[发明专利]一种用于芴气相氧化制取芴酮的催化剂

说明书

本发明涉及一种用于芴气相氧化制取芴酮的催化剂，该催化剂由V₂O₅、KOH、MnSO₄、Fe₂(SO₄)₃、K₂SO₄、FeSO₄ 和NH₄H₂PO₄七种化合物组成，质量比V₂O₅∶KOH∶MnSO₄∶Fe₂(SO₄)₃∶K₂SO₄∶FeSO₄ ∶NH₄H₂PO₄=1∶1.1∶0.03∶2.5∶1∶0.05∶0.08。这种催化剂在气相氧化过程中能够使芴的转化率达到99.5%以上，芴酮的选择性达到98%以上，同时催化剂成本低，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及一种用于芴气相氧化制取芴酮的催化剂，属于化工技术领域。

背景技术

芴酮是基本的有机合成原料，用途广泛。在医药工业，用于合成抗癌药、止痉挛剂等；在农业，用于合成除草剂、杀虫剂等；在染料工业，用于合成芳香二胺染料；在静电复印业用于制作感光材料；在食品工业用于合成防腐剂；在塑料工业，用于合成双酚类产品，作为聚合过程的稳定剂和增塑剂，用于制取功能性高分子材料，还可作为合成树脂和改质剂的原料。其中功能性高分子材料方面为主要用途。

目前芴酮的生产方法主要是由芴通过氧化来制取，氧化可以分为液相氧化和气相氧化两种方法，其中气相氧化法由于不使用溶剂，不会造成环境污染，而且产品收率高、质量好、成本低，适合工业生产。肖瑞华编著的《煤焦油化工学》（第2版）（P267-270）中指出，芴的气相催化氧化反应是由平行反应和连串反应组成，除了产物芴酮外，还有副产物苯酐、顺酐等，为了得到高收率的芴酮，催化剂的选择是最重要因素之一。为了使芴氧化为芴酮，提高转化率，又要防止过度氧化，避免选择性下降，对催化剂要进行复配。书中表10-6的V₂O₅-Fe₂O₃-Cs₂SO₄催化剂选择性非常好，芴酮的最大选择率达到99%，最低也在85%以上，但Cs₂SO₄非常昂贵，它的加入会使催化剂成本大幅提升。表10-7中的钒钛系催化剂转化率99%左右，选择率89%左右，选择性有待提高。

专利ZL200810137413.9中催化剂的转化率和选择性都较好，但Cs₂O的使用同样增加了催化剂的成本。专利ZL99112742.0中提到了钒钾、钒锡和钒钛三种催化剂，使用寿命长，但未提及转化率和选择性。专利ZL96123084.3的实施例后面的表1中转化率在99%左右，选择性在87.4%～96.0 %，仍有提高的空间。

在芴催化氧化生产芴酮过程中转化率和选择性是一对矛盾，催化剂如果活性低，则转化率低，芴反应不完全，最终芴酮的收率低；如果催化剂的活性过高，则会发生过度氧化，这样虽然反应完全，但苯酐、顺酐等副产物过多，芴酮的选择性下降，最终产品同样收率不高。同时还要考虑催化剂的成本和使用寿命问题。

本发明就是在全面考虑上面问题的基础上开发的一种新型七元催化剂，这种催化剂由V₂O₅、KOH、MnSO₄、Fe₂(SO₄)₃、K₂SO₄、FeSO₄ 和NH₄H₂PO₄七种化合物组成，并有严格的质量比例限制，这种催化剂能够使芴的转化率达到99.5%以上，芴酮的选择性达到98%以上，同时催化剂成本低，使用寿命可达5年以上。

发明内容