Способ приготовления ванадий-фосфорного катализатора для окисления бутана в малеиновый ангидрид

 

О-й И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик iij?27217

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 l ) Допол н ительное к а вт. с вид-ву— (22) Заявлено 03.05.78 (21) 2609928/23-0 с присоединением заявки Ж— (5()М. Кл.

В 01 Ю 37/04

В 01 Ю 23/22/!

С 07 С 57/14

Гооударетввииый комитет

СССР по делом изюбретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.80. Бюллетень М 14 (53) УД К66.097. .3(088.8 ) Ь

Дата опубликования описания 18.04.80

В. А. Зажит алов, А. И. Пятницкая, Г. А. Комашко, В. М. Белоусов,.О. Я. Полотнюк и С. П. Чайковский (72) Авторы изобретения

Институт физической химии им. Л. В. Писаревского

АН Украинской ССР (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВАНАДИЙФОСФОРНОГО

КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ БУТАНА

В МАЛЕИНОВЪ|Й АНГИДРИД

Изобретение относится к способам приготовления ванадийфосфорного катализатора для окисления бутана в малеиновый ангидрид, который является ценным полупродуктом органического син теза s производстве полиэфирных и дру гих синтетических смол, пестицидов для сельского хозяйства, органических клеев и добавок K смазкам °

Известен способ приготовления ванадийфосфорного катализатора путем взавФ имодействия окислов и соединений ч с фосфористой кислотой или ее солями для восстановления Ч в Ч .. Соедине5+ 4 ния P н Ч берут в соотношении

1: 1-2: 1 $ l, 1-1). TIpcaecc проводят в закрытом реакторе при температуре

100 С. Полученный промежуточный о продукт извлекают из реактора и прокаливают при 400-500 С. При этом образуется катализатор синтеза малеинового ангидрида. При 440 С получают

О малеиновый ангидрид с выходом 39%

gl).

Наиболее близким к предлагаемому является способ приготовления ванадий фосфорного катализатора путем смешения пятиокиси ванадия с воднйм раствором фосфорной и фосфористой кислот с последующим нагревом в автоклаве до о

145 С, с отделением твердой массы, добавлением воды, формованием, сушкой от влаги и прогревом на воздухе и в

IO атмосферен при 400 С (2).

Атомное соотношение P:V -1,05:1.

На таком катализаторе при 465 С, объемной скорости 1500 ч ти загрузке

50 смЗкатализатора, выход малеинового ангидрида через 13 ч после начала реакции 41%.

Недостатком указанного способа яв ляется то, что при применении катализатора, полученного известным методом, получают целевой продукт - малеиновый ангйдрид с низким выходом при малой степени превращения бутана. Кроме того, катализатор активный, в течение

13 ч работы. По достижении выхода

10 з 7272 целевого продукта 41% активность катализатора падает.

11елью изобретения является получение катализатора с повышенной активностью.

Указанная цель достигается описываемым способом приготовления ванадийфосфорного катализатора QJ я окисления бутана в малеиновый ангидрид

: путем смешения пятиокиси ванадия с избытком фосфорной кислоты при атом ном соотношении ванадий: фосфор 1: 4-8 в воде с последующим нагреванием, отделением осадка, сушкой и термообработкой в токе смеси бутана и инертно1 о го газа сначала при 250 300 С, а затем при 400-450 С и 500-550 С в течение 8-10 ч.

Отличие способа по изобретению заключается в том, что смешение пятиокиси ванадия осуществляют с избытком фосфорной кислоты при атомном соотношении ванадий: фосфор - 1:4-8 и термообработку ведут в токе смеси бутана и о инертного газа сначала при 250-300 С, а затем при 400-450 С и 500-550 С о о в течение 8-10 ч.

Указанное отличие позволяет получить катализатор с повышенной активностьювыход малеинового ангидрида возрастает на 5-6%.

Катализатор готовят в значительном избытке фосфорной кислоты с последующим нагревом катализаторной Массы при более низкой температуре (95 С) в автоклаве, либо в колбе с обратным холодильником и мешалкой, дальнейшей фильтрацией активной массы: после фильтрации активную массу промывают после- 40 довательно водой, ацетоном (или спиртом) а термообработку каталитической массы проводят ступенчато в н-сутане, либо его смеси с инертным газом.

