JP2022155470A - Method for producing catalyst for producing acrolein and acrylic acid, and method for producing acrolein and acrylic acid using the catalyst - Google Patents

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友厚 河野
Tomoatsu Kono
秀夫 小野寺
Hideo Onodera
晃行 原田
Akiyuki Harada
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Abstract

To provide a method for producing a catalyst having excellent catalytic activity and yield, which is used in a method for producing acrolein and acrylic acid by catalytic gas phase oxidation of propylene.SOLUTION: Provided is a method for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid by catalytic gas phase oxidation of propylene, comprising a step of mixing a raw material mixture including a raw material compound of molybdenum, a raw material compound of bismuth, and a raw material compound of cobalt, where the raw material compound of cobalt is cobalt nitrate hexahydrate and a mass loss rate L1 in thermogravimetry of the cobalt nitrate hexahydrate from 25°C to 105°C is 11 to 16 mass%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、アクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法ならびに該触媒を用いたアクロレインおよびアクリル酸の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid, and a method for producing acrolein and acrylic acid using the catalyst.

プロピレンを分子状酸素により接触気相酸化して、アクロレインおよびアクリル酸を工業的に製造する際に用いられる触媒に関しては数多くの提案がなされている。例えば、特許文献1には、不飽和アルデヒドおよび不飽和カルボン酸の製造用触媒として、モリブデン、ビスマスおよび鉄を必須の触媒活性成分とし、モリブデン原料として吸熱ピーク温度が所定の温度範囲内であるモリブデン酸アンモニウム四水和物を使用することを規定する複合金属酸化物触媒が開示されている。 Many proposals have been made for catalysts used in the industrial production of acrolein and acrylic acid by catalytic vapor phase oxidation of propylene with molecular oxygen. For example, in Patent Document 1, molybdenum, bismuth and iron are essential catalytically active components as catalysts for producing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids, and molybdenum having an endothermic peak temperature within a predetermined temperature range is disclosed as a molybdenum raw material. A mixed metal oxide catalyst is disclosed which provides for the use of ammonium acid tetrahydrate.

特開2018-153773号公報JP 2018-153773 A

しかしながら、上記文献1に記載の触媒によりアクロレインおよびアクリル酸の収率は向上するものの、工業的規模でアクロレインおよびアクリル酸を製造した際の触媒活性、収率などの触媒性能面において触媒の更なる改良が望まれている。 However, although the yield of acrolein and acrylic acid is improved by the catalyst described in Document 1, the catalyst performance such as catalytic activity and yield when acrolein and acrylic acid are produced on an industrial scale is further improved. Improvement is desired.

したがって、本発明は、プロピレンを接触気相酸化してアクロレインおよびアクリル酸を製造する方法において用いられる、触媒活性および収率が優れた触媒の製造方法を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、その製造方法で製造された触媒活性および収率が優れた触媒の存在下で、プロピレンを分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化して、アクロレインおよびアクリル酸を高収率で製造する方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a catalyst excellent in catalytic activity and yield, which is used in a method for producing acrolein and acrylic acid by catalytic vapor phase oxidation of propylene. Another object of the present invention is to catalytically oxidize propylene with a molecular oxygen-containing gas in the presence of a catalyst having excellent catalytic activity and yield produced by the production method to produce acrolein and acrylic acid in a high amount. The object is to provide a method of manufacturing with high yield.

本発明者らは、上記課題を解決するために、特に触媒の製造に用いる原料化合物の性状に着目して鋭意検討を積み重ねた。その結果、プロピレンを接触気相酸化してアクロレインおよびアクリル酸を製造するための触媒の製造方法であって、モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物を含む原料混合物を混合する工程を含み、前記コバルトの原料化合物が、硝酸コバルト六水和物であり、前記硝酸コバルト六水和物の熱重量測定における25℃から105℃までの質量減量率Lが、11~16質量%である、触媒の製造方法により、上記課題が解決することを見出した。 In order to solve the above-described problems, the present inventors have made extensive studies, paying particular attention to the properties of raw material compounds used in the production of catalysts. As a result, a process for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid by catalytic gas-phase oxidation of propylene comprises mixing a raw material mixture containing a molybdenum raw material compound, a bismuth raw material compound and a cobalt raw material compound. wherein the raw material compound of cobalt is cobalt nitrate hexahydrate, and the mass loss rate L1 from 25°C to 105°C in thermogravimetric measurement of the cobalt nitrate hexahydrate is 11 to 16% by mass. The present inventors have found that the above problems can be solved by a method for producing a catalyst.

本発明によれば、工業的規模において、触媒活性および収率が優れたアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を製造することができる。また、得られた触媒を用いてプロピレンを接触気相酸化することにより、アクロレインおよびアクリル酸を高収率で製造することができる。 According to the present invention, a catalyst for producing acrolein and acrylic acid with excellent catalytic activity and yield can be produced on an industrial scale. In addition, acrolein and acrylic acid can be produced in high yields by catalytic gas-phase oxidation of propylene using the obtained catalyst.

以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。なお、本明細書において、範囲を示す「X~Y」は、「X以上Y以下」を意味する。 Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited only to the following embodiments. In this specification, "X to Y" indicating a range means "X or more and Y or less".

本発明の一実施形態は、プロピレンを接触気相酸化してアクロレインおよびアクリル酸を製造するための触媒(以下、「アクロレインおよびアクリル酸製造用触媒」と称する場合がある)の製造方法であって、モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物を含む原料混合物を混合する工程を含み、前記コバルトの原料化合物が、硝酸コバルト六水和物であり、下記式(a)で示される、前記硝酸コバルト六水和物の熱重量測定(TG)における25℃から105℃までの質量減量率Lが、11~16質量%である。
(質量%)=(W-W)/W×100 (a)
ここで、
=25℃での硝酸コバルト六水和物質量(mg)
=105℃到達時の硝酸コバルト六水和物質量(mg)。
One embodiment of the present invention is a method for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid by catalytic vapor phase oxidation of propylene (hereinafter sometimes referred to as "catalyst for producing acrolein and acrylic acid"), , a molybdenum source compound, a bismuth source compound and a cobalt source compound, wherein the cobalt source compound is cobalt nitrate hexahydrate represented by the following formula (a): , the weight loss rate L 1 from 25° C. to 105° C. in thermogravimetry (TG) of the cobalt nitrate hexahydrate is 11 to 16% by weight.
L 1 (% by mass) = (W 1 - W 2 )/W 1 × 100 (a)
here,
Cobalt nitrate hexahydrate substance amount (mg) at W 1 = 25°C
W 2 = Cobalt nitrate hexahydrate substance amount (mg) when reaching 105°C.

本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法は、モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物を含む原料混合物を混合する工程を含む。よって、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒は、モリブデン、ビスマスおよびコバルトを含み、すなわち、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒は、モリブデン、ビスマスおよびコバルトを必須の触媒活性成分として含む。 A method of producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention includes a step of mixing a raw material mixture containing a raw material compound for molybdenum, a raw material compound for bismuth, and a raw material compound for cobalt. Therefore, the catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention contains molybdenum, bismuth and cobalt. include.

本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒は、モリブデン、ビスマスおよびコバルトを必須成分として含むが、さらに鉄および/またはニッケルを含むことが好ましい。また、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒は、下記一般式(1)で表わされる複合酸化物(ただし、一般式(1)は、酸化状態を表す酸素を除く)を含むことが好ましい。すなわち、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の触媒活性成分は、下記一般式(1)で表わされる複合酸化物(ただし、一般式(1)は、酸化状態を表す酸素を除く)を含むことが好ましい。
Mo12BiCo (1)
式(1)中、Moはモリブデンであり、Biはビスマスであり、Coはコバルトであり、Aは鉄およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Bはアルカリ金属、アルカリ土類金属およびタリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Cはタングステン、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Dはリン、テルル、アンチモン、スズ、セリウム、鉛、ニオブ、マンガン、砒素、ホウ素および亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、a、b、c、d、eおよびfはBi、Co、A、B、CおよびDの原子数を表し、0<a≦10、0<b≦20、0<c≦20、0≦d≦10、0≦e≦30、0≦f≦4である。
The catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention contains molybdenum, bismuth and cobalt as essential components, and preferably further contains iron and/or nickel. Further, the catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention preferably contains a composite oxide represented by the following general formula (1) (where general formula (1) excludes oxygen representing the oxidation state): . That is, the catalytically active component of the catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention is a composite oxide represented by the following general formula (1) (wherein general formula (1) excludes oxygen representing the oxidation state): preferably included.
Mo12BiaCobAcBdCeDf ( 1 ) _ _ _
In formula (1), Mo is molybdenum, Bi is bismuth, Co is cobalt, A is at least one element selected from the group consisting of iron and nickel, and B is an alkali metal or alkaline earth. At least one element selected from the group consisting of metals and thallium, C is at least one element selected from the group consisting of tungsten, silicon, aluminum, zirconium and titanium, and D is phosphorus, tellurium, and antimony. , tin, cerium, lead, niobium, manganese, arsenic, boron and zinc, and a, b, c, d, e and f are Bi, Co, A, B, represents the number of atoms of C and D, 0<a≤10, 0<b≤20, 0<c≤20, 0≤d≤10, 0≤e≤30, 0≤f≤4.

本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒は、触媒成分として元素A(鉄およびニッケルから選ばれる少なくとも1種の元素)を含むことで、触媒活性および収率が向上するため好ましい。 The catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention preferably contains element A (at least one element selected from iron and nickel) as a catalyst component because it improves catalytic activity and yield.

式(1)において、aは、好ましくは0<a≦10であり、より好ましくは0.2≦a≦8であり、さらに好ましくは0.4≦a≦6である。式(1)において、bは、好ましくは0<b≦20であり、より好ましくは0.5≦b≦15であり、さらに好ましくは1≦b≦12である。一実施形態において、式(1)のbは、好ましくは1.5<b≦20であり、より好ましくは2≦b≦15であり、さらに好ましくは2.5≦b≦12である。式(1)において、cは、好ましくは0<c≦20であり、より好ましくは0.2≦c≦15であり、さらに好ましくは0.4≦c≦12である。式(1)において、dは、好ましくは0≦d≦10であり、より好ましくは0≦d≦6であり、さらに好ましくは0≦d≦4である。式(1)において、eは、好ましくは0≦e≦30であり、より好ましくは0≦e≦20であり、さらに好ましくは0≦e≦15である。式(1)において、fは、好ましくは0≦f≦4であり、より好ましくは0≦f≦3であり、さらに好ましくは0≦f≦2である。 In formula (1), a preferably satisfies 0<a≦10, more preferably 0.2≦a≦8, and still more preferably 0.4≦a≦6. In formula (1), b preferably satisfies 0<b≦20, more preferably 0.5≦b≦15, and still more preferably 1≦b≦12. In one embodiment, b in formula (1) is preferably 1.5<b≦20, more preferably 2≦b≦15, even more preferably 2.5≦b≦12. In formula (1), c preferably satisfies 0<c≦20, more preferably 0.2≦c≦15, and still more preferably 0.4≦c≦12. In formula (1), d preferably satisfies 0≦d≦10, more preferably 0≦d≦6, and still more preferably 0≦d≦4. In formula (1), e preferably satisfies 0≦e≦30, more preferably 0≦e≦20, even more preferably 0≦e≦15. In formula (1), f preferably satisfies 0≦f≦4, more preferably 0≦f≦3, and still more preferably 0≦f≦2.

ここで、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法において、用いられるコバルトの原料化合物は、硝酸コバルト六水和物である。すなわち、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒において、必須の触媒活性成分として含まれるコバルトの原料化合物は、硝酸コバルト六水和物である。この硝酸コバルト六水和物の熱重量測定における25℃から105℃までの質量減量率L(以下、「硝酸コバルト六水和物の質量減量率L」)は、11~16質量%である。なお、この質量減量率Lは、上記式(a)で表される。このような硝酸コバルト六水和物をアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の原料として用いることで、得られるアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の触媒活性および収率を有意に向上させることができる。 Here, in the method for producing the catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention, the raw material compound of cobalt used is cobalt nitrate hexahydrate. That is, in the catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention, the cobalt raw material compound contained as an essential catalytically active component is cobalt nitrate hexahydrate. The mass loss rate L 1 from 25° C. to 105° C. in thermogravimetric measurement of this cobalt nitrate hexahydrate (hereinafter referred to as “mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate”) is 11 to 16 mass %. be. This mass reduction rate L1 is represented by the above formula ( a ). By using such cobalt nitrate hexahydrate as a raw material for the catalyst for producing acrolein and acrylic acid, the catalytic activity and yield of the obtained catalyst for producing acrolein and acrylic acid can be significantly improved.

