然而,當(dāng)使用具有較高分子量的有機(jī)粘合劑,例如聚合 物時(shí),獲得就催化劑模制品的穩(wěn)定性而言的更好結(jié)果。
[0041] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,在催化劑模制品的至少部分表面中提供來形成保護(hù)性涂層的 有機(jī)粘合劑具有至少lOOg/mol的數(shù)均分子量;根據(jù)另一實(shí)施方案,具有至少500g/mol的 數(shù)均分子量;根據(jù)另一實(shí)施方案,具有至少l,〇〇〇g/mol的數(shù)均分子量;根據(jù)另一實(shí)施方案, 具有至少2,OOOg/mol的數(shù)均分子量;根據(jù)另一實(shí)施方案,為至少5,OOOg/mol;根據(jù)又一實(shí) 施方案,為至少10, 000g/m〇l。根據(jù)另一實(shí)施方案,在催化劑模制品的至少部分表面中提 供來用于形成保護(hù)性涂層的有機(jī)粘合劑具有小于500, 000g/m〇l,根據(jù)另一實(shí)施方案,小于 200,OOOg/mol的數(shù)均分子量。
[0042] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述有機(jī)粘合劑包含或者由聚合物形成。所述聚合物基本上 可具有任何結(jié)構(gòu),且可例如為線性或支化聚合物。所述聚合物可為交聯(lián)的或者可具有不含 交聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。
[0043] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述聚合物具有線性結(jié)構(gòu)。
[0044] 在另一實(shí)施方案中,所述聚合物作為至少兩種單體的共聚物形成。根據(jù)一個(gè)實(shí)施 方案,所述共聚物由正好兩種或者正好三種單體形成。
[0045] 如已對聚合物所描述的那樣,所述共聚物可具有任何結(jié)構(gòu),且可具有線性結(jié)構(gòu)或 支化結(jié)構(gòu),或者可為交聯(lián)的。
[0046] 根據(jù)另一實(shí)施方案,所述有機(jī)粘合劑的共聚物為線性共聚物。
[0047] 在一個(gè)實(shí)施方案中,根據(jù)有機(jī)粘合劑的共聚物的一個(gè)實(shí)施方案的所述聚合物,由 選自碳、氫、氧和氮的原子組成,且根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,由選自碳、氫和氧的原子組成。根據(jù) 一個(gè)實(shí)施方案,所述有機(jī)粘合劑的共聚物由選自碳、氫、氧和氮的原子組成,且根據(jù)又一實(shí) 施方案,由選自碳、氫和氧的原子組成。
[0048] 在一個(gè)實(shí)施方案中,所述有機(jī)粘合劑包含第一乙烯基單體和至少一種可聚合的其 它單體的共聚物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述其它單體包含至少一個(gè),根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,正 好一個(gè)可聚合的碳-碳雙鍵。
[0049] 所述其它單體可為其它乙烯基單體。所述其它乙烯基單體不同于第一乙烯基單 體。所述其它乙烯基單體可為特定結(jié)構(gòu)的乙烯基單體,即第二乙烯基單體,或者可為乙烯基 單體的混合物,即包含第二、第三乙烯基單體等。
[0050] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,第一乙烯基單體選自乙酸乙烯酯、乙烯醇、乙烯基吡咯烷酮。
[0051] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述其它單體選自乙烯基單體,特別是上文對第一乙烯基單 體所述的乙烯基單體,乙烯,丙烯和/或馬來酸酐。所述單體可單獨(dú)或者彼此組合地使用。
[0052] 根據(jù)另一實(shí)施方案,使用聚乙酸乙烯酯,特別是包含乙酸乙烯酯和乙烯作為單體 的聚乙酸乙烯酯作為所述有機(jī)粘合劑。聚乙酸乙烯酯,特別是包含乙酸乙烯酯和乙烯單體 的聚乙酸乙烯酯為水不溶性的,但可容易地分散于水中,因此可例如通過將所述聚合物或 共聚物的乳液或懸浮液噴涂至催化劑本體而施加至催化劑本體上(其中在噴霧期間優(yōu)選 攪拌所述催化劑本體),或者通過例如用所述聚合物或共聚物的乳液或懸浮液浸漬催化劑 本體而施加至催化劑本體上。
[0053] 在升高的溫度下,例如在300°C_500°C的溫度下,所述有機(jī)粘合劑,根據(jù)一個(gè)實(shí)施 方案,所述聚乙酸乙烯酯,特別是所述聚乙酸乙烯酯共聚物分解成例如乙酸、二氧化碳和 水,因此可例如在催化活性材料的前體材料的活化期間容易地從催化劑模制品中移除。
[0054] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,用作有機(jī)粘合劑的共聚物包含乙烯醇單體。
[0055] 此外,根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,形成有機(jī)粘合劑的共聚物包含馬來酸單體。
[0056] 在可選的實(shí)施方案中,用作根據(jù)本發(fā)明的催化劑模制品中的有機(jī)粘合劑的聚合物 僅包含一種單體,根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,僅包含乙酸乙烯酯。
[0057] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述有機(jī)粘合劑中所含的聚合物為部分皂化的聚乙酸乙烯 酯,從而使得該聚合物的化學(xué)特性也可描述為"聚乙烯醇-乙酸乙烯酯的共聚物"。
