CN112920080A - 一种邻苯二甲腈的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种邻苯二甲腈的新合成方法,该方法以邻二甲苯为原料,在催化剂存在下,进行分级催化合成。合成过程中副反应极少,收率高,大幅降低了氨气的使用量。本发明中使用的催化剂选择性好,降低了反应条件要求,减少了三废的产生,有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机中间体的合成技术领域,具体涉及一种邻苯二甲腈的合成工艺,特别涉及一种氨氧化制备邻苯二甲腈的合成方法。
背景技术
邻苯二甲腈又名酞腈,是一种重要的有机中间体,广泛用于合成酞菁颜料和染料、酞磺胺药物、高热阻聚酰胺纤维、二甲苯基二异氰酸酯塑料及脱硫催化剂等。邻苯二甲腈具有半导体性质和非线型性而广泛用于材料科学领域,如光敏涂层和光导膜等。另外,以邻苯二甲腈为原料制成的酞菁聚合物前驱物是一种先进复合材料,在航空、航天、航母、舰船、机械、电子等领域具有广泛的应用潜力。因此,邻苯二甲腈的合成工艺引起了广泛的重视。
目前,邻苯二甲腈的合成方法有很多,以邻苯二甲酰亚胺为原料,先与氨气反应,氨解为邻苯二甲酰胺,再经过脱水反应脱去两分子水,既得邻苯二甲腈。本工艺虽然工艺简单,但原料价格较贵,故工艺成本较高。以邻二卤苯为原料,用镍的络合物催化卤代芳烃氰基化,合成邻苯二甲腈,但该工艺需要用到高毒氰化物,不利用环境保护及人员安全。
其中,以邻二甲苯为原料,氨氧化制备邻二苯甲腈,相比于上述方法,该方法工艺简单,与环境最友好,成本最低廉。但易产生副产邻苯二甲酰亚胺、邻甲基苯甲腈等副产物,选择性差,收率不高,很小的变化就会影响产物的组成分布。另外,目前的工艺中,尾气中含有大量的氨气等混合气,需要用大量的酸液吸收,环保压力较大。
这是因为与其他二甲苯氨氧化不同,邻二甲苯具有明显的邻位效应,使得邻二甲苯氨氧化后容易生成邻苯二甲酰亚胺等副产物。因为邻苯二甲酰亚胺的环状结构,有利于克服位阻效应。在实际应用中,即使是选择性很高的催化剂,也可因工艺条件的变化而导致邻苯二甲酰亚胺成为主要产物,所以,研制邻二甲苯氨氧化催化剂的难度较大。到目前为止,国内的研究报告不多,重量收率最高也只有75%,且一直未见中试和工业化的报道。国外也只有BASF等少数几家公司生产,摩尔收率为64.1%-64.2%。
因此,要减少副产物,提高邻苯二甲腈的收率,首要的是针对邻二甲苯的特点研制适用于邻二甲苯氨氧化的催化剂及其相应的氨氧化工艺。
发明内容
为了解决上述问题,本发明人进行了锐意研究,提供一种以邻二甲苯为原料,进行分级催化合成邻苯二甲腈的方法,该方法中催化剂选择性好,条件容易控制,不但大幅减少氨的用量,终产物邻苯二甲腈选择性好,反应收率高,有效减少副产物的生成,利于工业化,能够将生产成本控制在较低水平,从而完成本发明。
本发明第一方面的目的在于提供一种邻苯二甲腈的合成方法,所述方法以邻二甲苯为原料,在催化剂存在下,进行分级催化合成。
所述方法具体包括以下步骤:
步骤1、将邻二甲苯、氨气和空气混合,进行一级催化反应,得到混合中间产物;
步骤2、进行二级催化混合中间产物反应,得到含有邻苯二甲腈的混合气;
步骤3、使混合气降温,收集得到终产物邻苯二甲腈,处理尾气。
步骤1中,所述一级催化在催化剂Ⅰ存在下进行,所述催化剂Ⅰ为V-Cr-Mo-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素,Mo为钼元素;M为碱金属元素。
步骤2中,所述二级催化在催化剂Ⅱ存在下进行,所述催化剂Ⅱ为V-Cr-G-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素;G为助催化元素,M为碱金属元素。
本发明第二方面的目的在于提供用于催化合成邻苯二甲腈的催化剂,所述催化剂包含催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ。
所述催化剂Ⅰ为V-Cr-Mo-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素,Mo为钼元素;M为碱金属元素。
所述催化剂Ⅰ的通式为VaCrbMocMdOx,其中,a:b:c:d为1:(0.1-1.5):(0.05-0.8):(0.05-1.0),优选为1:(0.4-0.8):(0.1-0.4):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
