具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及甲苯氧化制苯甲醛技术领域领域，公开了一种具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂及其制备方法和应用，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述活性组分包括第一活性组分和可选的第二活性组分，其中，所述第一活性组分包括

【技术实现步骤摘要】
具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及甲苯氧化制苯甲醛
，具体涉及一种具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]苯甲醛是重要的芳香醛之一，主要用于染料
、
制药
、
农药
、
燃料
、
香料
、
化妆品及有机高分子合成等领域，具有年需求量大
、
市场前景好和经济效益高等特点
。
据统计，我国苯甲醛的需求量以每年约7％的速率递增，目前市场需求量达到
90kt/a
左右
。
[0003]目前，国内外仍旧是采用传统工艺为主，即通过氯化甲苯侧端
CH3官能团，然后皂化水解生产苯甲醛
。
此工艺过程会产生大量废水，导致环境污染和设备腐蚀；该工艺产物苯甲醛中含有有毒氯化物，严重限制其用于合成某些高质量的化合物，如药物和香料
。
因此，探索清洁的苯甲醛合成工艺是必然趋势
。
[0004]当前，甲苯氧化制苯甲醛的清洁工艺包括的气相法和液相法成为研究热点，相对于液相需要高温
、
高压的反应条件，在常温下可进行的固定床气相氧化法较为温和，产物更易分离
。
[0005]为了提高甲苯的转化率和苯甲醛的选择性，除了改进工艺外，催化剂的性能研究是甲苯气相氧化的技术核心
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种钒钛系催化剂，能够在温和的条件下提高甲苯的转化率和苯甲醛的选择性
。
[0007]本专利技术第一方面提供了一种具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述活性组分包括第一活性组分和可选的第二活性组分，其中，所述第一活性组分包括
V2O5和
TiO2，所述第二活性组分包括
K2O、Na2O、Rb2O、Cs2O、CeO2、P2O5、Co2O3、Nb2O5、Cr2O3、Ag2O、Sb2O3、Bi2O3和
MoO3中的至少一种
。
[0008]本专利技术第二方面提供了一种制备具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂的方法，该方法包括：将活性组分负载在载体上，其中，所述活性组分包括第一活性组分和可选的第二活性组分，其中，所述第一活性组分包括
V2O5和
TiO2，所述第二活性组分包括
K2O、Na2O、Rb2O、Cs2O、CeO2、P2O5、Co2O3、Nb2O5、Cr2O3、Ag2O、Sb2O3、Bi2O3和
MoO3中的至少一种
。
[0009]本专利技术第三方面提供了第二方面所述方法制备得到的催化剂
。
[0010]本专利技术第四方面提供了第一方面和第三方面所述的催化剂在甲苯氧化制苯甲醛中的应用
。
[0011]本专利技术第五方面提供了一种甲苯氧化制苯甲醛的方法，该方法包括：在第一方面和第三方面所述的催化剂的存在下，将甲苯与氧气进行接触；
[0012]或者，按照第二方面所述的方法制备催化剂，再在所得催化剂的存在下，将甲苯与氧气进行接触
。
[0013]通过以上技术方案，本专利技术具有以下有益效果：
[0014](1)
本专利技术的催化剂中钒氧化物
、
钛氧化物
、
钾氧化物和锑氧化物相互配合，在提高甲苯转化率的同时也提高了苯甲醛的选择性，从而提高了产物中苯甲醛的收率
。
[0015](2)
本专利技术通过喷涂法，将钒源
、
钛源
、
钾源和锑源涂覆于载体上，制备方法简单
。
[0016](3)
利用本专利技术制备的催化剂可直接将甲苯气相氧化，得到苯甲醛，反应过程中无有毒气体和废酸产生，几乎不对环境产生影响，属于环境友好的绿色工艺
。
该催化剂用于甲苯气相氧化制备苯甲醛时，甲苯的转化率可以达到
28
％以上，苯甲醛的选择性可以达到
50
％，收率可以达到
14
％
。
具体实施方式
[0017]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值
