Catalizador para amoxidación y preparación y uso del mismo para la amoxidación de compuestos orgánicos.

Método para preparar un catalizador de amoxidación que comprende molibdeno (componente (1)),

bismuto(componente (2)), al menos un elemento (X) seleccionado del grupo que consiste en níquel, cobalto, zinc,magnesio, manganeso y cobre (componente (3)), y al menos un elemento (E) seleccionado del grupo queconsiste en lantano, cerio, praseodimio y neodimio (componente (4)), que puede 5 usarse para la amoxidación deun compuesto orgánico, en el que el catalizador de amoxidación tiene una composición representada por lasiguiente fórmula (I):

Mo10BiaFebXcCrdEeKfGgSbhMmZnOx(SiO2)y (I)

en la que Mo, Bi, Fe, Cr, K, Sb y Si representan cada uno molibdeno, bismuto, hierro, cromo, potasio, antimonio ysilicio,

X y E se definen como anteriormente;

G representa al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en calcio, estroncio, bario, cadmio,titanio, zirconio, vanadio, niobio, tántalo, tungsteno, samario, aluminio y galio;

M representa al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en plata, boro, fósforo y teluro;

Z representa al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en litio, sodio, rubidio y cesio;

O representa oxígeno;

los subíndices a, b, c, d, e, f, g, h, m, n, x e y representan cada uno una razón atómica; cuando Mo ≥ 10, a ≥ de0,1 a 2,5, b ≥ de 0,1 a 10, c ≥ de 2 a 12, d ≥ de 0,1 a 2,5, e ≥ de 0,1 a 2,5, f ≥ de 0,01 a 2, g ≥ de 0 a 5, h ≥ de 0a 20, m ≥ de 0 a 3 y n ≥ de 0 a 1; x representa el número de átomos de oxígeno en un óxido de metal producidouniendo los componentes respectivos anteriores; e y ≥ de 0 a 200; comprendiendo dicho método:

una etapa de preparación de primera disolución de preparar una primera disolución que contiene al menos unaparte de las alimentaciones del componente (1), al menos una parte de las alimentaciones del componente (2) yal menos una parte de las alimentaciones del componente (3), y no contiene alimentaciones del componente (4),una etapa de preparación de segunda disolución de preparar una segunda disolución añadiendo al menos lasalimentaciones del componente (4) a la primera disolución,

secar la segunda disolución para obtener partículas secadas, y

calcinar las partículas secadas.

Catalizador para amoxidación y preparación y uso del mismo para la amoxidación de compuestos orgánicos.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un catalizador complejo basado en óxido, su preparación y su uso para la amoxidación de compuestos orgánicos.

Técnica anterior

Hasta la fecha se han dado a conocer varios catalizadores como catalizadores para la amoxidación de compuestos orgánicos.

Como catalizadores para la síntesis de acrilonitrilo mediante amoxidación de propileno, por ejemplo, la solicitud de patente japonesa, segunda publicación n.º Sho 38-17967, da a conocer un catalizador de óxido que contiene molibdeno, bismuto e hierro, mientras que la solicitud de patente japonesa, segunda publicación n.º Sho 38-19111, da a conocer un catalizador de óxido que contiene hierro y antimonio.

Estos catalizadores se han mejorado continua e intensivamente y se han propuesto diversos catalizadores que contienen elementos de las tierras raras como un componente esencial.

Por ejemplo, la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º Sho 51-40391, la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º Sho 59-204163, la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º Hei 747272, la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º Hei 7-51570, la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º Hei 11-169715, la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º 2000-5603 y la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º 2001-114740 dan a conocer catalizadores que contienen molibdeno, bismuto, hierro y elementos de las tierras raras tales como lantano, cerio, praseodimio y neodimio.

Los métodos para preparar estos catalizadores se han estudiado para mejorar adicionalmente el rendimiento del producto objetivo.

Por ejemplo, la solicitud de patente japonesa, primera publicación n.º Hei 6-9530, da a conocer un método de calentamiento de una suspensión espesa que contiene molibdeno, bismuto, níquel y cobalto a 90ºC durante 3 horas, la patente japonesa n.º 2520282 da a conocer un método de ajuste del pH de una suspensión espesa que contiene componentes catalizadores a 5 o menos, y la patente japonesa n.º 2640356 da a conocer un método de ajuste del pH de una suspensión espesa que contiene molibdeno e hierro a 5 o menos y tratamiento térmico de la suspensión espesa a una temperatura dentro de un intervalo de desde 50 hasta 120ºC.

Según estos métodos para preparar un catalizador, se ejerce algún efecto con respecto a una mejora en el rendimiento del producto diana y un mantenimiento de resultados de la reacción durante mucho tiempo; sin embargo, el efecto no es industrialmente satisfactorio. Por tanto, se ha deseado fuertemente desarrollar un catalizador que alcance un alto rendimiento del producto diana y pueda mantener un alto rendimiento durante mucho tiempo.

