JP2000233133A - バナジウム−リン触媒の活性化方法 - Google Patents
バナジウム−リン触媒の活性化方法Info
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- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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Abstract
とを可能とするバナジウム−リン触媒の活性化方法を提
供する。 【解決手段】 700Kにおいて800(10-4Wm-1
K-1)以上の熱伝導率を有する不活性ガスを含有するガ
ス組成物によりバナジウム−リン触媒を活性化すること
により無水マレイン酸を高収率で製造し得る触媒を得る
ことができる。
Description
触媒の活性化方法に関するものである。詳しく述べる
と、炭素原子数4以上の脂肪族炭化水素を分子状酸素含
有ガスにより接触気相酸化させて無水マレイン酸を製造
するのに好適なバナジウム−リン触媒の活性化方法に関
するものである。
n−ブタンをバナジウム−リン系触媒の存在下に気相酸
化して無水マレイン酸を製造することはよく知られてい
る。そして、使用するバナジウム−リン系触媒、反応条
件などについて多くの特許が提案されている。
ブタンと分子状酸素とを含む原料ガスをバナジウム−リ
ン系触媒に接触させてn−ブタンを選択的に無水マレイ
ン酸に酸化することが行なわれている(例えば、特開昭
50−35088号、特公平4−4969号、特開平5
−115783号、特公平6−39470号、特開平9
−3053号、特開平7−171398号、特開平7−
227544号、特開平7−31883号等)。
る触媒によっては、満足すべき転化率および選択率は得
られていない。
ン酸の収率を高めることはコストダウンなど工業的に有
利になることは当然なことであり、無水マレイン酸の収
率を更に向上させることはこの技術分野の研究者の継続
的な研究テーマとなっている。
ン酸の製造されるバナジウム−リン触媒の活性化方法を
提供することにある。
脂肪族炭化水素をバナジウム−リン系触媒の存在下に気
相酸化して無水マレイン酸を製造する際に、より高い収
率で無水マレイン酸を製造することを可能とするバナジ
ウム−リン触媒の活性化方法を提供することにある。
は、下記(1)〜(8)により達成される。
Wm-1K-1)以上の熱伝導率を有する不活性ガスを含有
するガス組成物によりバナジウム−リン触媒を活性化す
ることを特徴とするバナジウム−リン触媒の活性化方
法。
不活性ガスを含有してなる前記(1)に記載の方法。
該不活性ガスの合計濃度が60〜94.5容量%である
前記(2)に記載の方法。
(窒素ガス/不活性ガスのモル比)が0.05/1〜1
/1である前記(3)または(4)に記載の方法。
オンよりなる群から選ばれた少なくとも1種の不活性ガ
スである前記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の方
法。
記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の方法。
4以上の脂肪族炭化水素と分子状酸素とを含有してなる
ものである前記(1)〜(6)のいずれか一つに記載の
方法。
である前記(1)〜(7)のいずれか一つに記載の方
法。
て800(10-4Wm-1K-1)以上の熱伝導率を有する
不活性ガスを含有するガス組成物によりバナジウム−リ
ン触媒を活性化することよりなるバナジウム−リン触媒
の活性化方法である。
はピロリン酸ジバナジル(VO)2P2O7の組成を有す
るものであるが、特に限定されるものではなく、その触
媒組成、バナジウムとリンとの原子比、ピロリン酸ジバ
ナジルの構造(例えば、α、βおよびγ型などの形
態)、活性化法などは適宜変更してもよく、また無水マ
レイン酸の製造に一般に使用されている、ないしは使用
できることが知られているものであればいずれも使用す
ることができる。したがって、本発明で用いるバナジウ
ム−リン系触媒は、反応促進などを目的とした種々の金
属などを含んでいてもよく、またシリカ、アルミナなど
の担体に担持して使用することもできる。
2938号に記載されているように、X線回折スペクト
ル(対陰極Cu−Ka)において回折角2θが10.7
°、13.1°、21.4°、24.6°、28.4°
および29.5°の主要ピークを有することを特徴とす
るバナジウム−リン系酸化物触媒中間体があり、このよ
うな触媒は、(a)水性媒体中でバナジウム化合物、例
えば五酸化バナジウムとリン化合物、例えばオルトリン
酸および還元剤であるヒドラジンとをリンとバナジウム
の原子比が0.7〜1.25:1およびバナジウムの原
子価が3.9〜4.4の範囲になるような条件下で反応
させることにより前記触媒中間体組成物を沈殿させ、
(b)その後沈殿物を水性触媒体中より取出し、(c)
えられた沈殿物を有機触媒中、リン化合物の存在下50
〜200℃の温度で熱処理して触媒先駆体をえ、(d)
当該先駆体を有機媒体中より取出し、ついで(e)当該
先駆体を250〜550℃の温度で焼成する各段階の操
作からなることを特徴とするリン対バナジウムの原子比
1〜1.25:1の組成を有する触媒である。
されているように、X線回折スペクトル(対陰極Cu−
Kα)において、回折角2θ(±0.2°)が18.5
°、23.0°、28.4°、29.9°および43.
