КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2020 года по МПК B01J35/02 B01J23/843 B01J23/755 B01J21/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001]

Настоящее изобретение касается катализатора. Более конкретно, настоящее изобретение касается катализатора, который используют во время получения соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты путем осуществления газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида кислородсодержащим газом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Обычно предлагаются разные формы катализатора, используемого для получения соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты путем осуществления газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом.

[0003]

Например, в качестве катализатора, используемого для селективного окисления (мет)акролеина в (мет)акриловую кислоту, патентный документ 1 описывает формованный катализатор для гетерогенной каталитической реакции, который формируют в полой цилиндрической форме, где торцевая поверхность полой цилиндрической формы искривлена.

Патентный документ 2 описывает нанесенный катализатор, включающий в себя инертный носитель, покрытый порошком катализатора, отличающийся тем, что инертный носитель имеет кольцевую форму, где внешний периферийный край искривлен в продольном направлении носителя, который является катализатором для выполнения газофазного каталитического окисления пропилена, изобутилена, третичного бутилового спирта или метил-трет-бутилового эфира с получением соответствующего ненасыщенного альдегида или ненасыщенной карбоновой кислоты.

[0004]

Патентный документ 3 описывает нанесенный катализатор для получения фталевого ангидрида, содержащий ванадий и титан и/или цирконий, в котором обе лицевые поверхности кольцевого носителя наклонно стесаны изнутри наружу и длина внешней стенки цилиндра короче на, по меньшей мере, 20%, чем длина внутренней стенки цилиндра.

Кроме того, патентный документ 3 описывает нанесенный катализатор для окисления метанола в формальдегид, включающий в себя непористый носитель, который является полым цилиндром, внешний периферийный край которого наклонен на приблизительно 60° относительно центральной линии.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0005]

Патентный документ 1: JP-А-S61-141933

Патентный документ 2: международная публикация: WO 2009/147965

Патентный документ 3: JP-А-S55-139834

Патентный документ 4: US-А-2010-0016640

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНО РЕШАТЬ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0006]

Однако, катализаторы, описанные в патентных документах 1 и 2, имеют проблему в том, что в случае получения соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты путем осуществления газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом в реакторе, заполненном катализатором, высок перепад давления, величина конверсии ненасыщенного альдегида является низкой; селективность в соответствующую ненасыщенную карбоновую кислоту также низкая; и, в свою очередь, снижен выход.

Например, кольцеобразный катализатор может неравномерно загружаться в реактор, что приводит к неравномерной области реакции внутри реактора, и может происходить уменьшение величины конверсии и селективности. В случае катализатора, имеющего форму полого цилиндра с искривленной торцевой поверхностью, так как площадь поверхности катализатора является малой для данного объема катализатора и число активных центров реакции мало, эффективность реакции низкая, и величина конверсии или селективности может снижаться.

[0007]

Кроме того, при получении акриловой кислоты, которая является ненасыщенной карбоновой кислотой, к поверхности катализатора пристает карбид. Адгезия карбида к поверхности катализатора (коксование) вероятно происходит из-за уменьшения количества газа в реакционной трубке из-за высокой потери давления в многотрубчатом реакторе. Когда происходит коксование, потеря давления дополнительно увеличивается, создавая порочный круг дополнительного ускорения адгезии карбида на поверхности катализатора, и система может в итоге попадать в ситуацию, когда реакция полностью останавливается.

[0008]

Настоящее изобретение решает вышеуказанные проблемы. Более конкретно, целью настоящего изобретения является обеспечить катализатор, гарантирующий, что в случае выполнения газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом с использованием данного катализатора для получения соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты коксование может подавляться путем снижения потери давления и сохранения высоким количества газа, и соответствующая ненасыщенная карбоновая кислота может получаться с высокой величиной конверсии ненасыщенного альдегида с высокой селективностью.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДАННЫХ ПРОБЛЕМ

[0009]

В результате многих интенсивных исследований для решения вышеуказанной проблемы настоящие изобретатели обнаружили, что, когда катализатор с внешним периферийным краем, наклоненным относительно центральной линии, используют в качестве кольцеобразного или колончатого катализатора, применяемого во время выполнения газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом с получением соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты, падение давления может сохраняться низким, и ненасыщенная карбоновая кислота может получаться с высокой величиной конверсии ненасыщенного альдегида с высокой селективностью. Настоящее изобретение выполнено на основании этого открытия.

