用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的多层催化床制造技术

本发明专利技术涉及用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的多层催化床。一种用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的催化床，包括至少一个第一催化层和至少一个第二催化层，其中每个催化层由钒和磷混合的氧化物(VPO)催化剂组成，并且仅第二催化层的催化剂还包含钨，并且其中第二催化层构成催化床的总长度的25％至45％并且沿着其中包含氧化试剂的气体混合物流动的方向被连续地布置在第一催化层之后。本发明专利技术还涉及一种使用催化床的通过正丁烷的部分氧化来生产马来酸酐的工艺。来酸酐的工艺。来酸酐的工艺。

【技术实现步骤摘要】
用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的多层催化床
[0001]本专利技术涉及用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的催化床，以及使用所述催化床的生产马来酸酐的工艺。
[0002]马来酸酐是用于制造不饱和聚酯树脂、药物产品和农业化学产品的众所周知且多用途的中间体。它通常通过芳香烃(例如苯)或非芳香烃(例如正丁烷)的部分催化氧化来产生。
[0003]将非芳香烃诸如正丁烷氧化成马来酸酐在气相中在钒和磷混合的氧化物催化剂(所谓的“VPO”催化剂)的存在下进行，该催化剂包含焦磷酸氧钒(vanadyl pyrophosphate)(VO)2P2O7作为主要组分。此外，该催化剂可以通过掺杂以便包含选自元素周期表的IA族、IB族、IIA族、IIB族、IIIA族、IIIB族、IVA族、IVB族、VA族、VB族、VIA族、VIB族和VIIIA族的一种或更多种促进剂元素被改性。
[0004]丙烯酸是正丁烷催化氧化反应成马来酸酐的次要副产物。在当前一代VPO催化剂的情况下，在马来酸酐的生产期间，通常每100kg供应的正丁烷形成1.5kg-1.8kg的丙烯酸。在用于生产马来酸酐的工业装置中，整个下游区段，例如由热交换器、冷凝器和蒸馏塔组成，经历污染(soiling)，这在长时间的活动之后变得明显，在此期间，丙烯酸的聚合物和/或低聚物例如沉积在蒸馏塔中并阻碍气体的通过，从而降低了纯化过程的效率。
[0005]鉴于以上，有需要优化用于生产马来酸酐的工艺，以便最小化或抑制丙烯酸的形成，同时保持马来酸酐收率不变。
[0006]目前，对在正丁烷氧化反应成马来酸酐期间丙烯酸形成的减少的研究一直是有限数量的科学文献作品的主题。例如，Timothy R.Felthouse在Molybdenum-Promoted Vanadyl Pyrophosphate Catalysts for Reduction of Acrylic Acid During Selective Oxidation of Butane to Maleic Anhydride(第18届北美催化学会会议(North American Catalysis Society Meeting Cancun),Mexico,2003年6月1日-6日)中示出了钼用作VPO催化剂的掺杂剂以便减少丙烯酸的形成的有益效果，但是以马来酸酐收率为代价。
[0007]其他作者已经研究了导致丙烯酸的形成的反应途径，但是导致这种化合物的形成的中间体尚未被清楚地确定，并且导致丙烯酸的形成的步骤尚未被详尽地研究，使得它们仅仅被部分地理解或根本不被理解。这些作品包括Centi和在Chem.Rev.,1988,88,88-50；Arnold E.W.在Applied Catalysis,1988,41,225-239；在Catalysis Today,1993,16,91-98；Volta在Topics in Catalysis,2001,15,121-129；Bin Chen和Eric J.Munson在J.Am.Chem.Soc.,2002,124,1638
–
1652；和Mar
í
a J.Lorences等人在Ind.Eng.Chem.Res.,2003,42,6730-6742中的作品。
[0008]专利文献描述了一些用于减少丙烯酸的形成的解决方案，但是没有确定在不损害马来酸酐收率的情况下或者在不改变反应条件的情况下，用于选择性地降低丙烯酸收率的明确方式(诸如例如促进正丁烷的转化以将丙烯酸过度氧化成CO和CO2)。例如，在美国专利申请2007/0244332中，通过将磷酸三烷基酯或亚磷酸三烷基酯与氧化过程的试剂的气体混合物一起进料，获得了较低的丙烯酸选择性。而美国专利5,945,368描述了在与双层催化床
