同时设备简单、灵活，能够满足后期工艺调整需求。

根据本发明的第一方面，提供了一种连续化生产低价态铬负载催化剂的反应系统，其包括：

首段管式反应器，其中发生氧化还原反应，沿着物料流动的方向，所述首段管式反应器依次包括：第一进料口、第二进料口、多层筛板、第三进料口和用于排出反应物料的第一出料口；

次段管式反应器，其中发生浸渍反应，其包括：设置在其内部的气液再分布器、具有与所述次段管式反应器的长度方向平行且端部开口的多个反应管的多管程管式反应器，设置在所述次段管式反应器的入口处的气液再分布器的一端与所述首段管式反应器的第一出料口相连通，用于进料来自所述首段管式反应器的反应物料；所述气液再分布器中的分布孔与多管程管式反应器的多个反应管一一对应；

雾化器，该雾化器与多管程管式反应器的出料口连通，用于喷雾反应物料；

干燥塔，所述雾化器设置在所述干燥塔的上部空间内，干燥塔用于接收来自所述雾化器的反应物料，并进行干燥；

焙烧炉，其接收来自干燥塔的反应物料，并进行焙烧获得产品。