JP2000246108A - Metal oxide catalyst and production of acrylic acid using same - Google Patents

Metal oxide catalyst and production of acrylic acid using same

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JP2000246108A
JP2000246108A JP11052708A JP5270899A JP2000246108A JP 2000246108 A JP2000246108 A JP 2000246108A JP 11052708 A JP11052708 A JP 11052708A JP 5270899 A JP5270899 A JP 5270899A JP 2000246108 A JP2000246108 A JP 2000246108A
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acrylic acid
metal oxide
oxide catalyst
catalyst
metal
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衛 高橋
Shinrin To
新林 屠
Hiroshi Niitsuma
裕志 新妻
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain a high yield of acrylic acid by using a metal oxide catalyst prepared from the metallic elements Mo, V, Sb, A (A is Nb and/or Ta) and B (B is one or more elements selected from Ag, Zn, Sn, Pb, As, Cu, Tl and Se). SOLUTION: This metal oxide catalyst suitable for use in the production of acrylic acid by the vapor phase catalytic oxidation of propane contains the metallic elements Mo, V, Sb, A (A is Nb and/or Ta) and B (B is one or more elements selected from the group comprising Ag, Zn, Sn, Pb, As, Cu, Tl and Se). The preferred ratio among the metallic elements constituting the catalyst is represented by the formula MoVhSbiAjBk [where A and B have the same meanings as the above, (h) and (i) are each 0.01-1.5, i/h=0.3 to 1, (j) is 0.001-3.0 and (k) is 0.0001-0.05].

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プロパンの気相接
触酸化によるアクリル酸の製造方法に使用される金属酸
化物触媒およびその製造方法、ならびに該金属酸化物触
媒を用いるアクリル酸の製造方法関するものである。
The present invention relates to a metal oxide catalyst used in a method for producing acrylic acid by gas phase catalytic oxidation of propane, a method for producing the same, and a method for producing acrylic acid using the metal oxide catalyst. Things.

【0002】[0002]

【従来技術】アクリル酸は、従来プロピレンと酸素とを
接触酸化させてアクロレインを製造し、次いでアクロレ
インと酸素とを接触酸化させるという二段酸化法により
製造されている。他方、上記二段酸化法と比較して製造
コストを大幅に低減できる可能性のある一段酸化法すな
わちプロパンを出発原料として用い、それと酸素とから
一段の反応でアクリル酸を製造する方法の実用化に関す
る研究も各所で行われている。プロパンの一段酸化法の
実用化の検討は、当該反応で優れた転化率および選択率
を発現する触媒の開発を中心に進められており、従来か
かる触媒に関する多数の提案がなされている。すなわ
ち、プロパンの一段酸化法によるアクリル酸の製法に関
する特開平10−45664号公報には、Mo、Vおよ
びSbを必須金属とし、それらとNb、Ta、W、T
i、Zr、CrおよびFe等からなる金属群から選ばれ
た金属とからなる基本的には4成分系の金属酸化物触媒
が提案されており、また特開平9−316023号公報
にも同様な金属からなる4成分系の金属酸化物触媒が開
示されている。上記4成分系の金属酸化物触媒よりもア
クリル酸合成反応における転化率および選択率に優れる
触媒として、特開平10−120617号公報には、前
記特開平10−45664号公報に開示の4成分系金属
酸化物触媒に、さらにAs、Pまたはアルカリ金属を含
む溶液を含浸させてなる基本的に5成分系の金属酸化物
触媒が開示されている。かかる5成分系の金属酸化物触
媒によれば、プロパンの一段酸化法により収率約20〜
25%でアクリル酸を合成できる。
2. Description of the Related Art Acrylic acid is conventionally produced by a two-stage oxidation method in which propylene and oxygen are contact-oxidized to produce acrolein, and then acrolein and oxygen are contact-oxidized. On the other hand, the practical use of a one-step oxidation method that can significantly reduce the production cost as compared with the two-step oxidation method, that is, a method of producing acrylic acid by using propane as a starting material and reacting it with oxygen in a one-step reaction Research is also being conducted in various places. The study of the practical use of the one-stage propane oxidation method has been focused on the development of a catalyst that exhibits excellent conversion and selectivity in the reaction, and many proposals on such a catalyst have been made. That is, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-45664, which relates to a method for producing acrylic acid by a one-step oxidation method of propane, discloses that Mo, V, and Sb are essential metals, and Nb, Ta, W, T
Basically, a four-component metal oxide catalyst comprising a metal selected from the metal group consisting of i, Zr, Cr, Fe and the like has been proposed, and the same applies to JP-A-9-316023. A four-component metal oxide catalyst comprising a metal is disclosed. As a catalyst having a higher conversion and selectivity in the acrylic acid synthesis reaction than the above four-component metal oxide catalyst, JP-A-10-120617 discloses a four-component catalyst disclosed in JP-A-10-45664. A basically five-component metal oxide catalyst obtained by further impregnating a metal oxide catalyst with a solution containing As, P or an alkali metal is disclosed. According to such a five-component metal oxide catalyst, a yield of about 20 to about 20 is obtained by a one-stage oxidation method of propane.
Acrylic acid can be synthesized at 25%.

