RU2347612C2 - Катализатор производства акрилонитрила - Google Patents

Катализатор производства акрилонитрила Download PDF

Info

Publication number
RU2347612C2
RU2347612C2 RU2005120764/04A RU2005120764A RU2347612C2 RU 2347612 C2 RU2347612 C2 RU 2347612C2 RU 2005120764/04 A RU2005120764/04 A RU 2005120764/04A RU 2005120764 A RU2005120764 A RU 2005120764A RU 2347612 C2 RU2347612 C2 RU 2347612C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
elements
composition
mixtures
nickel
Prior art date
Application number
RU2005120764/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005120764A (ru
Inventor
Кристос ПАПАРИЗОС (US)
Кристос ПАПАРИЗОС
Стивен С. ДЖЕВН (US)
Стивен С. ДЖЕВН
Майкл Дж. СИЛИ (US)
Майкл Дж. СИЛИ
Original Assignee
ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи
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 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи filed Critical ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи
Publication of RU2005120764A publication Critical patent/RU2005120764A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2347612C2 publication Critical patent/RU2347612C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C07C253/26Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
    • 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
    • B01J23/002Mixed 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
    • B01J23/70Catalysts 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
    • B01J23/8878Chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/188Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • B01J27/19Molybdenum
    • B01J27/192Molybdenum with bismuth
    • 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
    • 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
    • B01J37/0081Preparation by melting
    • 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
    • B01J23/8876Arsenic, antimony or bismuth
    • 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
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/185Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals
    • B01J27/1853Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals with iron, cobalt or nickel
    • 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
    • B01J35/40Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к катализатору окислительного аммонолиза ненасыщенного углеводорода в соответствующий ненасыщенный нитрил. Описан катализатор, содержащий комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, магния, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из никеля или никеля с кобальтом, в котором отношения элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigMo12Ox
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со, а равен от примерно 0.01 до примерно 1, b равен от примерно 0.01 до примерно 3, с равен от примерно 0.01 до примерно 2, d равен от примерно 0.01 до примерно 7, е равен от примерно 0.01 до примерно 10, f равен от примерно 0.01 до примерно 4, g равен от примерно 0.01 до примерно 4, х представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов, причем b + с больше, чем g, и катализатор не содержит марганца, благородного металла или ванадия, и носитель, выбранный из группы, содержащей силикагель, оксид алюминия, оксид циркония, оксид титана или их смеси. Катализатор применим для окислительного аммонолиза олефина, выбранного из группы, содержащей пропилен, изобутилен или их смеси, с образованием акрилонитрила, метакрилонитрила и их смесей соответственно. Технический результат - высокая активность катализатора. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Настоящее изобретение относится к катализатору окислительного аммонолиза ненасыщенного углеводорода в соответствующий ненасыщенный нитрил. В частности, настоящее изобретение направлено на улучшение способа и катализатора окислительного аммонолиза пропилена и/или изобутилена до акрилонитрила и/или метакрилонитрила соответственно. Более конкретно, изобретение относится к новому и улучшенному катализатору окислительного аммонолиза, содержащему комплекс каталитически активных оксидов железа, висмута, молибдена, магния и по меньшей мере одного из элементов - никеля или никеля и кобальта, рубидия, церия и хрома при практическом отсутствии марганца, благородного металла и ванадия.
Описание предшествующего уровня техники
Катализаторы, содержащие оксиды железа, висмута и молибдена, промотированные подходящими элементами, долгое время применяли для конверсии пропилена при повышенных температурах в присутствии аммиака и кислорода (обычно в виде воздуха) при производстве акрилонитрила. В частности, патент Великобритании №1436475; патенты США №4766232; 4377534; 4040978; 4168246; 5223469 и 4863891 раскрывают висмут-молибден-железные катализаторы производства акрилонитрила, которые могут быть промотированы элементами группы II. Кроме того, патент США №4190608 предлагает аналогично промотированный висмут-молибден-железный катализатор окисления олефинов. Патенты США №5093299, 5212137, 5658842 и 5834394 посвящены висмут-молибденовым катализаторам получения акрилонитрила с большими выходами.
Целью настоящего изобретения является новый катализатор, представляющий собой уникальную комбинацию промоторов, приводящих к повышенной активности в каталитическом окислительном аммонолизе пропилена, изобутилена или их смесей до акрилонитрила, метакрилонитрила и их смесей соответственно.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к улучшенному катализатору и способу окислительного аммонолиза пропилена и/или изобутилена до акрилонитрила и/или метакрилонитрила соответственно.
В одном воплощении объектом изобретения является катализатор, представляющий собой комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, магния, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из металлов - никеля или никеля и кобальта, в котором соотношения этих элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigMo12Ox
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
а равен от примерно 0.01 до примерно 1,
b равен от примерно 0.01 до примерно 3,
с равен от примерно 0.01 до примерно 2,
d равен от примерно 0.01 до примерно 7,
е равен от примерно 0.01 до примерно 10,
f равен от примерно 0.01 до примерно 4,
g равен от примерно 0.01 до примерно 4,
х представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем b + с больше, чем g, и катализатор не содержит существенных количеств марганца, благородного металла или ванадия.
Во втором воплощении изобретения катализатор представляет собой комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, магния, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из металлов - никеля или никеля и кобальта и необязательно один из элементов - фосфора, сурьмы, теллура, натрия, лития, калия, цезия, таллия, бора, вольфрама, кальция, в котором соотношения элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigYhMo12Ox
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
Y представляет собой по меньшей мере один элемент из Р, Sb, Те, Li, Na, K, Cs, Tl, В, Ge, W, Ca, Zn, редкоземельного элемента или их смеси,
а равен от примерно 0.01 до примерно 1,
b равен от примерно 0.01 до примерно 3,
с равен от примерно 0.01 до примерно 2,
d равен от примерно 0.01 до примерно 7,
е равен от примерно 0.01 до примерно 10,
f равен от примерно 0.01 до примерно 4,
g равен от примерно 0.01 до примерно 4,
h равен от 0 до примерно 3,
х представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем b + с больше, чем g, и катализатор не содержит существенных количеств марганца, благородного металла или ванадия.
