本发明专利技术涉及一种氨氧化制备间苯二甲腈的方法，主要解决现有技术中生产间苯二甲腈中使用的催化剂难以适应流化床工艺要求，或目标产物间苯二甲腈收率不高，或反应器工程放大效应的问题。本发明专利技术通过采用以间二甲苯、氨气和空气为原料，在原料配比：间二甲苯∶氨气∶空气＝1∶2～13∶4～10，反应温度300～500℃，反应压力0.01～0.1Mpa，催化剂负荷(WWH)为0.03～0.1小时-1的条件下，原料与流化床催化剂接触反应生成间苯二甲腈。其中所用的催化剂为以原子比计化学式如下的组合物：V1.0SbaAbBcCdOx，其中A为选自锂、钠、钾、铷或铯中的至少一种；B为选自镁、钙、钡、铬、钨、钼、锰、铁、钴、镍或锡中的至少一种；C为至少一种选自硼或磷中的至少一种的技术方案，较好地解决了该问题，可用于氨氧化制备苯二甲腈的工业生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氨氧化制备间苯二甲腈的方法。
技术介绍
间苯二甲腈(简称IPN)是有机合成的重要有机原料，其经氯化合成的四氯间苯二甲腈(百菌清)是高效、低毒防霉杀菌剂；经加氢制得的间苯二甲胺(MXDA)是性能优越的环氧树脂固化剂，也是聚氨酯树脂和尼龙树脂的原料。间苯二甲腈最简单、最经济的制造方法是用间二甲苯在催化剂作用下气相氨氧化反应得到，其核心技术是催化剂。五十年代日本昭和电工开发了间二甲苯氨氧化固定床合成间苯二甲腈生产技术， 七十年代日本三菱瓦斯公司与美国Badger公司合作开发了细颗粒流化床间苯二甲腈工业装置，主要用于生产间苯二异氰酸酯，使间苯二甲腈的生产水平得到了提高。近年来，随着四氯间苯二甲腈(百菌清)和间苯二甲胺(MXDA)市场的扩大，我国的间苯二甲腈(IPN)的生产规模呈快速增长之势，其催化剂及其生产技术研究也空前热门。在间苯二甲腈生产中，最普遍使用的反应是固定床工艺和流化床工艺，其中流化床工艺又以催化剂颗粒区分粗颗粒挡板流化床和细颗粒自由流化床，后者是目前国内外普遍使用的最为先进的生产方法，并能较好的解决反应器工程放大效应。在间二甲苯氨氧化反应技术所使用的催化剂中，V系催化剂是最普遍而有效的一种催化体系，早期一般都使用简单的钒组份或钒组份添加少量助催化元素，其活性太高，选择性较差，收率较低。从近期的催化剂组成来看主要有V-Cr、V-Mo, V-P及Sb-Fe等四种组成，由于Sb系催化剂制备及反应条件等比较复杂，使该催化剂的芳烃氨氧化技术的经济性较差而一直未推广工业应用。相反V-Cr催化剂制备简单、重复性好，对芳烃氨氧化具有较高的反应活性，但是两组份的催化剂活性仍然过高，易造成深度氧化，会生成大量的C02、 C0、HCN。并且该催化剂对氨有较强的氧化分解能力，大大增加了氨的消耗。八十年代日本三菱瓦斯公司推出了 V-Cr-B-Mo、V-Cr-B-P等四组份催化剂，催化反应性能在原三组份的基础上有所提高，但其反应副产尤其co、co2生成量仍较高。九十年代三菱瓦斯又公布了(EP 0525367AD V-Cr-B-P-Mo五组成的催化剂，改善了反应副产的生成量，提高了间苯二甲腈的收率，但该文献指出必须使用价格昂贵的磷钼酸铵的催化剂原料，才能得到理想的反应结果。BASF制备的VSb/Al或Si催化剂中加入K、Fe及W，制备成固定床催化剂，其间苯二甲腈收率为78. 8%，但根据公开的制备方法，无法制成流化床催化剂。上海石油化工研究院研发的流化床催化剂(99113575. X)为V-Cr系，其不含Sb，间苯二甲腈的收率也仅为 78. 8%。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是以往生产间苯二甲腈中使用的催化剂难以适应流化床工艺要求，需使用价格较贵的原料，目标产物间苯二甲腈收率不高的缺点，提供一种新的。该方法中具有使用的催化剂原料价廉、易得，且具有良好的反应活性和较高间苯二甲腈收率的优点。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种，以间二甲苯、氨气和空气为原料，在原料摩尔配比间二甲苯氨气空气= 1 2 13 4 10，反应温度为300 500°C，反应压力为0. 01 0. IMPa，催化剂负荷 WffH为0. 03 0. 1小时―1的条件下，原料与流化床催化剂接触反应生成间苯二甲腈，反应所使用的流化床催化剂为以二氧化硅为载体和以原子比计化学式如下的组合物V1.0SbaAbBcCdOx式中A为选自锂、钠、钾、铷或铯中的至少一种；B为选自镁、钙、钼、钡、铬、钨、锰、铁、钴、镍或锡中的至少一种；C为选自硼或磷中的至少一种；其中a的取值范围为0.3 2.0 ；b的取值范围为0.01 0.5;c的取值范围为0.05 1.0;d的取值范围为0 2.0;χ为满足其它元素化合价所需氧原子数的总和；催化剂中载体二氧化硅的含量以重量百分比计为30 90%。