一種苯法順酐催化劑的器外活化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種苯法順酐催化劑的器外活化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以苯為原料氣相固定床催化氧化制順酐在國內(nèi)外已有數(shù)十年的歷史，雖然國際上 正丁烷氧化法生產(chǎn)順酐工藝將取代傳統(tǒng)的苯氧化法制順酐生產(chǎn)工藝，但由于資源擁有量和 價格的不同，在許多國家和地區(qū)苯氧化法生產(chǎn)工藝在一個相當(dāng)長時間內(nèi)將繼續(xù)存在，并且 仍將具有一定的市場競爭力。目前我國苯生產(chǎn)量已經(jīng)超過1400Kt/a，而苯氧化法生產(chǎn)順酐 僅占苯消耗總量的6%左右，原料供應(yīng)豐富，調(diào)節(jié)余地大;加之我國萬噸級苯氧化法生產(chǎn)順 酐工藝的國際化技術(shù)已非常完善，因此近期內(nèi)，我國仍以苯氧化法生產(chǎn)工藝為主。
[0003] 苯氧化制順酐固定床催化劑的活化過程分為器內(nèi)活化和器外活化兩種方式。器內(nèi) 活化是指催化劑在反應(yīng)器內(nèi)完成活化，即催化劑填裝在反應(yīng)器的列管內(nèi)，反應(yīng)器升溫到一 定溫度后投原料苯，保溫活化一定時間后，再降低鹽溫進行正常氧化反應(yīng)。此步驟需要2~3 天完成。此活化過程會使順酐生產(chǎn)廠家增加順酐生產(chǎn)成本。器外活化是指將催化劑在生產(chǎn) 階段就完成活化，順酐生產(chǎn)廠將催化劑裝填完畢后升溫到正常生產(chǎn)操作溫度后就可以直接 投料進行產(chǎn)品的生產(chǎn)。催化劑在順酐反應(yīng)器內(nèi)進行活化，即現(xiàn)在工業(yè)化的方法，它是在鹽溫 410~430°C、空速lOOOhf 1的條件下進行投苯帶料活化，屬于器內(nèi)活化。因此，消耗了大量能 源。早在上世紀(jì)80年代，歐洲專利號為EPO196602A2的專利中就曾經(jīng)提出了空氣氣氛下V-Mo 系順酐催化劑的器外活化方法，活化條件為空氣下的氧化氣氛，催化劑中活性組分釩的價 態(tài)升高，降低催化劑活性，改變產(chǎn)品收率和原料轉(zhuǎn)化率。
[0004] 2010年，一篇授權(quán)公告號為CN102371187B的專利，公開了一種順酐催化劑的器外 活化方法，在本專利中提供的催化劑活化方法中，活化氣氛為密閉條件下，靠自分解氣體調(diào) 整活化氣氛，達到活化效果，但當(dāng)對不同活性成分的催化劑進行活化，或者催化劑活性成分 比例不同時，活化氣氛中的各類物質(zhì)濃度是不可控制的，會一定程度上導(dǎo)致催化劑活性不 夠穩(wěn)定，影響了下步地統(tǒng)一化使用。同時，該項技術(shù)得到活性催化劑用于苯氧化制順酐時， 苯轉(zhuǎn)化率的變化范圍較大，可能與催化劑活性不夠穩(wěn)定有關(guān)。
[0005] 2005年，我們公司申請了一篇公開號為CN1579631A的專利，是屬于器外活化方法， 此專利提出的方法是用全程需要使用含氨的空氣進行活化，需要控制氨空比為1:25~1:5， 但是因為加入氨氣，采用氨氣來調(diào)整活化氣氛，一定程度上加大了投入成本。
[0006] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的現(xiàn)有問題，我們公司經(jīng)過近些年的研究，對器外活化方法進行 了改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種苯法順酐催化劑的器外活化方法，該 方法中先后以空氣和氨氣/空氣的混合氣為活化氣氛，既降低了活化成本，還保證了催化劑 活性的穩(wěn)定，大大提高了苯轉(zhuǎn)化率的穩(wěn)定性。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0009] 本發(fā)明的器外活化方法，包括如下步驟：
[0010] ⑴將苯法順酐催化劑置于活化反應(yīng)器中；
[0011] (2)向活化反應(yīng)器中通入空氣，使活化反應(yīng)器內(nèi)部充滿空氣；
[0012] ⑶對苯法順酐催化劑進行升溫，升溫梯度為6〇-l〇〇°C/小時，升溫至300°C后升溫 梯度為50_80°C/小時，升溫至440-460°C;
[0013] ⑷保溫3-5小時后降溫至420-440°C，通入氨氣，當(dāng)活化反應(yīng)器內(nèi)氨氣/空氣體積 比例達到1/25-1/15時，停止進氣，繼續(xù)保溫2-4小時后降溫至室溫，降溫時間為1小時，即得 到器外活化的苯法順酐催化劑。
[00M] 進一步地，所述苯法順酐催化劑的活性組分和摩爾比為:V2O5 :Mo03 : P2〇5 = 1:0.5: 0.02〇
[0015] 進一步地，升溫至300°C前的升溫梯度為80-100°C。
