[發明專利]一種丙烯氣相氧化制丙烯醛的催化劑及其應用

在審

• 申請號: 201810106223.4
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108325534A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 郭薇;李鵬;潘彪;王宇;趙小平;郭耀星
• 申請（專利權）人: 上海東化環境工程有限公司;甘肅東化催化劑有限公司
• 主分類號: B01J23/887
• 分類號: B01J23/887;B01J23/888;B01J23/06;B01J23/755;B01J21/06;B01J23/08;B01J23/72;B01J21/10;B01J23/14;B01J23/10;B01J37/08;B01J37/03;C07C45/35
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜

本發明屬于催化劑制備技術領域，公開了一種丙烯氣相氧化制備丙烯醛的催化劑及其應用，該催化劑包括鉬?鉍系復合氧化物和金屬氧化物，所述金屬氧化物選自TiO₂、NiO、ZnO、La₂O₃、CeO₂、CuO、Ga₂O₃、MgO、SnO₂中的至少一種，所述金屬氧化物具有晶體結構。該類金屬氧化物對應的金屬元素大多為變價金屬元素，其原子的最外層電子可形成多種穩定形式，有利于氧化還原過程的進行。同時，該類金屬氧化物的加入，改變了催化劑中晶格氧和電子的傳遞能力，增大了催化劑的活性，提高了催化劑的選擇性。此外，加入具有晶體結構的金屬氧化物還能調節催化劑的酸堿性，進而提高催化劑的活性和選擇性，減少副反應及積碳的生成。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，公開了一種丙烯氣相氧化制備丙烯醛的催化劑及其應用。

背景技術

通過使用列管式換熱型的固定床多管反應器，在Mo-Bi(含鉬-鉍)氧化催化劑下，使用氧分子或含氧分子的氣體，經過氣相接觸反應氧化丙烯制備丙烯醛已被廣泛地應用在工業中。

由于丙烯的氣相氧化反應是劇烈的放熱反應，除了主反應有放熱之外，其伴隨的副反應也會放出大量的熱。因此，每一個反應管中的催化劑層中均容易形成熱點。熱點的出現導致過氧化，反應的選擇性下降，目標產物丙烯醛的量減少，而碳氧化物等副產物顯著增加，富集在催化劑表面的積碳副產物還會損傷催化劑的性能，甚至出現導致催化劑失活的現象，嚴重影響了催化劑的使用壽命。因此，提高催化劑的活性及選擇性，對提高目標產物的收率、降低副產物的形成及延長催化劑的使用壽命，有著至關重要的作用。

現有技術中，中國專利文獻CN101850260A公開了一種用于制備(甲基)丙烯醛和(甲基)丙烯酸的催化劑，該催化劑為一種含有鉬鉍鐵的復合氧化物催化劑，主要用于丙烯或異丁烯(叔丁醇)選擇氧化生產(甲基)丙烯醛和(甲基)丙烯酸工藝，該催化劑在制備過程中添加了氧化物納米晶體，所述氧化物納米晶體為氧化鋁、氧化硅、氧化鉬、氧化鎢、氧化鈷、氧化鐵、銻-鎳氧化物中的一種或兩種以上氧化物以任一比例混合的混合物，上述氧化物納米晶體不僅起到了調節催化劑酸堿性的作用，提高了(甲基)丙烯醛和(甲基)丙烯酸的選擇性，降低了副產物氧化碳的收率，而且增強了催化劑的機械強度。然而，上述文獻公開的催化劑對目標產物(甲基)丙烯醛的選擇性不高，在物料的總空速為1500h^-1時，該催化劑對醛的選擇性最高為84.4％，在更高的空速下，其選擇性和轉化率均大幅度降低。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有的丙烯氣相氧化制備丙烯醛的催化劑在高空速下選擇性不高的問題，從而提供一種穩定性好、機械強度高且在高空速下仍具有良好選擇性的催化劑。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種制備丙烯醛的催化劑，包括鉬-鉍系復合氧化物和金屬氧化物，所述金屬氧化物具有晶體結構，所述金屬氧化物選自TiO₂、NiO、ZnO、La₂O₃、CeO₂、CuO、Ga₂O₃、MgO、SnO₂中的至少一種。

進一步地，所述金屬氧化物的晶體結構為針狀或片狀。

更進一步地，所述金屬氧化物的晶體結構為針狀，直徑為2～200nm，長度為0.05～100μm。

更進一步地，所述金屬氧化物的晶體結構為片狀，長度為10～300nm，寬度為10～100nm。

進一步地，所述金屬氧化物的晶體比表面積為20～200m²/g。

進一步地，所述金屬氧化物的添加質量占所述鉬-鉍系復合氧化物質量的0.5～40％。