Пример 1. В колбу с обратным 45 холбдильником и мешалкой (автоклав) 17 загружают 48 r Ч О марки "ч, 12UO мл H О, затем при переме1чивании прибавляют 149 мл 85%-ной Н РО, марки ч". Соотношение Ч:Р - 1:4. Смесь перемешивают при нагревании (95 С), о

10 ч, дают отстояться 12 ч и снова rieремешивают при на1.ревании 10 ч. После этого, через 20 ч отфильтровывают осадок на фильтре Шотта, промывают его водой (600-800 мл), затем ацетоном (или спиртом, 600-800 мл).. Полученную каталитическую массу сушат на воздухе при 1 20 С 40 ч и затем прогревают в кварцевой трубке в токе бутана, либо его смеси (3%) с инертным газом при 250-300 С 10 ч, при 400 С 10 ч, при 500 С 6 ч. После этого катализатор прессуют под давлением 100 атм, измельчают, просеивают фракцию 0,5l,Î мм, загружают в кварцевый реак« тор (внутренний диаметр 5 мм), пропус. кают смесь 1,3 мол.% С4Н40, 6,87,5 мол.% О и Не до 100%. При темо пературе. 450 С и времени контакта

6 с степень превращения 82%, селективность 52%, выход малеинового ангидрида 42,6%. При температуре 500 С и . времени контакта 1,6 с, степень превра. щения 72%, селективность 61%, выход малеинового ангидрида 43,9%, Пример 2. Для приготовления катализатора (Ч:Р-1:8) берут 48 г

V O5, 1200 мл Н О и 298 мл 85%-ной

Н РО4. Методика приготовления и испытания катализатора такая же, как и в примере 1. При температуре 450 С и о времени контакта 6 с, степень пр враз" ." щения 90%, селективность;49;8%, выход малеинового ангидрида 44,9%.

При температуре 500 С и времени о контакта 4,8 с степень превращения

96% селективность 48,8%, выход ма леинового ангидрида 46,9%.

В таблице приведены данные, показывающие возможность изменения соотношенияЧ:Р в широких пределах.

38, 72,0

54,3

79,8

500 1,6

69,8

82,0

52,0

61,0

43,9

38,8

72 217

Продолжение табл щп

1:8

450 4,8

78,0

56,1

49,8

43,8

6,0

90,0

500 2,4

81,2

52,3

42,5

46,9

4,8

96,0

48,8

Составитель Н. Путова

Редактор Л, Гмельяцова Техред Н. Бабурка Корректор М. немчик

Заказ 1019/3 Тираж 809 Подписное

ЦИНИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППЛ "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как следует из данных, приведенных в таблице, изменение соотношения, Ч:Р может происходить в пределах 1:41:8; дальнейший избыток фосфорной кислоты приводит к снижению как общей активности, так и выхода малеинового ангидрида. Наилучшие условия получения малеинового ангидрида приведены в примерах.

Использование катализаторов, полученных по предлагаемому способу, обеспечивает по сравнению с существующими катализаторами следующие преимущества:

- выход малеинового ангидрида повышается до 479о, - катализатор работает стабильно более 200 ч;

- высокая степень превращения исходного реагента.

Формула изобретения

Способ приготовления ванадийфосфорного катализатора для окисления бутана в малеиновый ангидрид, включающий смешение пятиокиси ванадия с фосфорной

I кислотой в воде с последующим нагреванием, отделение осадка, сушку и термообработку, о т л и ч а ю .д и и с я тем, что, с,целью получения катализатора с повышенной активностью, смешение пятиокиси ванадия осуществляют с избытком фосфорной кислоты при атомном соотношении ванадий: фосфор — 1: (4- - ) и термообработку ведут в токе смеси бутана и инертного газа сначала при

250-300 С, а затем при 400-450 С и о о

500-550 С в течение 8-10 ч. о

Источники информации, принятые вэ вниманпе при экспертизе

1. Патент СШЛ N- 3907707, кл. В 01 27/14, опублик, 1975.

2. Патент США ¹ 3977998,. кл. 252-435, опублик. 1976 (прототип).