所述催化剂Ⅱ为V-Cr-G-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素;G为助催化元素,M为碱金属元素。所述G选自过渡金属元素或ⅢA到ⅤA的非金属元素中的一种或多种。
所述催化剂Ⅱ的通式为VaCrbGfiMdOx,其中,a:b:fi:d为1:(0.1-1.5):(1.5-8.0):(0.05-1.0),优选为1:(0.4-0.8):(2.2-5.8):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
优选地,G为Ni、Mo和P的组合,此时,催化剂Ⅱ的通式为VaCrbPf1Nif2Mof3MdOx,优选地,a:b:f1:f2:f3:d为1:(0.4-0.8):(2-5):(0.1-0.4):(0.1-0.4):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
本发明第三方面的目的在于提供所述催化剂的制备方法:
步骤a、将各原料源溶解在酸性溶液中,搅拌混合,得到混合液;
步骤b、将混合液加入到载体中,搅拌、静置,得到催化剂前驱体;
步骤c、煅烧催化剂前驱体,得到催化剂。
本发明中的邻苯二甲腈合成方法及催化剂具有以下有益效果:
(1)本发明中的邻苯二甲腈的合成工艺利用分别催化剂Ⅰ和Ⅱ进行分级催化反应,避免了现有工艺中,邻二甲苯氨氧化过程中,由于邻位效应导致副反应难以控制的问题,邻二甲苯转化率高,反应选择性好。
(2)本发明中提供的催化剂为催化剂,催化剂Ⅰ可以使邻二甲苯以极高的转换率反应生成混合中间产物,再利用催化剂Ⅱ催化生成邻苯二甲腈,催化剂活性高,选择性好,大幅减少副产物的产生。
(3)本发明中,由于进行分级催化,反应更容易正向进行,避免副反应的反生,整体提高了反应的选择性,降低了反应过程中工艺条件的控制难度,反应条件较宽松,更有利于工业化生产。
(4)本发明中提供的邻苯二甲腈的合成工艺,原料来源广泛,不受供应量的限制,更为重要的是选择性好,从而大幅减少氨气的使用量,降低了生产成本,减轻了环境压力,减少了尾气吸收液的处理量。无论从合成过程还是后续处理过程,都更有利于规模化的生产。
附图说明
图1示出本发明实施例3中制备的邻苯二甲腈的液相色谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明,本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明提供的邻苯二甲腈合成方法以邻二甲苯为原料,分级催化得到邻苯二甲腈,催化效果好,选择性好,极大程度的减少副产物的产生,产物收率高,反应条件较宽松,容易控制。另外,氨气用量相对于现有生产工艺大幅减少,邻二甲苯原料成本低廉,来源广泛,有利于规模化生产。
本发明提供的邻苯二甲腈的合成方法以邻二甲苯为原料,进行分级催化合成,具体包括以下步骤。
步骤1、将邻二甲苯、氨气和空气混合,进行一级催化反应,得到混合中间产物。
本发明中,所述邻二甲苯经过保温的计量泵后与减压后的定量氨气和空气混合,形成混合气,再进入一级催化床进行一级催化反应,得到混合中间产物。
所述一级催化在在催化剂Ⅰ存在下进行,所述催化剂Ⅰ为V-Cr-Mo-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素,Mo为钼元素;M为碱金属元素,选自Li、Na、K、Rb和Cs中的一种或多种,优选为Li、Rb和Cs中的一种或多种,更优选为Li和/或Cs,如Cs。
所述催化剂Ⅰ的通式为VaCrbMocMdOx,其中,a:b:c:d为1:(0.1-1.5):(0.05-0.8):(0.05-1.0),优选为1:(0.4-0.8):(0.1-0.4):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
在目前的邻苯二甲腈生产工艺中,采用邻二甲苯在催化剂催化下,一步反应进行合成。邻二甲苯的氨氧化是一个复杂的反应过程,副反应较多,除生成邻苯二甲腈外,还会有邻苯二甲酰胺、邻苯二甲酰亚胺、邻甲基苯甲腈生成,还伴有氨气的和邻二甲苯的氧化分解,生成N2、CO2和水,大多是强放热反应。因此,要求催化剂不仅要活性高,还要有非常好的选择性,反应条件也需要严格控制。即便是这样,仍然有邻苯二甲酰胺、邻苯二甲酰亚胺和其它副产物的生成,反应收率很难进一步提高。
本发明中采用分级催化进行合成邻苯二甲腈,提高了催化剂的选择性,反应过程更容易控制,几乎没有副产物的产生,最大程度的减少了副产物,简化后续工艺,产物纯度自然提高。
