Способ получения катализатора синтеза малеинового ангидрида из бензола

(51) 01 23/16 (2006.01) 01 23/04 (2006.01) 07 307/60 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ использовано в процессах получения кислородсодержащих органических соединений, в частности, при каталитическом синтезе малеинового ангидрида парциальным окислением бензола. Известные ванадий-молибденовые катализаторы для получения малеинового ангидрида не обеспечивают высокую селективность. Благодаря тому, что в качестве активной добавки предложенный катализатор содержит фосфор, а носителем служит оксид титана анатазной структуры,выход малеинового ангидрида составляет 73 с селективностью 77,6, при конверсии бензола 94.(72) Ергазиева Гаухар Ергазиевна Умбеткалиев Аскар Кадырович(73) Акционерное общество Институт органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА МАЛЕИНОВОГО АНГИДРИДА ИЗ БЕНЗОЛА(57) Изобретение относится к способу получения катализатора органического синтеза и может быть Изобретение относится к способу получения катализатора органического синтеза и может быть использовано в процессах получения кислородсодержащих органических соединений, в частности при каталитическом синтезе малеинового ангидрида парциальным окислением бензола. Процессы парциального окисления углеводородов являются основным способом получения ценных кислородсодержащих продуктов,таких как органические кислоты и их ангидриды. Исследование процессов парциального окисления углеводородов является актуальной задачей,решение которой связано как с общим прогрессом химической промышленности, так и органического катализа. Одним из примеров таких реакций может служить парциальное окисление бензола до малеинового ангидрида или малеиновой кислоты. Исследования указанных процессов ведутся уже давно, но интерес к ним не ослаб и работы в этой области катализа сохраняют свою актуальность. Известно, что каталитическая конверсия бензола протекает над гетерогенными катализаторами,представляющими собой нанесенные и не нанесенные переходные металлы. Наиболее активным в окислении бензола является ванадий,затем молибден, кобальт или никель. Именно ванадиевые катализаторы нашли промышленное применение. Продуктами парциального окисления является малеиновый ангидрид и кислота. Основные сведения о процессе парциального окисления бензола на катализаторах приводится в обзоре(Молдавский Б.Л., Кернос Ю.Д. Малеиновый ангидрид и малеиновая кислота.- Изд. Химия,1976.-216 с.). Ценным продуктом, получаемым на ванадиевых катализаторах, при парциальном окислении бензола является малеиновый ангидрид. Как известно малеиновый ангидрид применяется практически во всех отраслях промышленной химии. Основной областью потребления малеинового ангидрида является производство полимерных материалов. Из них в первую очередь следует указать на ненасыщенные полиэфиры и получаемые на их основе армированные пластики, ценность которых заключается в их дешевизне и простоте изготовления из них пластиковых изделий. По механическим свойствам армированные пластики конкурируют с металлом и успешно заменяют их в качестве конструкционных материалов. Также,важным преимуществом армированных пластиков является высокая коррозионная стойкость по сравнению с металлом. В этой связи разработка эффективных катализаторов превращения бензола в малеиновый ангидрид является весьма целесообразной с позиции получения, с одной стороны, продукта для собственного потребления, с другой стороныэто рыночный продукт,представляющий собой коммерческую ценность. В качестве прототипа известен катализатор,состоящий из оксида ванадия и молибдена нанесенный на карбид кремния, в качестве модифицирующей добавки добавляет оксид серебра 2(Патент фирмы Америкен цианамид США 2885409, 1959 РЖХим, 1961, 5 Л 90). Соотношение оксидов в катализаторе равна 25 МО 3 2(166,62,2). Для приготовления катализатора к раствору ванадата аммония и молибдата аммония добавляли смесь азотной кислоты и нитрата серебра. Полученный раствор наносили на карбид кремния. При условиях реакции