КАТАЛИЗАТОР РЕАКЦИИ АММОКСИДИРОВАНИЯ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ КАТАЛИЗАТОРА И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АКРИЛОНИТРИЛА Российский патент 2019 года по МПК B01J23/887 B01J35/00 C07C253/26 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Настоящее изобретение относится к катализатору реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора и способу производства акрилонитрила при использовании катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора.

Уровень техники

[0002]

Способ производства акрилонитрила в результате введения пропилена в реакцию с молекулярным кислородом и аммиаком (реакция аммоксидирования) хорошо известен. Кроме того, предложено большое число катализаторов, разработанных для использования в реакции аммоксидирования.

[0003]

На катализаторы, разработанные для использования при производстве акрилонитрила, наносят различные элементы, и число компонентов, приводимых в качестве примеров, велико. В отношении таких многоэлементных композитных оксидных катализаторов были исследованы усовершенствования комбинаций компонентов и композиций. Например, источник патентной литературы 1 раскрывает гранулированный пористый катализатор аммоксидирования, содержащий в качестве существенных элементов молибден, висмут и железо и вдобавок содержащий в качестве необязательных компонентов элементы, такие как никель, кобальт, хром, калий, церий, магний и рубидий, где исходный материал для диоксида кремния -исходный материал, используемый при производстве диоксида кремния в качестве носителя для катализатора - содержит смесь из 40-100% (масс.) золя кремниевой кислоты, демонстрирующей средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 20 и более до менее, чем 55 нм, и 60-0% (масс.) золя кремниевой кислоты, демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 5 и более до менее, чем 20 нм, при этом смесь обнаруживает среднеквадратическое отклонение, составляющее 30% и более, на основании среднего диаметра в распределении частиц по диаметрам для первичных частиц золя кремниевой кислоты.

[0004]

Дополнительно к этому, источник патентной литературы 2 описывает катализатор, содержащий в качестве существенных элементов рубидий, церий, хром, магний, железо, висмут и молибден и вдобавок содержащий никель или, по меньшей мере, одного представителя, выбираемого из никеля и кобальта. В дополнение к этому, источник патентной литературы 3 описывает катализатор, использующий в качестве существенных элементов молибден, висмут, железо, хром, церий, никель, магний, кобальт, марганец, калий и рубидий и вдобавок использующий другие необязательные элементы.

[0005]

Более того, каждый из источников патентной литературы 4 и 5 описывает катализатор, в котором типы элементов и диапазоны концентраций компонентов охарактеризованы при использовании предварительно определенной формулы, и, помимо этого, атомные доли данных элементов удовлетворяют предварительно определенному соотношению.

Дополнительно к описанным выше катализаторам литература в последние годы описала катализаторы, охарактеризованные при использовании их физических свойств или степени кристалличности, и предложила способы получения высокоэффективного катализатора при использовании предварительно определенного способа производства. Говоря более детально, предлагались катализатор, охарактеризованный размером и долей частицы оксида металла в частице катализатора, (например, смотрите источник патентной литературы 6), катализатор, в который введен щелочной металл в результате осуществления операции импрегнирования, (например, смотрите источник патентной литературы 7), композиция катализатора, для которой охарактеризовано соотношение между пиками дифракции рентгеновского излучения, (например, смотрите источник патентной литературы 8) и тому подобное, и, как это описывает литература, их эффект представляет собой улучшение выхода акрилонитрила в качестве целевого продукта.

Перечень цитирования

Источники патентной литературы

[0006]

Источник патентной литературы 1: японский патент № 5188005

Источник патентной литературы 2: японский патент № 4709549

Источник патентной литературы 3: японский патент № 4588533

Источник патентной литературы 4: японский патент № 5011167

Источник патентной литературы 5: японский патент № 5491037

Источник патентной литературы 6: японская выложенная патентная заявка № 2013-17917

Источник патентной литературы 7: японская выложенная патентная заявка № 2013-169482

Источник патентной литературы 8: национальная публикация международной патентной заявки № 2013-522038

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0007]

Выход акрилонитрила, полученного при использовании любого из катализаторов, описанных в литературе, судя по всему, оказывается улучшенным по сравнению с выходами акрилонитрила в прошлом; однако, как это явствует из описаний в данных литературных источниках, все еще существуют побочные продукты в реакции. Таким образом, желательным является еще большее улучшение выхода акрилонитрила в качестве целевого продукта. Кроме того, при уменьшении количества побочных продуктов реакции уменьшается и нагрузка в связи с разделением, сбором и утилизацией целевого продукта и побочных продуктов, так что также ожидаемым является и получение экологического эффекта. Поэтому стали необходимыми способ уменьшения количества побочных продуктов при производстве акрилонитрила без обращения за помощью к обычным методикам, а именно, катализатор, которые способны позволить добиться высокого выхода. Кроме того, в целях достижения высокого выхода важно уменьшить расходование исходных материалов и иметь возможность устойчиво сохранять высокий выход в течение длительного периода времени. Принимая во внимание вышеизложенное, требуется катализатор, который обнаруживает превосходные характеристики практичности/технологичности в том, что касается эксплуатационных характеристик срока службы, формы и прочности.

[0008]

При получении акрилонитрила с высоким выходом в соответствии с представленным выше описанием изобретения возможно улучшить выход целевого продукта в результате увеличения в исходных материалах молярного соотношения между аммиаком и пропиленом. С другой стороны, аммиак в исходных материалах расходуется в процессе нитрилизации пропилена в исходных материалах, и, помимо этого, аммиак может быть превращен в азот в результате окислительного разложения или может быть сохранен в качестве непрореагировавшего компонента без расходования в реакции. Поэтому при сохранении непрореагировавшего аммиака в относительно большом количестве, а именно, при избыточном использовании аммиака, выход целевого продукта увеличивается. Однако, в таких условиях может стать необходимым большое количество серной кислоты для утилизации непрореагировавшего аммиака, или, в дополнение к этому, может оказаться необходимой утилизация сульфата аммония, произведенного в процессе утилизации при использовании серной кислоты. В соответствии с этим, является желательным катализатор, который позволяет добиться получения хорошего выхода даже без сохранения в довольно большом количестве непрореагировавшего аммиака, а именно, даже при неиспользовании избыточного количества аммиака. Как это можно утверждать, на основании описанной выше точки зрения эксплуатационные характеристики каждого из катализаторов, описанных в источниках патентной литературы от 1 до 8, все еще остаются недостаточными эксплуатационными характеристиками.

[0009]

Настоящее изобретение было сделано, принимая во внимание проблему обычных методик, и цель настоящего изобретения представляет собой получение катализатора, который способен позволить добиться производства акрилонитрила с высоким выходом и устойчиво в течение длительного периода времени в условиях неиспользования избыточного количества аммиака при производстве акрилонитрила в процессе проведения реакции аммоксидирования пропилена.

Разрешение проблемы

[0010]

Изобретатели настоящего изобретения провели тщательные исследования, имея целью разрешение проблемы установления, в конце концов, того, что в качестве катализатора, разработанного для использования при производстве акрилонитрила в результате введения пропилена в реакцию с молекулярным кислородом и аммиаком, описанный ниже катализатор обнаруживает высокий выход акрилонитрила в реакции даже в условиях неиспользования избыточного количества аммиака, а также обнаруживает превосходные эксплуатационные характеристики в категориях характеристик технологичности, и сделали настоящее изобретение.

[0011]

То есть, настоящее изобретение заключается в нижеследующем.

[1]

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, содержащий:

диоксид кремния; и

оксид металла, где

композит, образованный из диоксида кремния и оксида металла, представляется приведенной ниже формулой (1):

Mo₁₂Bi_aFe_bNi_cCo_dCe_eCr_fX_gO_h/(SiO₂)_A (1);

где Мо представляет собой молибден, Bi представляет собой висмут, Fe представляет собой железо, Ni представляет собой никель, Со представляет собой кобальт, Се представляет собой церий, Cr представляет собой хром, Х представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из группы, состоящей из калия, рубидия и цезия, SiO₂ представляет собой диоксид кремния, каждая величина из a, b, c, d, e, f, g и h представляет собой атомную долю каждого элемента и удовлетворяет неравенствам 0,1≤а≤1, 1≤b≤3, 1≤c≤6,5, 1≤d≤6,5, 0,2≤e≤1,2, f≤0,05 и 0,05≤g≤1 при том условии, что h представляет собой атомную долю кислородного атома, при этом атомная доля удовлетворяет валентностям элементов, входящих в состав композиции, при исключении диоксида кремния, А представляет собой уровень содержания диоксида кремния (% (масс.)) в композите и удовлетворяет неравенству 35≤А≤48, и величины α, β и γ, вычисленные на основании атомных долей соответствующих элементов при использовании приведенных ниже выражений (2), (3) и (4), удовлетворяют неравенствам 0,03≤α≤0,08, 0,2≤β≤0,4 и 0,5≤γ≤2:

α=1,5а/(1,5(b+f)+c+d) (2);

β=1,5(b+f)/(c+d) (3); и

γ=d/c (4).

[2]

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий позиции [1], где Х представляет собой рубидий.

[3]

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий позициям [1] или [2], где величина δ, вычисленная на основании атомной доли каждого элемента при использовании приведенного ниже выражения (5), удовлетворяет неравенству 1,1≤δ≤3,0:

δ=е/а (5).

[4]

Способ производства катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующего любой одной позиции от [1] до [3], при этом способ включает:

первую стадию, заключающуюся в получении суспензии исходных материалов;

вторую стадию, заключающуюся в получении высушенных частиц в результате распылительного высушивания суспензии исходных материалов; и

третью стадию, заключающуюся в прокаливании высушенных частиц, где

в качестве исходного материала для диоксида кремния на первой стадии используют золь кремниевой кислоты, который демонстрирует средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 5 нм и более до менее, чем 50 нм и обнаруживает среднеквадратическое отклонение, составляющее менее, чем 30%, на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по размерам для первичных частиц.

[5]

Способ производства акрилонитрила при использовании катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующего любой позиции от [1] до [3].

Выгодные эффекты от изобретения

[0012]

При использовании катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующего настоящему изобретению, акрилонитрил может быть произведен с высоким выходом и устойчиво в течение длительного периода времени в условиях неиспользования избыточного количества аммиака в пересчете на пропилен при производстве акрилонитрила в процессе проведения реакции аммоксидирования пропилена.

Описание вариантов осуществления

[0013]

Ниже в настоящем документе будет детально описываться один вариант осуществления, разработанный для воплощения настоящего изобретения, (ниже в настоящем документе упоминаемый просто как «настоящий вариант осуществления»). Настоящий вариант осуществления, приведенный ниже, представляет собой один пример, разработанный для описания настоящего изобретения, и не предназначен для ограничения настоящего изобретения представленным ниже содержанием. Настоящее изобретение может быть осуществлено в результате внесения различных модификаций в пределах диапазона его объема.

[0014]

[Композиция катализатора]

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, содержит: диоксид кремния и оксид металла, где композит, образованный из диоксида кремния и оксида металла, представляется приведенной ниже формулой (1).

