Смешаные катализаторы окисления и аммоксидирования пропана и изобутана и способы их получения - RU2005137941A

Реферат

1. Смешанная металлоксидная система, содержащая молибден, ванадий, ниобий, сурьму, германий и кислород или молибден, ванадий, тантал, сурьму, германий и кислород.

2. Смешанная металлоксидная система по п.1, не содержащая теллура.

3. Смешанная металлоксидная система по п.1, не содержащая церия.

4. Смешанная металлоксидная система по п.1, не содержащая галлия.

5. Смешанная металлоксидная система по п.1, не содержащая теллура, церия и галлия.

6. Смешанная металлоксидная система по п.1, состоящая в основном из молибдена, ванадия, ниобия, сурьмы, германия и кислорода или молибдена, ванадия, тантала, сурьмы, германия и кислорода.

7. Смешанная металлоксидная система по п.1, в которой стехиометрические соотношения элементов включают отношение молибдена к германию в интервале от 1:>0,1 до примерно 1:1.

8. Смешанная металлоксидная система по п.1, в которой стехиометрические соотношения элементов включают соотношение молибдена к сурьме в интервале от примерно 1:0,1 до примерно 1:0,5 и соотношение молибдена к германию в интервале от примерно 1:0,01 до примерно 1:1.

9. Смешанная металлоксидная система по п.1, в которой стехиометрические соотношения элементов включают соотношение молибдена к ванадию в интервале от примерно 1:0,1 до примерно 1:0,6, соотношение молибдена к ниобию или танталу в интервале от примерно 1:0.02 до примерно 1:0,12, соотношение молибдена к сурьме в интервале от примерно 1:0,1 до примерно 1:0,5 и соотношение молибдена к германию в интервале от примерно 1:0,01 до примерно 1:1.

10. Катализатор, представляющий собой смешанную металлоксидную систему, эффективную в парофазной конверсии пропана в акриловую кислоту или акрилонитрил или изобутана в метакриловую кислоту или метакрилонитрил, причем смешанная металлоксидная система содержит молибден, ванадий, ниобий, сурьму, германий и кислород или молибден, ванадий, тантал, сурьму, германий и кислород.

11. Катализатор по п.10, в котором смешанная металлоксидная система не содержит теллура.

12. Катализатор по п.10, в котором смешанная металлоксидная система не содержит церия.

13. Катализатор по п.10, в котором смешанная металлоксидная система не содержит галлия.

14. Катализатор по п.10, в котором смешанная металлоксидная система не содержит теллура, церия и галлия.

15. Катализатор по п.10, в котором смешанная металлоксидная система состоит в основном из молибдена, ванадия, ниобия, сурьмы, германия и кислорода или молибдена, ванадия, тантала, сурьмы, германия и кислорода.

16. Катализатор по п.10, в котором стехиометрические соотношения элементов в смешанной металлоксидной системе включают соотношение молибдена к германию в интервале от 1:>0,1 до примерно 1:1.

17. Катализатор по п.10, в котором стехиометрические соотношения элементов в смешанной металлоксидной системе включают соотношение молибдена к сурьме в интервале от примерно 1:0,1 до примерно 1:0,5 и соотношение молибдена к германию в интервале от примерно 1:0,01 до примерно 1:1.

18. Катализатор по п.10, в котором стехиометрические соотношения элементов в смешанной металлоксидной системе включают соотношение молибдена к ванадию в интервале от примерно 1:0,1 до примерно 1:0,6, соотношение молибдена к ниобию или танталу в интервале от примерно 1:0,02 до примерно 1:0,12, соотношение молибдена к сурьме в интервале от примрно 1:0,1 до примерно 1:0,5 и соотношение молибдена к германию в интервале от примерно 1:0,01 до примерно 1:1.

19. Катализатор, представляющий собой смешанную металлоксидную систему, эффективную в парофазной конверсии пропана в акриловую кислоту или акрилонитрил или изобутана в метакриловую кислоту или метакрилонитрил, причем смешанная металлоксидная система имеет эмпирическую формулу

Mo₁V_aNb_bSb_cGe_dO_x или Mo₁V_aTa_bSb_cGe_dO_x,

в которой а находится в интервале от примерно 0, 1 до примерно 0,6;

b находится в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12;

с находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 0, 5;

d находится в интервале от примерно 0,01 до примерно 1;

и x зависит от степени окисления других элементов в составе смешанной металлоксидной системы.

20. Катализатор по п.19, в котором d находится в интервале от больше, чем 0, 1 до примерно 1.

21. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система не содержит теллура.

22. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система не содержит церия.

23. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система не содержит галлия.

24. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система не содержит теллура, церия и галлия.

25. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система состоит в основном из молибдена, ванадия, ниобия, сурьмы, германия и кислорода или молибдена, ванадия, тантала, сурьмы, германия и кислорода.

26. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система содержит один или более дополнительных элементов.

27. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система содержит один или более дополнительных элементов, которые выбирают из группы, состоящей из щелочных металлов, щелочноземельных металлов, редкоземельных металлов, лантанидов и металлов основных групп.

28. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система представляет собой нанесенную смешанную металлоксидную систему.

29. Катализатор по п.19, в котором смешанная металлоксидная система содержит еще один или более связующих.

30. Способ получения смешанной металлоксидной системы, содержащей молибден, ванадий, ниобий или тантал и сурьму, включающий стадии: введение в реакционный сосуд предшественников Мо, V, Nb или Та и Sb в водном растворителе для образования реакционной среды с начальным рН 4 или меньше; необязательно, добавление дополнительного водного растворителя в реакционный сосуд; герметизацию реакционного сосуда; реакцию в реакционной смеси при температуре выше 100°С и давлении выше атмосферного в течение времени, достаточного для образования смешанной металлоксидной системы; необязательно, охлаждение реакционной смеси; и выделение смешанной металлоксидной системы из реакционной смеси.

31. Способ по п.30, в котором стадия введения реагентов протекает с перемешиванием.

32. Способ по п.31, в котором стадия введения включает следующие стадии: введение предшественников Мо, V и Sb; добавление окислителя для окисления по меньшей мере части V и Sb; и после того, как окисление V и Sb существенно заканчивается, добавление водного раствора оксалата ниобия в качестве источника Nb и Та.

33. Способ по п.32, в котором окислителем является Н₂О₂.

34. Способ по п.30, включающий дополнительно после стадии выделения следующие стадии: необязательно, промывку выделенной смешанной металлоксидной системы; сушку выделенной смешанной металлоксидной системы; и прокаливание выделенной смешанной металлоксидной системы.

35. Способ по п.30, в котором смешанная металлоксидная система имеет эмпирическую формулу Mo₁V_aNb_bSb_cO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Nb и Sb добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, и х зависит от степени окисления других элементов в конечной смешанной металлоксидной системе, или эмпирическую формулу Mo₁V_aTa_bSb_cO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Та и Sb добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, и х зависит от степени окисления других элементов в конечной смешанной металлоксидной системе.

36. Способ по п.30 и пунктов, связанных с ним, в которых реакционная среда имеет рН не выше примерно 1,5.

37. Способ по п.30, в котором смешанная металлоксидная система содержит кроме того германий и стадия введения включает также введение соединения Ge.

38. Способ по п.37, включающий также после стадии выделения следующие стадии: необязательно, промывку выделенной смешанной металлоксидной системы; сушку выделенной смешанной металлоксидной системы; и прокаливание выделенной смешанной металлоксидной системы.

39. Способ по п.37, в котором смешанная металлоксидная система имеет эмпирическую формулу Mo₁V_aNb_bSb_cGe_aO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Nb, Sb и Ge добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, d находился в интервале от примерно 0,01 до примерно 1, a x зависит от степени окисления других элементов в смешанной металлоксидной системе, или эмпирическую формулу Mo₁V_aTa_bSb_cGe_dO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Та, Sb и Ge добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, d находился в интервале от примерно 0,01 до примерно 1, ax зависит от степени окисления других элементов в конечной смешанной металлоксидной системе.

40. Способ по п.39, в котором d в обеих эмпирических формулах находится в интервале от примерно 0,1 до примерно 1.

41. Способ получения смешанной металлоксидной системы, содержащей молибден, ванадий, ниобий или тантал и сурьму, включающий стадии: введение в реакционный сосуд предшественников Мо, V, Nb или Та и Sb в водном растворителе для образования реакционной среды; необязательно, добавление дополнительного водного растворителя в реакционный сосуд; герметизацию реакционного сосуда; реакцию в реакционной смеси при температуре выше 100°С и давлении выше атмосферного при перемешивании реакционной среды в течение времени, достаточного для образования смешанной металлоксидной системы; необязательно, охлаждение реакционной смеси; и выделение смешанной металлоксидной системы из реакционной смеси.

42. Способ по п.41, в котором стадия введения протекает с перемешиванием.

43. Способ по п.41, в котором стадия введения реагентов включает следующие стадии: введение предшественников Мо, V и Sb; добавление окислителя для окисления по меньшей мере части V и Sb; и после того, как окисление V и Sb существенно заканчивается, добавление водного раствора оксалата ниобия в качестве соединения Nb и водного раствора оксалата тантала в качестве соединения Та.

44. Способ по п.43, в котором окислителем является H₂О₂.

45. Способ по п.41, в котором начальный рН реакционной среды равен 3 или меньше.

46. Способ по п.41, включающий дополнительно после стадии выделения следующие стадии: необязательно, промывку выделенной смешанной металлоксидной системы; сушку выделенной смешанной металлоксидной системы; и прокаливание выделенной смешанной металлоксидной системы.

47. Способ по п.41, в котором смешанная металлоксидная система имеет эмпирическую формулу Mo₁V_aNb_bSb_cO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Nb и Sb добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, a x зависит от степени окисления других элементов в конечной смешанной металлоксидной системе, или эмпирическую формулу Mo₁V_aTa_bSb_cO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Та и Sb добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, а х зависит от степени окисления других элементов в конечной смешанной металлоксидной системе.