[0010]

А именно, настоящее изобретение описано ниже.

[1] Кольцеобразный или колончатый катализатор, который применяют во время получения ненасыщенной карбоновой кислоты путем выполнения газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида кислородсодержащим газом, в котором

внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии.

[2] Катализатор по пункту [1], в котором внешний периферийный край представляет собой обе торцевые поверхности катализатора.

[3] Катализатор по пункту [1] или [2], в котором угол, под которым внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии, составляет от 45 до 85°.

[4] Катализатор по любому из пунктов [1]-[3], в котором

отношение (а/b) внешнего диаметра а (мм) к диаметру b нижней части (мм) составляет 2,3 или больше,

отношение (Н/b) длины Н (мм) прямого участка тела к диаметру b нижней части (мм) составляет 1,35 или больше и 2,5 или меньше,

длина Н (мм) прямого участка тела составляет от 2 до 11 мм, и

внешний диаметр а (мм) составляет от 2 до 11 мм.

[5] Катализатор по пункту [4], в котором отношение (а/Н) внешнего диаметра а (мм) к длине Н (мм) прямого участка тела составляет 1,47 или больше.

[6] Способ получения акриловой кислоты, включающий в себя выполнение газофазного каталитического окисления акролеина кислородсодержащим газом с использованием катализатора по любому из пунктов [1]-[5].

[7] Способ получения катализатора по любому из пунктов [1]-[5], включающий в себя формование таблеток.

ЭФФЕКТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011]

Согласно катализатору настоящего изобретения в случае получения ненасыщенной карбоновой кислоты, такой как акриловая кислота, из ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, в реакторе, заполненном данным катализатором, падение давления может быть снижено и количество газа может сохраняться высоким. Следовательно, коксование может подавляться, и ненасыщенный альдегид, такой как акролеин, может окисляться с высокой величиной конверсии, так что ненасыщенная карбоновая кислота, такая как акриловая кислота, может получаться с высокой селективностью.

[0012]

Кроме того, закоксованный катализатор может регенерироваться (декоксоваться) путем протекания кислородсодержащего газа. Однако, когда катализатор с внешним периферийным краем, наклоненным относительно центральной линии, используют в качестве кольцеобразного или колончатого катализатора, даже если катализатор находится в закоксованном состоянии, эффект снижения потери давления может поддерживаться по сравнению с катализатором обычной формы, и хорошее коксоудаление с помощью газа, имеющего вышеуказанный особый состав, может быть реализовано.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013]

[Фиг. 1] Фиг. 1 представляет собой чертеж поперечного сечения кольцеобразного катализатора настоящего изобретения.

[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет собой другой чертеж поперечного сечения кольцеобразного катализатора настоящего изобретения.

[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой чертеж поперечного сечения, иллюстрирующий один пример кольцеобразного катализатора настоящего изобретения.

[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет собой чертеж поперечного сечения обычного катализатора.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014]

Настоящее изобретение подробно описывается ниже.

В этой связи, каждый элемент из молибдена (Мо), ванадия (V), ниобия (Nb), вольфрама (W), меди (Cu), магния (Mg), кальция (Са), стронция (Sr), бария (Ва), цинка (Zn), сурьмы (Sb), железа (Fe), кобальта (Со), никеля (Ni), висмута (Bi) и кремния (Si) обозначается символом элемента в скобках.

[0015]

Катализатор настоящего изобретения имеет кольцевую форму или колончатую форму, причем внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии. Внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии так, что, когда катализатор загружен в реактор и ненасыщенную карбоновую кислоту, такую как акриловая кислота, получают из ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, ненасыщенная карбоновая кислота, такая как акриловая кислота, может получаться с высокой селективностью при пониженной потере давления и увеличении величины конверсии ненасыщенного альдегида, такого как акролеин. В связи с этим, когда катализатор, имеющий кольцевую форму с внешним периферийным краем, наклоненным относительно центральной линии, и катализатор, имеющий колончатую форму с внешним периферийным краем, наклоненным относительно центральной линии, сравнивают при одинаковом объеме катализаторов, катализатор, имеющий кольцевую форму с внешним периферийным краем, наклоненным относительно центральной линии, является предпочтительным, так как площадь поверхности катализатора, осуществляющая газофазное каталитическое окисление ненасыщенного альдегида кислородсодержащим газом, больше.