Mo₁₂Bi_aFe_bNi_cCo_dCe_eCr_fX_gO_h/(SiO₂)_A (1);

где Мо представляет собой молибден, Bi представляет собой висмут, Fe представляет собой железо, Ni представляет собой никель, Со представляет собой кобальт, Се представляет собой церий, Cr представляет собой хром, Х представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из группы, состоящей из калия, рубидия и цезия, SiO₂ представляет собой диоксид кремния, каждая величина из a, b, c, d, e, f, g и h представляет собой атомную долю каждого элемента и удовлетворяет неравенствам 0,1≤а≤1, 1≤b≤3, 1≤c≤6,5, 1≤d≤6,5, 0,2≤e≤1,2, f≤0,05 и 0,05≤g≤1, при том условии, что h представляет собой атомную долю кислородного атома, при этом атомная доля удовлетворяет валентностям элементов, входящих в состав композиции, при исключении диоксида кремния, А представляет собой уровень содержания диоксида кремния (% (масс.)) в композите и удовлетворяет неравенству 35≤А≤48, и величины α, β и γ, вычисленные на основании атомных долей соответствующих элементов при использовании приведенных ниже выражений (2), (3) и (4), удовлетворяют неравенствам 0,03≤α≤0,08, 0,2≤β≤0,4 и 0,5≤γ≤2:

α=1,5а/(1,5(b+f)+c+d) (2);

β=1,5(b+f)/(c+d) (3); и

γ=d/c (4).

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, составлен в соответствии с представленным выше описанием изобретения, и поэтому акрилонитрил может быть произведен с высоким выходом и устойчиво в течение длительного периода времени в условиях неиспользования избыточного количество аммиака в пересчете на пропилен при производстве акрилонитрила в процессе проведения реакции аммоксидирования пропилена.

[0015]

Как это может быть понятно исходя из композиции, представляемой формулой (1), в катализаторе реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующем настоящему варианту осуществления, атомная доля Cr - f - составляет 0,05 и менее, и, помимо этого, Х представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из группы, состоящей из калия, рубидия и цезия, атомная доля Х заключена в пределах 0,05≤g≤1, и атомная доля любого представителя, выбираемого из молибдена, висмута, железа, кобальта, никеля и церия, превышает 0,1. Таким образом, как это можно утверждать, катализатор содержит композит, полученный в результате добавления диоксида кремния к оксиду металла, содержащему, по меньшей мере, 7 металлических элементов.

[0016]

В ходе исполнения функции катализатора каждый элемент играет свою собственную роль. Например, имеются элемент, функция которого может заменить функцию другого элемента, элемент, функция которого не может заменить функцию другого элемента, и элемент, который вызывает появление вспомогательного действия для функции другого элемента. Принимая во внимание вышеизложенное, предпочтительный элемент, предполагаемый для надлежащего и селективного добавления, и доли элементов в композиции могут варьироваться в зависимости от элементного состава и композиции катализатора. Как это необходимо отметить, доля каждого элемента может быть охарактеризована на основании доли исходного материала для получения загруженного катализатора. Кроме того, подтверждение элементного состава и количества носителя на основе диоксида кремния (% (масс.)) может быть получено при проведении измерения в рамках количественного анализа при использовании рентгеновского флуоресцентного спектрометра. Например, количественный анализ образца катализатора проводят, основываясь на калибровочной кривой для коррекции матричного эффекта от каждого элемента и используя рентгеновский флуоресцентный спектрометр ZSX 100e (трубка: Rh-4 KW, рассеивающий кристалл: LiF, пентаэритрит, Ge, RX25), изготовленный компанией Rigaku Corporation. Значения, полученные в результате анализа, практически совпадают с композицией загрузки и количеством носителя на основе диоксида кремния (% (масс.)) во время разработки катализатора. То есть, при использовании метода измерения композиция катализатора может быть определена не только до использования катализатора, но также и в ходе использования катализатора.

[0017]

Молибден представляет собой основной элемент при получении оксида металла. Молибден исполняет функцию образования формы композитного оксида с другим металлическим элементом и облегчения проведения реакции аммоксидирования, и его уровень содержания является самым большим в числе металлических элементов, которые составляют катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления.

[0018]

Висмут формирует композитный оксид с молибденом, железом или церием и представляет собой элемент для получения поля реакции адсорбирования для пропилена. При маленьком количестве висмута поле реакции адсорбирования для пропилена утрачивается, так что уменьшаются активность в отношении пропилена и выход акрилонитрила. Дополнительно к этому, при чрезмерно большом количестве висмута улучшается активность при разложении в отношении пропилена, что уменьшает степень прохождения селективной реакции для получения акрилонитрила. Поэтому атомная доля висмута - а - заключена в пределах 0,1≤а≤1 при предположении о равенстве атомной доли молибдена 12. На основании той же самой точки зрения, что и в представленном выше описании изобретения, атомная доля висмута - а - предпочтительно заключена в пределах 0,2≤а≤0,8, более предпочтительно в пределах 0,3≤а≤0,7.

[0019]

Можно прийти к заключению о том, что железо исполняет функцию облегчения реализации окислительно-восстановительной способности катализатора в поле реакции адсорбирования для пропилена. В ходе проведения для пропилена аммоксидирования расходуется решеточный кислород в катализаторе, и катализатор претерпевает восстановление. В ходе дальнейшего прохождения такой реакции кислород в катализаторе утрачивается, так что реакция аммоксидирования перестает проходить, и в результате восстановления качество катализатора ухудшается. Поэтому становится необходимой функция перемещения кислорода в газовой фазе в катализатор в целях подавления ухудшения качества катализатора в результате восстановления, и можно прийти к заключению о том, что данную роль играет железо. Кроме того, при маленькой атомной доле железа данная функция реализуется неэффективно, а при большой атомной доле железа улучшается окислительная способность катализатора, так что улучшается активность при разложении в отношении пропилена, что уменьшает селективность по акрилонитрилу. На основании описанной выше точки зрения подходящая для использования атомная доля железа - b - заключена в пределах 1≤b≤3, предпочтительно в пределах 1≤b≤2,5, а более предпочтительно в пределах 1≤b≤2.

[0020]

Можно прийти к заключению о том, что никель обнаруживает действие, связанное со способствованием функции железа. Вследствие окислительно-восстановительного действия катализатора железо имеет двухвалентную или трехвалентную форму в категориях валентности, тогда как никель существует в двухвалентной форме, и можно прийти к заключению о том, что никель исполняет функцию стабилизации окислительно-восстановительного действия катализатора. На основании описанной выше точки зрения подходящая для использования атомная доля никеля - с - заключена в пределах 1≤с≤6,5, предпочтительно в пределах 1≤с≤6, а более предпочтительно в пределах 1,5≤с≤5.

[0021]

Можно прийти к заключению о том, что кобальт исполняет функцию, которая подобна функции никеля. Однако, кристаллическая структура формы композитного оксида никеля и молибдена легко изменяется под воздействием удара, но, в противоположность этому, кристаллическая структура формы композитного оксида кобальта и молибдена является устойчивой, и введение кобальта приводит к стабилизации кристаллической структуры во время использования в течение длительного периода времени, и также улучшается стабильность прохождения реакции. С другой стороны, по сравнению с никелем кобальт легче образует форму композитного оксида с железом и исполняет функцию подавления эффективного действия железа, и поэтому существует подходящий для использования диапазон содержания кобальта, который подобен тому, что имеет место для других элементов. На основании описанной выше точки зрения подходящая для использования атомная доля кобальта - d - заключена в пределах 1≤d≤6,5, предпочтительно в пределах 1≤d≤6, а более предпочтительно в пределах 1,5≤d≤5.

[0022]

Церий обеспечивает получение эффекта улучшения структурной стабильности формы композитного оксида. На катализатор оказывает влияние температура реакции в ходе проведения реакции, и при низкой термостойкости внутри частицы катализатора происходит перенос металлических элементов, и существует возможность того, что перенос металлических элементов окажет влияние на эксплуатационные характеристики и ухудшит их. В частности, температура Таммана для формы композитного оксида в виде молибдата висмута является низкой, и в условиях проведения реакции низкой является структурная стабильность. Можно прийти к заключению о том, что церий в композитном оксиде исполняет функции стабилизации структуры, улучшения термостойкости и подавления переноса металлических элементов в частице катализатора. На основании описанной выше точки зрения подходящая для использования атомная доля церия - е - заключена в пределах 0,2≤е≤1,2, предпочтительно в пределах 0,4≤е≤1, а более предпочтительно в пределах 0,6≤е≤1.

[0023]

Можно прийти к заключению о том, что хром представляет собой элемент, который оказывает влияние на железо. Вследствие окислительно-восстановительного действия катализатора железо имеет двухвалентную или трехвалентную форму в категориях валентности, тогда как хром существует в трехвалентной форме, и можно прийти к заключению о том, что хром исполняет функцию подавления активности железа при разложении. При содержании хрома в системе катализатора уменьшается количество соединений СОх, которые являются продуктом разложения в реакции, и улучшаются эксплуатационные характеристики в отношении селективности по акрилонитрилу. Однако, при содержании большого количества хрома имеет место тенденция к тому, что функция окислительно-восстановительного действия становится неудовлетворительной, и что активность во время использования в течение длительного периода времени постепенно уменьшается. На основании практической точки зрения подходящая для использования атомная доля - f - для достижения стабилизации в течение длительного периода времени составляет f≤0,05, предпочтительно f≤0,03. Дополнительно к этому, в случае наличия цели в виде улучшения только срока службы катализатора предпочтительным будет равенство f=0.

[0024]

Щелочной металл, представляемый символом Х, исполняет функцию контроля активности катализатора в отношении пропилена. В целях подстраивания активности подходящая для использования доля - g - варьируется в соответствии с каждым элементом, таким как калий, рубидий или цезий, но в общем случае она заключена в пределах 0,05≤g≤1. При маленьком количестве щелочного металла активность в отношении пропилена является высокой, но также увеличиваются и активности при разложении в отношении пропилена и продукта, что уменьшит выход акрилонитрила. С другой стороны, при большом количестве щелочного металла имеет место тенденция к тому, что выход акрилонитрила увеличивается, но при чрезмерно большом количестве щелочного металла уменьшается активность в отношении пропилена, и, помимо прочего, утрачиваются хорошие активные центры для производства акрилонитрила, и поэтому требуется применить подходящее для использования количество щелочного металла. На основании описанной выше точки зрения подходящая для использования атомная доля Х - g - предпочтительно заключена в пределах 0,05≤g≤0,7, более предпочтительно в пределах 0,05≤g≤0,5.

[0025]

Каждый элемент в катализаторе реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующем настоящему варианту осуществления, играет свою собственную роль, соответствующую представленному выше описанию изобретения, и, как это можно полагать, существуют элемент, функция которого может заменить функцию другого элемента, элемент, функция которого не может заменить функцию другого элемента, элемент, который вызывает появление вспомогательного действия для функции другого элемента, и тому подобное. При разработке катализатора, который при хорошем балансе может продемонстрировать функции соответствующих элементов, целевой продукт может быть получен с высоким выходом и устойчиво в течение длительного периода времени. Соотношения, удовлетворяемые параметрами, представляемыми выражениями (2), (3) и (4), получают при выражении технических идей изобретателей настоящего изобретения посредством численного выражения в ходе разработки катализатора в целях производства катализатора, демонстрирующего желательные эксплуатационные характеристики. В конкретном плане, соотношения базируются на технических идеях, представленных ниже.

