CN102015541A - 一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法 - Google Patents

一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102015541A
CN102015541A CN2009801117999A CN200980111799A CN102015541A CN 102015541 A CN102015541 A CN 102015541A CN 2009801117999 A CN2009801117999 A CN 2009801117999A CN 200980111799 A CN200980111799 A CN 200980111799A CN 102015541 A CN102015541 A CN 102015541A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite oxides
molybdenum
nanocrystal
initial compounds
molybdenum composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801117999A
Other languages
English (en)
Inventor
阿尔佛雷德·海格梅耶
吉哈德·麦斯多
西尔维亚·纽曼
汉斯约里·韦尔克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sued Chemie AG
Original Assignee
Sued Chemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sued Chemie AG filed Critical Sued Chemie AG
Publication of CN102015541A publication Critical patent/CN102015541A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00Compounds of molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/28Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/88Molybdenum
    • B01J23/887Molybdenum containing in addition other metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/888Tungsten
    • B01J23/8885Tungsten containing also molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/20Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
    • B01J35/23Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a colloidal state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • B01J37/0027Powdering
    • B01J37/0045Drying a slurry, e.g. spray drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G3/00Compounds of copper
    • C01G3/006Compounds containing, besides copper, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G31/00Compounds of vanadium
    • C01G31/006Compounds containing, besides vanadium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G39/00Compounds of molybdenum
    • C01G39/006Compounds containing, besides molybdenum, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G41/00Compounds of tungsten
    • C01G41/006Compounds containing, besides tungsten, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/009Compounds containing, besides iron, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/23Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups
    • C07C51/235Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups of —CHO groups or primary alcohol groups
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/60Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J35/61Surface area
    • B01J35/612Surface area less than 10 m2/g
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法,该钼复合氧化物作为催化剂催化化学转化反应的用途,特别是丙烯醛转化为丙烯酸转化反应,以及含有该钼复合氧化物的催化剂。