В третьем воплощении изобретения катализатор представляет собой комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из металлов - никеля или никеля и кобальта и необязательно один из элементов - фосфора, сурьмы, теллура, натрия, лития, калия, цезия, таллия, бора, вольфрама, кальция, в котором отношения элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcAeFefBigYhMo12Ox
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
Y представляет собой по меньшей мере один элемент из Р, Sb, Те, Na, Li, K, Cs, Tl, В, Ge, W, Ca, Zn, редкоземельного элемента или их смеси,
а равен от примерно 0.01 до примерно 1,
b равен от примерно 0.01 до примерно 3,
с равен от примерно 0.01 до примерно 2,
е равен от примерно 0.01 до примерно 10,
f равен от примерно 0.01 до примерно 4,
g равен от примерно 0.05 до примерно 4,
h равен от 0 до примерно 3,
х представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем b + с больше, чем g, и катализатор не содержит существенных количеств марганца, благородного металла или ванадия.
Настоящее изобретение также посвящено способам превращения олефина, выбранного из группы, содержащей пропилен, изобутилен или их смеси, в акрилонитрил, метакрилонитрил или их смеси соответственно путем взаимодействия в паровой фазе при повышенной температуре и давлении указанного олефина с газом, содержащим молекулярный кислород и аммиак, в присутствии смешанного металлоксидного катализатора, причем катализатор описан выше.
Подробное описание изобретения
Предлагается новый катализатор, представляющий собой уникальную комбинацию и соотношение промоторов, приводящих к более высокой активности в каталитическом окислительном аммонолизе пропилена, изобутилена или их смесей в акрилонитрил, метакрилонитрил или их смеси соответственно.
Одно воплощение настоящего изобретения посвящено катализатору окислительного аммонолиза, представляющему собой комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, магния, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из металлов - никеля или никеля и кобальта, в котором соотношения элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigMo12Ox
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
а равен от примерно 0.01 до примерно 1,
b равен от примерно 0.01 до примерно 3,
с равен от примерно 0.01 до примерно 2,
d равен от примерно 0.01 до примерно 7,
е равен от примерно 0.01 до примерно 10,
f равен от примерно 0.01 до примерно 4,
g равен от примерно 0.05 до примерно 4,
h равен от 0 до примерно 3,
х представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем b + с больше, чем g, и катализатор не содержит существенных количеств марганца, благородного металла или ванадия. В другом воплощении b также больше, чем с. В еще одном воплощении данного изобретения а равен от 0.05 до 0.3.
В еще одном воплощении настоящее изобретение посвящено катализатору окислительного аммонолиза, который представляет собой комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из металлов - никеля или никеля и кобальта и необязательно один из элементов - фосфора, сурьмы, теллура, натрия, лития, калия, цезия, таллия, бора, германия, вольфрама и кальция, в котором отношения элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigYhMo12Ox
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
Y представляет собой по меньшей мере один элемент из Р, Sb, Те, Na, Li, K, Cs, Tl, В, Ge, W, Ca, Zn, редкоземельного элемента или их смеси,
а равен от примерно 0.01 до примерно 1,
b равен от примерно 0.01 до примерно 3,
с равен от примерно 0.01 до примерно 2,
d равен от 0 до примерно 7, предпочтительно d равен от 0.01 до примерно 7,
е равен от примерно 0.01 до примерно 10,
f равен от примерно 0.01 до примерно 4,
g равен от примерно 0.05 до примерно 4,
h равен от 0 до примерно 3,
х представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем b + с больше, чем g, и катализатор не содержит существенных количеств марганца, благородного металла или ванадия. В другом воплощении b также больше, чем с. В еще одном воплощении данного изобретения а равен от 0.05 до 0.3.
В приведенных выше составах катализаторов атомное количество церия плюс хром больше, чем атомное количество висмута (т.е. b + с больше, чем g). Если атомное количество церия плюс хром меньше количества висмута, то катализаторы не активны. В другом воплощении атомное количество церия больше, чем количество хрома (т.е. b больше, чем с).
Базовый состав катализатора, описанного в изобретении, представляет собой комплекс каталитически активных оксидов рубидия, церия, хрома, магния, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из металлов - никеля или никеля и кобальта. За исключением специально исключенных элементов, могут присутствовать другие элементы или промоторы. В одном воплощении катализатор может содержать один и более из элементов - фосфора, сурьмы, теллура, натрия, лития, калия, цезия, таллия, бора, германия, вольфрама, кальция, цинка и редкоземельного элемента (обозначенного в тексте как один элемент из La, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm или Yb). В другом воплощении базовый катализатор может не содержать магния. В еще одном воплощении катализатор содержит небольшое количество фосфора, который оказывает положительный эффект на устойчивость катализатора к истиранию.
Кроме того, было показано, что введение некоторых элементов не позволяет получить повышенные выходы акрилонитрила по реакции конверсии пропилена, аммиака и кислорода. К таким элементам относятся марганец, благородные металлы (использованный в изобретении термин “благородные металлы” относится к рутению, родию, палладию, осмию, иридию и платине) и ванадий. Введение благородного металла в катализатор промотирует окисление аммиака и тем самым уменьшает количество аммиака, доступного для образования акрилонитрила. Введение ванадия приводит к катализатору, который более активен в реакциях пропилена и менее селективен в образовании целевых продуктов, в результате чего образуется больше оксидов углерода (СОх) и меньше акрилонитрила. Введение марганца в катализатор приводит к уменьшению выхода акрилонитрила. Поэтому катализатор настоящего изобретения называется как не содержащий существенных количеств марганца, благородного металла и/или ванадия. Использованный термин “не содержит существенных количеств” по отношению к марганцу и ванадию означает, что атомное соотношение металл/молибден составляет менее 0.2:12. По отношению к благородному металлу этот термин означает атомное соотношение металл/молибден менее 0.005:12. Предпочтительно, чтобы катализатор совсем не содержал марганца, благородных металлов и/или ванадия.
Катализатор по настоящему изобретению может быть использован как нанесенный или не нанесенный (т.е. катализатор может содержать носитель). Подходящими носителями являются оксиды кремния, алюминия, циркония, титана или их смеси. Обычно носитель служит связующим для придания катализатору большей твердости и устойчивости к истиранию. Однако для промышленного применения подходящая смесь активной фазы (т.е. комплекса каталитически активных оксидов, описанного выше) и носителя играет решающую роль в получении катализатора с нужной активностью и твердостью (сопротивлением истиранию). Увеличение количества активной фазы приводит к росту активности катализатора, но уменьшает его твердость. Обычно носитель составляет от 40 до 60 мас.% нанесенного катализатора. В одном воплощении данного изобретения носитель может составлять всего примерно 30 мас.% нанесенного катализатора. В другом воплощении настоящего изобретения носитель может составлять до примерно 70 мас.% нанесенного катализатора. Носители могут содержать один или более промотирующих элементов, например золь кремнезема, содержащий натрий (Na), и эти промоторы могут быть введены в катализатор через носитель.