[0026]

Величина α, представляемая выражением (2), обозначает долю элемента, который формирует композитный оксид, образующий поле реакции адсорбирования для пропилена, и элементов, которые формируют композитный оксид, играющий роль в сохранении стабильности прохождения реакции в поле реакции. При большом числе реакционных центров увеличивается количество вещества, которое сохраняет стабильность прохождения реакции на реакционных центрах. В конкретном плане, для производства акрилонитрила с высоким выходом и устойчиво в течение длительного периода времени в реакции для пропилена важным является соотношение между количеством молибдата висмута и количествами железа, хрома, никеля и кобальта, где молибдат висмута исполняет основную функцию в реакции для производства акрилонитрила из пропилена, и где железо, хром, никель и кобальт исполняют функцию подачи решеточного кислорода, который находится в катализаторе и должен расходоваться в реакции, из газофазного молекулярного кислорода в катализатор. Таким образом, α удовлетворяет условию неравенства 0,03≤α≤0,08, предпочтительно удовлетворяет условию неравенства 0,04≤α≤0,08, а более предпочтительно удовлетворяет условию неравенства 0,05≤α≤0,08. При величине α, составляющей менее, чем 0,03, уменьшается активность катализатора в реакции, и, в дополнение к этому, прохождение реакции нитрилизации становится затруднительным, и поэтому селективность по акрилонитрилу уменьшается, и уменьшается выход акрилонитрила. Уменьшение полей реакции приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик с течением времени, в особенности в ходе использования катализатора в течение длительного периода времени. С другой стороны, при превышении величиной α 0,08 увеличивается количество монооксида углерода и диоксида углерода, представляющих собой побочные продукты в реакции, и уменьшается выход акрилонитрила, хотя низкая активность, наблюдаемая для низкого значения α, не обнаруживается. Как это можно предположить на основании данного факта, улучшается активность при разложении в отношении пропилена.

[0027]

Как это необходимо отметить, умножение атомных долей висмута, железа и хрома на коэффициент 1,5 обуславливается тем, что можно прийти к заключению о том, что образуются 1,5 моля композитного оксида в пересчете на 1 моль молибдена. С другой стороны, никель и кобальт образуют 1 моль композитного оксида в пересчете на 1 моль молибдена, и поэтому коэффициент задают равным 1.

[0028]

Затем величина β, представляемая выражением (3), оказывает влияние на окислительно-восстановительное действие катализатора. Как это можно полагать, решеточный кислород в катализаторе расходуется в результате проведения реакции, между тем, форма композитного оксида железа характеризуется эффектом включения молекулярного кислорода в газовой фазе в катализатор. В конкретном плане, можно прийти к заключению о том, что молибдат железа, содержащий трехвалентное железо, восстанавливается, образуя молибдат железа, содержащий двухвалентное железо, или, наоборот, молибдат железа, содержащий двухвалентное железо, окисляется, образуя молибдат железа, содержащий трехвалентное железо, что, тем самым, сохраняет количество кислорода в катализаторе постоянным при одновременном повторении восстановления-окисления катализатора. Можно прийти к заключению о том, что хром характеризуется эффектом стабилизации структуры молибдата железа, содержащего трехвалентное железо, а молибдат никеля и кобальта оказывает влияние на эффект стабилизации структуры молибдата железа, содержащего двухвалентное железо, и эффект способствования функции молибдата железа, содержащего двухвалентное железо. Поэтому величина β обозначает баланс элементов, которые подстраивают окислительно-восстановительное действие, и является важным фактором в том, что касается эффекта, который придается эксплуатационным характеристикам катализатора. В соответствии с этим, что касается подходящего для использования диапазона β, то β удовлетворяет условию неравенства 0,2≤β≤0,4, предпочтительно удовлетворяет условию неравенства 0,2≤β≤0,38, а более предпочтительно удовлетворяет условию неравенства 0,24≤β≤0,35. При величине β, составляющей менее, чем 0,2, активность становится чрезмерно низкой. С другой стороны, при превышении величиной β 0,4 уменьшается выход целевого продукта.

[0029]

Затем величина γ, представляемая выражением (4), обозначает атомную долю кобальта и никеля. Можно прийти к заключению о том, что оба элемента исполняют функцию стабилизации окислительно-восстановительного действия железа. Однако, никель слабо противостоит воздействию ударов в категориях стабильности кристаллической структуры и демонстрирует признак, заключающийся в появлении изменения кристалла вследствие воздействия ударов, таких как в случае соударения между катализаторами, соударения с поверхностью стенки реактора и наличия контакта с газом, что происходит в реакции в псевдоожиженном слое катализатора, и активность в реакции уменьшается. С другой стороны, кобальт демонстрирует более высокую стойкость к ударным воздействиям по сравнению с никелем и характеризуется эффектом стабилизации кристалла. Кроме того, кобальт демонстрирует сильное взаимодействие с ионом и исполняет функцию подавления активности при разложении, обусловленной присутствием железа, и, как это предполагается, кобальт также характеризуется эффектом улучшения выхода акрилонитрила. Однако, увеличение количества кобальта также делает возможным и поступательное образование твердого раствора с железом, что в чрезвычайно большой степени вызывает изменение с течением времени или подавление функции железа, так что это может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик. Поэтому для получения акрилонитрила с высоким выходом и устойчиво в течение длительного периода времени важным фактором является соотношение кобальта и никеля, и, что касается подходящего для использования диапазона соотношения, то γ удовлетворяет условию неравенства 0,5≤γ≤2, предпочтительно удовлетворяет условию неравенства 0,6≤γ≤1,9, а более предпочтительно удовлетворяет условию неравенства 0,7≤γ≤1,8.

[0030]

В катализаторе реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующем настоящему варианту осуществления, в соответствии с представлением приведенной выше формулой (1) уровень содержания диоксида кремния А (% (масс.)) заключен в пределах от 35 до 48. Массовая доля диоксида кремния в катализаторе является не только важным фактором для получения формы и прочности катализатора, которые представляют собой важные параметры для использования в реакции в псевдоожиженном слое катализатора, но также и важным фактором в качестве признака для получения высокой реакционной способности. При маленьком количестве диоксида кремния получение сферической частицы, которая является необходимой в качестве катализатора в псевдоожиженном слое, является затруднительным, так что не только ухудшается гладкость поверхности частицы, но также и уменьшаются прочность при истирании и прочность при раздавливании. С другой стороны, при большом количестве диоксида кремния уменьшается реакционная способность, такая как в случае выхода акрилонитрила. На основании описанной выше точки зрения величина А предпочтительно заключена в пределах от 35 до 45, более предпочтительно от 38 до 45, а еще более предпочтительно от 38 до 43.

[0031]

В катализаторе реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующем настоящему варианту осуществления, могут содержаться калий, рубидий и цезий в качестве щелочных металлов, но в числе них предпочтительным является рубидий. Степень влияния на активность становится большей в порядке перечисления: калий, рубидий и цезий, и в результате изменения при переходе от калия к рубидию и к цезию используемое количество становится меньшим. Как это необходимо отметить, в зависимости от типа щелочного металла наблюдаются изменения селективности по акрилонитрилу, и имеет место тенденция к демонстрации цезием превосходящей селективности по акрилонитрилу по сравнению с калием и к демонстрации рубидием превосходящей селективности по акрилонитрилу по сравнению с цезием. Подходящая для использования атомная доля рубидия - i - в случае использования рубидия в качестве Х предпочтительно будет заключена в пределах от 0,05 до 0,3, более предпочтительно в пределах от 0,1 до 0,20.

[0032]

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, в случае подстановки значений атомной доли висмута - а - и атомной доли церия - е - в приведенное ниже выражение (5) предпочтительно будет удовлетворять соотношению 1,1≤ε≤3,0.

δ=е/a (5)

[0033]

Соотношение между атомной долей висмута - а - и атомной долей церия - е - оказывает влияние на выход акрилонитрила и эксплуатационные характеристики срока службы катализатора. Висмут формирует композитный оксид с молибденом, железом или церием и представляет собой элемент, формирующий поле реакции адсорбирования для пропилена. При маленьком количестве висмута поле реакции адсорбирования для пропилена утрачивается, так что уменьшаются активность в отношении пропилена и выход акрилонитрила, и поэтому при получении акрилонитрила с высоким выходом висмут представляет собой существенный элемент. С другой стороны, известно то, что в числе композитных оксидов, которые используются для благоприятной реакции, композитный оксид висмута и молибдена демонстрирует низкую термостойкость. Низкая термостойкость вызывает изменение эксплуатационных характеристик катализатора вследствие возникновения изменения кристаллической структуры композитного оксида и прохождения переноса элементов в частице катализатора в условиях проведения реакции в течение длительного периода времени. Поэтому для получения катализатора, который является устойчивым в течение длительного периода времени, предпочтительно добиваются стабилизации кристаллических структур в катализаторе. Церий исполняет функцию влияния на форму композитного оксида висмута и молибдена в целях улучшения термостойкости. С другой стороны, церий обнаруживает активность при разложении в отношении пропилена, и при избыточном содержания церия может уменьшиться селективность по акрилонитрилу. То есть, атомное соотношение висмута и церия - δ - является важным параметром для получения акрилонитрила с высоким выходом при использовании катализатора, который демонстрирует улучшенную термостойкость. В случае величины δ, составляющей 1,1 и более, можно будет добиться получения достаточной термостойкости, так что будет иметь место тенденция к обеспечению достаточных эксплуатационных характеристик срока службы катализатора, а в случае величины δ, составляющей 3 и менее, будет иметь место тенденция к тому, что уменьшение выхода акрилонитрила может быть предотвращено. На основании описанной выше точки зрения δ более предпочтительно удовлетворяет соотношению 1,5≤ε≤2,5, а еще более предпочтительно удовлетворяет соотношению 1,8≤ε≤2,5.

[0034]

В катализаторе реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующем настоящему варианту осуществления, в случае подстановки атомных долей соответствующих металлических элементов, представляющих собой компоненты, которые составляют катализатор, в приведенное ниже выражение (6) ε предпочтительно будет удовлетворять соотношению - 1≤ε≤1,5.

ε=12-1,5(a+b+е+f) -c - d (6).

[0035]

ε обозначает атомную долю молибдена, который не формирует композитный оксид молибдена в виде оксида молибдена и является важным, будучи как таковым, для еще большего улучшения эксплуатационных характеристик катализатора. В случае величины ε, составляющей - 1 и более, может быть предотвращено увеличение активности при разложении, обусловленной увеличением количества металлических элементов, которые не могут формировать композитный оксид с элементарным молибденом, так что будет иметь место тенденция к тому, что уменьшение селективности реакции по целевому продукту может быть предотвращено в еще большей степени. С другой стороны, в случае величины ε, составляющей 1,5 и менее, будет иметь место тенденция к тому, что может быть эффективно предотвращено возникновение проблем в отношении характеристик технологичности, когда увеличивается количество оксида молибдена, что приводит к ухудшению формы катализатора, или во время реакции оксид молибдена выпадает в осадок из частицы катализатора, что приводит к ухудшению текучести. На основании точки зрения в отношении придания данным образом удовлетворительности как реакционной способности, так и характеристикам технологичности величина ε, вычисленная при использовании выражения (6), предпочтительно удовлетворяет соотношению - 1≤ε≤1,5, а более предпочтительно удовлетворяет соотношению - 0,5≤ε≤1. Тем самым, в том, что касается практичности в промышленности, катализатор становится превосходным, поскольку еще более удовлетворительными становятся прочность при истирании и характеристики технологичности, такие как форма частицы, и имеет место тенденция к тому, что стабильность эксплуатационных характеристик в реакции может быть сохранена в течение еще более длительного периода времени.