48. Способ по п.41, в котором смешанная металлоксидная система содержит еще германий и стадия введения реагентов включает введение соединения Ge.

49. Способ по п.48, который включает дополнительно после стадии выделения следующие стадии: необязательно, промывку выделенной смешанной металлоксидной системы; сушку выделенной смешанной металлоксидной системы; и прокаливание выделенной смешанной металлоксидной системы.

50. Способ по п.48, в котором смешанная металлоксидная система имеет эмпирическую формулу Mo₁V_aNb_bSb_cGe_dO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Nb, Sb и Ge добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, d находился в интервале от примерно 0,01 до примерно 1, а х зависит от степени окисления других элементов в смешанной металлоксидной системе, или эмпирическую формулу Mo₁V_a Ta_bSb_cGe_dO_x и на стадии введения соединения Мо, V, Та, Sb и Ge добавляют в таких относительных мольных количествах, чтобы а находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,6, b находился в интервале от примерно 0,02 до примерно 0,12, с находился в интервале от примерно 0,1 до примерно 0,5, d находился в интервале от примерно 0, 01 до примерно 1, ax зависит от степени окисления других элементов в конечной смешанной металлоксидной системе.

51. Способ по п.48, в котором d в обеих эмпирических формулах находится в интервале от больше 0,1 до примерно 1.

52. Способ по п.41 или по пунктам, зависящим от него, в которых перемешивание реакционной среды во время реакции осуществляется перемешиванием реакционной среды внутри реакционного сосуда или путем встряхивания, переворачивания реакционного сосуда или вибрационного воздействия на него.

53. Катализатор, представляющий собой смешанную металлоксидную систему, эффективную в парофазной конверсии пропана в акриловую кислоту или акрилонитрил или изобутана в метакриловую кислоту или метакрилонитрил, причем смешанную металлоксидную систему получают способом по пп.29, 38 или пунктам, зависящим от них.

54. Способ по пп.30, 41 или по пунктам, зависящим от них, в котором поддерживают температуру по меньшей мере примерно 125°С и давление по меньшей мере примерно 25 фунт/кв. дюйм.

55. Способ по п.51, в котором поддерживают температуру по меньшей мере примерно 150°С и давление по меньшей мере примерно 50 фунт/кв. дюйм.

56. Способ по п.51, в котором поддерживают температуру по меньшей мере примерно 175°С и давление по меньшей мере примерно 100 фунт/кв. дюйм.

57. Способ по пп.30, 41 или по пунктам, зависящим от них, в котором предшественник смешанной металлоксидной системы прокаливают в кислородсодержащей атмосфере при температуре по меньшей мере примерно 500°С с образованием смешанной металлоксидной системы.

58. Способ превращения пропана в акриловую кислоту, который включает загрузку катализатора по пп.10-29 в газофазный проточный реактора и контактирование катализатора с пропаном в реакторе в присутствии кислорода в условиях реакции с образованием акриловой кислоты.

59. Способ превращения пропана в акрилонитрил, который включает загрузку катализатора по пп.10-29 в газофазный проточный реактора и контактирование катализатора с пропаном в реакторе в присутствии кислорода и аммиака в условиях реакции с образованием акриловой кислоты.

60. Способ по п.59, в котором катализатор приводят в контакт с изобутаном в реакторе в присутствии кислорода и аммиака в условиях реакции при температуре в интервале от примерно 300°С до примерно 550°С и при давлении в интервале от примерно 0 до примерно 200 фунт/кв. дюйм.

61. Способ по п.59, в котором катализатор приводят в контакт с пропаном в реакторе в присутствии килорода и аммиака в условиях реакции при массовой часовой объемоной скорости (WHSV) в интервале от примерно 0,02 до примерно 5.

62. Способ превращения изобутана в метакриловую кислоту, который включает загрузку катализатора по пп.10-29 в газофазный проточный реактора и контактирование катализатора с изобутаном в реакторе в присутствии кислорода в условиях реакции с образованием метакриловой кислоты.

63. Способ превращения изобутана в метакрилонитрил, который включает загрузку катализатора по пп.10-29 в газофазный проточный реактор и контактирование катализатора с изобутаном в реакторе в присутствии кислорода и аммиака в условиях реакции с образованием метакрилонитрила.

64. Способ по п.59, в котором катализатор приводят в контакт с пропаном в реакторе в присутствии кислорода и аммиака в условиях реакции при температуре в интервале от примерно 300° С до примерно 5 50°С и давлении в интервале от примерно 0 до примерно 200 фунт/кв. дюйм.

65. Способ по п.59, в котором катализатор приводят в контакт с изобутаном в реакторе в присутствии кислорода и аммиака в условиях реакции при массовой часовой объемной скорости (WHSV) в интервале от примерно 0, 02 до примерно 5.