Тр 385 С, объемной скорости 3000-4000 л/чл катализатора, содержание бензола в смеси 0,8-1,6 (об.), выход малеинового ангидрида - 56. Недостатком известного способа является трудность удаления оксидов азота с катализатора, а также использование дорогих компонентов для приготовления катализатора. Известен катализатор 25 МО 3 С 2 О 3(65-68)(25-29)(4- 6)(1-3) (Патент фирмы Питсбург платглас США 3074969, 1959 РЖ Хим,1965, 5 Н 63). Смесь оксидов молибдена, ванадия,кобальта и хлорида натрия растворяют при нагреве в концентрированной соляной кислоте и выпаривают вместе с кусочками алунда,предварительно обработанного кислотой. Выход малеинового ангидрида на данном катализаторе составляет 60-64 при температуре реакции 427 С и содержании бензола в исходной смеси 1,1 (об.) Недостатком известного способа является высокий расход оксидов металлов в составе катализатора, а также низкий выход малеинового ангидрида. Наиболее близкий по технической сущности является катализатор 25 МО 3 Р 25 Т 2 (анатаз) где соотношение оксидов равна (5-30) (5-30) (0,21,25) (60-80) (Патент фирмы БАСФ ФРГ 1115241,1962 РЖХим, 1963, 18 Н 32). Катализатор готовили смешиванием аммиачной соли молибденфосфорной кислоты с раствором ванадилоксалата. В полученный раствор добавляют оксид титана,полученную массу формируют. При условиях реакции температура 355 С, объемная скорость 1000 л/ч-л катализатора, содержание бензола 0,92(об.), выход малеинового ангидрида составляет 68. Недостатком известного способа является низкий выход малеинового ангидрида. Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение ассортимента катализаторов для получения малеинового ангидрида, повышение конверсии бензола,и повышение выхода малеинового ангидрида. Поставленная техническая задача достигается предлагаемым составом катализатора для синтеза малеинового ангидрида, включающим активную добавку и носитель, отличительной особенностью которого является то, что катализатор готовят в восстановительной среде (раствор щавелевой кислоты) и уже в процессе приготовления пятивалентный ванадий восстанавливается,переходя в низко валентный ванадий, что положительно влияет на активность данного катализатора. По данным физико-химических методов исследования (ЭПР, ЭМ и ИКС), введение оксида молибдена, а затем фосфора в состав ванадийсодержащего катализатора способствует увеличению содержания иона 4,что положительно влияет на активность катализатора. Молибден и фосфор стабилизируют ванадий в четырехвалентном состоянии за счет образования соединении в виде М 0,67 0,332 (, 30- 849),27,5(, 18-850), 4625(, 34-560),227(,34-1040), (3)2 (,331443) и 812,98 (,30-1428). Оксид титана, в качестве носителя, следует рассматривать, как активный компонент катализатора, поскольку при взаимодействии с оксидом ванадия образует химическое соединение 239 в модификации(, 35-486). Пример. Для приготовления 100 г катализатора 25,7 г соли оксалата ванадила смешивают с 6,1 г молибдата аммония, растворяют в 55,6 мл раствора щавелевой кислоты, затем добавляют 1,5 мл ортофосфорной кислоты и 65,4 г оксида титана анатазной структуры и формуют. Полученный катализатор сушат при комнатной температуре 3 часа, с последующей сушкой при 110 С и прокаливанием при 400 С в течении 6 часов. Изучение катализатора проводят в кварцевом реакторе проточного типа (длина 42 см, диаметра 1,8 см), в который подают реакционную смесь бензолкислород воздуха, концентрация бензола равна 24,9 г/м. При использовании предлагаемого катализатора в процессе окисления бензола кислородом воздуха при температуре 370 С, и объемной скорости процесса 15000 ч-1 выход малеинового ангидрида составляет 73 с селективностью по малеиновому ангидриду 77,6,при конверсии бензола 94. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Катализатор для получения малеинового ангидрида, включающий активную добавку,ванадий-молибден и носитель, отличающийся тем,что в качестве активной добавки он содержит оксид фосфора, в качестве носителя оксид титана при следующем соотношении компонентов, вес,