Description

一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法
技术领域
本专利涉及一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法,该钼复合氧化物作为催化剂催化化学转化反应的用途,以及含有该钼复合氧化物的催化剂。
背景技术
截至目前,现有技术中采用沉积法、溶胶-凝胶法以及固态反应法制备钼复合氧化物。
现有技术中,钼复合氧化物用于化学转化反应的催化剂。在此,以烷烃化合物或烯烃化合物转化为丙烯醛或其衍生物,以及丙烯醛转化为丙烯酸为例。现有技术制备的钼复合氧化物催化剂在这些反应中没有表现出足够的活性。
WO 2008/028681和WO 2008/006565公开一种制备纳米结晶金属氧化物或复合金属氧化物的方法。但就特定用于催化丙烯醛转化为丙烯酸的纳米结晶钼复合氧化物的制备方法,现有技术中并未给出启示。
现有技术中制备结晶的钼复合氧化物非常困难。因此,G.A.Zenkovets等的“一种复杂的(MoVW)5O14氧化物在热处理过程中的结构性成因及其在高温下的氧化还原行为”。《材料化学与材料物理学》(103(2007),295-304)公开了通过喷雾干燥法制备的Mo0.68V0.23W0.09Ox复合氧化物具有无定形结构。所述复合氧化物以大约5μm大聚合体的形式出现。由于后续的煅烧,在聚合体内部存在部分的纳米结晶结构。只有经约440℃的高温长时间处理后,方可形成微晶粒度大于1000nm的纯结晶相。因此,制备纳米结晶的钼复合氧化物非常困难。
O.Ovsiter等也报道了经热处理后的钼复合氧化物得不到很好结晶粒子(基于部分氧化催化剂的钼氧化物第三部分,《分子催化杂志》(化学185(2002),291~303))。然而,在丙烯醛转化为丙烯酸的过程中却可以观察到结晶相,也就是,首先发生在氧化反应中的结晶化。因此,只有在长时间的反应以后,这样的催化剂才具有足够的活性。
因此,现有技术中钼复合氧化物的不足之处在于:不能获得粒径均匀的钼复合氧化物,控制结晶,特别是控制微晶尺寸是不可能的。同样地,现有技术中钼复合氧化物的BET比表面积大多非常小。理想的催化剂是粒径小同时BET比表面积尽量大,特别是对于催化用途。
发明内容
鉴于此,本发明目的在于提供一种纳米结晶钼复合氧化物,所述纳米结晶钼复合氧化物对于催化转化反应,特别是在丙烯醛转化成丙烯酸的反应中,具有更高的催化活性和选择性。
本发明目的通过一种纳米结晶钼复合氧化物,包括步骤:
a)采用载液法,将含钼起始化合物以及另外一种或几种含有金属起始化合物的溶液、混悬液或者浆液导入反应室中,所述一种含有金属起始化合物选自含有钨和/或含有矾起始化合物;
b)采用200~500℃温度下脉动通量的方法,在处理区对于含钼起始化合物和另外一种或几种含有金属起始化合物的溶液、混悬液或者浆液进行热处理;
c)形成纳米结晶钼复合氧化物;
d)从反应器中卸出步骤b和步骤c中得到的纳米结晶钼复合氧化物。
令人惊奇的是,按照本发方法以及结晶控制获得的纳米结晶钼复合氧化物具有均匀的粒径,特别是微晶尺寸。与现有技术相比,本法获得的纳米结晶钼复合氧化物的BET比表面积也同样能够增加。
按照本发明方法获得的钼复合氧化物,其特征在于微晶尺寸为5nm~450nm。
与常规方法制备的钼复合氧化物相比,含有依本发明制备的钼复合氧化物的催化剂,其催化活度,特别是在丙烯醛向丙烯酸转化的反应中,能够增加大约1%。
在本发明中,术语“复合氧化物”是指含有两种或更多的金属并可由一种分子式表达的单一化合物构成的“复合氧化物”。因此,其不同于纯粹的由若干金属氧化物组成的物理学意义上的混合物。
优选地,所述钼起始化合物为钼酸盐,特别优选为四水合七钼酸铵盐。但是,对于本领域技术人员来说,现有技术中其他钼酸盐或钼化合物也可以作为钼起始化合物使用。
为了获得复合氧化物,需要使用另外一种或几种含有金属起始化合物。根据本发明,优选为钨酸盐类和/或矾酸盐类。特别优选地,起始化合物为偏钨酸铵和/或偏钒酸铵。最优选地,起始化合物为后者的两个化合物的组合。
优选地,将钼起始化合物及另外一种或几种含有金属起始化合物以溶液、混悬液或者浆液的形式一起使用。最优选地,起始化合物溶解在溶液中,特别是水溶液中。如果必要,特别是如遇起始化合物为难溶性化合物时,可以加热溶液以便使其完全溶解。起始化合物溶液可以加热到50℃以上。
特别优选地,按照本发明方法可以使用偏钨酸铵、四水合七钼酸铵盐和偏钒酸铵的溶液。
在将含有钼起始化合物以及另外一种或几种含有金属起始化合物的溶液、混悬液或浆液导入反应室之前,或在其导入过程中,可以将另外含有一种或几种金属盐加入其中。优选地,所述一种或几种的金属盐为铜盐或铁盐或者铜盐与铁盐的混合物。
将含有金属盐的溶液、混悬液或浆液加入含有钼起始化合物以及另外一种或几种含有金属起始化合物的溶液、混悬液或浆液可以使得制备的钼复合氧化物中掺杂相应的金属。进行精密的调整以获得钼复合氧化物的理想的催化功能。
特别优选地,按照本发明方法,使用加入铜盐溶液的偏钨酸铵、四水合七钼酸铵盐和偏钒酸铵的溶液。优选地,铜盐为硫酸铜或醋酸铜。
进一步特别优选地,按照本发明方法,使用加入了铜盐和铁盐溶液的偏钨酸铵、四水合七钼酸铵盐和偏钒酸铵的溶液。优选地,铜盐为硫酸铜或醋酸铜;铁盐为硝酸铁。
