RU2495024C2 - Method for oxidative ammonolysis or oxidation of propane and isobutane - Google Patents

Method for oxidative ammonolysis or oxidation of propane and isobutane Download PDF

Info

Publication number
RU2495024C2
RU2495024C2 RU2010118525/04A RU2010118525A RU2495024C2 RU 2495024 C2 RU2495024 C2 RU 2495024C2 RU 2010118525/04 A RU2010118525/04 A RU 2010118525/04A RU 2010118525 A RU2010118525 A RU 2010118525A RU 2495024 C2 RU2495024 C2 RU 2495024C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
catalyst
antimony
compounds
group
Prior art date
Application number
RU2010118525/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010118525A (en
Inventor
Кристос ПАПАРИЗОС
Майкл Дж. СИЛИ
Джеймс Ф. Мл. БРЭЗДИЛ
Бхагья Чандра СУТРАДХАР
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 RU2010118525A publication Critical patent/RU2010118525A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495024C2 publication Critical patent/RU2495024C2/en

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
    • 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
    • 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
    • C07C51/215Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of saturated hydrocarbyl 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
    • 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)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to a method for oxidative ammonolysis of a saturated hydrocarbon to obtain an unsaturated nitrile. The method involves preparing a catalytic mixture containing freshly prepared mixed metal oxide catalyst, a spent mixed metal oxide catalyst and an activity modifier, and contacting the saturated hydrocarbon with an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of the catalytic mixture. The freshly prepared and spent mixed metal oxide catalysts contain molybdneum, vanadium, niobium and at least one element selected from antimony and tellurium, and optionally contain at least one element selected from lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, tungsten, titanium, tin, germanium, zirconium, lithium and hafnium. The catalysts can optionally contain a support selected from oxides of silicon, aluminium, zirconium, titanium or mixtures thereof. The activity modifier is selected from antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate, antimony (V) oxide, antimony tetroxide, SbOand mixtures thereof. The invention also relates to a method for oxidative ammonolysis, which involves mechanical mixing of a dry mixed metal oxide catalyst and an activity modifier to form a catalytic mixture and contacting a saturated hydrocarbon with an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of said mixture.EFFECT: disclosed methods increase output of the end product.13 cl, 3 tbl, 4 ex

Description

Настоящее изобретение в целом относится к способу окислительного аммонолиза или окисления насыщенного или ненасыщенного углеводорода для получения ненасыщенного нитрила или ненасыщенной органической кислоты. В частности, изобретение относится к способу газофазной конверсии пропана в акрилонитрил и изобута на в метакрилонитрил (путем окислительного аммонолиза) или пропана в акриловую кислоту и изобутана в метакриловую кислоту (путем окисления).The present invention generally relates to a process for the oxidative ammonolysis or oxidation of a saturated or unsaturated hydrocarbon to produce an unsaturated nitrile or unsaturated organic acid. In particular, the invention relates to a method for the gas-phase conversion of propane to acrylonitrile and isobutane to methacrylonitrile (by oxidative ammonolysis) or propane to acrylic acid and isobutane to methacrylic acid (by oxidation).

Уровень техникиState of the art

Смешанные металлоксидные катализаторы широко использовали для конверсии пропана в акрилонитрил и изобутана в метакрилонитрил (путем окислительного аммонолиза) и/или превращения пропана в акриловую кислоту (путем окисления). В данной области техники имеется много патентов и патентных заявок, в том числе, например, патент США №5750760, Ushikubo и др., патент США №6036880, Komada и др., патент США №6043186, Komada и др., патент США №6143916, Hinago и др., патент США №6514902, Inoue и др., патентная заявка США №2003/0088118 А1, Komada и др., патентная заявка США №2004/0063990 А1, Gaffhey и др. и патентная заявка РСТ №WO 2004/108278 A1, Asahi Kasei Kabushiki Kaisha.Mixed metal oxide catalysts have been widely used to convert propane to acrylonitrile and isobutane to methacrylonitrile (by oxidative ammonolysis) and / or to convert propane to acrylic acid (by oxidation). There are many patents and patent applications in the art, including, for example, US Pat. No. 5,750,760, Ushikubo et al., US Pat. No. 6,063,680, Komada et al., US Pat. No. 6,043,186, Komada et al., US Patent No. 6143916, Hinago and others, US patent No. 6514902, Inoue and others, US patent application No. 2004/0088118 A1, Komada and others, US patent application No. 2004/0063990 A1, Gaffhey and others and PCT patent application No. WO 2004/108278 A1, Asahi Kasei Kabushiki Kaisha.

К смешанным металлоксидным Mo-V-O-катализаторам окисления пропана добавляли оксидные промоторы, такие как оксиды ниобия, теллура и сурьмы, методом пропитки по влагоемкости растворами изопропоксидов металлов. Пропиточные катализаторы затем сушили и прокаливали.Oxide promoters, such as niobium, tellurium and antimony oxides, were added to the mixed metal oxide Mo-V-O catalysts for propane oxidation by impregnation of moisture isotopes with metal isopropoxide solutions. The impregnation catalysts were then dried and calcined.

Поверхность смешанных металлоксидных катализаторов модифицировали методом парового отложения теллура и в результате получали катализатор с повышенной активностью. После модифицирования проводили дополнительное усовершенствование путем обработки кислородом.The surface of the mixed metal oxide catalysts was modified by tellurium vapor deposition and, as a result, a catalyst with increased activity was obtained. After modification, an additional improvement was carried out by treatment with oxygen.

К сложным катализаторам, содержащим молибден, теллур, ванадий и ниобий, добавляли в качестве активаторов соединения теллура и необязательно молибдена. Для поддержания каталитической активности через некоторое время работы в реактор добавляли активатор катализатора.To complex catalysts containing molybdenum, tellurium, vanadium and niobium, tellurium compounds and optionally molybdenum were added as activators. To maintain catalytic activity, after some time, a catalyst activator was added to the reactor.

Соединение теллура и/или молибдена добавляли в качестве компенсирующего соединения к использованному соединению, содержащему молибден, ванадий, ниобий и сурьму. В целом было принято добавлять соединение молибдена в реактор с модибденсодержащим катализатором.The tellurium and / or molybdenum compound was added as a compensating compound to the used compound containing molybdenum, vanadium, niobium and antimony. In general, it was customary to add a molybdenum compound to a reactor with a molybdenum containing catalyst.

В данной области были достигнуты успехи путем разработки катализаторов на основе молибдена, ванадия, сурьмы и других компонентов, эффективных в конверсии пропана в акрилонитрил и изобутана в метакрилонитрил (путем окислительного аммонолиза) и/или конверсии пропана в акриловую кислоту и изобутана в метакриловую кислоту (путем окисления). Тем не менее, катализаторы, предлагаемые для промышленного применения, нуждаются в дальнейшем усовершенствовании. В целом, известные в данной области каталитические системы указанных реакций обеспечивают низкий выход целевого продукта.Successes have been achieved in this area by developing catalysts based on molybdenum, vanadium, antimony and other components effective in the conversion of propane to acrylonitrile and isobutane to methacrylonitrile (by oxidative ammonolysis) and / or the conversion of propane to acrylic acid and isobutane to methacrylic acid (by oxidation). However, the catalysts proposed for industrial use need further improvement. In General, known in the art, the catalytic systems of these reactions provide a low yield of the target product.

Нужны способы, обеспечивающие более высокий выход целевого продукта. Также желательно иметь катализаторы с повышенной стабильностью в условиях реакции и/или повышенной устойчивостью к колебаниям температуры в реакторе.We need methods that provide a higher yield of the target product. It is also desirable to have catalysts with increased stability under reaction conditions and / or increased resistance to temperature fluctuations in the reactor.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В одном варианте настоящее изобретение предлагает способ окислительного аммонолиза или окисления насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов для получения ненасыщенного нитрила или ненасыщенной органической кислоты, причем указанный способ включает: приготовление смеси катализаторов, в состав которой входят: свежеприготовленный смешанный металлоксидный катализатор, включающий молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, который выбирают из группы, состоящей из сурьмы и теллура; отработанный смешанный металлоксидный катализатор, содержащий молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из сурьмы и теллура; модификатор активности, выбранный из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединений бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений молибдена, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей; и контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с кислородсодержащим газом или кислородсодержащим газом и аммиаком в присутствии указанной каталитической смеси. В некоторых вариантах смесь катализаторов содержит два или более модификатора активности.In one embodiment, the present invention provides a process for the oxidative ammonolysis or oxidation of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons to produce an unsaturated nitrile or unsaturated organic acid, said method comprising: preparing a mixture of catalysts comprising: a freshly prepared mixed metal oxide catalyst comprising molybdenum, vanadium, niobium and at least one element selected from the group consisting of antimony and tellurium; a spent mixed metal oxide catalyst comprising molybdenum, vanadium, niobium and at least one element selected from the group consisting of antimony and tellurium; activity modifier selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compounds, cerium compounds, germanium compounds, lithium compounds, molybdenum compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phosphorus compounds, selenium compounds, tantalum compounds, tellurium compounds titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof; and contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with an oxygen-containing gas or an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of said catalytic mixture. In some embodiments, the catalyst mixture contains two or more activity modifiers.

Настоящее изобретение также включает способ окислительного аммонолиза насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов для получения ненасыщенного нитрила, причем указанный способ включает приготовление каталитическрй смеси, содержащей модификатор активности, который выбран из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединений бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей; свежеприготовленный смешанный металлоксидный катализатор и отработанный смешанный металлоксидный катализатор; причем состав каждого из указанного свежеприготовленного и указанного отработанного катализатора определяется независимо эмпирической формулой:The present invention also includes a method of oxidative ammonolysis of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons to produce an unsaturated nitrile, said method comprising preparing a catalytic mixture containing an activity modifier selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compounds, cerium compounds, germanium compounds, lithium compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phospho compounds and selenium compounds, tantalum compounds, tellurium compounds, titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof; a freshly prepared mixed metal oxide catalyst and a spent mixed metal oxide catalyst; moreover, the composition of each of the specified freshly prepared and specified spent catalyst is determined independently by the empirical formula:

Mo1VaSbbNbcXdLeOn,Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,

где Х выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующих элементов к числу молей Mo; и контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с аммиаком и кислородсодержащим газом в присутствии каталитической смеси.where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤ a ≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a , b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding elements to the number of moles of Mo; and contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with ammonia and an oxygen-containing gas in the presence of a catalytic mixture.

В одном варианте изобретение предлагает способ окислительного аммонолиза или окисления насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов для получения ненасыщенного нитрила или ненасыщенной органической кислоты, причем указанный способ включает приготовление каталитической смеси, содержащей механическую смесь смешанного металлоксидного катализатора и модификатора активности, причем смешанный металлоксидный катализатор включает молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из сурьмы и теллура, и в которой модификатор активности выбирают из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединений бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей; и контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с кислородсодержащим газом или кислородсодержащим газом и аммиаком в присутствии каталитической смеси.In one embodiment, the invention provides a method for the oxidative ammonolysis or oxidation of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons to produce an unsaturated nitrile or unsaturated organic acid, said method comprising preparing a catalytic mixture comprising a mechanical mixture of a mixed metal oxide catalyst and an activity modifier, the mixed metal oxide the catalyst includes molybdenum, vanadium, niobium and at least one element t selected from the group consisting of antimony and tellurium, and in which the activity modifier is selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compounds, cerium compounds, germanium compounds, lithium compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phosphorus compounds, selenium compounds, tantalum compounds, tellurium compounds, titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof; and contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with an oxygen-containing gas or an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of a catalytic mixture.

Настоящее изобретение также включает способ окислительного аммонолиза или окисления насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов для получения ненасыщенного нитрила или ненасыщенной органической кислоты, причем указанный способ включает: объединение каталитической композиции и модификатора активности с образованием каталитической смеси, причем каталитическая композиция включает смешанный оксид, определяемый эмпирическрй формулой:The present invention also includes a process for the oxidative ammonolysis or oxidation of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons to produce an unsaturated nitrile or unsaturated organic acid, said method comprising: combining a catalyst composition and an activity modifier to form a catalyst mixture, the catalyst composition comprising a mixed oxide defined by the empirical formula:

Mo1VaSbbNbcXdLeOn,Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,

где Х выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения, валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующих элементов к числу молей Mo; и в которой модификатор активности выбран из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединений бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей; и контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с кислородсодержащим газом или кислородсодержащим газом и аммиаком в присутствии каталитической смеси.where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤ a ≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary for saturation, the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a , b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding elements to the number of moles of Mo; and wherein the activity modifier is selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compounds, cerium compounds, germanium compounds, lithium compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phosphorus compounds, selenium compounds, tantalum compounds, tellurium compounds, titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof; and contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with an oxygen-containing gas or an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of a catalytic mixture.

В одном варианте настоящее изобретение относится к способу окислительного аммонолиза насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов для получения ненасыщенного нитрила, причем указанный способ включает: объединение указанной каталитической композиции и модификатора активности с образованием каталитической смеси, причем каталитическая композиция включает смешанный оксид, определяемый эмпирическрй формулой:In one embodiment, the present invention relates to a method for the oxidative ammonolysis of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons to produce an unsaturated nitrile, said method comprising: combining said catalyst composition and an activity modifier to form a catalyst mixture, the catalyst composition comprising a mixed oxide, as determined empirical formula:

Mo1VaSbbNbcXdLeOn,Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,

где X выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующих элементов к числу молей Mo; и в которой модификатор активности выбирают из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединений бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей; и контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с аммиаком и кислородсодержащим газом в присутствии каталитической смеси.where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤ a ≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a , b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding elements to the number of moles of Mo; and in which the activity modifier is selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compounds, cerium compounds, germanium compounds, lithium compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phosphorus compounds, selenium compounds, tantalum compounds, tellurium compounds, titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof; and contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with ammonia and an oxygen-containing gas in the presence of a catalytic mixture.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Настоящее изобретение в целом относится к способу окислительного аммонолиза насыщенного или ненасыщенного углеводорода и к каталитическим композициям, которые можно использовать в данном способе. Такие способы эффективны для окислительного аммонолиза пропана до акрилонитрила и изобутана до метакрилонитрила и/или конверсии пропана в акриловую кислоту и изобутана в метакриловую кислоту (по реакции окисления).The present invention generally relates to a method for oxidative ammonolysis of a saturated or unsaturated hydrocarbon and to catalytic compositions that can be used in this method. Such methods are effective for the oxidative ammonolysis of propane to acrylonitrile and isobutane to methacrylonitrile and / or the conversion of propane to acrylic acid and isobutane to methacrylic acid (by oxidation reaction).

В одном или нескольких вариантах ненасыщенный нитрил получают по способу, включающему окислительный аммонолиз насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов и включающему стадии объединения модификатора активности, свежеприготовленного смешанного металлоксидного катализатора и отработанного смешанного металлоксидного катализатора с образованием каталитической смеси, и контактирования углеводорода с аммиаком и кислородсодержащим газом в присутствии этой каталитической смеси.In one or more embodiments, unsaturated nitrile is prepared by a process comprising oxidative ammonolysis of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons and comprising the steps of combining an activity modifier, a freshly prepared mixed metal oxide catalyst and a spent mixed metal oxide catalyst to form a catalytic mixture, and contacting the hydrocarbon with ammonia and oxygen-containing gas in the presence of this catalytic mixture.

Настоящее изобретение предлагает способ окислительного аммонолиза или окисления насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов для получения ненасыщенного нитрила или ненасыщенной органической кислоты, причем указанный способ включает: приготовление каталитической смеси, содержащей свежеприготовленный смешанный металлоксидный катализатор, включающий молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из сурьмы и теллура, отработанный смешанный металлоксидный катализатор, включающий молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из сурьмы и теллура, и модификатор активности, выбранный из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединении бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей; и контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с кислородсодержащим газом или кислородсодержащим газом и аммиаком в присутствии этой каталитической смеси.The present invention provides a method for the oxidative ammonolysis or oxidation of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons to produce an unsaturated nitrile or unsaturated organic acid, said method comprising: preparing a catalytic mixture containing a freshly prepared mixed metal oxide catalyst comprising molybdenum, vanadium, niobium and at least one element selected from the group consisting of antimony and tellurium, spent mixed an metal oxide catalyst comprising molybdenum, vanadium, niobium and at least one element selected from the group consisting of antimony and tellurium, and an activity modifier selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compound, cerium compounds , germanium compounds, lithium compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phosphorus compounds, selenium compounds, tantalum compounds, tellurium compounds, titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof; and contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with an oxygen-containing gas or an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of this catalytic mixture.