[0058] 術(shù)語"聚乙酸乙烯酯"就其在本發(fā)明中所用的含義而言是指包含常規(guī)的或未水解 的乙酸乙烯酯單體的聚合物。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,聚乙酸乙烯酯也可包含乙烯醇單體,從而 使得根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,在所述聚乙酸乙烯酯中同時(shí)存在游離OH基團(tuán)和用乙酸酯化的OH 基團(tuán)^?者。
[0059] 根據(jù)另一實(shí)施方案,形成有機(jī)粘合劑的聚合物為聚(甲基)丙烯酸酯,例如丙烯酸 酯/甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甲酯八甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己 酯和其它(甲基)丙烯酸酯。聚(甲基)丙烯酸酯粘合劑的優(yōu)點(diǎn)在于它們在相對低的溫度 下分解而不形成有機(jī)酸。
[0060] 本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及作為所述有機(jī)粘合劑中所含的聚合物的水溶性纖維 素衍生物,優(yōu)選涉及纖維素醚和酯。在纖維素醚中,優(yōu)選的是羥乙基纖維素和羥丙基纖維 素;而在纖維素酯中,優(yōu)選的是乙酸纖維素。
[0061] 羥乙基纖維素是無毒的且在高于200°C的溫度在過量氧下以無殘留的方式分解成 CO2和水。羥乙基纖維素為水溶性的,因此可例如通過噴涂或浸漬施加至催化劑本體。在干 燥期間,形成具有粘合性質(zhì)的穩(wěn)定的膜,由此在催化劑模制品的表面上形成本發(fā)明意義上 的保護(hù)性涂層。
[0062] 根據(jù)另一實(shí)施方案,使用淀粉、改性淀粉、糊精和用增塑劑如聚丙烯改性的糊精作 為所述有機(jī)粘合劑中所含的聚合物。
[0063]正如上文已描述的那樣,僅需要少量的粘合劑來穩(wěn)定化催化劑模制品和減少或防 止粉塵形成。
[0064]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述催化劑模制品中所含的有機(jī)粘合劑的量選擇盡可能低, 從而使得催化劑模制品僅被有機(jī)粘合劑滲至外層中,由此形成薄保護(hù)性涂層。
[0065]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述保護(hù)性涂層包圍小于50體積%的催化劑模制品;根據(jù)一 個(gè)實(shí)施方案,包圍小于20體積%的催化劑模制品;根據(jù)另一實(shí)施方案,包圍小于10體積% 的催化劑模制品;根據(jù)另一實(shí)施方案,包圍小于5體積%的催化劑模制品;根據(jù)另一實(shí)施方 案,包圍小于2體積%的催化劑模制品。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述保護(hù)性涂層包圍大于0. 01 體積%的催化劑模制品;根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,包圍大于〇. 1體積%的催化劑模制品。正如上 文已描述的那樣,所述保護(hù)性涂層所包圍的體積位于催化劑模制品的外表面附近,從而使 得根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,催化劑模制品的內(nèi)部部分可保持不含有機(jī)粘合劑。
[0066] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,滲透深度,即保護(hù)性涂層的厚度小于300ym。根據(jù)另一實(shí)施方 案,最小滲透深度,即保護(hù)性涂層的厚度為至少約50ym。所述有機(jī)粘合劑優(yōu)選不形成以顯 著厚度存在于催化劑模制品外部上的層,即所述有機(jī)粘合劑幾乎完全滲入催化劑本體中。 [0067]由于少量有機(jī)粘合劑和有機(jī)粘合劑在催化劑本體中的低滲透深度,相鄰催化劑模 制品不彼此粘附。在有機(jī)粘合劑的施加(例如以溶液、乳液或懸浮液形式)期間,催化劑本 體具有"干"外觀且可自由流動。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,粘合劑的外層,即未滲入催化劑模制 品中的有機(jī)粘合劑層在干燥后具有小于10ym的層厚。
[0068] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,根據(jù)本發(fā)明的催化劑模制品中所含的有機(jī)粘合劑的量為至少 0.05重量% ;根據(jù)另一實(shí)施方案,為至少0. 1重量% ;根據(jù)又一實(shí)施方案,為至少0.25重 量%,各自相對于催化劑模制品的重量計(jì)。在另一實(shí)施方案中,催化劑模制品中所含的有機(jī) 粘合劑的量為至多5. 0重量%;根據(jù)另一實(shí)施方案,為至多I. 0重量%;根據(jù)另一實(shí)施方案, 為至多0. 75重量%;根據(jù)又一實(shí)施方案,為至多0. 5重量%,各自相對于催化劑模制品的重 量計(jì)。所述百分比針對不含任何溶劑的有機(jī)粘合劑。
[0069]在根據(jù)本發(fā)明的催化劑模制品中,所述粘合劑與存在于催化劑模制品外表面附近 或所述外表面處的催化劑材料一起形成保護(hù)性涂層。所述催化劑材料或催化劑本體為多孔 的,從而使得所述粘合劑在以液體形式,例如以溶液、懸浮液或乳液形式施加至催化劑本體 時(shí)可滲入所述材料中。