В одном воплощении катализатор наносят с применением золя кремнезема. Если средний диаметр коллоидных частиц указанного золя кремнезема будет слишком мал, полученный катализатор будет иметь большую величину поверхности и катализатор будет проявлять пониженную селективность. Если диаметр коллоидных частиц будет слишком велик, полученный катализатор будет иметь низкую прочность к истиранию. Обычно средний диаметр коллоидных частиц золя кремнезема находится в интервале от примерно 15 нм до примерно 50 нм. В одном воплощении настоящего изобретения средний диаметр коллоидных частиц золя кремнезема составляет примерно 10 нм и может быть даже равен примерно 8 нм. В другом воплощении данного изобретения средний диаметр коллоидных частиц золя кремнезема составляет примерно 100 нм. В еще одном воплощении изобретения средний диаметр коллоидных частиц золя кремнезема составляет примерно 20 нм.
Катализаторы настоящего изобретения можно получить одним из многочисленных способов приготовления катализаторов, известных специалистам в данной области. Например, катализатор можно получить соосаждением различных ингредиентов. Затем соосажденную массу сушат и измельчают до нужного размера частиц. Или же соосажденное вещество можно суспендировать и высушить путем распыления по традиционным методикам. Катализатор можно экструдировать в виде таблеток или сформовать в виде шариков в масле, как хорошо известно специалистам. Примеры методик приготовления катализатора см. в патентах США №5093299, 4863891 и 4766232. В одном воплощении компоненты катализатора можно смешать с носителем в виде суспензии и затем высушить, либо компонентами катализатора можно пропитать кремнезем или другие носители.
Висмут можно ввести в катализатор в виде оксида или солей, которые после прокаливания образуют оксид. Предпочтительно использовать водорастворимые соли, которые легко диспергируются, но после термообработки образуют стабильные оксиды. Особенно предпочтительным источником для введения висмута является нитрат висмута.
Железо можно ввести в катализатор в виде любого соединения, которое после прокаливания превратится в оксиды. Другие элементы предпочтительно вводить в виде водорастворимых солей, так как в этом случае легко достигается равномерное распределение в катализаторе. Наиболее предпочтителен нитрат трехвалентного железа.
Молибден можно ввести в катализатор в виде любого оксида молибдена. Однако предпочтительно использовать в качестве источника молибдена соль, которая легко гидролизуется и разлагается. Наиболее предпочтительным исходным веществом является гептамолибдат аммония.
Другие необходимые компоненты катализатора и необязательно промоторы (например, Ni, Co, Mg, Cr, P, Sn, Те, В, Ge, Zn, In, Ca, W или их смеси) можно ввести в виде любых подходящих источников. Например, кобальт, никель и магний можно ввести в катализатор в виде нитратов. Кроме того, магний можно ввести в катализатор в виде нерастворимого карбоната или гидроксида, которые после нагревания превратятся в оксид. Фосфор можно ввести в катализатор в виде соли щелочного металла или щелочноземельного металла или соли аммония, но предпочтительно вводить в виде фосфорной кислоты.
Необходимые и необязательные щелочные компоненты катализатора (например, Rb, Li, Na, Cs, Tl или их смеси) можно вводить в катализатор в виде оксида или соли, которые при прокаливании превращаются в оксид. Предпочтительно для введения этих элементов в катализатор использовать такие соли, как нитраты, которые легко доступны.
Обычно катализаторы готовят смешением водного раствора гептамолибдата аммония с золем силикагеля, к которому добавляют суспензию соединений, предпочтительно нитратов, других элементов. Твердое вещество сушат, денитрифицируют и прокаливают. Предпочтительно катализатор сушить распылением при температуре от 110 до 350°С, предпочтительно от 110 до 250°С, наиболее предпочтительно от 110 до 180°С. Температура денитрификации может находиться в интервале от 100 до 500°С, предпочтительно от 250 до 450°С. Наконец, прокаливание проводят при температуре от 300 до 700°С, предпочтительно от 350 до 650°С.
Катализаторы настоящего изобретения применяют в процессах окислительного аммонолиза для конверсии олефина, выбранного из группы, содержащей пропилен, изобутилен или их смеси, в акрилонитрил, метакрилонитрил или их смеси соответственно по реакции в паровой фазе при повышенной температуре и давлении указанного олефина с газом, содержащим молекулярный кислород и аммиак, в присутствии катализатора.
Предпочтительно проводить реакцию окислительного аммонолиза в реакторе с кипящим слоем, хотя можно использовать и реакторы других типов, например реактор с линейным переносом. Реакторы с кипящим слоем для производства акрилонитрила хорошо известны. Например, пригодна конструкция реактора, предложенная в патенте США №3230246.
Условия реакции окислительного аммонолиза также хорошо известны, как это следует из патентов США №5093299; 4863891; 4767878 и 4503001. Обычно процесс окислительного аммонолиза проводят путем контактирования пропилена или изобутилена в присутствии аммиака и кислорода с кипящим слоем катализатора при повышенной температуре с образованием акрилонитрила или метакрилонитрила. Можно использовать любой источник кислорода. Однако по экономическим соображениям предпочтительно использовать воздух. Обычно мольное отношение кислорода к олефину в исходной смеси должно находиться в интервале от 0.5:1 до 4:1, предпочтительно от 1:1 до 3:1.
Мольное отношение аммиака к олефину в исходной смеси реакции может находиться в пределах от 0.5:1 до 2:1. Вообще верхнего предела для отношения аммиак/олефин не существует, но в принципе не следует выходить за рамки отношения 2:1 по экономическим причинам. Разумные соотношения компонентов в исходной смеси для реакции в присутствии катализатора настоящего изобретения для получения акрилонитрила из пропилена находятся в интервале отношений аммиака к пропилену от 0.9:1 до 1.3:1 и отношений воздуха к пропилену от 8.0:1 до 12.0:1. На катализаторе настоящего изобретения получают высокие выходы акрилонитрила при относительно низких отношениях аммиака к пропилену в исходной смеси от примерно 1:1 до примерно 1.05:1. Такие условия “низкого содержания аммиака” помогают уменьшить количество непрореагировавшего аммиака в отходящих газах реактора - явления, известного как “проскок аммиака”, что, в свою очередь, помогает сократить вредные выбросы. В частности непрореагировавший аммиак следует удалять из отходящих газов реактора до стадии выделения акрилонитрила. Обычно непрореагировавший аммиак удаляют путем контактирования отходящих газов с серной кислотой с образованием сульфата аммония или путем контактирования отходящих газов с акриловой кислотой с образованием акрилата аммония, что в обоих случаях обеспечивает необходимую обработку и нейтрализацию вредных выбросов.