[0016]

В катализаторе настоящего изобретения внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии, и внешний периферийный край предпочтительно представляет собой обе торцевые поверхности катализатора. Когда внешний периферийный край представляет собой обе торцевые поверхности катализатора, текучесть частиц катализатора улучшается и во время загрузки катализатора в реактор с помощью воронки и т.п. подавляется закупоривание катализатора внутри воронки, и катализатор равномерно загружается в реакционную трубку, так что время загрузки может быть сокращено. Кроме того, после загрузки в реактор, в случае проведения газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом с получением соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты падение давления может быть уменьшено. Кроме того, соответствующая ненасыщенная карбоновая кислота может быть получена с высокой селективностью путем увеличения величины конверсии ненасыщенного альдегида.

[0017]

Угол, под которым внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии, предпочтительно составляет от 45 до 85°, более предпочтительно от 55 до 80°, еще более предпочтительно от 65 до 75°. Когда угол находится в этом интервале, после загрузки в реактор, при осуществлении газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом с получением соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты падение давления может быть уменьшено. Кроме того, соответствующая ненасыщенная карбоновая кислота может быть получена с высокой селективностью путем увеличения величины конверсии ненасыщенного альдегида.

В связи с этим, угол, под которым внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии, может быть описан следующим образом. Независимо от того, имеет ли катализатор кольцевую форму или колончатую форму, центральная линия параллельна направлению длины прямой части тела. Более конкретно, угол, под которым внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии, представляет собой угол, под которым внешний периферийный край наклонен относительно направления длины прямой части тела.

[0018]

В катализаторе настоящего изобретения предпочтительно, когда отношение (а/b) внешнего диаметра а (мм) к диаметру b нижней части (мм) составляет 2,3 или больше, отношение (Н/b) длины Н (мм) прямого участка тела к диаметру b нижней части (мм) составляет 1,35 или больше и 2,5 или меньше, длина Н (мм) прямого участка тела составляет от 2 до 11 мм, и внешний диаметр а (мм) составляет от 2 до 11 мм.

Внутри указанных интервалов могут предотвращаться трещины катализатора во время загрузки в реактор и, в случае осуществления газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом с получением соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты, падение давления может быть уменьшено. Кроме того, соответствующая ненасыщенная карбоновая кислота может быть получена с высокой селективностью путем увеличения величины конверсии ненасыщенного альдегида.

[0019]

а/b более предпочтительно составляет 2,35 или больше, еще более предпочтительно 2,4 или больше и еще более предпочтительно 2,45 или больше. Хотя верхний предел не ограничивается особо, ввиду прочности катализатора он предпочтительно составляет 3,5.

[0020]

Н/b более предпочтительно составляет 1,4 или больше и 2,5 или меньше, еще более предпочтительно 1,45 или больше и 2,5 или меньше, и еще более предпочтительно 1,5 или больше и 2,5 или меньше.

Н более предпочтительно составляет от 2 до 10 мм, еще более предпочтительно от 2,3 до 9 мм, еще более предпочтительно от 2,6 до 7 мм и наиболее предпочтительно от 3 до 5 мм.

а более предпочтительно составляет от 2 до 10 мм, еще более предпочтительно от 3 до 9 мм, еще более предпочтительно от 4 до 7 мм и наиболее предпочтительно от 4 до 5,6 мм.

[0021]

Кроме того, отношение (а/Н) внешнего диаметра а (мм) к длине Н прямого участка тела (мм) предпочтительно составляет 1,47 или больше, более предпочтительно 1,50 или больше, еще более предпочтительно 1,53 или больше, и еще более предпочтительно 1,56 или больше. Верхний предел не ограничивается особо, но предпочтительно составляет 2,5. Внутри этого интервала, в случае осуществления газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом с получением соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты, падение давления может быть уменьшено. Кроме того, соответствующая ненасыщенная карбоновая кислота может быть получена с высокой селективностью путем увеличения величины конверсии ненасыщенного альдегида.

