[发明专利]通过氨氧化从丙烷或异丁烷生产丙烯腈或甲基丙烯腈所使用的氨氧化催化剂

说明书

本发明涉及在气相中通过氨氧化从丙烷或异丁烷生产丙烯腈或甲基丙烯腈用的氨氧化催化剂。更具体地说，本发明涉及包括复合氧化物的一种氨氧化催化剂，该复合氧化物以特定的原子比包含钼、钒、铌；选自碲和锑的至少一种元素；和选自镱、镝、铒、钕、钐、镧、镨、铕、钆、铽、钬、铥、镥、和钪的至少一种元素。通过使用本发明的氨氧化催化剂，在不损失丙烯腈或甲基丙烯腈的丙烷或异丁烷基产率的情况下，可以大大提高丙烯腈或甲基丙烯腈的氨基产率。换言之，在本发明中，在丙烷或异丁烷的氨氧化反应中，原料氨可以有效地利用，同时实现丙烷或异丁烷的有效利用。本发明也涉及使用这种优良的氨氧化催化剂生产丙烯腈或甲基丙烯腈的方法。

通过丙烯或异丁烯氨氧化生产丙烯腈或甲基丙烯腈的方法是众所周知的。近来，作为使用丙烯或异丁烯这一方法的取代方法，注意力都集中在通过丙烷或异丁烷气相催化氨氧化，即通过丙烷或异丁烷与氨和分子氧的气相催化反应生产丙烯腈或甲基丙烯腈的方法。

在丙烷或异丁烷的氨氧化反应中，反应氨的化学计算摩尔量等于反应丙烷或异丁烷的摩尔量，即反应氨与反应丙烷或异丁烷的摩尔比化学计算量统一(1)。但是，在氨氧化反应过程中，原料气体之一的氨，通常不仅转化成副产品(例如乙腈和氰氢酸)和丙烯腈或甲基丙烯腈作为所希望的产品，而且，通过氧化也分解成氮气[参见应用催化总论(Applied Catalysis A General)(VoL.157，pp.143--172，1997)]。也就是说，在丙烷或异丁烷氨氧化反应中使用的传统催化剂产生一个问题，即在氨氧化反应过程中，氨转化为副产品和氨分解成氮气达到一很高的程度，导致丙烯腈或甲基丙烯腈的产率降低，不仅是按丙烷或异丁烷计的产率降低，而且按氨计的产率也降低(下文，按原料丙烷或异丁烷计的丙烯腈或甲基丙烯腈的产率常常通称为“丙烯腈或甲基丙烯腈的丙烷或异丁烷基产率”，按原料氨计的丙烯腈或甲基丙烯腈的产率常常通称为“丙烯腈或甲基丙烯腈的氨基产率”)。

丙烯腈或甲基丙烯腈的丙烷或异丁烷基产率通过一个方法可以提高，在该方法中，原料氨加入量大于原料丙烷或异丁烷的摩尔量，也就是说，加入的氨与加入的丙烷或异丁烷的摩尔比大于1。但是，不用说，在该方法中，氨简单地过量添加，丙烯腈或甲基丙烯腈的氨基产率进一步减少，即，原料氨的利用进一步降低。就此而论，应当指出，氨的成本通常几乎等于丙烷或异丁烷的成本。所以，在丙烷或异丁烷的氨氧化反应中，当加入的氨量增加时，由氨氧化反应生产丙烯腈或甲基丙烯腈的总费用就会不利地增加。

另一方面，当加入的氨量减少时，丙烯腈或甲基丙烯腈的氨基产率可以提高。但是，传统的催化剂存在一个问题，加入的氨量的减少必然引起丙烯腈或甲基丙烯腈的丙烷或异丁烷基产率的大量减少。也就是说，丙烯腈或甲基丙烯腈的氨基产率不能够常规地增加同时不使它的丙烷或异丁烷基产率减少。

因此，为了通过氨氧化反应从丙烷或异丁烷有效而经济地生产丙烯腈或甲基丙烯腈，在氨氧化过程中，氨转化成副产品和分解成氮气尽可能抑制到一低值，由此提高丙烯腈或甲基丙烯腈的氨基产率同时不损失它的丙烷或异丁烷基产率非常有利。

关于在丙烷或异丁烷的氨氧化反应中所使用的催化剂和方法，已经提出了许多建议。

例如，作为通过氨氧化从丙烷或异丁烷生产丙烯腈或甲基丙烯腈所使用的催化剂，包含钼、钒、铌和碲的氧化物催化剂是已知的。这些氧化物催化剂公开在美国专利5049692号、5231214号、5472925号、未审查的日本专利申请公开说明书7-144132号、8-57319号和8-141401号。

另外，欧洲专利申请公开号767164A1公开了包含钼、钒、锑和X的氧化物催化剂，其中X是选自铌、钽、钨、钛、锆、铬、锰、铁、钌、钴、铑、镍、钯、铂、硼、铟、铈、碱金属和碱土金属的至少一种元素。