本发明中一级催化反应中,在催化剂Ⅰ的催化选择下,邻二甲苯生成酰胺类、酰亚胺类和苯酐的混合中间产物。在后续的催化反应中,该混合中间产物各组分均可反应生成邻苯二甲腈。因此,在一级催化过程中,无需对混合中间产物中各组分含量做严格调控,反应放热不会对最终产物的选择性产生较大影响,反应条件较宽松,避免了现有工艺的工艺条件严格控制,简化了工艺控制,降低成本。
所述邻二甲苯与氨气的摩尔比为1:(2-30),优选为1:(3-20),更优选为1:(4-9),如1:(4-5)。
在现有工艺中,在氨气的参与下,邻苯二甲腈与邻苯二甲酰胺可发生可逆反应,为了提高邻苯二甲腈的收率,需要提高反应气中氨气的分压。通常,氨的用量理论量的数十倍或几十倍。
本发明中,在催化剂Ⅰ催化选择下,可以很好的地控制反应向预期方向进行,除酰胺类、酰亚胺类和苯酐外,几乎无副产物产生,因此,使得氨气用量大幅下降。氨气的摩尔用量2倍于邻二甲苯即可使反应顺利进行,当氨气的摩尔用量为4倍邻二甲苯时,邻二甲苯的转化率能够达到100%。
所述氨气与空气的体积比为1:(0.5-50),优选为1:(1-15),更优选为1:(1-5)。
所述反应温度为350-520℃,优选为400-460℃,更优选为430-460℃;所述反应压力为0.001-0.20MPa,优选为0.02-0.06MPa;所述催化剂Ⅰ重量负荷(WWH)为0.1-0.5h-1。
步骤2、进行二级催化混合中间产物反应,得到含有邻苯二甲腈的混合气。
本发明中,步骤1中产生的混合中间产物从一级催化床流出后直接进入二级催化床进行二级催化反应,反应后得到含有邻苯二甲腈的混合气。
步骤2中,所述二级催化在催化剂Ⅱ存在下进行,所述催化剂Ⅱ为V-Cr-G-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素;G为助催化元素,M为碱金属元素。
所述M的选择范围与步骤1中M选择范围相同。所述G选自过渡金属元素或ⅢA到ⅤA的非金属元素中的一种或多种,优选为过渡金属元素与ⅢA到ⅤA的非金属元素的组合,更优选为Ni、Mo、Nb、Co中的一种或多种与P或B组合,如G为Ni、Mo和P的组合。
所述催化剂Ⅱ的通式为VaCrbGfiMdOx,其中,a:b:fi:d为1:(0.1-1.5):(1.5-8.0):(0.05-1.0),优选为1:(0.4-0.8):(2.2-5.8):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
在本发明的一种优选实施方式中,G为Ni、Mo和P的组合,此时,催化剂Ⅱ的通式为VaCrbPf1Nif2Mof3MdOx,优选地,a:b:f1:f2:f3:d为1:(0.4-0.8):(2-5):(0.1-0.4):(0.1-0.4):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
所述混合中间产物在催化剂Ⅱ催化反应下,生成邻苯二甲腈。本发明中的催化剂Ⅱ对酰胺类、酰亚胺类和苯酐催化反应生成邻苯二甲腈的选择性很好,反应过程中几乎无其他副产物生成。
所述反应温度为350-540℃,优选为420-480℃,更优选为440-480℃;所述反应压力为0.01-0.20MPa,优选为0.02-0.06MPa;所述催化剂Ⅱ重量负荷(WWH)为0.1-0.5h-1。
本发明中,不对步骤1和步骤2中的反应器做具体限定,能够完成本发明中的反应过程即可,如流化床或固定床。
步骤3、使混合气降温,收集得到终产物邻苯二甲腈,处理尾气。
二级催化反应结束后,含有邻苯二甲腈的混合气降温后,在收集装置中得到邻苯二甲腈。尾气中主要是空气、微过量的氨气和水蒸汽,利用吸收装置将过量的氨气吸收后,排出尾气。整个生产工艺中三废产生少,环境友好。
所述收集装置和尾气吸收装置采用现有技术即可完成,例如,采用捕集器收集邻苯二甲腈,酸性吸收液吸收尾气中的微过量氨气。
本发明还提供了所述催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的制备方法,具体包括以下步骤:
步骤a、将各原料源溶解在酸性溶液中,搅拌混合,得到混合液。
在制备催化剂Ⅰ时,所述原料为钒源、铬源、钼源和碱金属源,优选地,所述钒源、铬源、钼源和碱金属源独立地选自各元素的氧化物或盐,如V2O5、CrO3、正钼酸铵((NH4)2MoO4)、碱金属盐。
在制备催化剂Ⅱ时,所述原料为钒源、铬源、助催化元素源和碱金属源,优选地,所述钒源、铬源和碱金属源独立地选自各元素的氧化物或盐,如V2O5、CrO3、碱金属盐,所述助催化元素源独立地选自过渡金属元素的氧化物或盐,或者选自ⅢA到ⅤA的非金属元素的氧化物或酸。
