[发明专利]用于丙烯氨氧化生产丙烯腈的流化床催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于丙烯氨氧化生产丙烯腈的流化床催化剂。

背景技术

丙烯腈是重要的有机化工原料，它是通过丙烯氨氧化反应生产的。为获得高活性、高 选择性的流化床催化剂，人们经过不断探索，进行了一系列改进。这些改进大都涉及催化 剂活性组成，注重催化剂活性组份之间的搭配，来提高催化剂的活性与选择性，从而达到 丙烯腈单程收率的提高，以及生产负荷的提高。

氨氧化法生产丙烯腈经过40多年的发展，工厂的生产能力与市场需求已接近平衡。 目前丙烯腈生产的主要发展趋势，已由注重建设新装置转向原有工厂的技术改造，以进一 步降低原料消耗和增加生产能力。通过对原有工厂的改造，更换高效催化剂和消除生产工 艺中的瓶颈，丙烯腈的生产能力有可能提高50～80％，而所需的投资仅为新建装置的20～ 30％，经济效益十分巨大。

原有丙烯腈装置扩能时要求催化剂的装载量不能太多，为此要求换用的催化剂在较高 的丙烯负荷下，保持高的丙烯腈收率。当反应器尺寸和生产能力确定后，反应器装填催化 剂多少和催化剂能够承受负荷有关，即WWH。其定义是每吨催化剂，每小时可以处理丙 烯的吨数。当反应器进料量增加，如果催化剂的负荷不变，则催化剂装载量也要相应增加。 但原设计的流化床反应器中冷却水管高度不够，因此反应器中催化剂的流化高度有可能超 过冷却水管的高度。另外，由于反应器进料量增大，所以操作线速也显著提高。这两项变 化的综合影响有可能使反应器稀相温度上升，造成二氧化碳生成量增大，丙烯腈选择性下 降，因此较高WWH的催化剂可以防止出现上述问题。

从理论上来说提高催化剂的WWH应当增加催化剂对丙烯的吸附活化能力，但目前尚 无催化剂中某种元素可以提高对丙烯吸附活化能力的报导。文献US5093299和US5212137 中介绍了一种使用钼、铋、铁、镍、镁、钾和铯体系的催化剂进行丙烯氨氧化制备丙烯腈 的催化剂。该专利中介绍，其催化剂能在通常略低的反应温度下操作，其具有较高的催化 活性及优良的氧化还原稳定性，因而可适用于较低的空气/丙烯比条件操作。但应该注意的 是，上述专利实施例的考察条件为固定床，430℃反应温度，没有提及实验操作中具体的 反应压力与操作负荷情况数据，更没有涉及高负荷下催化剂反应性能。

文献平8-27089中介绍了一种丙烯腈的制造方法，其采用钼、铋、铁、镁和钨体系的 催化剂进行丙烯氨氧化反应，该文献实施例中的考察条件为常压。就反应初期的丙烯腈收 率而言，上述专利文件中公开的催化剂已有了较大的改进。但上述所有专利中均未涉及催 化剂在较高的丙烯负荷和较高的反应压力下丙烯腈收率数据。

文献JP9401312和CN1121321A中公开了一种含钼、铋、铈、铁、镍、镁或锌中至少 一种、钾或铯或铷中至少一种的丙烯氨氧化制备丙烯腈的催化剂。该专利中介绍，其催化 剂在延长反应时间的情况下能有效地防止丙烯腈收率降低，但其催化剂评价是在相当低的 反应压力和低的操作负荷条件下进行。

文献CN1285237A中公开了一种丙烯氨氧化制造丙烯腈的流化床催化剂。催化剂组成 可用A_aB_bC_cGe_dNa_eFe_fBi_gMo₁₂O_x式表示，式中A选自Li、K、Rb、Cs、Sm、In或Tl中的 至少二种；B选自P、Sb、Cr、W、Pr、Ce、As、B、Te、Cd或V中的至少一种；C选自 Ni、Co或其混合物。该发明催化剂能用于丙烯腈工业生产，但在该催化剂中，锗是催化 剂组成中必需元素。

文献CN1285238A中公开了一种生产丙烯腈的流化床催化剂。催化剂组成可用 Mo₁₂Bi_aFe_bW_cPr_dNa_eX_fY_gZ_hO_i式表示，式中X选自P、As、B、Ge、Ga、Al、Sn、Pb、Cr、 V、Nb或Tb中至少一种；Y选自Co、Ni、Mn、Mg、Ca、Sr、Zn或Cd中至少一种；Z 选自K、Rb、Cs、In、Tl、Sm或Te中至少一种。该发明催化剂能用于丙烯腈工业生产， 但在该催化剂中，钨是催化剂组成中必需元素。