中科院过程工程研究所刘瑞霞团队在海西创新研究院自主部署项目等的资助下，以石油炼制过程中副产的大量碳四资源亟待进行高质化利用这一战略问题产生的基础科学研究和产业需求为导向，并以其中最具典型的正丁烷氧化制高值化学品顺酐为研究对象，针对目前该技术完全被国外垄断且核心催化剂存在不足等重大的战略难题，紧紧围绕核心高效催化剂的开发为立足点，重点突破催化剂规模化生产制备、关键反应器内构件强化及工艺系统集成过程中的关键技术瓶颈，形成具有自主知识产权的正丁烷氧化制顺酐绿色成套新技术，目前已申请国家发明专利8项，发表相关学术论文6篇。并已实现成果转化2项，目前正积极推进催化剂在万吨级工业装置的工业应用。具体进展如下：

（1）基于“分子轨道匹配结合”与“活性中心分离”等可抑制目标产物深度氧化的设想，以离子液体作为结构和电子助剂，可控合成了具有结晶性能优异、高比表面积，高活性相的纳微结构VPO催化剂（见图1），突破了正丁烷的高活性和高选择性氧化的技术瓶颈，实现正丁烷转化率≥90%，顺酐选择性≥70%，相比于目前商业催化剂，产品重量收率提高了近10%。

图1 VPO催化机理

（2）围绕VPO催化剂放大制备过程中放大效应的难题，本项目对催化剂的核心合成设备进行结构设计优化，强化流体的传热传质，从而突破了催化剂放大效应的关键技术难题，实现催化剂的规模化放大可控制备（见图2），获得了机械强度优异、催化性能稳定的高效VPO催化剂。

图2 20吨/年VPO催化剂规模化放大平台

（3）针对核心丁烷氧化反应列管反应器存在气体进料分布不均、热量难以有效撤除及径向温度无法测量等关键技术难题，本项目设计采用双切环流分布器促使气体均匀分布进料，在各列管反应器间设置挡板强化流体流动加强撤热，并对多管反应器进行星型排布并配备不同优化位置的测温手段实现反应器径向温度的测量等方案，从而解决了反应器设备的关键技术瓶颈，形成了10吨/年顺酐成套生产工艺（见图3）。1000小时催化剂寿命实验表明催化剂性能具有良好的稳定性。

图3 10吨/年顺酐成套装置工艺

（过程工程所供稿）