[发明专利]一种用于合成3-氰基吡啶的复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于合成3-氰基吡啶的复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

3-氰基吡啶又名烟腈，是一种重要的医药中间体。例如：烟腈水解可以制得烟酰胺和烟酸。烟酰胺和烟酸是维生素B的一种，在食品、医药及饲料添加剂等行业中广泛应用。烟酸可以从3-甲基吡啶经气相氧化制得，但因氧化时容易生成V-氧化吡啶，所以收率比用气相氨氧化的路径低得多。气相氨氧化合成烟腈，国内外已有文献报道，但迄今为止国内生产的收率很低，只有6％左右。3-甲基吡啶氧化合成3-氰基吡啶，国外多为专利文献。Degussa公司以V和Sb的氧化物为主活性物质制备的催化剂，催化剂制备工艺复杂，耗氨量大，烷基吡啶的转化率低(US4447612)。Lummus公司制备的催化剂，烟腈的选择性差(只有89.7％)，转化率太低(仅为51％)(US4284781)。日本三菱瓦斯化学公司以V、Cr和B的氧化物作主活性物质制备的催化剂活性和选择性都较低(US4963687)。日本触媒化学工业公司制备的以Ti和V作为主活性物质的催化剂，选用纯度为98-99％的烧结碳化硅作载体，催化剂生产成本较高，而烟腈收率也较低(JP74-34673)。US6392048文献介绍的以Sb和V和Fe为主活性组份的催化剂3-甲基吡啶：氧：安＝1:12.1:3.5(物质的量比)，643K的条件下反应，3-氰基吡啶摩尔收率为87％，US6107510专利文献介绍的以Cr、V、B和M。为主活性物质的催化剂，在663K条件下反应，产品摩尔收率为93.3％，3-甲基吡啶转化率为93.6％。从以上专利文献可看出，3-甲基吡啶氨氧化合成3-氰基吡啶，原料的转化率和产品的摩尔收率都较低，生产成本较高。因此，研制一种选择性好、收率高的新型高效催化剂及合适的工艺条件，较低生产成本，是气相氨氧化合成烟腈的关键技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于合成3-氰基吡啶的复合催化剂及其制备方法和应用，采用这种催化剂，选择性好、转化率高；催化剂使用寿命长，氨的物质的量比较小。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于合成3-氰基吡啶的复合催化剂，其特征在于，包括主活性物质和辅助活性物质；采用r-Al₂O₃或球形硅胶作载体；

主活性物质包括Cr₂O₃和V₂O₅，或者再添加钼酸铵，其原子的摩尔比为V(V₂O₅):M₀(钼酸铵中的M₀):Cr(Cr₂O₃中的Cr)＝1:0.09～0.85:0.2～1.0；辅助活性物质为下述三种的混合物：①P的氧化物或氯化物，②Ni、Bi中的至少一种氧化物或氯化物，Ni、Bi的氧化物或氯化物混合时为任意配比，③K、Na、Cs中的至少一种氧化物或氯化物，其中，K、Na、Cs中的二种或三种氧化物或氯化物混合时为任意配比；其原子比为V:Ni:Bi:P:Na、K或/和Cs＝1:0.0018～0.81:0.0018～0.81:0.0018～0.81:0.003～0.1(注：V为主活性物质中V₂O₅的V)。

主活性物质和辅助活性物质中的活性组份的质量含量为1～31％【优选为3-16％(Wt)】。

球形硅胶采用50-120目的球形硅胶。

按上述技方案，主活性物质最佳为Cr₂O₃、V₂O₅，Cr₂O₃1.20～1.22克、V₂O₅3.38克；辅助活性物质最佳为P₂O₅、BiCl₃、NiCl₂·6H₂O和KCl、NaCl、CsCl中的一种，P₂O₅1.10～1.25克、BiCl₃0.40～0.43克、NiCl₂·6H₂O2.40～2.62克、KCl(或NaCl或CsCl)0.19～0.22克。

上述一种用于合成3-氰基吡啶的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：