[发明专利]用于制备顺丁烯二酸酐的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于制备顺丁烯二酸酐的催化剂及其制备方法。该方法包括以下步骤：1）制备磷酸氧钒化合物；2）将磷酸氧钒化合物、一种或数种其他元素化合物和特定有机溶剂在高压釜内控制不同温度进行反应和还原制得催化剂前驱体；3）将所述前驱体在特殊气氛下进行焙烧活化得到活性催化剂的技术方案。由本发明所述方法制得的催化剂，具有较细的粒度和较高的催化性能，可用于正丁烷氧化制取顺酐反应。

技术领域

本发明涉及用于制备顺丁烯二酸酐(顺酐)的催化剂及其制备方法，用所述方法制备的催化剂，可用于气相烃类选择氧化制备顺酐的反应，特别适用于正丁烷选择氧化制取顺酐。

技术背景

顺丁烯二酸酐，简称顺酐，亦即马来酸酐(Maleic anhydride，MA)，是一种常用的重要有机化工原料，世界上消费量第三大的酸酐品种，此外，在各类精细化学品领域也有广泛应用。

顺酐的生产以其原料分可主要的是上述两类，最早的生产方法采用苯作为生产原料，但由于原料本身和对环境的危害性，以及经济因素的影响，苯法的生产工艺在顺酐生产中所占的比例日益减小；目前顺酐的主流生产方法采用正丁烷作为生产原料，包括固定床、流化床、移动床等，这些工艺各有特点，大多均有实际的工业应用，但相同的是，这些正丁烷氧化制顺酐的工艺，均采用同一类催化剂，即钒磷氧(VPO)催化剂。

经过多年的研究认为VPO催化剂仍是迄今为止对催化气相烃类尤其是正丁烷制取顺丁烯二酸酐最为有效的催化剂体系。工业化的VPO催化剂通常采用水溶剂或有机溶剂法制得前驱体VOHPO₄·0.5H₂O，所得前驱体通过成型和焙烧活化得到最终催化剂。

早期的VPO催化剂前驱体通常采用五价的钒氧化物如五氧化二钒(V₂O₅)在水和HCl存在的环境下进行反应所得，而目前的VPO催化剂前驱体主要采用有机法进行制备，其制备过程通常采用五价的钒氧化物和磷酸在有机溶剂(主要为醇类)中回流得到前驱体，这一过程中钒的变化状态为五价钒氧化物被有机醇类还原为四价钒氧化物V₂O₄，所得四价钒氧化物与磷酸回流反应得到VOHPO₄·0.5H₂O。由上述常规制备方法所制得的VPO催化剂具有较高的性能并已实现了工业化，但催化剂依旧存在性能改进的空间和反应过程中的热集聚问题。在近年的研究中，采用将五价钒氧化物与磷酸反应，得到VOPO₄·2H₂O，再将VOPO₄·2H₂O进行还原得到VOHPO₄·0.5H₂O的方法所制得的VPO前驱体具有更大的比表面积，能够产生更好的催化性能(Vanadium phosphate:a new look at the active components ofcatalysts for the oxidation of butane,G J Hutchings,J Mater Chem,2004,14,3385)。但该方法得到的前驱体仍受到原料粒度尺寸的限制，所得催化剂性能和强度仍有改进的空间。

发明内容

本发明所要解决是原VPO催化剂前驱体粒度较大，影响催化剂性能及稳定性的技术问题。本发明提供一种用于制备顺丁烯二酸酐的催化剂的制备方法，该方法通过还原磷酸氧钒化合物来制备所述催化剂，通过选择合适的有机溶剂，控制温度来控制还原过程，并通过高压釜提升还原温度从而得到小粒度、性能和强度改进的VPO前驱体，最后通过特殊气氛下焙烧得到最终催化剂。用本方法制得的钒磷催化剂(VPO)，具有更佳的催化性能。

为解决上述技术问题，本发明所述的用于制备顺丁烯二酸酐的催化剂其特征在于，前驱体颗粒平均粒径为0.1-0.5μm，且以重量百分比计具有以下组分：

A)30-70％的V₂O₅；