La presente invención se ha realizado para resolver los problemas descritos anteriormente, y un objeto de la presente invención es proporcionar un método para preparar un catalizador que es útil para la síntesis de nitrilos mediante amoxidación de compuestos orgánicos, especialmente síntesis de acrilonitrilo mediante amoxidación de propileno.

El documento US-A-4 148 757 da a conocer un catalizador complejo de óxido de molibdato o tungstato para la amoxidación de olefina, y el método de producción del mismo. La fase catalítica clave de dicho catalizador comprende un molibdato y/o tungstato de Bi, Te, Sb, Sn, Cu o mezclas de los mismos y se realiza antes de combinar con los otros elementos en dicho catalizador. El catalizador se ajusta a la fórmula general [MmNnOx]q[AaCbDcEdFeNjOy]p, en la que M = Bi, Te, Sb, Sn y/o Cu; N = Mo y/o W; y D = Fe, Cr, Ce y/o V; en la que m = 0, 01-10, n = 0, 1-30, a = 0-4, b = 0-20, c = 0, 01-20, d = 0-4, e = 0-8 y f = 8-16.

El documento EP-A-1 223 162 da a conocer un catalizador de lecho fluidizado que tiene una composición de Mo10BiaFebSbcNidCreFfGfHhKkMmXxYyOi (SiO2) , en la que F es Y, La, Pr, Nd, Sm, Al y Ga (f = 0, 1-1, 5) . En los ejemplos de realización de esta solicitud, se añade una disolución que tiene disueltos bismuto, potasio y cerio en la misma a una disolución de molibdeno y se mezclan juntas. En el ejemplo 1 el cambio del rendimiento con el tiempo es del 81, 7% después de 50 horas, el 81, 8% después de 500 horas y el 81, 7% después de 1.000 horas. Los ejemplos se llevaron a cabo con adición de materiales que contenían molibdeno. El catalizador se produce según el método de la patente japonesa n.º 2640356. En este documento, se describe que “se prepara una suspensión espesa que contiene Mo y Fe, y se añaden los otros componentes en una etapa deseada después de la preparación de la suspensión espesa”.

El documento EP 0 383 598 A1 da a conocer un procedimiento para producir un catalizador de lecho fluidizado de óxido de metal que contiene molibdeno, que comprende, como componentes esenciales, (i) al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en hierro, bismuto y teluro, (ii) molibdeno y (iii) sílice, que comprende (a) ajustar una suspensión espesa acuosa que contiene un material de partida que proporciona el elemento (i) , un compuesto de molibdeno, un sol de sílice, y un agente quelante que puede inhibir la gelación de una suspensión espesa a un pH de al menos 6, o (b) ajustar una suspensión espesa acuosa que contiene un material de partida que proporciona el elemento (i) , un compuesto de molibdeno y un agente quelante que puede inhibir la gelación a un pH de al menos 6 y mezclar la suspensión espesa con un sol de sílice, después secar por pulverización la suspensión espesa acuosa con pH ajustado de este modo, y calcinar las partículas resultantes.

El ejemplo 21 da a conocer un catalizador que tiene la composición Mo 10, Bi 1, 5, Fe 1, 5, Ni 6, 0, Sb 15 y Ce 1, 0. En la preparación, se usó nitrato de cerio como material de partida para el componente de cerio y se añadió en forma de disolución acuosa tras la adición de paramolibdato de amonio, pero no como último componente.

El documento JP 2001 187771 A proporciona un método para obtener un alto rendimiento en la producción de acrilonitrilo mediante amoxidación de propileno. Cuando se produce el acrilonitrilo mediante la amoxidación del propileno, la reacción se lleva a cabo usando un catalizador de lecho fluidizado que consiste esencialmente en molibdeno, bismuto, hierro, níquel, cromo, potasio, un componente F y sílice, y regulado de modo que el número Mo/Me obtenido dividiendo el producto de la valencia y la razón atómica del molibdeno como ácido molíbdico, entre el total de los productos de las valencias y las razones atómicas de los elementos de bismuto, hierro, níquel, cromo, potasio, componente F, G e Y sea de 0, 8-1, mientras se añade apropiadamente un material que contiene molibdeno.

Descripción de la invención Los presentes inventores han investigado intensamente para resolver los problemas descritos anteriormente y han encontrado que, cuando se mezclan alimentaciones respectivas en un orden específico en la preparación de un catalizador complejo basado en óxido usado para la amoxidación de compuestos orgánicos, el rendimiento del producto objetivo puede mantenerse a un alto nivel durante mucho tiempo. Por tanto, se ha completado la presente invención.