令人惊奇的是,本发明方法可以在200~500℃相对低温的条件下进行,优选250~450℃,特别优选300~400℃。截至目前,现有技术中大于700℃的优选温度却已达到1400℃。特别令人惊奇的是,按照本发明的方法可以针对目标控制所述钼复合氧化物的结晶过程,特别是针对微晶尺寸以及相应钼复合氧化物的孔径分布等方面。同时,火焰中的停留时间或者反应器温度对其也有很好的作用。这样形成的纳米结晶钼复合氧化物粒子可以防止因脉冲热处理引发的聚集。具有代表性的是,纳米结晶粒子会随着热气流的作用迅速地转移到低温区域,在此就会形成一些粒径小于20nm的钼复合氧化物微晶。
因此得到的钼复合氧化物的微晶,其BET比表面积明显提高,大于1m2/g,特别优选2~10m2/g,尤其优选3~7m2/g。按照DIN66131和66132(使用Brunauer,Emmett and Teller法)测定BET比表面积。
按照本发明的方法,混悬液可在短时间内被煅烧,典型地在几毫秒之内,温度与现有技术中通常使用的方法相比也相对较低,并且没有额外的过滤和/或干燥的步骤,或者不需要额外加入溶剂。形成的钼复合氧化物的纳米微晶,其BET比表面积显著增加,因此,钼复合氧化物的催化剂具有高反应性,高转化率和高选择性,特别对于丙烯醛转化为丙烯酸的反应。
在创建的稳态温度场中,每一个钼复合氧化物粒子的停留时间几乎一样。这样使得终产物非常均匀,粒度分布较窄。按照本发明方法生产这种单质纳米结晶金属氧化物粉末的设备是已知的,例如德国专利(DE 101 09 892 A1)。然而与之描述的设备和方法不同,本发明方法不需要上游蒸发的步骤,也就是起始化合物,如钼起始化合物,加热到蒸发温度。
钼起始化合物以及其他按照本发明方法用于制备钼复合氧化物的起始化合物直接通过载液,特别是载气,优选惰性载气如氮气等,加入所谓的反应室中如燃烧室中。反应室附加的放液侧为谐振管,其流道截面与反应室相比明显降低。燃烧室底部安装有若干燃烧空气进入燃烧室的阀门。空气动力学阀门在流体学和声学上与燃烧室以及谐振管几何相配,以至于燃烧室中产生的稳态“无焰”温度场的压力波主要在谐振管中脉冲式传播。形成所谓带有脉冲流的“亥姆霍兹共振器”,脉冲频率10~150Hz,优选为30~110Hz。
典型地,物料可以使用注射器,或者适合的二组分喷嘴、三组分喷嘴或Schenk加气机。
优选地,钼起始化合物以雾化的形式导入反应室中,确保了在处理区域中的精密分布。
高温处理后,采用载液的方法(如果可能的话)将形成的纳米结晶钼复合氧化物立即转移至反应室的更低温区,结果其可在更低温区分离、卸载。所有形成的产品都被卸载出反应器,因此本发明方法收率几乎接近100%。
典型地,本发明方法在15bar至40bar的范围内均可以实施。
此外,本发明目的在于提供一种按照本发明方法制备获得纳米结晶钼复合氧化物。因此获得的纳米结晶钼复合氧化物,其微晶尺寸为5~450nm,优选10~400nm,特别优选15~250nm。如前所述,优选热处理脉冲得到这样的微晶尺寸。本领域技术人员已知的方法测定粒径大小,例如X射线衍射(XRD)或者透射电镜(TEM)。
此外,按照本发明方法制备的钼氧化粒子,其BET比表面积优选大于1m2/g,特别优选为2~10m2/g,尤其优选3~7m2/g。
按照本发明方法制备的复合钼氧化物非常适合用于催化剂,例如用于丙烯醛向丙烯酸转化反应中的催化剂。
丙烯酸(或propenoic acid)属于不饱和羧酸,其为一种无色的、带有刺激性酸气味的化学物质,能够与水混合并且在室温下呈液态。丙烯酸具有强的腐蚀性并且易燃。大规模的工业生产通常在催化剂的作用下经过丙烯的两步氧化而成。第一步,丙烯经氧化转化为丙烯醛;第二步,丙烯醛氧化成丙烯酸。丙烯酸主要用于高吸水性聚合物(例如尿布)的聚合,丙烯酸酯(用于生产聚合物)以及作为共聚单体在制备聚合物分散体中的应用。水溶性丙烯酸的聚合产物可作为光洁剂,增稠剂和包衣剂用于固体制剂,以及用于软膏基质。已经证明,聚丙烯酸乙酯参与制备具有抗风化的弹性体的共聚反应。
因此,本发明目的还在于,按照本发明提供一种含有钼复合氧化物的催化剂。所述催化剂可以是负载型催化剂或者非负载型催化剂(散装催化剂,挤压催化剂)。
所述钼复合氧化物可以与适合的粘合剂一起加工成一定形状的挤出物(片、一定形状体、蜂窝状体等等)。本领域技术人员熟悉的任何粘合剂均适合上述用途,特别是硅酸盐材料、氧化铝、锆化合物、氧化钛,及其混合物。其他材料,例如水泥、黏土、硅石/矾土等也可以作为粘合剂使用。其中,优选的粘合剂为拟薄水铝石,以及硅酸粘合剂,例如胶状氧化硅或硅溶胶。
此外,所述钼复合氧化物可以与其它组分一起加工成涂层,优选为粘合剂,特别优选为有机粘合剂,例如有机胶、高分子材料、树脂或蜂蜡,这涂层可以涂布于金属或陶瓷的载体上。选择性地,还可以有浸渍或者煅烧等步骤。
优选地,本发明钼复合氧化物可以涂布在载体上。优选的载体材料为滑石,特别优选为滑石球。优选本领域技术人员熟悉的流化床装置进行包衣。
本发明目的在于提供一种由丙烯醛转化为丙烯酸的方法。其中,使用了如前所述的本发明的催化剂。
按照本发明方法,丙烯醛优选地和氧气、蒸汽和氮气在200~400℃温度下一起通过催化剂床。与按照现有技术实施的方法相比,本发明方法在丙烯醛转化率、丙烯酸选择性以及丙烯酸收率等方面明显提高。
下述通过具体实施例和附图对于本发明进行详细地描述,并不构成对于本发明的限定。使用的设备与德国专利(DE 101 09 892 A1)中描述的设备相近,所不同之处在于本发明方法的设备没有预蒸发阶段。
附图说明
图1为本发明实施例6方法制备的钼复合氧化物的X射线衍射图谱。
图2为本发明实施7方法制备的复合氧化物的X射线衍射图谱。
具体实施方式
概述
