Способ получения многослойного катализатора для производства фталевого ангидрида - RU2007132887A

Реферат

1. Способ усовершенствования или оптимизации катализатора для получения фталевого ангидрида путем парофазного окисления ортоксилола и/или нафталина, включающий следующие стадии:

а) подготовка исходного катализатора, содержащего по меньшей мере первый слой катализатора, расположенный со стороны поступления газа, и второй слой, расположенный ближе к выходу газа, причем слои катализатора, предпочтительно, имеют соответствующую активную массу с содержанием окиси титана TiO₂.

б) замена части первого слоя катализатора предвключенным слоем катализатора с большей активностью, чем у первого слоя катализатора, с тем, чтобы получить усовершенствованный катализатор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии а)

определяют положение температурного максимума "горячего пятна" в первом слое исходного катализатора, рассчитываемое как расстояние А от начала первого слоя катализатора (со стороны поступления газа) при использовании (эксплуатации) катализатора;

подготавливают усовершенствованный катализатор в соответствии со стадией б) п.1, причем протяженность предвключенного слоя меньше расстояния А, а температурный максимум у усовершенствованного катализатора в бывшем первом слое исходного катализатора располагается все же ближе к началу места засыпки катализатора (ближе ко входу газа), чем в исходном катализаторе.

3. Способ по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что исходный катализатор содержит третий слой, расположенный еще ближе к выходу или у выхода газа.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что активность слоев в усовершенствованном катализаторе возрастает от второго к третьему слою.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что активность слоев в усовершенствованном катализаторе возрастает от третьего слоя к четвертому, а в случае необходимости и далее вплоть до пятого.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в усовершенствованном катализаторе всего имеется четыре или пять слоев, в частности, четыре слоя.

7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что протяженность предвключенного слоя составляет примерно 5-30%, в частности 10-25%, особенно предпочтительно 10-20% всей толщи усовершенствованного катализатора.

8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предвключенный слой катализатора, по сравнению со вторым слоем усовершенствованного катализатора, имеет

а. большее содержание активной массы, и/или

б. большее содержание ванадия V₂О₅, и/или

с. окись титана TiO₂ с большей удельной поверхностью ВЕТ, и/или

d. меньшее содержание сурьмы Sb, и/или

e. меньшее содержание цезия Cs, и/или

f. большее содержание промоторов, повышающих активность, и/или

g. большую плотность засыпки, в частности, за счет использования различной геометрии фасонных тел, и/или

h. меньшее содержание промоторов, подавляющих активность.

9. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в случае отдельных слоев усовершенствованного катализатора речь идет об оболочковых катализаторах, у которых активная масса нанесена на инертный носитель.

10. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отдельные слои усовершенствованного катализатора по меньшей мере содержат:

при этом остаток активной массы состоит из окиси титана TiO₂ минимум на 90 мас.%, предпочтительно минимум на 95 мас.%, более предпочтительно минимум на 98 мас.%, в частности минимум на 99 мас.%, еще более предпочтительно минимум на 99,5 мас.%, в частности на 100 мас.%, а удельная поверхность ВЕТ используемой окиси титана TiO₂ равняется примерно 10-50 м²/г, в то время как доля активной массы составляет примерно 4-20 мас.% всего веса катализатора.

11. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предвключенный слой катализатора содержит примерно 6-20 мас.% активной массы, предпочтительно, примерно 7-15 мас.%, а сама активная масса содержит предпочтительно, 5-16 мас.% окиси ванадия V₂O₅, 0-5 мас.% окиси сурьмы Sb₂O₃, 0,2-0,75 мас.% цезия Cs, 0-3 мас.% окиси ниобия Nb₂O₅, 0-1 мас.% фосфора Р, а остаток активной массы состоит из окиси титана TiO₂ минимум на 90 мас.%, предпочтительно минимум на 95 мас.%, более предпочтительно минимум на 98 мас.%, в частности минимум на 99 мас.%, еще более предпочтительно минимум на 99,5 мас.%, в частности на 100 мас.%.

12. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, чтовторой слой усовершенствованного катализатора содержит примерно 6-12 мас.% активной массы, предпочтительно 6-11 мас.%, а сама активная масса содержит, предпочтительно, 5-15 мас.% окиси ванадия V₂O₅, 0-5 мас.% окиси сурьмы Sb₂O₃, 0,2-0,75 мас.% цезия Cs, 0-2 мас.% окиси ниобия Nb₂O₅, 0-1 мас.% фосфора Р, а остаток активной массы состоит из окиси титана TiO₂ минимум на 90 мас.%, предпочтительно минимум на 95 мас.%, более предпочтительно минимум на 98 мас.%, в частности минимум на 99 мас.%, еще более предпочтительно минимум на 99,5 мас.%, в частности на 100 мас.%.

13. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что третий слой усовершенствованного катализатора содержит примерно 5-11 мас.% активной массы, в частности, 6-10 мас.%, а сама активная масса содержит предпочтительно 5-15 мас.% окиси ванадия V₂O₅, 0-4 мас.% окиси сурьмы Sb₂O₃, 0,05-0,5 мас.% цезия Cs, 0-2 мас.% окиси ниобия Nb₂O₅, 0-1 мас.% фосфора Р, а остаток активной массы состоит из окиси титана TiO₂ минимум на 90 мас.%, предпочтительно минимум на 95 мас.%, более предпочтительно минимум на 98 мас.%, в частности минимум на 99 мас.%, еще более предпочтительно минимум на 99,5 мас.%, в частности на 100 мас.%.

14. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что активная масса четвертого слоя усовершенствованного катализатора содержит 5-25 мас.% окиси ванадия V₂O₅, 0-5 мас.% окиси сурьмы Sb₂O₃, 0-0,2 мас.% цезия Cs, 0-1 мас.% окиси ниобия Nb₂O₅, 0-2 мас.% фосфора Р, а остаток активной массы состоит из окиси титана TiO₂ минимум на 90 мас.%, предпочтительно минимум на 95 мас.%, более предпочтительно минимум на 98 мас.%, в частности минимум на 99 мас.%, еще более предпочтительно минимум на 99,5 мас.%, в частности на 100 мас.%.

15. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предвключенный слой катализатора содержит примерно 7-20 мас.% активной массы;

второй слой усовершенствованного катализатора содержит примерно 7-12 мас.% активной массы, причем это содержание предпочтительно меньше или равно содержанию активной массы в первом слое катализатора;

третий слой усовершенствованного катализатора содержит примерно 6-11 мас.% активной массы, причем это содержание предпочтительно меньше или равно содержанию активной массы во втором слое катализатора, и

четвертый слой усовершенствованного катализатора содержит примерно 5-10 мас.% активной массы, причем это содержание предпочтительно меньше или равно содержанию активной массы в третьем слое катализатора.

16. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что удельная поверхность ВЕТ слоя, расположенного последним в направлении выхода газа, в усовершенствованном катализаторе больше, чем удельная поверхность ВЕТ слоев катализатора, расположенных впереди него (выше по течению потока газа).

17. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере примерно 40%, в частности, по меньшей мере примерно 50%, особенно предпочтительно по меньшей мере 60% всего объема пор используемой окиси титана TiO₂ образуются с радиусом в интервале 60-400 нм.

18. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что до 75%, в частности до 70% всего объема пор используемой окиси титана TiO₂ образуются с радиусом в интервале 60-400 нм.

19. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что каталитически активная масса наносится с использованием вихревого или псевдоожиженного слоя.

20. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере в одном слое усовершенствованного катализатора по меньшей мере 0,05 мас.% каталитически активной массы образуются из щелочного металла, рассчитываемого как щелочные металлы.

21. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, чтов качестве клеящего вещества для каталитически активной массы применяется полимер или сополимер, в частности винилацетатный сополимер.

22. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что усовершенствованный катализатор кальцинируется или кондиционируется в течение по меньшей мере 24 ч при температуре >390°С, предпочтительно в течение времени между 24 и 72 ч при температуре ≥400°С, в атмосфере газа, содержащего кислород О₂, в частности на воздухе.

23. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, чтопо меньшей мере в одном из слоев усовершенствованного катализатора содержится ниобий Nb в количестве 0,1-2 мас.%, в частности 0,5-1 мас.% каталитически активной массы.

24. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют только один источник окиси титана TiO₂, причем вся используемая окись титана TiO₂ имеет удельную поверхность ВЕТ или распределение радиусов пор, определенные в одном или нескольких предшествующих пунктах формулы изобретения.

25. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере в последнем слое усовершенствованного катализатора в активной массе содержится фосфор Р.

26. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что предвключенный слой усовершенствованного катализатора, по сравнению со следующим за ним вторым слоем, имеет по меньшей мере на 5%, в частности по меньшей мере на 10%, предпочтительно по меньшей мере на 20%, особенно предпочтительно по меньшей мере на 30% большую активность.

27. Усовершенствованный катализатор, получаемый способом по одному из предшествующих пунктов.

28. Способ получения фталевого ангидрида, по которому газообразный поток, содержащий ортоксилол и/или нафталин, а также молекулярный кислород, при повышенной температуре пропускают через усовершенствованный катализатор, как это определено в п.27 формулы изобретения.

29. Применение усовершенствованного катализатора по п.27 для получения фталевого ангидрида путем парофазного окисления ортоксилола или нафталина.

30. Применение предвключенного слоя катализатора для усовершенствования (исходного) катализатора, имеющего два или более различных слоев, для получения фталевого ангидрида путем парофазного окисления ортоксилола или нафталина, причем активность предвключенного слоя выше, чем у первого слоя исходного катализатора.