[发明专利]用于制备丙烯醛和丙烯酸的环状催化剂及所述催化剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备丙烯醛和丙烯酸的环状催化剂及所述催化剂的应用。

背景技术

在包含催化剂层的多管固定床反应器中进行丙烯、异丁烯或叔丁醇与分子氧的气相氧化的方法通常被用来制备丙烯醛和/或丙烯酸。

然而，所述反应是放热反应，因此在所述反应期间采用了限制所述催化剂层的厚度、使用其中负载有催化活性材料的负载催化剂、或者使用形成圆柱状或环状的催化剂的各种方法来使得温度的上升最小化。

在它们中，环状的催化剂(即中空圆柱状的催化剂，下文中称之为“环状催化剂”)可比粒状催化剂获得更宽的孔隙，因此可展现出更宽广的催化活性组分表面积和更加改善的散热能力。

然而，因为在机械性能方面其结构不如粒状催化剂，所述环状催化剂在制备、储存、或者装入反应管的过程中会因震动而易于损坏。此外，存在的问题是所述环状催化剂的损坏碎片或灰尘提升了所述反应管中的压力，并使得各个反应管的压力不稳定，尤其在多管反应器的情况下。另外，所述环状催化剂具有的问题是所述催化剂的寿命有限，因为相比于所述粒状催化剂，更少的催化活性组分被装入所述反应管中。

发明内容

[技术问题]

本发明的一个方面提供了一种与现有环状催化剂相比机械性能得到更加改善的用于制备丙烯醛和丙烯酸的环状催化剂。

本发明的另一个方面提供了一种采用所述环状催化剂的丙烯醛和丙烯酸的制备方法。

[技术方案]

根据本发明，提供了一种用于制备丙烯醛和丙烯酸的环状催化剂，该催化剂

包含含有至少钼(Mo)和铋(Bi)的催化活性组分和无机纤维的混合物，并且

具有环状形状，并且

满足以下关系式1，

[关系式1]

0.1≤[2L_f/(D_e-D_i)]＜0.2

在所述关系式1中，L_f为所述无机纤维的数均长度，D_e为所述环状催化剂的外径，以及D_i为所述环状催化剂的内径。

所述催化剂可满足以下关系式2

[关系式2]

0.2≤L_c/D_e≤1.5

在所述关系式2中，L_c为所述环状催化剂的纵向长度，以及D_e为所述环状催化剂的外径。

所述催化活性组分可由以下化学式1来表示。

[化学式1]

Mo_aBi_bA_cB_dC_eO_f

在化学式1中，Mo为钼；Bi为铋；A为选自Fe、Zn、Mn、Nb和Te中的一种或多种元素；B为选自Co、Rh和Ni中的一种或多种元素；C为选自Na、K、Li、Cs、Ta、Ca、Rb和Mg中的一种或多种元素；O为氧；以及

a、b、c、d、e和f为各元素的原子比，其中当a＝12时，b为0.1至10，c为0.1至10，d为0.1至15，e为0.001至10，以及f为根据各元素的氧化态所决定的数值。

另外，所述无机纤维可以是选自玻璃纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维和二氧化硅-氧化铝纤维中的一种或多种纤维。所述无机纤维可具有2mm以下的数均长度和2至40μm的数均直径。此外，每100重量份的所述活性组分，所述无机纤维的含量可以是2至15重量份。

另外，根据本发明，提供了一种丙烯醛和丙烯酸的制备方法，包括如下步骤：在所述环状催化剂的存在下，进行选自丙烯、异丁烯和叔丁醇中的一种或多种原料与分子氧的催化气相氧化反应。

所述催化气相氧化反应可在其中装入了所述环状催化剂的多管固定床反应器中进行。

在所述制备方法中，所述环状催化剂可满足所述关系式2。另外，可将所述环状催化剂装入所述反应器中以形成至少两个具有不同L_c/D_e的层，并且，从所述反应器的原料入口侧至产品出口侧所述L_c/D_e可以是减小的。

[有益效果]