[发明专利]一种催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体而言，涉及一种催化剂及其制备方法和应用。本发明的催化剂为Mo‑V‑Te‑Nb‑X‑O，其中，X为Pt、Pd和Au中的至少一种，X、Te、V、Nb和Mo的相对摩尔比为(0.0025～0.015)、(0.13～0.25)、(0.22～0.3)：(0.11～0.15)：1。本发明的催化剂用于丙烷选择氧化制丙烯酸，具有高活性和选择性，其中Pt、Pd、Au元素的掺杂大幅度降低了CO选择性，避免尾气循环过程中CO不断累积、进而造成爆炸的风险，同时该方法制备流程简单，具有良好的稳定性及可重复性，适合工业化量产。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体而言，涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

丙烯酸及其酯类是合成高分子材料的重要单体，这些单体可使各种聚合物成分具有不同的性能，且其聚合物和共聚物都有优良的性能，已被用于制造涂料、纺织助剂、粘合剂、分散剂、絮凝剂、增稠剂、贮水剂等200余种产品，广泛用于化工、纺织、皮革、造纸、食品、采油等部门，几乎可以渗透到国民经济的各个领域。

目前工业上制备丙烯酸的方法主要为丙烯两步法，在第一个反应器中丙烯先被氧化为丙烯醛，随后在不同催化剂的作用下，丙烯醛在第二个反应器中被进一步氧化为丙烯酸。随着丙烯用途的扩大，丙烯的价格会进一步上涨，就原料价格而言，丙烷的价格一直维持在丙烯的60％左右，如果用丙烷取代丙烯制备丙烯酸，将会大大降低原料成本，同时丙烷的来源丰富，页岩气、天然气、油田伴生气、炼厂气中都富含大量的丙烷。因此，利用廉价易得的丙烷制备丙烯酸是低碳烷烃开发利用的热点之一。

丙烷氧化制备丙烯酸是强放热反应，需要控制丙烷的单程转化率，未反应的丙烷需要循环利用，但反应尾气中会产生一部分CO，由于CO的爆炸范围非常宽(空气中爆炸范围为12.5％-74％)，在循环过程中因CO容易累积，易于引发爆炸，因此在未反应的丙烷原料重新进入反应器进行氧化反应前，需要选择性地脱除尾气中的CO，保证反应安全稳定运行。现有技术一公布了一种丙烷氧化制丙烯酸连续生产过程中CO的脱除方法，利用CuO-CeO₂基复合金属氧化物选择性地脱除循环尾气中的CO，尾气中的其他组分诸如乙烷、乙烯、丙烷、丙烯不参与反应；现有技术二公布了一种丙烷制丙烯酸的方法，指出惰性气体与可燃气体的比例满足方程y＝(100–x)×0.298(11.16＜x＜14.99)，其中x是惰性气体的摩尔百分数，y为可燃气体的摩尔百分数，包括丙烷和CO。现有技术中在丙烷氧化制丙烯酸尾气循环过程中因CO累积存在产生爆炸的风险。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种催化剂，该催化剂用于丙烷氧化制丙烯酸反应，可以降低副产物CO的选择性，避免尾气循环过程中CO因为累积而产生爆炸的风险。

本发明的另一个目的在于提供一种所述的催化剂的制备方法，可使得Pt、Pd、Au均匀分散在催化剂体相中，并形成相应的活性相，所制得的催化剂可以大幅度降低CO的选择性，使催化剂兼具CO脱除的性能，该法流程简单，稳定性与可重复性好，适合于工业化量产。

本发明的另一个目的在于提供所述的催化剂在丙烷制备丙烯酸反应中的应用。可显著提高丙烯酸选择性以及丙烷的转化率；并且很好的降低CO的选择性。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种催化剂，所述催化剂为Mo-V-Te-Nb-X-O，其中，X为Pt、Pd和Au中的至少一种，X、Te、V、Nb和Mo的相对摩尔比为(0.0025～0.015)、(0.13～0.25)、(0.22～0.3)：(0.11～0.15)：1。

优选地，所述Mo-V-Te-Nb-X-O催化剂中，X、Te、V、Nb和Mo的相对摩尔比为(0.005～0.01)：(0.18～0.23)：(0.25～0.3)：(0.12～0.14)：1。