[发明专利]一种低碳烃氨氧化合成不饱和腈的耐磨混合金属氧化物催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种低碳烃氨氧化合成不饱和腈的耐磨混合金属氧化物催化剂及其制备方法，以纳米碳化硅或纳米碳化硅和纳米二氧化硅混合物作为载体，催化性能略有提升，耐磨性明显提高，大幅延长催化剂的使用寿命，降低产品的催化剂成本。此外，催化剂密度大，能增大反应器中的催化剂床层密度，降低床层高度，有助于提高生产过程的空间效率，降低产品生产成本。该催化剂热传导效率高，反应过程释放的热量可以快速传导到反应器外，避免反应放热量的累积，反应体系波动幅度变小，保持相对稳定。

技术领域

本发明属于钼基混合金属氧化物技术领域，具体涉及一种低碳烃氨氧化合成不饱和腈的耐磨混合金属氧化物催化剂，尤其适用合成丙烯腈和甲基丙烯腈中的至少一种不饱和腈。

背景技术

在分子氧存在下，丙烯、丙烷、异丁烯、异丁烷中的至少一种与氨发生反应，制取丙烯腈、甲基丙烯腈中的至少一种不饱和腈的反应称为氨氧化反应。

由于在氨氧化反应过程中放出大量的热，丙烯氨氧化合成丙烯腈，放热量为519KJ/mol，丙烷氨氧化合成丙烯腈，放热量为628KJ/mol，丙烷氨氧化放热量比丙烯氨氧化放热量多出约20％，因此为了保证催化剂床层温度均匀，通常采用流化床反应器，因此催化剂颗粒的尺寸分布、形状要适合于流动。此外，为了适应流化状态下催化剂能够长期稳定使用，还需要催化剂颗粒的耐磨性、压缩强度高。常规生产方法合成的催化剂为具有大孔的松散颗粒，耐磨性较差，且流化床反应器内催化剂的床层密度通常较低，限制了反应器的生产能力。如果增大催化剂的床层密度，提高生产能力，增大了单位空间的反应放热量，由于反应放出巨大的热量需要传导到反应器外，因此，对载体的热传导效率也有很高的要求。虽然各国催化剂研发人员开发出了将钼基混合金属氧化物负载于载体如二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、硅藻土、分子筛、蒙脱土等材料而成的催化剂，但是并没有能够解决目前存在的催化剂耐磨性差，生产能力低的问题。

碳化硅密度为3.2g/cm³，比二氧化硅(2.2g/cm³)高，具有硬度大，莫氏硬度为9.2～9.5，在磨料中硬度比刚玉还高；导热系数高，为490W/m·K，而常用的二氧化硅，莫氏硬度为7.0，导热系数为7.6W/m·K。SiC的耐磨性和金刚石差不多，热稳定行好，而且它的低密度、高熔点、高强度、高弹性模量、低热膨胀系数和良好的化学稳定性等诸多优点，使得碳化硅成为复合材料的理想增强剂。一直以来，碳化硅由于比表面积小(1m²/g)，不能为催化活性组分提供足够多的担载位置，不利于活性组分的分散，因此不适合作为催化剂的载体。

烷烃氨氧化合成不饱和腈，放热量很大，如何增大单位空间的生产能力，保证热量的高效传导仍是目前存在的难题。文献资料中还没有纳米碳化硅作为不饱和腈催化剂载体的报道。

发明内容

为了提高催化剂的的单位空间生产能力，本发明提供新型高密度，热传导效率高，且耐磨好的低碳烃氨氧化合成不饱和腈的耐磨混合金属氧化物催化剂及其制备方法，延长了催化剂的使用寿命，明显提高了催化剂的单位空间生产能力。

本发明采用的技术方案是：

一种低碳烃氨氧化合成不饱和腈的耐磨混合金属氧化物催化剂，其特征在于：包括具有如下化学式的担载型钼基混合金属氧化物：

Mo₁V_aM_bNb_cO_d/40～60％wt-(eSiO₂+fSiC)

其中，M为Te、Sb、Mn、Ag、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Fe、Co、Ce和Ni中的至少一种；

a为0.05～1.0；

b为0.005～1.0；

c为0.05～1.0；

e为0～0.9；