采用脉冲反应器制备的重要优势在于缩短了整体的制备时间,降低了成本(只需要反应器),以及不需要干燥和处理产品。使用脉冲反应器的一步反应中很多因素均会发生变化,包括理想的BET比表面积、粒径,以及物料的结晶性。
下述不同的方法制备复合氧化物:
实施例1(MoWV变量1)
制备两种溶液。
溶液1:取18L蒸馏水置于钢桶中加热,加入487.8g偏钨酸铵,溶解。加热至70℃时,加入3300g四水合七钼酸铵盐和546.6g偏钒酸铵。待加入成分完全溶解后,再加入113.4g三氧化二锑,95℃下搅拌1小时,冷却至室温,即得。
溶液2:取466.8g铜盐室温溶解到2880ml的蒸馏水中。
室温下,将两种溶液混合,搅拌大约1小时,形成混悬液。
将得到的溶液在脉冲反应器中进行雾化,具体方式如下:加热一段时间后(若干小时,视设备的情况而定),在不同反应温度下(380、360、400℃)将混悬液进行喷雾。
使用空气作为载气。得到的钼复合氧化物,其BET比表面积为1~4m2/g。
实施例2(MoWV变量2)
对于生产,3150.12g四水合七钼酸铵盐加入11820ml蒸馏水中溶解。整个生产过程中,不断搅拌。
然后,加入822.24g偏钨酸铵溶解。在加热至大约80℃以后,加入585.6g偏钒酸铵。形成的混合物继续加热至100℃。此温度保持5小时,后溶液冷却至室温。
室温下,再加入444g醋酸铵。
批量(5kg)的半量掺杂铁和铜。
对于此,将1.86g醋酸铜和4.14g硝酸铁溶解到120ml蒸馏水中,然后加入到溶液中。
溶液加热回流12小时,得到了一种澄清橘红色的溶液。
380℃温度下,使用空气作为载气在脉冲式反应器中将得到的溶液进行雾化,掺杂或不掺杂。形成了灰色的粉末,其BET比表面积为3~4m2/g。
实施例3(MoWV变量3)
取11820ml水置于桶中,加入3150.12g四水合七钼酸铵盐,加热至其完全溶解。
之后,加入822.24g偏钨酸铵,溶解。混合物加热至大约80℃,然后加入585.6g偏钒酸铵。得到的混合物进一步加热至100℃。此温度保持5小时,然后冷却至室温。
冷却至室温后,加入444g醋酸铵,整个过程不断搅拌。
掺杂:
批量产品中掺杂铁和铜。为此,在240ml蒸馏水中溶解3.72g醋酸铜;在另外240ml蒸馏水中溶解8.28g硝酸铁,加入到溶液中。
雾化+结果:
在脉冲反应器中,在正常空气中将溶液雾化。
掺杂的溶液:
温度:                    380℃
粉末颜色:                灰色/黑色
BET:                     3.2
XRD:                     在22显示主峰
微晶尺寸:                210
Figure BPA00001232787800071
组分:                    W 14.7%        理论:    9.3%
                          V 6.6%                   6.2%
                          Mo 45.9%                 46.9%
                          Fe<220ppm                2.5%
                          Cu 0.15%                 3.1%
过滤袋中粉末
温度:                    380℃
粉末:                    灰/黑
BET:                     3.3
XRD:                     在22显示主峰
微晶尺寸:                201
组分:                    W 14.6%
                          V 6.7%
                          Mo 46.9%
                          Fe 240ppm
                          Cu 2.2%
实施例4(MoWV变量4)
溶液1:取18L蒸馏水置于钢桶中加热,加入487.8g偏钨酸铵,溶解。加热温度一旦到达70℃,加入3300g四水合七钼酸铵盐和546.6g偏钒酸铵。待加入成分完全溶解后,再加入113.4g三氧化二锑,95℃下搅拌1小时,冷却至室温,即得。
溶液2:取466.8g铜盐室温溶解到2880ml的蒸馏水中。
待溶液1冷却后,将两种溶液混合,搅拌大约1小时,形成一种带有白色细小粒子的黑色溶液。
雾化+结果:
在脉冲反应器中,在正常空气中将溶液雾化。
桶中粉末
温度:            380℃
粉末:            灰/黑
BET:             1.0m2/g
XRD:             在22显示主峰
微晶尺寸:        207
Figure BPA00001232787800091
组分              W 9.1%            理论:      9.3%
                  V 6.0%                        6.2%
                  Mo 45.8%                      46.9%
                  Sb 1.8%                       2.5%
                  Cu 2.2%                       3.1%
