Настоящее изобретение имеет отношение к созданию катализатора и способа для каталитического аммоксидирования пропана и изобутана в соответствующие им α,β-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:
VSbаSnbTicFedOx,
в которой 1≤а≤1,8; 0≤b≤0,35; 0≤c≤0,15; 0<d≤0,8; 0<b+c≤0,5; 1≤a-d<1,8,
и когда а-d>1,2, то тогда
0<d<0,5 и 0,3≤b+c≤0,5,
а когда а-d≤1,2,
то тогда 0,2<d≤0,8 и 0<b+c<0,3,
причем х было определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.
Способ производства α,β-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:
VSbаSnbTicFedOx,
в которой 1,3≤а≤1,8; 0≤b≤0,2; 0≤c≤0,1; 0,2<d≤0,6; 0<b+c<0,3; 1≤a-d≤1,2,
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:
VSbaSnbTicFedOx,
в которой 1,5≤а≤1,8; 0≤b≤0,1; 0≤c≤0,05; 0,3≤d≤0,6; 0<b+c<0,15; 1≤a-d≤1,2,
причем х определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.
Температура прокаливания для приготовления катализатора составляет по меньшей мере 780°С, причем может быть использована температура прокаливания до 1200°С, однако преимущественно используют температуру прокаливания в диапазоне от 790° до 1050°С. 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 700°С, однако обычно он составляет от 430° до 520°С, 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 100°С в течение 16 часов. После этого смесь прокаливают при 780°С 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 810°С 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.
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию катализатора и способа для каталитического аммоксидирования пропана и изобутана в соответствующие им α,β-ненасыщенные мононитрилы, то есть в акрилонитрил и метакрилонитрил, с использованием раскрытого катализатора. В изобретении предложен катализатор аммоксидирования (варианты), состав которого соответствует эмпирической формуле VSbaSnbTicFedOx, в которой 1≤α≤1,8; 0≤b≤0,35; 0≤c≤0,15; 0≤d≤0,8; 0<b+c≤0,5; 1≤a-d<1,8, и когда а-d>1,2, тогда 0<d<0,5 и 0,3≤b+c≤0,5, а когда а-d≤1,2, то тогда 0,2<d≤0,8 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 780°С. Технический эффект - повышение селективности катализатора. 3 н. и 6 з.п.ф-лы, 3 табл.
VSbaSnbTicFedOx,
в которой 1≤а≤1,8;
0≤b≤0,35;
0≤c≤0,15;
0<d≤0,8;
0<b+c≤0,5;
1≤a-d<1,8,
и когда а-d>1,2, тогда
0<d<0,5 и 0,3≤b+c≤0,5,
а когда а-d≤1,2,
то тогда 0,2<d≤0,8 и 0<b+c<0,3,
причем х определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.
VSbaSnbTicFedOx,
в которой 1,3≤а≤1,8;
0≤b≤0,2;
0≤c≤0,1;
0,2<d≤0,6;
0<b+c<0,3;
1≤a-d≤1,2,
причем определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.
VSbaSnbTicFedOx,
в которой 1,5≤а≤1,8;
0≤b≤0,1;
0≤c≤0,05;
0,3≤d≤0,6;
0<b+c≤0,15;
1≤a-d≤1,2,
причем определено по состоянию окисления катионов, присутствующих в катализаторе.
| US 5498588 А, 12.03.1996 | |||
| RU 2060247 С1, 20.05.1996 | |||
| СПОСОБ ПАРОФАЗНОГО АММОКСИДИРОВАНИЯ С - С-МОНООЛЕФИНОВ | 1993 |
|
RU2105757C1 |
| US 5008427 А, 16.04.1991 | |||
| Способ определения гербицидной активности | 1974 |
|
SU492805A1 |