ここで、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは、熱重量測定における25℃から105℃までの温度変化(加熱)により生じる吸湿水および結晶水の脱水や熱分解に伴う質量変化を表す数値である。このうち、硝酸コバルト六水和物の25℃から105℃までの温度変化における、結晶水の脱水による質量変化、および熱分解に伴う質量変化は、硝酸コバルト六水和物固有の値であると考えられる。そのため、熱重量測定において、硝酸コバルト六水和物の測定サンプルごとに硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの数値に変動が生じる場合、その数値の変動分(違い)は主として硝酸コバルト六水和物が吸湿した水分の量に由来するものであると考えられる。結晶水の脱水による質量変化から理論的に検討すると、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは6~37%程度となり、これに吸湿水の脱水による質量変化を考慮すると、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lはさらに広範囲の値をとりうる。なお、上記した硝酸コバルト六水和物の25℃から105℃までの質量減量についてのメカニズムは推測に過ぎず、本発明の技術的範囲を制限しない。本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒は、質量減量率Lが特定の範囲である硝酸コバルト六水和物を原料として用いて製造されることで効果を奏する。 Here, the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is the mass change accompanying dehydration and thermal decomposition of moisture - absorbed water and crystal water caused by temperature change (heating) from 25°C to 105°C in thermogravimetry. It is a numerical value to represent. Of these, the mass change due to dehydration of crystal water and the mass change due to thermal decomposition in the temperature change from 25°C to 105°C of cobalt nitrate hexahydrate are values unique to cobalt nitrate hexahydrate. Conceivable. Therefore, in the thermogravimetric measurement, if there is a change in the numerical value of the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate for each measurement sample of cobalt nitrate hexahydrate, the amount of change (difference) in the numerical value is mainly cobalt nitrate It is believed that this is due to the amount of water absorbed by the hexahydrate. Theoretically considering the mass change due to dehydration of water of crystallization, the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is about 6 to 37%. The mass loss rate L 1 of the hydrate can take a wider range of values. Incidentally, the mechanism of the weight loss of cobalt nitrate hexahydrate from 25° C. to 105° C. is merely speculation, and does not limit the technical scope of the present invention. The catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention is effective when it is produced using, as a raw material, cobalt nitrate hexahydrate having a weight loss rate L1 within a specific range.

触媒の原料化合物として通常使用される硝酸コバルト六水和物などの硝酸塩は吸湿し易いことで知られており、その保管状況によって硝酸コバルト六水和物の水分含有量が広範囲で変化するため、その結果、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lも広範囲で変化してしまう。しかしながら、これまで、アクロレインおよびアクリル酸製造用触媒に用いられる原料としての硝酸コバルト六水和物について、水分含有量や保管方法は詳細に検討されていなかった。 Nitrates such as cobalt nitrate hexahydrate, which is commonly used as a raw material compound for catalysts, are known to absorb moisture easily. As a result, the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate also varies over a wide range. However, until now, the water content and storage method of cobalt nitrate hexahydrate as a raw material used in catalysts for producing acrolein and acrylic acid have not been studied in detail.

本発明者らは、硝酸コバルト六水和物の水分含有量が多くなるとその質量減量率Lが高くなり、質量減量率Lが高い硝酸コバルト六水和物を用いてアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を製造した場合、そのアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を用いてプロピレンを接触気相酸化すると、アクロレインおよびアクリル酸の収率が低くなることを見出した。また、硝酸コバルト六水和物の水分含有量が少なくなるとその質量減量率Lが低くなり、質量減量率Lが低い硝酸コバルト六水和物を用いてアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を製造した場合も、同様に、そのアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を用いてプロピレンを接触気相酸化すると、アクロレインおよびアクリル酸の収率が低くなることを見出した。 The present inventors have found that the higher the water content of cobalt nitrate hexahydrate, the higher its weight loss rate L1, and the production of acrolein and acrylic acid using cobalt nitrate hexahydrate with a high weight loss rate L1. It has been found that the yield of acrolein and acrylic acid is low when propylene is catalytically oxidized using the catalyst for acrolein and acrylic acid production. In addition, when the water content of cobalt nitrate hexahydrate decreases, its weight loss rate L1 decreases, and a catalyst for producing acrolein and acrylic acid is produced using cobalt nitrate hexahydrate with a low weight loss rate L1. It was also found that the yield of acrolein and acrylic acid is similarly lowered when propylene is catalytically oxidized using the catalyst for producing acrolein and acrylic acid.

各種検討の結果、原料として用いる硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11~16質量%であることで、得られるアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の触媒活性および収率が有意に向上できることを見出した。すなわち、本発明は、これまでは、硝酸コバルト六水和物の保管状況により、硝酸コバルト六水和物の水分含有量が変化することによって硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが広範囲で変化すると、得られるアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の触媒活性および収率などの性能が広範囲で変動してしまうので、高性能のアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒が安定して製造できない要因となっていたことを見出したものである。本発明によれば、特定の質量減量率Lの硝酸コバルト六水和物を用いることで、触媒活性および収率に優れたアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を工業的に安定して製造することができる。これにより、当該触媒を用いて、工業的に安定して高収率で、アクロレインおよびアクリル酸を製造できる。本発明の構成により、上記効果を奏する理由は必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。 As a result of various investigations, it was found that the catalytic activity and yield of the obtained catalyst for producing acrolein and acrylic acid are significantly improved when the weight loss rate L1 of the cobalt nitrate hexahydrate used as a raw material is 11 to 16% by weight. I found what I can do. That is, in the present invention, the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate varies over a wide range by changing the water content of cobalt nitrate hexahydrate depending on the storage conditions of cobalt nitrate hexahydrate. , the performance of the resulting catalyst for producing acrolein and acrylic acid, such as catalytic activity and yield, fluctuates over a wide range, making it impossible to stably produce high-performance catalysts for producing acrolein and acrylic acid. This is what I discovered. According to the present invention, a catalyst for the production of acrolein and acrylic acid with excellent catalytic activity and yield can be stably produced industrially by using cobalt nitrate hexahydrate with a specific weight loss rate L1. can be done. As a result, acrolein and acrylic acid can be produced industrially stably and in high yield using the catalyst. Although the reason why the configuration of the present invention produces the above effects is not necessarily clear, it is considered as follows.

硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが触媒活性および収率に影響を与える要因は定かではないが、質量減量率Lの違いによって、硝酸コバルト六水和物を水に溶解した際に生じるCo2+、Co2+とOHとの結合種(例えば、CoOH、Co(OH)、CoOH3+等)の濃度や割合が変わることで、他の元素、特に主原料であるモリブデンとコバルトとの反応性が変化していることが考えられる。 Although it is not clear what factors influence the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate on the catalytic activity and yield, the difference in the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate when dissolved in water Co 2+ , Co 2+ and OH bonding species (e.g., CoOH + , Co(OH) 2 , Co 2 OH 3+ , etc.) generated in It is thought that the reactivity of molybdenum and cobalt is changed.

硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが低い場合(例えば、熱重量測定で得られる25℃から105℃までの硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11質量%未満の場合)、硝酸コバルト六水和物を水に溶解した際に生じる化学種のうち、Co2+に比べてCoOHやCo(OH)、CoOH3+といったCo2+以外の溶存種の存在割合が増加することでCo2+の存在割合が下がり、モリブデンとコバルトとの反応性が低下してしまうと推測される。また、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが高い場合(例えば、熱重量測定で得られる25℃から105℃までの硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが16質量%を超える場合)、硝酸コバルト六水和物を水に溶解した際に生じる化学種のうち、Co2+の濃度が下がり、モリブデンとコバルトとの反応性が低下してしまうと推測される。ただし、かかるメカニズムは推測に過ぎず、本発明の技術的範囲を制限しないことはいうまでもない。 When the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is low (for example, when the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate from 25° C to 105°C obtained by thermogravimetry is less than 11 mass% ), and among the chemical species generated when cobalt nitrate hexahydrate is dissolved in water, the abundance ratio of dissolved species other than Co 2+ such as CoOH + , Co(OH) 2 , and Co 2 OH 3+ compared to Co 2+ is It is presumed that the increase reduces the abundance of Co 2+ and lowers the reactivity between molybdenum and cobalt. Further, when the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is high (for example, the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate from 25° C to 105° C obtained by thermogravimetry is 16% by mass). exceeding), it is presumed that among the chemical species generated when cobalt nitrate hexahydrate is dissolved in water, the concentration of Co 2+ decreases and the reactivity between molybdenum and cobalt decreases. However, it goes without saying that such a mechanism is merely speculation and does not limit the technical scope of the present invention.

なお、一般的に硝酸塩は吸湿性が高いことが知られているが、コバルト以外の硝酸塩(例えば、ビスマス、鉄およびニッケルの硝酸塩)では、質量減量率Lを制御したとしても触媒の性能を向上させる効果は発揮されないことが後述の実施例(実施例6~8)で裏付けされている。この理由は不明であるが、硝酸コバルト六水和物のみが、質量減量率Lと相関して、顕著に触媒性能に対して作用するといえる。 Nitrates are generally known to have high hygroscopicity, but nitrates other than cobalt (for example, nitrates of bismuth, iron and nickel) do not affect the performance of the catalyst even if the mass loss rate L1 is controlled. The following examples (Examples 6 to 8) prove that the improvement effect is not exhibited. Although the reason for this is unknown, it can be said that only cobalt nitrate hexahydrate has a significant effect on catalytic performance in correlation with the weight loss rate L1.

以上のように、アクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を製造する際において、コバルト原料として、11~16質量%の質量減量率Lを有する硝酸コバルト六水和物を用いることにより、得られるアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の触媒活性および収率を有意に向上させることができる。 As described above, in the production of acrolein and acrylic acid production catalysts, by using cobalt nitrate hexahydrate having a mass loss rate L1 of 11 to 16% by mass as a cobalt raw material, acrolein and The catalytic activity and yield of the catalyst for producing acrylic acid can be significantly improved.

硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは、11質量%を超えるのが好ましく、11.1質量%以上であるのがより好ましく、11.1質量%を超えるのがさらに好ましく、11.3質量%以上であるのがさらにより好ましく、11.5質量%以上であるのが特に好ましく、12質量%以上であるのが最も好ましい。また、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは、好ましくは16質量%未満であり、より好ましくは15.5質量%以下であり、さらに好ましくは15質量%以下であり、さらにより好ましくは14.5質量%以下であり、特に好ましくは14.3質量%以下であり、最も好ましくは14.1質量%未満である。好ましい一実施形態において、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは、14.0質量%以下である。 11. The weight loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is preferably greater than 11% by mass, more preferably 11.1% by mass or more, even more preferably greater than 11.1% by mass. It is even more preferably 3% by mass or more, particularly preferably 11.5% by mass or more, and most preferably 12% by mass or more. In addition, the weight loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is preferably less than 16% by mass, more preferably 15.5% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, and even more preferably is 14.5% by mass or less, particularly preferably 14.3% by mass or less, and most preferably less than 14.1% by mass. In a preferred embodiment, the weight loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is 14.0% by weight or less.

ここで、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの測定方法について説明する。測定サンプルとして、アルミパンに硝酸コバルト六水和物20mgを精秤したものを準備する。測定サンプルを熱重量分析(TG)装置のサンプルホルダに設置した後、25℃以下から300℃まで、昇温速度2℃/分で測定を行い、25℃から105℃までの質量減量率Lを算出する。なお、分析に使用する熱重量分析(TG)装置は一般的な仕様のものでよく、熱重量分析(TG)と示差熱分析(DTA)とが同時に測定できるように構成された熱重量示差熱分析装置(TG-DTA)であってもよい。 Here, a method for measuring the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate will be described. As a measurement sample, an aluminum pan in which 20 mg of cobalt nitrate hexahydrate is accurately weighed is prepared. After setting the measurement sample in the sample holder of the thermogravimetric analysis (TG) device, the measurement was performed from 25 ° C. to 300 ° C. at a temperature increase rate of 2 ° C./min, and the mass loss rate L 1 from 25 ° C. to 105 ° C. Calculate The thermogravimetric analysis (TG) equipment used for analysis may be of general specifications, and thermogravimetric differential thermal analysis configured so that thermogravimetric analysis (TG) and differential thermal analysis (DTA) can be measured simultaneously. It may be an analyzer (TG-DTA).