过滤袋中的粉末
温度:            380℃
粉末:            灰/黑
BET:                 1.5
XRD:                 在22显示主峰
微晶尺寸:            197
组分                  W 9.2%        理论:      9.3%
                      V 6.1%                    6.2%
                      Mo 46.5%                  46.9%
                      Sb 1.8%                   2.5%
                      Cu 2.2%                   3.1%
实施例5(对比例)
实施例5按照美国专利(US 6,124,499)方法制备。
取127g醋酸铜(Ⅱ)(铜含量:32.3wt%)溶解在2700g水中。得到溶液Ⅰ。95℃下,取860g四水合七钼酸铵盐(MoO3:81.3wt%)、143g偏钒酸铵(V2O5:72.2wt%)、126g七水合仲钨酸铵(WO3:89.3wt%),95℃下相继溶解到5500g水中得到溶液Ⅱ。同时,溶液Ⅰ搅拌加入溶液Ⅱ中,得到的水溶液喷雾干燥,出口温度110℃。得到的喷干产品用水揉捏,每1kg粉末加入0.15kg水。
加入对流炉中,揉捏的物料在氧气/氮气混合气中进行煅烧。炉出口处,氧气含量设定为起始含量为1.5vol%。揉捏的物料先以10℃/min的速率加热至300℃,然后300℃保持6小时。混合继而以10℃/min的速率加热至400℃,然后400℃保持6小时。催化剂的成分为Mo12V3W1.2Cu1.6Ox
经煅烧后的活性物料粉碎成0.1μm~50μm。
粉末:        灰/黑
BET:         1.0m2/g
XRD:         22处显示主峰
微晶尺寸:    >960
Figure BPA00001232787800111
实施例6(本发明)
溶液1:
取18L蒸馏水置于钢桶中加热,加入487.8g偏钨酸铵,溶解。加热温度一旦到达70℃,加入3300g四水合七钼酸铵盐和546.6g偏钒酸铵。待加入成分完全溶解后,再加入113.4g三氧化二锑,混合物在95℃下搅拌1小时。混合物冷却,即得。在整个生产过程中,不停地搅拌。
溶液2:
室温下,取466.8g硫酸铜溶解到2880ml的蒸馏水中。
待溶液1冷却后,将两种溶液混合,搅拌大约1小时,形成一种带有白色细小粒子的黑色溶液。
380℃温度下,溶液/混悬液在脉冲式反应器中雾化以后,得到带有下述性质的粉末:
粉末:          灰/黑
BET:           5-7m2/g
XRD(见图1):    22处显示主峰
微晶尺寸:      207
Figure BPA00001232787800112
实施例7(本发明)
取3150.12g四水合七钼酸铵盐加入到11820ml的蒸馏水中,后开始加热并继续加热直至完全溶解。
加入822.24g偏钨酸铵,放置至全部溶解。混合物加热至大约80℃后,加入585.6g偏钒酸铵,得到的混合物进一步加热至100℃。此温度保持5小时后冷却至室温。
冷却至室温后,加入444g醋酸铵,整个过程不断搅拌。
掺杂:
批量产品中掺杂铁和铜。为此,在240ml蒸馏水中溶解3.72g醋酸铜;在另外240ml蒸馏水中溶解8.28g硝酸铁,加入到溶液中。
380℃温度下,溶液/混悬液在脉冲式反应器中雾化以后,得到带有下述性质的粉末:
粉末颜色:        灰/黑
BET:             6
XRD(见图2):      22处显示主峰
微晶尺寸:        210
Figure BPA00001232787800121
实施例8(制备包衣的催化剂)
采用流化床包衣设备进行包衣。
将在实施例5~7中制备的多种复合氧化物的活性物料包衣在滑石小球上。按照下述条件进行:
称量22.22g物料至量筒中,加入500ml蒸馏水制成浆液。形成的混悬液剧烈搅拌后,加入8.89g粘合剂,形成的混合物在磁力搅拌器上搅拌1小时。
称取80g的滑石小球(2~4mm),在其表面用得到的混悬液进行包衣,其中活性成分的负载为20%(是指每200g滑石小球上包衣50g粉末)。得到的催化剂在110℃空气中干燥。
实施例9(催化剂催化性能测定)
21g催化剂采用350g滑石小球(直径4.5mm)稀释以免局部过热,然后倒入120cm长的反应管(内径为24.8mm的)中,约105cm高。反应管置于液态的盐浴上,该盐浴可以加热到500℃以上。催化剂床上,安装有一个带有集成式热电偶的保险管(3mm),通过它可以显示催化温度是否高出完全的催化组合。为了测定催化性能数据,通过饱和器将丙烯醛投入到气相中。空气-惰性气体的混合物通过饱和器,并且设定饱和器恒温,以使得丙烯醛在原料气中含量为5vol%。反应器进料由7vol%氧气、10vol%水蒸气和剩余氮气组成。丙烯醛最大负载为150Nl/lh。
在平均催化温度250℃的温度下,测定丙烯醛转化率以及丙烯酸选择性。含有按照列表中本发明实施例制备的活性物质的催化剂,其测定结果见表1。
表1
Figure BPA00001232787800131
清楚的结果表明,与现有技术相比,本发明制备的催化剂,在丙烯醛转化率、丙烯酸选择性以及丙烯酸收率等方面均有显著提高。

