[发明专利]一种适于生产丙烯醛的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种适于生产丙烯醛的催化剂，包括通式(1)所示的活性组分：BiMo_aIn_bSb_cX_dZ_eO_n式(1)式(1)中，X选自过渡金属中的一种或多种；Z选自碱土金属中的一种或多种；a为1.0～10.0；b为0.1～1.0；c为0.1～1.0；d为0.1～1.0；e为0.1～1.0；n为满足所述活性组分中其他元素化合价所需的氧原子摩尔数。本发明通过采用特定的活性组分，能够解决现有技术中存在的丙烯转化率偏低和催化剂磨耗高的问题。

技术领域

本发明涉及丙烯醛的制备领域，具体涉及一种适于生产丙烯醛的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

丙烯醛在粗甘油转化利用中起着桥梁作用——丙烯醛可以进一步氧化生成用途广泛的丙烯酸及其酯，也可以作为进行聚合反应的原料合成高分子材料(如：聚丙烯酸钠)。丙烯醛还可用来合成蛋氨酸，蛋氨酸是一种生物体不能自行合成的氨基酸，它可以用作促进动物生长，天然的蛋氨酸源(植物、微生物)所提供的蛋氨酸浓度和产量均比较低，无法满足人类需求。目前全球蛋氨酸产能达 500000吨，而人类对蛋氨酸的需求量仍然以3～7％的速度增长。丙烯醛还可用作油田注入水的杀菌剂(抑制注入水中的细菌生长，防止细菌在地层造成腐蚀及堵塞等问题)；其二聚体可用于制二醛类化合物，广泛用作造纸、鞣革和纺织助剂；丙烯醛还是戊二醛、1,2,6-己三醇及交联剂等的原料，还用于胶体锇、钌、铑的制造。丙烯醛与溴作用可得到2,3-二溴丙醛。2.3-二溴丙醛是医药中间体，用来生产抗肿瘤药甲胺蝶呤等。

工业上采用的是丙烯催化氧化法，将丙烯在Bi-Mo系催化剂存在下与空气进行直接氧化，生成丙烯醛。工业制法将丙烯、空气、水蒸气按照一定比例混合后与催化剂一起送入固定反应器中，控制条件进行反应。催化剂的性能与使用寿命起着非常重要的作用。

丙烯醛催化剂目前多是采用Bi-Mo系，并添加其他提高型的元素，比如Fe、 Co、Ni、Cu、Zn、Cr、V、Ti、Zr等。20世纪70年代后，美国标准石油公司研制成功以Mo-Bi元素为主的复合金属氧化物催化剂，并逐渐成为丙烯气相催化氧化制丙烯醛的主导催化剂。目前拥有丙烯气相催化氧化工艺技术的公司有日本触媒化学公司、三菱化学公司和BASF公司等。

ZL201410096092.8采用Mo-Bi系催化剂，引入Mn、Fe、Co元素，通过加入氨水调节pH值，采用共混一步燃烧法制备，一定程度上改善了催化剂活性，但催化剂转化率及磨耗需要进一步降低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种适于生产丙烯醛的催化剂，通过采用特定的活性组分，以解决现有技术中存在的丙烯转化率偏低和催化剂磨耗高的问题。

本发明的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的催化剂的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的催化剂的应用。

本发明的目的之四在于提供一种与上述目的相对应的丙烯醛的制备方法。

为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：

一种适于生产丙烯醛的催化剂，包括通式(1)所示的活性组分：

BiMo_aIn_bSb_cX_dZ_eO_n式(1)

式(1)中，X选自过渡金属中的一种或多种；Z选自碱土金属中的一种或多种；a为1.0～10.0；b为0.1～1.0；c为0.1～1.0；d为0.1～1.0；e为0.1～1.0；n为满足所述活性组分中其他元素化合价所需的氧原子摩尔数。

本申请的发明人经研究发现，包含尤其是仅包含式(1)所示的活性组分的催化剂，具有较高的丙烯转化率和较低的催化剂磨耗。