[发明专利]用于甲醇氧化制甲酸甲酯的氧化物催化剂及其制法和应用

权利要求书

1.一种用于甲醇氧化制甲酸甲酯的氧化物催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂的组分包括：钒、钛和助剂元素的氧化物；所述助剂元素为锑、铈和硫中的一种或多种；其中，钒、钛和助剂元素分别以其氧化物的重量计算，V₂O₅和TiO₂的质量比为10：100～30：100；V₂O₅和TiO₂的总量占催化剂的重量百分比为95～100％；助剂元素的氧化物占催化剂的重量百分比为大于0且≤5％；所述催化剂的粒径为50～200nm；

所述的催化剂的制备方法包括步骤：

1)将按比例称取的钒源、钛源和助剂前驱体溶于水中，制成溶液A；

2)在冰水浴和搅拌下，将氨水溶液滴入至溶液A中，滴定终点为pH＝7～11，得到浆液B；

3)将浆液B陈化，经洗涤、分离后，得到固体C；

4)将固体C加入至含表面活性剂的水中，搅拌后，形成混合液，脱除表面活性剂和水，并干燥，得固体D；

5)将固体D在350～550℃下焙烧2～10h，得催化剂，将该催化剂经研磨、压片、破碎并筛分至20～40目；

所述催化剂用于甲醇氧化制甲酸甲酯的反应中，其反应条件如下：将所述催化剂填装入反应器中，首先通入第一混合气体，在250～550℃下活化0.5～6小时后，再于100～300℃及常压下进行甲醇氧化反应；其中，第一混合气体是由氧气和惰性气体所组成；第一混合气体中，氧气的体积浓度为5～90％，惰性气体为：氩气、氦气中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：催化剂的氮吸附比表面积为70～400m²/g。

3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述步骤1)中，钒源选自：偏钒酸铵、硫酸氧钒、草酸氧钒和五氧化二钒中的一种或多种；

钛源选自：钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、TiSO₄和TiOSO₄中的一种或多种；

助剂前驱体选自：SbCl₃、SbCl₅、硝酸铈或H₂SO₄和H₂SO₃中的一种或多种；

步骤1)中，溶液A中的容质总质量与水的质量比为1：50～3：50；

步骤1)、4)中的水为去离子水。

4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述步骤2)中，搅拌的速度为200～1000r/min；氨水溶液的浓度为2～25wt％。

5.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述步骤3)中，陈化的条件为：室温下陈化1～50h；

洗涤的方法为用去离子水洗涤。

6.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述步骤4)中，表面活性剂为吐温和正丁醇中的一种或其混合物；

含表面活性剂的水中，表面活性剂的浓度为5～50wt％；

混合液中，表面活性剂所占的重量百分比为2～30％，水所占的重量百分比为40～60％，其余为固体C；

搅拌的时间为0.5～20h；

干燥的温度为80～150℃，干燥时间为3～24h。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：所述固体C与含表面活性剂的水的重量比为1:1～1:5。

8.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述反应器为固定床反应器；

所述活化的温度为350～500℃，活化的时间为2～4小时；

甲醇氧化反应中，反应的温度为130～180℃，甲醇氧化反应中还需通入原料气；

其中，原料气是由甲醇、氧气和惰性气体所组成；原料气的温度为120～130℃；惰性气体为：氩气、氦气中的一种或多种；

原料气中，甲醇气体所占的摩尔百分比为2～33％，氧气所占摩尔百分比为8.3～45.5％，惰性气体所占摩尔百分比为：33.3～88％。