[0036]

[Физические характеристики катализатора]

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, используют в реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора. В настоящем варианте осуществления форма катализатора предпочтительно является сферической формой. Дополнительно к этому, средний диаметр частиц для частицы катализатора предпочтительно заключен в пределы от 40 до 70 мкм, более предпочтительно в пределы от 45 до 65 мкм. Что касается распределения частиц по диаметрам, то количество частиц катализатора, демонстрирующих диаметр частиц в пределах от 5 до 200 мкм, предпочтительно заключено в пределах от 90 до 100% (масс.) в пересчете на совокупную массу катализатора. Кроме того, объемная доля частиц при 45 мкм и менее в пересчете на объем всех частиц предпочтительно заключена в пределах от 10 до 50%, более предпочтительно в пределах от 15 до 35%.

[0037]

Кроме того, катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, в качестве катализатора в псевдоожиженном слое предпочтительно обнаруживает превосходную прочность при истирании. В частности, катализатор в псевдоожиженном слое предпочтительно обнаруживает прочность при истирании, при демонстрации которой частица катализатора не претерпевает ни изнашивания, ни разламывания под воздействием ударов, таких как в случае наличия контакта между катализаторами в реакторе, соударения с поверхностью стенки реактора и наличия контакта с газом, и на основании такой точки зрения катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, предпочтительно демонстрирует потери при истирании, составляющие 2,5% и менее в испытании на истирание для катализатора в псевдоожиженном слое (испытании, соответствующем методу, описанному в документе «Test Method for Synthetic Fluid Cracking Catalyst» (American Cyanamid Co. Ltd. 6/31-4m-1/57)). Потери при истирании могут быть измерены при использовании метода, описанного в примерах, что будет описываться далее.

[0038]

В дополнение к этому, катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, предпочтительно демонстрирует кажущуюся удельную плотность в пределах от 0,85 до 1,15 г/куб. см, более предпочтительно в пределах от 0,96 до 1,10, а наиболее предпочтительно в пределах от 0,99 до 1,05. В случае катализатора, демонстрирующего кажущуюся удельную плотность, составляющую 0,85 г/куб. см и более, может быть уменьшено влияние объема насыпью катализатора при внесении катализатора в реактор, так что будет иметь место тенденция к тому, что требуемый объем реактора может быть уменьшен, и, помимо этого, будет иметь место тенденция к тому, что возникновение потерь катализатора, вызванных увеличением количества рассеяния катализатора из реактора наружу, может быть эффективно предотвращено. Дополнительно к этому, в случае катализатора, демонстрирующего кажущуюся удельную плотность, составляющую 1,15 г/куб. см и менее, можно будет добиться получения удовлетворительного состояния сыпучести катализатора, так что будет иметь место тенденция к тому, что ухудшение эксплуатационных характеристик в реакции может быть эффективно предотвращено. Кажущаяся удельная плотность может быть измерена при использовании метода, описанного в примерах, что будет описываться далее.

[0039]

[Способ производства катализатора]

На способ производства катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующего настоящему варианту осуществления, не накладывают конкретных ограничений, и катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления, может быть произведен при использовании общеизвестного способа, например, при использовании способа, включающего: первую стадию, заключающуюся в получении суспензии исходных материалов; вторую стадию, заключающуюся в получении высушенных частиц в результате распылительного высушивания суспензии исходных материалов; и третью стадию, заключающуюся в прокаливании высушенных частиц, полученных на второй стадии.

[0040]

На первой стадии исходные материалы для получения катализатора смешивают в целях получения суспензии исходных материалов. На источник каждого элемента в виде молибдена, висмута, железа, никеля, кобальта, церия, хрома, калия, рубидия и цезия не накладывают конкретных ограничений, и его примеры включают аммониевые соли, нитраты, гидрохлориды, сульфаты и соли органических кислот, которые являются растворимыми в воде или азотной кислоте. Аммониевые соли являются предпочтительными в качестве исходного материала для молибдена, и нитраты являются предпочтительными в качестве источника каждого элемента в виде висмута, железа, никеля, кобальта, церия, хрома, калия, рубидия и цезия.

[0041]

С другой стороны, в качестве исходного материала для получения носителя может быть использован гель кремниевой кислоты. Могут быть использованы различные типы золя кремниевой кислоты в категориях степени чистоты, количества примесей, значения рН, диаметра частиц и тому подобного, и, не ограничиваясь одним типом золя кремниевой кислоты, для использования могут быть смешаны два и более типа золя кремниевой кислоты. В случае золя кремниевой кислоты, который содержит в качестве примеси алюминий, в числе различных типов золя кремниевой кислоты используется золь кремниевой кислоты, который содержит 0,04 атома и менее алюминия в пересчете на 100 атомов кремния, более предпочтительно 0,02 атома и менее алюминия в пересчете на 100 атомов кремния. Значение рН для диоксида кремния оказывает влияние на вязкость суспензии исходных материалов и поэтому может быть надлежащим образом выбрано в соответствии с количеством и значением рН для использующихся металлических солей.

[0042]

Дополнительно к этому, что касается диаметра частиц золя кремниевой кислоты, то предпочтительно используют золь кремниевой кислоты, демонстрирующий средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 5 до 50 нм, а предпочтительно используют золь кремниевой кислоты, обнаруживающий, в дополнение к этому, среднеквадратическое отклонение, составляющее менее, чем 30%, на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по диаметрам для первичных частиц.

В настоящем варианте осуществления средний диаметр частиц и среднеквадратическое отклонение для получаемого золя кремниевой кислоты могут быть подстроены в пределах данного диапазона в результате надлежащего смешивания множества типов золя кремниевой кислоты, для которых известны средний диаметр и распределение частиц по диаметрам для первичных частиц, или при использовании других способов.

[0043]

При обеспечении контроля первичных частиц золя кремниевой кислоты у катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора делают подходящими для использования площадь удельной поверхности, объем пор и распределение пор, и в результате имеет место тенденция к улучшению реакционной способности. В дополнение к этому, при принятии в расчет влияния на прочность и практичность катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора более предпочтительно используют золь кремниевой кислоты, демонстрирующий средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 8 до 35 нм и обнаруживающий среднеквадратическое отклонение, составляющее менее, чем 30%, на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по диаметрам для первичных частиц.

Как это было известно, в обычных методиках при чрезмерно маленьком среднем диаметре частиц для первичных частиц золя кремниевой кислоты уменьшается реакционная способность катализатора, а при чрезмерно большом среднем диаметре частиц для первичных частиц золя кремниевой кислоты ухудшится практичность для катализатора, такая как прочность при разрушении, прочность при сжатии и сопротивление истиранию. Поэтому, например, источник патентной литературы 1 предлагает смешивание золя кремниевой кислоты, демонстрирующего средний диаметр частиц в пределах от 20 до 50 нм, и золя кремниевой кислоты, демонстрирующий меньший средний диаметр частиц в пределах всего лишь от 5 до 20 нм.

При смешивании в соответствии с предложением двух типов золя кремниевой кислоты, при этом каждый из них демонстрирует отличный средний диаметр частиц, становится большим среднеквадратическое отклонение на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по диаметрам для первичных частиц. Однако, среднеквадратическое отклонение на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по диаметрам для первичных частиц диоксида кремния оказывает влияние на состав оксида металла и диоксида кремния, каждый из которых находится в частице катализатора, и предпочтительным в обычных обстоятельствах должно быть меньшее среднеквадратическое отклонение, поскольку при чрезмерно большом среднеквадратическом отклонении уменьшаются стабильность прохождения реакции и структурная стабильность во время использования в течение длительного периода времени. В катализаторе реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующем настоящему варианту осуществления, даже в случае маленького среднего диаметра частиц для первичных частиц золя кремниевой кислоты в результате получения композиции катализатора в соответствии с представленным выше описанием изобретения уменьшение реакционной способности едва ли будет иметь место. В соответствии с этим, для улучшения прочности при истирании без принесения в жертву реакционной способности кажущаяся удельная плотность может быть увеличена, и, в дополнение к этому, при использовании золя кремниевой кислоты, демонстрирующего маленький средний диаметр частиц и обнаруживающего маленькое среднеквадратическое отклонение в отношении катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, имеющего описанную выше композицию, может быть улучшена структурная стабильность во время использования в течение длительного периода времени.

[0044]

Как это необходимо отметить, средний диаметр первичных частиц золя кремниевой кислоты может быть определен при использовании метода БЭТ, метода электронно-микроскопических наблюдений и тому подобного, а распределение частиц по диаметрам для первичных частиц золя кремниевой кислоты может быть определено при использовании общеизвестного метода, такого как метод электронно-микроскопических наблюдений.

Как это необходимо отметить, описанное выше численное значение среднего диаметра первичных частиц в настоящем варианте осуществления определяют при использовании изотермы адсорбции метода БЭТ (изотермы адсорбции метода Брунауэра-Эммета-Теллера). В конкретном плане, в случае золя кремниевой кислоты при температуре в интервале от 100 до 200°С будут выпаривать воду, представляющую собой дисперсионную среду для золя, в целях получения порошка, после этого будут адсорбировать азот в целях достижения насыщения при температуре жидкого азота, а порошок будут доводить обратно до комнатной температуры в целях расчета площади удельной поверхности S (м²/г) порошка на основании количества десорбированного азота. Диаметр D (нм) может быть определен при использовании приведенного ниже выражения, где все первичные частицы золя кремниевой кислоты предполагаются имеющими сферическую форму, имеющую один и тот же диаметр D (нм), удельная плотность (ρ) частиц диоксида кремния (аморфного диоксида кремния) золя кремниевой кислоты предполагается составляющей 2,2, и число частиц диоксида кремния в пересчете на 1 г обозначается символом n.

1/ρ=4/3 × π × (D × 10^{- 7}/2)³ × n

S=4 × π × (D × 10^{- 9}/2)² × n

В соответствии с этим, D=6000/(ρ × S)

[0045]

Дополнительно к этому, описанное выше численное значение для среднеквадратического отклонения в распределении частиц по диаметрам для первичных частиц золя кремниевой кислоты в настоящем варианте осуществления получают на основании распределения частиц по диаметрам, определенного при использовании метода электронно-микроскопических наблюдений. В конкретном плане, диаметр и число частиц, имеющих данный диаметр, определяют для соответствующих частиц на основании фотографии золя кремниевой кислоты, сделанной при использовании электронного микроскопа, в целях статистического определения распределения частиц по диаметрам. Отклонения рассчитывают на основании значений диаметров отдельных частиц и среднего значения диаметров, каждый из которых получали на основании распределения частиц по диаметрам, в целях определения суммарной совокупности квадратов отклонений. Дисперсию определяют как величину, полученную в результате деления суммарной совокупности на число экспериментальных данных (число частиц), а в качестве среднеквадратического отклонения используют квадратный корень данной величины.

