[发明专利]用于催化气相氧化的混合氧化物催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及混合氧化物催化剂及其用于对烷烃或烷烃与烯烃的混合 物进行催化气相氧化的用途，以及制备该催化剂的方法。

背景技术

该催化剂可以特别地用于将丙烷转化为丙烯醛和丙烯酸，或者将异 丁烷转化为甲基丙烯醛和甲基丙烯酸，其中丙烯醛或甲基丙烯醛至少作 为主产物而形成。烷烃在多相催化剂上与含氧气体反应，除了产生所期 望的产物丙烯醛和丙烯酸以外，还会产生一系列的副产物：例如形成CO₂和CO。

已知通过混合氧化物(形成相和形成反应中心)的化学组成的方式， 还通过物理构成(例如孔隙率、表面积、催化剂形状)的方式以及散热 方式，可以强烈地影响形成产物的能力(选择性)和产率(空间-时间 产率)。在烷烃氧化情况下，通常使用在其化学和物理构成上具有复杂结 构的混合氧化物作为催化剂。

丙烷与氧气或空气通过已知的催化剂Mo-V-Te进行的反应通常形成 丙烯酸。完全不形成或者仅形成痕量的丙烯醛。用于制备丙烯酸的出版 物有很多，而且还有很多科学讨论的文章。

WO 2004/105938涉及在使用通式Te_aMo_lV_bNb_cO_x(I)或Sb_a’Mo_lV_bO_y(I’)的催化剂的情况下从丙烷制备丙烯酸，其中形成选择性为0至0.3％ 的丙烯醛。

WO 2006/058998描述了通式为MoV_aX_bTa_cSi_dO_x的含有钽的催化剂 的制备。该催化剂系统同样用于制备丙烯酸。作为副产物形成选择性小 于1％的丙烯醛。

US 2005/065370公开了一种用于制备甲基(丙烯酸)的方法，其是通 过在混合氧化物催化剂的作用下饱和烃类的反应实施的，所述催化剂具 有元素Mo和V，还至少具有Te和Sb，以及元素Nb、Ta、W、Ce和 Ti之一，该催化剂床被由具有元素Mo、Bi和Fe的混合氧化物催化剂组 成的另一个催化剂床所隔断。在实施例中，仅对丙烯酸的选择性进行了 说明。

在厦门大学学报，自然科学版(2004)，43(2)，203～207页中，描 述了通过Mo-V-Te催化剂使丙烷转化为丙烯醛，在丙烷的情况下，得到 的转化率约为20％，丙烯醛的选择性最大为30％。在催化学报(2002)， 23(3)，281～284页中描述了通过Ag_0.3MoP_0.6O和Ce_0.1Ag_0.3MoP_0.6O_y使 丙烷转化为丙烯醛。

根据US 2006/004226，丙烷经过两个反应区域(催化剂)反应形成 丙烯醛和丙烯酸。在此，于第一阶段中形成丙烷和丙烯的混合物，在第 二阶段之后，浓缩物含有98.48重量％的丙烯酸及0.002重量％的丙烯醛， 及其他。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备醛类的方法，其中特别是通过用氧 气进行氧化而以良好的产率由丙烷或丙烷/丙烯混合物形成丙烯醛或丙 烯醛与丙烯酸的混合物。该氧化反应任选在存在惰性气体、水蒸汽或废 气的情况下，于提高的温度下以及在存在多相混合氧化物催化剂的情况 下进行。

烷烃或烷烃与烯烃的混合物生成氧化产物醛和酸的反应是在提高的 温度下以及烷烃、氧气、惰性气体和水的比例通常为1∶0.5-5∶0-10∶ 0-18时进行的。在一个优选的实施方案中，水的含量为0。

所有在所述氧化条件下保持惰性的气态化合物都可以作为惰性气体 使用。在此，例如可以是氮气、氦气或它们的混合物。同样还可以再次 输入来自反应器的“回流气体”。

本发明涉及以下通式的混合氧化物催化剂：

(Mo_lA_aB_bC_cD_dE_eF_fG_g)O_x    (I)，

其中，

A：铋，

B：至少是元素镍、钴之一，