用于生产马来酸酐的去芯圆状三瓣形催化剂制造技术

本发明专利技术提供一种含有包含钒和磷的混合氧化物的催化材料的经改进的成形催化剂，以及使用这种成形催化剂生产马来酸酐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产马来酸酐的去芯圆状三瓣形催化剂相关申请的交叉引用本申请请求保护于2018年2月12日申请的美国临时专利申请第62/629,385号的优先权，其全部内容在此明确地以引用的方式并入本文中。关于联邦赞助的研究或开发的声明不适用。
本专利技术大体上涉及可用于生产马来酸酐的包含钒和磷的氧化物的成形催化剂。
技术介绍
马来酸酐为一种用于制造不饱和聚酯树脂、化学中间体(例如，丁二醇及四氢呋喃)、药品及农用化学品的熟知且万用的材料。该材料通过在气相中且在催化剂的存在下使芳族或非芳族烃部分氧化来产生。氧化反应可在固定、流化或提升管床反应器中进行。已研发出基于钒氧化物及磷氧化物的催化剂(“VPO催化剂”)以供用于上文所描述的氧化反应。具体而言，特别良好地适合于催化氧化反应器的VPO催化剂为其中钒的价态小于+5，通常在约+3.8与约+4.5之间的那些催化剂。制备这些催化剂的常规方法一般涉及使五价钒化合物还原，且将五价钒化合物与磷化合物以及(视需要)促进剂元素化合物组合，以形成催化剂氧化物前体。接着回收催化剂氧化物前体且将其转化为活性催化材料。一般已知，通过选择不同几何横截面构形，所形成催化剂颗粒可经设计以可能为如上文所描述的那些的反应中所期望的反应物和/或产物提供更短扩散路径。另外，在过去已采用催化颗粒构形来降低在填充催化剂床上遭遇的压降，和/或降低在储存、处理、大小设定期间或在遭遇苛刻工艺条件时由破裂、磨耗或压碎所致的催化剂损耗。因此，现有技术已针对VPO催化剂提出具有不同大小、尺寸及比例的许多形状，该形状包括杆状、圆柱状、球状、卷轴状等，现有技术包括：美国专利第4,283,307号，其公开了一种VPO催化剂，其呈小圆柱体形状，孔洞穿过其中且其中圆柱体的高度及直径大体上相同；美国专利第4,656,157号，其公开了一种VPO催化剂，其呈中空圆柱体形状，其中端面弯曲，使得曲率半径为外径的0.4至5倍；美国专利第5,168,090号，其公开了一种VPO催化剂，其具有固体几何形态(例如，圆柱体、立方体、锥体、球体)，其中至少一个空隙空间置于其外部表面中；美国专利第6,812,351号，其公开了一种VPO催化剂，其具有基本上中空圆柱形主体，且连续孔洞的高度与直径之比不超过1.5，且几何表面积与几何体积之比为至少2mm-1；美国专利第9,138,729号，其公开了一种VPO催化剂，其具有基本上圆柱形主体，其中至少两个内部孔洞平行于圆柱形主体的轴；EP0220933A1，其公开了一种VPO催化剂，其具有四瓣横截面形状；和美国专利第8,048,820号，其公开了一种VPO催化剂，其具有传统三瓣横截面形状，其中各瓣提供有连续内部孔洞。虽然以上形状中的每一者在制备马来酸酐中为VPO催化剂提供了可观的活性及选择性，但期望提供最大化生产力、最小化反应系统中的压降且具有充足机械稳定性的经改进的成形催化剂。
技术实现思路
根据一个方面，本专利技术提供一种用于生产马来酸酐所述的成形催化剂。该成形催化剂包含：a)催化材料，其包含钒和磷的混合氧化物；b)中空芯；和c)第一端、第二端和置于第一端与第二端之间的壁，该壁包含高度及沿着壁的高度延伸的多个锯齿状物(crenellation)以形成多个瓣，其中各瓣具有由瓣半径限定的拐角。在另一方面中，提供一种通过以下制造上文成形催化剂的方法：使含钒化合物与含磷化合物在醇介质中反应以产生VPO催化剂前体，使VPO催化剂前体成形以形成成形催化剂，以及通过锻烧来活化成形催化剂。在又另一方面中，提供一种用于通过在成形催化剂的存在下使在直链或环中具有至少四个碳的烃与含分子氧的气体反应来生产马来酸酐的方法。附图说明图1为根据本专利技术的一方面的成形催化剂的透视图；图2a为根据本专利技术的成形催化剂的顶视图；图2b为根据本专利技术的成形催化剂的顶视图；图2c为根据本专利技术的具有图示的成形催化剂的顶视图；图3为根据本专利技术的成形催化剂的放大区域的顶视图，其中更清楚地限定其瓣半径；图4a、图4b、图5a及图5b为根据本专利技术的另一方面的成形催化剂的顶视图；图6为根据本专利技术的成形催化剂的顶视图，其描绘了三点接触距离；和图7为根据本专利技术的成形催化剂的顶视图，其描绘了两点接触距离。具体实施方式以下术语应具有以下含义。术语“包含、包括、含有(comprising)”及其衍生词若出现于本文中，则不意欲排除任何其他组分、步骤或程序的存在，无论该组分、步骤或程序是否公开于本文中。相比而言，术语“基本上由……组成(consistingessentiallyof)”若出现于本文中，则从任何随后陈述的范围中排除任何其他组分、步骤或程序(对可操作性而言并非必需的那些组分、步骤或程序除外)，且若使用术语“由……组成(consistingof)”，则其排除任何未具体描述或列举的组分、步骤或程序。