[发明专利]用于气态混合物的催化氧化的活化能降低剂

说明书

本发明提供用于改善金属催化氧化反应中气态反应物的点燃的材料，所述材料包含金属催化剂丝网(优选地，铂/铑催化剂丝网)，所述金属催化剂丝网具有与其接触的按所述金属催化剂丝网的重量计0.5至1.5wt.％的先前使用的金属催化剂丝网的一个或多个块件。进一步地，制作所述金属催化剂材料的方法包含使先前使用的金属催化剂丝网的所述块件成形，并将它们彼此等距地放置成与所述金属催化剂丝网的表面接触或处于所述金属催化剂丝网的所述表面上。并且使用所述材料的方法包含向所述反应器中馈入氧气或空气与一种或多种反应气体的气体混合物，并在先前使用的金属催化剂的所述块件中的一个或多个或所有块件的表面处点燃所述气体混合物。

本发明涉及用于改善各种金属催化氧化反应中气态反应物的催化剂增强点燃的金属催化剂材料和方法。具体地，本发明涉及金属催化剂材料、其制作方法，所述金属催化剂材料包含金属催化剂丝网，所述金属催化剂丝网具有与其接触的先前使用的丝网的一个或多个块件，并且本发明涉及使用金属催化剂材料来改善气体反应物在金属催化剂丝网的表面处的点燃的方法，所述金属催化剂丝网用于工业规模金属催化氧化反应，包括但不限于：由氨和甲烷制造氰化氢(安德卢梭(Andrussow)工艺)、由氨的氧化制造硝酸(奥斯特瓦尔德(Ostwald)工艺)、由甲烷和氧气制造乙炔、生产烯烃和炔烃，以及合成气(一氧化碳和氢气)的处理。

金属催化氧化提供许多重要的化学制造工艺。实例包括但不限于由甲烷和氨制造氰化氢、由甲烷和氧气制造乙炔、由氨的氧化制造硝酸(奥斯特瓦尔德工艺)、由乙烷制造乙烯、由丙烷制造丙烯、由甲醇制造甲醛，和处理来自甲烷的蒸汽重整的合成气。在一个实例中，氰化氢的商业制造，即，甲烷和氨的金属催化氧化偶联(在氧气的存在下)在金属催化剂的存在下进行，所述金属催化剂是铂/铑催化剂丝网。通过使经预热的馈料气体通过铂/铑丝网并且在大于270℃的温度下在催化剂的表面处点燃气体来使反应发生。

遗憾的是，金属催化剂丝网增强的点燃启动问题(包括在使用新催化剂、污染的催化剂和受损催化剂时难以点燃反应物)通常可导致显著的生产损失，包括附加的催化剂成本和与随后尝试重启催化剂增强点燃失败相关联的反应器停用时间。点燃失败需要清理反应器以清除原料气体；并且由于金属催化剂丝网冷却，所以必须再次重复整个启动过程。这导致氨和天然气的不希望的燃烧，并且损失了生产量。另外，由于一次或多次催化剂点燃失败，催化产物的总收率受到负面影响。在催化剂表面处点燃失败存在许多可能的原因，包括但不限于由于来自馈料气体的一种或多种有机残留物、与反应器相关联的一种或多种润滑油和/或压缩机油和其组合引起的催化剂污染。尽管存在本领域已知的用于增强催化点燃工艺或降低催化剂活化能的技术，包括增加进入反应物(一种或多种)馈料的可燃性、提高馈料温度和增加反应器压力，但可靠的催化剂点燃仍然是一个问题。

在相对低的温度下在催化剂表面处反应物的催化剂增强点燃(也被称为催化剂起燃)是非常期望的。授予Farrauto等人的美国专利第4,863,893号公开了通过使用铂-铑和铂-钯-铑丝网来降低硝酸制造中氨氧化的点燃温度，所述丝网承载铂负载量与丝网(被视为片材)的本体面积超过4.0g/m²的铂涂层，以降低氨氧化中起燃所需的点燃温度(尤其是如果使用氢气作为点燃燃料的话)。遗憾的是，用铂黑电镀大面积或整个面积的编织催化剂丝网是昂贵且麻烦的。

授予Benderly的美国专利第7,576,030号公开了由已使用的、污染的或受损的金属催化剂丝网的一个或多个区部制备制品；用金属涂料对其进行处理并使其与金属催化剂丝网接触。Benderly的方法使人们能够促进在金属催化剂丝网的表面处反应的点燃，所述金属催化剂丝网用于各种制造工艺，如在本发明中提及的那些。然而，Benderly方法需要对金属催化剂丝网的区部进行昂贵的金属涂层处理，以制作促进催化剂增强点燃的制品。

本发明人努力寻找一种简单、可靠的方式来如在使用新的金属催化剂丝网时，促进在催化氧化反应中在金属催化剂的表面处气态反应物的催化剂增强点燃的改善。

发明内容