В одном варианте модификатор катализатора выбирают из группы, состоящей из нитрата алюминия, оксида алюминия, оксида сурьмы (III), оксалата сурьмы (III), тартрата сурьмы (III), оксида сурьмы (V), тетроксида сурьмы, Sb6O13, оксида мышьяка (III), оксида мышьяка (V), мышьяковой кислоты, оксида бора, борной кислоты, нитрата церия-аммония, ацетата церия, гидрата оксалата церия (III), оксида церия (IV), оксида германия (IV), оксида лития, гидроксида лития, ацетата лития, нитрата лития, тартрата лития, аммоний ниобий оксалата, оксалата ниобия, оксида ниобия, пентоксида фосфора, фосфата аммония, диоксида селена, оксида тантала (V), теллуровой кислоты, диоксида теллура, триоксида теллура, диоксида титана-рутила (TiO2), диоксида титана анатаза (TiO2), изопропоксида титана, TiO(оксалата), триоксида вольфрама, оксалата ванадила, оксида ванадия (III), оксида ванадия(IV), оксида ванадия(V), нитрата цирконила, оксида циркония и их смесей.In one embodiment, the catalyst modifier is selected from the group consisting of aluminum nitrate, aluminum oxide, antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate, antimony (V) oxide, antimony tetroxide, Sb 6 O 13 , oxide arsenic (III), arsenic (V) oxide, arsenic acid, boron oxide, boric acid, cerium-ammonium nitrate, cerium acetate, cerium (III) oxalate hydrate, cerium (IV) oxide, germanium (IV) oxide, lithium oxide, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium nitrate, lithium tartrate, ammonium niobium oxalate, niobium oxalate, niobium oxide, fo pentoxide sphora, ammonium phosphate, selenium dioxide, tantalum (V) oxide, telluric acid, tellurium dioxide, tellurium dioxide, titanium-rutile dioxide (TiO 2 ), titanium dioxide anatase (TiO 2 ), titanium isopropoxide, TiO (oxalate), tungsten trioxide , vanadyl oxalate, vanadium (III) oxide, vanadium (IV) oxide, vanadium (V) oxide, zirconyl nitrate, zirconium oxide and mixtures thereof.

В еще одном варианте каталитическая смесь содержит по меньшей мере примерно 0.01 моль модификатора активности в расчете на моль Мо во всем свежеприготовленном или отработанном смешанном металлоксидном катализаторе. В другом варианте настоящее изобретение включает объединение свежеприготовленного смешанного оксидного катализатора с модификатором активности методом влажной пропитки. В одном из аспектов настоящего изобретения один или оба свежеприготовленные смешанные оксидные катализаторы и отработанный смешанный оксидный катализатор готовят негидротермальным способом синтеза. Кроме того, настоящее изобретение может включать механическое смешение свежеприготовленного смешанного оксидного катализатора, отработанного смешанного оксидного катализатора и модификатора активности; причем указанная стадия приготовления включает также стадию предварительного смешения свежеприготовленной композиции смешанного оксидного катализатора и модификатора активности. Кроме того, настоящее изобретение может включать стадию нагревания или прокаливания указанной каталитической смеси.In yet another embodiment, the catalytic mixture contains at least about 0.01 mol of activity modifier per mole of Mo in the whole freshly prepared or spent mixed metal oxide catalyst. In another embodiment, the present invention comprises combining a freshly prepared mixed oxide catalyst with a wet impregnation activity modifier. In one aspect of the present invention, one or both of the freshly prepared mixed oxide catalysts and the spent mixed oxide catalyst are prepared by a non-hydrothermal synthesis process. In addition, the present invention may include mechanically mixing a freshly prepared mixed oxide catalyst, a spent mixed oxide catalyst, and an activity modifier; wherein said preparation step also includes the step of pre-mixing the freshly prepared mixed oxide catalyst composition and activity modifier. In addition, the present invention may include the step of heating or calcining said catalyst mixture.

В одном варианте свежеприготовленная каталитическая композиция включает смешанный оксид, определяемый эмпирической формулой:In one embodiment, a freshly prepared catalyst composition comprises a mixed oxide defined by the empirical formula:

Mo1VaSbbNbcXdLeOn,Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,

где X выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующих элементов к числу молей Mo.where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤ a ≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a , b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding elements to the number of moles of Mo.

В одном варианте использованная каталитическая композиция включает смешанный оксид, определяемый эмпирической формулой:In one embodiment, the catalyst composition used includes a mixed oxide defined by the empirical formula:

Mo1VaSbbNbcXdLeOn,Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,

где X выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующих элементов к числу молей Mo.where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, But, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤ a ≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a , b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding elements to the number of moles of Mo.

Настоящее изобретение также включает способ окислительного аммонолиза или окисления насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов для получения ненасыщенного нитрила или ненасыщенной органической кислоты, причем указанный способ включает: механическое смешение сухого смешанного металлоксидного катализатора и модификатора активности с образованием каталитической смеси, причем смешанный металлоксидный катализатор включает молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из сурьмы и теллура, и модификатор активности выбирают из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединений бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей; и контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с кислородсодержащим газом или кислородсодержащим газом и аммиаком в присутствии каталитической смеси.The present invention also includes a process for the oxidative ammonolysis or oxidation of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons to produce an unsaturated nitrile or unsaturated organic acid, said method comprising: mechanically mixing a dry mixed metal oxide catalyst and an activity modifier to form a catalytic mixture, the mixed metal oxide the catalyst includes molybdenum, vanadium, niobium and at least one element, in selected from the group consisting of antimony and tellurium, and the activity modifier is selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compounds, cerium compounds, germanium compounds, lithium compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phosphorus compounds, compounds selenium, tantalum compounds, tellurium compounds, titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof; and contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with an oxygen-containing gas or an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of a catalytic mixture.

Модификатор активности согласно данному изобретению выбирают из группы, состоящей из нитрата алюминия, оксида алюминия, оксида сурьмы (III), оксалата сурьмы (III), тартрата сурьмы (III), оксида сурьмы (V), тетроксида сурьмы, Sb6O13, оксида мышьяка (III), оксида мышьяка (V), мышьяковой кислоты, оксида бора, борной кислоты, нитрата церия-аммония, ацетата церия, гидрата оксалата церия (III), оксида церия (IV), оксида германия (IV), оксида лития, гидроксида лития, ацетата лития, нитрата лития, тартрата лития, аммоний ниобий оксалата, оксалата ниобия, оксида ниобия, пентоксида фосфора, фосфата аммония, диоксида селена, оксида тантала(V), теллуровой кислоты, диоксида теллура, триоксида теллура, диоксида титана (TiO2) рутила, диоксида титана (TiO2) анатаза, изопропоксида титана, TiO (оксалата), триоксида вольфрама, оксалата ванадила, оксида ванадия (III), оксида ванадия (IV), оксида ванадия (V), нитрата цирконила, оксида циркония и их смесей.The activity modifier according to this invention is selected from the group consisting of aluminum nitrate, aluminum oxide, antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate, antimony (V) oxide, antimony tetroxide, Sb 6 O 13 , oxide arsenic (III), arsenic (V) oxide, arsenic acid, boron oxide, boric acid, cerium-ammonium nitrate, cerium acetate, cerium (III) oxalate hydrate, cerium (IV) oxide, germanium (IV) oxide, lithium oxide, lithium hydroxide, lithium acetate, lithium nitrate, lithium tartrate, ammonium niobium oxalate, niobium oxalate, niobium oxide, ne toksida phosphorus, ammonium phosphate, selenium dioxide, tantalum oxide (V), telluric acid, tellurium dioxide, trioxide, tellurium, titanium dioxide (TiO 2) of rutile titanium dioxide (TiO 2), anatase titanium isopropoxide, TiO (oxalate), tungsten trioxide , vanadyl oxalate, vanadium (III) oxide, vanadium (IV) oxide, vanadium (V) oxide, zirconyl nitrate, zirconium oxide and mixtures thereof.

В одном варианте смешанный металлоксидный катализатор содержит также по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, вольфрама, титана, олова, германия, циркония, лития и гафния. Один или несколько смешанных металлоксидных катализаторов и модификаторов активности включают носитель, который выбирают из группы, состоящей из оксида кремния, оксида алюминия, оксида циркония, оксида титана или их смесей. Кроме того, каталитическая смесь может содержать по меньшей мере примерно 0.01 моль модификатора активности на моль Mo в смешанном металлоксидном катализаторе. В одном аспекте изобретения стадия механического смешения включает смешение прокаленного смешанного металлоксидного катализатора и модификатора активности.In one embodiment, the mixed metal oxide catalyst also contains at least one element selected from the group consisting of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, tungsten, titanium, tin, germanium, zirconium, lithium and hafnium. One or more mixed metal oxide catalysts and activity modifiers include a carrier that is selected from the group consisting of silica, alumina, zirconia, titanium oxide, or mixtures thereof. In addition, the catalytic mixture may contain at least about 0.01 mol of activity modifier per mole of Mo in the mixed metal oxide catalyst. In one aspect of the invention, the mechanical mixing step comprises mixing a calcined mixed metal oxide catalyst and an activity modifier.

В одном варианте смешанный металлоксидный катализатор включает смешанный оксид, определяемый эмпирической формулой:In one embodiment, the mixed metal oxide catalyst comprises a mixed oxide defined by the empirical formula:

Mo1VaSbbNbcXdLeOn,Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,

где X выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующих элементов к числу молей Mo.where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤ a ≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a , b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding elements to the number of moles of Mo.

В одном варианте предложен окислительный аммонолиз насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов, в котором указанная стадия контактирования включает контактирование насыщенного или ненасыщенного углеводорода или смеси насыщенного и ненасыщенного углеводородов с аммиаком и кислородсодержащим газом в присутствии каталитической смеси.One embodiment provides oxidative ammonolysis of a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons, wherein said contacting step comprises contacting a saturated or unsaturated hydrocarbon or a mixture of saturated and unsaturated hydrocarbons with ammonia and an oxygen-containing gas in the presence of a catalytic mixture.

Один вариант изобретения предлагает приготовление сухого смешанного металлоксидного катализатора негидротермальным синтезом.One embodiment of the invention provides the preparation of a dry mixed metal oxide catalyst by non-hydrothermal synthesis.

Кроме того, один вариант изобретения предлагает стадию механического смешения, которая предполагает смешение непрокаленного или частично прокаленного сухого смешанного металлоксидного катализатора и модификатора активности с образованием смеси и последующую стадию прокаливания смеси.In addition, one embodiment of the invention provides a mechanical mixing step, which involves mixing an uncalcined or partially calcined dry mixed metal oxide catalyst and an activity modifier to form a mixture, and a subsequent calcining step of the mixture.

Модификатор активностиActivity modifier

Модификатор активности можно смешать с катализатором до внесения катализатора в реактор. В одном или нескольких вариантах модификатор активности представляет собой соединение или смесь соединений, выбранных из группы, состоящей из соединений алюминия, соединений сурьмы, соединений мышьяка, соединений бора, соединений церия, соединений германия, соединений лития, соединений молибдена, соединений неодима, соединений ниобия, соединений фосфора, соединений селена, соединений тантала, соединений теллура, соединений титана, соединений вольфрама, соединений ванадия, соединений циркония и их смесей. В одном или нескольких вариантах модификатор активности можно нанести на инертный носитель, в том числе, но не ограничиваясь этим, на оксид кремния, оксид титана, оксид циркония или их смеси.The activity modifier can be mixed with the catalyst before the catalyst is introduced into the reactor. In one or more embodiments, the activity modifier is a compound or mixture of compounds selected from the group consisting of aluminum compounds, antimony compounds, arsenic compounds, boron compounds, cerium compounds, germanium compounds, lithium compounds, molybdenum compounds, neodymium compounds, niobium compounds, phosphorus compounds, selenium compounds, tantalum compounds, tellurium compounds, titanium compounds, tungsten compounds, vanadium compounds, zirconium compounds and mixtures thereof. In one or more embodiments, the activity modifier can be applied to an inert carrier, including, but not limited to, silica, titanium oxide, zirconium oxide, or mixtures thereof.

Примеры соединений алюминия включают нитрат алюминия и оксид алюминия (Al2O3). Примеры соединений сурьмы включают оксиды сурьмы, оксалаты сурьмы и тартраты сурьмы. Конкретные примеры включают оксид сурьмы (III), оксалат сурьмы (III), тартрат сурьмы(III) и оксид сурьмы (V), тетроксид сурьмы (Sb2O4) и Sb6O13. Примеры соединений мышьяка включают оксид мышьяка(III), оксид мышьяка (V) и мышьяковую кислоту. Примерами соединение бора являются оксид бора и борная кислота.Examples of aluminum compounds include aluminum nitrate and alumina (Al 2 O 3 ). Examples of antimony compounds include antimony oxides, antimony oxalates and antimony tartrates. Specific examples include antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate and antimony (V) oxide, antimony tetroxide (Sb 2 O 4 ) and Sb 6 O 13 . Examples of arsenic compounds include arsenic (III) oxide, arsenic (V) oxide, and arsenic acid. Examples of a boron compound are boron oxide and boric acid.

Примеры соединений церия включают нитрат церия-аммония, ацетат церия, гидрат оксалата церия (III) и оксид церия (IV) Примером соединений германия является оксид германия (IV). Примеры соединений лития включают гидроксид лития, оксид лития, нитрат лития, ацетат лития и тартрат лития.Examples of cerium compounds include cerium ammonium nitrate, cerium acetate, cerium (III) oxalate hydrate, and cerium (IV) oxide. An example of germanium compounds is germanium (IV) oxide. Examples of lithium compounds include lithium hydroxide, lithium oxide, lithium nitrate, lithium acetate and lithium tartrate.

Примеры соединений молибдена включают оксид молибдена (VI) (MoO3), гептамолибдат аммония или молибденовую кислоту. Примеры соединений неодима включают хлорид неодима(III), оксид неодима(III), изопропоксид неодима(III) и гидрат ацетата неодима(III). Примеры соединений ниобия включают аммоний ниобий оксалат, оксалат ниобия и оксид ниобия.Examples of molybdenum compounds include molybdenum (VI) oxide (MoO 3 ), ammonium heptamolybdate or molybdenum acid. Examples of neodymium compounds include neodymium (III) chloride, neodymium (III) oxide, neodymium (III) isopropoxide and neodymium (III) acetate hydrate. Examples of niobium compounds include ammonium niobium oxalate, niobium oxalate and niobium oxide.

Примеры соединений фосфора включают пентоксид фосфора и фосфат аммония. Примеры соединений селена включают диоксид селена. Примеры соединений тантала включают оксид тантала(V). Примеры соединений теллура включают теллуровую кислоту, диоксид теллура и триоксид теллура.Examples of phosphorus compounds include phosphorus pentoxide and ammonium phosphate. Examples of selenium compounds include selenium dioxide. Examples of tantalum compounds include tantalum (V) oxide. Examples of tellurium compounds include telluric acid, tellurium dioxide and tellurium trioxide.

Примеры соединений титана включают диоксид титана (TiO2), (рутил и/или анатаз), изопропоксид титана и (TiO) оксалат. Диоксид титана выпускают под маркой Degussa P-25, Tronox A-K-1 и Tronox 8602 (прежнее название A-K-350). Примеры соединений вольфрама включают триоксид вольфрама, вольфрамовую кислоту и вольфрамат аммония. Примеры соединений ванадия включают оксалат ванадила, оксид ванадия (III), оксид ванадия (IV), метаванадат аммония и оксид ванадия (V). Примерами соединений циркония являются нитрат циркония и оксид циркония (ZrO2).Examples of titanium compounds include titanium dioxide (TiO 2 ), (rutile and / or anatase), titanium isopropoxide and (TiO) oxalate. Titanium dioxide is available under the brand name Degussa P-25, Tronox AK-1 and Tronox 8602 (formerly AK-350). Examples of tungsten compounds include tungsten trioxide, tungsten acid and ammonium tungstate. Examples of vanadium compounds include vanadyl oxalate, vanadium (III) oxide, vanadium (IV) oxide, ammonium metavanadate and vanadium (V) oxide. Examples of zirconium compounds are zirconium nitrate and zirconium oxide (ZrO 2 ).

В одном или нескольких вариантах используют два или несколько модификаторов активности. Модификаторы можно добавлять в каталитическую смесь одновременно или последовательно. Модификаторы можно предварительно смешивать или добавлять к каталитической смеси по отдельности.In one or more embodiments, two or more activity modifiers are used. Modifiers can be added to the catalytic mixture simultaneously or sequentially. Modifiers can be premixed or added separately to the catalyst mixture.