【0003】また、特開平10−28862号公報は、
主にニトリル合成のためのアルカンとアンモニアの接触
酸化反応触媒に関するものであるが、上記特開平10−
120617号公報に開示の5成分系の金属酸化物触媒
と同様な構成の触媒、すなわち具体的には、前記特開平
10−45664号公報に開示の4成分系金属酸化物触
媒に、さらにMo、W、Zr、Cr、Zr、Ti、N
b、Ta、Fe、P、Si、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属等から選ばれた1つ以上の元素を含む溶液を
含浸させてなる金属酸化物触媒が開示されており、しか
もかかる触媒はプロパンからのアクリル酸合成にも適用
できると記載されている。しかしながら、上記特開平1
0−120617号公報または特開平10−28862
号公報で提案されている触媒では、アクリル酸の反応収
率はなおプロパンの一段酸化の実用化に十分な水準にま
では達していないのが現状である。
[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-28862 discloses that
It mainly relates to a catalyst for the catalytic oxidation reaction of alkane and ammonia for nitrile synthesis.
A catalyst having the same structure as the five-component metal oxide catalyst disclosed in 120617, that is, specifically, the four-component metal oxide catalyst disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-45664, furthermore, Mo, W, Zr, Cr, Zr, Ti, N
b, Ta, Fe, P, Si, a metal oxide catalyst impregnated with a solution containing one or more elements selected from alkali metals, alkaline earth metals, and the like, and the catalyst is propane Is also applicable to the synthesis of acrylic acid from However, Japanese Patent Laid-Open No.
0-120617 or JP-A-10-28862
At present, the reaction yield of acrylic acid has not yet reached a level sufficient for the practical use of the one-stage oxidation of propane in the catalyst proposed in the publication.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、第5成分目の金属
として従来検討されたことがなかった新規な金属を用
い、それとMo、V、Sbおよび金属元素A(但しAは
NbまたはTa)からなる5成分系の複合金属酸化物触
媒によれば、高いアクリル酸収率が得られることを見出
し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
金属元素Mo、V、Sb、A(AはNbおよびTaから
なる群から選ばれた1種以上の元素)およびB(BはA
g、Zn、Sn、Pb、As、Cu、TlおよびSeか
らなる群から選ばれた1種以上の元素)を必須とする金
属酸化物触媒であり、触媒を構成する各金属元素の好ま
しい割合は、触媒を下記式(I)で表した場合、hおよ
びiは、各々0.01〜1.5でかつi/h=0.3〜
1であり、jは0.001〜3.0であり、kは0.00
01〜0.05となる。 MoVhSbiAjBk (I) (式中、AおよびBは前記と同じである。) 以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have used a novel metal which has never been studied before as the fifth component metal, and Mo and Mo. , V, Sb and a five-component composite metal oxide catalyst comprising a metal element A (where A is Nb or Ta) have been found to provide a high acrylic acid yield, and have completed the present invention. Was. That is, the present invention
Metal elements Mo, V, Sb, A (A is at least one element selected from the group consisting of Nb and Ta) and B (B is A
g, Zn, Sn, Pb, As, Cu, Tl, and Se), which is a metal oxide catalyst. The preferred ratio of each metal element constituting the catalyst is as follows. When the catalyst is represented by the following formula (I), h and i are each 0.01 to 1.5 and i / h = 0.3 to
1, j is 0.001 to 3.0, and k is 0.00
01 to 0.05. MoVhSbiAjBk (I) (wherein, A and B are the same as described above.) Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明の金属酸化物触媒を製造す
るための好ましい方法としては、以下の方法が挙げられ
る。すなわち、下記工程(1)および工程(2)からな
る金属酸化物触媒の製造方法であって、そのいずれかの
工程において前記金属元素Bを構成元素とする化合物を
他の金属成分と混合させるという方法である。 工程(1):水性媒体中で、Mo+6の存在下にV+5およ
びSb+3を70℃以上の温度で反応させる工程 工程(2):前記工程(1)で得られる反応生成物に、
金属元素Aを構成元素とする化合物を加えて均一に混合
し、得られる混合物を焼成する工程 なお、上記工程(1)においては、Sb+3、V+5および
Mo+6の三者間で酸化還元反応が起こり、Sb+5が生成
することが確かめられている。上記工程(1)に使用す
るV+5を構成元素とするV+5化合物としては、メタバナ
ジン酸アンモンニウムまたは五酸化バナジウムが好まし
く、Sb+3を構成元素とするSb+3化合物としては、三
酸化アンチモンまたは酢酸アンチモンが好ましく、また
Mo+6を構成元素とするMo+6化合物としては、モリブ
デン酸アンモニウム、酸化モリブデンまたはモリブデン
酸等が挙げられ、好ましくは、水溶性である点で、モリ
ブデン酸アンモニウムである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred methods for producing the metal oxide catalyst of the present invention include the following methods. That is, a method for producing a metal oxide catalyst comprising the following steps (1) and (2), wherein a compound containing the metal element B as a constituent element is mixed with another metal component in one of the steps. Is the way. Step (1): a step of reacting V +5 and Sb +3 at a temperature of 70 ° C. or higher in an aqueous medium in the presence of Mo +6 Step (2): a reaction product obtained in the step (1) To
Step of adding and uniformly mixing a compound having the metal element A as a constituent element, and calcining the obtained mixture. In the step (1), Sb +3 , V +5 and Mo +6 It has been confirmed that an oxidation-reduction reaction occurs to generate Sb +5 . As the V +5 compound having V +5 as a constituent element used in the above step (1), ammonium metavanadate or vanadium pentoxide is preferable, and the Sb +3 compound having Sb +3 as a constituent element is preferably Antimony oxide or antimony acetate is preferable, and examples of the Mo +6 compound having Mo +6 as a constituent element include ammonium molybdate, molybdenum oxide, and molybdic acid. Ammonium.