在本发明的一种优选实施方式中,G为Ni、Mo和P的组合。所述镍源选自镍的氧化物或镍盐,如NiCl2;所述钼源选自钼的氧化物或钼盐,如正钼酸铵((NH4)2MoO4);所述磷源选自磷的氧化物或磷酸,如五氧化磷或磷酸。
所述原料的摩尔用量依据步骤1和步骤2中各元素的摩尔比进行加入。
对于催化剂Ⅰ,通式为VaCrbMocMdOx,所述钒源、铬源、钼源和碱金属源的摩尔量以各自其中金属元素的摩尔量计,钒源、铬源、钼源和碱金属源的摩尔比为1:(0.1-1.5):(0.05-0.8):(0.05-1.0),优选为1:(0.4-0.8):(0.1-0.4):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
对于催化剂Ⅱ,通式为VaCrbGfiMdOx,所述钒源、铬源、助催化元素源和碱金属源的摩尔量以各自其中所需元素的摩尔量计,钒源、铬源、助催化元素源和碱金属源的摩尔比为1:(0.1-1.5):(1.5-8.0):(0.05-1.0),优选为1:(0.4-0.8):(2.2-5.8):(0.1-0.5)。x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
在本发明的一种优选实施方式中,G为Ni、Mo和P的组合时,催化剂Ⅱ的通式为VaCrbPf1Nif2Mof3MdOx,所述钒源、铬源、磷源、镍源、钼源和碱金属源的摩尔量以各自其中所需元素的摩尔量计,摩尔比为1:(0.4-0.8):(2-5):(0.1-0.4):(0.1-0.4):(0.1-0.5),x根据各元素化合价及原子数确定使催化剂呈电中性。
所述酸性溶液为有机酸水溶液,优选为丁二酸、草酸或乙酸,更优选为草酸。酸性水溶液更有利于氧化物和盐类的溶解,使各原料充分溶解接触。使用有机酸水溶液,一方面可以溶解原料,另一方面,在后续煅烧过程中避免引入杂质元素,影响催化剂性能。
在本发明的一种优选方式中,先将钒源溶解在酸性溶液中,为了帮助原料溶解,将酸性溶液加热搅拌,再加入其它原料,充分溶解,得到混合液。所述加热温度为60-90℃,优选为80-85℃。
步骤b、将混合液加入到载体中,搅拌、静置,得到催化剂前驱体;
所载体选自硅胶或氧化铝,优选为硅胶。
优选地,先将载体进行预热,再将混合液加入到载体中,搅拌、静置。
所述载体预热温度为60-110℃,优选为80-100℃。所述载体粒径为60-150目,优选为80-120目。
优选地,
制备催化剂Ⅰ时,所述载体加热温度为80-90℃;
制备催化剂Ⅱ时,所述载体加热温度为90-100℃。
所述硅胶与钒源质量比为100:(2-35),优选为100:(5-25),更优选为100:(8-12)。
所述静置时间为15-28小时,优选为18-22小时。静置结束后,得到催化剂前驱体。
步骤c、煅烧催化剂前驱体,得到催化剂。
所述煅烧温度为500-750℃,优选为550-700℃,更优选为600-650℃;煅烧时间为6-15h,优选为10-12h。
本发明提供的邻苯二甲腈合成方法原料成本低廉,来源广泛,分级催化得到邻苯二甲腈,反应收率高,各级催化剂选择性好,最大程度的减少副产物的产生,反应容易控制,氨气用量相对于现有生产工艺大幅减少,环境压力小,有利于规模化生产。
实施例
实施例1
缓慢将10.0g五氧化二钒溶解在200g含30g的草酸水溶液中,于85℃下加入3.8g三氧化铬,待其溶解后,依次加入4.5g正钼酸铵((NH4)2MoO4)和2.6g硫酸铯,搅拌2小时。将上述溶液加入到100g粒度为80-120目的硅胶中,硅胶提前预热至85℃左右,搅拌均匀,20-30℃静置16小时,得到催化剂前驱体。取出放置在马弗炉中逐步升温至600℃,保温12小时,待冷却至室温后,得到催化剂Ⅰ,装瓶备用。催化剂Ⅰ中V:Cr:Mo:Cs:=1:0.35:0.21:0.13。对催化剂Ⅰ进行物理吸附BET测试,其BET比表面为361.1m2/g。
实施例2
依次缓慢将5.0g五氧化二钒和21.5g质量分数为85%的磷酸溶液溶解在100g含40g草酸水溶液中,于80℃下依次加入2.5g三氧化铬和2.0g氯化镍,待其溶解后,加入3.0g正钼酸铵((NH4)2MoO4)和1.5g硫酸铯,搅拌1小时,将上述溶液加入到50g粒度为80-120目的硅胶中,硅胶提前预热至95℃,搅拌均匀,20-30℃静置20小时。取出放置在马弗炉中逐步升温至650℃,保温12小时,待冷却至室温后,得到催化剂Ⅱ,装瓶备用。催化剂Ⅱ中V:Cr:P:Ni:Mo:Cs:=1:0.45:3.39:0.28:0.28:0.15。对催化剂Ⅱ进行物理吸附BET测试,其BET比表面为399.2m2/g。