Реакцию проводят при температуре в интервале от примерно 260 до 600°С, предпочтительно от 310 до 500°С, особенно предпочтительно от 350 до 480°С. Время контакта, хотя это и не критично, находится в интервале от 0.1 до 50 сек, предпочтительным является время контакта от 1 до 15 сек.
Продукты реакции можно выделить и очистить любым способом, известным специалистам в данной области. Один такой способ включает пропускание отходящих газов реактора через скруббер с холодной водой или подходящим растворителем, чтобы удалить продукты реакции, и затем их очистку перегонкой.
Первое назначение катализатора по настоящему изобретению заключается в проведении реакции окислительного аммонолиза пропилена в акрилонитрил. Однако настоящий катализатор можно также использовать для окисления пропилена в акриловую кислоту. Такие процессы обычно бывают двухстадийными: на первой стадии пропилен превращается в присутствии катализатора в акролеин и затем на второй стадии акролеин превращается в присутствии катализатора в акриловую кислоту. Предложенный катализатор предназначен для использования на первой стадии для окисления пропилена в акролеин.
Примеры осуществления изобретения
Для иллюстрации настоящего изобретения были приготовлены катализатор настоящего изобретения, а также аналогичные катализаторы без одного или более элементов или, наоборот, включающие дополнительные элементы, неблагоприятные для получения акрилонитрила, и затем они были протестированы в сходных условиях реакции. Эти примеры служат только для иллюстрации.
Приготовление катализаторов
Пример 1:
Катализатор формулы 50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mo12O45.4+50 мас.% SiO2 готовили следующим образом. Нитраты металлов сплавляли в следующем порядке: Fe(NO3)39H2O (69.752 г), Ni(NO3)22O (139.458 г), Mg(NO3)2 6H2O (49.186 г), Bi(NO3)32O (20.937 г), RbNO3 (2.122 г) и (NH4)2Се(NO3)6 (94.654 г 50% раствора) при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (203.219 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли раствор CrO3 (0.959 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (871.08 г 28.75% золя SiO2) и расплав нитратов металлов. Полученную желтую суспензию сушили распылением. Полученное вещество денитрифицировали при 290°С/3 час и 425°С в течение 3 час и затем прокаливали при 570°С в течение 3 час на воздухе.
Пример 2:
50 мас.% Ni2.5Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mo12O48.4+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Набор компонентов был следующий: Fe(NO3)32О (69.737 г), Ni(NO3)22O (69.714 г), Mg(NO3)22O (49.176 г), Со(NO3)22O (69.774 г), Bi(NO3)35H2O (20.993 г), RbNO3 (2.121 г) и (NH4)2Се(NO3)6 (94.63 г 50% раствора), сплавляли при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (203.175 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли раствор CrO3 (0.959 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (796.178 г 31.4% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Пример 3:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Li0.3Rb0.15Mo12O48.55+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Набор компонентов был следующий: Fe(NO3)32O (69.632 г), Ni(NO3)22O (139.219 г), Mg(NO3)26H2O (49.102 г), LiNO3 (1.981 г), Bi(NO3)35H2O (20.901 г), RbNO3 (2.118 г) и (NH4)2Се(NO3)6 (94.634 г 50% раствора), сплавляли при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (202.87 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли раствор CrO3 (0.958 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (796.178 г 31.4% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Пример 4:
50 мас.% Ni2.5Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1P0.1Rb0.15Mo12O48.95+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Набор компонентов был следующий: Fe(NO3)32O (68.936 г), Ni(NO3)22О (68.914 г), Mg(NO3) 6Н2О (48.61 г), Со(NO3)22О (68.973 г), Bi(NO3)32O (20.693 г), RbNO3 (2.097 г) и (NH4)2Се(NO3)6 (93.547 г 50% раствора), сплавляли при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (200.842 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли растворы Н3PO4 (1.093 г 85% раствора), (NH4)6H2W12O40 (2.388 г) и CrO3 (0.948 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (796.178 г 31.4% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Пример 5:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Na0.2Rb0.15Mo12O48.5+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Набор компонентов был следующий: Fe(NO3)32O (69.586 г), Ni(NO3)22O (139.127 г), Mg(NO3)22O (49.07. г), NaNO3 (1.626 г), Bi(NO3)32O (20.888 г), RbNO3 (2.117 г) и (NH4)2Се(NO3)6 (94.429 г 50% раствора), сплавляли при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (202.736 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли раствор CrO3 (0.957 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (796.178 г 31.4% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Пример 6:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1P0.1Rb0.15Mo12O48.65+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Набор компонентов был следующий: Fe(NO3)32O (69.562 г), Ni(NO3)22O (139.079 г), Mg(NO3)22O (49.053 г), Bi(NO3)32O (20.881 г), RbNO3 (2.097 г) и (NH4)2Се(NO3)6 (94.397 г 50% раствора), сплавляли при -70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (202.667 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли растворы Н3PO4 (1.103 г 85% раствора) и CrO3 (0.957 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (796.178 г 31.4% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Сравнительные примеры от А до D
А. 50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Rb0.15Mo12O48.25+50 мас.% SiO2.
В. 50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Cr0.1Rb0.15Mo12O46.6+50 мас.% SiO2.
С. 50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1K0.15Mo12O48.4+50 мас.% SiO2.
D. 50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Cs0.15Mo12O48.4+50 мас.% SiO2.
Применив метод приготовления, описанный выше в Примере 1, авторы приготовили несколько других катализаторов, не содержащих один или более компонентов - хром, церий или рубидий.
В сравнительных примерах С и D цезий (CsNO3, 2.797 г) и калий (KNO3, 1.458 г) соответственно заменили рубидий.
Сравнительный пример Е:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mn1.0Mo12O49.4+50 мас.% SiO2
В этот катализатор, приготовленный, как описано выше в примере 1, добавлен марганец в виде Mn(NO3)2 (32.699 г 51.1% раствора).
Сравнительный пример F:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Pd0.1Mo12O48.5+50 мас.% SiO2
В этот катализатор, приготовленный, как описано выше в примере 1, добавлен благородный металл палладий в виде Pd(NO3)2 (2.2 г).
