[發明專利]用于氣態混合物的催化氧化的活化能降低劑

在審

• 申請號: 201780084826.2
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN110225794A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: J·布西克;P·P·馬約;J·L·門多薩
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J23/36;B01J23/42;B01J23/44;B01J23/46;B01J23/50;B01J23/52;B01J23/72;B01J23/75;B01J23/755;B01J35/06;C01C3/02
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 徐舒

本發明提供用于改善金屬催化氧化反應中氣態反應物的點燃的材料，所述材料包含金屬催化劑絲網(優選地，鉑/銠催化劑絲網)，所述金屬催化劑絲網具有與其接觸的按所述金屬催化劑絲網的重量計0.5至1.5wt.％的先前使用的金屬催化劑絲網的一個或多個塊件。進一步地，制作所述金屬催化劑材料的方法包含使先前使用的金屬催化劑絲網的所述塊件成形，并將它們彼此等距地放置成與所述金屬催化劑絲網的表面接觸或處于所述金屬催化劑絲網的所述表面上。并且使用所述材料的方法包含向所述反應器中饋入氧氣或空氣與一種或多種反應氣體的氣體混合物，并在先前使用的金屬催化劑的所述塊件中的一個或多個或所有塊件的表面處點燃所述氣體混合物。

本發明涉及用于改善各種金屬催化氧化反應中氣態反應物的催化劑增強點燃的金屬催化劑材料和方法。具體地，本發明涉及金屬催化劑材料、其制作方法，所述金屬催化劑材料包含金屬催化劑絲網，所述金屬催化劑絲網具有與其接觸的先前使用的絲網的一個或多個塊件，并且本發明涉及使用金屬催化劑材料來改善氣體反應物在金屬催化劑絲網的表面處的點燃的方法，所述金屬催化劑絲網用于工業規模金屬催化氧化反應，包括但不限于：由氨和甲烷制造氰化氫(安德盧梭(Andrussow)工藝)、由氨的氧化制造硝酸(奧斯特瓦爾德(Ostwald)工藝)、由甲烷和氧氣制造乙炔、生產烯烴和炔烴，以及合成氣(一氧化碳和氫氣)的處理。

金屬催化氧化提供許多重要的化學制造工藝。實例包括但不限于由甲烷和氨制造氰化氫、由甲烷和氧氣制造乙炔、由氨的氧化制造硝酸(奧斯特瓦爾德工藝)、由乙烷制造乙烯、由丙烷制造丙烯、由甲醇制造甲醛，和處理來自甲烷的蒸汽重整的合成氣。在一個實例中，氰化氫的商業制造，即，甲烷和氨的金屬催化氧化偶聯(在氧氣的存在下)在金屬催化劑的存在下進行，所述金屬催化劑是鉑/銠催化劑絲網。通過使經預熱的饋料氣體通過鉑/銠絲網并且在大于270℃的溫度下在催化劑的表面處點燃氣體來使反應發生。

遺憾的是，金屬催化劑絲網增強的點燃啟動問題(包括在使用新催化劑、污染的催化劑和受損催化劑時難以點燃反應物)通常可導致顯著的生產損失，包括附加的催化劑成本和與隨后嘗試重啟催化劑增強點燃失敗相關聯的反應器停用時間。點燃失敗需要清理反應器以清除原料氣體；并且由于金屬催化劑絲網冷卻，所以必須再次重復整個啟動過程。這導致氨和天然氣的不希望的燃燒，并且損失了生產量。另外，由于一次或多次催化劑點燃失敗，催化產物的總收率受到負面影響。在催化劑表面處點燃失敗存在許多可能的原因，包括但不限于由于來自饋料氣體的一種或多種有機殘留物、與反應器相關聯的一種或多種潤滑油和/或壓縮機油和其組合引起的催化劑污染。盡管存在本領域已知的用于增強催化點燃工藝或降低催化劑活化能的技術，包括增加進入反應物(一種或多種)饋料的可燃性、提高饋料溫度和增加反應器壓力，但可靠的催化劑點燃仍然是一個問題。

在相對低的溫度下在催化劑表面處反應物的催化劑增強點燃(也被稱為催化劑起燃)是非常期望的。授予Farrauto等人的美國專利第4,863,893號公開了通過使用鉑-銠和鉑-鈀-銠絲網來降低硝酸制造中氨氧化的點燃溫度，所述絲網承載鉑負載量與絲網(被視為片材)的本體面積超過4.0g/m²的鉑涂層，以降低氨氧化中起燃所需的點燃溫度(尤其是如果使用氫氣作為點燃燃料的話)。遺憾的是，用鉑黑電鍍大面積或整個面積的編織催化劑絲網是昂貴且麻煩的。

授予Benderly的美國專利第7,576,030號公開了由已使用的、污染的或受損的金屬催化劑絲網的一個或多個區部制備制品；用金屬涂料對其進行處理并使其與金屬催化劑絲網接觸。Benderly的方法使人們能夠促進在金屬催化劑絲網的表面處反應的點燃，所述金屬催化劑絲網用于各種制造工藝，如在本發明中提及的那些。然而，Benderly方法需要對金屬催化劑絲網的區部進行昂貴的金屬涂層處理，以制作促進催化劑增強點燃的制品。

本發明人努力尋找一種簡單、可靠的方式來如在使用新的金屬催化劑絲網時，促進在催化氧化反應中在金屬催化劑的表面處氣態反應物的催化劑增強點燃的改善。

發明內容