катализатор для получения фталевого ангидрида
Классы МПК: | B01J23/22 ванадий C07D307/89 с двумя атомами кислорода, непосредственно присоединенными в положениях 1 и 3 |
Патентообладатель(и): | Андрушкевич Михаил Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-09-28 публикация патента:
20.02.1996 |
Использование: в нефтехимии, в частности в катализаторах для получения фталевого ангидрида. Сущность изобретения: катализатор содержит активную часть, состоящую из, %: 75 - 90 TiO2, 10 - 25 V2O5; 0,5 - 3 KH2PO, 0,5 - 3 Bi (NO3)3, 0,5 - 3 Cs2SO4, 0,5 - 3 MaSO4 и остальное - носитель. Последний представляет собой технический фарфор в виде колец с внешним диаметром 5 - 10 мм, диаметром отверстия 2 - 7 мм и высотою 5 - 10 мм. В состав носителя входят 70 - 75 % силиката магния, 15 - 25 % каолина и бериллиевой глины 5 - 10 %. Катализатор содержит активную часть в количестве 1 - 5 мас. %.
Формула изобретения
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФТАЛЕВОГО АНГИДРИДА окислением о-ксилола и/или нафталина, содержащий активную часть, включающую пятиокись ванадия, двуокись титана, промотирующие добавки и фарфоровый носитель, отличающийся тем, что в качестве добавок активная часть содержит однозамещенный фосфат калия, азотнокислый висмут, сульфаты цезия и магния, в качестве носителя катализатор содержит технический фарфор в виде колец с внешним диаметром от 5 до 10 мм, диаметром отверстия от 2 до 7 мм и высотою от 5 до 10 мм состава, мас.%:Силикат магния - 70 - 75
Каолин - 15 - 25
Бериллиевая глина - 5 - 10
при этом активная часть имеет следующий состав, мас.%:
Двуокись титана - 75 - 90
Пятиокись ванадия - 10 - 25
Однозамещенный фосфат калия - 0,5 - 3,0
Азотнокислый висмут - 0,5 - 3,0
Сульфат цезия - 0,5 - 3,0
Сульфат магния - 0,5 - 3,0
и катализатор содержит активную часть в количестве 1 - 5 мас.%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к катализаторам парофазного окисления нафталина или о-ксилола или их смесей во фталевый ангидрид. Фталевый ангидрид является одним из важнейших продуктов промышленного органического синтеза и широко применяется в производстве пластических масс, лакокрасочных материалов, красителей, лекарственных веществ, ускорителей вулканизации каучука, инсектицидов, присадок к смазочным маслам, добавок к реактивным топливам. Обзор патентной и научно-технической литературы показывает, что наибольшей эффективностью в реакции окисления о-ксилола и нафталина во фталевый ангидрид характеризуются оксидные ванадийтитановые системы, содержащие различные модифицирующие добавки и нанесенные на носители. Подавляющее большинство патентов по катализаторам и методам их синтеза посвящено разработке многокомпонентных ванадийтитановых катализаторов, предназначенных для эксплуатации в трубчатых реакторах с неподвижным слоем катализатора. В неподвижном слое наибольший выход фталевого ангидрида (83,2-84,6 мол. ) в процессе окисления о-ксилола достигается на разработанных японской фирмой Nippon Shukubai ванадийтитановых катализаторах, модифицированных такими элементами, как Nb, P, K, Cs, Rb, Te, Sb [1-3] В некоторых случаях с целью увеличения выхода фталевого ангидрида предлагается одновременное использование в одном реакторе двух катализаторов: на входе реакционной смеси в реактор загружают ванадийтитановый, промотированный добавками сульфата калия или сульфата цезия, а на входе реакционной смеси из реактора оксидные ванадийтитановые катализаторы, модифицированные добавками фосфора и олова. При этом выход фталевого ангидрида составляет 78-83 мол. В качестве носителей используют алюмосиликаты, силикагели, карбид кремния, цеолиты, фосфор и некоторые другие материалы. Преимущественное содержание активного компонента на носителе составляет 4-8% При этом суммарное содержание Y2O5 в различных патентах колеблется от 0,5 до 30 мас. TiO2 0,5-99,5 мас. Содержание промотирующих добавок изменяется от 0,1 до 10 мас. Для катализаторов, работающих в неподвижном слое, используют носители с размером зерна 3-8 мм, носители используют в виде гранул, колец, полуколец. Наиболее распространенным методом приготовления таких катализаторов является напыление или пропитка носителя суспензией, состоящей из диоксида титана, водорастворимой соли ванадия и промотирующих элементов с последующей сушкой и термообработкой. В ряде случаев