用于钒磷氧催化剂活化的系统和钒磷氧催化剂的活化方法与流程

本发明涉及催化剂合成领域，具体地，涉及一种用于钒磷氧催化剂活化的系统和钒磷氧催化剂的活化方法。

背景技术：

1、马来酸酐(顺丁烯二酸酐)是一种重要的有机化工原料和精细化工产品，是目前世界上仅次于苯酐和醋酐的第三大酸酐，主要用于生产热固性树脂、不饱和聚酯树脂，用于农药、医药、涂料、油墨、润滑油添加剂、造纸化学品、纺织品化学品、纺织品整理剂、食品添加剂以及表面活性剂等领域。此外，以马来酸酐为原料还可以生产1,4-丁二醇(gbl)、四氢呋喃(thf)、马来酸、富马酸和四氢酸酐等一系列用途广泛的精细化工产品，开发利用前景十分广阔，目前它的应用范围还在不断扩大。

2、钒磷氧(vpo)系催化剂是正丁烷氧化制马来酸酐有效应用最广的工业催化剂。催化剂的表面性质、助剂的添加及催化剂的活化方法等都对催化剂的性能具有明显的影响。

3、早期马来酸酐装置应用的钒磷氧催化剂是未活化的催化剂，企业购买催化剂后，需要在反应器内一定温度一定丁烷浓度下进行带料活化，这一过程称为器内活化。器内活化中催化剂在反应中往往需要一段较长的平衡时间使催化剂完成活化，降低了工业生产效率和催化剂使用经济性，需要马来酸酐生产厂家在催化剂使用前期投入很多人力、物力和财力，催化剂的活化过程也缺少优化的空间，同时催化剂的活性得不到很好的控制。为解决这些问题，人们开发出器外活化技术，即催化剂在进入反应装置前已活化好，可以直接应用。cn1068053a采用将钒磷氧催化剂前体在含分子氧/水蒸气/惰性气体混合气氛中升温活化，在含分子氧/水蒸气混合气氛中快速升温，后在含分子氧/水蒸气混合气氛中保温，继续在惰性气体/水蒸气保持一段时长的方法来活化催化剂。cn1849170a将钒磷氧催化剂前体在含有蒸汽的气氛中加热到380-600℃，在超大气压压力下保持得到最终的活性催化剂。cn112705243a通过对活化过程进行换热处理控制催化剂活化温度，但对催化剂实际结构控制效果未予以明确。对于活化过程中由于物相快速的相变反应，会产省明显的热效应，特别是由于催化剂大量堆积，装填过于密集活化后产生更为复杂的热效应导致催化剂活化效果不均一。因此，常常会出现由于活化器温度或条件控制不够精确导致催化剂本体传热或移热不及时，从而导致催化剂被灼烧失去活性，或者催化剂没有完成被活化或活化不均匀，影响其在后续正丁烷氧化制马来酸酐反应中的催化性能。如何使正丁烷马来酸酐催化剂能够在稳定的温度下被活化，提高催化剂的活化效果，是一个急需解决的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的存在活化器温度或条件控制不够精确导致催化剂本体传热或移热不及时，导致催化剂被灼烧失去活性，或者催化剂没有完成被活化或活化不均匀，从而影响其在后续正丁烷氧化制马来酸酐反应中的催化性能的问题，本发明提供一种用于钒磷氧催化剂活化的系统和钒磷氧催化剂的活化方法，以实现较稳定地活化大批量的钒磷氧催化剂前驱体颗粒，制得的钒磷氧催化剂应用于正丁烷氧化制马来酸酐反应具有较高的正丁烷转化率及较高的马来酸酐选择性。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于钒磷氧催化剂活化的系统，该系统包括：炉体外壳、内胆以及控制单元；所述内胆包括沿所述内胆轴向平行设置的炉丝和钒磷氧催化剂前驱体颗粒，所述炉丝穿过钒磷氧催化剂前驱体颗粒以将所述催化剂前驱体颗粒进行活化；所述控制单元用于控制活化的温度。

3、本发明第二方面提供一种钒磷氧催化剂的活化方法，该活化方法包括：将钒磷氧催化剂前驱体颗粒进行第一活化、第二活化以及第三活化；所述第三活化的温度大于第二活化的温度，所述第二活化的温度大于第一活化的温度；

4、其中，所述活化在第一方面所述的系统中进行。

5、通过上述技术方案，本发明的有益效果包括：

6、本发明提供的用于钒磷氧催化剂活化的系统从根本上消除了活化过程中传质传热的放大效应，使活化的更均匀，同时缩短了活化时间，提高了生产效率，有很大的市场应用潜力。

7、本发明提供的方法通过在本发明提供的活化系统中进行三段活化过程，能够较稳定地活化大批量的钒磷氧催化剂前驱体颗粒，制得的钒磷氧催化剂应用于正丁烷氧化制马来酸酐反应具有较高的正丁烷转化率及较高的马来酸酐选择性。

技术特征：

1.一种用于钒磷氧催化剂活化的系统，该系统包括：炉体外壳、内胆以及控制单元；所述内胆包括沿所述内胆轴向平行设置的炉丝和钒磷氧催化剂前驱体颗粒，所述炉丝穿过钒磷氧催化剂前驱体颗粒以将所述催化剂前驱体颗粒进行活化；所述控制单元用于控制活化的温度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述钒磷氧催化剂前驱体颗粒设置有通孔以供所述炉丝穿过；

3.根据权利要求1所述的系统，其中，

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中，

5.一种钒磷氧催化剂的活化方法，该活化方法包括：将钒磷氧催化剂前驱体颗粒进行第一活化、第二活化以及第三活化；所述第三活化的温度大于第二活化的温度，所述第二活化的温度大于第一活化的温度；

6.根据权利要求5所述的活化方法，其中，

7.根据权利要求5所述的活化方法，其中，

8.根据权利要求5所述的活化方法，其中，

9.根据权利要求5-8中任意一项所述的活化方法，其中，

10.根据权利要求5-9中任意一项所述的活化方法，其中，

11.根据权利要求5-10中任意一项所述的活化方法，其中，

技术总结本发明涉及催化剂合成领域，公开了一种用于钒磷氧催化剂活化的系统和钒磷氧催化剂的活化方法。一种用于钒磷氧催化剂活化的系统，该系统包括：炉体外壳、内胆以及控制单元；所述内胆包括沿所述内胆轴向平行设置的炉丝和钒磷氧催化剂前驱体颗粒，所述炉丝穿过钒磷氧催化剂前驱体颗粒以将所述催化剂前驱体颗粒进行活化；所述控制单元用于控制活化的温度。本发明提供的用于钒磷氧催化剂活化的系统和钒磷氧催化剂的活化方法，可实现较稳定地活化大批量的钒磷氧催化剂前驱体颗粒，制得的钒磷氧催化剂应用于正丁烷氧化制马来酸酐反应具有较高的正丁烷转化率及较高的马来酸酐选择性。技术研发人员：张作峰,冯晔,伊卓,师慧敏,李爽,张东顺,韩鑫宇,安欣,刘玉芬,袁滨受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17