【0006】工程(1)の酸化還元反応におけるMo+6
化合物、V+5化合物およびSb+3化合物の好ましい使用
割合は、目的とする触媒を構成するMo、VおよびSb
の原子比が以下の組成式(Ia)となる割合である。V
+5化合物およびSb+3化合物の使用割合は、原子比でS
+3:V+5=(0.3〜1):1である。Sb+3の割合
が、0.3未満であるとアクリル酸選択率が低く、一方
1を越えるとアクロレインの転化率が低い。また、下組
成式におけるhおよびiが、0.01未満であるかまた
は1.5を越えると、アクリル酸製造反応においてアク
ロレインの転換率およびアクリル酸選択率が劣る。 MoVhSbi (Ia) (式中、AおよびBは前記と同じである。hおよびi
は、各々0.01〜1.5でかつi/h=0.3〜1で
あ。) より好ましいhおよびiは、0.1〜1である。
Mo +6 in the redox reaction of step (1)
The preferred proportions of the compound, V +5 compound and Sb +3 compound are Mo, V and Sb which constitute the desired catalyst.
Is a ratio such that the following composition formula (Ia) is obtained. V
+5 compound and Sb +3 compound are used in an atomic ratio of S
b + 3 : V + 5 = (0.3-1): 1. If the ratio of Sb +3 is less than 0.3, the selectivity for acrylic acid is low, while if it exceeds 1, the conversion of acrolein is low. When h and i in the following composition formula are less than 0.01 or more than 1.5, the conversion of acrolein and the selectivity for acrylic acid in the acrylic acid production reaction are inferior. MoVhSbi (Ia) wherein A and B are the same as above. H and i
Is 0.01 to 1.5 and i / h = 0.3 to 1 respectively. ) More preferred h and i are 0.1-1.

