[发明专利]制备异丁烯醛的方法

说明书

本发明涉及一种制备异丁烯醛的方法。更具体的说，本发明与一种制备异丁烯醛的方法有关，此方法包括将异丁烯和叔丁醇中的至少一种，用含分子氧的气体在有氧化催化剂组合物存在的情况下进行气相催化氧化反应，这种氧化催化剂组合物是具有特定的、结构比较简单的组合物，并因此可以简单地制备，而且它不仅具有由于优良的热稳定性和抗还原性而延长了的催化剂寿命，而且具有对异丁烯醛优良的选择性，其中这种催化剂组合物以特定量和特定相对比例含有铋、铈、铁和钾，而不包括那些尽管会同时产生环境污染和毒害问题，但为得到高催化性能仍作为常规必须采用的成分，制备原料也不必采用在水中溶解度低的化合物，如钨酸盐、锑化合物和铌化合物，它们通常用于获得所需的催化性能，但是其使用由于难以获得均相催化剂组合物而是不利的。

迄今为止，已有各种方案涉及用于通过异丁烯和叔丁醇中至少一个的气相催化氧化反应来制备异丁烯醛的催化剂。这种常规技术中大多数的目的在于选择包含在催化剂组合物中的元素和这些元素的原子比。例如，已知一种技术，其中采用铈作为催化剂组合物的组份，以提高催化活性，特别是异丁烯醛的产率。但是，这种建议用于制备异丁烯醛的常规催化剂在除了异丁烯醛的产率以外的其它对催化剂的要求方面，如催化剂寿命、其制备的简便和安全、以及消除催化剂对环境的不利影响方面都是不能令人满意的。因此仍然特别需要能够满足上述各种要求的用于制备异丁烯醛的催化剂。

作为现有的专利文献的实例，公开了含Ce催化剂的用途的工作实例，可以提及的是德国专利2035517(相应于日本专利申请审定公开43-13987)，日本专利申请60-161932未审公开说明书，日本专利申请60-163830未审公开说明书，日本专利申请63-107745未审公开说明书，日本专利申请63-122641未审公开说明书，欧洲专利0267556(相应于日本专利申请63-122642未审公开说明书)，日本专利申请2-227140未审公开说明书，欧洲申请0420048(相应于日本专利申请3-109943未审公开说明书)，欧洲专利0523727(相应于日本专利申请5-23596未审公开说明书)，日本专利申请6-192144未审公开说明书，日本专利申请52-111505未审公开说明书，欧洲专利0102641(相应于日本专利申请62-36740审定公开)，美国专利4537874(相应于日本专利申请2-32017审定公开)，欧洲专利0279374(相应于日本专利申请63-315147未审公开说明书)，美国专利5276178(相应于日本专利申请3-176440未审公开说明书，日本专利申请3-200733未审公开说明书，日本专利申请3-215441未审公开说明书和日本专利申请3-2942238未审公开说明书)，日本专利申请53-23808审定公开(相应于美国专利3936505和4025565)以及日本专利申请55-44730审定公开。但是，已证明用于上述专利文件工作实例的催化剂组合物必须包括连同铈的一些不希望有的的元素，如铊、碲、锌、铬、钍、铀、钨、锑和铌。上述这些不希望有元素不仅会造成毒性和环境污染问题，而且在制备含有这些元素的催化剂或者在回收这些元素时存在困难。因此上述文献的技术从防止环境污染、减小制备催化剂所需的费用、简化回收催化剂中的元素等近来严格的要求来考虑，是不能令人满意的。例如，钨、锑和铌的化合物在水中的溶解度低。因此，采用这些化合物来制备催化剂组合物是不利的，这是由于其在水中低的溶解度使在生产过程中需要大量的水来制备含这些化合物的淤浆，或者这些化合物在使用前需要被研磨。具体的说，当在生产催化剂组合物过程中采用了大量的水，那么就需要大量的能量来干燥这种含化合物的淤浆，并且即使这些化合物在使用前已被研磨，由其制得的催化剂组合物仍不可避免的在催化活性方面不均一，由此导致不利地缩短了催化剂的寿命。进一步说当将低浓度的原料化合物的淤浆进行喷雾干燥时，就不能得到具有所需粒度的似球形颗粒，这样就不能够有效的进行接下来的压片操作。

进一步来说，即使某种催化剂具有优良的催化性能，当这种催化剂含有太多的不同元素，其生产工艺就会不可避免地变的复杂。而且，在催化剂含有对环境具有有害影响，或者通过金属元素与酸或碱反应生成低溶解度的化合物的金属元素情况下，不仅需要除去在制备催化剂过程中形成的废液，还需要从用过的催化剂中回收这些金属元素。结果就不可避免的增大了制备含这些元素的催化剂的成本。