また、上記熱重量分析の結果から、105℃から300℃までの質量減量率L(以下、「硝酸コバルト六水和物の質量減量率L」)、および、25℃から300℃までの硝酸コバルト六水和物の質量減量率L(以下、「硝酸コバルト六水和物の質量減量率L」)が算出される。本発明において、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは、好ましくは62~75質量%であり、より好ましくは65~73質量%であり、さらに好ましくは66~72質量%であり、さらにより好ましくは66.3~71.0質量%であり、特に好ましくは66.5~70.5質量%であり、最も好ましくは66.8~70.0質量%である。アクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を製造する際において、コバルト原料として、上記範囲の質量減量率Lを有する硝酸コバルト六水和物を用いることにより、得られるアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の触媒活性および収率を有意に向上させることができる。 In addition, from the results of the thermogravimetric analysis, the mass loss rate L 2 from 105 ° C. to 300 ° C. (hereinafter, "mass loss rate L 2 of cobalt nitrate hexahydrate") and from 25 ° C. to 300 ° C. Mass loss rate L 3 of cobalt nitrate hexahydrate (hereinafter, “mass loss rate L 3 of cobalt nitrate hexahydrate”) is calculated. In the present invention, the mass loss rate L 3 of cobalt nitrate hexahydrate is preferably 62 to 75 mass %, more preferably 65 to 73 mass %, still more preferably 66 to 72 mass %, Still more preferably 66.3 to 71.0% by mass, particularly preferably 66.5 to 70.5% by mass, most preferably 66.8 to 70.0% by mass. The catalytic activity of the catalyst for producing acrolein and acrylic acid obtained by using cobalt nitrate hexahydrate having a mass loss rate L3 within the above range as the cobalt raw material in the production of the catalyst for producing acrolein and acrylic acid. and yield can be significantly improved.

また、上記熱重量分析の結果から、25℃から300℃までの硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合R(以下、「硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合R」)も算出される。 Further, from the results of the thermogravimetric analysis , the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate from 25°C to 105°C with respect to the mass loss rate L3 of cobalt nitrate hexahydrate from 25°C to 300° C . (hereinafter referred to as “mass loss rate L of cobalt nitrate hexahydrate: ratio R of 1 ”) is also calculated.

本発明の一実施形態おいて、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは、0.147~0.258である。また、本発明において、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは、好ましくは0.163~0.225であり、より好ましくは0.164~0.210であり、さらに好ましくは0.165~0.205、さらにより好ましくは0.165~0.202、特に好ましくは0.166~0.201であり、最も好ましくは0.166以上0.201未満である。一実施形態において、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは、0.170以上0.201未満である。アクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を製造する際において、コバルトの原料化合物として、上記範囲の質量減量率Lの割合Rを有する硝酸コバルト六水和物を用いることにより、得られるアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の触媒活性および収率を有意に向上させることができる。 In one embodiment of the present invention, the ratio R of the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate is between 0.147 and 0.258. In the present invention, the ratio R of the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is preferably 0.163 to 0.225, more preferably 0.164 to 0.210, and even more preferably is from 0.165 to 0.205, more preferably from 0.165 to 0.202, particularly preferably from 0.166 to 0.201, and most preferably from 0.166 to less than 0.201. In one embodiment, the ratio R of the mass weight loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is 0.170 or more and less than 0.201. Acrolein and acrylic acid production obtained by using cobalt nitrate hexahydrate having a mass reduction rate L1 ratio R in the above range as a raw material compound of cobalt in the production of acrolein and acrylic acid production catalysts. The catalytic activity and yield of the catalyst for use can be significantly improved.

本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法としては、モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物を含む原料混合物を混合する工程を含む。モリブデンの原料化合物はモリブデンを含む化合物であり、ビスマスの原料化合物はビスマスを含む化合物であり、コバルトの原料化合物はコバルトを含む化合物である。よって、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法は、原料としてモリブデンを含む化合物、ビスマスを含む化合物およびコバルトを含む化合物を必須に使用し、コバルトの原料化合物が、質量減量率Lが特定の範囲である硝酸コバルト六水和物であること以外は、公知のアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造に一般に用いられている方法に準じて製造することができる。以下に、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法の好ましい形態について説明する。 The method for producing the catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention includes a step of mixing a raw material mixture containing a raw material compound for molybdenum, a raw material compound for bismuth and a raw material compound for cobalt. The source compound of molybdenum is a compound containing molybdenum, the source compound of bismuth is a compound containing bismuth, and the source compound of cobalt is a compound containing cobalt. Therefore, the method for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention essentially uses a molybdenum-containing compound, a bismuth-containing compound, and a cobalt-containing compound as raw materials, and the cobalt raw material compound has a mass reduction rate of L Except that 1 is cobalt nitrate hexahydrate in a specific range, it can be produced according to a method generally used for producing a known catalyst for producing acrolein and acrylic acid. Preferred embodiments of the method for producing the catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention are described below.

例えば、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法は、(1)触媒活性成分を構成する元素(以下、「触媒成分元素」)を含有する原料化合物を混合して原料混合物を得る原料混合工程;(2)原料混合物を加熱処理して乾燥物を得る乾燥工程;(3)乾燥物を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程;(4)粉砕物を成形して成形体を得る成形工程;(5)粉砕物を不活性担体に担持する担持工程;および(6)成形体または担持体を焼成する焼成工程;のうち、(1)と、(2)~(6)の少なくともひとつと、を含む。また、(2)乾燥工程、もしくは(3)粉砕工程の後に1度目の焼成工程を入れ、(6)と併せて2度焼成を行ってもよい。なお、「モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物を含む原料混合物を混合する工程」は、「(1)触媒成分元素を含有する原料化合物を混合して原料混合物を得る原料混合工程」に相当する。 For example, the method for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention includes: (1) mixing raw material compounds containing elements constituting catalytically active components (hereinafter referred to as "catalyst component elements") to obtain a raw material mixture; Raw material mixing step; (2) Drying step of heat-treating the raw material mixture to obtain a dried product; (3) Pulverizing step of pulverizing the dried product to obtain a pulverized product; (4) Molding the pulverized product to obtain a compact molding step; (5) supporting step of supporting the pulverized material on an inert carrier; and (6) firing step of firing the molded body or support; including one and Also, after the drying step (2) or the pulverizing step (3), the first firing step may be added, and firing may be performed twice in combination with (6). The step of mixing a raw material mixture containing a raw material compound of molybdenum, a raw material compound of bismuth and a raw material compound of cobalt is referred to as "(1) Mixing raw materials to obtain a raw material mixture by mixing raw material compounds containing catalyst component elements. corresponds to "process".

さらに、本発明に係るアクロレインおよびアクリル酸製造用触媒の製造方法は、好ましい実施形態において、原料混合工程の前に、以下の工程を含む;(A1)硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lを、TGまたはTG-DTAにより測定するチェック工程;(B1)チェック工程において、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11質量%未満または16質量%を超える場合、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11~16質量%となるように、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lを調整する調整工程。 Furthermore, in a preferred embodiment, the method for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid according to the present invention includes the following steps before the raw material mixing step; (A1) mass loss rate L of cobalt nitrate hexahydrate 1 is measured by TG or TG-DTA; (B1) In the check step, if the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is less than 11% by mass or more than 16% by mass, cobalt nitrate hexahydrate An adjustment step of adjusting the mass reduction rate L 1 of the cobalt nitrate hexahydrate so that the mass reduction rate L 1 of the hydrated product is 11 to 16% by mass.

(A1)チェック工程
チェック工程は、原料として使用する硝酸コバルト六水和物についてTGまたはTG-DTA測定を行い、質量減量率Lを確認する工程であり、原料混合工程の10~3時間前に行うことが好ましい。また、チェック工程において、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11~16質量%であることが確認された場合は、原料混合工程まで、原料として使用する硝酸コバルト六水和物を、質量減量率Lが変化しないように保管するのが好ましい。保管方法としては、質量減量率Lが変化しない方法であれば公知の方法でよく、特に制限されない。例えば、保管方法としては、原料として使用する硝酸コバルト六水和物の必要量または必要量以上の量を、ホッパーに充填し、窒素置換後、密封して保管したり、原料として必要量または必要量以上の量の硝酸コバルト六水和物を水溶液に溶解させ、水溶液として密封して保管する方法であってもよい。
(A1) Checking step The checking step is a step of performing TG or TG-DTA measurement on cobalt nitrate hexahydrate used as a raw material to confirm the mass loss rate L1, 10 to 3 hours before the raw material mixing step. It is preferable to do In addition, if it is confirmed in the checking step that the mass reduction rate L1 of the cobalt nitrate hexahydrate is 11 to 16% by mass, the cobalt nitrate hexahydrate used as the raw material is removed until the raw material mixing step. , is preferably stored so that the mass reduction rate L1 does not change. The storage method is not particularly limited, and any known method may be used as long as the mass reduction rate L1 does not change. For example, as a storage method, the necessary amount or more of cobalt nitrate hexahydrate to be used as a raw material is filled in a hopper, and after purging with nitrogen, it is sealed and stored, or the necessary amount or necessary amount as a raw material is stored. A method of dissolving cobalt nitrate hexahydrate in an amount equal to or greater than the amount in an aqueous solution and sealing and storing the solution as an aqueous solution may also be used.

(B1)調整工程
調整工程は、チェック工程において、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11質量%未満または16質量%を超えることが確認された場合に、質量減量率Lに応じて、原料として使用する硝酸コバルト六水和物に対して処理を行う工程である。
(B1) Adjustment step In the adjustment step, when it is confirmed in the check step that the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is less than 11 % by mass or exceeds 16% by mass, In this step, cobalt nitrate hexahydrate used as a raw material is treated accordingly.

調整工程で行なわれる処理としては、例えば、硝酸コバルト六水和物を保管する際に、保管場所の湿度、保管量(容器に充填される量)、および保管期間の調整を適宜行う等の処理が挙げられる。これらの処理は、単独で行っても、組み合わせてもよい。ここで、調整工程においては、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11質量%未満の場合と硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが16質量%を超える場合とでは、それぞれ異なる条件で上記処理が行われることとなる。 As the processing performed in the adjustment process, for example, when cobalt nitrate hexahydrate is stored, the humidity of the storage location, the storage amount (the amount filled in the container), and the storage period are appropriately adjusted. are mentioned. These treatments may be performed singly or in combination. Here, in the adjustment step, when the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is less than 11% by mass and when the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate exceeds 16 % by mass, The above processes are performed under different conditions.

例えば、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11質量%未満の場合、硝酸コバルト六水和物に対して吸湿させる処理を行うことが好ましい。吸湿させる処理方法としては、上記処理において、吸湿させる条件で処理を行う。例えば、吸湿させる処理方法としては、原料として使用する硝酸コバルト六水和物の必要量または必要量以上の量を、温度-10~50℃、相対湿度40~100%RHの屋根付き倉庫で1~24時間保管したり、ホッパーに充填した後、1~24時間大気中に放置する方法であってもよい。保管期間は、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lに応じて適宜調整すればよい。また、保管量(容器に充填される量)を増減することにより処理に要する時間を任意に変更できる。 For example, when the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is less than 11% by mass, it is preferable to subject cobalt nitrate hexahydrate to moisture absorption treatment. As a treatment method for absorbing moisture, in the above treatment, the treatment is performed under conditions for absorbing moisture. For example, as a treatment method for moisture absorption, the necessary amount or more of the necessary amount of cobalt nitrate hexahydrate used as a raw material is placed in a covered warehouse at a temperature of -10 to 50 ° C. and a relative humidity of 40 to 100% RH. It may be stored for up to 24 hours, or left in the air for 1 to 24 hours after being filled in a hopper. The storage period may be appropriately adjusted according to the mass loss rate L1 of the cobalt nitrate hexahydrate. In addition, the time required for processing can be arbitrarily changed by increasing or decreasing the storage amount (the amount filled in the container).

また例えば、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが16質量%を超える場合、硝酸コバルト六水和物に対して乾燥させる処理を行うことが好ましい。乾燥させる処理方法としては、上記処理において、乾燥させる条件で処理を行う。例えば、乾燥させる処理方法としては、原料として使用する硝酸コバルト六水和物の必要量または必要量以上の量を、温度-10~40℃、相対湿度0~60%RHの屋根付き倉庫で1~24時間保管したり、ホッパーに充填した後、1~24時間真空乾燥を行う方法であってもよい。保管期間は、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lに応じて適宜調整すればよい。また、保管量(容器に充填される量)を増減することにより処理に要する時間を任意に変更できる。 Further, for example, when the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate exceeds 16 mass%, it is preferable to perform a drying process on the cobalt nitrate hexahydrate. As a treatment method for drying, in the above treatment, the treatment is performed under drying conditions. For example, as a drying method, the necessary amount or more of the cobalt nitrate hexahydrate used as a raw material is placed in a covered warehouse at a temperature of -10 to 40 ° C. and a relative humidity of 0 to 60% RH. It may be stored for up to 24 hours, or may be vacuum dried for 1 to 24 hours after being filled in a hopper. The storage period may be appropriately adjusted according to the mass loss rate L1 of the cobalt nitrate hexahydrate. In addition, the time required for processing can be arbitrarily changed by increasing or decreasing the storage amount (the amount filled in the container).