El método para preparar un catalizador de amoxidación de la presente invención se refiere a un método para preparar un catalizador de amoxidación que comprende molibdeno (componente (1) ) , bismuto (componente (2) ) , al menos un elemento (X) seleccionado del grupo que consiste en níquel, cobalto, zinc, magnesio, manganeso y cobre (componente (3) ) , y al menos un elemento (E) seleccionado del grupo que consiste en lantano, cerio, praseodimio y neodimio (componente (4) ) , que puede usarse para la amoxidación de un compuesto orgánico, en el que el catalizador tiene la fórmula (I) facilitada a continuación, comprendiendo dicho método: una etapa de preparación de primera disolución de preparar una primera disolución que contiene al menos una parte de las alimentaciones del componente (1) , al menos una parte de las alimentaciones del componente (2) y al menos una parte de las alimentaciones del componente (3) , y no contiene alimentaciones del componente (4) , y una etapa de preparación de segunda disolución de preparar una segunda disolución añadiendo al menos las alimentaciones del componente (4) a la primera disolución.

Preferiblemente, el método para preparar un catalizador de amoxidación de la presente invención comprende además una etapa de tratamiento térmico de calentar la segunda disolución hasta una temperatura dentro de un intervalo... [Seguir leyendo]

1. Método para preparar un catalizador de amoxidación que comprende molibdeno (componente (1) ) , bismuto (componente (2) ) , al menos un elemento (X) seleccionado del grupo que consiste en níquel, cobalto, zinc, magnesio, manganeso y cobre (componente (3) ) , y al menos un elemento (E) seleccionado del grupo que consiste en lantano, cerio, praseodimio y neodimio (componente (4) ) , que puede usarse para la amoxidación de un compuesto orgánico, en el que el catalizador de amoxidación tiene una composición representada por la siguiente fórmula (I) :

Mo10BiaFebXcCrdEeKfGgSbhMmZnOx (SiO2) y (I)

en la que Mo, Bi, Fe, Cr, K, Sb y Si representan cada uno molibdeno, bismuto, hierro, cromo, potasio, antimonio y silicio,

X y E se definen como anteriormente;

G representa al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en calcio, estroncio, bario, cadmio, titanio, zirconio, vanadio, niobio, tántalo, tungsteno, samario, aluminio y galio;

M representa al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en plata, boro, fósforo y teluro;

Z representa al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en litio, sodio, rubidio y cesio;

O representa oxígeno;

los subíndices a, b, c, d, e, f, g, h, m, n, x e y representan cada uno una razón atómica; cuando Mo = 10, a = de 0, 1 a 2, 5, b = de 0, 1 a 10, c = de 2 a 12, d = de 0, 1 a 2, 5, e = de 0, 1 a 2, 5, f = de 0, 01 a 2, g = de 0 a 5, h = de 0 a 20, m = de 0 a 3 y n = de 0 a 1; x representa el número de átomos de oxígeno en un óxido de metal producido uniendo los componentes respectivos anteriores; e y = de 0 a 200; comprendiendo dicho método:

una etapa de preparación de primera disolución de preparar una primera disolución que contiene al menos una parte de las alimentaciones del componente (1) , al menos una parte de las alimentaciones del componente (2) y al menos una parte de las alimentaciones del componente (3) , y no contiene alimentaciones del componente (4) ,

una etapa de preparación de segunda disolución de preparar una segunda disolución añadiendo al menos las alimentaciones del componente (4) a la primera disolución,

secar la segunda disolución para obtener partículas secadas, y

calcinar las partículas secadas.

2. Método para preparar un catalizador de amoxidación según la reivindicación 1, que comprende además una etapa de tratamiento térmico de calentar la segunda disolución hasta una temperatura dentro de un intervalo de desde 50 hasta 120ºC durante 10 minutos o más.

3. Método para preparar un catalizador de amoxidación según la reivindicación 2, en el que se lleva a cabo una etapa de tratamiento térmico después de ajustar el pH de la segunda disolución dentro de un intervalo de desde 1 hasta 6.

4. Método para preparar un catalizador de amoxidación según la reivindicación 1, en el que el catalizador de amoxidación es un catalizador para una reacción de lecho fluidizado y su composición se representa mediante la siguiente fórmula (II) :

Mo10BiaFebXcCrdEeKfGgSbhMmZnOx (SiO2) 10-200 (II)

5. Catalizador de amoxidación que puede obtenerse mediante el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Uso del catalizador según la reivindicación 5 en la amoxidación de compuestos orgánicos.

7. Uso según la reivindicación 6, en el que el compuesto orgánico es propileno y se produce acrilonitrilo en la reacción de amoxidación.