用于制备邻苯二甲酸酐的多层催化剂以及制备邻苯二甲酸酐的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备邻苯二甲酸酐的多层催化剂，其具有多个依次排列在反应管内的催化剂层，其中各催化剂层具有的碱金属含量在流动方向上降低。本发明专利技术进一步涉及一种在该多层催化剂上氧化萘或邻二甲苯/萘混合物的方法以及该多层催化剂在将萘或邻二甲苯/萘混合物氧化成邻苯二甲酸酐中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于制备邻苯二甲酸酐的多层催化剂，其具有多个依次排列在反应管内的催化剂层，其中各催化剂层具有的碱金属含量在流动方向上降低。本专利技术进一步涉及一种在该多层催化剂上氧化萘或邻二甲苯/萘混合物的方法以及该多层催化剂在将萘或邻二甲苯/萘混合物氧化成邻苯二甲酸酐中的用途。许多羧酸和/或羧酸酐在工业上通过在固定床反应器中催化气相氧化烃类如苯、二甲苯类、萘、甲苯或杜烯而制备。以此方式例如可以得到苯甲酸、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸或1,2,4,5-苯四酸酐。通常使含氧气体和待氧化原料的混合物通过其中存在催化剂床的管。为了调节温度，这些管被传热介质如盐熔体围绕。已经发现适合这些氧化反应的催化剂是其中催化活性组合物以壳的形式施加于惰性载体材料如滑石上的涂敷催化剂。通常将二氧化钛和五氧化二钒用作这些涂敷催化剂的催化活性组合物的催化活性成分。此外，许多作为影响该催化剂的活性和选择性的促进剂的其他氧化化合物也可以少量包含在催化活性组合物中。已经发现特别有利的是在催化剂床中使用就其催化活性和/或其活性组合物的化学性能而言不同的不同催化剂。当使用两个反应区时，优选用于第一反应区，即位于最靠近反应气体入口的反应区中的催化剂比存在于第二反应区，即最靠近气体出口的反应区中的催化剂具有稍低的催化活性。通常而言，该反应借助设定得使主要部分的包含于反应气体中的芳族烃以最大产率在第一区中反应的温度控制。优选使用3-5层催化剂体系，尤其是三层和四层催化剂体系。在氧化钒/二氧化钛催化剂体系上将邻二甲苯氧化成邻苯二甲酸酐(PAn)通常在约4标准m3/h的空气流和至多100g/标准m3的邻二甲苯负荷下进行。为了氧化邻二甲苯/萘混合物，通常已经开发催化剂以使它们特别好地适合特定邻二甲苯/萘混合比或窄范围的邻二甲苯/萘混合比。若显著改变邻二甲苯/萘比，则PAn产率急剧降低，产物质量变得显著更差和/或催化剂的操作寿命受到不利影响。这在高邻二甲苯或萘负荷下特别显著。邻二甲苯和萘的总负荷越高，则可能的邻二甲苯/萘比的范围越小。EP539878描述了一种在两层催化剂上氧化邻二甲苯/萘混合物的方法。使用10/90-90/10%的重量比且在单程中的最大总负荷在3000h-1的空速(GHSV)下为70g/标准m3。取决于催化剂和邻二甲苯/萘混合比，PAn产率为98.5-111.5重量%。在EP744214中，在80g/标准m3的萘负荷和4标准m3/h空气下仅实现101重量%的PAn产率。在EP1082317中所述两层催化剂情况下，在65-80g/标准m3和75重量%/25重量%邻二甲苯/萘混合物以及4标准m3/h空气下实现110重量%的PAn产率。没有改变邻二甲苯/萘比。EP286448中的两层催化剂使用70g/标准m3萘和3000h-1的GHSV操作。然而，邻二甲苯/萘比对于各催化剂仅在100:0-50:50或50:50-0:100范围内变化。没有描述使用相同催化剂的更宽混合比变化。对于甚至在至多100g/标准m3的非常高邻二甲苯负荷下在4标准m3/h空气下将邻二甲苯氧化成邻苯二甲酸酐描述了具有不止两个催化剂层的催化剂。实例是如EP1084115所述的用于将邻二甲苯氧化成PAn的三层催化剂体系。然而，这些催化剂不适合在至少80g/标准m3的总负荷下在约4标准m3/h空气下使用邻二甲苯/萘比的宽变化氧化邻二甲苯/萘混合物。持续需要在高选择性下给出非常高转化率的气相氧化用催化剂。本专利技术的目的是开发一种在至少80g/标准m3的总负荷下在约4标准m3/h空气下氧化萘或邻二甲苯/萘混合物的催化剂，其中邻二甲苯/萘比可以在高PAn产率和良好产物质量下在非常宽的范围内变化。该目的由一种用于将萘或邻二甲苯/萘混合物氧化成邻苯二甲酸酐的多层催化剂实现，其中各催化剂层包含氧化钒和二氧化钛且各催化剂层的碱金属含量在流动方向上逐层降低。