[发明专利]用于马来酸酐生产的改进的氧化催化剂

说明书

与相关申请的交叉参考

本申请要求享有2007年10月22提交的美国专利申请系列No.60/981,598的优先权，所述美国申请以参考的方式并入本文。

关于联邦赞助的研究或开发的声明

不适用。

发明领域

本发明涉及制备含有钒磷和氧的催化剂的方法，涉及可以通过本发明的方法获得的含有钒磷氧的催化剂，还涉及在这样的催化剂的存在下、通过在直链或环中有至少四个碳的烃的氧化来制备马来酸酐的方法。

发明背景

马来酸酐可以用作很多产品(例如合成树脂)的生产中的原料，而且可以通过正丁烷的催化氧化来制备。特别为这个氧化选择的催化剂一般是含有钒、磷、氧(VPO)并且可选地含有助催化剂组分的催化剂。

这些催化剂一般是这样制备的：在适合于将五价钒还原为四价态的条件下。使含钒的化合物与含磷的化合物并可选地与含助催化剂组分的化合物接触，从而形成含有磷酸氢钒氧并可选地含有所述助催化剂组分的催化剂前体。然后可以回收所述催化剂前体，并且一般通过在模具中压缩而形成成型体(例如片或片粒)。一般还掺入润滑剂以助于压片或造粒过程。然后，可以使所述片粒或片经历煅烧从而将所述催化剂前体转化成活性催化剂。

下面的文献中进一步描述了制备活性催化剂的变体和不同的实施方案，例如：美国专利No.4,567,158，该专利公开了在醇改性剂的存在下制备催化剂前体从而形成高度多孔的催化剂前体，然后将该前体转化成活性催化剂；美国专利No.4,996,179，该专利公开了将催化剂前体成型为几何形状，并且在约343℃至704℃范围内的温度下、在惰性气氛中煅烧成型的催化剂，进一步在升高的温度下、在含氧气氛中煅烧，从而产生活性催化剂；美国专利No.5,137,860，该专利公开了采用三个加热阶段将催化剂前体转化为活性催化剂；美国专利No.5,506,187，该专利公开了在乙二醇醚溶剂的存在下制备催化剂前体；美国专利No.5,530,144，该专利公开了用正磷酸作为含磷的化合物来生产催化剂前体；以及美国专利No.5,773,382，该专利公开了在催化剂前体的制备中使用可脱除的孔改性剂来生产显示出高比例大孔的催化剂前体。

因此，生产和活化这些催化剂的不同方法有很多，然而，在所有这些催化剂中的主要活性物质被认为是焦磷酸钒氧(VO)₂P₂O₇。就催化性能而言，这种活性物质被认为对制备条件非常敏感。在过去，催化性能方面的改进来自加工技术，包括(1)掺杂剂添加，例如Fe、Mo、Nb、Zr作为助催化剂，例如，如美国专利No.5,158,923中所述；和(2)催化剂结构改性，包括催化剂形状和催化剂颗粒内部的孔结构，例如，如美国专利No.5,168,090中所述。虽然这些和其它已知技术提供的催化剂在马来酸酐的制备中具有可观的活性和选择性，但是还有需要进一步改进之处。

发明概述

本发明提供了用于制备显示改进的催化剂性能的VPO催化剂的方法，该方法包含如下步骤：选择活性VPO催化剂，和使所述活性VPO催化剂与一种或多种含有有机溶剂或有机溶剂的混合物的流体接触。

在另一个实施方案中，所述制备VPO催化剂的方法包含如下步骤：选择活性VPO催化剂和使所述活性VPO催化剂与一种或多种含有有机溶剂或多种有机溶剂的混合物的流体接触，当在20℃至25℃的温度下测量时，每种溶剂的介电常数为至少约5至约55。

本发明还提供了可以通过本发明的制备VPO催化剂的方法获得的VPO催化剂。

本发明进一步提供了制备马来酸酐的方法，该方法包含：在本发明的VPO催化剂的存在下，使在直链或环中有至少四个碳的烃与含分子氧的气体反应。

发明详述

现已出乎预料地发现，在下列情况下能制备出在马来酸酐的制备中有改进的催化剂性能的、包含钒、磷和氧的催化剂(下文中称为“VPO催化剂”)：如果在通过煅烧活化了VPO催化剂前体之后使所述活性VPO催化剂经历与流体的接触。考虑到与VPO催化剂有关的现有教导，这个结果是意外的。也就是说，本领域技术人员会预料到，活性VPO催化剂的接触会产生被吸收在固体表面处的化合物，这会有害地影响这样的催化剂的性能。

本文所用的“煅烧”概括地包含VPO催化剂前体的一个或多个气体和/或热处理步骤。于是，术语“活性”VPO催化剂是指已经通过用一个或多个气体和/或热处理步骤处理而从VPO催化剂前体转化而来的催化剂。