【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于烷烃的氧化脱氢的催化剂相关申请的交叉参考本申请要求2018年7月19日提交的美国临时申请号62/700,468的权益，其通过引用以其整体并入本文。
本公开涉及用于烷烃(如乙烷)的氧化脱氢的催化剂。
技术介绍
烷烃转化为烯烃可以采用多种方式实现。最广泛实践的方法是热裂化技术，其中烷烃暴露于至少700℃的温度下非常短的时间段(在数毫秒到几秒的量级)，促进氢的失去和随后一个或多个不饱和键的形成。然而，目前的热裂化方法不仅建造和操作成本高，而且由于吸热裂化反应需要大量的热，也是能量密集的。或者，烷烃转化为烯烃可以使用氧化脱氢(ODH)方法完成，其中在氧存在下，在约300℃至750℃的温度下，使一种或多种烷烃的流通过氧化脱氢催化剂上方。
技术实现思路
本公开提供了包含钼、钒和氧的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.15至1:0.75，和氧至少以满足任何存在的金属氧化物的化合价的量存在于所述催化剂中。在一些实施方案中，所述催化剂的无定形相大于55重量%。...
【技术保护点】
1.包含钼、钒和氧的氧化脱氢催化剂，其中：/n所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.15至1:0.75，如通过感应耦合等离子体质谱法(ICP-MS)确定的，/n氧至少以满足任何存在的金属氧化物的化合价的量存在于所述催化剂中，和/n所述催化剂的无定形相大于55重量%，如通过X射线衍射(XRD)确定的。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180719 US 62/7004681.包含钼、钒和氧的氧化脱氢催化剂，其中：
所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.15至1:0.75，如通过感应耦合等离子体质谱法(ICP-MS)确定的，
氧至少以满足任何存在的金属氧化物的化合价的量存在于所述催化剂中，和
所述催化剂的无定形相大于55重量%，如通过X射线衍射(XRD)确定的。
2.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.20至1:0.70，如通过ICP-MS确定的。
3.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.25至1:0.65，如通过ICP-MS确定的。
4.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.29至1:0.59，如通过ICP-MS确定的。
5.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.32至1:0.38，如通过ICP-MS确定的。
6.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.36至1:0.43，如通过ICP-MS确定的。
7.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.37至1:0.44，如通过ICP-MS确定的。
8.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.41至1:0.48，如通过ICP-MS确定的。
9.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.42至1:0.46，如通过ICP-MS确定的。
10.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.44至1:0.52，如通过ICP-MS确定的。
11.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.45至1:0.54，如通过ICP-MS确定的。
12.权利要求1所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.50至1:0.59，如通过ICP-MS确定的。
13.权利要求1-12中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述无定形相为55重量%至80重量%，如通过XRD确定的。
14.权利要求1-12中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述无定形相为55重量%至75重量%，如通过XRD确定的。
15.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约300℃至约400℃。
16.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约310℃至约385℃。
17.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约310℃至约375℃。
18.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约360℃至约380℃。
19.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约310℃至约330℃。
20.权利要求1-19中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂对乙烯的选择性为65%至99%。
21.权利要求1-19中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂对乙烯的选择性为75%至80%。
22.权利要求1-19中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂对乙烯的选择性为80%至90%。
23.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约310℃至约385℃，并且对乙烯的选择性为约75%至约90%。
24.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约360℃至约380℃，并且对乙烯的选择性为约75%至约80%。
25.权利要求1-14中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约310℃至约330℃，并且对乙烯的选择性为80%至90%。
26.权利要求1-25中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂通过包括以下的方法制备：
提供包含钼和钒的水性混合物，
使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂，和
煅烧所述预煅烧的催化剂以形成所述催化剂。
27.权利要求26所述的氧化脱氢催化剂，其中提供所述包含钼和钒的水性混合物包括将包含钼的水性混合物与包含钒的水性混合物合并。
28.权利要求27所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钼的水性混合物由至少(NH4)6Mo7O24•4H2O和第一水制备。
29.权利要求27或28所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钒的水性混合物由至少VOSO4•XH2O和第二水制备。
30.权利要求28或29所述的氧化脱氢催化剂，其中所述第一水和所述第二水选自蒸馏水、去离子水、软化水、矿泉水或其组合。
31.权利要求30所述的氧化脱氢催化剂，其中所述第一水和第二水包含蒸馏水。
32.权利要求26-31中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钼和钒的水性混合物进一步包含表面活性剂。
33.权利要求32所述的氧化脱氢催化剂，其中所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或其组合。
34.权利要求33所述的氧化脱氢催化剂，其中所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、癸基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十五烷基硫酸钠、十七烷基硫酸钠、辛基硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、2-乙基己基硫酸钠、硬脂酸钾、油酸钙、十二烷基硫酸铵或其组合。
35.权利要求33中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述阴离子表面活性剂包含十二烷基硫酸钠。
36.权利要求33所述的氧化脱氢催化剂，其中所述阴离子表面活性剂包含辛基硫酸钠。
37.权利要求26-36中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成所述预煅烧的催化剂包括在催化剂种子存在下加热所述钼和钒的水性混合物。
38.权利要求37所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂种子包含含有钼和钒的组合物。