[0022]

Диаметр нижней части, внешний диаметр и длина прямого участка тела описываются со ссылкой на чертежи поперечного сечения (Фиг. 1 и 2) кольцеобразного катализатора настоящего изобретения. Катализатор настоящего изобретения представляет собой катализатор с внешним периферийным краем, наклоненным относительно центральной линии, и катализатор, изображенный на Фиг. 1, представляет собой катализатор, в котором данный наклон достигает полой части тела кольца, тогда как катализатор, изображенный на Фиг. 2, представляет собой катализатор, в котором наклон не достигает полой части тела.

Длина прямого участка тела представляет собой длину, исключающую наклонную часть прямого участка тела (смотри Фиг. 1 и 2). Внешний диаметр представляет собой диаметр прямого участка тела (смотри Фиг. 1 и 2). Диаметр нижней части представляет собой диаметр нижней части, где оканчивается наклон (смотри Фиг. 1 и 2), независимо от того, достигает ли наклон полой части тела кольца (смотри Фиг. 1), или наклон не достигает полой части тела кольца (смотри Фиг. 2).

[0023]

Что касается кольцеобразного катализатора настоящего изобретения, по сравнению с катализатором на Фиг. 2, катализатор на Фиг. 1 имеет большую площадь поверхности катализатора на объем катализатора и может производить соответствующую ненасыщенную карбоновую кислоту с высокой селективностью путем увеличения величины конверсии ненасыщенного альдегида, и, следовательно, катализатор, в котором наклон достигает полой части тела, является предпочтительным.

В случае колончатого катализатора полая часть тела отсутствует и поэтому, когда Фиг. 1 и 2 превращаются в чертеж колончатого катализатора, получается такой же чертеж.

В связи с этим, в катализаторе настоящего изобретения в примерах на Фиг. 1 и 2 внешний периферийный край, наклоненный относительно центральной линии, является линейным на чертеже поперечного сечения.

[0024]

Катализатор настоящего изобретения является катализатором, используемым для осуществления газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида, такого как акролеин, кислородсодержащим газом с получением соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты, и предпочтительным является катализатор, содержащий, по меньшей мере, молибден и ванадий. Когда катализатор содержит эти два компонента, он подходит для катализатора настоящего изобретения. Среди прочего, предпочтительно может применяться катализатор, выражаемый следующей формулой (1).

Mo_aV_bCu_cSb_dSi_eX_fY_gZ_hO_i (1)

(В данной формуле Х обозначает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Nb и W; Y обозначает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Mg, Са, Sr, Ва и Zn; Z обозначает, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Fe, Со, Ni и Bi; а - h обозначают доли атомных номеров соответствующих элементов, и а=12, 0<b≤12, 0<с≤12, 0≤d≤500, 0≤е≤500, 0≤f≤12, 0≤g≤8 и 0≤h≤500; и i является численной величиной, удовлетворяющей степени окисления других элементов).

[0025]

Катализатор настоящего изобретения получают, например, следующим образом. Исходное соединение, содержащее соответствующие элементарные компоненты вышеуказанного катализатора, в заданном количестве, требуемом согласно получаемой композиции, надлежащим образом растворяют или диспергируют в водной среде, получая смешанный раствор, содержащий компоненты катализатора, или их водную суспензию. В качестве исходного материала каждого компонента катализатора используют нитрат, соль аммония, гидроксид, оксид, сульфат, карбонат, галогенид, ацетат и т.п., содержащий каждый элемент. Например, для молибдена используют парамолибдат аммония, триоксид молибдена, хлорид молибдена и др., а для ванадия используют ванадат аммония, пентоксид ванадия, оксалат ванадия, сульфат ванадия и др.

[0026]

Смешанный раствор или водную суспензию, содержащие компоненты катализатора, предпочтительно достаточно смешивают и перемешивают, чтобы предотвратить неравномерное распределение каждого компонента. Затем смешанный раствор или водную суспензию, содержащие компоненты катализатора, сушат, получая порошок, и сушку можно выполнять разными методами. Ее примеры включают сушку с помощью обычной распылительной сушилки, сушилки для суспензии, барабанной сушилки и т.д., и, среди прочего, предпочтительной является распылительная сушилка.