チェック工程において確認した質量減量率Lに応じて、調整工程で硝酸コバルト六水和物に対して処理を行った後、再度、(A1)硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lを、TGまたはTG-DTAにより測定するチェック工程を行うことが好ましい。すなわち、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11~16質量%となるまで、(A1)チェック工程および(B1)調整工程を繰り返すことが好ましい。なお、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11~16質量%となるように調整する場合は、ある程度、調整時のデータを取得収集することにより、そのデータに基づき、調整により得られる質量減量率Lの数値を推測することが可能である。 After the cobalt nitrate hexahydrate is treated in the adjustment step according to the mass loss rate L1 confirmed in the check step, (A1) the mass loss rate L1 of the cobalt nitrate hexahydrate is adjusted again. , TG or TG-DTA is preferably performed. That is, it is preferable to repeat (A1) the checking step and (B1) the adjusting step until the mass reduction rate L1 of the cobalt nitrate hexahydrate reaches 11 to 16% by mass. In addition, when adjusting the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate to 11 to 16% by mass, by acquiring and collecting data at the time of adjustment to some extent, based on that data, It is possible to estimate the numerical value of the mass loss rate L 1 to be used.

チェック工程またはチェック工程および調整工程を経て、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lが11~16質量%であることが確認された場合、その硝酸コバルト六水和物を用いて、(1)原料混合工程;(2)乾燥工程;(3)粉砕工程;(4)成形工程;(5)担持工程;および(6)焼成工程;のうち、(1)と(2)~(6)の少なくともひとつとが行われる。以下に各工程を説明する。 When it is confirmed through the check step or the check step and the adjustment step that the mass reduction rate L1 of the cobalt nitrate hexahydrate is 11 to 16 mass%, using the cobalt nitrate hexahydrate, ( 1) raw material mixing step; (2) drying step; (3) pulverizing step; (4) molding step; (5) supporting step; ) are performed. Each step will be described below.

(1)原料混合工程
本発明において原料混合工程とは、アクロレインおよびアクリル酸製造用触媒を構成する各触媒成分元素を単独あるいは複数含む原料化合物(例えば、モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物、コバルトの原料化合物、鉄の原料化合物およびニッケルの原料化合物)を混合し、全ての触媒成分元素を含む原料混合物を得る工程である。本発明における原料混合工程では、少なくとも、モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物、コバルトの原料化合物を混合して原料混合物を得るが、これらの混合順序に特に制限はなく、また、原料混合物にはモリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物以外の触媒成分元素を含む原料化合物が含まれていてもよい。
(1) Raw material mixing step In the present invention, the raw material mixing step refers to a raw material compound containing one or more of each catalyst component element constituting the catalyst for producing acrolein and acrylic acid (for example, a raw material compound of molybdenum, a raw material compound of bismuth, cobalt raw material compound, iron raw material compound and nickel raw material compound) to obtain a raw material mixture containing all the catalytic component elements. In the raw material mixing step of the present invention, at least a raw material compound of molybdenum, a raw material compound of bismuth, and a raw material compound of cobalt are mixed to obtain a raw material mixture. Source compounds containing catalyst component elements other than the molybdenum source compound, the bismuth source compound and the cobalt source compound may be included.

本発明で使用することができる触媒成分元素の原料化合物については、モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物を必須とし、かつ、コバルトの原料化合物が、質量減量率Lが特定の範囲である硝酸コバルト六水和物であること以外は特段の制限はなく、一般にこの種の触媒に使用される金属元素の酸化物、水酸化物、アンモニウム塩、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩、塩化物、有機酸塩などの塩類や、それらの水溶液、ゾルなど、あるいは、これらの混合物を組み合わせて用いることができる。中でも、アンモニウム塩や硝酸塩が各触媒成分元素の原料として好適に用いられる。 The raw material compounds of the catalyst component elements that can be used in the present invention are essentially a molybdenum raw material compound, a bismuth raw material compound, and a cobalt raw material compound, and the cobalt raw material compound has a specified mass reduction rate L1. There is no particular limitation other than cobalt nitrate hexahydrate in the range of , chlorides, salts such as organic acid salts, their aqueous solutions, sols, etc., or mixtures thereof can be used in combination. Among them, ammonium salts and nitrates are preferably used as raw materials for each catalytic component element.

モリブデンの原料化合物としては、例えば、パラモリブデン酸アンモニウム、ジモリブデン酸アンモニウム、テトラモリブデン酸アンモニウム、三酸化モリブデン等が挙げられ、このうちパラモリブデン酸アンモニウムが好ましい。また、ビスマスの原料化合物としては、例えば、塩化ビスマス、硝酸ビスマス、硫酸ビスマス、酢酸ビスマス、酸化ビスマス、次炭酸ビスマス等が挙げられ、このうち硝酸ビスマスが好ましい。また、鉄の原料化合物としては、例えば、塩化鉄、硝酸鉄、硫酸鉄、酢酸鉄、酸化鉄、炭酸鉄等が挙げられ、このうち硝酸鉄が好ましい。また、ニッケルの原料化合物としては、例えば、塩化ニッケル、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、酢酸ニッケル、酸化ニッケル、塩基性炭酸ニッケル等が挙げられ、このうち硝酸ニッケルが好ましい。 Examples of molybdenum raw material compounds include ammonium paramolybdate, ammonium dimolybdate, ammonium tetramolybdate, and molybdenum trioxide, among which ammonium paramolybdate is preferred. Examples of bismuth starting compounds include bismuth chloride, bismuth nitrate, bismuth sulfate, bismuth acetate, bismuth oxide, and bismuth subcarbonate, among which bismuth nitrate is preferred. Examples of the raw material compound of iron include iron chloride, iron nitrate, iron sulfate, iron acetate, iron oxide, and iron carbonate, among which iron nitrate is preferred. Examples of nickel raw material compounds include nickel chloride, nickel nitrate, nickel sulfate, nickel acetate, nickel oxide, and basic nickel carbonate, among which nickel nitrate is preferred.

原料混合物は、この種の触媒に一般に用いられている方法により調製すればよく、上記原料化合物の各々を水などの溶媒に溶解あるいは懸濁させて溶液あるいはスラリーとし、これらを順次混合すればよい。また、一つの原料化合物を複数の溶液あるいはスラリーとし分割して混合することもできる。さらには、各原料化合物を溶解させずに溶液あるいはスラリーへ直接添加し、混合することもできる。原料化合物の混合条件(混合順序、温度、圧力、pH等)については特に制限はない。続く乾燥工程における乾燥方法に適用させるように、得られた溶液あるいはスラリーを必要に応じ濃縮しケーキ状としてもよい。 The raw material mixture may be prepared by a method generally used for this type of catalyst. Each of the above raw material compounds may be dissolved or suspended in a solvent such as water to form a solution or slurry, and these may be sequentially mixed. . Also, one raw material compound can be divided into a plurality of solutions or slurries and mixed. Furthermore, each raw material compound can be added directly to the solution or slurry without being dissolved, and mixed. There are no particular restrictions on the mixing conditions (mixing order, temperature, pressure, pH, etc.) of the raw material compounds. The resulting solution or slurry may be concentrated to form a cake, if necessary, so as to apply the drying method in the subsequent drying step.

本発明の製造方法においては、コバルトの原料化合物として、熱重量測定における25℃から105℃までの質量減量率Lが11~16質量%である硝酸コバルト六水和物を用いる。ここで上述のとおり、硝酸コバルト六水和物は吸湿性を有するため、通常の保管状態においては質量減量率Lが経時で微妙に増減変動する。そのため、原料混合工程において所望の触媒成分組成となるように各原料化合物を混合する際、硝酸コバルト六水和物に関しては、質量減量率Lの値を考慮して秤量し使用することが好ましい。なお、工業的規模で触媒を製造する際には、原料混合工程を複数回行って、各回の触媒成分組成が同一となるように調整する必要があるが、質量減量率Lの値を考慮すると各回で硝酸コバルト六水和物の使用量が若干変動することがある。その場合、硝酸コバルト六水和物の使用量およびその質量減量率Lの値を考慮して、原料混合物の系内の総水分量が同じになるように、溶液あるいはスラリーの調製時に使用する水の量を調整してもよいが、質量減量率Lが11~16質量%である硝酸コバルト六水和物を用いる限り、系内の総水分量を毎回同じになるように調整しなくてもよい。 In the production method of the present invention, cobalt nitrate hexahydrate having a weight loss rate L 1 from 25° C. to 105° C. of 11 to 16% by mass in thermogravimetric measurement is used as a raw material compound of cobalt. Here, as described above, cobalt nitrate hexahydrate has hygroscopicity, so the mass weight loss rate L1 slightly fluctuates with time under normal storage conditions. Therefore, when mixing raw material compounds so as to obtain a desired catalyst component composition in the raw material mixing step, cobalt nitrate hexahydrate is preferably weighed and used in consideration of the value of the mass reduction rate L1. . In addition, when producing a catalyst on an industrial scale, it is necessary to perform the raw material mixing process multiple times and adjust the catalyst component composition each time to be the same, but the value of the mass reduction rate L1 should be considered. As a result, the amount of cobalt nitrate hexahydrate used may vary slightly each time. In that case, considering the amount of cobalt nitrate hexahydrate used and the value of its mass reduction rate L1, it is used when preparing the solution or slurry so that the total amount of water in the system of the raw material mixture is the same. The amount of water may be adjusted, but as long as cobalt nitrate hexahydrate with a weight loss rate L1 of 11 to 16% by weight is used, the total amount of water in the system should not be adjusted to be the same each time. may

本発明の製造方法において、ビスマス、鉄、またはニッケルの原料化合物として、それぞれの硝酸塩を用いる場合、上述したようにこれらの硝酸塩の質量減量率Lが触媒の性能に影響を与えることはほとんどないため、これらの硝酸塩の質量減量率Lに基づいて系内の総水分量を調整する必要は特に無いが、これらの質量減量率Lを考慮して適宜調整してもよい。 In the production method of the present invention, when each nitrate is used as a raw material compound of bismuth, iron, or nickel, the mass reduction rate L1 of these nitrates hardly affects the performance of the catalyst as described above. Therefore, it is not particularly necessary to adjust the total water content in the system based on the mass loss rate L1 of these nitrates, but it may be adjusted as appropriate in consideration of these mass loss rates L1.

(2)乾燥工程
本発明における乾燥工程とは、原料混合工程で得られた原料混合物、後述の粉砕工程で得られた粉砕物または後述の成形工程で得られた成形物もしくは後述の担持工程で得られた担持物の少なくとも一つを、好ましくは100~300℃で、より好ましくは150~200℃の範囲の温度で加熱処理する工程である。
(2) Drying step The drying step in the present invention refers to the raw material mixture obtained in the raw material mixing step, the pulverized product obtained in the pulverizing step described later, the molded product obtained in the molding step described later, or the supporting step described later. It is a step of heat-treating at least one of the obtained supports at a temperature in the range of preferably 100 to 300°C, more preferably 150 to 200°C.