【0007】上記Mo+6化合物、V+5化合物およびSb
+3化合物とともに、金属元素Bを構成元素とする化合物
(以下B化合物ということがある)を水性媒体中に加え
ても良いし、また次の工程(2)すなわち金属元素A
(AはNbおよびTaからなる群から選ばれた1種以上
の元素)を構成元素とする化合物(以下A化合物という
ことがある)を前記Mo+6化合物、V+5化合物およびS
+3化合物に混合する工程において、A化合物と共にB
化合物をそれらと混合しても良い。金属元素Bは、前記
のとおり、Ag、Zn、Sn、Pb、As、Cu、Tl
およびSeからなる群から選ばれた1種以上の元素であ
り、かかるBを構成元素とする化合物としては、硝酸
銀、酢酸銀、炭酸銀等の銀化合物、硝酸亜鉛、酸化亜鉛
等の亜鉛化合物、塩化第一錫、塩化第二錫等の錫化合
物、酢酸鉛、塩化鉛等の鉛化合物、三酸化砒素、酸化砒
素等の砒素化合物、硝酸銅、酸化第二銅、酸化第一銅等
の銅化合物、硝酸第一タリウム、硝酸第二タリウム等の
タリウム化合物、セレン酸、亜セレン酸、塩化セレン酸
等が挙げられる。上記B化合物の使用量は、得られる触
媒における金属の原子比で、Moを1としたとき、Bが
0.0001〜0.05となる量である。触媒における
Moを1としたときの金属元素Bの割合が、0.000
1未満であると添加の効果が発現せず、一方0.05を
越えるとアクリル酸の収率が低下する。
The above Mo +6 compound, V +5 compound and Sb
In addition to the +3 compound, a compound containing the metal element B as a constituent element (hereinafter sometimes referred to as a B compound) may be added to the aqueous medium, or the next step (2), namely, the metal element A
(Where A is at least one element selected from the group consisting of Nb and Ta) as a constituent element (hereinafter sometimes referred to as A compound) by the above Mo +6 compound, V +5 compound and S
In the step of mixing with the compound b +3,
The compounds may be mixed with them. As described above, the metal element B includes Ag, Zn, Sn, Pb, As, Cu, and Tl.
And Se, which are at least one element selected from the group consisting of Se, such compounds having B as a constituent element include silver compounds such as silver nitrate, silver acetate and silver carbonate, zinc compounds such as zinc nitrate and zinc oxide, Tin compounds such as stannous chloride and stannic chloride; lead compounds such as lead acetate and lead chloride; arsenic compounds such as arsenic trioxide and arsenic oxide; copper such as copper nitrate, cupric oxide and cuprous oxide Compounds, thallium compounds such as thallous nitrate and thallous nitrate, selenic acid, selenous acid, selenic chloride and the like. The amount of the B compound used is such that when Mo is 1, B is 0.0001 to 0.05 in terms of the atomic ratio of the metal in the obtained catalyst. The ratio of the metal element B when Mo is 1 in the catalyst is 0.000
If it is less than 1, the effect of the addition will not be exhibited, while if it exceeds 0.05, the yield of acrylic acid will decrease.