Среднеквадратическое отклонение=√(сумма (измеренное значение каждого диаметра частиц - средний диаметр частиц)²/число экспериментальных данных)

Среднеквадратическое отклонение является критерием варьирования экспериментальных данных, и большее значение обозначает более значительную степень варьирования экспериментальных данных. То есть, большее значение обозначает более значительный сдвиг от среднего значения. В настоящем варианте осуществления величину, полученную в результате деления среднеквадратического отклонения на средний диаметр частиц для первичных частиц, выражают посредством процентной величины для использования в качестве критерия среднеквадратического отклонения.

[0046]

На способ смешивания суспензии исходных материалов не накладывают конкретных ограничений, но, например, он представляет собой нижеследующее. Прежде всего, аммониевую соль молибдена, растворенную в воде, добавляют к золю кремниевой кислоты. Суспензия может быть получена в результате последовательного добавления сюда же раствора, полученного в результате растворения в воде или в водном растворе азотной кислоты нитратов, каждый из которых представляет собой источник каждого элемента в виде висмута, железа, никеля, кобальта, церия, хрома, калия, рубидия, цезия и тому подобного.

[0047]

Как это необходимо отметить, в описанном выше способе смешивания суспензии исходных материалов может быть изменена методика добавления источников соответствующих элементов, или в результате подстраивания концентрации азотной кислоты или в результате добавления водного раствора аммиака в суспензию (золь кремниевой кислоты) могут быть модифицированы значение рН или вязкость суспензии. Дополнительно к этому, также надлежащим образом могут быть добавлены растворимые в воде полимеры, такие как полиэтиленгликоль, метилцеллюлоза, поливиниловый спирт, полиакриловая кислота и полиакриламид, амины, аминокарбоновые кислоты, многовалентные карбоновые кислоты, такие как щавелевая кислота, малоновая кислота и янтарная кислота, и органические кислоты, такие как гликолевая кислота, яблочная кислота, винная кислота и лимонная кислота. Сверх всего прочего, предпочтительно добавляют любую из органических кислот, характеризующихся эффектом улучшения активности в отношении пропилена и улучшения выхода акрилонитрила, а более предпочтительно добавляют щавелевую кислоту или винную кислоту. Что касается методики добавления органической кислоты, описанной выше, то органическая кислота может быть добавлена к золю кремниевой кислоты или к водному раствору азотной кислоты. Кроме того, органическая кислота может быть добавлена к водному раствору молибдена или к конечной суспензии. Сверх всего прочего, органическую кислоту предпочтительно добавляют к золю кремниевой кислоты.

[0048]

Затем на второй стадии суспензию исходных материалов, полученную на первой стадии, подвергают распылительному высушиванию в целях получения высушенных частиц, имеющих сферическую форму, при этом высушенные частицы являются предшественником катализатора. На способ распыления суспензии исходных материалов не накладывают конкретных ограничений, и распыление суспензии исходных материалов может быть осуществлено при использовании способа, такого как в случае, например, центробежной системы, которую обычно реализуют в промышленных масштабах, системы двухпоточного сопла или системы сопла высокого давления, а предпочтительно осуществляется при использовании центробежной системы. На источник тепла для распылительного высушивания не накладывают конкретных ограничений, и его примеры включают водяной пар и электрический нагреватель. Температура на входе сушилки, использующей воздух, который нагревают при использовании источника тепла, предпочтительно заключена в пределах от 100 до 400°С, более предпочтительно от 150 до 300°С.

[0049]

На третьей стадии высушенные частицы, полученные на второй стадии, подвергают прокаливанию для получения желательной композиции катализатора. При необходимости на третьей стадии высушенные частицы подвергают предварительному прокаливанию, например, при температуре в пределах от 150 до 500°С, а после этого конечному прокаливанию при температуре в пределах от предпочтительно 500 до 730°С, более предпочтительно от 550 до 730°С, в течение от 1 до 20 часов. Прокаливание может быть осуществлено при использовании прокалочной печи, такой как ротационная печь, туннельная печь или муфельная печь.

[0050]

[Способ производства акрилонитрила]

Способ производства акрилонитрила, соответствующий настоящему варианту осуществления, использует катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему варианту осуществления. То есть, акрилонитрил может быть произведен в результате проведения реакции аммоксидирования для пропилена, молекулярного кислорода и аммиака в присутствии катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующего настоящему варианту осуществления. Способ производства акрилонитрила, соответствующий настоящему варианту осуществления, реализуют в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора, который используют обычно. Степени чистоты пропилена и аммиака, являющихся исходными материалами, необязательно являются высокими, и могут быть использованы пропилен и аммиак технического сорта. Дополнительно к этому, в качестве молекулярного кислорода предпочтительно обычно используется воздух, но также может быть использован и газ, в котором увеличена концентрация кислорода в результате примешивания кислорода к воздуху или при использовании других способов.

[0051]

Что касается состава газообразного исходного материала, то в случае воздуха в качестве источника молекулярного кислорода в способе производства акрилонитрила, соответствующем настоящему варианту осуществления, молярное соотношение для аммиака, воздуха и пропилена, выражаемое посредством соотношения пропилен/аммиак/воздух, предпочтительно будет заключено в пределах 1/(от 0,8 до 1,4)/(от 7 до 12), более предпочтительно в пределах 1/(от 0,9 до 1,3)/(от 8 до 11).

[0052]

Температура реакции в способе производства акрилонитрила, соответствующем настоящему варианту осуществления, предпочтительно заключена в пределах от 350 до 550°С, более предпочтительно в пределах от 400 до 500°С. Давление реакции предпочтительно заключено в пределах от слегка пониженного давления до 0,3 МПа. Время контакта между газообразным исходным материалом и катализатором предпочтительно заключено в пределах от 0,5 до 20 (сек⋅г/куб. см), более предпочтительно от 1 до 10 (сек⋅г/куб. см).

Примеры

[0053]

Ниже в настоящем документе настоящий вариант осуществления будет описан в более конкретном плане с приведением примеров, но данными примерами настоящий вариант осуществления не ограничивается. Дополнительно к этому, способ оценки различных физических свойств соответствует приведенному ниже описанию изобретения.

[0054]

(Оценка реакционной способности катализатора)

В качестве реакционного аппарата использовалась реакционная трубка с псевдоожиженным слоем катализатора, изготовленная из стекла Pyrex (R) и имеющая внешний диаметр 23 мм. Температуру реакции Т задавали на уровне 430°С, давление реакции Р задавали на уровне 0,17 МПа, количество заполняющего катализатора W задавали в пределах от 40 до 60 г, а совокупное количество подаваемого газа F задавали в пределах от 250 до 450 куб. см/сек (в категориях условий нормальных температуры и давления). Дополнительно к этому, состав подаваемого газообразного исходного материала, выражаемый посредством молярного соотношения пропилен/аммиак/воздух, задавали на уровне 1/(от 0,7 до 1,4)/(от 8,0 до 13,5) и реакцию проводили в результате надлежащего изменения состава подаваемого газа в данных пределах, так чтобы в реакционном газе концентрация непрореагировавшего аммиака составляла бы приблизительно 0,5%, и в реакционном газе концентрация непрореагировавшего кислорода составляла бы 0,2% и менее. В таблице 2 продемонстрирован состав газообразного исходного материала. Реакционный газ по истечении 24 часов и 300 часов после начала подачи исходного материала анализировали, используя газовую хроматографию при использовании аппарата GC-14B, изготовленного компанией SHIMADZU CORPORATION, в целях получения оценки начальных эксплуатационных характеристик в реакции и эксплуатационных характеристик срока службы катализатора. Как это необходимо отметить, в примерах и сравнительных примерах каждая величина, выбираемая из времени контакта; и степени превращения (%), селективности и выхода и использующаяся для демонстрации результатов по реакции, представляет собой параметры, определяемые при использовании приведенных ниже выражений.

Время контакта (сек⋅г/куб. см)=(W/F) × 273/(273+T) × P/0,10

Степень превращения пропилена (%)=M/L × 100

Селективность по акрилонитрилу (%)=N/M × 100

Выход акрилонитрила (%)=N/L × 100

[0055]

В выражениях L представляет собой число молей подаваемого пропилена, М представляет собой число молей прореагировавшего пропилена, N представляет собой число молей произведенного акрилонитрила, и число молей прореагировавшего пропилена определяли в качестве числа молей, полученного в результате вычитания числа молей пропилена в реакционном газе из числа молей поданного пропилена.

[0056]

(Наблюдение формы)

Форму катализатора наблюдали, используя аппарат 3D Real Surface View Microscope VE-9800S, изготовленный компанией KEYENCE CORPORATION.

[0057]

(Измерение диаметра частиц катализатора)

Диаметр частиц катализатора измеряли, используя аппарат для измерения распределения частиц по размерам, относящийся к типу дифракции/рассеяния лазерного излучения, LA-300, изготовленный компанией HORIBA, Ltd..

[0058]

(Измерение прочности при истирании)

Измерение прочности при истирании (прочность при истирании) для катализатора в виде потерь при истирании проводили в соответствии с методом, описанным в документе «Test Method for Synthetic Fluid Cracking Catalyst» (American Cyanamid Co. Ltd. 6/31-4m-1/57) (ниже в настоящем документе называемым «методом АСС»).

Прочность при истирании оценивают посредством потерь при истирании, а потери при истирании устанавливали в виде величины, определенной в соответствии с приведенным ниже описанием изобретения.

Потери при истирании (%)=R/(S - Q) × 100

В выражении Q представляет собой массу (г) рассеяния катализатора наружу, обусловленного изнашиванием в пределах от 0 до 5 часов, а R обычно представляет собой массу (г) рассеяния катализатора наружу, обусловленного изнашиванием в пределах от 5 до 20 часов. S представляет собой массу (г) катализатора, поданного на испытание.

[0059]

(Измерение кристалла после испытания на сопротивление истиранию)

Для образца катализатора после измерения прочности при истирании проводили измерение, используя многоцелевой рентгеновский дифрактометр D8 ADVANCE, изготовленный компанией Bruker Corporation. В целях наблюдения наличия или отсутствия изменения в виде превращения в кристаллическую фазу, относящуюся к α-типу, проводили измерение интенсивности дифракционного пика (h) в области 2θ=13,2±0,2° для кристаллической фазы молибдата никеля, относящейся к β-типу, и интенсивности дифракционного пика (h) в области 2θ=14,3±0,2° для кристаллической фазы молибдата никеля, относящейся к α-типу.

[0060]

(Измерение кажущейся удельной плотности)

Просеянный катализатор выпускали в контейнер мерного цилиндра на 100 куб. см через воронку, используя устройство для испытания порошков, изготовленное компанией HOSOKAWA MICRON KK, и при заполнении контейнера поверхность выравнивали, так чтобы не создавать вибрацию, и катализатор взвешивали в целях определения кажущейся удельной плотности на основании результата расчета масса/объем (г/куб. см).