乾燥工程において、原料混合工程で得られた原料混合物を加熱処理して乾燥物を得る場合、乾燥物を得るための加熱処理方法には特に限定はなく、原料混合物の形態に適用させるように適宜選択できる。例えば、原料混合物が溶液状またはスラリー状の場合、スプレードライヤー、ドラムドライヤー等を用いて顆粒状あるいは粉末状の乾燥物を得てもよいし、溶液やスラリーをバットなどに入れて箱型乾燥機で乾燥してもよい。原料混合物が溶液またはスラリーを濃縮して得られるケーキ状の場合は、箱型乾燥機、トンネル型乾燥機等を用いて、空気気流中や、窒素などの不活性ガス気流中など気体流通下あるいは雰囲気下で加熱処理してブロック状またはフレーク状の乾燥物を得てもよい。例えば箱型乾燥機、トンネル型乾燥機を用いる場合は、乾燥時間は好ましくは3~30時間、より好ましくは5~20時間である。なお、原料混合物の溶液やスラリーをバットなどに入れて乾燥する場合や、ケーキ状の原料混合物を乾燥する場合は、必要に応じて続く粉砕工程において粉砕可能な乾燥物が得られる方法であればよい。 In the drying step, when the raw material mixture obtained in the raw material mixing step is heat-treated to obtain a dried product, the heat treatment method for obtaining the dried product is not particularly limited, and is appropriately applied to the form of the raw material mixture. You can choose. For example, when the raw material mixture is in the form of a solution or a slurry, a spray dryer, a drum dryer, etc. may be used to obtain a granular or powdery dried product, or the solution or slurry may be placed in a vat or the like and placed in a box-type dryer. It can be dried with If the raw material mixture is in the form of a cake obtained by concentrating a solution or slurry, use a box dryer, tunnel dryer, etc., in an air stream, an inert gas stream such as nitrogen, etc., under gas flow or A block-like or flake-like dried product may be obtained by heat treatment in an atmosphere. For example, when using a box-type dryer or a tunnel-type dryer, the drying time is preferably 3 to 30 hours, more preferably 5 to 20 hours. When drying the solution or slurry of the raw material mixture in a vat or the like, or when drying the cake-like raw material mixture, any method that can obtain a dried product that can be pulverized in the subsequent pulverization step as necessary. good.

また、後述の粉砕工程で得られた粉砕物または後述の成形工程で得られた成形物もしくは後述の担持工程で得られた担持物を加熱処理する場合には、箱型乾燥機、トンネル型乾燥機等を用いて、空気気流中や、窒素などの不活性ガス気流中など気体流通下あるいは雰囲気下で加熱処理して乾燥物とすることができる。 In addition, when heat-treating the pulverized product obtained in the pulverizing step described later, the molded product obtained in the molding step described later, or the supported product obtained in the supporting step described later, a box type dryer, a tunnel type drying Using a machine or the like, heat treatment can be performed in an atmosphere such as an air stream or an inert gas stream such as nitrogen to obtain a dried product.

(3)粉砕工程
本発明における粉砕工程とは、原料混合物の加熱処理により得られた乾燥物を必要に応じて粉砕する工程である。本発明の製造方法においては、上述の乾燥工程で得られた乾燥物を所望の粒度になるように粉砕することが好ましい。
(3) Pulverization step The pulverization step in the present invention is a step of pulverizing, if necessary, the dried product obtained by heat-treating the raw material mixture. In the production method of the present invention, it is preferable to pulverize the dried product obtained in the above-described drying step so as to obtain a desired particle size.

粉砕工程においては、粉砕方法に特に限定はなく、乾燥物の形態に適用させるように選べばよい。例えば各種ハンマーミル、ジェットミル、ボールミル等を用いて乾燥物を粉砕し、続く成形工程または担持工程において使用可能な所望の粒子径を有する粉砕物を得ればよい。この粉砕物を触媒前駆体とする。さらに粉砕後に乾燥または焼成してもよく、この場合は、粉砕後に乾燥または焼成したものを触媒前駆体とする。 In the pulverization step, the pulverization method is not particularly limited, and may be selected so as to be applied to the form of the dried product. For example, the dried product may be pulverized using various hammer mills, jet mills, ball mills, etc. to obtain a pulverized product having a desired particle size that can be used in the subsequent molding step or carrying step. This pulverized material is used as a catalyst precursor. Further, the powder may be dried or calcined after pulverization. In this case, the catalyst precursor is dried or calcined after pulverization.

粉砕工程を経て得られた粉砕物(触媒前駆体)の粒度は、特に限定されないが、後述の成形工程または担持工程において良好な成形性または担持性を維持するために0.1~500μmの範囲、好ましくは10~300μmの範囲である。 The particle size of the pulverized product (catalyst precursor) obtained through the pulverization step is not particularly limited, but is in the range of 0.1 to 500 μm in order to maintain good moldability or supportability in the molding step or supporting step described later. , preferably in the range of 10 to 300 μm.

(4)成形工程または(5)担持工程
本発明における成形工程とは、触媒前駆体として粉砕工程で得られた粉砕物、粉砕物を再度乾燥した乾燥物あるいはこれらの焼成物を、一定の形状に成形する工程である。また、本発明における担持工程とは、触媒前駆体として粉砕工程で得られた粉砕物、粉砕物を再度乾燥した乾燥物あるいはこれらの焼成物を、一定の形状を有する不活性担体に担持する工程である。
(4) Forming step or (5) Supporting step The forming step in the present invention means that the pulverized product obtained in the pulverizing step as a catalyst precursor, the dried product obtained by re-drying the pulverized product, or the calcined product thereof is formed into a certain shape. It is a process of molding into. In addition, the supporting step in the present invention is a step of supporting the pulverized product obtained in the pulverizing step as a catalyst precursor, the dried product obtained by drying the pulverized product again, or the calcined product thereof on an inert carrier having a certain shape. is.

触媒の成形方法としては、触媒前駆体を押し出し成形法や打錠成形法などにより一定の形状に成形する方法が挙げられる。これらの方法は適宜選択し、組み合わせて使用することもできる。また、触媒前駆体は粉体状の不活性物質と混合して成形工程に使用することもできる。 Examples of the method for molding the catalyst include a method for molding a catalyst precursor into a predetermined shape by an extrusion method, a tableting method, or the like. These methods can be appropriately selected and used in combination. Also, the catalyst precursor can be mixed with a powdery inert material and used in the molding process.

また、触媒の担持方法としては、例えば、特開平6-381号公報、特開平10-28877号公報などに記載の方法に準じて、不活性担体に触媒前駆体を担持させることができる。 As a method for supporting the catalyst, for example, the catalyst precursor can be supported on an inert carrier according to the methods described in JP-A-6-381, JP-A-10-28877, and the like.

触媒前駆体を担持させる不活性担体としては、アルミナ、シリカ、シリカ-アルミナ、チタニア、マグネシア、ステアタイト、コージェライト、シリカ-マグネシア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ゼオライト等が挙げられる。その形状についても特に制限はなく、球状、リング状、ペレット状、不定形など公知の形状のものが使用できる。担体が球状の場合、直径は2~10mmの範囲が好ましく、不活性担体に対する触媒活性成分の担持量は、20~300質量%の範囲が好ましい。 Examples of the inert carrier for supporting the catalyst precursor include alumina, silica, silica-alumina, titania, magnesia, steatite, cordierite, silica-magnesia, silicon carbide, silicon nitride and zeolite. There are no particular restrictions on the shape thereof, and known shapes such as spherical, ring, pellet, and irregular shapes can be used. When the carrier is spherical, the diameter is preferably in the range of 2 to 10 mm, and the amount of the catalytically active component supported on the inert carrier is preferably in the range of 20 to 300% by mass.

触媒形状に特に制限はなく、球状、円柱状、リング状、不定形などのいずれの形状でもよく、触媒の形状が球状の場合、直径は4~12mmの範囲が好ましい。もちろん球状の場合、真球である必要はなく実質的に球状であればよく、円柱状およびリング状についても同様に断面形状は真円である必要は無く、実質的に円形であればよい。 The shape of the catalyst is not particularly limited, and may be spherical, cylindrical, ring-shaped, irregular, or the like. When the shape of the catalyst is spherical, the diameter is preferably in the range of 4 to 12 mm. Of course, in the case of a spherical shape, it is not necessary to be a perfect sphere as long as it is substantially spherical. Similarly, in the case of a columnar shape and a ring shape, the cross-sectional shape does not have to be a perfect circle, and it is sufficient if it is substantially circular.

成形工程および担持工程においては、成形性を向上させるための成形助剤、担持状態を向上させるための担持補助剤、バインダーなどを用いることができる。具体例としては、エチレングリコール、グリセリン、プロピオン酸、マレイン酸、ベンジルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールまたはフェノール類の有機化合物や硝酸、硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウムなどが挙げられる。 In the molding step and the carrying step, a molding aid for improving moldability, a carrying aid for improving carrying state, a binder, and the like can be used. Specific examples include organic compounds such as ethylene glycol, glycerin, propionic acid, maleic acid, benzyl alcohol, propyl alcohol, butyl alcohol, phenols, nitric acid, ammonium nitrate and ammonium carbonate.

また、触媒には機械的強度を向上させる目的で、補強材として一般に知られているガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維、鉱物繊維、炭素繊維、シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭化珪素、窒化珪素などの無機質繊維を添加してもよい。 In addition, for the purpose of improving the mechanical strength of the catalyst, glass fiber, ceramic fiber, metal fiber, mineral fiber, carbon fiber, silica, alumina, titanium oxide, silicon carbide, silicon nitride, etc., which are generally known as reinforcing materials, are added to the catalyst. of inorganic fibers may be added.

これらの無機質繊維の添加方法については、特に制限はなく、触媒中に無機質繊維が均一に分散、含有されるようにし得るものであれば、いずれの方法も用いることができる。たとえば、触媒成分元素を含む原料混合物に無機質繊維を添加しても、あるいは触媒成分元素を含む原料混合物を乾燥、粉砕した後に得られる触媒前駆体に無機質繊維を添加してもよい。 The method for adding these inorganic fibers is not particularly limited, and any method can be used as long as the inorganic fibers can be uniformly dispersed and contained in the catalyst. For example, inorganic fibers may be added to a raw material mixture containing catalyst component elements, or inorganic fibers may be added to a catalyst precursor obtained after drying and pulverizing a raw material mixture containing catalyst component elements.

また、触媒に適度な細孔を形成させる目的で気孔形成剤を添加してもよい。気孔形成剤としては、特に制限はなく、でんぷん、セルロース、尿素、ポリビニルアルコール、メラミンシアヌレートなどを使用することができる。 A pore-forming agent may also be added for the purpose of forming appropriate pores in the catalyst. The pore-forming agent is not particularly limited, and starch, cellulose, urea, polyvinyl alcohol, melamine cyanurate and the like can be used.

(6)焼成工程
本発明において焼成工程とは、成形工程で得られた成形体または担持工程で得られた担持体を高温で加熱処理する工程である。
(6) Firing Step In the present invention, the firing step is a step of heat-treating the compact obtained in the molding step or the carrier obtained in the carrying step at a high temperature.

焼成工程で用いる焼成炉には特に制限はなく、一般的に使用される箱型焼成炉あるいはトンネル型焼成炉等を用いればよい。焼成温度としては350~600℃、好ましくは400~550℃、更に好ましくは420~500℃、焼成時間としては1~15時間、好ましくは2~10時間である。焼成雰囲気としては、酸化雰囲気であれば良いが、分子状酸素含有ガス雰囲気が好ましい。分子状酸素含有ガスとしては空気が好適に用いられる。 The firing furnace used in the firing step is not particularly limited, and a generally used box-type firing furnace, tunnel-type firing furnace, or the like may be used. The firing temperature is 350 to 600°C, preferably 400 to 550°C, more preferably 420 to 500°C, and the firing time is 1 to 15 hours, preferably 2 to 10 hours. The firing atmosphere may be an oxidizing atmosphere, but a molecular oxygen-containing gas atmosphere is preferable. Air is preferably used as the molecular oxygen-containing gas.

次に、本発明のアクロレインおよびアクリル酸の製造方法について述べる。本発明のアクロレインおよびアクリル酸の製造方法は、本発明の製造方法により得られた触媒を用いて、プロピレンを接触気相酸化する方法であり、すなわち、本発明の製造方法により触媒を得る工程と、前記触媒を用いてプロピレンを接触気相酸化する工程と、を含む方法である。本発明におけるアクロレインおよびアクリル酸の製造方法では、本発明の製造方法により得られた触媒を反応器内の反応管に充填し、前記反応管内にプロピレンおよび分子状酸素を含有する原料ガスを導入することで、接触気相酸化反応を行うことが好ましい。 Next, the method for producing acrolein and acrylic acid of the present invention will be described. The method for producing acrolein and acrylic acid of the present invention is a method of catalytic gas-phase oxidation of propylene using the catalyst obtained by the production method of the present invention. and catalytic gas-phase oxidation of propylene using the catalyst. In the method for producing acrolein and acrylic acid of the present invention, the catalyst obtained by the production method of the present invention is filled in a reaction tube in a reactor, and a source gas containing propylene and molecular oxygen is introduced into the reaction tube. Therefore, it is preferable to carry out a catalytic gas-phase oxidation reaction.

