Катализатор аммоксидирования (варианты)

 

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию катализатора и способа для каталитического аммоксидирования пропана и изобутана в соответствующие им ,-ненасыщенные мононитрилы, то есть в акрилонитрил и метакрилонитрил, с использованием раскрытого катализатора. В изобретении предложен катализатор аммоксидирования (варианты), состав которого соответствует эмпирической формуле VSb_aSn_bTi_cFe_dO_x, в которой 11,8; 0b0,35; 0c0,15; 0d0,8; 0<b+c0,5; 1a-d<1,8, и когда а-d>1,2, тогда 0<d<0,5 и 0,3b+c0,5, а когда а-d1,2, то тогда 0,2<d0,8 и 0<b+c<0,3, причем х определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе. Катализатор преимущественно прокаливают при температуре, составляющей по меньшей мере 780С. Технический эффект - повышение селективности катализатора. 3 н. и 6 з.п.ф-лы, 3 табл.

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию катализатора и способа для каталитического аммоксидирования пропана и изобутана в соответствующие им ,-ненасыщенные мононитрилы, то есть в акрилонитрил и метакрилонитрил, с использованием раскрытого катализатора.

По причине различия в ценах пропана и пропилена существует экономическая целесообразность создания эффективного катализатора и каталитического процесса конверсии пропана в акрилонитрил.

Предпринимавшиеся ранее попытки создания эффективного процесса аммоксидирования пропана в акрилонитрил обеспечивают недостаточную производительность или вызывают необходимость добавления в исходный материал галогенных промоторов. Последнее вызывает не только необходимость использования реакторов, изготовленных из специальных коррозионно-стойких материалов, но также и необходимость количественной рекуперации промотора, при этом добавленная стоимость ликвидирует преимущества, связанные с различием в ценах пропана и пропилена.

В патентах США 5008427 и 5498588 раскрыты новые катализаторы аммоксидирования пропана и способ использования этих катализаторов для получения акрилонитрила из пропана. Настоящее изобретение направлено на усовершенствование указанных катализаторов.

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного катализатора для аммоксидирования парафинов в ненасыщенные мононитрилы, в частности для аммоксидирования пропана и изобутана в акрилонитрил или метакрилонитрил.

Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа каталитического аммоксидирования для производства ненасыщенных мононитрилов из низших парафинов, в частности способа каталитического аммоксидирования для производства акрилонитрила и метакрилонитрила из пропана и изобутана соответственно.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается катализатор, который содержит элементы в соответствии со следующей эмпирической формулой, в указанной пропорции:

VSb_аSn_bTi_cFe_dO_x,

в которой 1а1,8; 0b0,35; 0c0,15; 0<d0,8; 0<b+c0,5; 1a-d<1,8,

0<d<0,5 и 0,3b+c0,5,

а когда а-d1,2,

то тогда 0,2<d0,8 и 0<b+c<0,3,

Способ производства ,-ненасыщенного мононитрила предусматривает введение в контакт в зоне реакции парафина в паровой фазе, выбранного из группы, в которую входят пропан и изобутан, с кислородом и аммиаком в присутствии катализатора, причем газовый состав зоны реакции имеет молярное отношение парафина к аммиаку в диапазоне от 2,5 до 16 и молярное отношение парафина к кислороду в диапазоне ориентировочно от 1 до 10, причем указанный катализатор содержит элементы в соответствии с вышеприведенной эмпирической формулой, в указанной пропорции.

В соответствии с другим предпочтительным аспектом настоящего изобретения, катализатор содержит элементы в соответствии со следующей эмпирической формулой, в указанной пропорции:

VSb_аSn_bTi_cFe_dO_x,

в которой 1,3а1,8; 0b0,2; 0c0,1; 0,2<d0,6; 0<b+c<0,3; 1a-d1,2,

причем х определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.

В соответствии с другим предпочтительным аспектом настоящего изобретения катализатор содержит элементы в соответствии со следующей эмпирической формулой, в указанной пропорции:

VSb_aSn_bTi_cFe_dO_x,

в которой 1,5а1,8; 0b0,1; 0c0,05; 0,3d0,6; 0<b+c<0,15; 1a-d1,2,

причем х определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.

