[发明专利]混合的金属氧化物催化剂和低级烷烃的催化转化

说明书

技术领域

本发明涉及包含混合的金属氧化物的固体组合物，其表现出氨氧 化低级烷烃以高收率生成不饱和单腈的催化活性。本发明特别涉及催 化剂组合物，制备这种催化剂组合物的方法，和使用这种催化剂组合 物的方法。更具体而言，本发明的固体氧化物组合物包含钼(Mo)、钒(V)、 铌(Nb)和至少一种选自具有形成阳离子能力的元素的活性元素作为组 成元素。本发明的混合的金属氧化物组合物有利地包含一个或多个晶 相，至少一个所述晶相中具有预定的晶胞体积和纵横比。正如在下文 中更详细描述的，本发明提供了用于形成本发明的改善的催化剂的方 法和用于转化低级烷烃的氨氧化方法。

背景技术

腈类诸如丙烯腈和甲基丙烯腈长期以来作为制备合成纤维、合成 树脂、合成橡胶等的重要中间体被工业化生产。丙烯腈主要是以纤维 形式使用的。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)是重要的热塑性 结构塑料。腈类型的橡胶，在1930年首次作为德国丁腈橡胶(Buna-N) 类型被商业化，是丙烯腈和二烯、通常是丁二烯的共聚物。

目前所实行的用于生产腈类诸如丙烯腈和甲基丙烯腈的大批生产 过程，使链烯即丙烯或异丁烯在气相中催化剂存在的条件下升高的温 度下与氨和氧经历反应。一般地，所采用的催化剂制剂是催化剂供应 商所专有的，但是技术沿用已久。另外，已知与烃起始材料在一起的 还有另外的起始材料，包括另外的反应物诸如分子氧和/或蒸气、和惰 性材料诸如氮气和二氧化碳。

最近，考虑到低级烷烃相对于相应烯烃的相对丰度，导致特别是 丙烷和丙烯之间或异丁烷和异丁烯之间的价格差，注意力已经转移到 开发用来从这些价格比较低廉的低级烷烃生产腈的改善的催化剂。丙 烷或异丁烷在所谓的与氨和氧在气相中催化剂存在的条件下进行的氨 氧化反应中用作起始材料。

在许多的公布、专利和专利申请中描述了包含钼、钒、锑和铌的 催化剂已被证明对于丙烷向丙烯腈的转化和异丁烷向甲基丙烯腈的转 化(通过氨氧化反应)是有效的。例如，参见，Ushikubo等人的美国 专利No.5,750,760，Komada等人的美国专利No.6,036,880，Hinago等 人的美国专利No.6,143,916，Inoue等人的美国专利No.6,514,902， Komadu等人的美国专利申请No.US 2003/0088118，Gaffhey等人的美 国专利申请No.2004/0063990 A1，Gaffhey等人的美国专利申请No. 2006/0167299，Gaffhey等人的美国专利申请No.2006/0122055，Gaffhey 等人的美国专利申请No.2006/0183942 A1，Asahi Kasei Kabushiki  Kaisha的PCT专利申请No.WO 2004/108278 A1，Asahi Chemical Co. 的日本专利申请No.JP 1999/114426 A，和Asahi Chemical Co.的日本专 利申请No.JP 2000/1126599。

包含钼、碲、钒和铌的氧化催化剂描述于：美国专利No.5,049,692， 美国专利No.5,231,214，美国专利No.5,281,745，美国专利No. 5,380,933和美国专利No.5,422,328。另外，包含钼、钒、铌和锑的氧 化催化剂例如描述于，例如，美国专利No.4,760,159，美国专利No. 4,797,381，Lugmair等人的美国专利申请No.2005/0054869和Gaffhey 等人的美国专利申请No.2006/0122055。然而，这些方法在生产所计划 的腈类中无一完全令人满意。

尽管在与有效用于丙烷向丙烯腈和异丁烷向甲基丙烯腈的转化 (通过氨氧化反应)的包含钼、钒、锑和铌的催化剂有关领域中已经 有所进步，但是所述催化剂在成为商业上可行之前需要进一步改善。 通常，用于这种反应的本领域已知的催化系统一般受到所需产物收率 低的困扰。

由于它们广泛的工业用途，仍然需要具有更好的催化活性和/或选 择性的组合物用于低级烷烃的氨氧化以高收率生产不饱和腈类。

本发明的一个目的是为了克服上面描述的一种或多种问题。

本发明其它的优点通过以下详细说明的综述并结合权利要求书， 对于本领域技术人员而言是显而易见的。

发明概述