一种丙烯腈催化剂及其制备方法和应用技术

本申请提供了一种丙烯腈催化剂及其制备方法和应用，丙烯腈催化剂包括载体和活性组分；所述活性组分的化学通式为：A

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯腈催化剂及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及催化剂
，具体涉及一种丙烯腈催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前烯烃氨氧化制备不饱和腈的工业生产仍普遍采用流化床氨氧化工艺，催化剂是核心技术，因此催化剂的非常重要。目前流行的工业丙烯氨氧化制丙烯腈的催化剂主要有两类：Mo
‑
Bi系和Sb系，其中Mo
‑
Bi系催化剂是主流催化剂，市场占有率达到90％以上，大部分研究工作也集中在Mo
‑
Bi系催化剂上。
[0003]专利CN1210033A、CN1285238A收率不高、CN1294942A选择性和收率不高、CN1751790A提出的Mo
‑
Bi系催化剂适用于较高的反应压力和高丙烯负荷条件下使用，但是丙烯腈的收率不高，选择性也仅仅在80％左右，仍无法做到同时满足高压力、高收率和高选择的需求。
[0004]因此，急需开发出一种不仅能够在高反应压力和高丙烯负荷条件使用的催化剂，还要保证该催化剂具有较高的丙烯腈收率和高的选择性，提高生产效率。