[0070] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,有機(jī)粘合劑在催化劑模制品中的滲透深度,即保護(hù)性涂層 的厚度為至多300ym;根據(jù)另一實(shí)施方案,為至多200ym;根據(jù)又一實(shí)施方案,為至多 100ym。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,為了給催化劑模制品提供足夠的穩(wěn)定性,有機(jī)粘合劑在催化劑 模制品中的滲透深度,即保護(hù)性涂層的厚度為至少50ym。
[0071] 在一個(gè)實(shí)施方案中,所述催化劑模制品可自由流動。
[0072] 所述催化劑模制品基本上可具有任何形式和任何尺寸。
[0073] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述催化劑模制品具有20mm的最大尺寸;根據(jù)另一實(shí)施方 案,具有IOmm的最大尺寸;根據(jù)另一實(shí)施方案,具有5mm的最大尺寸;根據(jù)另一實(shí)施方案, 具有4mm的最大尺寸;根據(jù)又一實(shí)施方案,具有3mm的最大尺寸。
[0074] 根據(jù)另一實(shí)施方案,所述催化劑模制品具有至少Imm的最大尺寸;根據(jù)另一實(shí)施 方案,具有至少2mm的最大尺寸。
[0075] 催化劑模制品的幾何形式通常獨(dú)立于催化活性材料的化學(xué)特性和該催化劑所催 化的反應(yīng)類型二者。然而,在特定情況下,由于特定原因,例如產(chǎn)率和選擇性、壓降、傳熱和 傳質(zhì)現(xiàn)象等,對獨(dú)特的催化劑和反應(yīng)而言,獨(dú)特形狀的催化劑模制品可能是優(yōu)選的。因此, 原則上可使用所有幾何形狀的催化劑或模制品來實(shí)施本發(fā)明。
[0076] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述催化劑模制品可呈塊體形式,例如圓柱形、球形、圓片等。
[0077] 根據(jù)另一實(shí)施方案,所述催化劑模制品具有至少一個(gè)鉆孔;根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,具 有正好一個(gè)鉆孔或正好兩個(gè)鉆孔。此時(shí),所述催化劑模制品可呈例如環(huán)或中空圓柱體的幾 何形式。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述中空圓柱體的正面可在外邊緣和內(nèi)部鉆孔的邊緣方向上 或者在任一方向上,例如在外邊緣方向上切角。
[0078] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,鉆孔具有至少Imm的直徑;根據(jù)另一實(shí)施方案,為至少2_。根 據(jù)另一實(shí)施方案,鉆孔直徑為小于4mm;根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,為小于2. 5mm。
[0079] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述催化劑模制品具有旋轉(zhuǎn)對稱幾何形式。
[0080] 所述催化劑模制品也可呈其它幾何形式,例如三葉形式、四葉形式或立方體形式, 例如立方體或棱柱形式。
[0081] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,將所述催化劑模制品設(shè)計(jì)為用于例如通過非均相催化氣相氧 化具有至少4個(gè)碳原子的烴的催化劑。
[0082] 基本上每種已知用于制備馬來酸酐的催化劑材料,或者換言之,每種催化活性材 料,或者所述催化活性材料的每種前體材料均可用于本發(fā)明催化劑模制品中所含的催化劑 材料。
[0083] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述催化劑模制品包含含釩磷混合氧化物或釩磷混合氧化物 前體材料的催化劑材料。
[0084] 除釩、磷和氧之外,所述催化劑材料可包含其它助催化劑以調(diào)整催化活性材料的 性能。
[0085] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述催化活性材料具有根據(jù)以下通式的組成:
[0086] VPxOyMz
[0087] 其中M為助催化劑,X為0. 1-3的數(shù),y為根據(jù)V、P和M價(jià)態(tài)的數(shù),z為0-1. 5的 數(shù)。
[0088] 根據(jù)另一實(shí)施方案,助催化劑M可為選自由鉻、鎳、鎂、鋁、硅、鎢、鈮、銻、銫及其混 合物所形成的組的金屬。
[0089] 所述催化活性材料也可包含其它助催化劑。根據(jù)另一實(shí)施方案,所述其它助催化 劑選自鋰、鋅、鐵、鉍、碲、銀、鉬、鋯及其混合物。
[0090] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述助催化劑以氧化物形式或者以可例如通過在含氧氣氛中 加熱而轉(zhuǎn)化成氧化物的前體化合物形式存在。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述助催化劑或助催化 劑的混合物以0. 005-5重量%的量存在,以氧化物計(jì)算且針對呈其氧化形式的催化活性材 料的總重量。
[0091] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案,所述催化劑本體(即呈施加前的形式,或者呈移除催化劑模 制品保護(hù)層中所