[0061]

(Измерение среднего диаметра частиц для золя кремниевой кислоты)

Средний диаметр частиц определяли, используя автоматический аппарат для измерения площади удельной поверхности Gemini V2380, изготовленный компанией SHIMADZU CORPORATION, на основании измеренного значения площади удельной поверхности золя кремниевой кислоты, для которого провели обработку в целях высушивания. То есть, при температуре в пределах от 100 до 200°С выпаривали воду, представляющую собой дисперсионную среду для золя кремниевой кислоты, в целях получения порошка, после этого адсорбировали азот в целях достижения насыщения при температуре жидкого азота, а порошок доводили обратно до комнатной температуры в целях расчета площади удельной поверхности S (м²/г) порошка на основании количества десорбированного азота. В дополнение к этому, диаметр D (нм) определяли при использовании приведенного ниже выражения, где все первичные частицы золя кремниевой кислоты предполагались имеющими сферическую форму, имеющую один и тот же диаметр D (нм), удельная плотность (ρ) частиц диоксида кремния (аморфного диоксида кремния) в золе кремниевой кислоты предполагалась составляющей 2,2, и число частиц диоксида кремния в пересчете на 1 г было обозначено символом n.

1/ρ=4/3 × π × (D × 10^{- 7}/2)³ × n

S=4 × π × (D × 10^{- 9}/2)² × n

В соответствии с этим, D=6000/(ρ × S)

(Измерение среднеквадратического отклонения в распределении частиц для золя кремниевой кислоты)

Используя просвечивающий электронный микроскоп, относящийся к автоэмиссионному типу, HF-2000, изготовленный компанией Hitachi, Ltd., проводили электронно-микроскопическое наблюдение для образца, полученного в результате выпускания, а после этого высушивания золя кремниевой кислоты, разбавленного при использовании очищенной воды, на решетке с приставшей к ней пленочной углеродной подложкой. Распределение частиц по диаметрам и среднеквадратическое отклонение определяли, делая 3 фотографии, на которых поля обзора изменяли с увеличениями 200000, и измеряя диаметры частиц для приблизительно 3000 частиц золя кремниевой кислоты на фотографиях. То есть, отклонения вычисляли на основании значений диаметров отдельных частиц и среднего значения диаметров в статистически полученном распределении частиц по диаметрам в целях определения суммарной совокупности квадратов отклонений. Дисперсию определяют как величину, получаемую в результате деления суммарной совокупности на число экспериментальных данных (число частиц), и в качестве среднеквадратического отклонения использовали квадратный корень данной величины.

Среднеквадратическое отклонение=√(сумма (измеренное значение каждого диаметра частиц - средний диаметр частиц)²/число экспериментальных данных)

Среднеквадратическое отклонение является критерием варьирования экспериментальных данных, и большее значение обозначает более значительную степень варьирования экспериментальных данных, а именно, обозначает более значительный сдвиг от среднего значения. Величину, полученную в результате деления среднеквадратического отклонения на средний диаметр частиц для первичных частиц, выражали посредством процентной величины для использования в качестве критерия среднеквадратического отклонения.

[0062]

[Пример 1]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 1, 2 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

Смешанную жидкость для двух типов золя кремниевой кислоты получали в результате смешивания 666,7 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм, и 500 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 40% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 41 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для исходного материала, полученного в результате смешивания двух типов золя кремниевой кислоты, определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 19,1 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 7,8 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 41%.

Затем к смешанной жидкости золя кремниевой кислоты добавляли 320 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания в целях получения первой смешанной жидкости. После этого к первой смешанной жидкости добавляли жидкость, полученную в результате растворения 486,2 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 870 г воды в целях получения второй смешанной жидкости. Вслед за этим ко второй смешанной жидкости добавляли жидкость, полученную в результате растворения 28,09 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 131,1 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 202,9 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 392,6 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 39,62 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 4,038 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы (предшественника катализатора) подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 841 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 54 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 0,98 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,5 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,2%, и выход акрилонитрила составлял 84,5% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) составляли 1,1%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0063]

[Пример 2]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 1 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов. Получали результаты, когда время контакта составляло Θ=3,6 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,0%, и выход акрилонитрила составлял 84,3% при степени превращения пропилена 99,2%, и устанавливали то, что эксплуатационные характеристики в реакции были стабильными практически в диапазоне варьирования в ходе анализа. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0064]

[Пример 3]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 3, 4 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

Смешанную жидкость для двух типов золя кремниевой кислоты получали в результате смешивания 666,7 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм, и 500 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 40% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 41 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для исходного материала, полученного в результате смешивания двух типов золя кремниевой кислоты, определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 18,5 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 7,3 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 39%.

Затем к смешанной жидкости золя кремниевой кислоты добавляли 375 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания в целях получения первой смешанной жидкости. После этого к первой смешанной жидкости добавляли жидкость, полученную в результате растворения 489,7 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 870 г воды в целях получения второй смешанной жидкости. Вслед за этим ко второй смешанной жидкости добавляли жидкость, полученную в результате растворения 33,95 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 169,8 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 204,4 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 306,9 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 59,87 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 4,745 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 580°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 826 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 53 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 0,97 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,0 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,3%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,4%, и выход акрилонитрила составлял 84,8% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) составляли 1,2%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0065]

[Пример 4]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 3 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов. Получали результаты, когда время контакта составляло Θ=4,0 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,5%, и выход акрилонитрила составлял 84,7% при степени превращения пропилена 99,1%, и устанавливали то, что эксплуатационные характеристики в реакции были стабильными практически в диапазоне варьирования в ходе анализа. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0066]

[Пример 5]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 5, 6 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

Смешанную жидкость для двух типов золя кремниевой кислоты получали в результате смешивания 750 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм, и 562,5 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 40% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 41 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для исходного материала, полученного в результате смешивания двух типов золя кремниевой кислоты, определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 18,1 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 7 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 39%.

Затем к смешанной жидкости золя кремниевой кислоты добавляли 200 г водного раствора винной кислоты при 10% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания в целях получения первой смешанной жидкости. После этого к первой смешанной жидкости добавляли жидкость, полученную в результате растворения 445,7 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 800 г воды в целях получения второй смешанной жидкости. Вслед за этим ко второй смешанной жидкости добавляли жидкость, полученную в результате растворения 25,75 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 120,2 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 186 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 359,9 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 36,32 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 3,701 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 610°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 814 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 54 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 0,96 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,6 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,1%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,2%, и выход акрилонитрила составлял 84,4% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) составляли 0,9%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0067]

[Пример 6]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 5 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта было практически идентичным, составляя Θ=3,8 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,2%, и выход акрилонитрила составлял 84,5% при степени превращения пропилена 99,2%, демонстрируя то, что данные величины находятся практически в диапазоне варьирования в ходе анализа, и, таким образом, получали результаты, демонстрирующие то, что эксплуатационные характеристики катализатора в реакции были стабильными. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0068]

[Пример 7]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 7, 8 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,4 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 3%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 478,9 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 850 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 44,26 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 138,4 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 266,4 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 233,4 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 92,69 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 5,634 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 590°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 833 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 53 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,01 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,7 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,3%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,5%, и выход акрилонитрила составлял 84,9% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,4%. В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0069]

[Пример 8]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 7 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта было практически идентичным, составляя Θ=3,6 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,7%, и выход акрилонитрила составлял 85,0% при степени превращения пропилена 99,2%, демонстрируя то, что данные величины находятся практически в диапазоне варьирования в ходе анализа, и, таким образом, получали результаты, демонстрирующие то, что эксплуатационные характеристики катализатора в реакции были стабильными. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0070]

[Пример 9]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 9, 10 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12,2 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,6 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 5%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 484,3 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 860 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 39,17 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 149,3 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 235,8 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 269,7 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 78,94 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 5,028 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 838 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 55 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,03 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,7 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,4%, и выход акрилонитрила составлял 84,7% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,4%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0071]

[Пример 10]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 9 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта было практически идентичным, составляя Θ=3,6 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,3%, и выход акрилонитрила составлял 84,5% при степени превращения пропилена 99,1%, демонстрируя то, что данные величины находятся практически в диапазоне варьирования в ходе анализа, и, таким образом, получали результаты, демонстрирующие то, что эксплуатационные характеристики катализатора в реакции были стабильными. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0072]

[Пример 11]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 11, 12 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 11,8 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,5 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 4%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 480,1 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 860 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 38,82 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 148,0 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 233,7 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 267,3 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 78,24 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O], 11,43 г нитрата калия [КNO₃] и 4,43 г нитрата цезия [CsNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 818 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 52 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,04 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,9 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,3%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,2%, и выход акрилонитрила составлял 84,6% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,3%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0073]

[Пример 12]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 10 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта было практически идентичным, составляя Θ=3,8 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,1%, и выход акрилонитрила составлял 84,3% при степени превращения пропилена 99,1%, демонстрируя то, что данные величины находятся практически в диапазоне варьирования в ходе анализа, и, таким образом, получали результаты, демонстрирующие то, что эксплуатационные характеристики катализатора в реакции были стабильными. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0074]

[Пример 13]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 13, 14 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

Смешанную жидкость для двух типов золя кремниевой кислоты получали в результате смешивания 933 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм, и 300 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 40% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 41 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для исходного материала, полученного в результате смешивания двух типов золя кремниевой кислоты, определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 15,2 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 4,1 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 27%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 484,5 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 1200 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 55,91 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 119,6 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 335,9 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 188,9 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 59,34 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 4,694 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 430 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 841 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 52 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,01 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,9 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,4%, и выход акрилонитрила составлял 84,7% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,5%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0075]

[Пример 14]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 13 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта было практически идентичным, составляя Θ=4,0 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,3%, и выход акрилонитрила составлял 84,4% при степени превращения пропилена 99,0%, демонстрируя то, что данные величины находились практически в диапазоне варьирования в ходе анализа, и, таким образом, получали результаты, демонстрирующие то, что эксплуатационные характеристики катализатора в реакции были стабильными. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0076]

[Пример 15]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 15, 16 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

Смешанную жидкость для двух типов золя кремниевой кислоты получали в результате смешивания 1200 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм, и 100 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 40% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 41 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для исходного материала, полученного в результате смешивания двух типов золя кремниевой кислоты, определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12,9 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 1,8 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 14%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 480,9 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 1000 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 35,52 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 164,4 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 246,7 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 247,7 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 88,36 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 5,325 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 410 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 821 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 54 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,02 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,7 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 98,9%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 84,8%, и выход акрилонитрила составлял 83,9% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,3%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0077]

[Пример 16]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 15 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта было практически идентичным, составляя Θ=3,6 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 85,0%, и выход акрилонитрила составлял 84,2% при степени превращения пропилена 99,1%, демонстрируя то, что данные величины находились практически в диапазоне варьирования в ходе анализа, и, таким образом, получали результаты, демонстрирующие то, что эксплуатационные характеристики катализатора в реакции были стабильными. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0078]

[Пример 17]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в примерах 17, 18 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1233 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,6 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 5%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 504,7 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 1200 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 40,77 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 153,4 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 223,9 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 316,2 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 87,57 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 4,191 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 440 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 815 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 52 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,04 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,0 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 84,9%, и выход акрилонитрила составлял 84,2% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,4%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0079]

[Пример 18]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из примера 17 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта было практически идентичным, составляя Θ=4,0 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 84,8%, и выход акрилонитрила составлял 84,1% при степени превращения пропилена 99,2%, демонстрируя то, что данные величины находятся практически в диапазоне варьирования в ходе анализа, и, таким образом, получали результаты, демонстрирующие то, что эксплуатационные характеристики катализатора в реакции были стабильными. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0080]

[Сравнительный пример 1]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительном примере 1 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

Смешанную жидкость для двух типов золя кремниевой кислоты получали в результате смешивания 666,7 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм, и 500 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 40% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 41 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для исходного материала, полученного в результате смешивания двух типов золя кремниевой кислоты, определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 18,8 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 7,6 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 40%.

