一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺的制作方法

本发明涉及丙烯氧化制丙烯醛催化剂生产技术领域，具体为一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺。

背景技术：

该催化剂适用于丙烯或异丁烯(叔丁醇)在空气或分子氧存在下进行气相氧化生成丙烯醛或甲基丙烯醛。反应原料气由丙烯或异丁烯与一定比例的空气或氧气及水蒸气组成，在装有催化剂的列管式固定床反应器中进行。反应器采用熔盐或导热油加热，可采用尾气循环或一次通过系统工艺实现丙烯醛或甲基丙烯醛生产。

现有的丙烯醛或甲基丙烯醛催化剂多采用多组分共沉淀反应后料浆进行静态箱式干燥或喷雾干燥。这样既费工费时，生产效率低下。而且催化剂组分生成的相态不完整，直接影响催化剂的催化性能。其次催化剂生产重复性相对较低，无疑增加催化剂制造成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的丙烯醛或甲基丙烯醛催化剂生产中所提到的问题。我们提出一种全新的丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺。采用两台反应器(a和b），完成了催化剂组分沉淀反应和沉淀物的晶化问题。既提高催化剂生产效率和产品得率。同时也降低催化剂生产陈本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备和工艺，包括底座和催化剂组分导入管道，所述底座的上端焊接有支架，且支架的内壁焊接有a反应器，所述a反应器的两侧设置有催化剂组分导入管道或进料管道，所述a反应器的上端中部设置有搅拌机构，且a反应器的下端底部设置有第一出料管道，所述第一出料管道的一侧外壁分布有电磁阀门，且第一出料管道的另一侧连通有b反应器，所述b反应器的下端底部设置有第二出料机构，且第二出料机构的末端分布有法兰盘，所述法兰盘的下端底部装有热风装置，且干燥器的下端分装有气体加热器，所述干燥器的一侧分布有输料导板，且输料导板的另一侧分布有积料箱。尤其是采用a反应器设备不但解决了催化剂各组分共沉淀反应，而且通过b反应器很好的解决了各组分沉淀以后的晶化问题。

优选的，所述底座与支架之间为焊接一体化结构，支架呈竖直垂直状分布。

优选的，所述a反应器通过第一出料管道与b反应器之间构成连通结构，且a反应器与b反应器相互平行。

优选的，所述干燥器通过输料导板与积料箱构成连通结构，且输料导板呈倾斜状分布。

优选的，所述搅拌机构包括有伺服电机、安装架、密封盘、搅拌轴和搅拌叶，且伺服电机的下端底部安置有安装架，所述安装架的下端内壁贴合有密封盘，所述伺服电机的末端键连接有搅拌轴，且搅拌轴的下端两侧分布有搅拌叶。

优选的，所述搅拌轴沿反应器的竖直中轴线处分布，且搅拌叶沿搅拌轴的外壁两侧分布，很好的控制了沉淀反应后导入到b反应器的晶化时间和温度。

优选的，所述催化剂性能测试包括下述工艺步骤：

1）催化剂性能测试在列管式固定床反应器上进行。

2）采用熔盐加热。

3）催化剂采用惰性球稀释分多段不同浓度装填，以催化剂床层阻力降控制进口物料的分布。空速800～1500h^-1，原料气由丙烯或异丁烯与空气（氧气）、水（循环气）组成，一般控制反应物浓度在6.5～10vol.%，o2/c⁼为1.6～2.2，h2o/c⁼为1.4～3.5。若采用循环工艺，h2o/c⁼可降为0.8～1.0，循环气量为25～30%。

优选的，所述列管式固定床反应器管长为3.5m、直径25.4mm。

优选的，所述催化剂制备包括下述工艺步骤：

1）准确称取分析纯钼酸铵220克溶于40℃400ml纯净水中得到a液。

2）然后准确称取分析纯硝酸钴60.4克、分析纯硝酸铁35.7克、分析纯硝酸镍50.3克溶于65ml水中得b1液，准确称取65.3克分析纯硝酸铋溶于加有15ml硝酸酸化的60ml水中得b2溶液。

3）将a液和b1、b2液同时加入到a反应器中，温度升至到75℃，在搅拌条件下，进行沉淀反应。

4）然后将a反应器生成的沉淀物通入到b反应器进行晶化和干燥并得到的粉料与15克粘结剂捏和，挤出造粒成∮5×5mm粒子。采用马费炉在550℃条件下煅烧8小时即得催化剂成品。其原子比为：mo12co2.5ni1.0fe0.8bi2.8。

所得到催化剂性能测试结果为：丙烯转化率：98.8%；丙烯醛收率：85.5%mol；丙烯酸收率：8.1%mol；乙醛收率：1.1%mol；碳氧化物收率：3.8%mol。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）反应器设置简便、沉淀反应、晶化和干燥一体化完成。使得制备的催化剂活性和选择性超过目前大部分此类催化剂，尤其使催化剂稳定性和产品合格率得到了大幅度提高。降低了催化剂生产成本。

（2）该催化剂是一种以mo元素为基准，加入fe、bi、co等元素，以其盐类或相应的氧化物进行共沉淀反应或物理复配而成，其几何形状多采用球形、圆柱形或异形。在一定的温度条件下，经煅烧赋予催化剂活性而形成催化剂产品。

