菲氧化催化劑的製備方法
2023-06-16 18:13:46
專利名稱：菲氧化催化劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種菲氧化催化劑的製備方法，特別是菲氣相催化氧化製備聯苯二甲 酸催化劑的製備方法。
背景技術：
菲是煤焦油中含量較多的組分，約佔煤焦油的4. 5% 5%，僅次於萘含量。菲渣 是煤焦油加工中粗蒽分離制精蒽過程中的殘餘物，其中主要含菲(50% 士5% )及少量芴、 蒽、咔唑等，菲渣是煤焦油中菲的主要來源，菲也來源於石油餾分——多環芳烴。由於菲目 前還沒有找到有效利用途徑，菲渣常以廢渣大量堆積在廠區，這些稠環芳烴化合物對動植 物危害極大(菲和蒽的有些衍生物為強致癌物)，造成對環境的嚴重汙染，環境問題是人類 面臨的最嚴峻的問題之一，它直接關係到人類的生存與發展。開發菲的資源利用，可大大提 高資源利用率，並減少多環芳烴對環境的汙染，因而，菲的利用歷來是國內外重視的研究課 題。到目前為止，已提出多種菲的利用途徑，其中菲氧化制聯苯二甲酸是重要途徑之一。聯 苯二甲酸具有十分廣泛的用途，由它可以合成許多重要化工產品，如合成樹脂、增塑劑、顏 料、染料、醫藥、農藥等。在菲氧化制聯苯二甲酸方法中，菲氣相催化氧化是較好的方法，該 方法綠色環保，不產生汙染，但該法的關鍵是催化劑的製備，在目前的公開報導中，有關菲 氣相催化氧化制聯苯二甲酸催化劑的製備方法未見報導。為了找到菲的工業利用途徑，減 少菲渣及多環芳烴對環境的汙染，發明人以菲為原料，研究了菲氣相催化氧化制聯苯二甲 酸催化劑的製備方法。本發明的催化劑以NH4VO3(偏釩酸銨)、K2S04、(NH4)2SO4^H2SiO3及造 孔劑(草酸或者萘、硬脂酸)為原料，經研磨、擠壓成型及焙燒製成。
發明內容
本發明要解決的問題是氣相催化氧化菲製備聯苯二甲酸催化劑的製備問題，其目 的是以nh4vo3、k2so4、(nh4)2so4、H2SiO3及造孔劑(草酸或者萘、硬脂酸)為原料，提供一種 菲氣相催化氧化催化劑的製備方法。本發明實現上述技術方案以及達到上述目的是通過研磨、成型及焙燒來實現的， 其具體製備方法是依次按下列步驟進行1)研磨以nh4vo3、k2so4、(nh4)2so4、H2Si03、草酸或萘、以及硬脂酸為原料，其配料 組成按質量百分比％為7% 20% NH4VO3,18% 49% K2SO4, 3% 14% (NH4)2SO4,8% 22% H2SiO3, 20% 30%草酸或萘與3% 6%硬脂酸在研缽中研磨混合均勻；2)成型細粉末催化劑加蒸餾水製成膏狀物，擠壓成型，室溫涼幹；3)焙燒將擠壓成型的催化劑在400°C 600°C下通空氣焙燒8小時，後再切斷空 氣焙燒1小時。在上述技術方案中，該方法的另一種配料是按質量百分比為16% NH4V03、32% K2SO4,9% (NH4)2S04U5% H2Si03、24%草酸或萘與 4%硬脂酸。本發明將上述製備的催化劑用於菲氣相催化氧化製備聯苯二甲酸，其具體工藝條件為反應溫度520°C ；菲的空速= LOXlO-4L(標)/(min · g催化劑)；空氣預熱溫度 450°C;空氣流量0. 14m3/h。聯苯二甲酸的收率為45% 50%，菲醌的收率為12% 15%。本發明一種菲氣相催化氧化催化劑的製備方法，工藝操作簡單，工藝條件易於實 現，其所製備的催化劑具有如下的優點與性能1)使用NH4VO3作為催化劑活性組分的前軀體，NH4VO3在催化劑的焙燒過程中主要 發生了如下反應
2NH4V03 ~-^ V2O5 + 2NH3 + H2ONH4VO3在焙燒過程中，熔融均勻覆蓋於載體，不僅生成了活性組分V2O5，而且還生 成NH3和水蒸汽，NH3和水蒸汽在催化劑焙燒過程中起到了造孔的作用，使V2O5暴露於催化 劑的內外表面，起到催化作用。2)催化劑含有較大孔徑的粗孔，因為菲的分子較大，催化劑小孔可能使菲不能進 入催化劑的內表面，影響到催化效果。本發明採用分子較大的草酸(或者萘)及硬脂酸作 為造孔劑，以造出孔徑較大的粗孔。3)催化劑載體選擇H2SiO3作為催化劑載體，因SH2SiO3熔點為150°C (分解)，加 熱到150°C以上時分解為二氧化矽和水。反應方程式如下所示
H2SiO3 厶 > SiO2 + H2O生成的水蒸汽在催化劑的焙燒過程中也起到了造孔的作用。
具體實施例方式下面由實施例對本發明的具體實施方式