В одном варианте модификатор активности представляет собой твердое. вещество, которое для повышения каталитической активности механически смешивают со смешанным оксидным катализатором. Перед использованием в способе по настоящему изобретению модификатор активности можно термически или механически обработать, например, измельчить, просеять и/или спрессовать.In one embodiment, the activity modifier is solid. a substance that is mechanically mixed with a mixed oxide catalyst to increase catalytic activity. Before use in the method of the present invention, the activity modifier can be thermally or mechanically processed, for example, crushed, sieved and / or pressed.

В других вариантах модификатор активности можно ввести в виде раствора или суспензии, которыми пропитывают смешанную оксидную каталитическую композицию.In other embodiments, the activity modifier may be administered in the form of a solution or suspension that is impregnated with the mixed oxide catalyst composition.

Количество модификатора активности, который добавляют к каталитической смеси, конкретно не ограничено. В одном варианте количество модификатора активности выражают в молях модификатора активности на моль молибдена во всем свежем или отработанном смешанном оксидном катализаторе. В одном или нескольких вариантах каталитическая смесь содержит по меньшей мере примерно 0.01 моль модификатора активности на моль молибдена. В этих или других вариантах каталитическая смесь содержит до примерно 1.0 моль модификатора активности на моль молибдена во всем свежеприготовленном или отработанном смешанном оксидном катализаторе. В одном варианте каталитическая смесь содержит примерно 0.01-1.0 моль модификатора активности на моль молибдена. В другом варианте каталитическая смесь содержит примерно 0.011-0.5, а в еще одном варианте примерно 0.012-0.2 моль модификатора активности на моль молибдена во всем свежем или отработанном смешанном оксидном катализаторе.The amount of activity modifier that is added to the catalyst mixture is not particularly limited. In one embodiment, the amount of activity modifier is expressed in moles of activity modifier per mole of molybdenum in all fresh or spent mixed oxide catalyst. In one or more embodiments, the catalytic mixture contains at least about 0.01 mol of activity modifier per mole of molybdenum. In these or other embodiments, the catalyst mixture contains up to about 1.0 mole of activity modifier per mole of molybdenum in the whole freshly prepared or spent mixed oxide catalyst. In one embodiment, the catalytic mixture contains about 0.01-1.0 moles of activity modifier per mole of molybdenum. In another embodiment, the catalytic mixture contains about 0.011-0.5, and in another embodiment, about 0.012-0.2 moles of activity modifier per mole of molybdenum in all fresh or spent mixed oxide catalyst.

Кроме того, модификатор активности содержит соединение молибдена. Модификатор активности может содержать оксид сурьмы (III), оксалат сурьмы (III), тартрат сурьмы (III), оксид сурьмы (V), тетроксид сурьмы Sb2O4, оксид германия (IV), теллуровую кислоту, гидроксид лития или оксид церия (IV) или их смесь.In addition, the activity modifier contains a molybdenum compound. The activity modifier may contain antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate, antimony (V) oxide, antimony tetroxide Sb 2 O 4 , germanium (IV) oxide, telluric acid, lithium hydroxide or cerium oxide ( Iv) or a mixture thereof.

В одном варианте модификатор активности включает оксид сурьмы (III), оксалат сурьмы (III), тартрат сурьмы (III), оксид сурьмы (V), тетроксид сурьмы Sb2O4 или их смесь. Кроме того, модификатор активности может также содержать соединение теллура.In one embodiment, the activity modifier includes antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate, antimony (V) oxide, antimony tetroxide Sb 2 O 4, or a mixture thereof. In addition, the activity modifier may also contain a tellurium compound.

В одном варианте один или несколько модификаторов активности, свежеприготовленный смешанный металлоксидный катализатор и отработанный смешанный металлоксидный катализатор включают носитель, который выбирают из группы, состоящей из оксида кремния, оксида алюминия, оксида циркония, оксида титана или их смесей.In one embodiment, one or more activity modifiers, a freshly prepared mixed metal oxide catalyst, and a spent mixed metal oxide catalyst include a carrier selected from the group consisting of silica, alumina, zirconia, titanium oxide, or mixtures thereof.

Композиция смешанного металлоксидного катализатораThe composition of the mixed metal oxide catalyst

Усовершенствованный способ по настоящему изобретению применим для многих композиций свежеприготовленных и отработанных смешанных оксидных катализаторов окислительного аммонолиза и окисления. Использованный здесь термин «свежеприготовленный катализатор» относится к катализатору, который ранее не контактировал с потоком сырья в реакторе. Использованный термин «отработанный катализатор» относится к катализатору, который ранее был в контакте с потоком сырья в реакторе. В некоторых вариантах свежеприготовленный и отработанный катализаторы имеют один и тот же начальный состав, а в других вариантах начальные составы свежеприготовленного и отработанного катализаторов различны. Приведенное ниже описание каталитической композиции из смешанных оксидов и ее приготовления применимо как для свежеприготовленной, так и отработанной каталитической композиции по данному изобретению.The improved method of the present invention is applicable to many compositions of freshly prepared and spent mixed oxide catalysts for oxidative ammonolysis and oxidation. As used herein, the term “freshly prepared catalyst” refers to a catalyst that has not previously been in contact with a feed stream in a reactor. The term "spent catalyst" as used refers to a catalyst that has previously been in contact with a feed stream in a reactor. In some embodiments, the freshly prepared and spent catalysts have the same initial composition, and in other embodiments, the initial compositions of the freshly prepared and spent catalysts are different. The following description of the mixed oxide catalyst composition and its preparation is applicable to both the freshly prepared and spent catalyst composition of this invention.

В одном варианте каталитическая композиция смешанных оксидов включает молибден, ванадий, ниобий и один или оба элемента - сурьму и теллур. В одном или нескольких вариантах смешанный оксидный катализатор также включает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия и лютеция. В некоторых вариантах каталитическая композиция может включать по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из вольфрама, теллура, титана, олова, германия, циркония и гафния. Использованный здесь термин «по меньшей мере один элемент, выбранный из группы» или «по меньшей мере один лантанид, выбранный из группы» включает в себя смеси двух или нескольких указанных элементов или лантанидов соответственно.In one embodiment, the mixed oxide catalyst composition comprises molybdenum, vanadium, niobium, and one or both of antimony and tellurium. In one or more embodiments, the mixed oxide catalyst also includes at least one element selected from the group consisting of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium. In some embodiments, the catalyst composition may include at least one element selected from the group consisting of tungsten, tellurium, titanium, tin, germanium, zirconium, and hafnium. The term “at least one element selected from the group” or “at least one lanthanide selected from the group” as used herein includes mixtures of two or more of these elements or lanthanides, respectively.

В одном варианте один или оба смешанные оксидные катализаторы - свежеприготовленный и отработанный - включают молибден, ванадий, сурьму и ниобий, и их можно независимо описать эмпирической формулой:In one embodiment, one or both mixed oxide catalysts — freshly prepared and spent — include molybdenum, vanadium, antimony, and niobium, and can be independently described by the empirical formula:

Mo1VaSbbNbcXdLeOn,Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,

где X выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей, L выбирают из группы, состоящей из La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей,where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof, L is selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and mixtures thereof,

0.1≤a≤1.0,0.1≤ a ≤1.0,

0.01≤b≤1.0,0.01≤b≤1.0,

0.001≤c≤0.25,0.001≤c≤0.25,

0≤d≤0.6,0≤d≤0.6,

0≤e≤1; и0≤e≤1; and

n является числом атомов кислорода углерода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующих элементов к числу молей Mo.n is the number of carbon oxygen atoms needed to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a , b, c, d and e are the ratio of the number of moles of the corresponding elements to the number of moles of Mo.

В одном или нескольких вариантах, где каталитические композиции используют в способе окислительного аммонолиза, Х можно выбирать из группы, состоящей из W, Te, Ti, Ge, Sn, Zr, Hf, Li и их смесей. В других вариантах Х можно выбирать из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Zr, Hf, Li и их смесей. В других вариантах каталитических композиций, описанных приведенной выше эмпирической формулой, Х является элементом из числа W, Te, Ti, Li или Sn. В других вариантах каталитических композиций, описываемых приведенной выше эмпирической формулой, X - это W.In one or more embodiments where the catalyst compositions are used in an oxidative ammonolysis process, X may be selected from the group consisting of W, Te, Ti, Ge, Sn, Zr, Hf, Li, and mixtures thereof. In other embodiments, X may be selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Zr, Hf, Li, and mixtures thereof. In other embodiments of the catalyst compositions described above by the empirical formula, X is an element from among W, Te, Ti, Li, or Sn. In other embodiments of the catalyst compositions described by the empirical formula above, X is W.

В одном или нескольких вариантах, где каталитические композиции используют в способе окислительного аммонолиза, L можно выбирать из группы, состоящей из La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu. В других вариантах каталитических композиций, описываемых приведенной выше эмпирической формулой, L является Pr, L является Nd, L является Sm, L является Eu, L является Gd, L является Tb, L является Dy, L является Но, L является Er, L является Tm, L является Yb и L является Lu. В других вариантах каталитических композиций, описываемых приведенной выше эмпирической формулой, L является одним из элементов - Nd, Се или Pr.In one or more embodiments where the catalyst compositions are used in an oxidative ammonolysis process, L may be selected from the group consisting of La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu . In other embodiments of the catalyst compositions described by the empirical formula above, L is Pr, L is Nd, L is Sm, L is Eu, L is Gd, L is Tb, L is Dy, L is But, L is Er, L is Tm, L is Yb and L is Lu. In other embodiments of the catalyst compositions described by the above empirical formula, L is one of the elements — Nd, Ce, or Pr.

В других вариантах каталитических композиций, описываемых приведенной выше эмпирической формулой, a, b, end каждый независимо находится в следующих интервалах: 0.1≤a, 0.2<a, a<0.3, a<0.4, a<0.8, a≤1.0, 0.01≤b, 0.05<b, 0.1<b, b<0.3, b<0.6, b≤1.0, 0.001<c, 0.01<c, 0.02<c, 0.03<c, 0.04<c, c<0.05, c<0.1, c<0.15, c<0.2, c≤0.25, 0≤d, 0.001<d, 0.002<d, 0.003<d, 0.004<d, d<0.006, d<0.01, d<0.02, d<0.05, d<0.1, d≤0.2, 0≤e, 0.001<e, e<0.006, e<0.01, e<0.02, e<0.04, e<0.1, e≤1.In other embodiments of the catalytic compositions described by the above empirical formula, a , b, end, each independently lies in the following ranges: 0.1≤ a , 0.2 < a , a <0.3, a <0.4, a <0.8, a≤1.0, 0.01≤ b, 0.05 <b, 0.1 <b, b <0.3, b <0.6, b≤1.0, 0.001 <c, 0.01 <c, 0.02 <c, 0.03 <c, 0.04 <c, c <0.05, c <0.1, c <0.15, c <0.2, c≤0.25, 0≤d, 0.001 <d, 0.002 <d, 0.003 <d, 0.004 <d, d <0.006, d <0.01, d <0.02, d <0.05, d < 0.1, d≤0.2, 0≤e, 0.001 <e, e <0.006, e <0.01, e <0.02, e <0.04, e <0.1, e≤1.

Катализатор по настоящему изобретению может быть либо нанесенным, либо ненанесенным (т.е. катализатор может включать носитель или может быть объемным катализатором). Подходящими носителями являются оксид кремния, оксид алюминия, оксид циркония, оксид титана или их смеси. Однако при использовании оксидов циркония или титана в качестве носителей отношение молибдена к цирконию или титану возрастает по сравнению с величинами, указанными в приведенных формулах, и отношение Mo к Zr и Ti попадает в интервал примерно от 1:1 до 1:10. Обычно носитель служит связующим для катализатора и делает его более твердым и более устойчивым к истиранию. Однако в случае промышленного применения подобранная смесь как активной фазы (т.е. комплекса каталитически активных оксидов, описанного выше), так и носителя позволяет получить катализатор с приемлемой активностью и твердостью (сопротивлением истиранию). Любое увеличение количества активной фазы приводит к уменьшению твердости катализатора. Носитель в нанесенном катализаторе составляет 10-90 масс.%. Обычно носитель в нанесенном катализаторе составляет 40-60 масс.%. В одном варианте настоящего изобретения носитель в нанесенном катализаторе может составлять всего 10 масс.%. В еще одном варианте настоящего изобретения носитель в нанесенном катализаторе может составлять всего 30 масс.%. В другом варианте настоящего изобретения носитель в нанесенном катализаторе может составлять даже до 70 масс.%.The catalyst of the present invention can be either deposited or non-supported (i.e., the catalyst may include a carrier or may be a bulk catalyst). Suitable carriers are silica, alumina, zirconia, titanium oxide or mixtures thereof. However, when using zirconium or titanium oxides as carriers, the ratio of molybdenum to zirconium or titanium increases compared to the values indicated in the above formulas, and the ratio of Mo to Zr and Ti falls in the range from about 1: 1 to 1:10. Typically, the support serves as a binder for the catalyst and makes it harder and more resistant to abrasion. However, in the case of industrial applications, a selected mixture of both the active phase (i.e., the complex of catalytically active oxides described above) and the support allows one to obtain a catalyst with acceptable activity and hardness (abrasion resistance). Any increase in the amount of active phase leads to a decrease in the hardness of the catalyst. The carrier in the supported catalyst is 10-90 wt.%. Typically, the support in the supported catalyst is 40-60 wt.%. In one embodiment of the present invention, the support in the supported catalyst may comprise as little as 10% by weight. In yet another embodiment of the present invention, the support in the supported catalyst may comprise as little as 30% by weight. In another embodiment of the present invention, the support in the supported catalyst may be even up to 70 wt.%.

Приготовление смешанного металлоксидного катализатораPreparation of Mixed Metal Oxide Catalyst

Способ приготовления катализатора для использования в данном изобретении не является критичным. Можно использовать любой способ, известный в данной области, не ограничиваясь методами гидротермального синтеза и негидротермального синтеза.The method of preparation of the catalyst for use in this invention is not critical. Any method known in the art may be used, not limited to hydrothermal synthesis and non-hydrothermal synthesis.

В одном или нескольких вариантах смешанный металлоксидный катализатор можно приготовить описанными здесь способами гидротермального синтеза. Способы гидротермального синтеза раскрыты в патентной заявке США №2003/0004379, Gaffhey et al., Watanabe et al., «Новый способ синтеза смешанного оксидного катализатора Mo-V-Nb-Te окислительного аммонолиза пропана», Applied Catalysis A: General, 194-195, pp.479-485 (2000), и Ueda et al., «Селективное окисление легких алканов в присутствии гидротермально синтезированных оксидных катализаторов Mo-V-M-O (M=Al, Ga, Bi, Sb и Те)», Applied Catalysis A: General, 200, pp.135-145, которые включены здесь ссылкой.In one or more embodiments, a mixed metal oxide catalyst can be prepared by the hydrothermal synthesis methods described herein. Methods of hydrothermal synthesis are disclosed in US patent application No. 2003/0004379, Gaffhey et al., Watanabe et al., "A New Method for the Synthesis of a Mo-V-Nb-Te Mixed Oxidative Oxidative Ammonolysis of Propane", Applied Catalysis A: General, 194- 195, pp. 479-485 (2000), and Ueda et al., “Selective oxidation of light alkanes in the presence of hydrothermally synthesized Mo-VMO oxide catalysts (M = Al, Ga, Bi, Sb and Te)”, Applied Catalysis A: General, 200, pp. 135-145, which are incorporated herein by reference.

В целом описанные здесь каталитические композиции можно приготовить методом гидротермальнго синтеза; для этого исходные соединения (т.е. соединения, содержащие и/или выделяющие один или несколько металлов для каталитической композиции смешанного оксида металла) смешивают в водном растворе с образованием реакционной среды и затем реакционной среде дают возможность взаимодействовать при повышенном давлении и повышенной температуре в закрытом реакторе в течение времени, достаточного для полного протекания реакций с участием любых органических соединений, присутствующих в реакционной среде, например, растворителей, использованных для приготовления катализатора, или любых органических соединений, добавленных вместе с любыми исходными соединениями, содержащими компоненты смешанного оксида металла каталитической композиции.In general, the catalyst compositions described herein can be prepared by hydrothermal synthesis; for this, the starting compounds (i.e., compounds containing and / or emitting one or more metals for the mixed metal oxide catalyst composition) are mixed in an aqueous solution to form a reaction medium and then the reaction medium is allowed to interact under elevated pressure and elevated temperature in a closed reactor for a time sufficient for the complete reaction to take place with the participation of any organic compounds present in the reaction medium, for example, solvents used for rigotovleniya catalyst or any organic compounds added with any of the starting compounds containing components of the mixed metal oxide catalyst composition.