除非另外陈述，否则术语“或”是指单独以及呈任何组合的所列举成员。冠词“a/an”在本文中是指代一个或超过一个(即至少一个)该冠词的语法对象。例如，“烃(ahydrocarbon)”意谓一种烃或超过一种烃。词组“在一个方面中”、“根据一个方面”及其类似者通常意谓跟着该词组的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个方面中，且可被包括于本专利技术的超过一个方面中。重要地，此类词组未必指同一方面。若本说明书陈述组分或特征“可(may/can/could/might)”被包括或具有特性，则无需该特定组分或特征被包括或具有该特性。如本文中所使用，术语“中空芯”是指物体内的一个中心空位，该空位完全由物体的材料包围。术语“三点接触距离”是指与两瓣的邻近拐角相切的第一虚线i)与平行于第一虚线且与成形催化剂相切的第二虚线ii)之间的距离，如图6中所描绘。术语“两点接触距离”是指与第一瓣的拐角相切的第一虚线i)与平行于第一虚线且与第二瓣的拐角相切的第二虚线ii)之间的距离，如图7中所描绘。术语“转化”意谓已反应的烃原料的摩尔数与引入反应器中的烃原料的摩尔数之比乘以100，其中该术语表述为摩尔百分比。术语“产率”意谓所获得马来酸酐的摩尔数与引入反应器中的烃原料的摩尔数之比乘以100，其中该术语表述为摩尔百分比。术语“选择性”意谓所获得马来酸酐的摩尔数与已反应或已转化的烃原料的摩尔数之比乘以100，其中该术语表述为摩尔百分比。术语“空间速度”或“气体每小时空间速度”或“GHSV”意谓在20℃和大气压力以立方厘米(cm3)表述的每小时气态进料的体积除以催化剂总体积，该术语表述为cm3/cm3/小时或hr-1。术语“生产力”意谓每单位体积/反应器产生的马来酸酐的重量(例如，千克马来酸酐/小时)。增加的生产力意谓每单位时间可合成更多马来酸酐。术语“BET表面积”为用以指示如通过标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备马来酸酐的成形催化剂，其包含：/na)催化材料，其包含钒和磷的混合氧化物；/nb)中空芯；和/nc)第一端、第二端和置于该第一端与该第二端之间的壁，该壁包含高度及沿着该壁的高度延伸的多个锯齿状物以形成多个瓣，其中各瓣具有由瓣半径限定的拐角。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180212 US 62/629,3851.用于制备马来酸酐的成形催化剂，其包含：
a)催化材料，其包含钒和磷的混合氧化物；
b)中空芯；和
c)第一端、第二端和置于该第一端与该第二端之间的壁，该壁包含高度及沿着该壁的高度延伸的多个锯齿状物以形成多个瓣，其中各瓣具有由瓣半径限定的拐角。


2.根据权利要求1所述的成形催化剂，其中该锯齿状物为圆弧形。


3.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中该壁具有三个锯齿状物以形成三个瓣。


4.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中该壁具有范围介于1mm至20mm的高度。


5.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中该第一端和第二端具有范围介于5mm至9mm的直径。


6.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中该中空芯具有范围介于0.5mm至4mm的直径。


7.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中连接该锯齿状物的最内点的内部锯齿状物特征具有范围介于2mm至4.5mm的直径。


8.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中该瓣半径范围介于0.375mm至0.75mm。


9.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中连接锯齿状物的最内点和突起边缘的外部锯齿状物特征具有范围介于2mm至3.5mm的直径。


10.根据权利要求2所述的成形催化剂，其中该成形催化剂具有范围介于4mm与8mm之间的三点接触距离。


11.根据权利要求10所述的成形催化剂，其中该成形催化剂具有范围介于5mm与10...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·赵，B·A·小霍莱尔，W·S·弗拉兹，
申请(专利权)人：亨斯迈石油化学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US