作出進一步的說明。實施例11)研磨以NH4V03、K2SO4, (NH4)2SO4, H2Si03、草酸或者萘、及硬脂酸為原料，其配料 (質量)為:16gNH4V03,14. 4gK2S04,11. 2g (NH4)2SO4,17. 6gH2Si03,16g 草酸和 4. 8g 硬脂酸在 研缽中研磨混合均勻。2)成型細粉末催化劑加蒸餾水製成膏狀物，在催化劑成型擠出裝置(型號 TBL-2)中將催化劑擠壓成柱型，直徑2mm，柱高5mm，成型物在室溫下涼幹備用。3)焙燒成型物在400°C 600°C下，在馬弗爐中通空氣焙燒8小時，再在此溫度 下不通空氣進一步焙燒1小時。實施例2按照實施例1的催化劑製備方法，其配料(質量)是16gNH4V03，14.4gK2S04， 11. 2g (NH4)2SO4,17. 6gH2Si03，16g 萘和 4. 8g 硬脂酸。實施例3按照實施例1的催化劑製備方法，其配料(質量)是IBgNH4VO3, 32gK2S04, 9g (NH4) 2S04,15gH2Si03, 24g 草酸和 4g 硬脂酸。實施例4按照實施例1的催化劑製備方法，其配料(質量)是IBgNH4VO3, 32gK2S04,9g (NH4) 2S04,15gH2Si03, 24g 萘和 4g 硬脂酸。實施例5按照實施例1的催化劑製備方法，其配料(質量)是7g NH4VO3,49gK2S04， 3g (NH4) 2S04，8g H2SiO3, 30g 草酸和 3g 硬脂酸。實施例6按照實施例1的催化劑製備方法，其配料(質量)是7g NH4VO3,49gK2S04， 3g (NH4) 2S04，8g H2SiO3, 30g 萘和 3g 硬脂酸。本發明在實施時，其主要的優選配比如下(1)原料配比(質量百分比 ％ ) 16 % NH4VO3, 32 % K2SO4,9 % (NH4) 2S04，15 % H2SiO3, 24%草酸或萘和4%硬脂酸。(2)上述催化劑製備方法中還有另一種原料配比(質量百分比％)是20% NH4VO3,18% K2SO4,14% (NH4)2SO4, 22% H2SiO3, 20%草酸和 6%硬脂酸。(3)原料配比(質量百分比 ％ ) 20 % NH4VO3,18 % K2SO4,14 % (NH4)2SO4, 22 % H2SiO3, 20%萘和6%硬脂酸。(4)原料配比(質量百分比 ％ ) 16 % NH4VO3, 32 % K2SO4,9 % (NH4) 2S04，15 % H2SiO3, 24%草酸和4%硬脂酸。(5)原料配比(質量百分比 ％ ) 16 % NH4VO3, 32 % K2SO4,9 % (NH4) 2S04，15 % H2SiO3, 24%萘和4%硬脂酸。(6)原料配比(質量百分比％ ) 7% NH4VO3,49% K2SO4, 3% (NH4)2SO4,8% H2SiO3, 30%草酸和3%硬脂酸。(7)原料配比(質量百分比％ ) 7% NH4VO3,49% K2SO4, 3% (NH4)2SO4,8% H2SiO3, 30%萘和3%硬脂酸。
權利要求
菲氧化催化劑的製備方法，是通過研磨、成型及焙燒來實現的，其具體製備方法依次按下列步驟進行1)研磨以NH4VO3、K2SO4、(NH4)2SO4、H2SiO3、草酸或萘、以及硬脂酸為原料，其配料組成按質量百分比％為7％～20％NH4VO3；18％～49％K2SO4；3％～14％(NH4)2SO4；8％～22％H2SiO3；20％～30％草酸或萘與3％～6％硬脂酸在研缽中研磨混合均勻；2)成型細粉末催化劑加蒸餾水製成膏狀物，擠壓成型，室溫涼幹；3)焙燒將擠壓成型的催化劑在400℃～600℃下通空氣焙燒8小時，後再切斷空氣焙燒1小時。
2.如權利要求1所述的方法，該方法的配料按質量百分比進一步選為16%NH4VO3^ 32% K2SO4,9% (NH4)2S04U5% H2Si03、24%草酸或萘與 4%硬脂酸。
全文摘要
一種菲氧化催化劑的製備方法是以NH4VO3、K2SO4、(NH4)2SO4、H2SiO3及造孔劑為原料，按配料組成按質量百分比為7％～20％NH4VO3，18％～49％K2SO4，3％～14％(NH4)2SO4，8％～22％H2SiO3，20％～30％草酸或萘和3％～6％硬脂酸，經研磨、擠壓成型、焙燒製成。本發明製備的催化劑，聯苯二甲酸的收率可達45％～50％，菲醌的收率為12％～15％，不但提高了資源的利用率，而且菲氣相催化氧化制聯苯二甲酸綠色環保，對環境保護有著重要的現實意義。
文檔編號B01J35/10GK101927159SQ20101022569
公開日2010年12月29日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者嚴義芳, 餘希成, 劉祖愉, 張良軍, 曹為民, 梁偉夏, 蔣豔忠, 韓元山, 黃振德 申請人:廣西工業職業技術學院