用于制备丙烯氨氧化催化剂的新合成方法技术

本公开总体上涉及催化剂材料以及制备和使用它们的方法。更具体地，本公开涉及可用于例如丙烯或异丁烯的部分氧化或氨氧化的含钼、铋和铁的金属氧化物催化剂材料，制备它们的方法，和使用这样的催化剂制备丙烯醛、甲基丙烯醛、丙烯腈和甲基丙烯腈的方法。

A New Synthesis Method for Propylene Ammonia Oxidation Catalyst

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备丙烯氨氧化催化剂的新合成方法专利技术背景1.
本公开总体上涉及催化剂材料以及制备和使用它们的方法。更具体地，本公开涉及可用于例如丙烯或异丁烯的部分氧化或氨氧化的含钼、铋和铁的金属氧化物催化剂材料，制备它们的方法，和使用这样的催化剂制备丙烯醛、甲基丙烯醛、丙烯腈和甲基丙烯腈的方法。2.技术背景钼-铁-铋氧化物催化剂已被常规用于丙烯或异丁烯与氨和氧的反应以制备丙烯腈或甲基丙烯腈。这种“氨氧化”反应典型在气相中于高温下进行，通常在流化床反应器中进行。所述催化剂材料本身通常包括各种附加元素，例如铈、钴、钾、铯、铬、锑，作为促进剂以提高催化材料的催化效率。催化剂材料常规通过如下方式以分批工艺制备：含金属的前体如硝酸盐与钼酸铵和二氧化硅溶胶共沉淀，然后喷雾干燥所得浆料并煅烧所得颗粒以提供氧化物材料。更复杂的多步制备也为已知的。例如通过Pechini工艺或溶胶-凝胶工艺生产常规催化剂。常规生产方法的关键特征为形成催化活性金属氧化物材料的松散颗粒，必须使其成为某种形式或施加至基材上以便适合于催化用途(例如，在固定床或流化床工艺中)。此外，常规生产方法提供具有大的孔体积的松散颗粒催化活性材料，这可能对材料的机械强度有害。因此，在常规生产工艺中，典型将添加剂如玻璃纤维添加至松散的催化活性材料中随后使其成形，以便增强最终催化剂的机械性能。用于烯烃的部分氧化的催化剂的常规生产工艺也具有如下一起特征：它们包括催化活性组分的沉淀或胶凝以形成浆料或凝胶。结果，难以实现均匀的催化剂材料，因为位于固体颗粒内的催化活性组分不能与存在于溶液中的其它组分反应。此外，位于固体颗粒内的催化活性组分不能用于要被催化的氧化反应，使得只有小份额的催化活性组分与反应混合物接触，因此实际催化该氧化反应，这当然不仅会损害所用的催化活性组分的效率，而且还降低有待催化的氧化反应的转化率，从而降低期望产物的产率。
技术实现思路
仍然需要改进的部分氧化和/或氨氧化催化剂，其不仅提供催化剂的可接受的效率，而且提供期望的活性(例如，丙烯或异丁烯起始材料的总反应)和期望的选择性(例如，转化为丙烯腈或甲基丙烯腈的反应起始材料的份额)。本专利技术人发现了制备适用于烯烃(如丙烯或异丁烯)的部分氧化和/或氨氧化的高效催化剂的简单且成本有效的方法。因此，本公开的一个方面提供了用于生产催化剂材料的方法，所述催化剂材料包含：在约25重量％至约75重量％的范围内的量的具有1至500m2/g的比表面积的惰性载体，和在约25重量％至约75重量％的范围内的量的金属氧化物催化剂，所述金属氧化物催化剂具有式MoxBiyFezAaBbCcDdOv，其中x在10至14的范围内；y在0.05至5的范围内；z在0.2至5的范围内；A为选自Ni和Co的至少一种元素；a在1至10的范围内；B为选自镧系元素、Mg、Cr、Mn、Zn和Ca的至少一种元素；b在0.01至6的范围内；C为选自W、Sn、V、Ti、Zr、Ga、Hf、Nb、Ta、In和Al的至少一种元素；c在0至8的范围内；D为选自Li、Na、K、Rb和Cs的至少一种元素；d在0.02至2的范围内；和v是满足其它组分元素Mo、Bi、Fe、A、B、C和D的化合价要求所需的氧原子数，所述方法包括：提供金属氧化物前体流体，所述金属氧化物前体流体包含与多种金属氧化物前体混合的溶剂，所述多种金属氧化物前体至少包含钼氧化物前体，铋氧化物前体，和铁氧化物前体，其中钼氧化物前体、铋氧化物前体和铁氧化物前体的每一种的小于约20重量％不溶于溶剂中；将惰性载体用金属氧化物前体流体浸渍，以提供经浸渍的载体；干燥经浸渍的载体，以提供经干燥的经浸渍的载体；和加热经干燥的经浸渍的载体，以提供催化剂材料。本文中所描述的方法可与各种混合金属氧化物催化剂一起使用。例如，金属氧化物催化剂可以为含钼的混合金属氧化物。在某些实施方案中，混合金属氧化物具有式MoxBiyFezAaBbCcDdOv，其中x在10至14的范围内；y在0.05至5的范围内；z在0.2至5的范围内；A为选自Ni和Co的至少一种元素；a在1至10的范围内；B为选自镧系元素、Mg、Cr、Mn、Zn和Ca的至少一种元素；b在0.01至6的范围内；C为选自Sn、V、Ti、Zr、Ga、Hf、Nb、Ta、In和Al的至少一种元素；c在0至8的范围内；D为选自Li、Na、K、Rb和Cs的至少一种元素；d在0.02至2的范围内；和v为满足其它组分元素Mo、Bi、Fe、A、B、C和D的化合价要求所需的氧原子数。另一方面，本公开提供了将丙烯、异丁烯或其混合物转化为丙烯腈、甲基丙烯腈或其混合物的方法，所述方法包括在与本文中所描述的催化剂材料接触的情况下在气相中使丙烯、异丁烯或其混合物与氨和氧反应。在另一方面，本公开提供了将丙烯、异丁烯或其混合物转化为丙烯醛、甲基丙烯醛或其混合物的方法，所述方法包括在与本文中所描述的催化剂材料接触的情况下在气相中使丙烯、异丁烯或其混合物与氧反应。