Температура прокаливания для приготовления катализатора составляет по меньшей мере 780С, причем может быть использована температура прокаливания до 1200С, однако преимущественно используют температуру прокаливания в диапазоне от 790 до 1050С. Оптимальная температура прокаливания варьирует в зависимости от состава катализатора, однако конкретный узкий оптимальный диапазон температур прокаливания для данного состава легко может быть определен при помощи стандартных экспериментов.

При проведении способа аммоксидирования в соответствии с настоящим изобретением реакцию проводят в газовой фазе путем введения в контакт смеси парафина, аммиака и молекулярного кислорода в зоне реакции. Кроме того, при практическом осуществлении настоящего изобретения может быть использован инертный разбавитель, такой как азот, гелий, диоксид углерода и вода.

Диапазон температур реакции может варьировать от 350 до 700С, однако обычно он составляет от 430 до 520С, причем последняя температура является особенно предпочтительной в случае аммоксидирования пропана в акрилонитрил.

Средняя продолжительность контакта в ходе процесса может составлять от 0,01 до 10 секунд, но обычно она составляет от 0,02 до 10 секунд, а преимущественно от 0,1 до 5 секунд.

Давление в зоне реакции обычно составляет от 2 до 75 psia (фунтов на кв. дюйм), а преимущественно от 2 до 50 psia.

Примеры осуществления изобретения

Приготовление катализатора в соответствии с настоящим изобретением проводят следующим образом.

Перемешивают порошок V₂O₅ с водой. При продолжении интенсивного и непрерывного перемешивания медленно добавляют 30% Н₂О₂ (при двух отдельных добавках с промежутком около 15 минут). После растворения V₂O₅ получают дисперсию в виде красного раствора с оранжевыми хлопьями твердых веществ. Затем в дисперсию добавляют Sb₂О₃ и другие промоторы при перемешивании и нагревании для уменьшения за счет испарения объема воды. После окончания перемешивания смесь сушат в сушильной печи при 100С в течение 16 часов. После этого смесь прокаливают при 780С в течение 8 часов, а затем охлаждают, размалывают и просеивают для получения материала 20-35 меш (от 0,841 и до 0,5 мм). Полученный материал затем активируют путем нагревания при 810С в течение времени около 1 часа.

Катализатор в соответствии с настоящим изобретением будет описан (см. табл.1-3), далее более подробно на примерах (см. табл.1-3). Примеры приведены только для пояснения изобретения и не имеют ограничительного характера.

В табл.3 приведены дополнительные примеры осуществления изобретения и сравнительные примеры. Буква "С" перед номером примера говорит о том, что он является сравнительным.

Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в них специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки приведенной далее формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Катализатор аммоксидирования, отличающийся тем, что его состав соответствуют следующей эмпирической формуле, в указанной пропорции:

VSb_aSn_bTi_cFe_dO_x,

в которой 1а1,8;

0b0,35;

0c0,15;

0<d0,8;

0<b+c0,5;

1a-d<1,8,

0<d<0,5 и 0,3b+c0,5,

а когда а-d1,2,

то тогда 0,2<d0,8 и 0<b+c<0,3,

2. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что 1,3a1,8.

3. Катализатор по п.2, отличающийся тем, что 0,2<d0,6.

4. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что 1a-d1,2.

5. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что 1,5a1,8.

6. Катализатор по п.3, отличающийся тем, что 0,3d0,6.

7. Катализатор аммоксидирования, отличающийся тем, что его состав соответствует следующей эмпирической формуле, в указанной пропорции:

VSb_aSn_bTi_cFe_dO_x,

в которой 1,3а1,8;

0b0,2;

0c0,1;

0,2<d0,6;

0<b+c<0,3;

a-d1,2,

причем определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.

8. Катализатор аммоксидирования, отличающийся тем, что его состав соответствует следующей эмпирической формуле, в указанной пропорции:

VSb_aSn_bTi_cFe_dO_x,

в которой 1,5а1,8;

0b0,1;

0c0,05;

0,3d0,6;

0<b+c0,15;

1a-d1,2,

причем определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.

9. Катализатор по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что его прокаливают при температуре, составляющей по меньшей мере 780С.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4