因此，本专利技术提供了一种用于将萘或邻二甲苯/萘混合物氧化成邻苯二甲酸酐的多层催化剂，其包含至少3个催化剂层，其中各催化剂层包含氧化钒和二氧化钛且具有经选择以满足如下条件的碱金属含量：a)一个催化剂层A的碱金属含量最高，b)在流动方向上位于催化剂层A之后的催化剂层Z具有的碱金属含量为催化剂层A的碱金属含量的0-10%，以及c)位于催化剂层A和Z之间的催化剂层具有的碱金属含量为催化剂层A的碱金属含量的30-90%，其中各催化剂层的碱金属含量高于在流动方向上后一催化剂层的碱金属含量。在本专利技术的优选实施方案中，该多层催化剂具有3、4或5层。特别优选3层和4层催化剂。本专利技术的多层催化剂例如可以用于避免高热点温度，合适的话与合适的上游和/或下游床组合并且也与中间层一起，其中上游和/或下游床和中间层通常能够包含催化非活性材料或活性较差的材料。本专利技术的另一优选实施方案是一种用于将萘或邻二甲苯/萘混合物氧化成邻苯二甲酸酐的4层催化剂，其中各催化剂层包含氧化钒和二氧化钛且选择各催化剂层的碱金属含量以满足如下条件：a)一个催化剂层A的碱金属含量最高，b)在流动方向上位于催化剂层A之后的催化剂层B具有的碱金属含量为催化剂层A的碱金属含量的60-90%，c)在流动方向上位于催化剂层B之后的催化剂层C具有的碱金属含量为催化剂层A的碱金属含量的30-59%，d)在流动方向上位于催化剂层C之后的催化剂层Z具有的碱金属含量为催化剂层A的碱金属含量的0-10%。本专利技术的催化剂通常为涂布催化剂，其中催化活性组合物以壳的形式施用于惰性载体材料上。作为惰性载体材料，可以使用基本上所有现有技术中可以有利地用于生产用于将芳族烃氧化成醛、羧酸和/或羧酸酐的涂布催化剂的载体材料，例如石英(SiO2)、瓷料、氧化镁、二氧化锡、碳化硅、金红石、矾土(Al2O3)、硅酸铝、滑石(硅酸镁)、硅酸锆、硅酸铈或这些载体材料的混合物。催化剂载体例如可以以球、环、粒料、螺旋物、管状物、挤出物或压碎材料形式使用。这些催化剂载体的尺寸对应于常用于生产用于芳族烃气相反应的涂布催化剂的催化剂载体。优选使用直径为3-6mm的球形式或外径为5-9mm、长度为3-8mm且壁厚为1-2mm的环形式的滑石。本专利技术催化剂包含催化活性组合物，该组合物至少包含氧化钒和二氧化钛且可以以一层或多层施用于载体材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.30 EP 10167826.61.一种用于将萘或邻二甲苯/萘混合物氧化成邻苯二甲酸酐的多层催
化剂，其包含至少3个催化剂层，其中各催化剂层包含氧化钒和二氧化钛
且具有经选择以满足如下条件的碱金属含量：
a)一个催化剂层A的碱金属含量最高，
b)在流动方向上位于催化剂层A之后的催化剂层Z具有的碱金属含量为催
化剂层A的碱金属含量的0-10%，以及
c)位于催化剂层A和Z之间的催化剂层具有的碱金属含量为催化剂层A
的碱金属含量的30-90%，其中各催化剂层的碱金属含量高于在流动方
向上后一催化剂层的碱金属含量。
2.根据权利要求1的多层催化剂，其具有四层，其中选择各催化剂层
的碱金属含量以满足如下条件：
a)一个催化剂层A的碱金属含量最高，
b)在流动方向上位于催化剂层A之后的催化剂层B具有的碱金属含量为
催化剂层A的碱金属含量的60-90%。
c)在流动方向上位于催化剂层B之后的催化剂层C具有的碱金属含量为
催化剂层A的碱金属含量的30-59%，
d)在流动方向上位于催化剂层C之后的催化剂层Z具有的碱金属含量为催
化剂层A的碱金属含量的0-10%。
3.根据权利要求1或2的多层催化剂，其中所述催化剂层A的床长度为
所述反应器中总催化剂填充高度的10-50%。
4.一种使用包含至少3个催化剂层的多层催化剂将萘或邻二甲苯/萘混
合物氧化成邻苯二甲酸酐的方法，其中各催化剂层包含氧化钒和二氧化钛
且具有经选择以满足如下条件的碱金属含量：
a)一个催化剂层A的碱金属含量最高，
b)在流动方向上位于催化剂层A之后的催化剂层Z具有的碱金属含量为催
化剂层A的碱金属含量的0-10%，以及
c)位于催化剂层A和Z之间的催化剂层具有的碱金属含量为催化剂层A

\t的碱金属含量的30...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·阿尔特瓦瑟，J·齐尔克，HM·阿尔曼，F·罗索夫斯基，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：
国别省市：