组合的VPO催化体系中使用钼作为促进剂，然而其中马来酸酐收率没有被保持。美国专利5,360,916和6,194,587描述了一种系统，其中正丁烷的氧化反应在两个不同的步骤中通过使用两个串联的反应器进行，其中离开第一反应器的气流被冷却约50℃，并且然后被进料到第二反应器。
[0009]因此，本专利技术的目的是提供一种用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的催化体系，其允许减少丙烯酸的形成而不损害马来酸酐收率。
[0010]在此目的的范围内，本专利技术的目标是提供一种用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的催化体系，其减少丙烯酸的形成，而不需要改变在工业领域中常规使用的反应条件。
[0011]此目的以及将在下文中变得更加明显的这些和其它目标通过一种用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的催化床来实现，该催化床包括第一催化层和第二催化层，其中
[0012]第一催化层和第二催化层由包含焦磷酸氧钒(VO)2P2O7作为主要组分的钒和磷混合的氧化物(VPO)催化剂组成，并且仅第二催化层的VPO催化剂还包含钨，
[0013]第二催化层构成催化床的总长度的25％至45％，并且被连续地布置在第一催化层之后，使得包含正丁烷和氧气的气体混合物首先流过第一催化层并且然后流过第二催化层，并且
[0014]第二催化层的VPO催化剂包含以对应于在250:1和60:1之间的钒与钨的原子比的量的钨。
[0015]另外，本专利技术的目的和目标通过一种通过正丁烷的部分氧化来生产马来酸酐的工艺来实现，该工艺包括在根据本专利技术的催化床的存在下将包含正丁烷和氧气的气体混合物进料到反应器中的步骤。
[0016]根据以下详细描述和附图，本专利技术的另外的特征和优点将变得更加明显，在附图中：
[0017]图1是图示出在实施例1中进行的正丁烷氧化反应的动力学的研究结果的图；
[0018]图2是图示出在实施例4中进行的催化测试的结果的图；
[0019]图3是图示出在实施例5中进行的催化测试的结果的图；
[0020]图4是图示出在实施例6中进行的催化测试的结果的图。
[0021]在第一方面中，本专利技术涉及一种用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的催化床，该催化床具有以下特征：
[0022](i)该催化床包括至少第一催化层和第二催化层，其中每个催化层由包含焦磷酸氧钒(VO)2P2O7作为主要组分的钒和磷混合的氧化物(VPO)催化剂组成，并且仅第二催化层的VPO催化剂还包含钨作为促进剂元素；
[0023](ii)第二催化层构成催化床的总长度的25％至45％并且沿着其中用于进行正丁烷氧化成马来酸酐的包含正丁烷和氧气的气体混合物流动的方向被连续地布置在第一催化层之后，使得所述气体混合物首先流过第一催化层并且然后流过第二催化层；
[0024](iii)第二催化层的VPO催化剂包含以对应于包括在250:1和60:1之间、优选地100:1的钒与钨的原子比的量的钨。
[0025]本专利技术的专利技术人事实上已经观察到，通过使用具有上文描述的特征的催化床，可以进行使正丁烷部分氧化成马来酸酐，以便显著地降低丙烯酸收率，并且同时保持马来酸酐收率基本上不变。
[0026]在通过本专利技术人进行的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于使正丁烷部分氧化成马来酸酐的催化床，包括第一催化层和第二催化层，其中所述第一催化层和所述第二催化层由包含焦磷酸氧钒(VO)2P2O7作为主要组分的钒和磷混合的氧化物(VPO)催化剂组成，并且仅所述第二催化层的所述VPO催化剂还包含钨，所述第二催化层构成所述催化床的总长度的25％至45％，并且被连续地布置在所述第一催化层之后，使得包含正丁烷和氧气的气体混合物首先流过所述第一催化层并且然后流过所述第二催化层，并且所述第二催化层的所述VPO催化剂包含以对应于在250:1和60:1之间的钒与钨的原子比的量的钨。2.根据权利要求1所述的催化床，其中所述第二催化层构成所述催化床的总长度的36％。3.根据权利要求1或2所述的催化床，其中所述第二催化层的所述VPO催化剂包含以对应于100:1的钒与钨的原子比的量的钨。4.根据前述权利要求中任一项所述的催化床，其中所述第一催化层的所述VPO催化剂还包含选自由以下组成的组的至少一种促进剂元素：镁、锰、铁、钴、镍、铌、钼、镧、铈和铋。5.根据前述权利要求中任一项所述的催化床，其中所述第二催化层的所述VPO催...

【专利技术属性】
技术研发人员：西尔维亚，
申请(专利权)人：意大利波林股份有限公司，
类型：发明
国别省市：