диоксид титана предварительно наносят на носитель методом напыления или пропитки, а затем на покрытый диоксидом титана носитель наносят остальные компоненты катализатора из водорастворимых соединений. При приготовлении ванадийтитановых катализаторов в качестве исходного соединения ванадия используют любые известные водорастворимые соединения ванадия. Промотирующие соединения также вводят из водорастворимых соединений. В качестве исходного соединения титана, в основном, используется диоксид титана со структурой анатаза. В некоторых случаях предлагается использовать диоксид титана со структурой рутила, но выход фталевого ангидрида на этих образцах ниже. Ближайшим к изобретению является катализатор для получения фталевого ангидрида окислением о-ксилола состава: мас. TiO2 3-81 5,64; Y2O5 0,18-0,35; диоксид селена 0,6![катализатор для получения фталевого ангидрида, патент № 2054317](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![катализатор для получения фталевого ангидрида, патент № 2054317](/images/patents/418/2054004/729.gif)
![катализатор для получения фталевого ангидрида, патент № 2054317](/images/patents/418/2054004/729.gif)
Недостатком катализатора является высокое сопротивление, которое приводит к высокому расходу энергии при эксплуатации, невысокий срок его службы и недостаточная избирательность за счет неудовлетворительного распределения температур в реакторе. Целью изобретения является разработка катализатора, обладающего высокими эксплуатационными характеристиками. С этой целью предлагается титанванадиевый катализатор с промотирующими добавками на носителе, при этом активная часть в количестве 1-5 мас. имеет следующий состав, мас. Двуокись титана 75-90 Пятиокись ванадия 10-20 Однозамещенный фос- фат калия 0,5-3 Азотнокислый висмут 0,5-3 Сульфат цезия 0,5-3 При этом в качестве носителя используют кольца (внешний диаметр от 5 до 10 мм, диаметр отверстия от 2 до 7 мм, высота кольца от 5 до 10 мм), изготовленные из разновидности технического фарфора состава, мас. Силикат магния 70-75 Каолин 15-25 Бериллиевая глина 5-10 Применяемый носитель обеспечивает существенное повышение адгезии активной массы, что приводит к увеличению срока службы катализатора, повышению его устойчивости и повышению каталитической активности и избирательности. Носитель отличается от применяемых разновидностей стеатита (тип фарфора) составом (использование бериллиевой глины, повышенное содержание силиката магния), имеет оптимальную форму, более высокую прочность, чем известный, имеет шероховатую поверхность. Эти отличия обеспечивают существенное улучшение эксплуатационных свойств катализатора: катализатор обладает повышенной прочностью, что важно для загрузки в трубчатый реактор: носитель обеспечивает высокую адгезию активной массы, что дает возможность увеличить срок службы катализатора и повысить его устойчивость к нарушениям технологического режима при эксплуатации (перепады температур, толчки давлений и т.д.); химический состав поверхности носителя положительно влияет на каталитическую активность (т. е. активность повышается на 3-4% при тех же составах активной массы). Активную массу катализатора готовят в виде устойчивой водной суспензии с использованием органических добавок в устройствах, обеспечивающих интенсивное перемешивание, а затем наносят на носитель в количестве 1-5 мас. Активная масса прочно удерживается на носителе после нанесения, при этом катализатор может храниться длительное время (несколько лет), подвергаться высоким механическим нагрузкам и воздействию температур от -200 до +100оС, при этом он не изменяет своих эксплуатационных характеристик. Катализатор загружают в трубчатый реактор (длина трубок колеблется от 4,5 до 2,5 м, внутренний диаметр от 18 до 26 мм) и нагревают со скоростью от 5 до 30оС в час до 400-440оС, выдерживают при этой температуре 24-48 ч, после чего на него подают смесь воздуха с о-ксилолом или воздуха с нафталином при температуре солей в бане реактора 365-370оС, что обеспечивает температуру в горячей точке 410-450оС. Концентрация о-ксилола 40-60 г/м3 воздуха, нагрузка 150-400 г о-ксилола/кг катал
![катализатор для получения фталевого ангидрида, патент № 2054317](/images/patents/418/2054004/729.gif)
Класс C07D307/89 с двумя атомами кислорода, непосредственно присоединенными в положениях 1 и 3