[發明專利]改性載體、復合金屬氧化物催化劑及丙烯酸的制備方法

在審

• 申請號: 201810102620.4
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108325533A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 李鵬;王亮;黃勇;郭薇;趙小平;郭耀星
• 申請（專利權）人: 上海東化環境工程有限公司;甘肅東化催化劑有限公司
• 主分類號: B01J23/887
• 分類號: B01J23/887;B01J23/888;B01J27/057;C07C51/235;C07C57/055
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體涉及一種改性載體、復合金屬氧化物催化劑及丙烯酸的制備方法。所述改性載體是在一種惰性載體上浸漬吸附具有Mo₁₂V_aA_bB_cC_dD_eE_fF_gO_n通式的復合金屬氧化物，所述催化劑是在所述改性載體表面涂覆具有Mo₁₂V_aA_bB_cC_dD_eE_fF_gO_n通式的復合金屬氧化物。本發明的催化劑較常規的鉬?釩催化劑相比，具有更多的催化劑活性位點，催化劑活性更高，同時，本發明還降低了催化劑局部反應活性位點的濃度，有效避免了催化劑在局部生成大量熱的可能，在一定程度上大大抑制了催化劑中鉬元素的升華流失，穩定了催化劑的活性，延長了催化劑的使用壽命。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體涉及一種改性載體、復合金屬氧化物催化劑及丙烯酸的制備方法。

背景技術

近年來，石油和天然氣的開發帶動了精細化工的迅速發展，丙烯酸及其酯作為重要的精細化工原料之一，廣泛應用于涂料、建材、黏結劑、紡織、皮革、造紙、采油及水處理等領域。隨著建筑、電子、汽車等工業的發展，丙烯酸的需求和產能不斷增加。

目前，丙烯酸生產的主流技術路線仍是上世紀七十年代工業化的丙烯兩步法選擇氧化工藝，即丙烯部分氧化成丙烯醛后丙烯醛被進一步選擇氧化生成丙烯酸。為了不斷優化反應進程，獲得更高的丙烯酸收率，大量催化氧化丙烯醛生成丙烯酸的催化劑不斷被開發應用，如鉬-釩(Mo-V)類復合氧化劑。然而，催化氧化丙烯醛制備丙烯酸的反應是一個強放熱反應，為了滿足傳熱的要求，一般采用列管式固定床反應器，列管式固定床反應器中的每一根列管相對管徑較小，傳熱比表面積很大，加之高空速、短停留時間，列管中又充填催化劑，物流的返混狀況很小，也就是說整體熱反饋很小，反應過程中釋放出的大量熱量若不能及時撤除，就會產生催化劑床層局部的超溫，即“熱點”。“熱點”的形成，一方面會導致部分丙烯原料過度氧化，造成反應的選擇性下降，目標產物丙烯酸的量減少，而碳氧化物等副產物顯著增加；另一方面會加速催化劑中鉬的升華，造成催化劑的損傷，影響催化劑的使用壽命。同時，揮發的鉬在“熱點”附近管壁上聚集，使反應床層壓降升高，增加裝置的能耗。因此，嚴格控制反應溫度，盡可能抑制“熱點”的產生，對于提高目標產物丙烯酸的收率、延長催化劑的使用壽命及降低裝置的能耗，有著至關重要的作用。

為解決催化氧化反應中存在的“熱點”問題，已經有很多技術手段被應用。例如：1)將催化劑床層分為多個區段，每個區段采用不同惰性物質稀釋比例的催化劑；2)延氣體流動方向改變催化劑負載率；3)裝填不同粒度的催化劑，即從氣體入口至出口處，裝填的催化劑粒度逐漸縮小；4)添加堿金屬或堿土金屬以降低催化劑床層入口處催化劑的活性。

上述方法盡管在一定程度上可以抑制“熱點”，但是“熱點”依然存在。此外，因為增大惰性物質的稀釋比例或降低催化劑活性組分的負載率或裝填不同粒度的催化劑，都是降低催化劑床層入口處催化劑中活性物質的含量，即改變催化劑床層方向上催化劑的活性，而催化劑的熱穩定性并沒有提高，且入口處的催化劑較出口處的催化劑更容易失活，隨著運行周期的延長，丙烯酸的選擇性及收率也會大大下降。因此，上述方法不能從根本上解決催化氧化丙烯醛生產丙烯酸的選擇性及催化劑壽命的問題。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有的催化劑不能長期高效催化氧化丙烯醛生產丙烯酸的問題，從而提供一種不改變催化劑床層方向上催化劑活性的強弱，即使在“熱點”存在的條件下仍能長期高效地催化氧化丙烯醛生產丙烯酸的催化劑。同時，本發明還提供了生產所述催化劑所用的改性載體，以及提供了一種生產丙烯酸的方法。