垫层材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及催化氧化领域，具体涉及一种垫层材料，一种垫层材料的制备方法，所述制备方法制备得到的垫层材料，所述垫层材料在作为钒系催化剂催化氧化固定床的垫层材料中的应用，以及一种固定床。

背景技术：

1、固定床反应器是化工生产中应用最为广泛的一种反应器，指反应器内装填颗粒状固体催化剂或固体反应物，形成一定高度的堆积床层，气体或液体物料通过颗粒间隙流过静止固定床层的同时，实现非均相反应过程。

2、钒系催化剂是工业上非常常见的催化剂，常用于各种氧化反应，如苯氧化制马来酸酐，正丁烷氧化制马来酸酐等。在催化剂的长周期使用中经常会有细小的催化剂粉末随反应气被吹入吸收塔，随后吸收塔中的有机溶剂在钒系催化剂的存在下，发生酯解，然后再与反应中生成的副产物发生系列复杂的化学反应，最终导致生成焦油状大分子物质而堵塞管道。此外，催化氧化过程中，通常产物会生成一些小分子酸，如甲酸、乙酸、丙烯酸等，这些小分子酸对设备的腐蚀性高，对设备寿命造成不利影响。

3、现有工艺中，有的采用减压蒸馏的方法，将含顺酐、焦油等不同沸点的物质分开，彻底除去高沸点的焦油，如cn 209714334。采取蒸馏的方法除去焦油，加大了生产成本，而且过多吸收溶剂被消耗，所以更经济有效的方法是如何控制或减少焦油的生成。有的工业在反应器末端增加了过滤网，但过滤网只能过滤掉比较大的颗粒，如果使用更加细密的滤材，会增大床层阻力。而寻找能阻止催化剂吹出的方法，不仅可以减少溶剂蒸馏的费用，甚至可以省去蒸馏装置，大大减少操作费用。从而大大减少管道中易集聚的焦油生成，缓解生产中后续处理的经济及设备负担，最终整体上降低经济成本。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了寻找阻止催化剂吹出的方法，提供一种垫层材料，所述垫层材料能够有效吸收反应过程中吹出的催化剂粉末或升华的钒化合物，不仅可以减少焦油生成，还能够减少经济成本。本发明还提供了一种垫层材料的制备方法，所述制备方法制备得到的垫层材料，所述垫层材料在作为固定床的垫层材料中的应用，以及一种固定床。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种垫层材料，所述垫层材料包含载体和负载于载体上的活性组分；

3、其中，活性组分包含至少一种第iia族元素的焦磷酸盐；

4、所述垫层材料用于钒系催化剂催化氧化过程中，所述载体为惰性载体。

5、本发明第二方面提供一种垫层材料的制备方法，该方法包括：将含第iia族元素和磷酸根的前驱体负载到载体上，然后进行焙烧，得到所述垫层材料；

6、所述垫层材料用于钒系催化剂催化氧化过程中，所述载体为惰性载体。

7、本发明第三方面提供如上所述的方法制备得到的垫层材料。

8、本发明第四方面提供如上所述的垫层材料在作为钒系催化剂催化氧化固定床的垫层材料中的应用。

9、本发明第五方面提供一种固定床，所述固定床包括钒系催化剂床层以及位于固定床气体出口侧的由如上所述的垫层材料构成的垫层。

10、催化氧化的生成物通常含有水和小分子酸，且会有催化剂粉末随着物料流出，将本发明的垫层材料装填于固定床反应器中的气体出口，可以在简单过滤的基础上，更加有效的吸收反应过程中吹出的催化剂小颗粒(粉末)或升华的钒化合物，从而减少焦油类物质的生成，缓解生产中后续处理的经济及设备负担，最终整体上降低经济成本，还可以减少酸性物质的流出，减少设备的腐蚀。采用本发明所述的垫层材料装填固定床，还可以提高产品色度。

11、本发明所述的垫层材料，只需在催化剂寿命(5年)内完成上述作用，因此所需负载量很低，同时没有使用贵金属元素，成本降低，经济性好。

12、采用本发明所述的垫层材料装填固定床，不仅可以减少溶剂蒸馏的费用，甚至可以省去蒸馏这一套装置，大大减少操作费用。

13、现有工艺中，催化氧化反应器通常会有惰性载体的垫层，本发明的垫层颗粒，只是对原有惰性载体垫层进行了替代，不会影响工艺条件，便于替代。

技术特征：

1.一种垫层材料，其特征在于，所述垫层材料包含载体和负载于载体上的活性组分；

2.根据权利要求1所述的垫层材料，其中，以所述垫层材料的总重量为基准，所述载体的含量为60-99重量％，活性组分的含量为1-40重量％；

3.根据权利要求1所述的垫层材料，其中，所述第iia族元素选自mg、ca、sr和ba中的至少一种；优选地，所述第iia族元素选自ca、sr和ba中的至少一种，更优选为ca和/或sr；

4.根据权利要求1所述的垫层材料，其中，所述载体选自碳化硅、α-氧化铝、二氧化硅、硅藻土中的至少一种，优选选自碳化硅和/或二氧化硅；

5.一种垫层材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：将含第iia族元素和磷酸根的前驱体负载到载体上，然后进行焙烧，得到所述垫层材料；

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第iia族元素选自mg、ca、sr和ba中的至少一种；优选地，所述第iia族元素选自ca、sr和ba中的至少一种，更优选为ca和/或sr；

7.根据权利要求5所述的方法，其中，含第iia族元素和磷酸根的前驱体选自第iia族元素的磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐和多聚磷酸盐中的至少一种，任选地，还含有硝酸盐、乙酸盐、氯化物和硫酸盐中的至少一种；和/或

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，所述负载的方法为喷涂或浸渍；和/或

9.权利要求5-8中任意一项所述的方法制备得到的垫层材料。

10.权利要求1-4和9中任意一项所述的垫层材料在作为钒系催化剂催化氧化固定床的垫层材料中的应用。

11.一种固定床，其特征在于，所述固定床包括钒系催化剂床层以及位于固定床气体出口侧的由权利要求1-4和9中任意一项所述的垫层材料构成的垫层。

技术总结
本发明涉及催化氧化领域，公开了垫层材料及其制备方法和应用，所述垫层材料包含载体和负载于载体上的活性组分；其中，活性组分包含至少一种第IIA族元素的焦磷酸盐；所述垫层材料用于钒系催化剂催化氧化过程中，所述载体为惰性载体。将所述垫层材料在固定床反应器中做为垫层装填在反应器出口处，能够用于吸收钒系催化剂吹出的含钒化合物，从而减少焦油类物质的生成，还能够减小副产物乙酸、丙烯酸的流出，提高产品色度。

技术研发人员：张作峰,师慧敏,张东顺,冯晔,韩鑫宇
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：2024/7/9