精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，该系统包括固定床反应器和与其管道相连的混合器；所述混合器同时与水流量控制阀和丁烷、磷化物混合器管道相连；而连有磷化物储罐的磷化物加入器与丁烷、磷化物混合器相通；所述水流量控制阀受控于计算机控制模块，而计算机控制模块与温湿度仪相连接采取数据。本实用新型专利技术实现了MAH制备过程中加入催化剂床层助剂水量的精确控制，使进入反应器的丁烷混合气的湿度保持在恒定值，不受环境的温湿度的影响，提高了催化剂的高选择性和收率，避免了：因加入水量过低导致磷化物集中在反应器进料端，使反应器的温度分布不均，以及水分加入过量导致副产物增多等情况的发生。

Preparation of MAH VPO catalyst system accurately control the amount of water added.

The utility model relates to a preparation of MAH system adding precise control VPO catalyst water, the system includes mixer fixed bed reactor and its connecting pipes; the mixer is connected with the water flow control valve and butane, and connected with the mixer pipe phosphide; tank reactor and adding phosphide phosphide butane and phosphide the mixer is communicated; the water flow control valve is controlled by the computer and the computer control module, control module and temperature humidity meter is connected to the data. The utility model realizes the accurate control of the preparation of MAH catalyst bed additives content in the process of entering the reactor butane gas mixture humidity is maintained at a constant value, is not affected by the temperature and humidity of the environment, improve the selectivity and yield of catalyst, avoided: by adding water caused by low concentration in phosphide the reactor inlet end, the temperature distribution of the reactor is not uniform, and lead to the occurrence of water adding excessive by-products such as an increase of.