另一方面，本公开提供一种金属氧化物催化剂，其具有式MoxBiyFezNiaCeb1Mgb2Mnb3Kd1Csd2Oy，其中x在12至14的范围内，y在0.05至0.4的范围内，z在1至2.5的范围内，a在5至7的范围内，b1在0.2至0.6的范围内，b2在1至3的范围内，b3在0.1至1.0的范围内，d1在0.01至0.15的范围内，和d2在0.01至0.8的范围内，例如通过本文中所描述的方法制得。附图说明包括附图以提供对本公开的方法和装置的进一步理解，并且附图并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，各元件的尺寸可能会变形。附图示出了本公开的一个或多个实施方案，并且与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。图1示出了实施例1-3中制备的催化剂的X射线衍射(XRD)图。图2示出了采用浸渍(实施例3)制备的催化剂的扫描电子显微镜(SEM)图像。具体实施方式在描述所公开的方法和材料之前，要理解的是本文中所描述的方面不限于具体的实施方案、设备或构造，并且因此当然可以变化。还要理解的是，本文中使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并且除非在本文中具体限定，否则并不意图为限制性的。在本说明书通篇中，除非上下文另有要求，否则词语“包含”、“包括”和变体(例如，“包含”，“包含”，“包括”，“包括”)将被理解为暗示包含所述组分、特征、元素或步骤或组分、特征、元素或步骤的组，而不排除任何其它整数或步骤或整数或步骤的组。说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一种”、“一个”和“该/所述”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。在本文中可以将范围表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表示这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或至另一个特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，将理解的是该特定值形成另一方面。将要进一步理解的是，每个范围的端点相对于另一个端点为重要的，并且与另一端点无关。如本文所用，术语“接触”包括至少一种物质与其它物质的物理接触。除非另有说明，否则本文中的所有百分比、比率和比例均以重量计。除非明确相反说明，否则组分的重量百分比(重量％，也表示为wt％)为基于包含该组分的配制物或组合物的总重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于生产催化剂材料的方法，所述催化剂材料包含在约25重量％至约75重量％的范围内的量的具有1至500m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.08 US 15/427,3511.用于生产催化剂材料的方法，所述催化剂材料包含在约25重量％至约75重量％的范围内的量的具有1至500m2/g的比表面积的惰性载体，和在约25重量％至约75重量％的范围内的量的金属氧化物催化剂，所述金属氧化物催化剂具有式MoxBiyFezAaBbCcDdOv，其中x在10至14的范围内；y在0.05至5的范围内；z在0.2至5的范围内；A为选自Ni和Co的至少一种元素；a在1至10的范围内；B为选自镧系元素、Mg、Cr、Mn、Zn和Ca的至少一种元素；b在0.01至6的范围内；C为选自W、Sn、V、Ti、Zr、Ga、Hf、Nb、Ta、In和Al的至少一种元素；c在0至8的范围内；D为选自Li、Na、K、Rb和Cs的至少一种元素；d在0.02至2的范围内；和v是满足其它组分元素Mo、Bi、Fe、A、B、C和D的化合价要求所需的氧原子数，所述方法包括：提供金属氧化物前体流体，所述金属氧化物前体流体包含与多种金属氧化物前体混合的溶剂，所述多种金属氧化物前体至少包含钼氧化物前体，铋氧化物前体，和铁氧化物前体，其中所述钼氧化物前体、所述铋氧化物前体和所述铁氧化物前体的每一种的小于约20重量％不溶于所述溶剂中；将所述惰性载体用所述金属氧化物前体流体浸渍，以提供经浸渍的载体；干燥所述经浸渍的载体，以提供经干燥的经浸渍的载体；和加热所述经干燥的经浸渍的载体，以提供催化剂材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述钼氧化物前体、所述铋氧化物前体和所述铁氧化物前体的每一种的约0.01重量％至约20重量％不溶于所述溶剂中。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述钼氧化物前体、所述铋氧化物前体和所述铁氧化物前体的一种或更多种不溶于所述溶剂中。4.根据权利要求1所述的方法，其中以七钼酸盐形式提供钼氧化物前体。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂为选自乙醇酸、乙酸、乳酸及其混合物的含水有机酸，浓度在...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·G·卢格迈尔，李海连，
申请(专利权)人：科莱恩公司，
类型：发明
国别省市：美国,US