[0016]進一步地，氨氣/空氣的體積比例為1/20。
[0017 ]本發(fā)明中用到的活化反應(yīng)器為圓柱體，活化反應(yīng)器上方開口，開口處設(shè)有端蓋，端 蓋上設(shè)有進氣口，下端設(shè)有出氣口，活化反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有立柱，所述立柱上活動設(shè)有若干層 隔板，將待活化的催化劑置于隔板上，所述立柱頂端活動設(shè)有擋風(fēng)板。
[0018] 為了防止隔板上的催化劑被反應(yīng)器中的氣體吹散，在活化反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置了圓柱 形網(wǎng)罩，所述網(wǎng)罩上均勻開設(shè)有微孔，所述隔板和立柱位于圓柱形網(wǎng)罩內(nèi)。
[0019] 為了使隔板擺放更穩(wěn)定，將隔板通過支撐架支撐，所述支撐架包括四個支撐桿和 一個固定環(huán)，所述支撐桿一端位于隔板下方，另一端固定于固定環(huán)上，四個支撐桿之間的角 度均為90°，固定環(huán)套裝在立柱上，所述支撐架通過固定環(huán)固定在立柱上。
[0020] 進氣口和出氣口上均設(shè)有氣體流量開關(guān)，出氣口上還設(shè)有氣體檢測裝置，當(dāng)通入 氨氣時，通過氣體檢測裝置可明確知道反應(yīng)器內(nèi)氨氣/空氣的比例，當(dāng)達到適合氣相組成 時，停止通氣，進行保溫。
[0021 ] 本發(fā)明中用到的活化反應(yīng)器的高度為1 OOO-ι 500mm，直徑為800-1200mm。
[0022] 使用活化反應(yīng)器進行活化工作時，先將待活化的催化劑裝在反應(yīng)器內(nèi)，首先打開 端蓋，先放置一層隔板，再在隔板上放一定量的待活化的催化劑，再依次放支撐架和再一層 隔板，將隔板層層放置直到立柱頂端，再將圓柱形網(wǎng)罩罩在隔板外，最后放上擋風(fēng)板蓋上端 蓋。
[0023] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0024] 1、本發(fā)明的活化工藝方法適用于苯氣相固定床法制備順酐的各類型釩鉬催化劑 的活化，且為載體催化劑，對載體材質(zhì)和形狀沒有限制。
[0025] 2、本發(fā)明的器外活化方法，可使順酐催化劑用戶節(jié)約大量能源和時間，降低順酐 生產(chǎn)廠的生產(chǎn)成本。
[0026] 3、本發(fā)明先后以空氣和氨氣/空氣的混合氣為活化氣氛，既降低了活化成本，還保 證了催化劑活性的穩(wěn)定。本方法得到的催化劑活性穩(wěn)定，通過苯氧化制順酐試驗，可以看出 本法得到的催化劑大大提高了苯轉(zhuǎn)化率的穩(wěn)定性，可以達到99.62%-99.76%，同時順酐收 率達到了現(xiàn)有技術(shù)的水平以上，可以達到99%以上。
【附圖說明】
[0027]圖1為活化反應(yīng)器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為支撐架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 其中：1、端蓋 2、進氣口 3、出氣口 4、立柱
[0030] 5、隔板 6、擋風(fēng)板 7、網(wǎng)罩 8、支撐架
[0031] 9、支撐桿 10、固定環(huán) 11、進氣口氣體流量開關(guān)
[0032] 12、出氣口氣體流量開關(guān)13、氣體檢測裝置
【具體實施方式】
[0033]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】做出簡要說明。
[0034] 本發(fā)明中用到的活化反應(yīng)器為圓柱體，活化反應(yīng)器上方開口，開口處設(shè)有端蓋1， 端蓋1上設(shè)有進氣口 2，下端設(shè)有出氣口 3，活化反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有立柱4，所述立柱4上活動套 裝有若干層隔板5，將待活化的催化劑置于隔板5上，所述立柱4頂端活動設(shè)有擋風(fēng)板6，所述 活化反應(yīng)器內(nèi)部還設(shè)有圓柱形網(wǎng)罩7,所述網(wǎng)罩7上均勻開設(shè)有微孔，所述隔板5和立柱4位 于圓柱形網(wǎng)罩7內(nèi)，所述隔板5通過支撐架8支撐，所述支撐架8包括四個支撐桿9和一個固定 環(huán)10,所述支撐桿9一端位于隔板5下方，另一端固定于固定環(huán)10上，四個支撐桿9之間的角 度均為90°，固定環(huán)10套裝在立柱4上，所述支撐架8通過固定環(huán)10固定在立柱4上，所述進氣 口 2和出氣口 3上均設(shè)有進氣口氣體流量開關(guān)11和出氣口氣體流量開關(guān)12，所述出氣口 3上 還設(shè)有氣體檢測裝置13,所述活化反應(yīng)器的高度