39.权利要求38所述的氧化脱氢催化剂，其中所述含有钼和钒的组合物包含含有钼、钒和氧的催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.15至1:0.75，如通过ICP-MS确定的。
40.权利要求37所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂种子包含含有钼、钒、铌和碲的组合物。
41.权利要求40所述的氧化脱氢催化剂，其中所述含有钼、钒、铌和碲的组合物包含含有钼、钒、碲、铌和氧的催化剂，其中：
钼与钒的摩尔比为1:0.05至1:0.60，如通过ICP-MS确定的，
钼与碲的摩尔比为1:0.01至1:0.30，如通过ICP-MS确定的，和
钼与铌的摩尔比为1:0.01至1:0.40，如通过ICP-MS确定的；和
其中氧至少以满足任何存在的金属氧化物的化合价的量存在。
42.权利要求26-41中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约150℃至约300℃的温度下加热所述钼和钒的水性混合物。
43.权利要求26-41中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约200℃至约250℃的温度下加热所述钼和钒的水性混合物。
44.权利要求26-41中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约230℃的温度下加热所述钼和钒的水性混合物。
45.权利要求26-44中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约1psi至约1,500psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
46.权利要求26-44中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约400psi至约440psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
47.权利要求26-41中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约200℃至约250℃的温度下、在约200psi至约900psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
48.权利要求26-41中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约230℃的温度下、在约400psi至约440psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
49.权利要求26-48中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括使所述混合物与玻璃衬里、不锈钢或特氟龙衬里接触。
50.权利要求26-48中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括使所述混合物与玻璃衬里接触。
51.权利要求26-48中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括使所述混合物与特氟龙衬里接触。
52.权利要求26-51中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约300℃至约500℃下煅烧。
53.权利要求26-51中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约375℃至约425℃下煅烧。
54.权利要求26-51中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约400℃下煅烧。
55.权利要求26-51中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约300℃至约500℃下煅烧约1小时至约24小时。
56.权利要求26-51中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约375℃至约425℃下煅烧约1小时至约4小时。
57.权利要求26-51中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约400℃下煅烧约2小时。
58.包含钼、钒和氧的氧化脱氢催化剂，其，
其中：
所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.20至1:0.60，如通过ICP-MS确定的，
氧至少以满足任何存在的金属氧化物的化合价的量存在于所述催化剂中，和
所述催化剂的无定形相大于55重量%，如通过XRD确定的。
59.权利要求58所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.24至1:0.58，如通过ICP-MS确定的。
60.权利要求58所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.29至1:0.53，如通过ICP-MS确定的。
61.权利要求58-60中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的无定形相为55重量%至75重量%，如通过XRD确定的。
62.权利要求58-60中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的无定形相为60重量%至65重量%，如通过XRD确定的。
63.权利要求58-62中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的特征在于XRD衍射峰(2θ度)至少在23.5±0.5、25.6±0.5和27.1±0.7，其中所述XRD使用CuKα辐射获得。
64.权利要求58-62中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的特征在于XRD衍射峰(2θ度)至少在21.7±0.2、23.5±0.5、25.0±0.3、25.6±0.3和27.1±0.7，其中所述XRD使用CuKα辐射获得。
65.权利要求58-64中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约300℃至约425℃。
66.权利要求58-64中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂对乙烯的选择性为65%至95%。
67.权利要求58-66中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂通过包括以下的方法制备：
提供包含钼和钒的水性混合物，
使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂，和
在空气存在下煅烧所述预煅烧的催化剂以形成所述催化剂。
68.权利要求67所述的氧化脱氢催化剂，其中提供所述包含钼和钒的水性混合物包括将包含钼的水性混合物与包含钒的水性混合物合并。
69.权利要求68所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钼的水性混合物由至少(NH4)6Mo7O24•4H2O和第一水制备。
70.权利要求68或69所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钒的水性混合物由至少VOSO4•XH2O和第二水制备。
71.权利要求69或70所述的氧化脱氢催化剂，其中所述第一水和所述第二水选自蒸馏水、去离子水、软化水、矿泉水或其组合。
72.权利要求69或70所述的氧化脱氢催化剂，其中所述第一水和第二水包含蒸馏水。
73.权利要求67-72中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钼和钒的水性混合物进一步包含表面活性剂。
74.权利要求73所述的氧化脱氢催化剂，其中所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或其组合。
75.权利要求74所述的氧化脱氢催化剂，其中所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、癸基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十五烷基硫酸钠、十七烷基硫酸钠、辛基硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、2-乙基己基硫酸钠、硬脂酸钾、油酸钙、十二烷基硫酸铵或其组合。
76.权利要求74所述的氧化脱氢催化剂，其中所述阴离子表面活性剂包含十二烷基硫酸钠。
77.权利要求74所述的氧化脱氢催化剂，其中所述阴离子表面活性剂包含辛基硫酸钠。
78.权利要求67-77中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成所述预煅烧的催化剂包括在催化剂种子存在下加热所述钼和钒的水性混合物。
79.权利要求78所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂种子包含含有钼和钒的组合物。