[0027]

Поученный сушкой порошок затем формуют в кольцевой форме или колончатой форме. Способ формования в кольцевой форме или колончатой форме не ограничивается особо и предпочтительно включает в себя формование таблеток, экструзионное формование и т.д. Среди них формование таблеток является предпочтительным, так как угол наклона внешнего периферийного края легко контролировать. Во время формования может применяться помощник формования. Помощником формования предпочтительно является оксид кремния, графит, кристаллическая целлюлоза, крахмал, поливиниловый спирт, стеариновая кислота или стеарат. Помощник формования обычно может применяться в количестве приблизительно от 0,1 до 50 массовых частей на 100 массовых частей порошка. Кроме того, неорганическое волокно, такое как керамическое волокно и усы, также может применяться, если желательно, в качестве материала для усиления механической прочности катализатора. Количество применения такого волокна обычно составляет от 1 до 30 массовых частей на 100 массовых частей порошка.

ПРИМЕРЫ

[0028]

Хотя настоящее изобретение описывается более конкретно ниже со ссылкой на примеры, настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами, пока соблюдается его сущность.

[0029]

(Пример 1)

<Приготовление катализатора>

Получали катализатор, в котором составляющие компоненты за исключением кислорода смешаны с образованием композиции, показанной в таблице 1. Количество каждого использованного исходного соединения представляет собой количество, показанное в таблице 1.

Основной карбонат никеля диспергировали в 350 мл чистой воды, и оксид кремния и триоксид сурьмы добавляли и полностью перемешивали, получая пастообразную жидкость.

Пастообразную жидкость концентрировали путем нагрева и сушили. Полученное сухое вещество прокаливали при 800°С в течение 3 часов в муфельной печи, и полученное твердое вещество измельчали, получая порошок, способный проходить сквозь сито 60 меш (порошок Sb-Ni-Si-О).

[0030]

Параллельно, чистую воду нагревали до 80°С, и парамолибдат аммония и метаванадат аммония последовательно растворяли при перемешивании. Туда добавляли водный раствор сульфата меди, приготовленный растворением сульфата меди в 100 мл чистой воды, и гидроксид ниобия дополнительно добавляли и перемешивали, получая суспензию.

[0031]

Sb-Ni-Si-О порошок постепенно добавляли в данную суспензию при перемешивании, и полностью смешивали и перемешивали, получая пастообразную жидкость. Полученную пастообразную жидкость сушили распылением при 150°С, получая предшествующее соединение. К нему добавляли 1,5 масс. % графита и перемешивали, и смесь формовали в кольцевую форму плотностью 2,93 г/см³ с помощью машины для формования таблеток малого размера. Полученное формованное тело прокаливали при 380°С в потоке 1% кислорода, получая катализатор. В кольцеобразном катализаторе, изображенном на чертеже поперечного сечения на Фиг. 3, внешний диаметр: 5 мм; диаметр нижней части: 2 мм; длина прямого участка тела: 3 мм; внешний периферийный край был наклонен относительно центральной линии на обеих торцевых поверхностях; и угол наклона относительно центральной линии был 72° в обоих случаях. Кроме того, падение давления на катализаторе измеряли следующим методом. Результаты показаны в таблице 2.

[0032]

<Измерение падения давления>

Прямую трубку, изготовленную из акриловой смолы, имеющую внутренний диаметр 26 мм и длину 1000 мм, устанавливали вертикально, и вышеописанный кольцеобразный катализатор загружали до высоты 900 мм. Через SUS-образную трубку, имеющую внутренний диаметр 6 мм, прикрепленную к вершине прямой трубки, сделанной из акриловой смолы, подавали сухой воздух при скорости потока 50 нл/мин, и измеряли дифференциальное давление с помощью цифрового датчика дифференциального давления testo 506-3, прикрепленного к трубке, отходящей от SUS-образной трубки (дифференциальное давление А). затем частицы кольцеобразного катализатора вынимали из прямой трубки, сделанной из акриловой смолы, образуя пустую трубку, и дифференциальное давление измеряли таким же образом и брали в качестве холостой величины. Потерю давления определяли как (дифференциальное давление А) - холостая величина.