【技术实现步骤摘要】
精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统
本技术属于化工生产领域，具体涉及精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统。
技术介绍
顺酐(MAH)是一种常用的基本有机化工原料，是世界上仅次于苯酐的第二大酸酐原料，且其下游产品有着相当广泛的开发和应用前景。MAH广泛应用于合成树脂，润滑油添加剂、医药、食品添加剂、1,4丁二醇、γ丁内酯、四氢呋喃、丁二酸、富马酸等一系列重要的有机化学品和精细化学品。正丁烷氧化法生产MAH，是以钒磷氧(VPO)催化剂或含有少量助剂的VPO催化剂，例如：含有钼、锌、铀、钨、锡、铋、钛、铌、锑和钴等。在管壳式固定床反应器上，温度为400-450℃条件下发生反应，该氧化反应为强放热，反应生成气中含有产品MAH和副产物醋酸、丙烯酸、一氧化碳和二氧化碳。反应产生的热量通过流动的熔盐将热量带走。目前固定床反应器列管的长径比大都超过100，在整个反应器中熔盐的冷却能力基本上是一致的，但反应速率随着正丁烷的浓度和催化剂床层的温度变化而变化，由于正丁烷混合气体进入反应器底部的温度较低，随着反应的引发，反应速率越来越快，直至丁烷浓度减小使反应放热减缓。反应最剧烈，放热最多使催化剂床层温度最高的点称为热点温度，热点温度越高，生成副产物越多，转化率越高收率越低，选择性下降。如果热点温度超过500℃，或最高热点温度与熔盐温度差超出60℃，催化剂会失活，催化剂的寿命缩短。为了提高催化剂选择性，降低活性提高收率，在本
通常加入磷化物，如磷酸三甲酯或磷酸三乙酯来调节催化剂的活性和选择性。补充磷的主要作用是维持VPO催化剂中的磷钒比，维持生成MAH的活性相(VO)2P2O7在催化剂中的比例。补充磷化物之后，间断或持续加入助剂水，使加入的磷化物更加均匀的在催化剂床上分布。H.W.Zanthoff在文献(Ontheactiveroleofwaterduringpartialoxidationofn-butanetomaleicanhydrideover(VO)2P2O7catalysts[J].AppliedCatalysts，1998,172(1):49-58)指出，水在(VO)2P2O7活性相催化剂催化氧化正丁烷制MAH过程中起着重要的作用。一方面，水可以抑制正丁烷在VPO催化剂上的非活性不可逆吸附，提高了反应产物的解吸速度；另一方面，水解离VPO催化剂上的吸附使V-O-V，V-O-P，或P-O-P键断裂，促使V-OH和P-OH基团的生成，此种结构使氧化还原反应更为容易进行，从而使催化剂在生成MAH时处于高活性状态。现有制备工艺流程，如图2所示，仅单以水流量控制阀控制助剂水量，无法精确控制助剂水的加入量，且并未考虑空气本身湿度对催化剂性能的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提出精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，能够精确控制添加助剂水量，提高催化剂的选择性和收率。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，包括固定床反应器和与其管道相连的混合器；所述混合器同时与水流量控制阀和丁烷、磷化物混合器管道相连；而连有磷化物储罐的磷化物加入器与丁烷、磷化物混合器相通；所述水流量控制阀受控于计算机控制模块，而计算机控制模块与温湿度仪相连接以采取数据。进一步地，所述使用的温湿度仪个数至少为1个。进一步地，所述大气温湿度仪测量环境温度T、相对湿度RH，将所测数值输入计算控制模块，由公式计算，精确控制助剂水的加入量；其计算公式为：其中，m3是去除空气中的水分之后补充的水量，该量随大气温湿度变化而变化，m3为加入反应器中水的质量流量t/h；RH为当前大气相对湿度％；C3为混合气的水浓度mol％；T为当前大气温度℃；m1为进入反应器的空气质量流量；m2为丁烷质量流量t/h；SV为通过反应器的空速h-1；V为催化剂的体积m3；M1为空气相对原子量，取值29；M2为丁烷相对原子量，取值58；M3为水的相对原子量，取值18；a取值范围为3～50，b取值范围为0.1～20。与现有技术相比，本技术所述技术方案的实质性特点和进步主要体现在：本技术实现了MAH制备过程中加入催化剂床层助剂水量的精确控制，使进入反应器的丁烷混合气的湿度保持在恒定值，不受环境的温湿度的影响；避免了因加入水量过低导致磷化物集中在反应器进料端，使反应器的温度分布不均，以及水分加入过量导致副产物增多，如马来酸、富马酸、邻苯二甲酸单丁酯等；提高了催化剂的高选择性和收率，选择性提高了2.1％，质量收率提高了2.4％。附图说明图1为本技术制备系统示意图；其中标记含义为：A-温湿度仪，B-计算控制模块，1-水，2-水流量控制阀，3-空气，4-丁烷气，5-磷化物加入器，6-磷化物储罐，7-固定床反应器，8-磷化物雾化器，9-混合器。图2为现有制备MAH的工艺流程图；其中标记含义为：1-水，2-水流量控制阀，3-空气，4-丁烷气，5-磷酸盐加入器，6-磷化物储罐，7-固定床反应器，8-磷化物雾化器，9-混合器，10-流量控制器。具体实施方式水在正丁烷制顺酐(MAH)过程中起着重要的作用，一方面，水以蒸汽的形式进入反应器底部，将底部最先接触磷化物的催化剂上多余的磷化物带走并重新分布在催化剂床层，不会因磷化物过多附着在催化剂表面而使催化剂过多失去活性；另一方面，可以抑制正丁烷在VPO催化剂上的非活性不可逆吸附，提高了反应产物的解吸速度，从而使催化剂在生成MAH时处于高选择性状态。现有技术中无精确控制添加水量、稳定混合气湿度的方法，为解决MAH生产中，进入反应器的丁烷混合气的湿度受大气环境温度和湿度的影响，使催化剂的选择性下降，本技术提供了一种精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，能够精确控制添加助剂的水量，使进入反应器的丁烷混合气的湿度保持在恒定值，不受环境的温湿度的影响，从而使磷化物不至于集中在反应器进料端，反应器的温度均匀分布，热点在催化剂床层的合理位置，达到了催化剂高选择性、高收率的目地。以下结合附图和具体实施例对本技术的技术方案进行具体的阐述，但是这只是本实用的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以作出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为在本技术的保护范围之内。如图1所示，本实用所述精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统包括固定床反应器7和与其管道相连的混合器9；所述混合器9同时与水流量控制阀2和丁烷、磷化物混合器8管道相连；而连有磷化物储罐6的磷化物加入器5与丁烷、磷化物混合器8相通；所述水流量控制阀2受控于计算机控制模块B，而计算机控制模块B与温湿度仪A相连接采取数据。本技术所述系统的温湿度仪A测得环境温度和相对湿度通过计算控制模块B计算出水蒸气加入量m3，通过调节水蒸气流量控制阀2控制进入反应器7的流量，丁烷气4和磷化物5混合之后与空气3混合，水蒸气1加入点位于混合气之前，该流量是去除大气中的含水量，随温湿度仪变化而变化，保证了丁烷混合气湿度的稳定。由大气温湿度仪A测量环境温度T、相对湿度RH，数值输入计算控制模块B，由公式计算，精确控本文档来自技高网...

【技术保护点】
精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，其特征在于：该系统包括固定床反应器和与其管道相连的混合器；所述混合器同时与水流量控制阀和丁烷、磷化物混合器管道相连；而连有磷化物储罐的磷化物加入器与丁烷、磷化物混合器相通；所述水流量控制阀受控于计算机控制模块，而计算机控制模块与温湿度仪相连接采取数据。

【技术特征摘要】
1.精确控制VPO催化剂助剂水加入量的MAH制备系统，其特征在于：该系统包括固定床反应器和与其管道相连的混合器；所述混合器同时与水流量控制阀和丁烷、磷化物混合器管道相连；而连有磷化物储罐的磷化物加入器与丁烷、磷化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨效军，陈志明，李剑，杨如惠，张威，赵东一，眭伟华，徐星宇，
申请(专利权)人：中国石化仪征化纤有限责任公司，中国石油化工股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32