專利名稱：菲氧化催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種菲氧化催化劑的制備方法，特別是菲氣相催化氧化制備聯(lián)苯二甲 酸催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
菲是煤焦油中含量較多的組分，約占煤焦油的4. 5% 5%，僅次于萘含量。菲渣 是煤焦油加工中粗蒽分離制精蒽過程中的殘余物，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，菲也來源于石油餾分——多環(huán)芳烴。由于菲目 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(qū)，這些稠環(huán)芳烴化合物對(duì)動(dòng)植 物危害極大(菲和蒽的有些衍生物為強(qiáng)致癌物)，造成對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，環(huán)境問題是人類 面臨的最嚴(yán)峻的問題之一，它直接關(guān)系到人類的生存與發(fā)展。開發(fā)菲的資源利用，可大大提 高資源利用率，并減少多環(huán)芳烴對(duì)環(huán)境的污染，因而，菲的利用歷來是國(guó)內(nèi)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(lián)苯二甲酸是重要途徑之一。聯(lián) 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(chǎn)品，如合成樹脂、增塑劑、顏 料、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等。在菲氧化制聯(lián)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(huán)保，不產(chǎn)生污染，但該法的關(guān)鍵是催化劑的制備，在目前的公開報(bào)道中，有關(guān)菲 氣相催化氧化制聯(lián)苯二甲酸催化劑的制備方法未見報(bào)道。為了找到菲的工業(yè)利用途徑，減 少菲渣及多環(huán)芳烴對(duì)環(huán)境的污染，發(fā)明人以菲為原料，研究了菲氣相催化氧化制聯(lián)苯二甲 酸催化劑的制備方法。本發(fā)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(jīng)研磨、擠壓成型及焙燒制成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是氣相催化氧化菲制備聯(lián)苯二甲酸催化劑的制備問題，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制備方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案以及達(dá)到上述目的是通過研磨、成型及焙燒來實(shí)現(xiàn)的， 其具體制備方法是依次按下列步驟進(jìn)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(zhì)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(xì)粉末催化劑加蒸餾水制成膏狀物，擠壓成型，室溫涼干；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(shí)，后再切斷空 氣焙燒1小時(shí)。在上述技術(shù)方案中，該方法的另一種配料是按質(zhì)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(fā)明將上述制備的催化劑用于菲氣相催化氧化制備聯(lián)苯二甲酸，其具體工藝條件為反應(yīng)溫度520°C ；菲的空速= LOXlO-4L(標(biāo))/(min · g催化劑)；空氣預(yù)熱溫度 450°C;空氣流量0. 14m3/h。聯(lián)苯二甲酸的收率為45% 50%，菲醌的收率為12% 15%。本發(fā)明一種菲氣相催化氧化催化劑的制備方法，工藝操作簡(jiǎn)單，工藝條件易于實(shí) 現(xiàn)，其所制備的催化劑具有如下的優(yōu)點(diǎn)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(fā)生了如下反應(yīng)
2NH4V03 ~-^ V2O5 + 2NH3 + H2ONH4VO3在焙燒過程中，熔融均勻覆蓋于載體，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暴露于催化 劑的內(nèi)外表面，起到催化作用。2)催化劑含有較大孔徑的粗孔，因?yàn)榉频姆肿虞^大，催化劑小孔可能使菲不能進(jìn) 入催化劑的內(nèi)表面，影響到催化效果。本發(fā)明采用分子較大的草酸(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(diǎn)為150°C (分解)，加 熱到150°C以上時(shí)分解為二氧化硅和水。反應(yīng)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(shí)施例方式下面由實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)一步的說明。實(shí)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(zhì)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(xì)粉末催化劑加蒸餾水制成膏狀物，在催化劑成型擠出裝置(型號(hào) TBL-2)中將催化劑擠壓成柱型，直徑2mm，柱高5mm，成型物在室溫下涼干備用。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(shí)，再在此溫度 下不通空氣進(jìn)一步焙燒1小時(shí)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1的催化劑制備方法，其配料(質(zhì)量)是16gNH4V03，14.4gK2S04， 11. 2g (NH4)2SO4,17. 6gH2Si03，16g 萘和 4. 8g 硬脂酸。實(shí)施例3按照實(shí)施例1的催化劑制備方法，其配料(質(zhì)量)是IBgNH4VO3, 32gK2S04, 9g (NH4) 2S04,15gH2Si03, 24g 草酸和 4g 硬脂酸。實(shí)施例4按照實(shí)施例1的催化劑制備方法，其配料(質(zhì)量)是IBgNH4VO3, 32gK2S04,9g (NH4) 2S04,15gH2Si03, 24g 萘和 4g 硬脂酸。實(shí)施例5按照實(shí)施例1的催化劑制備方法，其配料(質(zhì)量)是7g NH4VO3,49gK2S04， 3g (NH4) 2S04，8g H2SiO3, 30g 草酸和 3g 硬脂酸。實(shí)施例6按照實(shí)施例1的催化劑制備方法，其配料(質(zhì)量)是7g NH4VO3,49gK2S04， 3g (NH4) 2S04，8g H2SiO3, 30g 萘和 3g 硬脂酸。本發(fā)明在實(shí)施時(shí)，其主要的優(yōu)選配比如下(1)原料配比(質(zhì)量百分比 ％ ) 16 % NH4VO3, 32 % K2SO4,9 % (NH4) 2S04，15 % H2SiO3, 24%草酸或萘和4%硬脂酸。(2)上述催化劑制備方法中還有另一種原料配比(質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量百分比％ ) 7% NH4VO3,49% K2SO4, 3% (NH4)2SO4,8% H2SiO3, 30%萘和3%硬脂酸。
權(quán)利要求
菲氧化催化劑的制備方法，是通過研磨、成型及焙燒來實(shí)現(xiàn)的，其具體制備方法依次按下列步驟進(jìn)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(zhì)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(xì)粉末催化劑加蒸餾水制成膏狀物，擠壓成型，室溫涼干；3)焙燒將擠壓成型的催化劑在400℃～600℃下通空氣焙燒8小時(shí)，后再切斷空氣焙燒1小時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法的配料按質(zhì)量百分比進(jìn)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制備方法是以NH4VO3、K2SO4、(NH4)2SO4、H2SiO3及造孔劑為原料，按配料組成按質(zhì)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(jīng)研磨、擠壓成型、焙燒制成。本發(fā)明制備的催化劑，聯(lián)苯二甲酸的收率可達(dá)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(lián)苯二甲酸綠色環(huán)保，對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)B01J35/10GK101927159SQ20101022569
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者嚴(yán)義芳, 余希成, 劉祖愉, 張良軍, 曹為民, 梁偉夏, 蔣艷忠, 韓元山, 黃振德 申請(qǐng)人:廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院