[0033]

<Реакция газофазного каталитического окисления акролеина>

Затем выполняли реакцию газофазного каталитического окисления акролеина, используя вышеописанный катализатор, в следующих условиях. Величину конверсии акролеина, селективность по акриловой кислоте и выход акриловой кислоты определяли, как в следующих формулах (1)-(3).

(1) Величина конверсии акролеина (мол. %)=100×(число молей прореагировавшего акролеина)/(число молей поданного акролеина)

(2) Селективность по акриловой кислоте (мол. %)=100×(число молей полученной акриловой кислоты)/(число молей превращенного акролеина)

(3) Выход акриловой кислоты (мол. %)=100×(число молей полученной акриловой кислоты)/(число молей поданного акролеина)

[0034]

В реакционную трубку (внутренний диаметр: 21 мм) с оболочкой, содержащей селитру, загружали 33 мл вышеописанного катализатора, и проводили реакцию газофазного каталитического окисления акролеина путем нагрева реакционной трубки; вводили газ состава (акролеин: 6 об. %, кислород: 8 об. %, пар: 22 об. %, газообразный азот: 64 об. %); и устанавливали ОС (объемная скорость: скорость течения исходного газа в единицу времени/насыпной объем загруженного катализатора) 1500/ч. Результаты показаны вместе в таблице 3.

[0035]

Селитра представляет собой нагревательную среду, образованную из нитрата щелочного металла, и эта нагревательная среда плавится при 200°С или больше; можно использовать до 400°С; имеет хорошую эффективность теплоотвода и, следовательно, подходит для реакции окисления, генерирующей большое количество тепла.

[0036]

(Пример 2)

Катализатор получали таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что в кольцеобразном катализаторе внешний диаметр: 5 мм, диаметр нижней части: 2 мм и длина прямого участка тела: 2 мм. Кроме того, потерю давления измеряли таким же методом, как в примере 1. Результаты показаны в таблице 2. Затем выполняли реакцию газофазного каталитического окисления акролеина таким же образом, как в примере 1. Результаты показаны вместе в таблице 3.

[0037]

(Пример 3)

Катализатор получали таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что в кольцеобразном катализаторе внешний диаметр: 5 мм, диаметр нижней части: 2 мм и длина прямого участка тела: 5,1 мм. Кроме того, потерю давления измеряли таким же методом, как в примере 1. Результаты показаны в таблице 2. Затем выполняли реакцию газофазного каталитического окисления акролеина таким же образом, как в примере 1. Результаты показаны вместе в таблице 3.

[0038]

(Сравнительный пример 1)

Катализатор получали таким же образом, как в примере 1, за исключением того, что в кольцеобразном катализаторе внешний диаметр: 5 мм, диаметр нижней части: 2 мм и длина прямого участка тела: 3 мм, и внешний периферийный край не бал наклонен относительно центральной линии на обоих концевых участках. Кроме того, потерю давления измеряли таким же методом, как в примере 1. Результаты показаны в таблице 2. Затем выполняли реакцию газофазного каталитического окисления акролеина таким же образом, как в примере 1. Результаты показаны вместе в таблице 3.

[0039]

[Таблица 1]

Таблица 1

Состав катализатора (атомные доли) Mo V Nb Cu Ni Sb Si Примеры 1-3
Сравнительный пример 12 2,4 1 1,2 8,5 20 2

[0040]

[Таблица 2]

Таблица 2

Пример 1 Пример 2 Пример 3 Сравнительный пример 1

Падение давления (гПа) 43 44 31 51

[0041]

[Таблица 3]

Таблица 3

Температура реакции (°С) Конверсия акролеина (мол. %) Селективность по акриловой кислоте (мол. %) Выход акриловой кислоты (мол. %) Пример 1 245 99,8 93,0 92,8 Пример 2 240 99,9 92,2 92,1 Пример 3 245 99,5 92,7 92,3 Сравнительный пример 1 245 99,6 92,2 91,8

[0042]

Согласно катализатору настоящего изобретения, описанному выше, в случае выполнения газофазного каталитического окисления акролеина в качестве ненасыщенного альдегида в реакторе, заполненном данным катализатором, с получением акриловой кислоты в качестве соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты, падение давления можно было сохранять низким и одновременно акролеин можно было окислять с высокой конверсией без повышения температуры, так что акриловую кислоту можно было получать с высокой селективностью.