上述技术方案中，A的优选方案为选自锂、钾、铷或铯中的至少一种；B的优选方案为选自铬、钴、钼、镍或钙的至少一种。a的优选取值范围为0. 8 1. 2，b的优选取值范围为0. 05 0. 2，c的优选取值范围为0. 1 0. 5，d的优选取值范围为0. 3 1. 0。上述技术方案中原料摩尔配比优选范围为间二甲苯氨气空气=1 3 10 6 9，反应温度优选范围为350 450°C，反应压力0. 01 0. IMPa,催化剂负荷(WffH) 优选范围为0. 04 0. 08小时Λ催化剂中载体二氧化硅的含量以重量百分比计优选范围为45 65%。V2O5, Sb2O3及通式Α、B、C各元素对应氧化物是催化剂的起始原料，也可以选择其它化合物作原料。例钒原料偏钒酸铵、硫酸钒、有机酸钒如草酸钒或酒石酸钒；锑原料三氧化锑、锑酸、锑酸盐(铵)、硝酸锑或有机锑醋酸锑、草酸锑铵、酒石酸锑钾、酒石酸锑钠或酒石酸锑；A原料硝酸盐、元素氧化物或所对应的碱；B原料硝酸盐；C原料酸或可溶性的酸铵；硅原料使用硅溶胶、硅凝胶或二氧化硅作为催化剂的载体。催化剂的制备通过特定的方法制得将可溶性的Α、B、C溶液加到V205、Sb2O3的草酸溶液中，得悬浮料混合物浆料，如需要加入溶剂则用乙二醇、草酸等。流化床催化剂浆料经喷雾成形干燥后，焙烧。固定床催化剂浆料经蒸发后干燥、焙烧。本专利技术催化剂的焙烧可分为催化剂中各元素盐类的分解和高温焙烧两个阶段。盐类的分解温度为100 200°C，优选范围为150 180°C，时间为2 20小时，优选范围为3 15小时；焙烧温度为450 800°C，优选范围为450 650°C，时间为2 15小时，优选范围为5 10小时。分解和高温焙烧可以在两个焙烧炉中进行，也可在一个焙烧炉中进行，或在连续式旋转焙烧炉内将分解和高温焙烧同时进行。催化剂中氧化物含量以V205、Sb2O3、酸性氧化物、碱性氧化物及二价以上金属的最高价氧化物的重量百分比计。本专利技术的原料使用间二甲苯。本专利技术在反应时以空气为氧源时，间二甲苯的混合物浓度为0. 1 10% (体积)， 优选范围0. 2 5. 0% (体积)。本专利技术在反应时氨的使用量至少是理论量的数倍，高比例的氨对反应是有利的， 但存在氨的回收及污染问题。本工艺的氨量是理论量的2 13倍，优选范围是3 10倍。本专利技术氧气量至少是理论量的1.5倍，较合适的范围是4 10倍，优选范围是3 10倍。通常以空气作氧源，氮气、二氧化碳、水蒸汽可作为惰性稀释剂。当氧比例过高时，会发生深度氧化生成二氧化碳而使目标产物间苯二甲腈收率下降；而当氧比例过低时，会使原料间二甲苯转化率下降而使目标产物间苯二甲腈收率下降。本专利技术工艺反应温度为300 500°C，优选范围为350 450°C ；温度低于350°C 时，反应转化率低，高于450°C时深度氧化反应严重，副产C02、CO、HCN含量明显增加，芳腈收率下降。本反应的最佳温度取决于间二甲苯的浓度、催化剂的活性组成、催化剂的焙烧条件、反应接触时间和负荷等因素。本专利技术的接触时间有较大的变动范围，一般在0. 2 20秒，优选的范围是0. 5 15秒。本专利技术通常在常压下反应，也可在加压下反应。本专利技术催化剂适合使用流化床反应工艺。本专利技术催化剂的实施例中间二甲苯的转化率、间苯二甲腈选择性和间苯二腈单程收率定义本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于制备间苯二甲腈的方法，以间二甲苯、氨气和空气为原料，在原料摩尔配比：间二甲苯∶氨气∶空气＝１∶２～１３∶４～１０，反应温度为３００～５００℃，反应压力为０．０１～０．１ＭＰａ，催化剂负荷ＷＷＨ为０．０３～０．１小时－１的条件下，原料与流化床催化剂接触反应生成间苯二甲腈，反应所使用的流化床催化剂为以二氧化硅为载体和以原子比计化学式如下的组合物：Ｖ１．０ＳｂａＡｂＢｃＣｄＯｘ式中Ａ为选自锂、钠、钾、铷或铯中的至少一种；Ｂ为选自镁、钙、钼、钡、铬、钨、锰、铁、钴、镍或锡百分比计为３０～９０％。中的至少一种；Ｃ为选自硼或磷中的至少一种；其中ａ的取值范围为０．３～２．０；ｂ的取值范围为０．０１～０．５；ｃ的取值范围为０．０５～１．０；ｄ的取值范围为０～２．０；ｘ为满足其它元素化合价所需氧原子数的总和；催化剂中载体二氧化硅的含量以重量
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：顾龙勤，陈亮，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11
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