[发明专利]一种用于丙烷一步氨氧化制丙烯腈反应的混合相催化剂

说明书

一种用于丙烷一步氨氧化制丙烯腈反应的混合相复合金属氧化物催化剂及其制备,通过原位一步制备出同时含有主相和辅相的混合相复合金属氧化物催化剂或以固相球磨法将分别制备的主相和辅相混合均匀得到混合相催化剂：催化剂主相为Mo、V、Sb、Te、Nb、Bi、As、Pd中4种或4种以上元素组成的复合金属氧化物；辅助相为Mo、V、Bi、K、Fe、Ba、Cs中3种或3种以上元素组成的复合金属氧化物。合成出的混合相复合金属氧化物催化剂在丙烷一步氨氧化制丙烯腈反应中表现出由于纯相的催化活性，也由于专利报导的最好结果。具有工业应用的前景。

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种用于丙烷氨氧化制丙烯腈反应的混合相催化剂及其制备方法。

背景技术

丙烯腈是一种重要的有机化工原料，在三大合成材料：合成纤维、合成树脂、合成橡胶等高分子材料领域有广泛的应用。丙烯腈聚合物与丙烯腈衍生物也有重要用途。随着丙烯腈下游精细化工产品的不断开发与应用，其需求量不断增加。

目前全球95％的丙烯腈是通过美国美孚石油公司开发的丙烯氨氧化工艺生产的。随着全球丙烯资源的日益紧张和储量丰富的丙烷资源利用率的严重不足，在加上丙烷与丙烯间存在的价格上的突出优势，以丙烷为原料直接氨氧化生产丙烯腈工艺成为烷烃利用和催化转化技术的研究热点，具有极高的经济价值。同时丙烷的来源丰富，它是油田气、天然气、炼厂气中的一个主要组份。在我国的大庆、塔里木等油田气中含丙烷约6％，凝析油中含丙烷3～6％，液化石油气中含丙烷约60％，在天然气湿气中含丙烷约15％。过去，丙烷一般都用于燃料，少量用作溶剂，或作为蒸汽裂解的原料来生产乙烯和丙烯。近年来，将丙烷催化加工成附加值高的中间化工产品或化工原料日益受到人们的重视，以低碳烷烃替代低碳烯烃生产高附加值化工产品的工艺过程中，丙烷替代丙烯为原料直接氨氧化生产丙烯腈被认为是最有可能实现工业化的技术之一。

综上所述，由于丙烷的价格低廉、来源丰富，使丙烷一步氨氧化直接合成丙烯腈具有显著的经济效益和实际意义。开发高活性、高选择性和高稳定性的丙烷氨氧化制丙烯腈催化剂势在必行。

目前文献和专利报道的丙烷一步氧化制丙烯腈反应的催化剂一般都是多组分、多功能催化剂。其中混合金属氧化物Mo-V-Te-Nb-O催化剂对该反应具有很好的催化性能。在日本Mitsubishi公司和Asahi公司所报的有关MoVTeNb催化剂的专利中(European PatentNo.529853(1992)和European Patent No.895809(1998))，混合金属氧化物均为纯相结构，丙烯腈产率分别高达60％左右。

发明内容

本发明的目的在于，通过控制复合金属氧化物两相的组成和结构，调变二相间的协同作用，使复合金属氧化物催化剂在丙烷一步氨氧化制丙烯腈反应中的催化性能得到提高。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种用于丙烷一步氨氧化制丙烯腈反应的混合相催化剂，所述的混合相既包括不同种类的复合氧化物的混合，也包括不同晶相的混合，混合相催化剂主相为Mo、V、Sb、Te、Nb、Bi、As、Pd中4种或4种以上元素组成的复合金属氧化物；辅助相为Mo、V、Bi、Te中3种或3种以上元素组成的复合金属氧化物，优选为具有主相结构的MoVTeNbO或MoVSbNbO复合金属氧化物和辅相结构的MoVM₁复合金属氧化物组成，所述M₁为Te或Bi。

本发明另一方面提供了所述混合相催化剂的制备方法，所述方法包括两个：

方法一包括以下步骤：

(1)将混合结构催化剂所需元素的金属前驱体盐按比例溶于蒸馏水中，在60～80℃下搅拌溶解得到混合溶液；

(2)将上述混合溶液通过水热合成法、旋转蒸发法或沉淀法反应后，过滤，在80～120℃下干燥得到粉体材料；