。
对于数值范围来说，各个范围的端点值之间
、
各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开
。
[0018]本专利技术第一方面提供了一种具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述活性组分包括第一活性组分和可选的第二活性组分，其中，所述第一活性组分包括
V2O5和
TiO2，所述第二活性组分包括
K2O、Na2O、Rb2O、Cs2O、CeO2、P2O5、Co2O3、Nb2O5、Cr2O3、Ag2O、Sb2O3、Bi2O3和
MoO3中的至少一种
。
[0019]根据本专利技术，优选地，所述载体和活性组分的重量比为
100
：8‑
18
，更优选为
100
：
10
‑
15。
其中，所述载体和活性组分的重量比是指每
100g
载体负载
10
‑
15g
的活性组分
。
[0020]根据本专利技术，优选地，所述第二活性组分包括
K2O
和
/
或
Sb2O3，更优选地，所述第二活性组分包括
K2O
和
Sb2O3。
[0021]根据本专利技术，对所述载体的种类具有较宽的选择范围，所述载体可以为本领域常规的种类
。
优选地，所述载体为惰性载体
(
无孔惰性载体
)
，选自滑石
、
碳化硅
、
硅酸铝
、
石英和陶瓷中的至少一种，优选滑石
。
[0022]在本专利技术中，对所述载体的形状没有特别的限定，例如，可以为圆柱形
、
球形
、
环形或颗粒料
。
优选地，所述载体的形状为环形载体
。
[0023]根据本专利技术，优选地，所述第一活性组分和第二活性组分重量比为
50
‑
130
，优选为
59
‑
122。
[0024]根据本专利技术，优选地，所述
TiO2和
V2O5的重量比为6‑
13
，更优选为
6.5
‑
12.1
，进一步优选为7‑
10。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂，其特征在于，该催化剂包括载体和负载在载体上的活性组分，所述活性组分包括第一活性组分和可选的第二活性组分，其中，所述第一活性组分包括
V2O5和
TiO2，所述第二活性组分包括
K2O、Na2O、Rb2O、Cs2O、CeO2、P2O5、Co2O3、Nb2O5、Cr2O3、Ag2O、Sb2O3、Bi2O3和
MoO3中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述载体和活性组分的重量比为
100
：8‑
18
；和
/
或，所述第二活性组分包括
K2O
和
/
或
Sb2O3；和
/
或，所述载体为惰性载体，选自滑石
、
碳化硅
、
硅酸铝
、
石英和陶瓷中的至少一种
。3.
根据权利要求2所述的催化剂，其中，所述第一活性组分和第二活性组分重量比为
50
‑
130
；和
/
或，所述
TiO2和
V2O5的重量比为6‑
13
；和
/
或，所述
K2O
和
Sb2O3的重量比为
0.5
‑5；和
/
或，基于所述活性组分的总重量，
V2O5含量为
7.5
‑
13.5wt
％，
TiO2含量为
85
‑
91wt
％，
K2O
含量为
0.1
‑
1wt
％，
Sb2O3含量为
0.1
‑
2wt
％
。4.
一种制备具有甲苯氧化制苯甲醛功能的催化剂的方法，其特征在于，该方法包括：将活性组分负载在载体上，其中，所述活性组分包括第一活性组分和可选的第二活性组分，其中，所述第一活性组分包括
V2O5和
TiO2，所述第二活性组分包括
K2O、Na2O、Rb2O、Cs2O、CeO2、P2O5、Co2O3、Nb2O5、Cr2O3、Ag2O、Sb2O3、Bi2O3和
MoO3中的至少一种
。5.
根据权利要求4所述的方法，其中，所述载体和活性组分的用量使得所得催化剂中，所述载体和活性组分的重量比为
100
：8‑
18
；和
/
或，所述第二活性组分包括
K2O
和
/
或
Sb2O3；和
/
或，所述载体为惰性载体，选自滑石
、
碳化硅
、
硅酸铝
、
石英和陶瓷中的至少一种

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉芬，安欣，袁滨，
申请(专利权)人：中石化北京化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：