四段床苯酐催化剂.pdf

本发明涉及一种主要成分为V2O5、TiO2、Sb2O3及Cs等构成的苯酐催化剂，其特征在于：催化剂分为R1、R2、R3、R4共4段，每段的装填高度分别为：R1 0.9－1.5米；R2 0.2－1.0米；R3 0.2－1.0米；R4 0.2－1.0米；总装填高度为2.6－3.6米。各段中主要成分的含量为：V2O5 3.0－20.0％；TiO2 80.0－97.0％；Sb2O3 0.2－5.0％；Cs 0.05－0.60％。采用本发明制备的催化剂具有诱导期短，负荷高，性能稳定等特点。催化剂负荷可达90克邻苯/标准立方米空气，粗酐收率可达114％(重量百分比)，收率损失速率不超过每年1％。

1.  一种主要成分为V₂O₅、TiO₂、Sb₂O₃及Cs等构成的苯酐催化剂的制备方法，其特征在于：
(1)催化剂分为R1、R2、R3、R4共4段，每段的装填高度分别为：
R1 0.9-1.5米；
R2 0.2-1.0米；
R3 0.2-1.0米；
R4 0.2-1.0米；
(2)总装填高度为2.6-3.6米
(3)各段中主要成分的含量为：
V₂O₅ 3.0-20.0％
TiO₂  80.0-97.0％
Sb₂O₃0.2-5.0％
Cs     0.05-0.60％

四段床苯酐催化剂
本发明涉及一种利用邻二甲苯固定床气相催化氧化生产邻苯二甲酸酐(简称苯酐)时所用的催化剂——苯酐催化剂。
邻二甲苯固定床气相催化氧化生产苯酐所用的苯酐催化剂已经在工业装置上投用多年，苯酐催化剂的性能已经达到了很高的水平，但还是存在着一些问题，例如：
1.诱导期长，催化剂需要至少2-3个月才能达到最佳运行状态；
2.寿命短，多数催化剂最佳寿命期只有2年，有些只有1.5年；
3.性能衰减快，好的催化剂每年产品收率下降2个百分点，差的达到10个百分点。
本发明的目的是针对上述苯酐催化剂存在的问题，将催化剂由1至2段床划分为4段床，并通过改进每段催化剂的配方对每段催化剂的活性和选择性进行优化，从而大幅度改善催化剂的性能。
通过将催化剂分为4段的作法，将原来完全由1至2段催化剂负责完成的工作分配给R1、R2、R3、R4等共4段催化剂共同来完成。第一段催化剂R1的初始活性可以比1段催化剂或2段催化剂的第1段活性低很多，而选择性高很多。从而使催化剂更容易操作，首次投料就可以很快达到高负荷、高收率，诱导期则大大缩短。
同样道理，催化剂分为4段后每段催化剂所负担的反应强度降低了，使得催化剂的总体寿命得到了延长，催化剂的最佳寿命期从2年提高到了约3年；性能衰减速度同时得到大幅度降低，实验表明催化剂收率的下降速度不超过每年1个百分点。
4段催化剂装填的高度为：
R1 0.9-1.5米；
R2 0.2-1.0米；
R3 0.2-1.0米；
R4 0.2-1.0米；
总装填高度为2.6-3.6米
4段催化剂活性的分配方法为：从R1至R4活性逐步增高；
4段催化剂选择性的分配方法为：R1选择性最好，其余各段逐步降低。在保证活性的前提下尽可能提高选择性。
本发明所涉及的苯酐催化剂的主要成分为V₂O₅、TiO₂，以Sb₂O₃及Cs作为助催化剂。各段中主要成分的含量为：
V₂O₅   3.0-20.0％
TiO₂    80.0-97.0％
Sb₂O₃  0.2-5.0％
Cs       0.05-0.60％
利用本发明制备的催化剂具有反应区域宽、活性与选择性得以兼顾，从而缩短了诱导期，延长了使用寿命，既提高了性能又增加了稳定性。
实例1
在500毫升去离子水中加入40克草酸，加热至约70℃，慢慢加入20克V₂O₅，制得兰色草酸氧钒溶液。将10克Sb₂O₃和5克Cs₂CO₃加入到已经制得的溶液中充分混合均匀，再加入250克TiO₂搅拌15分钟制得非常均匀的活性组分药浆，在150℃的条件下喷涂在滑石瓷载体表面上制得R1催化剂。
采用同样方法制备R2、R3、R4催化剂，但R2至R4中的V₂O₅用量逐步增加，Cs₂CO₃用量逐步降低。
将制好的4段催化剂，按照R4装80厘米，R3装80厘米，R2装55厘米，R1装135厘米，总装填高度3点4米，顺序装入内径25毫米的单管反应器中。经过24小时400℃高温活化，将盐温降低到380℃开始投入邻二甲苯，然后逐步提高负荷、降低盐温，直到负荷提高到90克邻二甲苯/标准立米空气，盐温降低到350℃。
结果：
催化剂可操作性极好，催化剂从30克负荷提高到普通催化剂所能达到地最高负荷80克负荷，只需要约1个月时间，而且催化剂可以在普通催化剂不能达到的90克负荷下运行。
催化剂的热点温度由普通催化剂的450℃左右降低到430℃左右，从而使得催化剂的性能更加稳定，粗苯酐初始收率达到114％，经过一年运行后的收率依然在113％以上。催化剂的稳定性和寿命都得到了显著提高。