本発明におけるプロピレンを接触気相酸化してアクロレインおよびアクリル酸を製造するのに用いられる反応器については、固定床反応器である限り特に制限はないが、一般的に用いられる固定床多管式反応器やプレート式反応器などを使用することができ、固定床多管式反応器が好ましい。固定床多管式反応器内の反応管の内径は通常15~50mm、より好ましくは20~40mm、さらに好ましくは22~38mmである。 The reactor used for producing acrolein and acrylic acid by catalytic gas-phase oxidation of propylene in the present invention is not particularly limited as long as it is a fixed bed reactor, but generally used fixed bed multi-tube reactors A reactor, a plate reactor, or the like can be used, and a fixed bed multitubular reactor is preferred. The inner diameter of the reaction tube in the fixed-bed multitubular reactor is usually 15-50 mm, more preferably 20-40 mm, still more preferably 22-38 mm.

固定床多管式反応器の各反応管には、必ずしも単一の触媒を充填する必要はなく、公知である複数種の触媒をそれぞれ層(以下、「反応帯」と記することがある)をなすように充填することも可能である。例えば、担持率の異なる触媒を原料ガス入口側から出口側に向かって担持率が高くなるように充填する方法や、触媒の一部を不活性担体等で希釈する方法、あるいはこれらを組み合わせる方法を採用してもよい。この時、反応帯の数は、反応条件や反応器の規模により適宜決定されるが、反応帯の数が多すぎると触媒の充填作業が煩雑になるなどの問題が発生するため、工業的には2~6程度までが望ましい。 Each reaction tube of the fixed-bed multitubular reactor does not necessarily need to be filled with a single catalyst, and each layer of a plurality of known catalysts (hereinafter sometimes referred to as a "reaction zone") is used. It is also possible to fill so as to form For example, a method of filling catalysts with different loading ratios so that the loading ratio increases from the raw material gas inlet side to the outlet side, a method of diluting a portion of the catalyst with an inert carrier, or a combination of these methods. may be adopted. At this time, the number of reaction zones is appropriately determined according to the reaction conditions and the scale of the reactor. is desirably from 2 to 6.

本発明における反応条件には特に制限はなく、この種の反応に一般に用いられている条件であればいずれも実施することが可能である。例えば、原料ガスとして、好ましくは1~15容量%、より好ましくは4~12容量%のプロピレン;好ましくは0.5~25容量%、より好ましくは2~20容量%の分子状酸素;好ましくは0~30容量%、より好ましくは0~25容量%の水蒸気;および残部が窒素などの不活性ガス;からなる混合ガスを用い、250~450℃の温度範囲で0.1~1.0MPaの圧力下、300~5,000Hr-1(標準状態)の空間速度で触媒に接触させればよい。 The reaction conditions in the present invention are not particularly limited, and any conditions generally used for this type of reaction can be carried out. For example, as a raw material gas, preferably 1 to 15% by volume, more preferably 4 to 12% by volume of propylene; preferably 0.5 to 25% by volume, more preferably 2 to 20% by volume of molecular oxygen; 0 to 30% by volume, more preferably 0 to 25% by volume of water vapor; and the balance being an inert gas such as nitrogen; The catalyst may be contacted at a space velocity of 300 to 5,000 Hr -1 (standard conditions) under pressure.

反応原料ガスとしてのプロピレンのグレードについては特に制限はなく、ポリマーグレードやケミカルグレードのプロピレンなどを用いることができる。また、プロパンの酸化脱水素反応によって得られるプロピレン含有の混合ガスも使用可能であり、この混合ガスに必要に応じ、空気または酸素などを添加して使用することもできる。 There are no particular restrictions on the grade of propylene used as the raw material gas for the reaction, and polymer grade or chemical grade propylene can be used. Also, a propylene-containing mixed gas obtained by oxidative dehydrogenation of propane can be used, and if necessary, air or oxygen can be added to this mixed gas before use.

本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。また、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(20~25℃)の条件下で行われた。また、実施例および比較例における転化率および収率は、次式によって求めた。 The present invention will be described in more detail with the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples. Unless otherwise specified, "%" and "parts" mean "% by mass" and "parts by mass" respectively. Also, in the following examples, unless otherwise specified, the operations were carried out at room temperature (20 to 25° C.). Also, the conversion rate and yield in the examples and comparative examples were determined by the following equations.

転化率[mol%]
=(反応したプロピレンのmol数)/(供給したプロピレンのmol数)×100
収率[mol%]
=(生成したアクロレインおよび生成したアクリル酸の合計mol数)/(供給したプロピレンのmol数)×100。
Conversion rate [mol%]
= (number of moles of propylene reacted)/(number of moles of supplied propylene) x 100
Yield [mol%]
= (total moles of acrolein produced and acrylic acid produced)/(moles of supplied propylene) x 100.

[実験1 コバルトの原料化合物に関する実験]
[硝酸コバルト六水和物の準備]
硝酸コバルト六水和物を、上述の調整工程の処理(保管場所の湿度、保管量(容器に充填される量)、保管期間)を、適宜組み合わせて行うことによって、表1に示される質量減量率Lの硝酸コバルト六水和物を準備した。
[Experiment 1 Experiment on Cobalt Raw Material Compound]
[Preparation of cobalt nitrate hexahydrate]
Cobalt nitrate hexahydrate is treated in the above adjustment step (humidity of the storage location, storage amount (amount filled in the container), storage period) in combination as appropriate to reduce the mass shown in Table 1. Cobalt nitrate hexahydrate of rate L 1 was prepared.

[質量減量率の測定]
質量減量率の測定のための試料として、アルミパンに熱重量分析に要する量(約20mg)の硝酸コバルト六水和物を精秤し(W:室温での硝酸コバルト六水和物質量)測定サンプルを準備した。その後、測定サンプルを熱重量分析(TG)装置(装置名:2000S、マックサイエンス社製)のサンプルホルダに設置した後、25℃以下の室温より毎分2℃の速度で300℃まで昇温し、試料の質量を温度の関数として測定した。測定された試料の質量変化から、硝酸コバルト六水和物の質量減量率L、および硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは下記式(a)、(b)により算出される。また、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは、下記式(c)により算出される。なお、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lと硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lとの和である。
[Measurement of mass weight loss rate]
As a sample for measuring the mass reduction rate, an amount (about 20 mg) of cobalt nitrate hexahydrate required for thermogravimetric analysis was accurately weighed in an aluminum pan (W 1 : amount of cobalt nitrate hexahydrate at room temperature). A measurement sample was prepared. After that, the measurement sample was placed in a sample holder of a thermogravimetric analysis (TG) device (device name: 2000S, manufactured by MacScience), and then the temperature was raised from room temperature of 25°C or lower to 300°C at a rate of 2°C per minute. , the mass of the sample was measured as a function of temperature. From the measured mass change of the sample, the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate and the mass loss rate L 2 of cobalt nitrate hexahydrate are calculated by the following formulas (a) and (b). Also, the ratio R of the mass reduction rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate is calculated by the following formula (c). The mass loss rate L3 of cobalt nitrate hexahydrate is the sum of the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate and the mass loss rate L2 of cobalt nitrate hexahydrate.

(質量%)=(W-W)/W×100 (a)
(質量%)=(W-W)/W×100 (b)
R=L/(L+L)=L/L (c)
ここで、W=25℃での硝酸コバルト六水和物質量(mg)
=105℃到達時の硝酸コバルト六水和物質量(mg)
=300℃到達時の硝酸コバルト六水和物質量(mg)。
L 1 (% by mass) = (W 1 - W 2 )/W 1 × 100 (a)
L 2 (% by mass) = (W 2 - W 3 )/W 1 × 100 (b)
R=L1 / (L1 + L2)= L1 / L3 ( c )
where, W 1 = Cobalt nitrate hexahydrate substance amount (mg) at 25°C
Cobalt nitrate hexahydrate substance amount (mg) when W 2 = reached 105°C
W 3 = Cobalt nitrate hexahydrate substance amount (mg) when reaching 300°C.

[触媒製造例1:触媒(1)の調製]
イオン交換水400部に硝酸コバルト(II)六水和物340部および硝酸ニッケル(II)六水和物82部を溶解し、CoおよびNi水溶液を調製した。このとき使用した硝酸コバルト六水和物の熱重量分析によって算出された硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは11.2質量%、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは66.9質量%であり、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.167であった。また、使用した硝酸ニッケル六水和物の熱重量分析によって算出された25℃から105℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lは14.7質量%、25℃から300℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lは41.4質量%であり、25℃から300℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.355であった。なお、硝酸コバルト六水和物以外の硝酸塩においても、同様の熱重量測定を行うことで、W=25℃での硝酸塩の質量(mg)、W=105℃到達時の硝酸塩の質量(mg)、W=300℃到達時の硝酸塩の質量(mg)を測定し、各式(a)~(c)により、25℃から105℃までの硝酸塩の質量減量率L、105℃から300℃までの硝酸塩の質量減量率L2、および、25℃から300℃までの硝酸塩の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸塩の質量減量率Lの割合Rがそれぞれ算出できる。
[Catalyst Production Example 1: Preparation of catalyst (1)]
A Co and Ni aqueous solution was prepared by dissolving 340 parts of cobalt (II) nitrate hexahydrate and 82 parts of nickel (II) nitrate hexahydrate in 400 parts of ion-exchanged water. The mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate calculated by thermogravimetric analysis of the cobalt nitrate hexahydrate used at this time was 11.2 mass% , and the mass loss rate L3 of cobalt nitrate hexahydrate was 66.9% by mass, and the ratio R of the mass weight loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate was 0.167. In addition, the mass loss rate L1 of nickel nitrate hexahydrate from 25 ° C. to 105 ° C. calculated by thermogravimetric analysis of the nickel nitrate hexahydrate used was 14.7 mass%, from 25 ° C. to 300 ° C. The mass loss rate L 3 of nickel nitrate hexahydrate is 41.4 mass%, and the mass loss rate L 3 of nickel nitrate hexahydrate from 25 ° C to 300 ° C from 25 ° C to 105 ° C The ratio R of the mass loss rate L1 of nickel nitrate hexahydrate was 0.355. For nitrates other than cobalt nitrate hexahydrate, similar thermogravimetric measurements were performed to determine W 1 = mass (mg) of nitrate at 25°C, W 2 = mass of nitrate when reaching 105°C ( mg), the mass (mg) of nitrate when W 3 = 300 ° C. is measured, and the mass loss rate L 1 of nitrate from 25 ° C. to 105 ° C., from 105 ° C. Ratio R of mass loss rate L1 of nitrate from 25° C to 105°C to mass loss rate L2 of nitrate up to 300 °C and mass loss rate L3 of nitrate from 25°C to 300°C are calculated respectively. can.

次に、硝酸第二鉄(硝酸鉄(III)九水和物)99部および硝酸ビスマス(III)五水和物119部を、65質量%の硝酸65部とイオン交換水300部とからなる硝酸水溶液に溶解し、FeおよびBi水溶液を調製した。このとき使用した硝酸第二鉄の熱重量分析によって算出された25℃から105℃までの硝酸第二鉄の質量減量率Lは28.5質量%、25℃から300℃までの硝酸第二鉄の質量減量率Lは63.5質量%であり、25℃から300℃までの硝酸第二鉄の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸第二鉄の質量減量率Lの割合Rは0.449であった。また、使用した硝酸ビスマス(III)五水和物の熱重量分析によって算出された25℃から105℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lは13.0質量%、25℃から300℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lは53.2質量%であり、25℃から300℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lの割合Rは0.244であった。別に、イオン交換水1500部にパラモリブデン(VI)酸アンモニウム四水和物400部を添加し、攪拌しながら溶解し、Mo水溶液を調製した。CoおよびNi水溶液に上記別途調製したFeおよびBi水溶液とMo水溶液とを滴下、混合し、次いで酸化チタン3部を混合し、次いで硝酸カリウム1.9部をイオン交換水30部に溶解した水溶液を添加し、懸濁液(原料混合物)を得た。得られた懸濁液を加熱、ケーキ状になるまで攪拌した後、自然冷却し、塊状の固形物を得た。 Next, 99 parts of ferric nitrate (iron (III) nitrate nonahydrate) and 119 parts of bismuth (III) nitrate pentahydrate are mixed with 65 parts by mass of 65% by mass nitric acid and 300 parts of ion-exchanged water. An aqueous solution of Fe and Bi was prepared by dissolving in an aqueous nitric acid solution. The mass loss rate L1 of ferric nitrate from 25 ° C. to 105 ° C. calculated by thermogravimetric analysis of the ferric nitrate used at this time was 28.5 mass%, and the ferric nitrate from 25 ° C. to 300 ° C. The mass loss rate L3 of iron is 63.5% by mass , and the mass loss rate of ferric nitrate from 25 ° C to 105 ° C with respect to the mass loss rate L3 of ferric nitrate from 25 ° C to 300 ° C The ratio R of L1 was 0.449. Further, the weight loss rate L1 of bismuth (III) nitrate pentahydrate from 25° C to 105°C calculated by thermogravimetric analysis of the bismuth (III) nitrate pentahydrate used was 13.0% by mass, The weight loss rate L3 of bismuth(III) nitrate pentahydrate from 25°C to 300 °C is 53.2% by weight, and the weight loss of bismuth(III) nitrate pentahydrate from 25°C to 300°C is 53.2% by weight. The ratio R of the weight loss rate L1 of bismuth( III ) nitrate pentahydrate from 25° C. to 105° C. to the ratio L3 was 0.244. Separately, 400 parts of ammonium paramolybdate (VI) tetrahydrate was added to 1500 parts of ion-exchanged water and dissolved with stirring to prepare an aqueous Mo solution. The separately prepared Fe and Bi aqueous solution and the Mo aqueous solution were added dropwise to the Co and Ni aqueous solution and mixed, then 3 parts of titanium oxide were mixed, and then an aqueous solution of 1.9 parts of potassium nitrate dissolved in 30 parts of ion-exchanged water was added. to obtain a suspension (raw material mixture). The obtained suspension was heated and stirred until it became cake-like, and then naturally cooled to obtain a lumpy solid.