1°の主要ピークを有し、かつ回折角2θ(±0.2
°)=23.0°および28.4°のピークの強度比が
下記範囲内にあるバナジウム−リン系酸化物がある。
ぞれ、回折角2θ(±0.2°)=23.0°および2
8.4°のピーク強度を示す。
0)/I(28.4)≦0.65であり、さらに好まし
くは0.4≦I(23.0)/I(28.4)≦0.6
である。また、バナジウム/リン(原子比)は1/0.
9〜1/1.2、好ましくは1/0.95〜1/1.1
である。
-1)以上の熱伝導率を有する不活性ガス(以下、単に不
活性ガスという)としては、例えばヘリウム(2800
(10-4Wm-1K-1))、ネオン(880(10-4Wm
-1K-1))等があり、これらの単独または混合物がある
が、特に好ましくはヘリウムである。
素ガスをも含有していることが好ましく、該ガス組成物
中の窒素および不活性ガスの合計濃度は、通常、60〜
94.5容量%であり、好ましくは75〜90容量%で
ある。窒素と不活性ガスとの割合(窒素/不活性ガス
(モル比))は、通常、0.05/1〜1/1であり、
好ましくは0.05/1〜0.6/1である。
マレイン酸製造用の原料である炭素原子数4以上の脂肪
族炭化水素と分子状酸素とを含有していることが望まし
い。炭素原子数4以上、好ましくは4〜8の脂肪族炭化
水素の代表例としては、例えば、n−ブタン、1−ブテ
ン、2−ブテン、ブタジエンおよびこれらの混合物を挙
げることができる。通常、n−ブタンが用いられる。こ
のn−ブタンは少量のプロパン、ペンテン類などを含ん
でいてもよく、一般の工業用n−ブタンを用いることが
できる。
化水素の濃度については、例えばn−ブタンの場合、通
常、0.5〜10容量%であり、好ましくは1〜5容量
%である。また、原料ガス中の分子状酸素濃度は、通
常、5〜30容量%であり、好ましくは10〜25容量
%である。なお、分子状酸素の供給源としては、通常、
空気が用いられる。
活性化方法は、通常、該触媒を充填した反応管内あるい
は焼成炉内において前記ガス組成物の気流中で熱処理を
行なうことにより実施される。通常、触媒を充填した反
応管に前記ガス組成物300〜600℃、好ましくは3
50〜550℃の温度、空間速度(SV)500〜1
0,000hr-1、好ましくは1,000〜3,000
hr-1で5〜200時間、好ましくは10〜100時間
流通させることにより行なわれる。
はなく、原料ガス中に窒素および不活性希ガスを共存さ
せる点を除けば、無水マレイン酸の製造に一般的に採用
されている、ないしは採用できることが知られている条
件下に酸化反応を行なうことができる。
動床方式のいずれでもよく、例えば固定床方式の場合、
反応温度は、通常、300〜550℃であり、好ましく
は300〜450℃である。反応圧力は常圧および加圧
のいずれでもよいが、通常、常圧で反応を行なうのがよ
い。また、空間速度(STP)は、通常、500〜1
0,000hr-1であり、好ましくは1,000〜5,
000hr-1である。
をさらに具体的に説明する。なお、実施例および比較例
における転化率、選択率および収率はつぎのように定義
される。
のモル数/供給したn−ブタンのモル数)×100 選択率(モル%)=(生成した無水マレイン酸のモル数
/反応したn−ブタンのモル数)×100 収率(モル%)=(生成した無水マレイン酸のモル数/
供給したブタンのモル数)×100触媒の調製 (触媒−I)ベンジルアルコール4000mlに五酸化
バナジウム(V2O5)400gを懸濁させ、攪拌しなが
ら120℃に保ち、5時間還元した。99%オルトリン
酸435.4gを1000mlのベンジルアルコールに
溶解してリン酸溶液を調製した。還元したバナジウム溶
液にリン酸溶液を添加し、120℃に加熱保持して、1
0時間攪拌したところ濃青色沈殿物を生じた。反応液ス
ラリーを放冷した後、生成した沈殿物を分離し、これを
アセトンで洗浄し、140℃で12時間乾燥した。次い
で、長さ5mm、直径5mmに成型した。成型体を空気
気流下、480℃で4時間焼成して触媒−Iを得た。
0mlに五酸化バナジウム(V2O5)400gを懸濁さ
せ、攪拌しながら105℃に保ち、10時間還元した。
99%オルトリン酸435.4gを1000mlのイソ
ブチルアルコールに溶解してリン酸溶液を調製した。還
元したバナジウム溶液にリン酸溶液を添加し、105℃
に加熱保持して、10時間攪拌したところ濃青色沈殿物
を生じた。反応液スラリーを放冷した後、生成した沈殿
物を分離し、これをアセトンで洗浄し、140℃で12
時間乾燥した。次いで、長さ5mm、直径5mmに成型
した。成型体を空気気流下、500℃で4時間焼成して
触媒−IIを得た。
%オルトリン酸3500gを加えて加熱し、80℃に保
持した後、五酸化バナジウム(V2O5)400gを添加
した。攪拌しながら12時間加熱還流したところ、黄色
沈殿物を生じた。生成した沈殿物を分離し、これをアセ
トンで洗浄した後、室温で乾燥した。乾燥物を4000
mlの2−ブチルアルコールに加え80℃に加熱保持し
て12時間攪拌したところ青色沈殿物を生じた。反応液
スラリーを放冷した後、生成した沈殿物を分離し、これ
をアセトンで洗浄し、140℃で12時間乾燥した。次
いで、長さ5mm、直径5mmに成型した。成型体を空
気気流下、500℃で4時間焼成して触媒−IIIを得
た。
オルトリン酸507gと塩酸ヒドロキシルアミン310
gを加えて加熱し、80℃に保持した。五酸化バナジウ
ム(V2O5)400gを発泡に注意しながら少量ずつ添
加した。攪拌しながら12時間加熱還流したところ、濃
青色沈殿物を生じた。反応液スラリーを放冷した後、生
成した沈殿物を分離し、これをアセトンで洗浄し、14