Сравнительный пример G:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15V0.5Mo12O49.65+50 мас.% SiO2
В этот катализатор, приготовленный, как описано выше в примере 1, добавлен ванадий в виде NH4VO3 (5.514 г).
Сравнительный пример Н:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Се0.9Cr0.3Pb0.15Mo12O47.2+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Однако на атомном уровне мольное количество церия плюс мольное количество хрома было равно мольному количеству висмута. Набор компонентов для приготовления катализатора был следующий: Fe(NO3)32O (72.939 г), Ni(NO3)22O (145,83 г)., Mg(NO3)22O (51.434 г), Bi(NO3)32O (21.894 г), RbNO3 (2.219 г) и (NH4)2Ce(NO3)6 (16.496 г 50% раствора), сплавляли при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (212.504 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли раствор CrO3 (3.009 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (871.08 г 28.75% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Сравнительный пример I:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.1Cr0.1Rb0.15Mo12O46.8+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Однако на атомном уровне количество церия плюс количество хрома было меньше, чем количество висмута. Набор компонентов для приготовления катализатора был следующий: Fe(NO3)32О (73.642 г), Ni(NO3)22О (147.236 г), Mg(NO3)22О (51.93 г), Bi(NO3)32O (22.105 г), RbNO3 (2.24 г), (NH4)2Ce(NO3)6 (11.104 г 50% раствора), сплавляли при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (214.553 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли раствор CrO3 (1.013 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (871.08 г 28.75% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Сравнительный пример J:
50 мас.% Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi2.0Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mo12O46.8+50 мас.% SiO2
Этот катализатор готовили, как описано в примере 1. Однако на атомном уровне количество церия плюс количество хрома было меньше, чем количество висмута. Набор компонентов для приготовления катализатора был следующий: Fe(NO3)32O (61.264 г), Ni(NO3)26H2O (122.488 г), Mg(NO3)22О (43.201 г), Bi(NO3)32O (81.732 г), RbNO3 (1.863 г), (NH4)2Се(NO3)6 (83.136 г 50% раствора), сплавляли при ~70°С в стакане объемом 1000 мл. Гептамолибдат аммония (АНМ) (178.49 г) растворяли в 310 мл дистиллированной воды. К этому раствору добавляли раствор CrO3 (0.843 г) в 20 мл воды. Затем добавляли силикагель (871.08 г 28.75% золя SiO2) и расплав нитратов металлов.
Испытание катализаторов
Все испытания проводили в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Пропилен подавали в реактор со скоростью 0.06 WWH (т.е. масса пропилена/масса катализатора/час). Давление в реакторе поддерживали на уровне 10 фунтов/кв.дюйм. Температура реакции была 430°С. После стабилизационного периода ~20 час отбирали пробы продуктов реакции. Отходящие продукты собирали в барботажные скрубберы с холодным раствором HCl. Скорость отходящего потока измеряли с помощью пленочного расходомера, а состав отходящих газов определяли в конце опыта с помощью газового хроматографа, снабженного газоанализатором с разделителем потоков. В конце опыта все жидкое содержимое скруббера разбавляли по примерно 200 г дистиллированной воды. Навеску 2-бутанона использовали в качестве внутреннего стандарта в ~50 г аликвотах разбавленного раствора. Образцы по 2 мкл анализировали на ГХ-хроматографе с пламенно-ионизационным детектором и колонкой, заполненной Карбоваксом. Количество NH3 определяли титрованием избытка свободной HCl раствором NaOH. Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение (см. таблицу).
При
мер
Состав активной фазы Полная конв. С3= Конв. в AN Сел. по AN
1 Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mo12O45.4 98.8 80.0 81.0
2 Ni2.5Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mo12O48.4 99.2 81.8 82.5
3 Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Li0.3Rb0.15Mo12O48.55 98.8 79.9 81.4
4 Ni2.5Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1P0.1Rb0.15Mo12O48.95 99.6 80.9 81.2
5 Ni5.0Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Na0.2Rb0.15Mo12O48.5 99.6 81.0 81.3
6 Ni5.0Mg2.0Co2.5Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1P0.1Rb0.15Mo12O48.65 99.6 82.3 82.6
А Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Rb0.15Mo12O48.25 99.4 79.3 79.9
В Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Cr0.1Rb0.15Mo12O46.6 91.2 75.8 83.1
С Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1K0.15Mo12O48.4 99.7 77.6 77.8
D Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Cs0.15Mo12O48.4 96.8 69.6 72.0
E Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mn1.0Mo12O49.4 97.3 78.0 78. 6
F Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15Pd0.1Mo12O48. 99.3 78.7 81.4
G Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.1Rb0.15V0.5Mo12O49.65 96.4 76.8 79.7
H Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.9Cr0.3Rb0.15Mo12O47.2 93.5 77.9 83.3
I Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi0.45Ce0.1Cr0.1Rb0.15Mo12O46.8 94.9 74. 4 78.5
J Ni5.0Mg2.0Fe1.8Bi2.0Ce0.9Cr0.1Rb0.15Mo12O46.8 97.7 78.8 80.7
Примечания:
1. Все испытанные катализаторы содержали 50% активной фазы и 50% SiO2.
2. "Полная конверсия С3=" означает конверсию пропилена за проход (в мол. процентах) во все продукты.
3. "Конв. в AN" означает конверсию пропилена за проход (в мол. процентах) в акрилонитрил.
4. "Сел. по AN" - отношение числа молей полученного акрилонитрила к числу молей превращенного пропилена, выраженное в процентах.
Состав катализатора согласно настоящему изобретению уникален тем, что содержит рубидий, церий, хром, магний, железо, висмут, молибден и по меньшей мере один из элементов - никель или никель и кобальт при существенном отсутствии марганца, благородного металла и ванадия. Эта комбинация элементов в пропорциях, приведенных в изобретении, не использовалась ранее ни в одном катализаторе окислительного аммонолиза. Как показано в таблице, катализатор настоящего изобретения проявляет более высокую активность в реакции окислительного аммонолиза пропилена в акрилонитрил, чем катализаторы с близкими (но не точно) сочетаниями элементов, предложенными ранее. Более конкретно, катализаторы, содержащие рубидий, церий, хром, магний, железо, висмут, молибден и по меньшей мере один из элементов - никель или никель и кобальт при существенном отсутствии марганца, благородного металла и ванадия, проявили более высокую полную конверсию, более высокую конверсию в акрилонитрил в сочетании с высокой селективностью образования акрилонитрила по сравнению с аналогичными катализаторами, оставшимися вне объема настоящего изобретения.