【0008】水性媒体における上記金属化合物の好まし
い仕込み量は、水100重量部当たり、3種の金属化合
物の合計量3〜30重量部である。3種の金属化合物の
合計量が、30重量部を越えるとV化合物またはMo化
合物の一部が不溶解物となり、酸化還元反応が不完全に
なり易い。上記反応は、70℃以上の加熱下でないと進
行せず、好ましい反応温度は、水性媒体の沸点付近であ
る。反応時間は10〜30時間程度が好ましい。S
+3、V+5およびMo+6の三者間の酸化還元反応を促進
するために、工程(1)における反応液中に酸素ガスを
吹き込か、または酸化還元反応がある程度進行した後に
反応液中に過酸化水素を滴下することが好ましい。酸素
ガスの代わりに空気等の酸素ガスを含有する気体を使用
しても良く、酸素ガス含有気体における好ましい酸素ガ
ス濃度は、0.5vol %以上であり、さらに好ましく
は、1〜20vol %であり、特に好ましくは、2〜15
vol %(以下%と略す)である。好ましい吹き込み速度
(流量)は、酸化還元反応液の反応液量に依存するが、
反応液量が200ml〜500ml程度であれば、3〜12
リットル/Hrが好ましい。上記酸素ガス含有気体の反応液中
への吹き込み時間は、4時間以上が好ましい。さらに好
ましい吹き込み時間は、5〜10時間である。酸素ガス
含有気体の吹き込み時間が4時間未満であると、得られ
る触媒の活性が低いことがある。過酸化水素の滴下に当
たっては、過酸化水素濃度が0.01〜35重量%程度の
過酸化水素水を用いることが好ましく、過酸化水素の好
ましい滴下量は、モル比でSbの1に対して、0.2〜1.
2である。その際に滴下を受ける反応液の好ましい温度
は80〜100℃である。また、過酸化水素の滴下は短
時間内で終了させてもよいし、長時間に渡ってもよい。
The preferred amount of the metal compound in the aqueous medium is 3 to 30 parts by weight in total of three metal compounds per 100 parts by weight of water. If the total amount of the three metal compounds exceeds 30 parts by weight, a part of the V compound or the Mo compound becomes insoluble, and the oxidation-reduction reaction tends to be incomplete. The above reaction does not proceed unless heated at 70 ° C. or higher, and the preferred reaction temperature is around the boiling point of the aqueous medium. The reaction time is preferably about 10 to 30 hours. S
In order to promote the redox reaction among the three of b +3 , V +5 and Mo +6 , oxygen gas is blown into the reaction solution in step (1), or after the redox reaction has progressed to some extent. It is preferable to drop hydrogen peroxide into the reaction solution. Instead of oxygen gas, a gas containing oxygen gas such as air may be used. The preferred oxygen gas concentration in the oxygen gas-containing gas is 0.5 vol% or more, and more preferably 1 to 20 vol%. And particularly preferably, 2 to 15
vol% (hereinafter abbreviated as%). The preferred blowing rate (flow rate) depends on the amount of the oxidation-reduction reaction solution,
If the reaction solution volume is about 200 ml to 500 ml, 3 to 12
Liter / Hr is preferred. The time for blowing the oxygen-containing gas into the reaction solution is preferably 4 hours or more. A more preferred blowing time is 5 to 10 hours. If the blowing time of the oxygen gas-containing gas is less than 4 hours, the activity of the obtained catalyst may be low. In dropping the hydrogen peroxide, it is preferable to use a hydrogen peroxide solution having a hydrogen peroxide concentration of about 0.01 to 35% by weight, and a preferable dropping amount of the hydrogen peroxide is 1 in terms of molar ratio to 1 of Sb. , 0.2 to 1.
2. The preferred temperature of the reaction solution to be dropped at this time is 80 to 100 ° C. Further, the dropping of hydrogen peroxide may be completed within a short time, or may be performed for a long time.

【0009】反応の進行度は、反応液における5価のS
bを定量分析し、その量と最初に仕込んだ3価のSbの
量との対比により分かる。すなわち、得られた反応液
に、その液の10倍以上の1N蓚酸水溶液を加えてSb
のみを沈降分離させた後、沈澱物を沃化水素酸にて滴定
することにより、5価のSbを定量分析できる。反応液
中のMoおよびVの原子価は、電子スピン共鳴スペクト
ルの測定等により求められる。
The degree of progress of the reaction is determined by the pentavalent S in the reaction solution.
b is quantitatively analyzed, and can be determined by comparing the amount thereof with the amount of trivalent Sb initially charged. That is, to the obtained reaction solution, a 1N oxalic acid aqueous solution 10 times or more the amount of the solution was added, and Sb
After sedimentation and separation of only Sb, pentavalent Sb can be quantitatively analyzed by titrating the precipitate with hydroiodic acid. The valences of Mo and V in the reaction solution can be determined by measurement of an electron spin resonance spectrum or the like.