Исходные соединения вводят в реакцию в закрытом реакционном сосуде при температуре выше 100°C и повышенном давлении. В одном варианте исходные соединения вводят в реакцию в закрытом реакционном сосуде при температуре по меньшей мере примерно 125°C, в другом варианте при температуре по меньшей мере примерно 150°C и в еще одном варианте при температуре по меньшей мере примерно 175°C. В одном варианте исходные соединения вводят в реакцию в закрытом реакционном сосуде при давлении по меньшей мере примерно 50 фунт/кв. дюйм и в еще одном варианте при давлении по меньшей мере примерно 100 фунт/кв. дюйм. В одном или нескольких вариантах исходные соединения вводят в реакцию в закрытом реакционном сосуде при давлении до примерно 300 фунт/кв. дюйм. Такие закрытые реакционные сосуды можно снабдить приборами для контроля давления во избежание излишнего подъема давления в сосуде и/или для регулирования давления реакции.The starting compounds are reacted in a closed reaction vessel at a temperature above 100 ° C and elevated pressure. In one embodiment, the starting compounds are reacted in a closed reaction vessel at a temperature of at least about 125 ° C, in another embodiment, at a temperature of at least about 150 ° C, and in another embodiment, at a temperature of at least about 175 ° C. In one embodiment, the starting compounds are reacted in a closed reaction vessel at a pressure of at least about 50 psi. inch and in another embodiment, at a pressure of at least about 100 psi. inch. In one or more embodiments, the starting compounds are reacted in a closed reaction vessel at a pressure of up to about 300 psi. inch. Such closed reaction vessels may be provided with pressure monitoring devices to avoid excessive pressure build-up in the vessel and / or to control the reaction pressure.

Исходные соединения можно ввести в реакцию по методике, которая предусматривает смешение исходных соединений в ходе реакции. Конкретный механизм смешения не является критичным и может включать, например, смешение компонентов (например, перемешиванием или взмучиванием) во время стадии реакции любым эффективным способом. Такие способы включают, например, перемешивание компонентов в реакционном сосуде путем встряхивания, переворачивания или вибрации. Такие способы также включают, например, перемешивание с помощью мешалки, находящейся по меньшей мере частично внутри реакционного сосуда и приводимой в движение двигателем, соединенным с мешалкой или с реакционным сосудом для приведения в движение мешалки и реакционного сосуда. Рабочая часть мешалки может находиться непосредственно на валу, либо она приводится в движение через вал. Двигатель может быть связан с мешалкой напрямую или опосредованно (например, через магнитную связь). Обычно перемешивания достаточно для эффективной реакции между компонентами реакционной среды с образованием более однородной реакционной среды (например, приводящей к более однородному смешанному металлоксидному предшественнику) по сравнению с реакцией без перемешивания. Это приводит к более эффективному поглощению исходных веществ и более однородному смешанному оксиду металла. Перемешивание реакционной среды во время реакции также приводит к образованию смешанного оксида металла в растворе, а не на стенках реакционного сосуда. Это обеспечивает более легкое выделение и отделение полученного смешанного оксида металла такими способами, как центрифугирование, декантация или фильтрование, и позволяет избежать необходимости извлекать значительную часть продукта со стенок реакционного сосуда. Еще одним преимуществом является то, что нахождение смешанного оксида металла в растворе дает возможность частицам расти по всем граням, а не на ограниченных гранях, доступных в случае роста частиц на стенках реактора.The starting compounds can be introduced into the reaction by a method that involves mixing the starting compounds during the reaction. A particular mixing mechanism is not critical and may include, for example, mixing the components (e.g., stirring or stirring) during the reaction step in any effective manner. Such methods include, for example, mixing the components in the reaction vessel by shaking, turning or vibration. Such methods also include, for example, stirring with a stirrer located at least partially inside the reaction vessel and driven by an engine coupled to the stirrer or reaction vessel to propel the stirrer and reaction vessel. The working part of the mixer can be located directly on the shaft, or it is driven through the shaft. The motor can be connected to the mixer directly or indirectly (for example, through magnetic coupling). Typically, stirring is sufficient for an effective reaction between the components of the reaction medium to form a more uniform reaction medium (for example, leading to a more uniform mixed metal oxide precursor) compared to the reaction without stirring. This leads to a more efficient absorption of the starting materials and a more uniform mixed metal oxide. Stirring the reaction medium during the reaction also leads to the formation of a mixed metal oxide in the solution, and not on the walls of the reaction vessel. This provides easier isolation and separation of the obtained mixed metal oxide by methods such as centrifugation, decantation or filtration, and avoids the need to extract a significant portion of the product from the walls of the reaction vessel. Another advantage is that the presence of the mixed metal oxide in the solution allows the particles to grow along all faces, and not on the limited faces available in the case of particle growth on the walls of the reactor.

В целом желательно сохранять свободное пространство в реакционном сосуде в его верхней части. Объем этого пространства может зависеть от конструкции реактора или способа перемешивания реакционной смеси. Реакционные сосуды с мешалкой, например, могут иметь 50% свободного пространства. Обычно свободное пространство заполнено воздухом, который вносит в реакцию небольшое количество кислорода. Однако свободное пространство можно заполнить другими газами, как это известно специалистам в данной области, либо реагентами типа O2, либо даже инертным газом типа Ar или N2. Специалистам понятно, что объем свободного пространства и находящийся в нем газ зависят от характера реакции.In general, it is desirable to maintain free space in the reaction vessel in its upper part. The volume of this space may depend on the design of the reactor or the method of mixing the reaction mixture. Stirred reaction vessels, for example, can have 50% free space. Usually the free space is filled with air, which introduces a small amount of oxygen into the reaction. However, the free space can be filled with other gases, as is known to specialists in this field, either with reagents of the O 2 type, or even an inert gas of the Ar or N 2 type . Those skilled in the art will understand that the amount of free space and the gas contained in it depend on the nature of the reaction.

Исходные соединения могут реагировать в закрытом реакционном сосуде при начальном pH не выше примерно 4. В ходе гидротермального синтеза pH реакционной смеси может измениться и в конце достичь значения выше или ниже начального значения pH. В одном или нескольких вариантах исходные соединения вводят в реакцию в закрытом реакционном сосуде при pH не выше примерно 3.5. В некоторых вариантах компоненты можно ввести в реакцию в закрытом реакционном сосуде при pH не выше примерно 3.0 или не выше примерно 2.5 или не выше примерно 2.0, не выше примерно 1.5 или не выше примерно 1.0, не выше примерно 0.5 или не выше примерно 0. В одном или нескольких вариантах pH находится в интервале примерно 0-4, а в других вариантах примерно 0.5-3.5. В некоторых вариантах pH может быть в интервале примерно 0.7-3.3 или примерно 1-3. Можно установить pH, добавляя в реакционную смесь кислоту или основание.The starting compounds can react in a closed reaction vessel at an initial pH of not higher than about 4. During hydrothermal synthesis, the pH of the reaction mixture can change and finally reach a value above or below the initial pH. In one or more embodiments, the starting compounds are reacted in a closed reaction vessel at a pH of not higher than about 3.5. In some embodiments, the components can be reacted in a closed reaction vessel at a pH of not higher than about 3.0 or not higher than about 2.5 or not higher than about 2.0, not higher than about 1.5 or not higher than about 1.0, not higher than about 0.5, or not higher than about 0. B in one or more embodiments, the pH is in the range of about 0-4, and in other embodiments, about 0.5-3.5. In some embodiments, the pH may be in the range of about 0.7-3.3 or about 1-3. You can adjust the pH by adding acid or base to the reaction mixture.

Исходные соединения можно ввести в реакцию в закрытых реакционных сосудах при указанных выше условиях (включая, например, температуру реакции, давление реакции, pH, наличие перемешивания и т.п., как описано выше) в течение времени, достаточного для образования смешанного оксида металла. В одном или нескольких вариантах полученный смешанный оксид металла представляет собой твердый раствор, содержащий необходимые элементы, как рассмотрено выше, и по меньшей мере часть его характеризуется необходимой кристаллической структурой катализаторов активного и селективного каталитического окисления и/или окислительного аммонолиза пропана или изобутана. Точное время реакции не является строго критичным и может составлять, например, по меньшей мере примерно три часа, по меньшей мере примерно шесть часов, по меньшей мере примерно двенадцать часов, по меньшей мере примерно восемнадцать часов, по меньшей мере примерно двадцать четыре часа, по меньшей мере примерно тридцать часов, по меньшей мере примерно тридцать шесть часов, по меньшей мере примерно сорок два часа, по меньшей мере примерно сорок восемь часов, по меньшей мере примерно пятьдесят четыре часа, по меньшей мере примерно шестьдесят часов или по меньшей мере примерно шестьдесят шесть часов или по меньшей мере примерно семьдесят два часа. Время реакции может составлять даже трое суток, в том числе, например, по меньшей мере примерно четверо суток, по меньшей мере примерно пять суток, по меньшей мере примерно шесть суток, по меньшей мере примерно семь суток, по меньшей мере примерно две недели, по меньшей мере примерно три недели или по меньшей мере примерно один месяц.The starting compounds can be reacted in closed reaction vessels under the above conditions (including, for example, reaction temperature, reaction pressure, pH, stirring and the like, as described above) for a time sufficient to form a mixed metal oxide. In one or more embodiments, the resulting mixed metal oxide is a solid solution containing the necessary elements, as described above, and at least part of it is characterized by the necessary crystal structure of the catalysts for active and selective catalytic oxidation and / or oxidative ammonolysis of propane or isobutane. The exact reaction time is not strictly critical and may be, for example, at least about three hours, at least about six hours, at least about twelve hours, at least about eighteen hours, at least about twenty four hours, at least about thirty hours, at least about thirty six hours, at least about forty two hours, at least about forty eight hours, at least about fifty four hours, at least about sixty aces or at least about sixty-six hours or at least about seventy-two hours. The reaction time may even be three days, including, for example, at least about four days, at least about five days, at least about six days, at least about seven days, at least about two weeks, at least about three weeks, or at least about one month.

Некоторые исходные соединения, содержащие или выделяющие металлические компоненты, используемые в синтезе катализаторов (также называемые здесь «источник» или «источники»), можно вводить в реакционный сосуд в виде водных растворов солей металлов. Некоторые исходные соединения можно вводить в реакционный сосуд в виде твердых веществ или суспензии твердых частиц в неводных растворителях или других неводных средах.Some starting compounds containing or releasing metal components used in the synthesis of catalysts (also referred to herein as the “source” or “sources”) can be introduced into the reaction vessel in the form of aqueous solutions of metal salts. Some starting compounds may be introduced into the reaction vessel as solids or a suspension of solid particles in non-aqueous solvents or other non-aqueous media.

Примеры источников для описанного здесь синтеза катализаторов включают следующие. Примеры источников лития включают гидроксид лития, оксид лития, ацетат лития, тартрат лития и нитрат лития. Примеры источников ванадия включают сульфат ванадила, метаванадат аммония и оксид ванадия (V). Примеры источников сурьмы включают оксид сурьмы (III), ацетат сурьмы (III), оксалат сурьмы (III), оксид сурьмы (V), сульфат сурьмы (III) и тартрат сурьмы (III). Примеры источников ниобия включают оксалат ниобия, аммоний ниобий оксалат, оксид ниобия, этоксид ниобия и ниобиевую кислоту.Examples of sources for the synthesis of catalysts described herein include the following. Examples of lithium sources include lithium hydroxide, lithium oxide, lithium acetate, lithium tartrate and lithium nitrate. Examples of sources of vanadium include vanadyl sulfate, ammonium metavanadate and vanadium (V) oxide. Examples of sources of antimony include antimony (III) oxide, antimony (III) acetate, antimony (III) oxalate, antimony (V) oxide, antimony (III) sulfate and antimony (III) tartrate. Examples of sources of niobium include niobium oxalate, ammonium niobium oxalate, niobium oxide, niobium ethoxide and niobic acid.

Источники вольфрама включают метавольфрамат аммония, вольфрамовую кислоту и триоксид вольфрама. Источники теллура включают теллуровую кислоту, диоксид теллура, триоксид теллура, органические соединения теллура, такие как метилтеллурол и диметилтеллурол.Sources of tungsten include ammonium metatungstate, tungsten acid, and tungsten trioxide. Sources of tellurium include telluric acid, tellurium dioxide, tellurium trioxide, organic tellurium compounds such as methyltellurol and dimethyltellurol.

Источники титана включают диоксид титана (TiO2) (рутил и/или анатаз), изопропоксид титана, TiO (оксалат), TiO (ацетилацетонат)2 и алкоксидные комплексы титана, например, Tyzor 131. Диоксид титана выпускают под марками Degussa P-25, Tronox A-K-1 и Tronox 8602 (прежнее название A-K-350). Источники олова включают ацетат олова (II). Источники германия включают оксид германия (IV). Источники циркония включают нитрат цирконила. или оксид циркония (IV). Источники гафния включают хлорид гафния (IV) и оксид гафния (IV).Sources of titanium include titanium dioxide (TiO 2 ) (rutile and / or anatase), titanium isopropoxide, TiO (oxalate), TiO (acetylacetonate) 2 and titanium alkoxide complexes, for example, Tyzor 131. Titanium dioxide is sold under the brand names Degussa P-25, Tronox AK-1 and Tronox 8602 (formerly AK-350). Sources of tin include tin (II) acetate. Sources of germanium include germanium (IV) oxide. Sources of zirconium include zirconyl nitrate. or zirconium (IV) oxide. Sources of hafnium include hafnium (IV) chloride and hafnium (IV) oxide.

Источники лантана включают хлорид лантана (III), оксид лантана (III) и гидрат ацетата лантана (III). Источники церия включают хлорид церия (III), оксид церия (III), изопропоксид церия (III) и гидрат ацетата церия (III). Источники празеодима включают хлорид празеодима (III), оксид празеодима (III, IV), изопропоксид празеодима (III) и гидрат ацетата празеодима (III). Источники неодима включают хлорид неодима (III), оксид неодима (III), изопропоксид неодима (III) и гидрат ацетата неодима (III). Источники самария включают хлорид самария (III), оксид самария (III), изопропоксид самария (III) и гидрат ацетата самария (III). Источники европия включают хлорид европия (III), оксид европия (III) и гидрат ацетата европия (III). Источники гадолиния включают хлорид гадолиния (III), оксид гадолиния (III) и гидрат ацетата гадолиния (III). Источники тербия включают хлорид тербия (III), оксид тербия (III) и гидрат ацетата тербия (III). Источники диспрозия включают хлорид гидрат ацетата (III), оксид диспрозия (III), изопропоксид диспрозия (III) и гидрат ацетата диспрозия (III). Источники гольмия включают хлорид гольмия (III), оксид гольмия (III) и гидрат ацетата гольмия (III). Источники эрбия включают хлорид эрбия (III), оксид эрбия (III), изопропоксид эрбия (III) и гидрат ацетата эрбия (III). Источники тулия включают хлорид тулия (III), оксид тулия (III) и гидрат ацетата тулия (III). Источники иттербия включают хлорид иттербия (III), оксид иттербия (III), изопропоксид иттербия (III) и гидрат ацетата иттербия (III). Источники лютеция включают хлорид лютеция (III), оксид лютеция (III) и гидрат ацетата лютеция (III). В качестве источников соединений можно также использовать нитраты указанных выше металлов.Sources of lanthanum include lanthanum (III) chloride, lanthanum (III) oxide, and lanthanum (III) acetate hydrate. Sources of cerium include cerium (III) chloride, cerium (III) oxide, cerium (III) isopropoxide and cerium (III) acetate hydrate. Sources of praseodymium include praseodymium (III) chloride, praseodymium oxide (III, IV), praseodymium (III) isopropoxide and praseodymium (III) acetate hydrate. Sources of neodymium include neodymium (III) chloride, neodymium (III) oxide, neodymium (III) isopropoxide and neodymium (III) acetate hydrate. Sources of samarium include samarium (III) chloride, samarium (III) oxide, samarium (III) isopropoxide and samarium (III) acetate hydrate. Sources of europium include europium (III) chloride, europium (III) oxide and europium (III) acetate hydrate. Sources of gadolinium include gadolinium (III) chloride, gadolinium (III) oxide and gadolinium (III) acetate hydrate. Sources of terbium include terbium (III) chloride, terbium (III) oxide and terbium (III) acetate hydrate. Sources of dysprosium include acetate (III) chloride hydrate, dysprosium (III) oxide, dysprosium (III) isopropoxide and dysprosium (III) acetate hydrate. Sources of holmium include holmium (III) chloride, holmium (III) oxide and holmium (III) acetate hydrate. Erbium sources include erbium (III) chloride, erbium (III) oxide, erbium (III) isopropoxide and erbium (III) acetate hydrate. Sources of thulium include thulium (III) chloride, thulium (III) oxide and thulium (III) acetate hydrate. Sources of ytterbium include ytterbium (III) chloride, ytterbium (III) oxide, ytterbium (III) isopropoxide and ytterbium (III) acetate hydrate. Sources of lutetium include lutetium (III) chloride, lutetium (III) oxide and lutetium (III) acetate hydrate. Nitrates of the above metals can also be used as sources of compounds.

