[发明专利]氧化物催化剂、制备丙烯醛或丙烯酸的方法和制备吸水性树脂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过丙烯的催化气相氧化制备丙烯醛或者通过丙烯醛的催化气相氧化制备丙烯酸的催化剂。更具体地，本发明涉及包含钼作为基本组分、具有特定颗粒尺寸分布的氧化物催化剂。本发明还涉及一种使用该催化剂制备丙烯醛或丙烯酸的方法，并且涉及一种使用如此制得的丙烯酸制备吸水性树脂的方法。

背景技术

丙烯醛在工业上被广泛用作丙烯酸等的起始原料，并且丙烯酸被广泛用作吸水性树脂的起始原料。通常实践的丙烯醛或丙烯酸的制备方法包括在氧化催化剂的存在下使用固定床壳管式反应器的丙烯催化气相氧化或者丙烯醛的催化气相氧化。

该催化气相氧化反应是高度放热反应，并且因此在催化剂层中形成了局部特别高的温度点(下文中可被称为“热点”)。在热点下由于比余下的反应区域更高的温度，因此氧化反应过度进行而降低了目标产品即丙烯醛或丙烯酸的产率。此外，由于热点暴露于高温下，因此点下的催化剂表现出在短时间内物理和化学性能变化，这导致其活性或选择性由于烧结等而显著降低。特别地，当催化剂含有钼时，热点下的高温加快钼的升华而造成催化剂组成(其组成之间的比例)的变化，并且因此催化剂的损耗程度大。仍然有另一个问题：当反应在高的空间速度或高的起始气体浓度下进行时，即当进行高负荷反应以提高丙烯醛或丙烯酸的产量时，该现象被增强。

为了处理这些问题，已经提出多种改进方式用于由丙烯制备丙烯醛，例如，包括向反应管中装满多种占有体积不同的催化剂、在至少一个反应区中将惰性物质磨料混合的方法(专利参考1：JP2005-320315A＝USP7,161,044)；使用负载催化剂的方法，其包括：向反应管中以使得活性从起始气体入口侧到出口侧变得更高的方式装入多种具有不同活性的催化剂，该催化剂通过改变催化剂上催化活性组分的负载比例和/或煅烧温度而制备(专利参考2：JP平10(1998)-168003A＝USP6,028,200)；或者向反应管中以使得反应管中装入的催化剂的占有体积从起始气体入口侧到出口侧变得更低的方式装入多种催化剂(专利参考3：JP平4(1992)-217932A＝USP5,198,581)。

关于由丙烯醛制备丙烯酸，还提出了多种改进，例如包括在起始气体入口侧用惰性物质稀释催化剂的方法(专利参考4：JP昭53(1978)-30688B＝USP3,801,634)；使用负载催化剂的方法，其包括向反应管中装入催化剂，在该催化剂中催化活性组分的负载比例从起始气体入口侧到出口侧变得更高(专利参考5：JP平7(1995)-10802A)；包括以下步骤的方法：通过改变加入催化剂中的碱金属的种类和/或数量而制备具有不同活性的多种催化剂，并且将它们以使得催化活性从起始气体入口侧到出口侧变得更高的方式装入反应管(专利参考6：JP2000-336060A＝USP6,563,000)；和包括以使得催化剂颗粒的体积从起始气体入口侧到出口侧变得更小的方式填充反应管的方法(专利参考7：JP平9(1997)-241209A＝USP5,719,318)。

然而，一些方式例如用惰性物质稀释、改变负载比例或者使用具有不同活性的催化剂降低了装入反应管中的有效用于反应的催化组分的数量，削弱了丙烯酸的产量。与制备单种催化剂相比，多种催化剂的制备还需要大量的劳动和巨大的成本。

另外进一步地，尽管所有以上建议在将热点下的温度抑制到一定程度中实现了改进，但效果仍然不令人满意。即是说，现有的情况是就催化剂寿命和丙烯醛或丙烯酸的产率而言，那些方法仍然有改进的空间。

发明目的

因此，本发明的目的是提供这样一种催化剂，该催化剂在通过丙烯的催化气相氧化制备丙烯醛或者通过丙烯醛的催化气相氧化制备丙烯酸中可以抑制催化剂层中局部特别高的温度点(热点)的出现并且可以长时间稳定地产生高的丙烯醛或丙烯酸产率。

解决方式

我们发现：在使用固定床壳管式反应器而通过丙烯的催化气相氧化的丙烯醛制备方法或者通过丙烯醛的催化气相氧化的丙烯酸制备方法中，当装入反应器中的催化剂具有特定的颗粒尺寸分布时，催化剂颗粒之间的空隙可被均匀并且扩大，可以抑制催化剂层中局部特别高的温度点(热点)的出现而不降低丙烯醛或丙烯酸的产量，并且可以长时间稳定地获得丙烯醛或丙烯酸。由此完成本发明。

因此，本发明提供一种含有钼作为基本组分的氧化物催化剂，其特征在于：根据下式(1)测量的其的颗粒尺寸的相对标准偏差至少为0.02并且不超过0.20：