Затем к смешанной жидкости золя кремниевой кислоты добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания в целях получения первой смешанной жидкости. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 487,0 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 870 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 16,88 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 150,1 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 379,3 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 189,8 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 59,53 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 4,381 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 630°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 848 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 54 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 0,96 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,2 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,1%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 84,0%, и выход акрилонитрила составлял 83,2% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) составляли 1,3%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0081]

[Сравнительный пример 2]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительном примере 2 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

Смешанную жидкость для двух типов золя кремниевой кислоты получали в результате смешивания 666,7 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм, и 500 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 40% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 41 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для исходного материала, полученного в результате смешивания двух типов золя кремниевой кислоты, определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 18,5 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 7,6 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 39%.

Затем к смешанной жидкости золя кремниевой кислоты добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания в целях получения первой смешанной жидкости. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 466,7 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 833 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 97,05 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 143,8 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 246,6 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 246,9 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 57,05 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 3,876 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 580°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 837 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 54 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 0,97 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,1 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,8%, и выход акрилонитрила составлял 83,1% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) составляли 1,1%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0082]

[Сравнительный пример 3]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительных примерах 3, 4 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 11,8 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,4 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 3%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 492,6 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 880 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 45,53 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 56,94 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 397,4 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 233,2 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 45,53 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 3,409 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 570°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 824 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 53 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,02 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,3 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,0%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,8%, и выход акрилонитрила составлял 83,0% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,3%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0083]

[Сравнительный пример 4]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из сравнительного примера 3 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта ухудшалось до значения Θ=4,8 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,2%, и выход акрилонитрила составлял 82,5% при степени превращения пропилена 99,2%, и, таким образом, согласно наблюдениям данные величины слегка уменьшались. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0084]

[Сравнительный пример 5]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительном примере 5 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12,1 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,5 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 4%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 250 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 487,8 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 870 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 45,08 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 234,9 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 359,6 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 189,8 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 29,81 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 3,376 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 831 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 55 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,01 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,2 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,1%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,1%, и выход акрилонитрила составлял 82,4% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,4%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0085]

[Сравнительный пример 6]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительном примере 6 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12,1 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,5 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 4%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 200 г водного раствора винной кислоты при 10% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 479,0 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 860 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 60,87 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 184,5 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 466,4 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 66,692 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 29,28 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 3,647 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 827 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 54 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,02 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,1 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,1%, и выход акрилонитрила составлял 82,4% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,4%.

В дополнение к этому, при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании в кристаллических фазах молибдата никеля в дополнение к β-кристаллической фазе наблюдалась и кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0086]

[Сравнительный пример 7]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительном примере 7 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,5 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 4%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 200 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 500,6 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 890 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 46,26 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 192,8 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 111,4 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 278,8 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 91,78 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 3,810 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), и смешивания получающейся в результате смеси, в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 600°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 829 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 55 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 0,99 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=4,3 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 82,8%, и выход акрилонитрила составлял 82,1% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,5%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0087]

[Сравнительный пример 8]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительных примерах 8 и 9 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1333 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 11,9 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,4 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 3%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 200 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 485,8 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 870 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 28,06 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 131,0 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 337,9 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 202,9 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 69,28 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O], 18,41 г нитрата хрома [Cr(NO₃)₃⋅9H₂O] и 3,362 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 630°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 832 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 54 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,01 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,9 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,1%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,0%, и выход акрилонитрила составлял 82,3% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,3%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0088]

[Сравнительный пример 9]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из сравнительного примера 8 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта ухудшалось до значения Θ=4,7 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 82,7%, и выход акрилонитрила составлял 81,9% при степени превращения пропилена 99,0%, и, таким образом, согласно наблюдениям данные величины слегка уменьшались. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0089]

[Сравнительный пример 10]

Катализатор, представляемый атомными долями соответствующих элементов и массой диоксида кремния, описанными в сравнительных примерах 10 и 11 в таблице 1, получали по варианту, соответствующему приведенному ниже описанию изобретения.

В перемешиваемую смесительную емкость загружали и перемешивали 1667 г водного золя кремниевой кислоты, содержащего 30% (масс.) SiO₂ и демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц диоксида кремния 12 нм. Как это необходимо отметить, диаметры первичных частиц и распределение частиц по диаметрам для использующегося исходного материала на основе золя кремниевой кислоты определяли при использовании метода БЭТ и метода электронно-микроскопических наблюдений и устанавливали то, что средний диаметр частиц для первичных частиц составлял 12,1 нм, среднеквадратическое отклонение составляло 0,5 нм, и соотношение между среднеквадратическим отклонением и средним диаметром частиц составляло 4%.

Затем в перемешиваемую смесительную емкость, загруженную золем кремниевой кислоты, добавляли 300 г водного раствора щавелевой кислоты при 8% (масс.), что оставалось в условиях перемешивания. После этого в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 404,2 г парамолибдата аммония [(NH₄)₆Mo₇O₂₄⋅4H₂O] в 720 г воды в целях получения смешанной жидкости. Вслед за этим в перемешиваемую смесительную емкость добавляли жидкость, полученную в результате растворения 32,69 г нитрата висмута [Bi(NO₃)₃⋅5H₂O], 124,6 г нитрата железа [Fe(NO₃)₃⋅9H₂O], 196,8 г нитрата никеля [Ni(NO₃)₂⋅6H₂O], 225,1 г нитрата кобальта [Co(NO₃)₂⋅6H₂O], 65,88 г нитрата церия [Ce(NO₃)₃⋅6H₂O] и 3,077 г нитрата рубидия [RbNO₃] в 400 г азотной кислоты, концентрация которой составляет 16,6% (масс.), в целях получения водной смеси материалов исходного сырья (суспензии исходных материалов) (первая стадия).

После этого водную смесь материалов исходного сырья подвергали распылительному высушиванию, используя распылительный аппарат, снабженный относящимся к тарельчатому типу ротором, установленным в центре верхней части сушилки, в условиях, представляющих собой температуру на входе, составляющую приблизительно 230°С, и температуру на выходе, составляющую приблизительно 120°С, в целях получения высушенных частиц (вторая стадия).

Вслед за этим высушенные частицы подвергали предварительному прокаливанию при использовании электрической печи в воздушной атмосфере при 320°С в течение 2 часов, а после этого конечному прокаливанию в воздушной атмосфере при 620°С в течение 2 часов (третья стадия) в целях получения, в заключение, 835 г катализатора.

Получали результаты, когда сформированный катализатор имел форму сплошной сферы, демонстрировал средний диаметр частиц 53 мкм и характеризовался кажущейся удельной плотностью 1,00 г/куб. см. Затем при использовании 50 г катализатора проводили реакцию аммоксидирования пропилена при времени контакта Θ=3,8 (сек⋅г/куб. см). Степень превращения пропилена составляла 99,2%, селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,5%, и выход акрилонитрила составлял 82,8% по истечении 24 часов после начала реакции.

Дополнительно к этому, в соответствии с методом АСС для 50 г катализатора измеряли прочность при истирании и устанавливали то, что потери при истирании (%) демонстрировали низкое значение, составляющее всего лишь 0,2%.

В дополнение к этому, как удостоверились при анализировании образца, используя рентгеновскую дифракцию, после проведения испытания на прочность при истирании, кристаллическую фазу молибдата никеля составляла кристаллическая фаза, относящаяся к β-типу, а кристаллическая фаза, относящаяся к α-типу, вряд ли присутствовала.

В таблице 1 продемонстрирована композиция катализатора (состав металлов, количество носителя на основе диоксида кремния (SiO₂), значения α, β, γ, δ), а в таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции и результаты измерения физических свойств.

[0090]

[Сравнительный пример 11]

В результате продолжения реакции аммоксидирования пропилена из сравнительного примера 8 при одновременном тонком подстраивании времени контакта, так чтобы степень превращения пропилена сохранялась бы такой, как была, проверяли эксплуатационные характеристики в реакции по истечении 300 часов и устанавливали то, что время контакта ухудшалось до значения Θ=4,5 (сек⋅г/куб. см), а селективность по акрилонитрилу (записываемому как «AN» в таблице 2) составляла 83,1%, и выход акрилонитрила составлял 82,5% при степени превращения пропилена 99,3%, и, таким образом, согласно наблюдениям данные величины слегка уменьшались. В таблице 2 продемонстрированы результаты по реакции.

[0091]

[Таблица 1]

Mo Bi Fe Ni Co Ce Cr X Количество носителя на основе SiO2, % (масс.) α β γ δ Примеры 1, 2 12 0,25 1,4 3,0 5,8 0,40 0 Rb 0,12 40 0,034 0,24 1,93 1,60 Примеры 3, 4 12 0,30 1,8 3,0 4,5 0,60 0 Rb 0,14 40 0,044 0,36 1,50 2,00 Примеры 5, 6 12 0,25 1,4 3,0 5,8 0,40 0 Rb 0,12 45 0,034 0,24 1,93 1,60 Примеры 7, 8 12 0,40 1,5 4,0 3,5 0,95 0 Rb 0,17 40 0,062 0,30 0,88 2,38 Примеры 9, 10 12 0,35 1,6 3,5 4,0 0,80 0 Rb 0,15 40 0,053 0,32 1,14 2,29 Примеры 11, 12 12 0,35 1,6 3,5 4,0 0,85 0 K 0,5, Cs 0,1 40 0,053 0,32 1,14 2,43 Примеры 13, 14 12 0,50 1,3 5,0 2,8 0,60 0 Rb 0,14 40 0,077 0,25 0,56 1,20 Примеры 15, 16 12 0,32 1,8 3,7 3,7 0,90 0 Rb 0,16 40 0,048 0,36 1,00 2,81 Примеры 17, 18 12 0,35 1,6 3,2 4,5 0,85 0 Rb 0,12 37 0,052 0,31 1,41 2,43 Сравнительный пример 1 12 0,15 1,6 5,6 2,8 0,60 0 Rb 0,13 40 0,021 0,29 0,50 4,00 Сравнительный пример 2 12 0,90 1,6 3,8 3,8 0,60 0 Rb 0,15 40 0,135 0,32 1,00 0,67 Сравнительные примеры 3, 4 12 0,40 0,6 5,8 3,4 0,20 0 Rb 0,10 40 0,059 0,10 0,59 0,50 Сравнительный пример 5 12 0,40 2,5 5,3 2,0 0,30 0 Rb 0,10 40 0,054 0,51 0,38 0,75 Сравнительный пример 6 12 0,55 2,0 7,0 1,0 0,30 0 Rb 0,11 40 0,075 0,38 0,14 0,55 Сравнительный пример 7 12 0,40 2,0 1,6 4,0 0,90 0 Rb 0,10 40 0,070 0,54 2,50 2,25 Сравнительные примеры 8, 9 12 0,25 1,4 5,0 3,0 0,70 0,2 Rb 0,10 40 0,036 0,30 0,60 2,80 Сравнительные примеры 10, 11 12 0,35 1,6 3,5 4 0,80 0 Rb 0,11 50 0,053 0,32 1,14 2,29