技术实现思路

[0005]针对上述存在的问题，本申请提供了一种丙烯腈催化剂及其制备方法和应用；通过添加Ce、Pr、Nd、La和Sm等元素，并调整不同元素之间的摩尔比，各种金属化合物相互促进，协同配合，改变其晶体结构，提高晶格氧的数量，不仅能够增强催化剂的氧化
‑
还原性能，还能够对催化剂的结构进行改进，提高其稳定性。更重要的是，能够对催化剂的表面进行修饰以及调节其活性位点数量及分布，产生更多氧空位，增加催化剂的活性位点，从而提高丙烯腈的选择性，进一步提高丙烯腈的收率，克服了
技术介绍
中提到的不足和缺陷。
[0006]为实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：
[0007]本申请的专利技术点是提供一种丙烯腈催化剂，包括载体和活性组分；所述活性组分的化学通式为：A
0.01～5
B
1～10
C
0.01～5
Fe
0.1～15
Bi
0.01～5
Mo
22
O
x
；A包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种；B选自Ca、Ba、Mn、Co、Ni、Mg、Cr、W、P和Nb中的至少一种；C选自Ce、Pr、Nd、La和Sm中的至少一种；x为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子总数。
[0008]可选地，A包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少两种；优选为K和Rb。
[0009]可选地，B选自Ca、Ba、Mn、Co、Ni、Mg、Cr、W、P和Nb中的至少两种；优选为Ni、Cr、Mg和Mn。
[0010]可选地，C选自Ce、Pr、Nd、La和Sm中的至少三种；优选为Ce、Pr、La、Sm和Nd五种。
[0011]可选地，所述活性组分包括：以摩尔数计，22份钼，0.01～5份铋，0.1～15份铁，0.1～5份铈，0.3～6份镨，0.1～1份镧，0.1～1份钐，0.5～1份铷，1～5份锰，0.1～3份镍，0.1～1份铬和0.8份镁。
[0012]铷的份数优选为0.6～0.8；锰的份数优选为1～2；铈的份数优选为0.1～1，更优选为0.1～0.5；镍的份数优选为0.1～0.3份；镨的份数优选为0.3～0.6份。
[0013]可选地，所述活性组分的化学通式为：A
0.1～5
Mn
1～3
Ni
0.1～3
Cr
0.3～0.7
Mg
0.8
Ce
0.1～5
Pr
0.3～6
Nd
0.1～0.5
Sm
0.3～0.8
La
0.3～0.8
Fe
0.1～1
Bi
0.01～5
Mo
22
O
x
；A包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种；x为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子总数。
[0014]可选地，所述活性组分的化学通式为：
[0015]A
0.1～5
Mn
1～3
Ni
0.1～3
Cr
0.3～0.7
Mg
0.8
Ce
0.1～5
Pr
0.3～6
Nd
0.1～0.5
Sm
0.3～0.8
La
0.3～0.8
Fe
0.1～1
Bi
0.01～5
Mo
22
O
x
A包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种；x为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子总数。
[0016]可选地，载体在丙烯腈催化剂的质量占比为5～50％；优选为30％～50％。
[0017]在该载体含量下，载体可以和活性组分较好配合，使得活性组分较多的位于载体的表面，避免进入载体内部，造成催化剂性能的下降以及副反应的发生、产率下降等问题。
[0018]载体可以为目前市面上常见的硅溶胶，包括二氧化硅、白炭黑、纯硅分子筛等。
[0019]本申请的另一个专利技术点是，提供一种如上任一所述丙烯腈催化剂的制备方法。
[0020]可选地，所述方法包括：(1)将A源、B源、C源、Fe源和Bi源进行溶解，得到混合液I；将钼源溶解后加入载体，得到混合液II；(2)在酸性或中性条件下，将混合液I和混合液II混合，得到浆料；(3)将浆料制粒后焙烧，得到丙烯腈催化剂。
[0021]所述A源、B源、C源、Fe源、Bi源和钼源包括A、B、C、Fe、Bi和钼的氧化物、盐、碱或酸等形式。
[0022]其中，盐为可溶性盐；优选为硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、亚磷酸盐等。
[0023]钼源优选为钼酸盐、三氧化钼，更优选为钼酸铵。
[0024]载体的加入形式首选为硅溶胶。
[0025]可选地，步骤(2)中，进行搅拌混合。
[0026]混合的条件为：pH为1～7，优选为2～5；温度为40～100℃，优选为60～90℃。
[0027]在酸性条件下，能够避免各物质产生沉淀，在稍微高于室温时，各物质能够增加流动性，混合更加均匀；相比于室温，本申请中的各物质能够相互融合，从而后续烧结过程中可以相互配合，改变催化剂的结构和表面性能，提高催化剂的催化性能。
[0028]之后将浆料进行制粒，优选为喷雾干燥制粒，形成微球粒。
[0029]将微球粒在焙烧炉中进行焙烧，得到催化剂。
[0030]可选地，焙烧的条件为：温度500～750℃，优选为550～700℃；时间为1～6h，优选为2～6h。
[0031]本申请的又一个专利技术点是，提供一种丙烯制备丙烯腈的方法，在催化剂的作用下，将丙烯进行氨氧化，制备得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯腈催化剂，其特征在于，包括载体和活性组分；所述活性组分的化学通式为：A
0.01～5
B
1～10
C
0.01～5
Fe
0.1～15
Bi
0.01～5
Mo
22
O
x
；A包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种；B选自Ca、Ba、Mn、Co、Ni、Mg、Cr、W、P和Nb中的至少一种；C选自Ce、Pr、Nd、La和Sm中的至少一种；x为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子总数。2.根据权利要求1所述的丙烯腈催化剂，其特征在于，A包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少两种；B选自Ca、Ba、Mn、Co、Ni、Mg、Cr、W、P和Nb中的至少两种；C选自Ce、Pr、Nd、La和Sm中的至少三种。3.根据权利要求1所述的丙烯腈催化剂，其特征在于，所述活性组分包括：以摩尔数计，22份钼，0.01～5份铋，0.1～15份铁，0.1～5份铈，0.3～6份镨，0.1～1份镧，0.1～1份钐，0.5～1份铷，1～5份锰，0.1～3份镍，0.1～1份铬和0.8份镁。4.根据权利要求1所述的丙烯腈催化剂，其特征在于，所述活性组分的化学通式为：A
0.01～5
Mn
1～5
Ni
0.1～3
Cr
0.1～1
Mg
0.8
Ce
0.1～5
Pr
0.3～6
Nd
0.1～0.5
Sm
0.1～1
La
0.1～1
Fe
0.1～1
Bi
0.01～5
Mo
22
O
x
；A包括Li、Na、K、Rb、Cs中的至少一种；x为满足催化剂中各元素化合价所需的氧原子总数。5.根据权利要求1所述的丙烯腈...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋兆伟，张谦温，孙嬛，杨大奎，
申请(专利权)人：北京高新利华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：