0℃で12時間乾燥した。次いで、長さ5mm、直径5
mmに成型した。成型体を空気気流下、520℃で4時
間焼成して触媒−IVを得た。
ン濃度1.5容量%、酸素濃度20容量%、窒素濃度2
0容量%およびヘリウム濃度58.5容量%の混合ガス
を空間速度1000hr-1で供給した。400℃から4
80℃までの1℃/分の割合で昇温し、480℃で12
時間活性化処理を行なった後、最大収率を示す反応温度
で、n−ブタンの気相酸化を行なった。
ン濃度1.5容量%、酸素濃度20容量%、窒素濃度2
0容量%およびネオン濃度58.5容量%の混合ガスを
空間速度1000hr-1で供給した。400℃から48
0℃までの1℃/分の割合で昇温し、480℃で12時
間活性化処理を行なった後、最大収率を示す反応温度
で、n−ブタンの気相酸化を行なった。
ン濃度1.5容量%、酸素濃度20容量%、窒素濃度2
0容量%およびヘリウム濃度58.5容量%の混合ガス
を空間速度1000hr-1で供給した。400℃から4
50℃までの1℃/分の割合で昇温し、450℃で20
時間活性化処理を行なった後、最大収率を示す反応温度
で、n−ブタンの気相酸化を行なった。
ン濃度1.5容量%の空気混合ガスを空間速度1000
hr-1で供給した。400℃から480℃までの1℃/
分の割合で昇温し、480℃で12時間活性化処理を行
なった後、最大収率を示す反応温度で、n−ブタンの気
相酸化を行なった。
ン濃度1.5容量%、酸素濃度20容量%、窒素濃度2
0容量%およびヘリウム濃度58.5容量%の混合ガス
を空間速度1000hr-1で供給した。400℃から4
80℃までの1℃/分の割合で昇温し、480℃で12
時間活性化処理を行なった。その後、n−ブタン濃度
1.5容量%の空気混合ガスに切り換え、空間速度10
0hr-1で反応を行なった。最大収率を示す反応温度
で、n−ブタンの気相酸化を行なった。
00Kにおいて800(10-4Wm-1K-1以上の熱伝導
率を有する不活性ガスを含有するガス組成物によりバナ
ジウム−リン触媒を活性化することにより目的とする無
水マレイン酸を高収率で製造し得ることができる。
Claims (8)
- 【請求項1】 700Kにおいて800(10-4Wm-1
K-1)以上の熱伝導率を有する不活性ガスを含有するガ
ス組成物によりバナジウム−リン触媒を活性化すること
を特徴とするバナジウム−リン触媒の活性化方法。 - 【請求項2】 該ガス組成物が窒素ガスおよび該不活性
ガスを含有してなる請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 該ガス組成物中の窒素ガスおよび該不活
性ガスの合計濃度が60〜94.5容量%である請求項
2に記載の方法。 - 【請求項4】 窒素ガスと該不活性ガスの割合(窒素ガ
ス/不活性ガスのモル比)が0.05/1〜1/1であ
る請求項3または4に記載の方法。 - 【請求項5】 該不活性ガスがヘリウムおよびネオンよ
りなる群から選ばれた少なくとも1種の不活性ガスであ
る請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項6】 該不活性ガスがヘリウムである請求項1
〜5のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項7】 該ガス組成物がさらに炭素原子数4以上
の脂肪族炭化水素と分子状酸素とを含有してなるもので
ある請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。 - 【請求項8】 該活性化温度は300〜600℃である
請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
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JP03672599A JP3759847B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | バナジウム−リン触媒の活性化方法 |
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JP03672599A Expired - Fee Related JP3759847B2 (ja) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | バナジウム−リン触媒の活性化方法 |
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---|---|---|---|---|
JP2014044001A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Hitachi Appliances Inc | 冷蔵庫 |
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CN106582745B (zh) * | 2015-10-19 | 2019-12-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于精制钒磷氧催化剂中钒源的方法 |
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1999
- 1999-02-16 JP JP03672599A patent/JP3759847B2/ja not_active Expired - Fee Related
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