[发明专利]混合金属氧化物催化剂

说明书

本发明提供用于将不饱和烃氨氧化为相应的不饱和腈的催化组合物。更特别地，提供的催化组合物包括金属氧化物的复合物，其可有效地将丙烯转化为丙烯腈、氰化氢和乙腈。

背景技术

含有铁、铋和钼的氧化物并用适当元素促进的催化剂已经长期以来被用于在氨和氧的存在下和在提高的温度下将丙烯和/或异丁烯转化来制造丙烯腈和/或甲基丙烯腈。特别地，英国专利1436475；美国专利US4,766,232；4,377,534；4,040,978；4，168,246；5,223,469和4，863，891均涉及可用II族元素促进的铋-钼-铁催化剂来制备丙烯腈。此外，美国专利US5,093,299；5，212，137；5，658，842和5，834,394涉及铋-钼促进的催化剂表现出丙烯腈的高产率。这些催化剂可能提供了增加的丙烯腈生产但却伴随着氰化氢和/或乙腈产品产率的相应减少。

发明内容

本发明提供了催化组合物，其能够有效地提供增加的丙烯腈产品而不会明显减少氰化氢和/或乙腈的生产，并且能够提供丙烯腈、氰化氢和乙腈生产的整体增加。

本发明提供了一种催化组合物，其包括由下式表示的金属氧化物的复合物：

Mo_mBi_aFe_bA_cD_dE_eF_fG_gCe_hO_x

其中A是选自钠、钾、铷、铯的至少一种元素；

D是选自镍、钴、锰、锌、镁、钙、锶、镉和钡的至少一种元素；

E是选自铬、钨、硼、铝、镓、铟、磷、砷、锑、钒和碲的至少一种元素；

F是选自稀土元素、钛、锆、铪、铌、钽、铝、镓、铟、铊、硅、锗和铅的至少一种元素；

G是选自银、金、钌、铑、钯、锇、铱、铂和汞的至少一种元素；

a是从0到7；

b是从0.1到7；

c是从0.01到5；

d是从0.1到12；

e是从0到5；

f是从0到5；

g是从0到0.2；

h是从0.01到5；

m是从12到13；和

x是满足其它组分元素的化合价要求所需的氧原子数目。所述催化组合物包括按重量计至少约15％的m-相加t-相，并且m-相与m-相加t-相的重量比为0.45或更大。m-相和t-相的量是使用X射线衍射和改进的特沃尔德解析(Rietveld analysis)模型测定的。所述催化组合物能够有效地提供81或更高的丙烯腈产率(％AN)，和88或更高的丙烯腈产率(％AN)+乙腈产率(％ACN)+氰化氢产率(％HCN)。

在另一个方面，本发明提供了使用在本文中描述的催化组合物来生产丙烯腈的方法。该方法包括在金属氧化物催化剂的存在下汽相中接触丙烯、氨和氧气。

在另一个方面，本发明提供了用于分析金属氧化物催化剂的方法，该方法包括产生X射线衍射数据和用改进的特沃尔德解析来分析X射线衍射数据。改进的特沃尔德解析模型包括β-MMoO₄相，Fe₂(MoO₄)₃相，m-相和t-相。

附图说明

由以下附图，所述方法的上述及其它方面，以及几个方面的特点和优点将更加清楚。

图1用相关的拟合趋势线示出了丙烯腈产率随m-相浓度的增加而增加的趋势。

在该图所有的几个方面中，对应的参引字符指示对应的组分。本领域技术人员将认识到图中要素出于简单和清楚的目的被示出，并不一定按比例绘制。例如，图中一些要素的尺寸相对于其它要素可能被放大以帮助改善对本发明方法和装置的不同方面的理解。而且，为减小对观看这些不同方面的妨碍，在商业可行性方面中有用的或必需的那些普通但为人所熟知的要素通常没有被示出。

发明详述

本发明提供了用于生产丙烯腈的金属氧化物催化剂。所述催化剂具有通式并且其进一步的特征在于具有按重量计至少约15％的m-相加t-相，并且m-相与m-相加t-相的重量比为0.45或更大。依照这一方面，使用X射线衍射(XRD)分析氧化物催化剂。然后使用改进的特沃尔德解析来解读XRD分析以确定m-相与t-相的量。所述金属氧化物催化剂提供的丙烯腈产率(％AN)为81或更高，提供的丙烯腈产率(％AN)加上乙腈产率(％ACN)加上氰化氢产率(％HCN)为88或更高。

定义