[发明专利]生产丙烯酸用的催化剂和使用该催化剂生产丙烯酸的方法

说明书

本发明涉及用于生产丙烯酸的一种催化剂和使用该催化剂生产丙烯酸的方法。更具体地说，涉及通过汽相催化氧化丙烯醛或含丙烯醛的气体生产丙烯酸的一种催化剂，以及在该催化剂存在的条件下通过汽相催化氧化丙烯醛或含丙烯醛的气体以生产丙烯酸的方法。

为了高效地通过汽相催化氧化丙烯醛或含丙烯醛的气体生产丙烯酸，已经提出了各种改进的催化剂。在此以前所提出的大多数催化剂，都以钼或钒作为其主要组分。例如，JP-B-44-12,129公开的一种催化剂含有钼、钒和钨，JP-B-49-11,371中的催化剂含有钼、钒、铜、钨和铬，JP-B-50-25,914中的催化剂含有钼和钒，JP-B-52-85,091中的催化剂含有钼、钒、铜和至少从锑和锗中选出的一种。

不过，这些习用的钼-钒型催化剂，不仅在工业化生产丙烯酸的收率方面，也在催化剂的使用寿命方面存在缺陷(由于其活性迅速减小)。

开发一种生产丙烯酸的催化剂，使它有良好的活性和稳定性，并且还能高收率地和长期稳定地生产丙烯酸，一直是人们所期望的。

酸强度等级(Ho)(下文中简称为″酸强度″或有时称为″Ho″)不大于-11.93的固体酸，一般称为固体过酸(solid super acid)，正象″SHOKUBAI″卷31第7号(1989)，512至518页详细介绍的那样。依据该文献，过酸(super acid)定义为酸度强于100％硫酸的酸(Ho≤-11.93)，并且在更温和的条件下，比下列称之为酸催化反应中的常用酸催化剂更合用，例如分解、异构化、烷基化、聚合、丙烯化、脱水和碳氢化合物脱氢等反应。这类过酸，特别是当与钼-钒型催化剂结合时，有效地诱发丙烯醛或含丙烯醛气体的汽相催化氧化反应，对本领域的人员来说，一直全然不知。

因此，本发明的一个目的，是提供一种以丙烯醛或含丙烯醛气体汽相催化氧化反应高收率地生产丙烯酸的催化剂。

本发明的另一个目的，是提供一种允许以丙烯醛或含丙烯醛气体汽相氧化反应长期稳定地生产丙烯酸用的催化剂。

本发明的再一个目的，是提供以丙烯醛或含丙烯醛气体汽相催化氧化反应生产丙烯酸的一种催化剂，这种催化剂就催化活性和工作寿命而言是优良的，并且允许长期地高生产率地稳定地生产丙烯酸。

本发明还有一个目的，是提供一种使用上述的生产丙烯酸的催化剂高效地生产丙烯酸的方法。

上述诸目的是通过一种用于丙烯醛或含丙烯醛气体与含有分子氧的气体在汽相中进行氧化反应生产丙烯酸用的催化剂来实现的，该催化剂包含有(A)，一种复合氧化物，以钼和钒为基本组份，适于汽相催化氧化丙烯醛以生产丙烯酸，以及(B)，一种酸强度(Ho)不大于-11.93(Ho≤-11.93)的固体酸。这些目的的进一步实现，是在生产丙烯酸的汽相催化氧化反应中，通过丙烯醛或含丙烯醛气体在汽相中与含分子氧气体进行氧化来实现的，是通过存在上述生产丙烯酸的催化剂的条件下高效反应生产丙烯酸的方法实现的。

本发明者已经发现了一种催化剂组合物，它把公知的生产丙烯酸的一种催化剂—钼-钒型复合氧化物与一种酸强度不超过-11.93的固体酸相结合，与习用的催化剂比具有低温下高活性，并有优良的催化剂稳定性。本发明以这种知识为基础而完成的。

由于本发明的这种催化剂保持有高活性，促使丙烯酸生产以高收率地进行。

由于本发明的这种催化剂工作寿命方面的优越性和长期保持这一突出优点，可以允许长期稳定地生产丙烯酸。即使长期使用后，这种催化剂仍然能以其在反应的初始阶段相同的收率持续进行生产丙烯酸的反应，而没有明显地提高反应温度。

由于本发明的这种催化剂甚至在低温下仍表现出高活性，在相同生产率时，在比习用方法所需的反应温度低的条件下，仍能促使反应效率提高。

由于本发明的这种催化剂即使在高负荷运行的条件下(为了高生产率)其催化性能仍不降低，可以允许长时期高运行效率地稳定地生产丙烯酸。

使用本发明的方法，可以按工业化的规模高效而便利地生产丙烯酸。

下面详细描述本发明。组份(A)：

作为组分(A)，任何熟知的含有钼和钒作为基本组份，并用来以汽相催化氧化丙烯醛生产丙烯酸的复合氧化物催化剂都可以使用。在这些催化剂中，以下列通式(1)代表的那些催化剂有利于使用：