[发明专利]催化剂和制造丙烯酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过丙烯醛与分子氧的气相接触氧化而制造丙烯酸的方法。

背景技术

关于通过丙烯醛的气相接触氧化而制造丙烯酸的催化剂，迄今已知专利文献1、专利文献2等中所述的许多复合氧化物催化剂。这些催化剂中的一部分已经工业化并用于制造丙烯酸，但其生产率不总是令人满意；且随着近来对丙烯酸的需求的增长，期望更高生产率的催化剂。

在工业上利用催化剂制造丙烯酸时，要求进一步提高每催化剂单位体积的丙烯酸的生产率并进一步延长催化剂的寿命；然而，当提高作为原料的丙烯醛的流量以提高丙烯酸的生产率时，则反应热会增多且热点温度会由于催化剂层中的蓄热而由此升高，因此提供不仅因过度氧化而导致收率下降并因热负荷而加速催化剂的劣化，而且造成失控反应的可能性。

关于降低热点区域的温度的手段，已经提出了一些提议。例如，已经提出了：利用惰性物质对气体入口侧的催化剂层进行稀释的方法(专利文献3)；从气体入口侧朝向气体出口侧依次提高催化活性物质负载率(活性物质相对于催化剂的重量比)的方法(专利文献4)；从气体入口侧朝向气体出口侧依次降低催化剂的尺寸的方法(专利文献5)；通过向其添加碱金属而降低气体入口侧的催化剂活性的方法(专利文献6)；改变催化剂成分和/或其量并以使得从气体入口侧朝向气体出口侧催化剂的活性会提高的方式将具有不同活性的催化剂填充在系统中的方法(专利文献7)等。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]     日本特公昭41-1775号公报

[专利文献2]     日本特公昭44-12129号公报

[专利文献3]     日本特公昭53-30688号公报

[专利文献4]     日本特开平7-10802号公报

[专利文献5]     日本特开平9-241209号公报

[专利文献6]     日本特开2000-336060号公报

[专利文献7]     日本特开2003-89671号公报

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在用于降低热点区域中的温度的现有方法中，在专利文献1～5中所述的方法中，催化剂活性物质在气体入口侧的量小于催化剂活性物质在气体出口侧的量，因此，在气体入口侧的催化剂会比在气体出口侧的催化剂劣化得更快。结果，所述方法可以在一定程度上实现降低热点区域中的温度的效果，但是仍具有在所述方法中不能在保持高收率的同时长时间继续反应的问题。特别地，在使用高浓度丙烯醛作为原料的高负荷条件下的反应中，所述问题明显。

在专利文献7的方法中，催化剂活性物质在气体入口侧的绝对量与催化剂活性物质在气体出口侧的绝对量基本相同。然而，催化剂活性点因为向其添加碱金属而减少，因此与催化剂活性物质的用量相匹配的催化剂功能不能充分发挥。因此，尽管比其他方法更有效，但是所述方法仍不能充分解决在所述方法中不能在保持高收率的同时长时间继续反应的问题。另外，在专利文献7的方法中，当催化剂在其组成方面不同时，则催化剂性能随时间的变化也不同，因此反应控制困难，从而在所述方法中，当将寿命极其不同的不同催化剂组合并填充以控制催化剂的活性时，催化剂层之间的反应平衡会遭到破坏，且视情况而定，系统的长期连续驱动是不可能的。

本发明的目的是提供一种通过丙烯醛的气相接触氧化而制造丙烯酸的方法，其中与相关技术中的方法相比，在所述方法中，可以在保持高收率的同时防止催化剂层中的任何过剩蓄热，这解决了在气体入口侧的催化剂比在气体出口侧的催化剂劣化得更快的问题，并因此使得可以长期稳定地使用催化剂。

解决问题的手段

本发明人对解决上述问题的手段进行了深入的研究，结果发现，即使催化剂成分的组成恒定，通过改变原料源仍可以控制催化剂活性。此外，本发明人已经发现，当制备以通过改变其负载率而对其进行调节以具有不同催化剂活性的至少两个催化剂层时且当从原料气体入口侧朝向出口侧将具有更高活性的催化剂依次填充在反应管中时，则热点温度可以比以前下降得更多且可以在上层中的催化剂活性成分的浓度可以更高的条件下驱动系统。基于这些发现，本发明人完成了本发明。

具体地，本发明涉及如下内容：

(1)一种通过丙烯醛的气相接触氧化而制造丙烯酸的方法，其中将反应管分割为至少两个催化剂层，且从反应管的原料气体入口侧朝向出口侧依次填充活性更高的催化剂层以进行反应从而得到丙烯酸，且其中调节催化剂活性的方法为包括如下步骤的方法：