Количество водного растворителя в реакционной среде может варьироваться из-за различной растворимости исходных соединений, объединенных для образования конкретного смешанного оксида металла. Количество водного растворителя должно быть по меньшей мере достаточным для образования суспензии реагентов (смеси твердых веществ и жидкостей, которые можно перемешивать). Обычно при гидротермальном синтезе смешанных оксидов металлов в реакционном сосуде оставляют свободное пространство.The amount of aqueous solvent in the reaction medium may vary due to different solubilities of the starting compounds combined to form a particular mixed metal oxide. The amount of aqueous solvent should be at least sufficient to form a suspension of reagents (a mixture of solids and liquids that can be mixed). Typically, hydrothermal synthesis of mixed metal oxides leaves space in the reaction vessel.

Стадии приготовления катализаторов, следующие за стадией реакции, могут включать стадии обработки, например, охлаждение реакционной среды, содержащей смешанный оксид металла (например, до комнатной температуры), отделение твердых частиц, состоящих из смешанного оксида металла, от жидкости (например, центрифугированием и/или декантированием верхнего слоя или альтернативно фильтрованием), промывку отделенных твердых частиц (например, дистиллированной или деионизированной водой), повторную стадию отделения, однократную или многократную промывку и эффективную конечную стадию разделения. В одном варианте стадии обработки включает сушку реакционной среды, например, с помощью роторного испарителя, распылительную сушку, лиофильную сушку или аналогичные способы удаления жидкости.The catalyst preparation steps following the reaction step may include processing steps, for example, cooling a reaction medium containing a mixed metal oxide (e.g. to room temperature), separating solid particles consisting of the mixed metal oxide from a liquid (e.g., by centrifugation and / or by decanting the top layer or alternatively by filtration), washing the separated solid particles (for example, with distilled or deionized water), a repeated separation step, single or multiple washing and effective final separation step. In one embodiment, the processing step includes drying the reaction medium, for example, using a rotary evaporator, spray drying, freeze drying, or similar liquid removal methods.

После стадий обработки промытый и отделенный смешанный оксид металла можно высушить. Эффективную сушку смешанного оксида металла проводят в следующих условиях (например, при температуре примерно 25°C и атмосферном давлении) и/или в сушильном шкафу, например, в интервале примерно 40-150°C, и в одном или нескольких вариантах при примерно 120°C в течение примерно пяти-пятнадцати часов, а в других одном или нескольких вариантах примерно двенадцати часов. Сушка может быть эффективной в регулируемой или нерегулируемой атмосфере, которая может представлять собой инертный газ, газ-окислитель, газ-восстановитель или воздух.After the processing steps, the washed and separated mixed metal oxide can be dried. Effective drying of the mixed metal oxide is carried out under the following conditions (for example, at a temperature of about 25 ° C and atmospheric pressure) and / or in an oven, for example, in the range of about 40-150 ° C, and in one or more embodiments at about 120 ° C for about five to fifteen hours, and in other one or more embodiments, about twelve hours. Drying can be effective in a controlled or unregulated atmosphere, which may be an inert gas, an oxidizing gas, a reducing gas, or air.

В одном или нескольких вариантах настоящего изобретения смешанный металлоксидный катализатор можно приготовить описанным здесь методом негидротермального синтеза. Негидротермальные синтезы также раскрыты в патентной заявке США №2006/0235238, Satoru Komada and Sadao Shoji, и в WO 2006/019078, Kato Takakai and Fukushima Satoshi, которые включены здесь ссылкой.In one or more embodiments of the present invention, a mixed metal oxide catalyst may be prepared by the non-hydrothermal synthesis method described herein. Non-hydrothermal syntheses are also disclosed in US Patent Application No. 2006/0235238 to Satoru Komada and Sadao Shoji, and to WO 2006/019078, Kato Takakai and Fukushima Satoshi, which are incorporated herein by reference.

Один вариант негидротермального синтеза можно описать следующим образом. Первый водный раствор/суспензию готовят объединением при нагревании и перемешивании источника молибдена, источника ванадия, источника сурьмы, необязательно других исходных соединений, пероксида водорода и геля носителя, например, золя оксида кремния. Второй водный раствор/суспензию готовят объединением при нагревании и перемешивании источника ниобия, необязательно дикарбоновой кислоты и необязательно других исходных соединений. Первый и второй растворы/суспензии объединяют с образованием третьего водного раствора/суспензии. Осадок или суспендированные твердые вещества можно удалить и водную смесь высушить с образованием сухого смешанного металлоксидного катализатора. Можно использовать различные стадии обработки и способы сушки и/или прокаливания.One embodiment of non-hydrothermal synthesis can be described as follows. The first aqueous solution / suspension is prepared by combining by heating and stirring a molybdenum source, a vanadium source, an antimony source, optionally other starting compounds, hydrogen peroxide and a carrier gel, for example, silica sol. A second aqueous solution / suspension is prepared by combining by heating and stirring a source of niobium, optionally dicarboxylic acid and optionally other starting compounds. The first and second solutions / suspensions are combined to form a third aqueous solution / suspension. The precipitate or suspended solids can be removed and the aqueous mixture dried to form a dry mixed metal oxide catalyst. Various processing steps and drying and / or calcining methods can be used.

В одном варианте негидротермальный синтез можно конкретно описать следующим образом: первый водный раствор/суспензию обозначают (А) и второй водный раствор/суспензию обозначают (В). В воду добавляют гептамолибдат аммония, метаванадат аммония и триокид сурьмы, затем нагревают полученную смесь до температуры по меньшей мере 50°C и получают водную смесь (А). Предпочтительно проводить нагревание смеси при перемешивании. Лучше нагревать водную смесь до температур в интервале от примерно 70°C до нормальной температуры кипения смеси. Можно нагревать с обратным холодильником. В случае нагревания с обратным холодильником температура кипения обычно находится в интервале, примерно 101-102°C. Повышенные температуры можно поддерживать в течение примерно 0.5 час или более. Когда нагревают до температур примерно 80-100°C, то время нагревания обычно составляет примерно 1-5 час. При сравнительно низких температурах нагревания (например, ниже примерно 50°C) требуется нагревать дольше.In one embodiment, the non-hydrothermal synthesis can be specifically described as follows: the first aqueous solution / suspension is (A) and the second aqueous solution / suspension is (B). Ammonium heptamolybdate, ammonium metavanadate and antimony trioxide are added to water, then the resulting mixture is heated to a temperature of at least 50 ° C to obtain an aqueous mixture (A). It is preferable to heat the mixture with stirring. It is better to heat the aqueous mixture to temperatures ranging from about 70 ° C to the normal boiling point of the mixture. Can be heated under reflux. In the case of heating under reflux, the boiling point is usually in the range of about 101-102 ° C. Elevated temperatures can be maintained for about 0.5 hours or more. When heated to temperatures of about 80-100 ° C, the heating time is usually about 1-5 hours. At relatively low heating temperatures (for example, below about 50 ° C), longer heating is required.

После нагревания, как описано выше, можно необязательно добавить к водной смеси пероксид водорода и/или золь носителя, такой как золь оксида кремния. При добавлении пероксида водорода к водной смеси (A) количество пероксида водорода должно быть таким, чтобы мольное соотношение пероксида водорода и сурьмы (мольное соотношение H2O2/Sb) в расчете на сурьму находилось в интервале примерно 0.01-20, в одном варианте в интервале примерно 0.5-3, в другом варианте в интервале примерно 1-2.5. После добавления пероксида водорода водную смесь (A) можно перемешивать при температурах в интервале примерно 30-70°C в течение примерно от 30 мин до примерно 2 час.After heating, as described above, optionally hydrogen peroxide and / or a carrier sol, such as a silica sol, may be added to the aqueous mixture. When hydrogen peroxide is added to the aqueous mixture (A), the amount of hydrogen peroxide should be such that the molar ratio of hydrogen peroxide to antimony (molar ratio of H 2 O 2 / Sb) based on antimony is in the range of about 0.01-20, in one embodiment, in the range of about 0.5-3, in another embodiment, the range of about 1-2.5. After the addition of hydrogen peroxide, the aqueous mixture (A) can be stirred at temperatures in the range of about 30-70 ° C. for about 30 minutes to about 2 hours.

В одном или нескольких вариантах можно приготовить водный раствор/суспензию (B) путем объединения воды, источника ниобия, необязательно дикарбоновой кислоты и/или других исходных соединений при нагревании и перемешивании и получить предварительный ниобийсодержащий водный раствор или ниобийсодержащую водную смесь с суспендированной частью соединения ниобия. Затем предварительный ниобийсодержащий водный раствор или ниобийсодержащую водную смесь охлаждают, и если добавляют дикарбоновую кислоту, то часть ее выпадает в осадок. После стадии охлаждения следует удаление осадившейся из предварительного ниобийсодержащего водного раствора дикарбоновой кислоты или удаление из ниобийсодержащей водной смеси осажденной дикарбоновой кислоты и суспендированного соединения ниобия и получение ниобийсодержащей водной жидкости (B).In one or more embodiments, an aqueous solution / suspension (B) can be prepared by combining water, a source of niobium, optionally dicarboxylic acid and / or other starting compounds by heating and stirring to obtain a preliminary niobium-containing aqueous solution or niobium-containing aqueous mixture with a suspended portion of the niobium compound. Then the preliminary niobium-containing aqueous solution or niobium-containing aqueous mixture is cooled, and if dicarboxylic acid is added, part of it precipitates. The cooling step is followed by the removal of precipitated dicarboxylic acid from a pre-niobium-containing aqueous solution, or the precipitation of dicarboxylic acid and suspended niobium compound from a niobium-containing aqueous mixture, and obtaining a niobium-containing aqueous liquid (B).

В одном варианте водную жидкость (B) можно получить добавлением соединения ниобия (например, ниобиевой кислоты) к воде с последующим нагреванием полученной смеси до температуры в интервале примерно 50-100°C. Если соединением ниобия является ниобиевая кислота, то можно также добавить дикарбоновую кислоту. Растворение соединения ниобия можно ускорить добавлением небольшого количества водного аммиака.In one embodiment, an aqueous liquid (B) can be prepared by adding a niobium compound (e.g., niobic acid) to water, followed by heating the resulting mixture to a temperature in the range of about 50-100 ° C. If the niobium compound is niobic acid, dicarboxylic acid can also be added. Dissolution of the niobium compound can be accelerated by the addition of a small amount of aqueous ammonia.

Примеры подходящих дикарбоновых кислот включают щавелевую кислоту. В одном варианте в воду добавляют ниобиевую и щавелевую кислоты, затем нагревают и перемешивают полученную смесь и получают водную жидкость (B). Обычно мольное соотношение дикарбоновой кислоты и соединения ниобия в расчете на ниобий находится в интервале примерно 1-4, в одном варианте в интервале примерно 2-4.Examples of suitable dicarboxylic acids include oxalic acid. In one embodiment, niobium and oxalic acids are added to the water, then the resulting mixture is heated and stirred to obtain an aqueous liquid (B). Typically, the molar ratio of dicarboxylic acid to niobium compound based on niobium is in the range of about 1-4, in one embodiment, in the range of about 2-4.

В других вариантах источник ниобия включает кислый оксалат ниобия или аммоний ниобий оксалат. При использовании в качестве соединения ниобия кислого оксалата ниобия либо аммоний ниобий оксалата дикарбоновая кислота не нужна.In other embodiments, the niobium source includes niobium acid oxalate or ammonium niobium oxalate. When using niobium acid oxalate or ammonium niobium oxalate as a niobium compound, dicarboxylic acid is not needed.

Вообще источник ниобия можно добавить в виде твердого вещества, смеси или дисперсии в подходящей среде. Если соединением ниобия является ниобиевая кислота, то для удаления кислых примесей, которыми может быть загрязнена ниобиевая кислота при ее получении, ниобиевую кислоту можно перед использованием промыть водным раствором аммиака и/или водой. В качестве соединения ниобия лучше использовать свежеприготовленное соединение ниобия. Однако можно использовать и слегка состаренное соединение ниобия (например, из-за дегидратации) в результате длительного хранения и т.п.In general, the niobium source may be added as a solid, mixture or dispersion in a suitable medium. If the niobium compound is niobic acid, then to remove acidic impurities that may be contaminated with niobic acid when it is prepared, the niobic acid can be washed with aqueous ammonia and / or water before use. As a niobium compound, it is better to use a freshly prepared niobium compound. However, a slightly aged niobium compound can be used (for example, due to dehydration) as a result of long-term storage, etc.

Концентрацию соединения ниобия (в расчете на ниобий) в предварительном ниобийсодержащем водном растворе или водной смеси поддерживают, в одном или нескольких вариантах, в интервале примерно 0.2-0.8 моль/кг раствора или смеси. В одном или нескольких вариантах используют дикарбоновую кислоту в таком количестве, чтобы мольное соотношение дикарбоновой кислоты и соединения ниобия в расчете на ниобий составляло примерно 2-6. При использовании избытка дикарбоновой кислоты в водном растворе дикарбоновой кислоты можно растворить большое количество соединения ниобия; однако количество дикарбоновой кислоты, которое осаждается при охлаждении полученного предварительного водного раствора ниобийсодержащего соединения или смеси, может оказаться слишком большим, что уменьшает количество используемой дикарбоновой кислоты. С другой стороны, при использовании недостаточного количества дикарбоновой кислоты большое количество соединения ниобия может остаться не растворенным и суспендированным в водном растворе или в смеси и его можно затем удалить из водной смеси, что уменьшает степень использования соединения ниобия.The concentration of the niobium compound (calculated as niobium) in the preliminary niobium-containing aqueous solution or aqueous mixture is maintained, in one or more embodiments, in the range of about 0.2-0.8 mol / kg of solution or mixture. In one or more embodiments, dicarboxylic acid is used in an amount such that the molar ratio of dicarboxylic acid to niobium compound based on niobium is about 2-6. When using an excess of dicarboxylic acid in an aqueous solution of dicarboxylic acid, a large amount of the niobium compound can be dissolved; however, the amount of dicarboxylic acid that precipitates upon cooling the resulting pre-aqueous solution of a niobium-containing compound or mixture may be too large, which reduces the amount of dicarboxylic acid used. On the other hand, when insufficient dicarboxylic acid is used, a large amount of the niobium compound may remain undissolved and suspended in the aqueous solution or in the mixture and can then be removed from the aqueous mixture, which reduces the degree of use of the niobium compound.

Можно применять любой способ охлаждения. Например, можно охлаждать просто с помощью ледяной бани.Any cooling method may be used. For example, you can simply cool with an ice bath.

Осажденную дикарбоновую кислоту (или осажденную дикарбоновую кислоту и диспергированное соединение ниобия) можно легко отделить традиционными способами, например, декантацией или фильтрацией.Precipitated dicarboxylic acid (or precipitated dicarboxylic acid and a dispersed niobium compound) can be easily separated by conventional methods, for example, decantation or filtration.

В случае, когда мольное соотношение дикарбоновая кислота/ниобий в полученном ниобийсодержащем водном растворе находится за пределами интервала примерно 2-6, к водной жидкости (B) можно добавить либо соединение ниобия, либо дикарбоновую кислоту, с тем чтобы мольное соотношение дикарбоновая кислота/ниобий в растворе попало в указанный интервал. Однако обычно такая операция не нужна, т.к. водную жидкость (B) с мольным соотношением дикарбоновая кислота/ниобий в интервале примерно 2-4 можно приготовить, регулируя концентрацию соединения ниобия, соотношение дикарбоновая кислота/ниобий и температуру охлаждения указанного выше предварительного ниобийсодержащего водного раствора или водной смеси.In the case where the dicarboxylic acid / niobium molar ratio in the resulting niobium-containing aqueous solution is outside the range of about 2-6, either the niobium compound or dicarboxylic acid can be added to the aqueous liquid (B) so that the dicarboxylic acid / niobium molar ratio is the solution fell into the specified interval. However, usually this operation is not needed, because an aqueous liquid (B) with a molar ratio of dicarboxylic acid / niobium in the range of about 2-4 can be prepared by adjusting the concentration of the niobium compound, the ratio of dicarboxylic acid / niobium and the cooling temperature of the above preliminary niobium-containing aqueous solution or aqueous mixture.

