[发明专利]一种苯酐催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯酐催化剂及其制备方法，具体涉及以邻二甲苯、萘为原料与含分子氧的气体进行气相催化氧化反应制备邻苯二甲酸酐所使用的催化剂，及该催化剂制备方法。

背景技术

以邻二甲苯和/或萘为原料固定床催化氧化制苯酐，一般采用V-Ti型负载型催化剂，即以V₂O₅和TiO₂为催化活性物质，并添加选自碱金属、Sb、P、Nb、Ag、Zr、W、Au、Sn、Bi等组成组中的至少一种化合物为助催化剂，用无孔惰性载体材料，将催化活性物质以通常为0.02～2毫米的薄层状，涂覆于惰性无孔的载体上而制备催化剂。

在固定床反应工艺技术中所使用的催化剂一般以固态颗粒物为载体，在其表面涂敷含有催化活性物质的液体或浆状物质形成催化剂活性物质涂层。此类催化剂除了以邻二甲苯和/或萘为原料固定床氧化制邻苯二甲酸酐催化剂，还有以苯/丁烷为原料固定床氧化制顺酐催化剂，氯代邻二甲苯固定床氧化制氯代苯酐以及2-甲基吡啶氧化制烟酰胺、烟酸等等。

固定床工艺所使用的负载型催化剂由载体和活性物质组成，一般制备方法是将催化剂活性物质配制成溶液或者浆状物质，之后将溶液或者浆状物质涂覆在所选定的载体表面，使之在载体表面形成一定厚度的催化活性物质。

负载型催化剂的质量取决于负载涂层的物理和化学性质，如催化剂活性物质的化学组成；局部的不均一性；物理和化学性质的均一性；涂层的密度；机械性质；形态；宏观性质；微观性质；以及催化剂的稳定性能等等。

催化剂活性物质涂覆过程在很大程度上影响催化剂储存和催化剂性能的发挥，为把催化剂涂覆制备质量控制在理想范围之内，必须精确控制催化剂的涂覆制备过程。

在对催化剂的制备过程中，要对选择的工艺参数进行调整以获得最终产品的期望性能。这些参数是多方面的，例如：涂覆时的温度、载气压力、涂覆浆液的流速、以及涂覆中转鼓的转速等。此外还取决于涂覆浆液的性质，在催化剂活性物质浆液配制中，既包含有活性物质前体的制备，也有浆液或悬浮液的分散处理，即要求对催化剂活性物质浆液的比重、粘度以及固体物质的分散性质有严格的要求。

目前此类工业催化剂的制备方式大多采用以下的方式：

首先按照催化剂的活性物质配方要求，配置好催化剂活性物质的溶液或者悬浮液，将催化活性物质、或含有催化活性物质组分的前体化合物涂覆到载体上。

催化活性物质可通过不同的喷涂方法负载到载体上，例如：在涂覆圆筒(如糖衣锅、转鼓)中，将催化活性组分、或包含催化活性组分的前体化合物和用于催化剂生产的助剂所组成的溶液或悬浮液或浆状物质或膏状物质涂覆到载体上；或在涂覆过程中，将含有少量粘附性溶剂的活性物质喷洒到位于涂覆圆筒中的预热载体表面上，将已通过喷雾或冷冻干燥预制的并包含有催化活性组分和/或其前体化合物的粉末喷涂在载体上。喷涂时的温度控制在150℃～450℃。此外，还有采用开放式糖衣锅的制备方法，制备温度为250℃～350℃，利用喷枪将催化剂活性物质溶液或浆液喷涂与载体表面。

上述方法在将含有活性物质的浆液喷涂于载体表面的过程中，需要较大的热量，在短时间内将活性物质中的固态不溶物或已溶解的化合物快速干燥，在载体表面形成催化剂活性物质的涂敷层，而温度高导致浆液中的溶剂水和有机溶剂的快速蒸发，形成的蒸汽带走了很大部分的活性物质，造成了大量活性物质的损失，也导致环境的污染，生产操作处于较严重的化学物质粉尘污染环境中，对操作人员的身体健康造成严重的影响。

由于在高达300℃的温度条件下制备，溶液中的水分和溶剂会很快蒸发。催化剂活性物质在载体表面形成活性物质涂层的时候，由于水汽的蒸发影响致使催化剂活性物质涂层松散，强度差，催化剂表面粗糙，细小的活性物质粉末容易脱落。

在上述的催化剂制备方法中，由于存在以上问题，导致制备中活性物质损失量大，影响催化剂的生产成本；由于在高温下制备催化剂，开放式设备，工作环境差，粉尘多，影响环境并对操作人员的毒害大；催化剂外观差，表面活性物质易脱落，影响催化剂床层压力降，导致催化剂床层压力降不稳定，可能导致反应过程中原料气体进料不均匀。催化剂的性能不能得到充分的发挥，存在的缺陷主要是催化剂稳定性能差，在多次开停车后，催化剂的选择性和活性会有不同程度的下降，产物收率和产品质量下降等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：