В связи с этим, потеря давления в примерах 1-3 показывает преимущество относительно обычной технологии путем измерения простого потока сухого воздуха, и очевидно, что преимущество настоящего изобретения сохраняется также в случае течения исходного смешанного газа, включающего ненасыщенный альдегид, такой как акролеин, и кислородсодержащий газ.

[0043]

Хотя данное изобретение было подробно описано со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, специалисту в данной области техники будет понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны в нем без отклонения от сущности и объема данного изобретения. Данная заявка основана на японской патентной заявке (патентная заявка №2017-098451), зарегистрированной 17 мая 2017, японской патентной заявке (патентная заявка №2017-098452), зарегистрированной 17 мая 2017, японской патентной заявке (патентная заявка №2017-088647), зарегистрированной 27 апреля 2017, и японской патентной заявке (патентная заявка №2016-145419), зарегистрированной 25 июля 2016, содержание которых включено сюда посредством ссылки.

ОПИСАНИЕ ЧИСЛЕННЫХ И ЗНАКОВЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0044]

1 Внешний периферийный край

2 Центральная линия

3 Угол наклона

4 Диаметр нижней части

5 Внешний диаметр

6 Длина прямого участка тела.

Целью настоящего изобретения является обеспечить катализатор, гарантирующий, что, в случае осуществления газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида кислородсодержащим газом с использованием данного катализатора с получением соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты, падение давления может оставаться низким и ненасыщенная карбоновая кислота может получаться с высокой селективностью. Описан кольцеобразный или колончатый катализатор, применяемый во время выполнения газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида кислородсодержащим газом с получением ненасыщенной карбоновой кислоты, в котором внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии на угол от 45 до 85°, отношение (а/b) внешнего диаметра а (мм) к диаметру b нижней части (мм) составляет от 2,35 до 3,5, отношение (Н/b) длины Н (мм) прямого участка тела к диаметру b нижней части (мм) составляет от 1,35 или больше до 2,5 или меньше, длина Н (мм) прямого участка тела составляет от 2 до 11 мм, и размер внешнего диаметра а (мм) составляет от 2 до 7 мм, и где диаметр нижней части представляет собой диаметр нижней части, где оканчивается наклон. Технический результат – создание катализатора для газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида кислородсодержащим газом для получения соответствующей ненасыщенной карбоновой кислоты с высокой селективностью и высокой величиной конверсии ненасыщенного альдегида. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл., 3 пр.

1. Кольцеобразный или колончатый катализатор, применяемый во время выполнения газофазного каталитического окисления ненасыщенного альдегида кислородсодержащим газом с получением ненасыщенной карбоновой кислоты, в котором:

внешний периферийный край наклонен относительно центральной линии на угол от 45 до 85°,

отношение (а/b) внешнего диаметра а (мм) к диаметру b нижней части (мм) составляет от 2,35 до 3,5,

отношение (Н/b) длины Н (мм) прямого участка тела к диаметру b нижней части (мм) составляет от 1,35 или больше до 2,5 или меньше,

длина Н (мм) прямого участка тела составляет от 2 до 11 мм, и

размер внешнего диаметра а (мм) составляет от 2 до 7 мм, и

где диаметр нижней части представляет собой диаметр нижней части, где оканчивается наклон.

2. Катализатор по п. 1, в котором внешний периферийный край представляет собой обе торцевые поверхности катализатора.

3. Катализатор по п. 1 или 2, в котором отношение (а/Н) внешнего диаметра а (мм) к длине Н (мм) прямого участка тела составляет 1,47 или больше.

4. Способ получения акриловой кислоты, в котором выполняют газофазное каталитическое окисление акролеина кислородсодержащим газом с использованием катализатора по любому из пп. 1-3.

5. Способ получения катализатора по любому из пп. 1-3, в котором формуют таблетки.