[0092]

[Таблица 2]

Прошедшее время реакции (час) Условия проведения реакции и результаты по ней Результаты измерения физических свойств Θ (сек⋅г/куб. см) Состав исходного материала (молярная доля)
C3H6/NH3/воздух Степень превращения пропилена (%) Селективность по AN (%) Выход AN (%) Средний диаметр частиц, мкм Прочность при истирании (%) Кажущаяся удельная плотность, г/куб. см Пример 1 24 3,5 1/1,21/8,85 99,2 85,2 84,5 54 1,1 0,98 Пример 2 300 3,6 1/1,14/8,41 99,2 85,0 84,3 - - - Пример 3 24 4,0 1/1,19/8,87 99,3 85,4 84,8 53 1,2 0,97 Пример 4 300 4,0 1/1,13/8,84 99,1 85,5 84,7 - - - Пример 5 24 3,6 1/1,21/8,88 99,1 85,2 84,4 54 0,9 0,96 Пример 6 300 3,8 1/1,15/8,84 99,2 85,2 84,5 - - - Пример 7 24 3,7 1/1,19/8,83 99,3 85,5 84,9 53 0,4 1,01 Пример 8 300 3,6 1/1,11/8,78 99,2 85,7 85,0 - - - Пример 9 24 3,7 1/1,20/8,85 99,2 85,4 84,7 55 0,3 1,03 Пример 10 300 3,6 1/1,14/8,81 99,1 85,3 84,5 - - - Пример 11 24 3,9 1/1,18/8,85 99,3 85,2 84,6 52 0,3 1,04 Пример 12 300 3,8 1/1,13/8,80 99,1 85,1 84,3 - - - Пример 13 24 3,9 1/1,21/8,89 99,2 85,4 84,7 52 0,5 1,01 Пример 14 300 4,0 1/1,15/8,85 99,0 85,3 84,4 - - - Пример 15 24 3,7 1/1,17/8,87 98,9 84,8 83,9 54 0,3 1,02 Пример 16 300 3,6 1/1,12/8,80 99,1 85,0 84,2 - - - Пример 17 24 4,0 1/1,18/8,88 99,2 84,9 84,2 52 0,4 1,04 Пример 18 300 4,0 1/1,13/8,82 99,2 84,8 84,1 - - - Сравнительный пример 1 24 4,2 1/1,16/8,82 99,1 84,0 83,2 54 1,3 0,96 Сравнительный пример 2 24 4,1 1/1,20/8,95 99,2 83,8 83,1 54 1,1 0,97 Сравнительный пример 3 24 4,3 1/1,30/9,51 99,0 83,8 83,0 53 0,3 1,02 Сравнительный пример 4 300 4,8 1/1,19/9,02 99,2 83,2 82,5 - - - Сравнительный пример 5 24 4,2 1/1,21/9,08 99,1 83,1 82,4 55 0,4 1,01 Сравнительный пример 6 24 4,1 1/1,24/9,31 99,2 83,1 82,4 54 0,4 1,02 Сравнительный пример 7 24 4,3 1/1,28/9,37 99,2 82,8 82,1 55 0,5 0,99 Сравнительный пример 8 24 3,9 1/1,18/8,91 99,1 83,0 82,3 54 0,3 1,01 Сравнительный пример 9 300 4,7 1/1,14/8,85 99,0 82,7 81,9 - - - Сравнительный пример 10 24 3,8 1/1,20/8,95 99,2 83,5 82,8 53 0,2 1,00 Сравнительный пример 11 300 4,5 1/1,15/8,75 99,3 83,1 82,5 - - -

[0093]

Состав в атомных долях для каждого элемента в таблице 1 продемонстрирован как доля в загрузке при разработке катализатора. Дополнительно к этому, количество носителя на основе SiO₂ (% (масс.)) в таблице 1 является массовой долей диоксида кремния в совокупной массе катализатора после того, как нитраты и аммониевые соли, которые используют в качестве исходных материалов для катализатора, и органические кислоты, вода и тому подобное будут подвергнуты разложению и испарению на воздухе при температуре прокаливания, составляющей 500°С и более, в целях получения катализатора, и это также продемонстрировано в виде величины, полученной как доля в загрузке.

Как это с ясностью следует из результатов в таблицах 1 и 2, при использовании катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующего настоящему варианту осуществления, (примеры от 1 до 18) акрилонитрил может быть произведен с высоким выходом и устойчиво в течение длительного периода времени даже в условиях неиспользования избыточного количества аммиака в пересчете на пропилен при производстве акрилонитрила в результате проведения реакции аммоксидирования пропилена. Кроме того, как это может быть понятно, при использовании в качестве исходного материала для диоксида кремния золя кремниевой кислоты, демонстрирующего средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 5 до 50 нм и обнаруживающего среднеквадратическое отклонение, составляющее менее, чем 30%, на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по диаметрам для первичных частиц, прочность при истирании может быть улучшена без уменьшения выхода акрилонитрила, и поэтому катализатор является подходящим для использования в течение еще более длительного периода времени. Как это необходимо отметить, в примере 5 используют золь кремниевой кислоты, обнаруживающий большое среднеквадратическое отклонение, и, как это может быть понятно, при увеличении уровня содержания диоксида кремния можно будет добиться получения достаточной прочности.

Применимость в промышленности

[0094]

Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему изобретению, позволяет добиться производства целевого продукта с высоким выходом даже в условиях неиспользования избыточного количества аммиака в пересчете на пропилен и демонстрирует превосходные характеристики технологичности, такие как сопротивление истиранию, кажущаяся удельная плотность и диаметр частиц, в качестве катализатора в псевдоожиженном слое при использовании катализатора в промышленных масштабах. При проведении реакции аммоксидирования пропилена в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора при использовании катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующего настоящему изобретению, акрилонитрил может быть произведен с высоким выходом, и поэтому катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, соответствующий настоящему изобретению, является выгодным для промышленного использования.

Настоящее изобретение относится к катализатору реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора, способу его получения и способу производства акрилонитрила при использовании катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора. Катализатор содержит: диоксид кремния; и оксид металла, где композит, образованный из диоксида кремния и оксида металла, представляется приведенной ниже формулой (1): Mo₁₂Bi_aFe_bNi_cCo_dCe_eCr_fX_gO_h/(SiO₂)_A (1), где Мо представляет собой молибден, Bi представляет собой висмут, Fe представляет собой железо, Ni представляет собой никель, Со представляет собой кобальт, Се представляет собой церий, Cr представляет собой хром, Х представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из группы, состоящей из калия, рубидия и цезия, SiO₂ представляет собой диоксид кремния, каждая величина из a, b, c, d, e, f, g и h представляет собой атомную долю каждого элемента и удовлетворяет неравенствам 0,1≤а≤1, 1≤b≤3, 1≤c≤6,5, 1≤d≤6,5, 0,2≤e≤1,2, f≤0,05 и 0,05≤g≤1 при том условии, что h представляет собой атомную долю кислородного атома, при этом атомная доля удовлетворяет валентностям элементов, входящих в состав композиции, при исключении диоксида кремния, А представляет собой уровень содержания диоксида кремния (% масс.) в композите и удовлетворяет неравенству 35≤А≤48, и величины α, β и γ, вычисленные на основании атомных долей соответствующих элементов при использовании приведенных ниже выражений (2), (3) и (4), удовлетворяют неравенствам 0,03≤α≤0,08, 0,2≤β≤0,4 и 0,5≤γ≤2: α=1,5а/(1,5(b+f)+c+d) (2); β=1,5(b+f)/(c+d) (3); и γ=d/c (4), при этом катализатор характеризуется кажущейся удельной плотностью в диапазоне от 0,85 до 1,15 г/куб. см. Способ производства включает: первую стадию, заключающуюся в получении суспензии исходных материалов; вторую стадию, заключающуюся в получении высушенных частиц в результате распылительного высушивания суспензии исходных материалов; и третью стадию, заключающуюся в прокаливании высушенных частиц. В качестве исходного материала для диоксида кремния на первой стадии используют золь кремниевой кислоты, который демонстрирует средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 5 нм и более до менее чем 50 нм и обнаруживает среднеквадратическое отклонение, составляющее менее чем 30%, на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по размерам для первичных частиц. Катализатор обнаруживает превосходные характеристики практичности/технологичности в том, что касается эксплуатационных характеристик срока службы, формы и прочности. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 18 пр.

1. Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое, содержащий:

диоксид кремния; и

оксид металла, где

композит, образованный из диоксида кремния и оксида металла, представляется приведенной ниже формулой (1):

Mo₁₂Bi_aFe_bNi_cCo_dCe_eCr_fX_gO_h/(SiO₂)_A (1);

где Мо представляет собой молибден, Bi представляет собой висмут, Fe представляет собой железо, Ni представляет собой никель, Со представляет собой кобальт, Се представляет собой церий, Cr представляет собой хром, Х представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбираемый из группы, состоящей из калия, рубидия и цезия, SiO₂ представляет собой диоксид кремния, каждая величина из a, b, c, d, e, f, g и h представляет собой атомную долю каждого элемента и удовлетворяет неравенствам 0,1≤а≤1, 1≤b≤3, 1≤c≤6,5, 1≤d≤6,5, 0,2≤e≤1,2, f≤0,05 и 0,05≤g≤1 при том условии, что h представляет собой атомную долю кислородного атома, при этом атомная доля удовлетворяет валентностям элементов, входящих в состав композиции, при исключении диоксида кремния, А представляет собой уровень содержания диоксида кремния (% масс.) в композите и удовлетворяет неравенству 35≤А≤48, и величины α, β и γ, вычисленные на основании атомных долей соответствующих элементов при использовании приведенных ниже выражений (2), (3) и (4), удовлетворяют неравенствам 0,03≤α≤0,08, 0,2≤β≤0,4 и 0,5≤γ≤2:

α=1,5а/(1,5(b+f)+c+d) (2);

β=1,5(b+f)/(c+d) (3); и

γ=d/c (4),

при этом катализатор характеризуется кажущейся удельной плотностью в диапазоне от 0,85 до 1,15 г/куб.см.

2. Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое по п. 1, где Х представляет собой рубидий.

3. Катализатор реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое катализатора по п. 1 или 2, где величина δ, вычисленная на основании атомной доли каждого элемента при использовании приведенного ниже выражения (5), удовлетворяет неравенству 1,1≤δ≤3,0:

δ=е/а (5).

4. Способ производства катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое по любому одному из пп. от 1 до 3, при этом способ включает:

первую стадию, заключающуюся в получении суспензии исходных материалов;

вторую стадию, заключающуюся в получении высушенных частиц в результате распылительного высушивания суспензии исходных материалов; и

третью стадию, заключающуюся в прокаливании высушенных частиц, где

в качестве исходного материала для диоксида кремния на первой стадии используют золь кремниевой кислоты, который демонстрирует средний диаметр частиц для первичных частиц в пределах от 5 нм и более до менее чем 50 нм и обнаруживает среднеквадратическое отклонение, составляющее менее чем 30%, на основании среднего диаметра частиц в распределении частиц по размерам для первичных частиц.

5. Способ производства акрилонитрила при использовании катализатора реакции аммоксидирования в псевдоожиженном слое по п. 1 или 2.