Claims (17)

1.一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法,包括下述步骤:
a)采用载液法,将含钼起始化合物以及另外一种或几种含有金属起始化合物的溶液、混悬液或者浆液导入反应室中,所述一种含有金属起始化合物选自含有钨和/或含有矾起始化合物;
b)采用200~500℃温度下脉动通量的方法,在处理区对于含钼起始化合物和另外一种或几种含有金属起始化合物的溶液、混悬液或者浆液进行热处理;
c)形成纳米结晶钼复合氧化物;
d)从反应器中卸出步骤b和步骤c中得到的纳米结晶钼复合氧化物。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述钼起始化合物为七钼酸铵四水合物。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于另外一种或几种含有金属起始化合物为偏钨酸铵和/或偏钒酸铵。
4.如权利要求1~3所述的任一方法,其特征在于载液是气体。
5.如权利要求1~4所述的任一方法,其特征在于在将含有钼起始化合物以及另外一种或几种含有金属起始化合物的溶液、混悬液或浆液导入反应室之前或在其导入过程中,可以将另外一种或几种金属盐加入其中。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于所述的金属盐为铜盐和/或铁盐。
7.按照权利要求1~6任一方法制备的纳米结晶钼复合氧化物。
8.如权利要求7所述的纳米结晶钼复合氧化物,其特征在于其微晶尺寸为10nm~450nm。
9.如权利要求7或8所述的纳米结晶钼复合氧化物,其特征在于BET比表面积为1~10m2/g。
10.如权利要求7~9所述的任一纳米结晶钼复合氧化物,其特征在于所述为掺杂的钼复合氧化物。
11.如权利要求7~10所述的任一纳米结晶钼复合氧化物,其特征在于所述钼复合氧化物掺杂铜和/或铁。
12.权利要求7~9任一方法制备的纳米结晶钼复合氧化物在化学转化中作为催化剂的用途。
13.权利要求12所述的用途,其特征在于所述化学转化为丙烯醛转化为丙烯酸。
14.含有权利要求7~11任一纳米结晶钼复合氧化物的催化剂。
15.如权利要求14所述的催化剂,其特征在于钼复合氧化物包衣在载体上。
16.如权利要求13或15所述的催化剂,其特征在于其含有粘合剂。
17.使用权利要求14~16任一催化剂催化丙烯醛转化为丙烯酸的转化反应的方法。
CN2009801117999A 2008-04-04 2009-04-03 一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法 Pending CN102015541A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008017311A DE102008017311A1 (de) 2008-04-04 2008-04-04 Verfahren zur Herstellung eines nanokristallinen Molybdänmischoxidkatalysators
DE102008017311.8 2008-04-04
PCT/EP2009/002476 WO2009121626A1 (de) 2008-04-04 2009-04-03 Verfahren zur herstellung eines nanokristallinen molybdänmischoxids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102015541A true CN102015541A (zh) 2011-04-13

