[发明专利]改性载体、复合金属氧化物催化剂及丙烯酸的制备方法

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种改性载体、复合金属氧化物催化剂及丙烯酸的制备方法。所述改性载体是在一种惰性载体上浸渍吸附具有Mo₁₂V_aA_bB_cC_dD_eE_fF_gO_n通式的复合金属氧化物，所述催化剂是在所述改性载体表面涂覆具有Mo₁₂V_aA_bB_cC_dD_eE_fF_gO_n通式的复合金属氧化物。本发明的催化剂较常规的钼‑钒催化剂相比，具有更多的催化剂活性位点，催化剂活性更高，同时，本发明还降低了催化剂局部反应活性位点的浓度，有效避免了催化剂在局部生成大量热的可能，在一定程度上大大抑制了催化剂中钼元素的升华流失，稳定了催化剂的活性，延长了催化剂的使用寿命。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种改性载体、复合金属氧化物催化剂及丙烯酸的制备方法。

背景技术

近年来，石油和天然气的开发带动了精细化工的迅速发展，丙烯酸及其酯作为重要的精细化工原料之一，广泛应用于涂料、建材、黏结剂、纺织、皮革、造纸、采油及水处理等领域。随着建筑、电子、汽车等工业的发展，丙烯酸的需求和产能不断增加。

目前，丙烯酸生产的主流技术路线仍是上世纪七十年代工业化的丙烯两步法选择氧化工艺，即丙烯部分氧化成丙烯醛后丙烯醛被进一步选择氧化生成丙烯酸。为了不断优化反应进程，获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剂不断被开发应用，如钼-钒(Mo-V)类复合氧化剂。然而，催化氧化丙烯醛制备丙烯酸的反应是一个强放热反应，为了满足传热的要求，一般采用列管式固定床反应器，列管式固定床反应器中的每一根列管相对管径较小，传热比表面积很大，加之高空速、短停留时间，列管中又充填催化剂，物流的返混状况很小，也就是说整体热反馈很小，反应过程中释放出的大量热量若不能及时撤除，就会产生催化剂床层局部的超温，即“热点”。“热点”的形成，一方面会导致部分丙烯原料过度氧化，造成反应的选择性下降，目标产物丙烯酸的量减少，而碳氧化物等副产物显著增加；另一方面会加速催化剂中钼的升华，造成催化剂的损伤，影响催化剂的使用寿命。同时，挥发的钼在“热点”附近管壁上聚集，使反应床层压降升高，增加装置的能耗。因此，严格控制反应温度，尽可能抑制“热点”的产生，对于提高目标产物丙烯酸的收率、延长催化剂的使用寿命及降低装置的能耗，有着至关重要的作用。

为解决催化氧化反应中存在的“热点”问题，已经有很多技术手段被应用。例如：1)将催化剂床层分为多个区段，每个区段采用不同惰性物质稀释比例的催化剂；2)延气体流动方向改变催化剂负载率；3)装填不同粒度的催化剂，即从气体入口至出口处，装填的催化剂粒度逐渐缩小；4)添加碱金属或碱土金属以降低催化剂床层入口处催化剂的活性。

上述方法尽管在一定程度上可以抑制“热点”，但是“热点”依然存在。此外，因为增大惰性物质的稀释比例或降低催化剂活性组分的负载率或装填不同粒度的催化剂，都是降低催化剂床层入口处催化剂中活性物质的含量，即改变催化剂床层方向上催化剂的活性，而催化剂的热稳定性并没有提高，且入口处的催化剂较出口处的催化剂更容易失活，随着运行周期的延长，丙烯酸的选择性及收率也会大大下降。因此，上述方法不能从根本上解决催化氧化丙烯醛生产丙烯酸的选择性及催化剂寿命的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的催化剂不能长期高效催化氧化丙烯醛生产丙烯酸的问题，从而提供一种不改变催化剂床层方向上催化剂活性的强弱，即使在“热点”存在的条件下仍能长期高效地催化氧化丙烯醛生产丙烯酸的催化剂。同时，本发明还提供了生产所述催化剂所用的改性载体，以及提供了一种生产丙烯酸的方法。