Хотя приведенные выше описание и воплощения типичны для практики настоящего изобретения, очевидно, что специалисты в данной области могут предложить различные альтернативы, модификации и вариации. Соответственно предполагается, что все эти альтернативы, модификации и вариации будут находиться в объеме формулы изобретения.

Claims (19)

1. Состав катализатора, пригодного для окислительного аммонолиза ненасыщенного углеводорода в соответствующий ненасыщенный нитрил, содержащий комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, магния, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из никеля или никеля с кобальтом, в котором отношения элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigMo12Ox,
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
а равен от примерно 0,01 до примерно 1,
b равен от примерно 0,01 до примерно 3,
с равен от примерно 0,01 до примерно 2,
d равен от примерно 0,01 до примерно 7,
е равен от примерно 0,01 до примерно 10,
f равен от примерно 0,01 до примерно 4,
g равен от примерно 0,01 до примерно 4,
x представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем "b" + "с" больше, чем "g", и катализатор не содержит марганца, благородного металла или ванадия, и
носитель, выбранный из группы, содержащей силикагель, оксид алюминия, оксид циркония, оксид титана или их смеси.
2. Состав катализатора по п.1, в котором b больше, чем с.
3. Состав катализатора по п.1, в который дополнительно входит фосфор.
4. Состав катализатора по п.1, который дополнительно содержит по меньшей мере один из элементов - калий, цезий, натрий или их смеси.
5. Состав катализатора по п.1, в котором носитель составляет примерно от 30 и до 70 мас.% катализатора.
6. Состав катализатора по п.1, который включает силикагель со средними размерами коллоидных частиц от примерно 8 нм до примерно 100 нм.
7. Состав катализатора, пригодного для окислительного аммонолиза ненасыщенного углеводорода в соответствующий ненасыщенный нитрил, содержащий комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из никеля или никеля с кобальтом, магний и необязательно один из элементов - фосфор, сурьма, теллур, натрий, литий, калий, цезий, таллий, бор, германий, вольфрам, кальций, цинк, редкоземельные элементы, или их смеси, причем относительные соотношения этих элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigYhMo12Ox,
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
Y представляет собой по меньшей мере один элемент из Р, Sb, Те, Li, Na, K, Cs, Tl, В, Ge, W, Ca, Zn, редкоземельного элемента или их смеси,
а равен от примерно 0,01 до примерно 1,
b равен от примерно 0,01 до примерно 3,
с равен от примерно 0,01 до примерно 2,
d равен от примерно 0,01 до примерно 7,
е равен от примерно 0,01 до примерно 10,
f равен от примерно 0,01 до примерно 4,
g равен от примерно 0,01 до примерно 4,
h равен от 0 до примерно 3,
x представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем "b" + "с" больше, чем "g", и катализатор не содержит марганца, благородного металла или ванадия, и носитель, выбранный из группы, содержащей силикагель, оксид алюминия, оксид циркония, оксид титана или их смеси.
8. Состав катализатора по п.7, в котором b больше, чем с.
9. Состав катализатора по п.7, в котором дополнительно присутствует фосфор.
10. Состав катализатора по п.7, в котором дополнительно присутствует по меньшей мере один из элементов - калий, цезий, натрий или их смеси.
11. Состав катализатора по п.7, в котором носитель составляет от 30 до 70 мас.% катализатора.
12. Состав катализатора по п.7, который включает дополнительно силикагель со средними размерами коллоидных частиц от примерно 8 нм до примерно 100 нм.
13. Способ конверсии олефина, выбранного из группы, содержащей пропилен, изобутилен или их смеси, в акрилонитрил, метакрилонитрил и их смеси соответственно по реакции в паровой фазе при повышенных температуре и давлении указанного олефина с газом, содержащим молекулярный кислород и аммиаком, в присутствии катализатора, содержащего комплекс каталитически активных оксидов, включая оксиды рубидия, церия, хрома, железа, висмута, молибдена и по меньшей мере одного из никеля или никеля с кобальтом, магния и необязательно одного из элементов - фосфора, сурьмы, теллура, натрия, лития, калия, цезия, таллия, бора, германия, вольфрама, кальция, цинка, редкоземельных элементов, или их смесей, причем соотношения этих элементов представлены следующей общей формулой:
RbaCebCrcMgdAeFefBigYhMo12Ox,
в которой А представляет собой Ni или комбинацию Ni и Со,
Y представляет собой по меньшей мере один элемент из Р, Sb, Те, Li, Na, K, Cs, Tl, В, Ge, W, Ca, Zn, редкоземельного элемента или их смеси,
а равен от примерно 0,01 до примерно 1,
b равен от примерно 0,01 до примерно 3,
с равен от примерно 0,01 до примерно 2,
d равен от примерно 0,01 до примерно 7,
е равен от примерно 0,01 до примерно 10,
f равен от примерно 0,01 до примерно 4,
g равен от примерно 0,01 до примерно 4,
h равен от 0 до примерно 3,
х представляет собой число, определяемое требованиями валентности других присутствующих элементов,
причем "b" + "с" больше, чем "g", и катализатор не содержит марганца, благородного металла или ванадия, и носитель, выбранный из группы, содержащей силикагель, оксид алюминия, оксид циркония, оксид титана или их смеси.
14. Способ по п.13, при котором b больше, чем с.
15. Способ по п.13, при котором h равен 0.
16. Способ по п.13, при котором в катализаторе дополнительно присутствует фосфор.
17. Способ по п.13, при котором в катализаторе присутствует по меньшей мере один из элементов - калий, цезий, натрий или их смеси.
18. Способ по п.13, при котором носитель составляет от примерно 30 до 70 мас.% катализатора.
19. Способ по п.13, при котором катализатор содержит силикагель со средними размерами коллоидных частиц от примерно 8 нм до примерно 100 нм.