附图说明

图1为本发明一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺的结构示意图；

图2为本发明一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺的外部结构示意图；

图3为本发明一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺的图1中a处局部放大结构示意图。

图中：1、底座；2、支架；3、a反应器；4、催化剂导入管道；5、进料管道；6、第一出料管道；7、电磁阀门；8、b反应器；9、搅拌机构；901、伺服电机；902、安装架；903、密封盘；904、搅拌轴；905、搅拌叶；10、第二出料机构；11、法兰盘；12、热风装置；13、加热器；14、输料导板；15、积料箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺，包括底座1、支架2、a反应器3、催化剂导入管道4、进料管道5、第一出料管道6、电磁阀门7、b反应器8、搅拌机构9、伺服电机901、安装架902、密封盘903、搅拌轴904、搅拌叶905、第二出料机构10、法兰盘11、热风装置12、加热器13、输料导板14和积料箱15，底座1的上端焊接有支架2，且支架2的内壁焊接有a反应器3，底座1与支架2之间为焊接一体化结构，支架2呈竖直垂直状分布，整个底座1与支架2作为该设备的支撑结构，采用焊接的形式连接在一起，其连接强度高结构稳定，并且整个支架2作为a反应器3与b反应器8的竖直固定结构设备，支架2呈垂直状分布，能够有效进行限位处理；

a反应器3的上端两侧设置有催化剂组分导入管道4、5，a反应器3的上端中部设置有搅拌机构9，且a反应器3的下端底部设置有第一出料管道6，搅拌机构9包括有伺服电机901、安装架902、密封盘903、搅拌轴904和搅拌叶905，且伺服电机901的下端底部安置有安装架902，安装架902的下端内壁贴合有密封盘903，伺服电机901的末端键连接有搅拌轴904，且搅拌轴904的下端两侧分布有搅拌叶905，搅拌轴904沿a反应器3的竖直中轴线处分布，且搅拌叶905沿搅拌轴904的外壁两侧分布，当使用者需要对a反应器进行搅拌时可开启伺服电机901，伺服电机901带动搅拌轴904，搅拌轴904带动搅拌叶905进行搅拌作业。

第一出料管道6的一侧外壁分布有电磁阀门7，且第一出料管道6的另一侧连通有b反应器8，a反应器3通过第一出料管道6与b反应器8之间构成连通结构，且a反应器3与b反应器8相互平行，当进行催化剂生产时，通过同步将定量的钼盐溶解于定量的纯净水中得到的a液和定量的fe、bi、co等相应的盐类溶解得到的b液导入a反应器3进行沉淀反应，然后导入b反应器8进行晶化，再将稠状物导入热风装置12内干燥，得到的粉料

b反应器8的下端底部设置有第二出料机构10，且第二出料机构10的末端分布有法兰盘11，法兰盘11的下端底部分布有热风装置12，且热风装置12的下端分布有加热器13，热风装置12的一侧分布有输料导板14，且输料导板14的另一侧分布有积料箱15，热风装置12通过输料导板14与积料箱15构成连通结构，且输料导板14呈倾斜状分布，当热风装置12将催化剂产品生产出后，可通过输料导板14将产品引导至积料箱15内，该方便对物料进行收集，减少操作者的劳动强度。得到的粉料加入成型剂进行造粒。在250～600℃条件下进行活化处理即得催化剂产品；

催化剂性能测试包括下述工艺步骤：

1催化剂性能测试在列管式固定床反应器上进行。

2采用熔盐加热。

3催化剂采用惰性球稀释分多段不同浓度装填，以催化剂床层阻力降控制进口物料的分布。空速800～1500h^-1，原料气由丙烯或异丁烯与空气氧气、水循环气组成，一般控制反应物浓度在6.5～10vol.%，o2/c⁼为1.6～2.2，h2o/c⁼为1.4～3.5。若采用循环工艺，h2o/c⁼可降为0.8～1.0，循环气量为25～30%。

列管式固定床反应器管长为3.5m、直径25.4mm。

催化剂制备包括下述工艺步骤：

1准确称取分析纯钼酸铵220克溶于40℃400ml纯净水中得到a液。

2然后准确称取分析纯硝酸钴60.4克、分析纯硝酸铁35.7克、分析纯硝酸镍50.3克溶于65ml水中得b1液，准确称取65.3克分析纯硝酸铋溶于加有15ml硝酸酸化的60ml水中得b2溶液。

3将a液和b1、b2液同时加入到a反应器中，温度升至到75℃，在搅拌条件下，进行沉淀反应并在b反应器中晶化。

4然后将b反应器获得粉料与15克粘结剂捏和，挤出造粒成∮5×5mm粒子。采用马费炉在550℃条件下煅烧8小时即得催化剂成品。其原子比为：mo12co2.5ni1.0fe0.8bi2.8。

催化剂性能测试结果为：

丙烯转化率：98.8%；

丙烯醛收率：85.5%mol；

丙烯酸收率：8.1%mol；

乙醛收率：1.1%mol；

碳氧化物收率：3.8%mol

本实施例的工作原理：该丙烯氧化制丙烯醛催化剂制备设备及其制备工艺，在使用时同步将定量的钼盐溶解于定量的纯净水中的a液和定量的fe、bi、co等相应的盐类溶解的b液导入a反应器3进行沉淀反应，然后导入b反应器8进行晶化，再将稠状物导入热风装置12内干燥，得到的粉料加入成型剂进行造粒。在250～600℃条件下进行活化处理即得催化剂产品，同时在催化剂性能测试过程中；

催化剂性能测试包括下述工艺步骤：

1催化剂性能测试在列管式固定床反应器上进行。

2采用熔盐加热。

3催化剂采用惰性球稀释分多段不同浓度装填，以催化剂床层阻力降控制进口物料的分布。空速800～1500h^-1，原料气由丙烯或异丁烯与空气氧气、水循环气组成，一般控制反应物浓度在6.5～10vol.%，o2/c⁼为1.6～2.2，h2o/c⁼为1.4～3.5。若采用循环工艺，h2o/c⁼可降为0.8～1.0，循环气量为25～30%。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。