[发明专利]一种用于正丁烷氧化制顺酐的钒磷氧催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于正丁烷氧化制顺酐的钒磷氧催化剂，通过采用扩孔剂对钒磷氧催化剂基体处理制得。所述催化剂中钒元素的质量含量为28％‑35％，所述催化剂中磷元素的质量含量为15％‑25％。所述扩孔剂包括1,1,1‑三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、酒石酸、柠檬酸和枸椽酸中的一种或多种，所述扩孔剂与所述钒磷氧催化剂基体的质量之比为(5‑20):(80‑95)。本发明通过在催化剂的后处理过程中控制扩孔剂的加入并控制扩孔剂的脱除过程，从而控制并提高处理后催化剂的比表面积及孔结构，进而提高催化剂在催化丁烷选择性氧化反应中的活性及生成顺酐的选择性。

技术领域

本发明属于催化剂合成技术领域，涉及一种用于正丁烷氧化制顺酐的钒磷氧催化剂及其制备方法，该催化剂适用于正丁烷氧化制顺酐的催化反应过程中，更具体地，本发明涉及提供改进的催化性能的催化剂。

背景技术

顺丁烯二酸酐(顺酐)是一种重要的有机化工原料和精细化工产品，是目前世界上仅次于苯酐和醋酐的第三大酸酐，主要用于生产热固性树脂、不饱和聚酯树脂，用于农药、医药、涂料、油墨、润滑油添加剂、造纸化学品、纺织品化学品、纺织品整理剂、食品添加剂以及表面活性剂等领域。此外，以顺酐为原料还可以生产1,4-丁二醇(GBL)、四氢呋喃(THF)、马来酸、富马酸和四氢酸酐等一系列用途广泛的精细化工产品，开发利用前景十分广阔，目前它的应用范围还在不断扩大。

顺酐生产工艺按原料分主要有苯催化氧化法、正丁烷催化氧化法、C4烯烃催化氧化法及苯酐副产法。早期顺酐生产以苯为原料，但由于苯的价格较贵，毒性也较大，既不经济，也不符合越来越苛刻的环保要求。近年来，世界范围内以低成本碳四馏分(正丁烷)为原料生产顺酐的工艺，成为顺酐生产的绝对主流。1960年美国石油-德克萨斯化学公司(Petrotex Chemical corp.)建立了丁烯氧化生产顺酐的工业装置。1974年美国孟山都(Monsento corp.)公司实现了正丁烷氧化制顺酐固定床法的工业生产。另正丁烷法生产顺酐与苯法所用装置类同，近几年来我国苯氧化法转改正丁烷氧化法制顺酐趋势也日益明显。这些因素极大地刺激了丁烷法制顺酐钒磷氧催化剂的需求。

正丁烷氧化制顺酐催化剂有V-P-O系、V-Mo-O系、Ti-P-O系和Mo-P-O系，而该反应最为有效应用最广的工业催化剂是钒磷氧(VPO)系催化剂。催化剂的表面性质、助剂的添加及催化剂的活化方法等都对催化剂的性能具有明显的影响。尽管目前以正丁烷为原料的生产路线在顺酐生产中占据了主导地位，但催化剂有待进一步提高其活性和选择性，增加顺酐的收率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于正丁烷氧化制顺酐的钒磷氧催化剂及其制备方法，采用本发明方法制备的催化剂用于正丁烷氧化制顺酐的催化反应中，正丁烷转化率高，顺酐选择性好。本发明方法工艺简单，成本较低，且易于实现。

根据本发明的一个方面，提供一种用于正丁烷氧化制顺酐的钒磷氧催化剂，通过采用扩孔剂对钒磷氧催化剂基体进行扩孔处理制得。

根据本发明的一些实施方式，所述催化剂中钒元素的质量含量为28％-35％，优选为30％-34％；和/或所述催化剂中磷元素的质量含量为15％-25％，优选为18％-22％。

本发明催化剂中的钒和磷主要以(VO)₂P₂O₇的形式存在；进一步地，所述(VO)₂P₂O₇是通过以液相法在有机溶剂中所制得的前驱体VO(HPO₄)₂·0.5H₂O在特定气氛中活化之后得到。

根据本发明的一些实施方式，所述扩孔剂与所述钒磷氧催化剂基体的质量之比为(5-20):(80-95)，优选为(8-15):(85-92)，更优选为(10-13):(87-90)。