塊状の固形物をトンネル型乾燥器に搬入し、170℃で14時間乾燥後に、500μm以下に粉砕し、触媒前駆体の粉体を得た。転動造粒機に平均粒径5.0mmのアルミナ球状担体300部を投入し、次いで結合剤として20質量%の硝酸アンモニウム水溶液とともに触媒前駆体の粉体を徐々に投入して、触媒前駆体を担体に担持させた後、空気雰囲気下470℃で6時間焼成して触媒(1)を得た。この触媒(1)の酸素および担体を除く金属元素組成は「Mo12Bi1.3Co6.1Ni1.5Fe1.3Ti0.20.1」であった。 The lumpy solid matter was carried into a tunnel dryer, dried at 170° C. for 14 hours, and pulverized to 500 μm or less to obtain a catalyst precursor powder. 300 parts of alumina spherical carriers having an average particle diameter of 5.0 mm are charged into a tumbling granulator, and then the catalyst precursor powder is gradually added together with a 20% by mass aqueous solution of ammonium nitrate as a binder to obtain a catalyst precursor. After being supported on a carrier, it was calcined at 470° C. for 6 hours in an air atmosphere to obtain catalyst (1). The metal element composition of this catalyst ( 1 ) excluding oxygen and the carrier was " Mo12Bi1.3Co6.1Ni1.5Fe1.3Ti0.2K0.1 " .

また、下記式(d)により算出した触媒(1)の担持率は130質量%であった。
担持率(質量%)=(触媒の質量-担体の質量)/(担体の質量)×100
式(d)。
Further, the support rate of catalyst (1) calculated by the following formula (d) was 130% by mass.
Support rate (mass%) = (mass of catalyst - mass of support) / (mass of support) x 100
Formula (d).

[触媒製造例2:触媒(2)の調製]
触媒製造例2において、使用した硝酸コバルト六水和物の熱重量分析によって算出された硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは13.0質量%、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは68.8質量%であり、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.189であった。
[Catalyst Production Example 2: Preparation of catalyst (2)]
In Catalyst Production Example 2 , the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate calculated by thermogravimetric analysis of the cobalt nitrate hexahydrate used was 13.0 mass%. The rate L 3 was 68.8% by weight and the rate R of the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate was 0.189.

触媒製造例2においては、得られる触媒中のコバルト組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸コバルト六水和物を346部とし、CoおよびNi水溶液調製中の系内の総水分量が同じになるよう、硝酸コバルト六水和物の量およびそのLの値を考慮して、CoおよびNi水溶液の調製時に使用する水の量を394部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(2)を得た。 In Catalyst Production Example 2, 346 parts of cobalt nitrate hexahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the cobalt composition in the resulting catalyst would be the same as in catalyst ( 1 ), and the Co and Ni aqueous solution was being prepared. Considering the amount of cobalt nitrate hexahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Co and Ni aqueous solution was set to 394 parts so that the total amount of water in the system was the same. Except for this, a catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Production Example 1 to obtain Catalyst (2).

[触媒製造例3:触媒(3)の調製]
触媒製造例3において、使用した硝酸コバルト六水和物の熱重量分析によって算出された硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは14.0質量%、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは69.9質量%であり、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.200であった。
[Catalyst Production Example 3: Preparation of catalyst (3)]
In Catalyst Production Example 3 , the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate calculated by thermogravimetric analysis of the cobalt nitrate hexahydrate used was 14.0 mass%. The rate L 3 was 69.9% by weight and the rate R of the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate was 0.200.

触媒製造例3においては、得られる触媒中のコバルト組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸コバルト六水和物を349部とし、CoおよびNi水溶液調製中の系内の総水分量が同じになるよう、硝酸コバルト六水和物の量およびそのLの値を考慮して、CoおよびNi水溶液の調製時に使用する水の量を391部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(3)を得た。 In Catalyst Production Example 3, 349 parts of cobalt nitrate hexahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the cobalt composition in the obtained catalyst was the same as that of catalyst ( 1 ), and the Co and Ni aqueous solution was being prepared. Considering the amount of cobalt nitrate hexahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Co and Ni aqueous solution was set to 391 parts so that the total amount of water in the system was the same. Except for this, a catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Production Example 1 to obtain Catalyst (3).

[触媒製造例4:触媒(4)の調製]
触媒製造例4において、使用した硝酸コバルト六水和物の熱重量分析によって算出された硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは14.2質量%、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは70.1質量%であり、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.203であった。
[Catalyst Production Example 4: Preparation of catalyst (4)]
In Catalyst Production Example 4 , the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate calculated by thermogravimetric analysis of the cobalt nitrate hexahydrate used was 14.2 mass%. The rate L 3 was 70.1% by weight and the rate R of the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate was 0.203.

触媒製造例4においては、得られる触媒中のコバルト組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸コバルト六水和物を350部とし、CoおよびNi水溶液調製中の系内の総水分量が同じになるよう、硝酸コバルト六水和物の量およびそのLの値を考慮して、CoおよびNi水溶液の調製時に使用する水の量を390部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(4)を得た。 In Catalyst Production Example 4, 350 parts of cobalt nitrate hexahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the cobalt composition in the obtained catalyst was the same as that of catalyst ( 1 ), and the Co and Ni aqueous solution was being prepared. Considering the amount of cobalt nitrate hexahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Co and Ni aqueous solution was set to 390 parts so that the total amount of water in the system was the same. Except for this, a catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Production Example 1 to obtain a catalyst (4).

[触媒製造例5:触媒(5)の調製]
触媒製造例5において、使用した硝酸コバルト六水和物の熱重量分析によって算出された硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは15.8質量%、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは70.9質量%であり、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.223であった。
[Catalyst Production Example 5: Preparation of catalyst (5)]
In Catalyst Production Example 5 , the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate calculated by thermogravimetric analysis of the cobalt nitrate hexahydrate used was 15.8 mass%. The rate L 3 was 70.9% by weight and the rate R of the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate was 0.223.

触媒製造例5においては、得られる触媒中のコバルト組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸コバルト六水和物を355部とし、CoおよびNi水溶液調製中の系内の総水分量が同じになるよう、硝酸コバルト六水和物の量およびそのLの値を考慮して、CoおよびNi水溶液の調製時に使用する水の量を385部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(5)を得た。 In Catalyst Production Example 5, 355 parts of cobalt nitrate hexahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the cobalt composition in the resulting catalyst would be the same as that of catalyst ( 1 ), and an aqueous solution of Co and Ni was being prepared. Considering the amount of cobalt nitrate hexahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Co and Ni aqueous solution was set to 385 parts so that the total amount of water in the system was the same. A catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Production Example 1, except that Catalyst (5) was obtained.

[触媒製造例6:触媒(6)の調製]
触媒製造例6において、使用した硝酸コバルト六水和物の熱重量分析によって算出された硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは10.7質量%、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは66.2質量%であり、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.162であった。
[Catalyst Production Example 6: Preparation of catalyst (6)]
In Catalyst Production Example 6 , the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate calculated by thermogravimetric analysis of the cobalt nitrate hexahydrate used was 10.7 mass%. The rate L 3 was 66.2% by weight and the rate R of the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate was 0.162.

触媒製造例6においては、得られる触媒中のコバルト組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸コバルト六水和物を338部とし、CoおよびNi水溶液調製中の系内の総水分量が同じになるよう、硝酸コバルト六水和物の量およびそのLの値を考慮して、CoおよびNi水溶液の調製時に使用する水の量を402部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(6)を得た。 In Catalyst Production Example 6, 338 parts of cobalt nitrate hexahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the cobalt composition in the resulting catalyst would be the same as in catalyst ( 1 ), and the Co and Ni aqueous solution was being prepared. Considering the amount of cobalt nitrate hexahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Co and Ni aqueous solution was set to 402 parts so that the total amount of water in the system was the same. Except for this, a catalyst was prepared in the same manner as in Catalyst Production Example 1 to obtain catalyst (6).

[触媒製造例7:触媒(7)の調製]
触媒製造例7において、使用した硝酸コバルト六水和物の熱重量分析によって算出された硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは16.5質量%、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lは72.1質量%であり、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.229であった。
[Catalyst Production Example 7: Preparation of catalyst (7)]
In Catalyst Production Example 7 , the mass loss rate L1 of cobalt nitrate hexahydrate calculated by thermogravimetric analysis of the cobalt nitrate hexahydrate used was 16.5 mass%. The rate L 3 was 72.1% by weight and the rate R of the mass loss rate L 1 of cobalt nitrate hexahydrate was 0.229.

触媒製造例7においては、得られる触媒中のコバルト組成が同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸コバルト六水和物を358部とし、CoおよびNi水溶液調製中の系内の総水分量が同じになるよう、硝酸コバルト六水和物の量およびそのLの値を考慮して、CoおよびNi水溶液の調製時に使用する水の量を382部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(7)を得た。 In Catalyst Production Example 7 , 358 parts of cobalt nitrate hexahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the cobalt composition in the resulting catalyst would be the same, and the total amount of cobalt nitrate hexahydrate in the system during the preparation of the Co and Ni aqueous solutions was adjusted to 358 parts. Considering the amount of cobalt nitrate hexahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Co and Ni aqueous solution was set to 382 parts so that the amount of water was the same. A catalyst was prepared in the same manner as in 1 to obtain catalyst (7).

[実験2 鉄、ビスマスおよびニッケルの原料化合物に関する実験]
次に、鉄、ビスマスおよびニッケルの原料について、実験1のコバルトの原料と同様にして、質量減量率Lに基づいて、各元素の原料の使用量を調整した触媒(8)~(10)を製造した。各元素の原料は、実験1の硝酸コバルト六水和物と同様にして、保管場所の湿度、保管量(容器に充填される量)、および保管期間の調整を、適宜組み合わせて行うことによって、表2に示される質量減量率Lの各原料(硝酸鉄九水和物、硝酸ビスマス(III)五水和物および硝酸ニッケル六水和物)を準備した。
[触媒製造例8:触媒(8)の調製]
触媒製造例8において、使用した硝酸鉄九水和物の熱重量分析によって算出された25℃から105℃までの硝酸鉄九水和物の質量減量率Lは38.2質量%、25℃から300℃までの硝酸鉄九水和物の質量減量率Lは81.0質量%であり、25℃から300℃までの硝酸鉄九水和物の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸鉄九水和物の質量減量率Lの割合Rは0.472であった。
[Experiment 2 Experiment on raw material compounds of iron, bismuth and nickel]
Next, with regard to the raw materials of iron, bismuth and nickel, catalysts (8) to (10) were prepared by adjusting the amounts of the raw materials of each element based on the mass reduction rate L1 in the same manner as the raw materials of cobalt in Experiment 1. manufactured. In the same manner as cobalt nitrate hexahydrate in Experiment 1, the raw material of each element was adjusted by appropriately combining the humidity of the storage location, the storage amount (the amount filled in the container), and the storage period. Raw materials (iron nitrate nonahydrate, bismuth (III) nitrate pentahydrate, and nickel nitrate hexahydrate) having a mass reduction rate L 1 shown in Table 2 were prepared.
[Catalyst Production Example 8: Preparation of catalyst (8)]
In Catalyst Production Example 8 , the weight loss rate L1 of iron nitrate nonahydrate from 25° C. to 105° C. calculated by thermogravimetric analysis of the iron nitrate nonahydrate used was 38.2% by mass, 25° C. The mass loss rate L 3 of iron nitrate nonahydrate from 25 ° C. to 300 ° C. is 81.0 mass %, and the mass loss rate L 3 of iron nitrate nonahydrate from 25 ° C. to 300 ° C. The ratio R of the mass loss rate L1 of iron nitrate nonahydrate up to 105° C. was 0.472.