RU2005120764/04A 2002-12-02 2003-11-19 Катализатор производства акрилонитрила RU2347612C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US43016302P 2002-12-02 2002-12-02
US60/430,163 2002-12-02
US10/717,130 US7071140B2 (en) 2002-12-02 2003-11-18 Catalyst for the manufacture of acrylonitrile
US10/717,130 2003-11-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005120764A RU2005120764A (ru) 2006-01-20
RU2347612C2 true RU2347612C2 (ru) 2009-02-27

Family

ID=32397239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005120764/04A RU2347612C2 (ru) 2002-12-02 2003-11-19 Катализатор производства акрилонитрила

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7071140B2 (ru)
EP (1) EP1590083B1 (ru)
JP (1) JP4709549B2 (ru)
KR (1) KR101010891B1 (ru)
AU (1) AU2003291572A1 (ru)
BR (1) BR0316851B1 (ru)
CA (1) CA2507181A1 (ru)
MX (1) MXPA05005757A (ru)
RU (1) RU2347612C2 (ru)
WO (1) WO2004050238A1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560878C2 (ru) * 2010-03-23 2015-08-20 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Способ получения усовершенствованных катализаторов аммоксидирования на основе смешанных оксидов металлов
RU2575933C2 (ru) * 2010-03-23 2016-02-27 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Высокоэффективный способ аммоксидирования и катализаторы на основе смешанных оксидов металлов
RU2600977C2 (ru) * 2010-03-23 2016-10-27 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Износостойкие катализаторы аммоксидирования на основе смешанных оксидов металлов
RU2612976C2 (ru) * 2011-09-21 2017-03-14 Инеос Еуроп Аг Смешанные металлооксидные катализаторы
RU2668554C2 (ru) * 2014-05-29 2018-10-02 ИНЕОС Юроп АГ Улучшенные селективные катализаторы аммоксидирования
RU2696386C2 (ru) * 2014-09-29 2019-08-01 ИНЕОС Юроп АГ Испарительная установка для технологического потока
RU2779498C1 (ru) * 2019-04-16 2022-09-08 Асахи Касеи Кабусики Кайся Катализатор, способ получения катализатора и способ получения акрилонитрила

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2507182A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-17 The Standard Oil Company Mixed oxide catalyst of k, cs, ce, cr, co, ni, fe, bi and mo for the manufacture of acrylonitrile
TW200418570A (en) * 2003-02-24 2004-10-01 Shell Int Research Catalyst composition, its preparation and use
TW200425950A (en) * 2003-02-24 2004-12-01 Shell Int Research Catalyst composition preparation and use
US7576232B2 (en) * 2006-05-02 2009-08-18 Ineos Usa Llc In situ modification of molybdenum-based catalysts
US7902112B2 (en) * 2006-10-26 2011-03-08 Dia-Nitrix Co., Ltd. Fluidized bed catalyst for producing acrylonitrile and process for producing acrylonitrile
JP4823950B2 (ja) * 2007-03-26 2011-11-24 ダイヤニトリックス株式会社 アクリロニトリル製造用触媒の製造方法
CA2705420C (en) 2007-11-19 2017-02-28 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method for the start-up of a catalytic process
JP5011167B2 (ja) * 2008-03-03 2012-08-29 ダイヤニトリックス株式会社 アクリロニトリル製造用触媒およびアクリロニトリルの製造方法
JP4639247B2 (ja) * 2008-07-23 2011-02-23 石油資源開発株式会社 炭化水素リフォーミング用触媒およびその製造方法ならびにこれを用いた合成ガスの製法
EP2332647B1 (en) * 2009-12-09 2018-06-13 King Abdulaziz City for Science and Technology Nanocatalyst for conversion of monoolefins, process for conversion of monoolefins and process for preparing catalyst
US8153546B2 (en) * 2010-03-23 2012-04-10 Ineos Usa Llc Mixed metal oxide ammoxidation catalysts
US8420566B2 (en) * 2010-03-23 2013-04-16 Ineos Usa Llc High efficiency ammoxidation process and mixed metal oxide catalysts
US8835666B2 (en) * 2012-11-26 2014-09-16 Ineos Usa Llc Pre calcination additives for mixed metal oxide ammoxidation catalysts
EP3508272A4 (en) 2016-08-31 2019-10-23 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha PROCESS FOR PRODUCTION OF CATALYST AND PROCESS FOR PRODUCTION OF ACRYLONITRILE
US10626082B2 (en) 2016-10-11 2020-04-21 Ineos Europe Ag Ammoxidation catalyst with selective co-product HCN production
EP3664933A1 (en) 2017-08-07 2020-06-17 King Abdullah University Of Science And Technology Process and supported complex catalysts for the oxidation and/or ammoxidation of olefin; their preparation method
CN109364935B (zh) * 2018-12-10 2021-10-15 江苏奥利思特环保科技有限公司 一种低温脱硝催化剂及制备方法
CN110743561A (zh) * 2019-09-18 2020-02-04 刘少光 低温脱硝催化剂及其制备方法
KR102519507B1 (ko) * 2019-09-30 2023-04-07 주식회사 엘지화학 프로필렌의 암모산화용 촉매, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 프로필렌의 암모산화 방법
CN113828324A (zh) * 2021-10-18 2021-12-24 黑龙江省君鑫化工有限公司 一种丙烯腈生产用催化剂
WO2023223295A1 (en) 2022-05-20 2023-11-23 Ineos Europe Ag Catalyst for the manufacture of acrylonitrile

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS582232B2 (ja) 1977-12-31 1983-01-14 旭化成株式会社 アクリロニトリルの製造方法
JPS57130548A (en) 1981-02-05 1982-08-13 Mitsubishi Chem Ind Ltd Catalyst composition
US4746753A (en) 1981-04-29 1988-05-24 The Standard Oil Company Preparation of acrylonitrile from propylene, oxygen and ammonia in the presence of an alkali metal promoted bismuth, cerium, molybdenum, tungsten catalyst
US4939286A (en) 1985-09-10 1990-07-03 The Standard Oil Company Promoted bismuth cerium molybdate catalysts
US4659689A (en) 1986-03-05 1987-04-21 The Standard Oil Company Method of preparation of high active phase (AMM)oxidation catalysts with improved performance and attrition resistance