实施例3
将125g催化剂Ⅰ装入高600mm玻璃流化床反应器A中,通入邻二甲苯、氨气和空气的混合气,氨气与邻二甲苯摩尔比为4.5:1,空气与氨气摩尔比例是2:1,反应系统压力为0.03MPa,催化剂Ⅰ的重量负荷(WWH)为0.15每小时,反应温度为440-460℃,反应得到混合中间产物。取样进行气相色谱检测,未检测到邻二甲苯,说明邻二甲苯的转化率约为100%。
将135g催化剂Ⅱ装入高600mm玻璃流化床反应器B中,反应系统压力为0.02MPa,流化床反应器A出口的反应气体,经过保温持续通入反应器B中,催化剂Ⅱ的重量负荷(WWH)为0.15每小时,反应温度为460-480℃,利用捕集器收集邻苯二甲腈,尾气通入含有酸性溶液的吸收装置收集尾气中的氨气后,再进行排放。取样捕集器中的邻苯二甲腈进行气相色谱测试,纯度为99.688%,液相色谱图如图1所示。邻苯二甲腈的选择性为99%,摩尔收率为99%。
对比例
对比例1
将135g催化剂Ⅱ装入高600mm玻璃流化床反应器B中,通入邻二甲苯、氨气和空气的混合气,氨气与邻二甲苯摩尔比为4.5:1,反应系统压力为0.02MPa,催化剂Ⅱ的重量负荷(WWH)为0.15每小时,反应温度为460-480℃,利用捕集器收集邻苯二甲腈,尾气通入含有酸性溶液的吸收装置收集尾气中的氨气后,再进行排放。取样捕集器中的邻苯二甲腈进行液相色谱测试,纯度为99.5%。邻苯二甲腈的选择性为66%,摩尔收率为63%。
对比例2
缓慢将10.0g五氧化二钒溶解在200g含30g的草酸水溶液中,于85℃下加入3.8g三氧化铬,待其溶解后,依次加入4.5g正钼酸铵((NH4)2MoO4),搅拌2小时。将上述溶液加入到90g粒度为80-120目的硅胶中,硅胶提前预热至85℃左右,搅拌均匀,20-30℃静置16小时,得到催化剂前驱体。取出放置在马弗炉中逐步升温至600℃,保温12小时,待冷却至室温后,得到钒铬钼系催化剂。
依次缓慢将5.0g五氧化二钒和21.5g质量分数为85%的磷酸溶液溶解在100g含40g草酸水溶液中,于80℃下加入2.5g三氧化铬,待其溶解后,将上述溶液加入到36g粒度为80-120目的硅胶中,硅胶提前预热至95℃,搅拌均匀,20-30℃静置20小时。取出放置在马弗炉中逐步升温至650℃,保温12小时,待冷却至室温后,得到钒铬磷系催化剂。
按照实施例3的方法制备邻苯二甲腈,区别仅在于:将催化剂Ⅰ替换为上述钒铬钼系催化剂,将催化剂Ⅱ替换为上述钒铬磷系催化剂。
取样捕集器中的邻苯二甲腈进行液相色谱测试,纯度为98.65%。邻苯二甲腈的选择性为73%,摩尔收率为72%。
以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本发明进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种邻苯二甲腈的合成方法,其特征在于,所述方法以邻二甲苯为原料,在催化剂存在下,进行分级催化合成。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1、将邻二甲苯、氨气和空气混合,进行一级催化反应,得到混合中间产物;
步骤2、进行二级催化混合中间产物反应,得到含有邻苯二甲腈的混合气;
步骤3、使混合气降温,收集得到终产物邻苯二甲腈,处理尾气。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤1中,
所述一级催化在催化剂Ⅰ存在下进行,所述催化剂Ⅰ为V-Cr-Mo-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素,Mo为钼元素;M为碱金属元素;
所述反应温度为350-520℃,优选为400-460℃。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法,其特征在于,步骤1中,所述邻二甲苯与氨气的摩尔比为1:(2-30),优选为1:(3-20),更优选为1:(4-9)。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法,其特征在于,步骤2中,
所述二级催化在催化剂Ⅱ存在下进行,所述催化剂Ⅱ为V-Cr-G-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素;G为助催化元素,M为碱金属元素;
优选地,所述G选自过渡金属元素或ⅢA到ⅤA的非金属元素中的一种或多种;
