[发明专利]生产丙烯腈的高负荷流化床催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产丙烯腈的高负荷流化床催化剂。 

背景技术

丙烯腈是重要的有机化工原料，它是通过丙烯氨氧化反应生产的。为狄得高活性、高选择性的流化床催化剂，人们经过不断探索，进行了一系列改进。这些改进大都涉及催化剂活性组成，注重催化剂活性组份之间的搭配，来提高催化剂的活性与选择性，从而达到丙烯腈单程收率的提高，以及生产负荷的提高。 

氨氧化法生产丙烯腈经过40多年的发展，工厂的生产能力与市场需求已接近平衡。目前丙烯腈生产的主要发展趋势，已由注重建设新装置转向原有工厂的技术改造，以进一步降低原料消耗和增加生产能力。通过对原有工厂的改造，更换高效催化剂和消除生产工艺中的瓶颈，丙烯腈的生产能力有可能提高50～80％，而所需的投资仅为新建装置的20～30％，经济效益十分巨大。 

原有丙烯腈装置扩能时要求催化剂的装载量不能太多，为此要求换用的催化剂在较高的丙烯负荷下，保持高的丙烯腈收率。当反应器尺寸和生产能力确定后，反应器装填催化剂多少和催化剂能够承受负荷有关，即WWH。其定义是每吨催化剂，每小时可以处理丙烯的吨数。当反应器进料量增加，如果催化剂的负荷不变，则催化剂装载量也要相应增加。但原设计的流化床反应器中冷却水管高度不够，因此反应器中催化剂的流化高度有可能超过冷却水管的高度。另外，由于反应器进料量增大，所以操作线速也显著提高。这两项变化的综合影响有可能使反应器稀相温度上升，造成二氧化碳生成量增大，丙烯腈选择性下降，因此较高WWH的催化剂可以防止出现上述问题。 

从理论上来说提高催化剂的WWH应当增加催化剂对丙烯的吸附活化能力，但目前尚无催化剂中某种元素可以提高对丙烯吸附活化能力的报导。文献US5093299和US5212137中介绍了一种使用钼、铋、铁、镍、镁、钾和铯体系的催化剂进行丙烯氨氧化制备丙烯腈的催化剂。该专利中介绍，其催化剂能在通常略低的反应温度下操作，其具有较高的催化活性及优良的氧化还原稳定性，因而可适用于较低的空气/丙烯比条件操作。但应该注意的 是，上述专利实施例的考察条件为固定床，430℃反应温度，没有提及实验操作中具体的反应压力与操作负荷情况数据，更没有涉及高负荷下催化剂反应性能。 

文献平8-27089中介绍了一种丙烯腈的制造方法，其采用钼、铋、铁、镁和钨体系的催化剂进行丙烯氨氧化反应，该文献实施例中的考察条件为常压。就反应初期的丙烯腈收率而言，上述专利文件中公开的催化剂已有了较大的改进。但上述所有专利中均未涉及催化剂在较高的丙烯负荷和较高的反应压力下丙烯腈收率数据。 

文献JP9401312和CN1121321A中公开了一种含钼、铋、铈、铁、镍、镁或锌中至少一种、钾或铯或铷中至少一种的丙烯氨氧化制备丙烯腈的催化剂。该专利中介绍，其催化剂在延长反应时间的情况下能有效地防止丙烯腈收率降低，但其催化剂评价是在相当低的反应压力和低的操作负荷条件下进行。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术文献中存在的催化剂未涉及较高的丙烯负荷和较高的反应压力的问题，提供一种新的生产丙烯腈的高负荷流化床催化剂。该催化剂具有在较高的丙烯负荷和较高的反应压力下操作，仍能保持较高的丙烯腈收率的优点。 

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种生产丙烯腈的高负荷流化床催化剂，含有二氧化硅载体和以原子比计化学式如下的组合物： 

A_aB_bC_cNa_dSr_eNb_fGe_gBi_hMo₁₂O_x

式中A选自Li、K、Rb、Cs、Cu或Ag中的至少一种； 

B选自V、Al、Cr、W、P、La或Ce中的至少一种； 

C选自Zn、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Mg或Ba中的至少一种； 

a的取值范围为0.01～2.5； 

b的取值范围为0～5.0； 

c的取值范围为0.5～15； 

d的取值范围为0.01～1； 

e的取值范围为0～2.5； 

f的取值范围为0.01～2.0； 

g的取值范围为0.01～2.0； 

h的取值范围为0.1～3.0；