触媒製造例8においては、得られる触媒中のFe組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸鉄九水和物を109部とし、系内の総水分量が同じになるよう、硝酸鉄九水和物の量およびそのLの値を考慮して、FeおよびBi水溶液の調製時に使用する水の量を291部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(8)を得た。 In Catalyst Production Example 8, 109 parts of iron nitrate nonahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the Fe composition in the obtained catalyst was the same as that of catalyst ( 1 ), and the total water content in the system was Considering the amount of iron nitrate nonahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Fe and Bi aqueous solution was 291 parts as in Catalyst Production Example 1 . A catalyst was prepared in the same manner to obtain catalyst (8).

[触媒製造例9:触媒(9)の調製]
触媒製造例9において、使用した硝酸ビスマス(III)五水和物の熱重量分析によって算出された25℃から105℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lは18.6質量%、25℃から300℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lは59.4質量%であり、25℃から300℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸ビスマス(III)五水和物の質量減量率Lの割合Rは0.313であった。
[Catalyst Production Example 9: Preparation of catalyst (9)]
In Catalyst Production Example 9, the mass loss rate L1 of bismuth (III) nitrate pentahydrate from 25° C to 105°C calculated by thermogravimetric analysis of the bismuth (III) nitrate pentahydrate used was 18. 6% by weight, weight loss rate L3 of bismuth(III) nitrate pentahydrate from 25°C to 300 °C is 59.4% by weight, bismuth(III) nitrate pentahydrate from 25°C to 300°C The ratio R of the mass loss rate L1 of bismuth( III ) nitrate pentahydrate from 25°C to 105°C to the mass loss rate L3 of the product was 0.313.

触媒製造例9においては、得られる触媒中のBi組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸ビスマス(III)五水和物を126部とし、系内の総水分量が同じになるよう、硝酸ビスマス(III)五水和物の量およびそのLの値を考慮して、FeおよびBi水溶液の調製時に使用する水の量を294部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(9)を得た。 In Catalyst Production Example 9, 126 parts of bismuth (III) nitrate pentahydrate was used in consideration of the value of L1 so that the Bi composition in the obtained catalyst was the same as that of catalyst ( 1 ), and Considering the amount of bismuth (III) nitrate pentahydrate and its L1 value so that the total water content is the same, except that the amount of water used in the preparation of the Fe and Bi aqueous solution was 294 parts. prepared a catalyst in the same manner as in Catalyst Production Example 1 to obtain Catalyst (9).

[触媒製造例10:触媒(10)の調製]
触媒製造例10において、使用した硝酸ニッケル六水和物の熱重量分析によって算出された25℃から105℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lは19.9質量%、25℃から300℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lは47.6質量%であり、25℃から300℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lに対する、25℃から105℃までの硝酸ニッケル六水和物の質量減量率Lの割合Rは0.418であった。
[Catalyst Production Example 10: Preparation of catalyst (10)]
In Catalyst Production Example 10 , the mass loss rate L1 of nickel nitrate hexahydrate from 25°C to 105°C calculated by thermogravimetric analysis of the nickel nitrate hexahydrate used was 19.9% by mass, 25°C The mass loss rate L 3 of nickel nitrate hexahydrate from 25 ° C. to 300 ° C. is 47.6 mass %, and the mass loss rate L 3 of nickel nitrate hexahydrate from 25 ° C. to 300 ° C. The rate R of the mass loss rate L1 of nickel nitrate hexahydrate up to 105° C. was 0.418.

触媒製造例10においては、得られる触媒中のNi組成が触媒(1)と同じになるよう、Lの値を考慮して硝酸ニッケル六水和物を86部とし、系内の総水分量が同じになるよう、硝酸ニッケル六水和物の量およびそのLの値を考慮して、CoおよびNi水溶液の調製時に使用する水の量を397部としたこと以外は触媒製造例1と同様に触媒を調製し、触媒(10)を得た。 In Catalyst Production Example 10, nickel nitrate hexahydrate was added to 86 parts in consideration of the value of L1 so that the resulting catalyst had the same Ni composition as that of catalyst ( 1 ), and the total water content in the system was Considering the amount of nickel nitrate hexahydrate and its L1 value, the amount of water used in the preparation of the Co and Ni aqueous solution was 397 parts. A catalyst was prepared in the same manner to obtain catalyst (10).

[反応器]
全長3000mm、内径25mmのステンレス製反応管およびこれを覆う熱媒体を流すためのシェルからなる反応器を鉛直方向に用意し、反応管の上部から得られた各触媒(1)~(10)を落下させ、層長が2500mmとなるように充填した。
[Reactor]
A reactor consisting of a stainless steel reaction tube with a total length of 3000 mm and an inner diameter of 25 mm and a shell for flowing a heat medium covering it was prepared in the vertical direction, and each catalyst (1) to (10) obtained from the upper part of the reaction tube was added. It was dropped and packed so that the layer length was 2500 mm.

[酸化反応]
実施例1~5および比較例1、2においては、それぞれ各触媒(1)~(7)を充填した反応器の下部より、プロピレン7.0容量%、酸素13容量%、水蒸気8.5容量%、残部が窒素からなる混合ガスを空間速度1600hr-1(標準状態)で導入し、熱媒体温度310℃にてプロピレン酸化反応を行った。その結果を表1に示す。また、実施例6~8では、それぞれ触媒(8)~(10)を充填して同様の条件でプロピレン酸化反応を行った。その結果を表2に示す。
[Oxidation reaction]
In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, 7.0% by volume of propylene, 13% by volume of oxygen, and 8.5% by volume of steam were supplied from the bottom of the reactors filled with catalysts (1) to (7), respectively. % and the balance being nitrogen was introduced at a space velocity of 1600 hr -1 (standard conditions), and a propylene oxidation reaction was carried out at a heat medium temperature of 310°C. Table 1 shows the results. Further, in Examples 6 to 8, catalysts (8) to (10) were charged, respectively, and the propylene oxidation reaction was carried out under the same conditions. Table 2 shows the results.

Figure 2022155470000001
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Figure 2022155470000002
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実験1(表1)の結果より、質量減量率Lが、11~16質量%である触媒(1)~(5)を用いた実施例1~5では、プロピレン転化率が97.0mol%以上、アクロレインおよびアクリル酸の収率が91.5mol%以上であることが示されている。一方、質量減量率Lが、11質量%未満または16質量%超である触媒(6)、(7)を用いた比較例1、2では、プロピレン転化率が97.0mol%未満、アクロレインおよびアクリル酸の収率が91.5mol%未満であることが示されている。よって、質量減量率Lが11~16質量%の硝酸コバルト六水和物を用いて製造した触媒(1)~(5)は、アクロレインおよびアクリル酸の製造において触媒活性および収率に優れており、当該触媒を用いることにより、アクロレインおよびアクリル酸が高収率で製造できることがわかった。 From the results of Experiment 1 (Table 1), in Examples 1 to 5 using catalysts (1) to (5) having a mass loss rate L 1 of 11 to 16% by mass, the propylene conversion rate was 97.0 mol%. As mentioned above, it is shown that the yield of acrolein and acrylic acid is 91.5 mol % or more. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2 using the catalysts (6) and (7) having a mass loss rate L1 of less than 11% by mass or greater than 16% by mass, the propylene conversion rate was less than 97.0 mol%, acrolein and The yield of acrylic acid is shown to be less than 91.5 mol%. Therefore, the catalysts (1) to (5) produced using cobalt nitrate hexahydrate with a mass loss rate L1 of 11 to 16% by mass are excellent in catalytic activity and yield in the production of acrolein and acrylic acid. It was found that acrolein and acrylic acid can be produced in high yields by using the catalyst.

実験2(表2)の結果より、コバルト以外の原料の硝酸塩の質量減量率Lは、プロピレン転化率、並びにアクロレインおよびアクリル酸の収率に影響を及ぼさないか、硝酸コバルト六水和物の質量減量率Lに比べて影響が小さいことがわかった。 From the results of Experiment 2 (Table 2), it was found that the mass loss rate L1 of the nitrates of the raw materials other than cobalt did not affect the propylene conversion rate and the yields of acrolein and acrylic acid. It was found that the effect is smaller than that of the mass reduction rate L1.

本出願は、2021年3月30日に出願された日本特許出願番号第2021-057249号に基づいており、その開示内容は、その全体が参照により本明細書に組みこまれる。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2021-057249 filed on March 30, 2021, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.

Claims (3)

プロピレンを接触気相酸化してアクロレインおよびアクリル酸を製造するための触媒の製造方法であって、
モリブデンの原料化合物、ビスマスの原料化合物およびコバルトの原料化合物を含む原料混合物を混合する工程を含み、
前記コバルトの原料化合物が、硝酸コバルト六水和物であり、
下記式(a)で示される、前記硝酸コバルト六水和物の熱重量測定における25℃から105℃までの質量減量率Lが、11~16質量%である、触媒の製造方法。
(質量%)=(W-W)/W×100 (a)
ここで、
=25℃での硝酸コバルト六水和物質量(mg)
=105℃到達時の硝酸コバルト六水和物質量(mg)
A method for producing a catalyst for producing acrolein and acrylic acid by catalytic gas-phase oxidation of propylene, comprising:
mixing a source mixture comprising a molybdenum source compound, a bismuth source compound and a cobalt source compound;
The raw material compound of cobalt is cobalt nitrate hexahydrate,
A method for producing a catalyst, wherein the cobalt nitrate hexahydrate has a weight loss rate L 1 from 25° C. to 105° C. in thermogravimetry of 11 to 16% by mass, represented by the following formula (a).
L 1 (% by mass) = (W 1 - W 2 )/W 1 × 100 (a)
here,
Cobalt nitrate hexahydrate substance amount (mg) at W 1 = 25°C
Cobalt nitrate hexahydrate substance amount (mg) when W 2 = reached 105°C
前記触媒が、下記一般式(1):
Mo12BiCo (1)
(式(1)中、Moはモリブデンであり、Biはビスマスであり、Coはコバルトであり、Aは鉄およびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Bはアルカリ金属、アルカリ土類金属およびタリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Cはタングステン、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウムおよびチタンからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、Dはリン、テルル、アンチモン、スズ、セリウム、鉛、ニオブ、マンガン、砒素、ホウ素および亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であり、a、b、c、d、eおよびfはBi、Co、A、B、CおよびDの原子数を表し、0<a≦10、0<b≦20、0<c≦20、0≦d≦10、0≦e≦30、0≦f≦4である(ただし、式(1)は酸化状態を表す酸素を除く)。)
で表される複合酸化物を含む、請求項1に記載の触媒の製造方法。
The catalyst has the following general formula (1):
Mo12BiaCobAcBdCeDf ( 1 ) _ _ _
(In formula (1), Mo is molybdenum, Bi is bismuth, Co is cobalt, A is at least one element selected from the group consisting of iron and nickel, and B is an alkali metal, alkali At least one element selected from the group consisting of earth metals and thallium, C is at least one element selected from the group consisting of tungsten, silicon, aluminum, zirconium and titanium, D is phosphorus, tellurium, at least one element selected from the group consisting of antimony, tin, cerium, lead, niobium, manganese, arsenic, boron and zinc; a, b, c, d, e and f are Bi, Co, A, B , represents the number of atoms of C and D, and is 0 < a ≤ 10, 0 < b ≤ 20, 0 < c ≤ 20, 0 ≤ d ≤ 10, 0 ≤ e ≤ 30, 0 ≤ f ≤ 4 (where Equation (1) excludes oxygen, which represents the oxidation state.)
2. The method for producing a catalyst according to claim 1, comprising a composite oxide represented by
請求項1または2に記載の製造方法により得られた触媒を用いて、プロピレンを接触気相酸化する、アクロレインおよびアクリル酸の製造方法。 A method for producing acrolein and acrylic acid, comprising catalytic gas-phase oxidation of propylene using the catalyst obtained by the production method according to claim 1 or 2.
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