Family

ID=40863626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801117999A Pending CN102015541A (zh) 2008-04-04 2009-04-03 一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9365433B2 (zh)
EP (1) EP2260003B1 (zh)
JP (1) JP5277308B2 (zh)
KR (1) KR101330666B1 (zh)
CN (1) CN102015541A (zh)
BR (1) BRPI0910600A2 (zh)
DE (1) DE102008017311A1 (zh)
DK (1) DK2260003T3 (zh)
WO (1) WO2009121626A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008017308B4 (de) * 2008-04-04 2014-09-25 Süd-Chemie Ip Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von nanokristallinen Bismut-Molybdänmischoxidkatalysatoren
US9149799B2 (en) * 2010-04-28 2015-10-06 Basf Se Eggshell catalyst consisting of a hollow cylindrical support body and a catalytically active oxide material applied to the outer surface of the support body
DE102010052126A1 (de) 2010-11-22 2012-05-24 Süd-Chemie AG Katalysatorformkörper für durchströmte Festbettreaktoren
JP6136436B2 (ja) * 2012-03-29 2017-05-31 三菱化学株式会社 触媒の製造方法
DE102013004755B4 (de) 2013-03-20 2014-12-11 Clariant International Ltd. Kompositmaterial enthaltend ein Bismut-Molybdän-Nickel-Mischoxid oder ein Bismut-Molybdän-Cobalt-Mischoxid und SiO2
EP2781262B1 (en) * 2013-03-22 2020-05-27 Clariant International Ltd Removable protective coating for the receipt of a dust free catalyst
JP2015120133A (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 株式会社日本触媒 アクリル酸製造用の触媒および該触媒を用いたアクリル酸の製造方法
JP6504774B2 (ja) * 2014-09-19 2019-04-24 株式会社日本触媒 アクリル酸製造用の触媒および該触媒を用いたアクリル酸の製造方法
CN110461468B (zh) 2017-03-27 2022-10-14 三菱化学株式会社 催化剂以及催化剂组
WO2020246476A1 (ja) * 2019-06-05 2020-12-10 株式会社日本触媒 アクリル酸製造用触媒とその製造方法およびアクリル酸の製造方法
JP7056807B2 (ja) 2019-09-24 2022-04-19 Dic株式会社 三酸化モリブデン粉体及びその製造方法
CN114425323B (zh) * 2020-10-15 2024-01-30 中国石油化工股份有限公司 一种丙烯选择性氧化制丙烯醛用催化剂及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1096891A (en) * 1975-10-01 1981-03-03 Frank G. Young Low temperature oxydehydrogenation of ethane to ethylene
DE4405059A1 (de) * 1994-02-17 1995-08-24 Basf Ag Multimetalloxidmassen
DE19528646A1 (de) * 1995-08-04 1997-02-06 Basf Ag Multimetalloxidmassen
DE10109892B4 (de) 2001-02-24 2010-05-20 Ibu-Tec Advanced Materials Ag Verfahren zur Herstellung monomodaler nanokristalliner Oxidpulver
FR2826959B1 (fr) * 2001-07-06 2003-09-05 Atofina Procede de fabrication d'acroleine a partir du propylene par reaction redox en reacteur a lit entraine et utilisation d'une composition solide d'oxydes mixtes comme systeme redox dans ladite reaction
US7345198B2 (en) * 2002-09-10 2008-03-18 Arkema Method for the production of acrylic acid from propane, in the presence of molecular oxygen
AU2003278285A1 (en) * 2002-09-10 2004-04-30 Arkema Method for producing acrylic acid from propane
US7390766B1 (en) * 2003-11-20 2008-06-24 Klein Darryl P Hydroconversion catalysts and methods of making and using same
US20050109674A1 (en) * 2003-11-20 2005-05-26 Advanced Refining Technologies Llc Hydroconversion catalysts and methods of making and using same
WO2007034264A1 (en) * 2005-09-20 2007-03-29 Arkema France Process for preparing partial oxidation products of lower alcohols by direct oxidation of a lower alcohol and catalysts for use in that process
DE102006032452B4 (de) * 2006-07-13 2013-10-02 Süd-Chemie Ip Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung nanokristalliner Metalloxide
JP5547483B2 (ja) * 2006-09-07 2014-07-16 ジュート−ヘミー イーペー ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー ナノ結晶複合金属酸化物の製造方法、及び該製造方法により得られるナノ結晶複合金属酸化物
US7807601B2 (en) * 2006-12-27 2010-10-05 Exxonmobil Research And Engineering Company Mixed metal oxide catalysts and processes for their preparation and use