Водная жидкость (B) может также содержать дополнительные компоненты. В одном или нескольких вариантах водная жидкость (B) может также содержать гидроксид водорода (H2O2). В этих или в других вариантах водная жидкость (B) может также содержать одно или несколько соединений сурьмы (например триоксид сурьмы), соединение титана (например, диоксид титана, который может быть смесью рутила и анатаза) и соединение церия (например, ацетат церия). В одном варианте количество пероксида водорода таково, что мольное соотношение пероксида водорода и соединения ниобия (мольное соотношение H2O2/Nb) в расчете на ниобий находится в интервале 0.5-20, а в другом варианте находится в интервале 1-20. В некоторых вариантах соединение сурьмы смешивают по меньшей мере с частью водной жидкости (B) и пероксидом водорода, с тем чтобы мольное соотношение (мольное соотношение Sb/Nb) соединения сурьмы в расчете на сурьму и соединения ниобия в расчете на ниобий было не более примерно 5 и в одном варианте находилось в интервале примерно 0.01-2.Aqueous liquid (B) may also contain additional components. In one or more embodiments, the aqueous liquid (B) may also contain hydrogen hydroxide (H 2 O 2 ). In these or other embodiments, the aqueous liquid (B) may also contain one or more antimony compounds (e.g. antimony trioxide), a titanium compound (e.g. titanium dioxide, which may be a mixture of rutile and anatase), and a cerium compound (e.g. cerium acetate) . In one embodiment, the amount of hydrogen peroxide is such that the molar ratio of hydrogen peroxide and niobium compound (molar ratio of H 2 O 2 / Nb) calculated as niobium is in the range of 0.5-20, and in another embodiment, is in the range of 1-20. In some embodiments, the antimony compound is mixed with at least a portion of the aqueous liquid (B) and hydrogen peroxide so that the molar ratio (Sb / Nb molar ratio) of the antimony compound based on antimony and the niobium compound based on niobium is not more than about 5 and in one embodiment was in the range of about 0.01-2.

Водную смесь (A) и водную жидкость (B) можно смешать вместе в нужном соотношении с образованием водного раствора/суспензии. Отношение (a) к (b) будет соответствовать нужному составу катализатора. Количество твердых веществ в водной смеси обычно начинается с примерно 10 масс.%. В одном варианте количество твердых веществ в водной смеси составляет примерно 10-60 масс.%, в другом варианте примерно 15-55 масс.% и в еще одном варианте количество твердых веществ в смеси составляет примерно 20-50 масс.% в расчете на общую массу смеси.The aqueous mixture (A) and the aqueous liquid (B) can be mixed together in the desired ratio to form an aqueous solution / suspension. The ratio of (a) to (b) will correspond to the desired catalyst composition. The amount of solids in the aqueous mixture usually begins with about 10 wt.%. In one embodiment, the amount of solids in the aqueous mixture is about 10-60 wt.%, In another embodiment, about 15-55 wt.% And in another embodiment, the amount of solids in the mixture is about 20-50 wt.% Based on the total weight of the mixture.

В одном или нескольких вариантах, когда нужен катализатор, нанесенный на оксид кремния, водный раствор/суспензию готовят так, чтобы она содержала источник оксида кремния (а именно золь оксида кремния или плавленый оксид кремния). Количество источника оксида кремния можно приблизительно установить в соответствии с количеством носителя из оксида кремния в изготавливаемом катализаторе.In one or more embodiments, when a catalyst supported on silica is desired, an aqueous solution / suspension is formulated to contain a silica source (namely, silica sol or fused silica). The amount of silica source can be approximately set in accordance with the amount of silica support in the fabricated catalyst.

Водный раствор/суспензию можно высушить для удаления жидкости. Сушку можно осуществлять традиционными способами, например, распылительной сушкой или испарением. Особенно применима распылительная сушка, т.к. в результате получают мелкие сферические частицы сухого катализатора. Распылительную сушку можно проводить центрифугированием.The aqueous solution / suspension may be dried to remove liquid. Drying can be carried out by conventional methods, for example, spray drying or evaporation. Spray drying is particularly applicable, as the result is small spherical particles of a dry catalyst. Spray drying can be carried out by centrifugation.

Водный раствор/суспензию можно высушить для удаления части жидкости. Сушку можно осуществлять традиционными способами, например, распылительной сушкой или испарением. Особенно применима, распылительная сушка, т.к. в результате получают мелкие сферические частицы сухого катализатора. Распылительную сушку можно проводить центрифугированием, продувкой через сопло двухфазного потока или продувкой через сопло при высоком давлении. В качестве источника тепла для сушки можно использовать воздух, нагретый водяным паром, электронагреватель и т.п. Лучше, чтобы температура распылительной сушилки на входе в зону сушки составляла 150-300°C.The aqueous solution / suspension can be dried to remove part of the liquid. Drying can be carried out by conventional methods, for example, spray drying or evaporation. Particularly applicable is spray drying, as the result is small spherical particles of a dry catalyst. Spray drying can be carried out by centrifugation, by blowing through a nozzle of a two-phase flow or by blowing through a nozzle at high pressure. As a heat source for drying, you can use air heated by water vapor, an electric heater, etc. It is better that the temperature of the spray dryer at the entrance to the drying zone is 150-300 ° C.

Высушенное вещество, полученное либо гидротермальным либо негидротермальным методом, можно назвать сухим смешанным металлоксидным катализатором. Понятно, что термины «сухой» и «высушенный» относится к твердому веществу, из которого удалена большая часть жидкости, но некоторая влажность остается. Поэтому, если не будет показано другое, термины «сухой» и «высушенный» следует интерпретировать как обозначение практически сухого состояния. В целях данного описания термин «сухой смешанный металлоксидный катализатор» продолжают относить к этому веществу, прошедшему через необязательные последующие обработки, включая прокаливание и измельчение, как показано ниже. Кроме того, термин «сухой смешанный металлоксидный катализатор» может относиться к катализатору, который был использован в реакторе. Таким образом, сухой смешанный металлоксидный катализатор может быть прокаленным или непрокаленным, измельченным, дробленым, гранулированным, экструдированным или сформованным другим способом, а также может быть свежим или отработанным.The dried substance obtained by either the hydrothermal or non-hydrothermal method can be called a dry mixed metal oxide catalyst. It is understood that the terms “dry” and “dried” refer to a solid substance from which most of the liquid has been removed, but some moisture remains. Therefore, unless otherwise indicated, the terms “dry” and “dried” should be interpreted to mean an almost dry state. For the purposes of this description, the term “dry mixed metal oxide catalyst” is continued to refer to this substance having undergone optional post-treatment, including calcination and grinding, as shown below. In addition, the term “dry mixed metal oxide catalyst” may refer to a catalyst that has been used in a reactor. Thus, the dry mixed metal oxide catalyst can be calcined or non-calcined, crushed, crushed, granular, extruded or molded in another way, and can also be fresh or spent.

Как уже упоминалось, высушенный смешанный металлоксидный катализатор можно обрабатывать дальше. Такие обработки могут включать, например, прокаливание (в том числе термообработку в окислительных или восстановительных условиях) в атмосфере различных газов. Сухой смешанный металлоксидный катализатор можно раздробить или измельчить перед такой обработкой и/или импульсно во время такой обработки. В одном варианте, например, сухой смешанный оксид металла можно необязательно раздробить и затем прокалить.As already mentioned, the dried mixed metal oxide catalyst can be further processed. Such treatments may include, for example, calcination (including heat treatment under oxidizing or reducing conditions) in the atmosphere of various gases. The dry mixed metal oxide catalyst may be crushed or ground before such treatment and / or pulsed during such processing. In one embodiment, for example, the dry mixed metal oxide may optionally be crushed and then calcined.

Прокаливание можно проводить в инертной, восстановительной или окислительной атмосфере. В одном варианте по меньшей мере частично прокаливание проводят в атмосфере инертного газа (например, в токе инертного газа), такого как азот, практически не содержащий кислорода. В одном или нескольких вариантах условия прокаливания включают температурный интервал примерно 200-700°C, в других вариантах примерно 400-650°C.Calcination can be carried out in an inert, reducing or oxidizing atmosphere. In one embodiment, the calcination is at least partially carried out in an inert gas atmosphere (for example, in an inert gas stream), such as nitrogen, which is substantially free of oxygen. In one or more embodiments, the calcination conditions include a temperature range of about 200-700 ° C, in other embodiments, about 400-650 ° C.

В одном или нескольких вариантах температуру нагревания сухого смешанного металлоксидного катализатора непрерывно или ступенчато повышают от менее примерно 400°C до примерно 550°C и примерно 700°C. В некоторых вариантах можно применить многостадийное прокаливание. В этих вариантах сухой смешанный металлоксидный катализатор можно частично прокалить при сравнительно низкой температуре, по меньшей мере примерно 200°C, и затем при одной или нескольких более высоких температурах по меньшей мере примерно 400°C в пределах указанных выше интервалов.In one or more embodiments, the heating temperature of the dry mixed metal oxide catalyst is continuously or stepwise increased from less than about 400 ° C to about 550 ° C and about 700 ° C. In some embodiments, multistage calcination can be used. In these embodiments, the dry mixed metal oxide catalyst can be partially calcined at a relatively low temperature of at least about 200 ° C, and then at one or more higher temperatures of at least about 400 ° C within the above ranges.

Для использования в способе по настоящему изобретению обработанный (например, прокаленный) смешанный оксид металла можно кроме того обработать механически, например, измельчить, просеять и спрессовать в конечную форму.For use in the method of the present invention, the treated (eg, calcined) mixed metal oxide can also be machined, for example, crushed, sieved and pressed into the final form.

В других вариантах катализатор можно сформовать в конечную форму до всех операций прокаливания или другой термообработки. Например, при приготовлении катализатора в неподвижном слое суспензию предшественника катализатора обычно сушат нагреванием при повышенной температуре и затем формуют (например, экструдируют, гранулируют и т.п.) до частиц катализатора нужного размера и конфигурации до прокаливания. Аналогично при приготовлении катализаторов в кипящем слое суспензию предшественника катализатора подвергают распылительной сушке и получают микросферические частицы катализатора с диаметром в интервале примерно 10-200 мкм; затем катализатор прокаливают. Специалистам в данной области известны варианты указанных способов.In other embodiments, the catalyst may be formed into a final shape prior to all calcining or other heat treatment operations. For example, when preparing a fixed-bed catalyst, a suspension of the catalyst precursor is usually dried by heating at elevated temperature and then molded (for example, extruded, granulated, etc.) to the catalyst particles of the desired size and configuration prior to calcination. Similarly, in the preparation of catalysts in a fluidized bed, the suspension of the catalyst precursor is spray dried and microspherical catalyst particles with a diameter in the range of about 10-200 μm are obtained; then the catalyst is calcined. Variants of these methods are known to those skilled in the art.

Прокаливание проводят в барабанной печи, в печи с кипящим слоем или т.п. В одном или нескольких вариантах прокаливание проводят в нестационарном режиме для того, чтобы избежать осложнений, связанных с прокаливанием (ведущих к ухудшению свойств и/или разрушению или крекингу полученного катализатора).Calcination is carried out in a drum furnace, in a fluidized bed furnace, or the like. In one or more embodiments, calcination is carried out in an unsteady mode in order to avoid complications associated with calcination (leading to deterioration of properties and / or destruction or cracking of the obtained catalyst).

Условия прокаливания заранее подбирают так, чтобы полученный катализатор имел удельную поверхность примерно от 5 м2/г до примерно 35 м2/г. Лучше предварительно выбирать условия прокаливания таким образом, чтобы полученный катализатор содержал одну или несколько кристаллических фаз.The calcination conditions are preselected so that the resulting catalyst has a specific surface area of from about 5 m 2 / g to about 35 m 2 / g. It is better to preselect the calcination conditions so that the resulting catalyst contains one or more crystalline phases.

Способ получения механической смесиA method of obtaining a mechanical mixture

Каталитическую смесь можно приготовить путем объединения свежеприготовленной каталитической композиции, композиции отработанного катализатора и модификатора активности механическим смешением, влажной пропиткой или комбинацией этих методов. Можно предварительно смешать один или несколько компонентов. Порядок смешения не является критичным. В одном варианте можно заранее смешать модификатор активности и свежеприготовленный катализатор и затем смешать с отработанным катализатором. Модификатор активности можно добавить на любой стадии приготовления композиции свежеприготовленного катализатора. Однако в некоторых вариантах наблюдается повышение активности при добавлении модификатора к конечной композиции свежеприготовленного катализатора.The catalyst mixture can be prepared by combining a freshly prepared catalyst composition, a spent catalyst composition and an activity modifier by mechanical mixing, wet impregnation, or a combination of these methods. You can pre-mix one or more components. The mixing order is not critical. In one embodiment, an activity modifier and a freshly prepared catalyst can be mixed in advance and then mixed with the spent catalyst. An activity modifier can be added at any stage in the preparation of a freshly prepared catalyst composition. However, in some embodiments, an increase in activity is observed when a modifier is added to the final composition of a freshly prepared catalyst.

В одном варианте можно смешать модификатор активности и отработанный катализатор и затем смешать со свежеприготовленным катализатором. В еще одном варианте модификатор активности является твердым веществом и его можно мелко раздробить до объединения с каталитическими композициями. В другом варианте модификатор активности может состоять из более крупных частиц, т.е. того же порядка, что и частицы катализатора.In one embodiment, the activity modifier and spent catalyst can be mixed and then mixed with freshly prepared catalyst. In yet another embodiment, the activity modifier is a solid and can be finely divided to combine with the catalyst compositions. In another embodiment, the activity modifier may consist of larger particles, i.e. the same order as the catalyst particles.

В одном или нескольких вариантах модификатор активности можно добавить к композициям отработанного и свежеприготовленного катализаторов методом влажной пропитки. В одном варианте механическую смесь модификатора активности, свежеприготовленного смешанного оксидного катализатора и отработанного смешанного оксидного катализатора можно подвергнуть термической обработке или прокалить.In one or more embodiments, an activity modifier may be added to the spent and freshly prepared catalyst compositions by wet impregnation. In one embodiment, the mechanical mixture of an activity modifier, a freshly prepared mixed oxide catalyst and spent mixed oxide catalyst may be heat treated or calcined.

В некоторых вариантах при использовании двух или нескольких модификаторов активности их можно добавить к каталитической композиции по отдельности или предварительно смешать с образованием модифицирующей смеси. Смесь модификаторов затем можно смешать с композицией смешанного оксидного катализатора путем механического смешения или пропитки.In some embodiments, when using two or more activity modifiers, they can be added to the catalyst composition individually or premixed to form a modifying mixture. The mixture of modifiers can then be mixed with the mixed oxide catalyst composition by mechanical mixing or impregnation.

Конверсия пропана и изобутана путем окислительного аммонолиза и окисленияConversion of propane and isobutane by oxidative ammonolysis and oxidation

Настоящее изобретение предлагает способ превращения пропана в акрилонитрил и изобутана в метакрилонитрил. Способ включает приготовление смеси модификатора активности, свежеприготовленной композиции металлоксидного катализатора и отработанной композиции металлоксидного катализатора, как описано выше, и контактирование каталитической смеси с пропаном или изобутаном в присутствии кислорода (например, поступающего в зону реакции в потоке сырья, содержащего кислородсодержащий газ, обычно воздух) и аммиака в условиях реакции, эффективных для образования акрилонитрила или метакрилонитрила. Поток сырья для этой реакции включает пропан или изобутан, кислородсодержащий газ, такой как воздух, и аммиак. В одном или нескольким вариантах мольное соотношение пропана или изобутана и кислорода составляет примерно 0.125-5, в другом варианте примерно 0.25-4.5 и в еще одном варианте примерно 0.35-4. В одном или нескольких вариантах мольное соотношение пропана или изобутана и аммиака составляет примерно 0.3-4 и в другом варианте примерно 0.5-3. Поток сырья может также включать один или несколько дополнительных компонентов сырья, в том числе полученный акрилонитрил или метакрилонитрил (например, из потока рецикла или с более ранней стадии в многостадийном реакторе) и/или водяной пар. Например, поток сырья может включать примерно 5-30 масс.% дополнительных компонентов сырья в расчете на общую массу потока сырья или в молях относительно количества пропана или изобутана в потоке сырья. В одном варианте описанный здесь способ окислительного аммонолиза пропана до акрилонитрила является однопроходным способом, т.е. он протекает без рецикла удаляемых не прореагировавших исходных реагентов.The present invention provides a process for converting propane to acrylonitrile and isobutane to methacrylonitrile. The method includes preparing a mixture of an activity modifier, a freshly prepared metal oxide catalyst composition and a spent metal oxide catalyst composition as described above, and contacting the catalyst mixture with propane or isobutane in the presence of oxygen (for example, a feed containing an oxygen-containing gas, usually air, entering the reaction zone) and ammonia under reaction conditions effective to form acrylonitrile or methacrylonitrile. The feed stream for this reaction includes propane or isobutane, an oxygen-containing gas such as air, and ammonia. In one or more embodiments, the molar ratio of propane or isobutane to oxygen is about 0.125-5, in another embodiment, about 0.25-4.5, and in another embodiment, about 0.35-4. In one or more embodiments, the molar ratio of propane or isobutane to ammonia is about 0.3-4, and in another embodiment, about 0.5-3. The feed stream may also include one or more additional feed components, including the resulting acrylonitrile or methacrylonitrile (for example, from a recycle stream or from an earlier stage in a multi-stage reactor) and / or water vapor. For example, a feed stream may include about 5-30% by weight of additional feed components based on the total weight of the feed stream or in moles relative to the amount of propane or isobutane in the feed stream. In one embodiment, the process described herein for the oxidative ammonolysis of propane to acrylonitrile is a one-pass process, i.e. it proceeds without recycling the unreacted starting reagents.