所述反应温度为350-540℃,优选为420-480℃。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤2中,所述G为Ni、Mo和P的组合。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述催化剂Ⅰ重量负荷(WWH)为0.1-0.5h-1;所述催化剂Ⅱ重量负荷(WWH)为0.1-0.5h-1。
8.一种用于根据权利要求1至7之一所述的方法的催化剂,其特征在于,所述催化剂包含催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ。
9.根据权利要求8所述的催化剂,其特征在于,
所述催化剂Ⅰ为V-Cr-Mo-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素,Mo为钼元素;M为碱金属元素;
所述催化剂Ⅱ为V-Cr-G-M系催化剂,其中,V为钒元素,Cr为铬元素;G为助催化元素,M为碱金属元素,所述G选自过渡金属元素或ⅢA到ⅤA的非金属元素中的一种或多种。
10.一种根据权利要求8或9所述的催化剂的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤a、将各原料源溶解在酸性溶液中,搅拌混合,得到混合液;
步骤b、将混合液加入到载体中,搅拌、静置,得到催化剂前驱体;
步骤c、煅烧催化剂前驱体,得到催化剂。
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Citations (6)
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---|---|---|---|---|
JPH10120641A (ja) * | 1996-10-24 | 1998-05-12 | Nitto Chem Ind Co Ltd | 気相アンモ酸化反応による芳香族ニトリルの製造法 |
CN1401632A (zh) * | 2002-09-24 | 2003-03-12 | 武汉大学 | 一种用于制备邻苯二甲腈的催化剂及其制备方法和用途 |
CN101432067A (zh) * | 2006-04-28 | 2009-05-13 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于氨氧化的新型负载型催化剂 |
CN111111563A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置及其反应方法 |
CN111111564A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 氨氧化生产芳腈的反应装置及其反应方法 |
CN211358766U (zh) * | 2019-11-07 | 2020-08-28 | 鞍山七彩化学股份有限公司 | 一种流化床反应器 |
-
2020
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10120641A (ja) * | 1996-10-24 | 1998-05-12 | Nitto Chem Ind Co Ltd | 気相アンモ酸化反応による芳香族ニトリルの製造法 |
CN1401632A (zh) * | 2002-09-24 | 2003-03-12 | 武汉大学 | 一种用于制备邻苯二甲腈的催化剂及其制备方法和用途 |
CN101432067A (zh) * | 2006-04-28 | 2009-05-13 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于氨氧化的新型负载型催化剂 |
CN111111563A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置及其反应方法 |
CN111111564A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 氨氧化生产芳腈的反应装置及其反应方法 |
CN211358766U (zh) * | 2019-11-07 | 2020-08-28 | 鞍山七彩化学股份有限公司 | 一种流化床反应器 |
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