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0910600A2 (pt) 2015-09-22
US9365433B2 (en) 2016-06-14
WO2009121626A1 (de) 2009-10-08
EP2260003A1 (de) 2010-12-15
JP5277308B2 (ja) 2013-08-28
DE102008017311A1 (de) 2009-10-08
JP2011516378A (ja) 2011-05-26
EP2260003B1 (de) 2016-06-29
KR20100135882A (ko) 2010-12-27
KR101330666B1 (ko) 2013-11-18
US20110105790A1 (en) 2011-05-05
DK2260003T3 (en) 2016-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102015541A (zh) 一种纳米结晶钼复合氧化物的制备方法
CN101983174A (zh) 一种纳米结晶铋-钼复合氧化物的制备方法
JP5227176B2 (ja) オレフィンの接触気相酸化用の混合酸化物触媒及びそれらの製造方法
CN104185617B (zh) 使用固定床多管式反应器的丙烯酸的制备方法
KR100905842B1 (ko) 가암모니아 산화용 촉매의 제조 방법
JPH08299797A (ja) 触媒及びその製造方法
KR20010089436A (ko) 촉매
CN102892502B (zh) 混合物催化剂
EP1867387A1 (en) Catalyst for producing methacrylic acid and method for preparation thereof
EP2851119A1 (en) Catalyst for use in production of methacrylic acid, method for producing said catalyst, and method for producing methacrylic acid using said catalyst
CN103721722A (zh) 复合氧化物催化剂及其制备方法
KR101524392B1 (ko) 불포화 니트릴의 제조 방법
KR100891085B1 (ko) 메타크릴산의 제조에 유용한 촉매
EP2636664A1 (en) Catalyst and production method for acrylic acid
CN110975903A (zh) 一种高比表面积的杂多酸盐催化剂及其制备方法
DE112009000364B4 (de) Verfahren zur Herstellung molybdänhaltiger Mischoxide
JP7105395B1 (ja) 触媒前駆体、それを用いた触媒、化合物の製造方法及び触媒の製造方法
WO2009144032A1 (de) Verfahren zur herstellung kupfer- und chromhaltiger mischoxide
CN114289030A (zh) 一种丙烯氧化制丙烯醛催化剂的制备方法
CN115038521A (zh) 催化剂的制造方法及丙烯酸的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SC INTELLECTUAL PROPERTY JOINT LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SUED CHEMIE AG

Effective date: 20130110

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130110

Address after: Munich, Germany

Applicant after: SUED CHEMIE AG

Address before: Munich, Germany

Applicant before: Sued Chemie AG

C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110413