US5093299A (en) 1990-01-09 1992-03-03 The Standard Oil Company Catalyst for process for the manufacture of acrylonitrile and methacrylonitrile
US5175334A (en) 1990-01-09 1992-12-29 The Standard Oil Company Process for the manufacture of acrylonitrile and methacrylonitrile
US5212137A (en) 1990-01-09 1993-05-18 Standard Oil Company Catalyst for the manufacture of acrylonitrile and methacrylonitrile
US5235088A (en) 1990-03-19 1993-08-10 The Standard Oil Company Process and catalyst for propylene ammoxidation to acrylonitrile
US5134105A (en) 1990-03-19 1992-07-28 The Standard Oil Company Catalyst for propylene ammoxidation to acrylonitrile
DE4220859A1 (de) 1992-06-25 1994-01-05 Basf Ag Multimetalloxidmassen
US5583086A (en) 1993-03-09 1996-12-10 Basf Aktiengesellschaft Cesium containing multimetal oxide catalyst compositions for the preparation of methacrolein by gas-phase-catalytic oxidation
JP3534431B2 (ja) 1993-08-06 2004-06-07 旭化成ケミカルズ株式会社 不飽和ニトリルの製法
US5658842A (en) 1993-08-10 1997-08-19 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Ammoxidation catalyst composition, and process for producing acrylonitrile or methacrylonitrile using the same
US5780664A (en) 1993-08-17 1998-07-14 Asahi Kasei Kogyo Kabushi Kaisha Ammoxidation catalyst composition
DE4332542A1 (de) 1993-09-24 1995-03-30 Basf Ag Katalysator auf der Basis von Fe-, Co-, Bi- und Mo-Oxiden
DE4405059A1 (de) 1994-02-17 1995-08-24 Basf Ag Multimetalloxidmassen
JP3214975B2 (ja) 1994-04-25 2001-10-02 旭化成株式会社 アンモ酸化触媒組成物および製造方法
JP3497558B2 (ja) * 1994-05-12 2004-02-16 旭化成ケミカルズ株式会社 アンモ酸化用触媒組成物及びこれを用いたアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの製造方法
CN1114915A (zh) 1994-07-13 1996-01-17 中国石油化工总公司 生产丙烯腈的流化床催化剂
JP3751043B2 (ja) * 1995-03-31 2006-03-01 旭化成ケミカルズ株式会社 アンモ酸化用触媒組成物およびこれを用いたニトリル化合物の製造方法
US5834394A (en) * 1996-08-06 1998-11-10 China-Petro-Chemical Corporation Fluidized-bed catalyst for propylene ammoxidation to acrylonitrile
US5840648A (en) 1997-09-02 1998-11-24 The Standard Oil Company Catalyst for the manufacture of acrylonitrile and hydrogen cyanide
CN1086154C (zh) 1998-03-30 2002-06-12 中国石油化工总公司 丙烯氨氧化催化剂
JP3680115B2 (ja) * 1998-04-23 2005-08-10 ダイヤニトリックス株式会社 不飽和ニトリル製造用触媒組成物
US6143690A (en) 1998-05-07 2000-11-07 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Ammoxidation catalyst for use in producing acrylonitrile or methacrylonitrile from propane or isobutane
JP2000187772A (ja) * 1998-12-22 2000-07-04 Sanyo Electric Co Ltd 自動販売機の商品搬出装置
CN1092540C (zh) 1999-06-24 2002-10-16 中国石油化工集团公司 丙烯氨氧化流化床催化剂
JP4095302B2 (ja) * 1999-08-19 2008-06-04 中国石油化工集団公司 アクリロニトリルへのプロピレンのアンモ酸化のための流動床触媒
CN1232504C (zh) 1999-10-18 2005-12-21 三菱丽阳株式会社 生产丙烯腈的方法、其中所用的催化剂及其制备方法
CN1104282C (zh) 1999-10-28 2003-04-02 中国石化上海石油化工股份有限公司 丙烯、异丁烯氨氧化流化床催化剂
CN1136980C (zh) 2000-02-24 2004-02-04 中国石油化工集团公司 丙烯氨氧化生产丙烯腈的流化床催化剂
CN1102576C (zh) 2000-02-24 2003-03-05 中国石油化工集团公司 丙烯氨氧化制丙烯腈的流化床催化剂
US6458742B1 (en) * 2000-08-17 2002-10-01 The Standard Oil Company Catalyst for the manufacture of acrylonitrile
JP4159759B2 (ja) 2001-04-13 2008-10-01 ダイヤニトリックス株式会社 モリブデン−ビスマス−鉄含有複合酸化物流動層触媒の製法
JP4030740B2 (ja) * 2001-10-11 2008-01-09 ダイヤニトリックス株式会社 アンモ酸化用触媒の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
& *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560878C2 (ru) * 2010-03-23 2015-08-20 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Способ получения усовершенствованных катализаторов аммоксидирования на основе смешанных оксидов металлов
RU2575933C2 (ru) * 2010-03-23 2016-02-27 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Высокоэффективный способ аммоксидирования и катализаторы на основе смешанных оксидов металлов
RU2600977C2 (ru) * 2010-03-23 2016-10-27 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Износостойкие катализаторы аммоксидирования на основе смешанных оксидов металлов
RU2612976C2 (ru) * 2011-09-21 2017-03-14 Инеос Еуроп Аг Смешанные металлооксидные катализаторы
RU2668554C2 (ru) * 2014-05-29 2018-10-02 ИНЕОС Юроп АГ Улучшенные селективные катализаторы аммоксидирования
RU2696386C2 (ru) * 2014-09-29 2019-08-01 ИНЕОС Юроп АГ Испарительная установка для технологического потока
RU2779498C1 (ru) * 2019-04-16 2022-09-08 Асахи Касеи Кабусики Кайся Катализатор, способ получения катализатора и способ получения акрилонитрила

Also Published As

Publication number Publication date
EP1590083A1 (en) 2005-11-02
US20040106817A1 (en) 2004-06-03
JP2006507937A (ja) 2006-03-09
EP1590083B1 (en) 2018-04-04
JP4709549B2 (ja) 2011-06-22
WO2004050238A1 (en) 2004-06-17
BR0316851A (pt) 2005-10-18
KR101010891B1 (ko) 2011-01-25
RU2005120764A (ru) 2006-01-20
US7071140B2 (en) 2006-07-04
BR0316851B1 (pt) 2014-07-29
AU2003291572A1 (en) 2004-06-23
KR20050085258A (ko) 2005-08-29
MXPA05005757A (es) 2005-09-08
CA2507181A1 (en) 2004-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2347612C2 (ru) Катализатор производства акрилонитрила
JP5610975B2 (ja) オレフィンのアクリロニトリル及びメタクリロニトリルへの転化用の触媒組成物およびその転化方法
JP4937487B2 (ja) アクリロニトリルの製造用の改良された触媒
US9358528B2 (en) Selective ammoxidation catalysts
RU2692253C2 (ru) Улучшенные смешанные металлоксидные катализаторы аммоксидирования
ZA200504280B (en) Mixed oxide catalyst of Rb, Ce, Ni, Fe, Bi and Mo for the manufacture of acrylonitrile
ZA200504277B (en) Mixed oxide catalyst of K, Cs, Ce, Cr, Co, Ni, Fe, Bi and Mo for the manufacture of acrylonitrile