[发明专利]用于制备邻苯二甲酸酐的多层催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层催化剂，即一种具有三个或更多个不同层(膜层)的催化剂，其用于通过邻二甲苯和/或萘的气相氧化而制备邻苯二甲酸酐(PSA)，其中活性物质含量从朝向气体进入侧的第一催化剂层到朝向气体排出侧的催化剂层递减。

背景技术

邻苯二甲酸酐的工业化生产由邻二甲苯和/或萘的气相催化氧化而实现。为了此目的，将适合于反应的催化剂填充到反应器中，优选填充到所谓的管束式反应器中，其中大量的管平行排列，并且由所述一种或多种烃和含氧气体，例如空气形成的混合物从上或从下流经该催化剂。由于这种氧化反应强烈放热，所以必需的是，用载热介质环绕冲洗反应管并由此引出产生的热量，以避免所谓的热点(“HeiβenFlecken”)。这种能量可以用于蒸汽生产。一般地，盐熔体用作载热介质，这里优选是一种NaNO₂和KNO₃的低共熔混合物。

同样为了抑制不希望的热点，可以将结构化的催化剂填入反应管，由此，可以获得例如由不同组成的催化剂构成的两个或三个催化剂层。这样的体系本身已由EP1082317B1或EP1084115B1中已知。

催化剂的层状布置的目的还在于，使粗制PSA中所不希望的副产物含量保持在尽可能低的水平，所述副产物为在从邻二甲苯向邻苯二甲酸酐转化的可能的反应机理中，在真正的有价值产物之前产生的化合物。这些不希望的副产物主要是化合物邻甲苯醛和2-苯并[c]呋喃酮。而且，这些化合物进一步氧化为邻苯二甲酸酐提高了关于真正有价值产物的选择性。

除了上述欠氧化产物外，反应中还出现了过氧化产物。其中包括马来酸酐、柠康酸酐、苯甲酸和碳的氧化物。有目的地抑制这些不希望的副产物的形成以有利于有价值产物，这会带来生产率的进一步提高和催化剂的节省。

由EP1084115得知：通过在固定床中在升高的温度下采用含分子氧的气体并借助至少三种以层的形式彼此重叠布置的壳催化剂，将二甲苯和/或萘进行气相催化氧化而制备邻苯二甲酸酐的方法，在所述壳催化剂的由载体材料构成的核上涂布有一层由催化活性的金属氧化物构成的层，其特征在于，催化剂活性从层到层，从气体进入侧到气体排出侧递增，其中，单个层的催化剂活性这样调节，使得最低活性的催化剂具有比邻近层的催化剂更低的活性物质含量，并且非必要地还另外具有更多的作为掺杂物的选自钾、铷和铯的碱金属，紧接着的更为活性的催化剂具有相同的活性物质数量和更少的作为掺杂物的碱金属，或者更大的活性物质数量并且非必要地具有比第二层的催化剂更少的作为掺杂物的碱金属，条件是，

a)在非多孔载体材料上的最低活性催化剂具有以催化剂总量计为5至9重量％的活性物质，活性物质含有3至8重量％的V₂O₅，0至3.5重量％的Sb₂O₃，0至0.3重量％的P，0.1至0.5重量％的碱(以碱金属计)以及其余为锐钛矿形式的TiO₂，其具有的BET表面积为18至22m²/g，

b)在其他方面与催化剂(a)相同组成下，其次更为活性的催化剂具有的活性物质含量高出1至5重量％(绝对值)，且碱含量低出0至0.25重量％(绝对值)，和

c)在其他方面与催化剂(a)相同组成下，最活性的催化剂具有的活性物质含量比(a)高出1至5重量％(绝对值)，且碱含量比(a)低出0.15至0.4重量％(绝对值)。

此处所述该发明的催化剂的缺点是，尽管使用了这种结构化的催化剂，粗制PSA中仍然总是含有很高比例的不希望副产物2-苯并[c]呋喃酮。本领域技术人员清楚的是，这两种产物的蒸馏分离仅在真正的有价值产物损失的条件下才是可能的。此外，PSA收率仍然要改进。

因此，对用于制备邻苯二甲酸酐的改进多层(多膜层)催化剂存在持续的需求。

发明内容

本发明的任务因而在于，提供一种改进的用于通过邻二甲苯和/或萘的气相氧化而制备邻苯二甲酸酐的催化剂，其避免了现有技术的缺点，并特别可以实现甚至在长操作时间后高的选择性和活性。

通过权利要求1的催化剂解决了该任务。优选的实施方式由从属权利要求给出。