80.权利要求79所述的氧化脱氢催化剂，其中所述含有钼和钒的组合物包含含有钼、钒和氧的催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.15至1:0.75，如通过ICP-MS确定的。
81.权利要求78所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂种子包含含有钼、钒、铌和碲的组合物。
82.权利要求81所述的氧化脱氢催化剂，其中所述含有钼、钒、铌和碲的组合物包含含有钼、钒、碲、铌和氧的催化剂，其中：
钼与钒的摩尔比为1:0.05至1:0.60，如通过ICP-MS确定的，
钼与碲的摩尔比为1:0.01至1:0.30，如通过ICP-MS确定的，和
钼与铌的摩尔比为1:0.01至1:0.40，如通过ICP-MS确定的；和
其中氧至少以满足任何存在的金属氧化物的化合价的量存在。
83.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约150℃至约300℃的温度下加热所述钼和钒的水性混合物。
84.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约200℃至约250℃的温度下加热所述钼和钒的水性混合物。
85.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约230℃的温度下加热所述钼和钒的水性混合物。
86.权利要求67-85中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约1psi至约1,500psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
87.权利要求67-85中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约400psi至约440psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
88.权利要求67-85中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约200℃至约250℃的温度下、在约200psi至约900psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
89.权利要求67-85中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括在约230℃的温度下、在约400psi至约440psi的压力下加热所述钼和钒的水性混合物。
90.权利要求67-89中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括使所述混合物与玻璃衬里、不锈钢或特氟龙衬里接触。
91.权利要求67-89中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括使所述混合物与玻璃衬里接触。
92.权利要求67-89中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂包括使所述混合物与特氟龙衬里接触。
93.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约300℃至约500℃下煅烧。
94.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约375℃至约425℃下煅烧。
95.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约400℃下煅烧。
96.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约300℃至约500℃下煅烧约1小时至约24小时。
97.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约375℃至约425℃下煅烧约1小时至约4小时。
98.权利要求67-82中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中将所述预煅烧的催化剂在约400℃下煅烧约2小时。
99.包含钼、钒和氧的氧化脱氢催化剂，
其中：
所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.20至1:0.50，如通过ICP-MS确定的，
氧至少以满足任何存在的金属氧化物的化合价的量存在于所述催化剂中，和
所述催化剂的无定形相大于55重量%，如通过XRD确定的。
100.权利要求99所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.25至1:0.45，如通过ICP-MS确定的。
101.权利要求99所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂中钼与钒的摩尔比为1:0.29至1:0.39，如通过ICP-MS确定的。
102.权利要求99-101中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的无定形相为55重量%至85重量%，如通过XRD确定的。
103.权利要求99-101中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的无定形相为65重量%至75重量%，如通过XRD确定的。
104.权利要求99-103中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的特征在于XRD衍射峰(2θ度)至少在23.5±0.5、25.6±0.5和27.1±0.7，其中所述XRD使用CuKα辐射获得。
105.权利要求99-103中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的特征在于XRD衍射峰(2θ度)至少在12.7±0.3、23.5±0.5、25.7±0.3和27.1±0.7，其中所述XRD使用CuKα辐射获得。
106.权利要求99-105中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂的35%转化温度为约320℃至约400℃。
107.权利要求99-106中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂对乙烯的选择性为70%至95%。
108.权利要求99-106中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂对乙烯的选择性为80%至85%。
109.权利要求99-108中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述催化剂通过包括以下的方法制备：
提供包含钼和钒的水性混合物，
使所述混合物水热反应以形成预煅烧的催化剂，
空气煅烧所述预煅烧的催化剂以形成所述催化剂，和
用酸溶液洗涤所述催化剂。
110.权利要求109所述的氧化脱氢催化剂，其中提供所述包含钼和钒的水性混合物包括将包含钼的水性混合物与包含钒的水性混合物合并。
111.权利要求110所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钼的水性混合物由至少(NH4)6Mo7O24•4H2O和第一水制备。
112.权利要求110或111所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钒的水性混合物由至少VOSO4•XH2O和第二水制备。
113.权利要求111或112所述的氧化脱氢催化剂，其中所述第一水和所述第二水选自蒸馏水、去离子水、软化水、矿泉水或其组合。
114.权利要求111或112中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述第一水和第二水包含蒸馏水。
115.权利要求109-114中任一项所述的氧化脱氢催化剂，其中所述包含钼和钒的水性混合物进一步包含表面活性剂。
116.权利要求115所述的氧化脱氢催化剂，其中所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或其组合。
117.权利要求116所述的氧化脱氢催化剂，其中所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、癸基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十五烷基硫酸钠、十七烷基硫酸钠、辛基硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、2-乙基己基硫酸钠、硬脂酸钾、油酸钙、十二烷基硫酸铵或其组合...
【专利技术属性】
技术研发人员：高效良，M·巴尼斯，V·西曼真科夫，E·塞巴斯蒂奥，D·沙利文，Y·金，
申请(专利权)人：诺瓦化学品国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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