Пропан можно также превратить в акриловую кислоту, а изобутан в метакриловую кислоту в присутствии одного или нескольких указанных выше катализаторов в газофазном проточном реакторе путем контактирования катализатора с пропаном в присутствии кислорода (например, подаваемого в зону реакции в потоке кислородсодержащего газа, обычно воздуха) в условиях реакции, эффективных для образования акриловой кислоты. Предпочтительно, чтобы поток сырья для этой реакции содержал пропан или изобутан в соотношении с кислородом в интервале примерно 0.15-5 и предпочтительно примерно 0.25-2. Поток сырья также содержит один или несколько дополнительных компонентов, включая полученную акриловую кислоту или метакриловую кислоту (например, из потока рецикла или с более ранней стадии в многостадийном реакторе) и/или водяной пар. Например, поток сырья может составлять примерно 5-30 масс.% в расчете на общую массу потока сырья или в молях относительно количества пропана или изобутана в потоке сырья.Propane can also be converted to acrylic acid and isobutane to methacrylic acid in the presence of one or more of the above catalysts in a gas-phase flow reactor by contacting the catalyst with propane in the presence of oxygen (for example, supplied to the reaction zone in a stream of oxygen-containing gas, usually air) under conditions reactions effective for the formation of acrylic acid. Preferably, the feed stream for this reaction contains propane or isobutane in a ratio with oxygen in the range of about 0.15-5 and preferably about 0.25-2. The feed stream also contains one or more additional components, including the obtained acrylic acid or methacrylic acid (for example, from a recycle stream or from an earlier stage in a multi-stage reactor) and / or water vapor. For example, the feed stream may be about 5-30 wt.% Based on the total weight of the feed stream or in moles relative to the amount of propane or isobutane in the feed stream.

Конкретная конструкция газофазного проточного реактора не является строго критичной. Следовательно, газофазный проточный реактор может быть реактором с неподвижным слоем, реактором с кипящим слоем или реактором другого типа. Реактор может быть одиночным или может быть частью многостадийной системы реакторов. В одном или нескольких вариантах реактор содержит один или несколько входов для подачи потока исходных реагентов в зону реакции, содержащую каталитическую смесь, и выход для выгрузки продуктов реакции и непрореагировавших реагентов.The specific design of a gas-phase flow reactor is not strictly critical. Therefore, the gas phase flow reactor may be a fixed bed reactor, a fluidized bed reactor, or another type of reactor. The reactor may be single or may be part of a multi-stage reactor system. In one or more embodiments, the reactor comprises one or more inlets for supplying a stream of starting reagents to the reaction zone containing the catalytic mixture, and an outlet for discharging reaction products and unreacted reagents.

Условия реакции регулируют таким образом, чтобы обеспечить эффективное превращение пропана в акрилонитрил или в акриловую кислоту или превращение изобутана в метакрилонитрил или метакриловую кислоту соответственно. Обычно условия реакции предусматривают интервал температур примерно 300-550°C, в одном варианте примерно 325-500°C, в некоторых вариантах примерно 350-450°C, а в других вариантах примерно 430-520°C. Давление в зоне реакции можно регулировать в интервале от примерно 0 фунт/кв. дюйм до примерно 200 фунт/кв. дюйм, в одном варианте от примерно 0 фунт/кв. дюйм до примерно 100 фунт/кв. дюйм и в некоторых вариантах от примерно 0 фунт/кв. дюйм до примерно 50 фунт/кв. дюйм.The reaction conditions are adjusted in such a way as to ensure the efficient conversion of propane to acrylonitrile or to acrylic acid or the conversion of isobutane to methacrylonitrile or methacrylic acid, respectively. Typically, reaction conditions include a temperature range of about 300-550 ° C, in one embodiment, about 325-500 ° C, in some embodiments, about 350-450 ° C, and in other embodiments, about 430-520 ° C. The pressure in the reaction zone can be adjusted in the range from about 0 psi. inch to about 200 psi inch, in one embodiment, from about 0 psi. inch to about 100 psi inch and in some embodiments from about 0 psi. inch to about 50 psi inch.

Обычно скорость потока сырья, содержащего пропан или изобутан, через зону реакции в газофазном проточном реакторе можно регулировать таким образом, чтобы массовая часовая объемная скорость (WHSV) была в интервале примерно 0.02-5, в некоторых вариантах примерно 0.05-1 и в других вариантах примерно 0.1-0.5, в каждом случае, например, в граммах пропана или изобутана на грамм катализатора в час.Typically, the flow rate of a feed containing propane or isobutane through a reaction zone in a gas-phase flow reactor can be controlled so that the mass hourly space velocity (WHSV) is in the range of about 0.02-5, in some embodiments, about 0.05-1, and in other embodiments, about 0.1-0.5, in each case, for example, in grams of propane or isobutane per gram of catalyst per hour.

Полученные акрилонитрил и/или акриловую кислоту или метакрилонитрил и/или метакриловую кислоту можно при необходимости отделить от других побочных продуктов и/или от непрореагировавших реагентов способами, известными специалистам. Побочные продукты окислительного аммонолиза могут включать COx (диоксид углерода + монооксид углерода), синильную кислоту (HCN) и ацетонитрил или метилцианид (CH3CN). Отходящие из реактора газы могут содержать непрореагировавший кислород (O2), аммиак (NH3), азот (N2), гелий (He) и унесенные мелкие частицы катализатораThe resulting acrylonitrile and / or acrylic acid or methacrylonitrile and / or methacrylic acid can, if necessary, be separated from other by-products and / or from unreacted reagents by methods known in the art. By-products of oxidative ammonolysis may include CO x (carbon dioxide + carbon monoxide), hydrocyanic acid (HCN) and acetonitrile or methyl cyanide (CH 3 CN). Exhaust gases from the reactor may contain unreacted oxygen (O 2 ), ammonia (NH 3 ), nitrogen (N 2 ), helium (He) and entrained small particles of the catalyst

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Для иллюстрации настоящего изобретения были приготовлены образцы каталитических смесей и затем испытаны в сходных условиях реакции. Приведенные ниже составы являются номинальными и содержат все металлы, взятые для приготовления каталитической смеси. Поскольку некоторые металлы могут быть потеряны или не могут полностью вступить в реакцию в ходе приготовления катализатора, реальный состав конечной каталитической смеси может слегка отличаться от приведенных ниже номинальных составов.To illustrate the present invention, samples of catalytic mixtures were prepared and then tested under similar reaction conditions. The compositions below are nominal and contain all metals taken to prepare the catalytic mixture. Since some metals may be lost or may not fully react during the preparation of the catalyst, the actual composition of the final catalyst mixture may slightly differ from the nominal compositions given below.

Свежий катализатор приготовили в его конечной форме описанными здесь способами. Часть свежеприготовленного катализатора объединили с отработанным катализатором и модификатором активности катализатора и перемешали в сухом виде с помощью механического смесителя.Fresh catalyst was prepared in its final form by the methods described herein. A portion of the freshly prepared catalyst was combined with a spent catalyst and a catalyst activity modifier and mixed dry with a mechanical mixer.

Катализатор испытали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3 и диаметром 1 дюйм. В реактор загрузили примерно 20-45 г частиц катализатора или каталитической смеси. Пропан подавали в реактор со скоростью 0.04-0.15 WWH (т.е. масса пропана/масса катализатора/час). Обычно аммиак подавали в реактор с такой скоростью, чтобы соотношение аммиака и пропана составляло примерно 1-1.5. Давление в реакторе поддерживали в интервале примерно 2-15 фунт/кв. дюйм. Температура реакции находилась в интервале примерно 420-460°C.The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor with a diameter of 1 inch. About 20-45 g of catalyst particles or catalyst mixture were charged into the reactor. Propane was fed into the reactor at a rate of 0.04-0.15 WWH (i.e., propane mass / catalyst mass / hour). Typically, ammonia was fed into the reactor at such a rate that the ratio of ammonia to propane was about 1-1.5. The pressure in the reactor was maintained in the range of about 2-15 psi. inch. The reaction temperature was in the range of about 420-460 ° C.

Сравнительный пример 1 - Приготовили катализатор номинального состава: MoV0.21Sb0.24Nb0.09Ox, который содержал 45 масс.% носителя - оксида кремния. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 1.Comparative Example 1 — A catalyst of nominal composition was prepared: MoV 0.2 1Sb 0.24 Nb 0.09 O x , which contained 45% by weight of a silica support. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 1.

Пример 1-1 - Отработанный катализатор из сравнительного примера 1 объединили со свежеприготовленным катализатором номинального состава MoV0.21Sb0.24Nb0.09Ox в соотношении 2/3 отработанного катализатора на 1/3 свежеприготовленного катализатора и также объединили с Sb2O3 в количестве 0.1 моль Sb на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см. Результаты приведены в таблице 1.Example 1-1 - The spent catalyst from comparative example 1 was combined with a freshly prepared catalyst of nominal composition MoV 0.21 Sb 0.24 Nb 0.09 O x in a ratio of 2/3 of spent catalyst per 1/3 of freshly prepared catalyst and was also combined with Sb 2 O 3 in an amount of 0.1 mol Sb per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm fluidized bed reactor. The results are shown in table 1.

Сравнительный пример 2 - Приготовили катализатор того же номинального состава, что в сравнительном примере 1. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 1Comparative Example 2 — A catalyst of the same nominal composition was prepared as in comparative example 1. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 1

Пример 2-1 - Отработанный катализатор из сравнительного примера 2 объединили со свежеприготовленным катализатором номинального состава MoV0.21Sb0.24Nb0.09Ox в соотношении 2/3 отработанного катализатора на 1/3 свежеприготовленного катализатора и также объединили с MoO3 в количестве 0.02 моль Мо на моль Мо в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 1.Example 2-1 - The spent catalyst from comparative example 2 was combined with a freshly prepared catalyst of nominal composition MoV 0.21 Sb 0.24 Nb 0.09 O x in a ratio of 2/3 of spent catalyst per 1/3 of freshly prepared catalyst and was also combined with MoO 3 in an amount of 0.02 mol Mo per Mo mole in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 1.

Пример 2-2 - Отработанный катализатор из сравнительного примера 2-1 объединили со свежеприготовленным катализатором номинального состава MoV0.21Sb0.24Nb0.09Ox в соотношении 2/3 отработанного катализатора на 1/3 свежеприготовленного катализатора и также объединили с Sb2O3 в количестве 0.1 моль Sb на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 1.Example 2-2 - The spent catalyst from comparative example 2-1 was combined with a freshly prepared catalyst of nominal composition MoV 0.2 1Sb 0.24 Nb 0.09 O x in a ratio of 2/3 of the spent catalyst per 1/3 of the freshly prepared catalyst and was also combined with Sb 2 O 3 in an amount 0.1 mol of Sb per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Сравнительный пример 3. Приготовили катализатор номинального состава: MoV0.21Sb0.24Nb0.09Ox, который содержал 45 масс.% носителя - оксида кремния. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Comparative Example 3. A catalyst of nominal composition was prepared: MoV 0.21 Sb 0.24 Nb 0.09 O x , which contained 45% by weight of a silica support. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-1 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.05 моль Sb2O3 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-1 - The catalyst from comparative example 3 was combined with 0.05 mol Sb 2 O 3 per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-2 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.1 моль Sb2O3 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-2 - The catalyst from comparative example 3 was combined with 0.1 mol of Sb 2 O 3 per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-3 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.2 моль Sb2O3 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-3 - The catalyst from comparative example 3 was combined with 0.2 mol of Sb 2 O 3 per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-4 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.02 моль TiO2 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-4 - The catalyst from comparative example 3 was combined with 0.02 mol of TiO 2 per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-5 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.02 моль H6TeO6 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-5 - The catalyst from comparative example 3 was combined with 0.02 mol of H 6 TeO 6 per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-6 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.1 моль Sb2O3 на моль Mo. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Данные по активности после длительной работы суммированы в таблице 2.Example 3-6 — The catalyst of comparative example 3 was combined with 0.1 mol of Sb 2 O 3 per mole of Mo. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. Data on activity after prolonged use are summarized in table 2.

Пример 3-7 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.05 моль H3BO3 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-7 - The catalyst of comparative example 3 was combined with 0.05 mol of H 3 BO 3 per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-8 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.1 моль Sb2O4 на моль Mo. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-8 - The catalyst of comparative example 3 was combined with 0.1 mol of Sb 2 O 4 per mole of Mo. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Примеры 3-9 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.05 моль (NH4)2HPO4 на моль Mo. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Examples 3-9 - The catalyst of comparative example 3 was combined with 0.05 mol (NH 4 ) 2 HPO 4 per mole of Mo. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Пример 3-10 - Катализатор из сравнительного примера 3 объединили с 0.04 моль LiOH на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 2.Example 3-10 - The catalyst from comparative example 3 was combined with 0.04 mol of LiOH per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Сравнительный пример 4. Приготовили катализатор номинального состава: MoV0.3Sb0.2Nb0.08Ti0.1Ce0.005Ox, который содержал 45 масс.% носителя - оксида кремния. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 3.Comparative Example 4. A catalyst of nominal composition was prepared: MoV 0.3 Sb 0.2 Nb 0.08 Ti 0.1 Ce 0.005 O x , which contained 45 wt.% Of the support — silicon oxide. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 3.

Пример 4-1 - Катализатор из сравнительного примера 4 объединили с 0.025 моль GeO2 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 3.Example 4-1 - The catalyst from comparative example 4 was combined with 0.025 mol of GeO 2 per mole of Mo in the composition of the base catalyst. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 3.

Пример 4-2 - Катализатор из сравнительного примера 4 объединили с 0.025 моль CeO2 на моль Mo в композиции базового катализатора. Катализатор протестировали в реакторе с кипящим слоем объемом 40 см3. Результаты приведены в таблице 3.Example 4-2 — The catalyst of comparative example 4 was combined with 0.025 mol of CeO 2 per mole of Mo in the base catalyst composition. The catalyst was tested in a 40 cm 3 fluidized bed reactor. The results are shown in table 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

Хотя приведенное выше описание и указанные варианты являются типичными для практики настоящего изобретения, очевидно, что в свете этого описания специалисты в данной области могут предложить много альтернатив, модификаций и вариаций. Соответственно предполагается, что все такие альтернативы, модификации и вариации находятся в объеме приложенной формулы и отвечают ее духу.Although the above description and the above options are typical for the practice of the present invention, it is obvious that in the light of this description, specialists in this field can offer many alternatives, modifications and variations. Accordingly, it is assumed that all such alternatives, modifications and variations are within the scope of the attached formula and correspond to its spirit.

Claims (13)

1. Способ окислительного аммонолиза насыщенного углеводорода для получения ненасыщенного нитрила, включающий:
приготовление каталитической смеси, содержащей
свежеприготовленный смешанный металлоксидный катализатор, включающий молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, который выбирают из группы, состоящей из сурьмы и теллура, и необязательно содержащий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, вольфрама, титана, олова, германия, циркония, лития, и гафния, и необязательно содержит носитель, выбранный из группы, состоящей из оксида кремния, оксида алюминия, оксида циркония, оксида титана или их смесей;
отработанный смешанный металлоксидный катализатор, включающий молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, который выбирают из группы, состоящей из сурьмы и теллура, и необязательно содержащий по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, вольфрама, титана, олова, германия, циркония, лития, и гафния, и необязательно содержит носитель, выбранный из группы, состоящей из оксида кремния, оксида алюминия, оксида циркония, оксида титана или их смесей,
модификатор активности, который выбирают из группы, состоящей из оксида сурьмы(III), оксалата сурьмы(III), тартрата сурьмы(III), оксида сурьмы(V), тетроксида сурьмы, Sb6O13 и их смесей; и
контактирование насыщенного углеводорода с кислородсодержащим газом и аммиаком в присутствии каталитической смеси.
1. The method of oxidative ammonolysis of a saturated hydrocarbon to obtain an unsaturated nitrile, including:
preparation of a catalytic mixture containing
a freshly prepared mixed metal oxide catalyst comprising molybdenum, vanadium, niobium and at least one element selected from the group consisting of antimony and tellurium, and optionally containing at least one element selected from the group consisting of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, tungsten, titanium, tin, germanium, zirconium, lithium, and hafnium, and optionally contains a carrier selected from the group consisting of silicon oxide Aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide or mixtures thereof;
a spent mixed metal oxide catalyst comprising molybdenum, vanadium, niobium and at least one element selected from the group consisting of antimony and tellurium, and optionally containing at least one element selected from the group consisting of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, tungsten, titanium, tin, germanium, zirconium, lithium, and hafnium, and optionally contains a carrier selected from the group consisting of silicon oxide oxide alumina, zirconium oxide, titanium oxide or mixtures thereof,
an activity modifier selected from the group consisting of antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate, antimony (V) oxide, antimony tetroxide, Sb 6 O 13 and mixtures thereof; and
contacting a saturated hydrocarbon with an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of a catalytic mixture.
2. Способ по п.1, в котором каталитическая смесь содержит по меньшей мере примерно 0.01 моль модификатора активности на моль Mo в суммарном количестве свежеприготовленного и отработанного смешанных металлоксидных катализаторов.2. The method according to claim 1, in which the catalytic mixture contains at least about 0.01 mol of activity modifier per mole of Mo in the total amount of freshly prepared and spent mixed metal oxide catalysts. 3. Способ по п.1, в котором один или оба из свежеприготовленного и отработанного смешанных металлоксидных катализаторов готовят с использованием способа негидротермального синтеза.3. The method according to claim 1, in which one or both of the freshly prepared and spent mixed metal oxide catalysts are prepared using the method of non-hydrothermal synthesis. 4. Способ по п.1, в котором композиция свежеприготовленного катализатора включает смешанный оксид металла, определяемый эмпирической формулой:
Mo1VaSbbNbcXdLeOn,
где Х выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующего элемента к числу молей Mo.
4. The method according to claim 1, in which the composition of the freshly prepared catalyst comprises a mixed metal oxide defined by the empirical formula:
Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,
where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a, b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding element to the number of moles of Mo.
5. Способ по п.1, в котором композиция отработанного катализатора представляет собой смешанный оксид, определяемый эмпирической формулой:
Mo1VaSbbNbcXdLeOn,
где Х выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤а≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующего элемента к числу молей Mo.
5. The method according to claim 1, in which the composition of the spent catalyst is a mixed oxide defined by the empirical formula:
Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,
where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤a≤1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a, b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding element to the number of moles of Mo.
6. Способ по п.1, в котором стадия приготовления включает механическое смешение свежеприготовленного смешанного оксидного катализатора, отработанного свежеприготовленного смешанного оксидного катализатора и модификатора активности.6. The method according to claim 1, wherein the preparation step comprises mechanically mixing a freshly prepared mixed oxide catalyst, a spent freshly prepared mixed oxide catalyst, and an activity modifier. 7. Способ по п.6, в котором стадия приготовления включает также предварительное смешение композиции свежеприготовленного смешанного оксидного катализатора и модификатора активности.7. The method according to claim 6, in which the preparation step also includes pre-mixing the composition of a freshly prepared mixed oxide catalyst and an activity modifier. 8. Способ по п.1, в котором стадия приготовления включает объединение свежеприготовленного смешанного оксидного катализатора и модификатора активности методом влажной пропитки.8. The method according to claim 1, wherein the preparation step comprises combining a freshly prepared mixed oxide catalyst and an activity modifier by wet impregnation. 9. Способ окислительного аммонолиза насыщенного углеводорода для получения ненасыщенного нитрила, включающий:
механическое смешение сухого смешанного металлоксидного катализатора и модификатора активности с образованием каталитической смеси, причем смешанный металлоксидный катализатор содержит молибден, ванадий, ниобий и по меньшей мере один элемент, который выбирают из группы, состоящей из сурьмы и теллура, и необязательно содержащей по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, вольфрама, титана, олова, германия, циркония, лития, и гафния, и необязательно содержит носитель, выбранный из группы, состоящей из оксида кремния, оксида алюминия, оксида циркония, оксида титана или их смесей, а модификатор активности выбирают из группы, состоящей из оксида сурьмы(III), оксалата сурьмы(III), тартрата сурьмы(III), оксида сурьмы(V), тетроксида сурьмы, Sb6O13 и их смесей; и
контактирование насыщенного углеводорода с кислородсодержащим газом и аммиаком в присутствии каталитической смеси.
9. The method of oxidative ammonolysis of a saturated hydrocarbon to obtain an unsaturated nitrile, including:
mechanically mixing a dry mixed metal oxide catalyst and an activity modifier to form a catalyst mixture, the mixed metal oxide catalyst containing molybdenum, vanadium, niobium and at least one element selected from the group consisting of antimony and tellurium and optionally containing at least one element selected from the group consisting of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, tungsten, titanium, tin, germanium, zirconium, lithium, and hafnium, and optionally contains a carrier selected from the group consisting of silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide or mixtures thereof, and the activity modifier is selected from the group consisting of antimony (III) oxide, antimony (III) oxalate, antimony (III) tartrate, antimony (V) oxide, antimony tetroxide, Sb 6 O 13 and mixtures thereof; and
contacting a saturated hydrocarbon with an oxygen-containing gas and ammonia in the presence of a catalytic mixture.
10. Способ по п.9, в котором каталитическая смесь содержит по меньшей мере примерно 0.01 моль модификатора активности на моль Mo в смешанном металлоксидном катализаторе.10. The method according to claim 9, in which the catalytic mixture contains at least about 0.01 mol of activity modifier per mole of Mo in the mixed metal oxide catalyst. 11. Способ по п.9, в котором стадия механического смешения включает смешение прокаленного смешанного металлоксидного катализатора с модификатором активности.11. The method according to claim 9, in which the stage of mechanical mixing includes mixing the calcined mixed metal oxide catalyst with an activity modifier. 12. Способ по п.9, в котором смешанный металлоксидный катализатор включает смешанный оксид, определяемый эмпирической формулой:
Mo1VaSbbNbcXdLeOn,
где Х выбирают из группы, состоящей из W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li и их смесей; L выбирают из группы, состоящей из Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu и их смесей; 0.1≤a1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n является числом атомов кислорода, необходимых для насыщения валентности всех остальных элементов смешанного оксида при условии, что один или несколько остальных элементов в смешанном оксиде могут находиться в степени окисления, более низкой по сравнению с высшей степенью окисления, a, b, c, d и e представляют собой отношение числа молей соответствующего элемента к числу молей Mo.
12. The method according to claim 9, in which the mixed metal oxide catalyst comprises a mixed oxide defined by the empirical formula:
Mo 1 V a Sb b Nb c X d L e O n ,
where X is selected from the group consisting of W, Te, Ti, Sn, Ge, Zr, Hf, Li and mixtures thereof; L is selected from the group consisting of Ce, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and mixtures thereof; 0.1≤a 1.0, 0.01≤b≤1.0, 0.001≤c≤0.25, 0≤d≤0.6, 0≤e≤1; n is the number of oxygen atoms necessary to saturate the valency of all other elements of the mixed oxide, provided that one or more of the remaining elements in the mixed oxide can be in the oxidation state lower than the higher oxidation state, a, b, c, d and e is the ratio of the number of moles of the corresponding element to the number of moles of Mo.
13. Способ по п.9, в котором сухой смешанный металлоксидный катализатор готовят способом негидротермального синтеза. 13. The method according to claim 9, in which a dry mixed metal oxide catalyst is prepared by the method of non-hydrothermal synthesis.
RU2010118525/04A 2007-10-11 2008-10-07 Method for oxidative ammonolysis or oxidation of propane and isobutane RU2495024C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97927607P 2007-10-11 2007-10-11
US97928507P 2007-10-11 2007-10-11
US60/979,276 2007-10-11
US60/979,285 2007-10-11
PCT/US2008/011551 WO2009048553A2 (en) 2007-10-11 2008-10-07 Process for the ammoxidation or oxidation of propane and isobutane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010118525A RU2010118525A (en) 2011-11-20
RU2495024C2 true RU2495024C2 (en) 2013-10-10

Family

ID=40342454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010118525/04A RU2495024C2 (en) 2007-10-11 2008-10-07 Method for oxidative ammonolysis or oxidation of propane and isobutane

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP2205554A2 (en)
JP (1) JP5450426B2 (en)
KR (1) KR20100090252A (en)
CN (1) CN101878194A (en)
BR (1) BRPI0817877A2 (en)
EG (1) EG26218A (en)
MX (1) MX2010003907A (en)
MY (1) MY154935A (en)
RU (1) RU2495024C2 (en)
WO (1) WO2009048553A2 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY156804A (en) 2010-05-13 2016-03-31 Asahi Kasei Chemicals Corp Mixed catalyst
JP5694727B2 (en) * 2010-10-04 2015-04-01 旭化成ケミカルズ株式会社 Method for producing unsaturated acid or unsaturated nitrile
RU2559315C2 (en) * 2010-11-05 2015-08-10 Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн Oxide catalyst, method of obtaining oxide catalyst, method of obtaining unsaturated acid and method of obtaining unsaturated nitrile
JP5879029B2 (en) * 2010-11-09 2016-03-08 日立造船株式会社 Ammonia oxidation / decomposition catalyst
RU2558146C2 (en) 2011-03-02 2015-07-27 Асахи Касеи Кемикалз Корпорейшн Method of unsaturated nitrile production
DE102013202048A1 (en) 2013-02-07 2013-04-18 Basf Se Preparing catalytically active composition useful for preparing a catalyst, comprises e.g. thermally treating geometrical precursor bodies formed by a mixture obtained by uniformly mixing e.g. a spray-dried powder and molybdenum oxide
CN104645984B (en) * 2013-11-20 2017-09-19 正大能源材料(大连)有限公司 Catalyst and its application of unsaturated nitrile are produced in a kind of saturated alkane ammoxidation
CN105771959B (en) * 2014-12-22 2018-12-18 中触媒有限公司 A kind of O composite metallic oxide catalyst and its preparation method and application
CN107282060B (en) * 2016-04-13 2020-01-03 中国石油化工股份有限公司 Acrylonitrile catalyst for ammoxidation process
CN107282064B (en) * 2016-04-13 2020-05-05 中国石油化工股份有限公司 Catalyst for producing acrylonitrile
CN107282063B (en) * 2016-04-13 2020-01-03 中国石油化工股份有限公司 Acrylonitrile catalyst for propylene ammoxidation
CN107282093A (en) * 2016-04-13 2017-10-24 中国石油化工股份有限公司 The catalyst of ammoxidation of propylene acrylonitrile production
CN107282062A (en) * 2016-04-13 2017-10-24 中国石油化工股份有限公司 Catalyst of ammoxidation of propylene acrylonitrile production and preparation method thereof
CN107282092B (en) * 2016-04-13 2020-03-31 中国石油化工股份有限公司 Catalyst for synthesizing acrylonitrile by olefin ammoxidation
CN107282061B (en) * 2016-04-13 2020-01-03 中国石油化工股份有限公司 Catalyst for preparing acrylonitrile by ammoxidation
CN107282065B (en) * 2016-04-13 2020-01-03 中国石油化工股份有限公司 Acrylonitrile catalyst and preparation method thereof
CN106076413A (en) * 2016-06-05 2016-11-09 王金明 A kind of iso-butane produces the preparation method of metering system acid catalyst

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0529853A2 (en) * 1991-08-08 1993-03-03 Mitsubishi Chemical Corporation Catalyst and process for producing nitriles
US5994580A (en) * 1996-10-21 1999-11-30 Toagosei Co., Ltd. Process for producing acrylic acid
JP2001213855A (en) * 2000-01-31 2001-08-07 Asahi Kasei Corp Method for producing unsaturated nitrile
US20030088118A1 (en) * 2000-06-15 2003-05-08 Satoru Komada Catalyst for use in catalytic oxidation or ammoxidation of propane or isobutane in the gaseous phase
RU2005120778A (en) * 2002-12-02 2006-01-20 Дзе Стэндард Ойл Компани (Us) Catalyst for the production of acrylonitrile
EP1632287A1 (en) * 2003-06-09 2006-03-08 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Catalyst for oxidation or ammoxidation

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3168716B2 (en) * 1992-02-04 2001-05-21 三菱化学株式会社 Nitrile manufacturing method
CN1100034C (en) * 1996-03-12 2003-01-29 旭化成株式会社 Process for preparing unsaturated nitrile
JP4179675B2 (en) * 1997-08-11 2008-11-12 旭化成ケミカルズ株式会社 Process for producing unsaturated nitriles
JP2003048870A (en) * 2001-05-30 2003-02-21 Mitsubishi Chemicals Corp Method of producing acrylonitrile and/or acrylic acid
JP2005193172A (en) * 2004-01-08 2005-07-21 Daiyanitorikkusu Kk Fluidized reaction method and method for producing acrylonitrile

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0529853A2 (en) * 1991-08-08 1993-03-03 Mitsubishi Chemical Corporation Catalyst and process for producing nitriles
US5994580A (en) * 1996-10-21 1999-11-30 Toagosei Co., Ltd. Process for producing acrylic acid
JP2001213855A (en) * 2000-01-31 2001-08-07 Asahi Kasei Corp Method for producing unsaturated nitrile
US20030088118A1 (en) * 2000-06-15 2003-05-08 Satoru Komada Catalyst for use in catalytic oxidation or ammoxidation of propane or isobutane in the gaseous phase
RU2005120778A (en) * 2002-12-02 2006-01-20 Дзе Стэндард Ойл Компани (Us) Catalyst for the production of acrylonitrile
EP1632287A1 (en) * 2003-06-09 2006-03-08 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Catalyst for oxidation or ammoxidation
US20060235238A1 (en) * 2003-06-09 2006-10-19 Satoru Komada Catalyst for oxidation or ammoxidation

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0817877A2 (en) 2015-03-31
CN101878194A (en) 2010-11-03
MY154935A (en) 2015-08-28
EP2205554A2 (en) 2010-07-14
JP2011500564A (en) 2011-01-06
EG26218A (en) 2013-04-29
JP5450426B2 (en) 2014-03-26
WO2009048553A2 (en) 2009-04-16
RU2010118525A (en) 2011-11-20
MX2010003907A (en) 2010-09-14
WO2009048553A3 (en) 2009-06-11
KR20100090252A (en) 2010-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2495024C2 (en) Method for oxidative ammonolysis or oxidation of propane and isobutane
RU2476265C2 (en) Mixed metal oxide catalysts and method of catalytic conversion of lower aliphatic hydrocarbons
KR101523110B1 (en) Process for the ammoxidation of propane and isobutane using mixed metal oxide catalysts
RU2341327C2 (en) Method of preparing catalyst for oxidation and ammoxidation of olefins
RU2600977C2 (en) Wear-resistant ammoxidation catalysts based on mixed oxides of metals
RU2495720C2 (en) Method of preparing mixed metal oxide catalysts for oxidative ammonolysis and/or oxidation of lower alkanes
KR100905950B1 (en) Nox treated mixed metal oxide catalyst
US7217680B2 (en) Method for producing composite oxide catalyst
US20080103325A1 (en) Mixed metal oxide catalysts for the ammoxidation of propane and isobutane
US7754910B2 (en) Mixed metal oxide catalysts for the ammoxidation of propane and isobutane
RU2451548C2 (en) Method for oxidative ammonolysis of propane and isobutane in presence of mixed metal oxide catalysts
US20090198081A1 (en) Process for the ammoxidation of propane and isobutane
RU2195999C2 (en) METHOD OF SYNTHESIS CATALYSTS BASED ON VANADIUM ANTIMONATE USING SnO2•xH2O
US20080103326A1 (en) Lithium containing mixed metal oxide catalysts for ammoxidation of propane and isobutane
US7531681B2 (en) Process for the ammoxidation of propane and isobutane
US20090005586A1 (en) Mixed metal oxide catalysts for the ammoxidation of propane and isobutane
JP2000051693A (en) Manufacture of catalyst for gas-phase catalytic oxidation for hydrocarbon

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161008