【0010】工程(2)においては、上記反応の反応生
成物であるMo、VおよびSbを含む分散液またはその
蒸発乾固物に、Nb化合物またはTa化合物を加えて均
一に混合する。Nb化合物またはTa化合物を併用して
も良い。さらに前記のとおり、B化合物をNb化合物ま
たはTa化合物とともに添加しても良い。Nb化合物ま
たはTa化合物としては、酸化ニオブ、ニオブ酸、酸化
タンタルおよびタンタル酸等が挙げられる。Nb化合物
またはTa化合物は、これらを水に分散させた形で使用
しても良いが、蓚酸等を併用した蓚酸塩の水溶液の形で
用いることがさらに好ましい。Nbをその蓚酸塩の水溶
液の形態で、工程(1)の反応生成物に加える場合に
は、該水溶液中にアンモニウムイオンを共存させておく
ことが特に好ましく、Nbに対するアンモニウムイオン
および蓚酸イオンの割合は、モル比でNbの1に対し
て、アンモニウムイオン2〜7および蓚酸イオン4〜1
2が好ましい。アンモニウムイオンを提供する化合物と
しては、アンモニアまたはその水溶液が好ましい。Nb
化合物またはTa化合物の使用量(併用する場合にはそ
れらの合計量)は、得られる触媒における金属の原子比
で、Moを1としたとき、NbまたはTaが0.001
〜3.0となる量である。触媒におけるMoを1とした
ときのNbまたはTaの割合が、0.001未満である
と触媒の劣化が起こり、一方3.0を越えると触媒が低
活性となり、プロパンの転換率に劣る。
In the step (2), a Nb compound or a Ta compound is added to a dispersion containing Mo, V and Sb, which are reaction products of the above-mentioned reaction, or a dried product thereof, and uniformly mixed. An Nb compound or a Ta compound may be used in combination. Further, as described above, the B compound may be added together with the Nb compound or the Ta compound. Examples of the Nb compound or Ta compound include niobium oxide, niobic acid, tantalum oxide, and tantalic acid. The Nb compound or Ta compound may be used in a form in which these are dispersed in water, but more preferably in the form of an aqueous solution of oxalate using oxalic acid or the like. When Nb is added to the reaction product of step (1) in the form of an aqueous solution of its oxalate, it is particularly preferable that ammonium ions coexist in the aqueous solution, and the ratio of ammonium ions and oxalate ions to Nb Is a molar ratio of 1 to Nb, 2 to 7 ammonium ions and 4 to 1 oxalate ions.
2 is preferred. As the compound providing an ammonium ion, ammonia or an aqueous solution thereof is preferable. Nb
The amount of the compound or the Ta compound used (or the total amount thereof when used in combination) is such that Nb or Ta is 0.001 assuming that Mo is 1 in the atomic ratio of the metal in the obtained catalyst.
It is an amount that becomes to 3.0. If the ratio of Nb or Ta when Mo is 1 in the catalyst is less than 0.001, the catalyst will be deteriorated. On the other hand, if it exceeds 3.0, the catalyst will have low activity and the conversion of propane will be poor.

【0011】上記操作によって得られる金属化合物の混
合物は、必要により蒸発乾固または噴霧乾燥等の方法に
より乾燥した後、焼成処理を加えることにより、本発明
の触媒として用いられる金属酸化物に転換される。かか
る焼成は、2段階で行なうことが好ましい。すなわち、
まず酸素ガスの存在下、例えば空気中等で、250〜3
50°Cで4〜10時間の加熱を行い、その後不活性ガ
ス中で500〜660°Cで1〜3時間焼成を行なうこ
とが好ましい。上記焼成により得られる金属酸化物の中
の金属元素の含有量の確認は、螢光X線分析によって行
うことができる。上記方法により得られるアクリル酸製
造用触媒は、適当な粒度にまで粉砕して、表面積を増大
させることが好ましく、粉砕方法としては、乾式粉砕法
または湿式粉砕法のいずれの方法も使用でき、粉砕装置
としては、乳鉢、ボールミル等が挙げられる。本触媒の
好ましい粒度は、20μm以下であり、さらに好ましく
は5μm以下である。本触媒は、無担体の状態でも使用
できるが、適当な粒度を有するシリカ、アルミナ、シリ
カアルミナおよびシリコンカーバイド等の担体に担持さ
せた状態で使用することもできる。
The mixture of the metal compounds obtained by the above-mentioned operation is converted into the metal oxide used as the catalyst of the present invention, if necessary, by drying it by a method such as evaporation to dryness or spray drying, followed by baking treatment. You. Such firing is preferably performed in two stages. That is,
First, in the presence of oxygen gas, for example, in air, 250 to 3
It is preferable to perform heating at 50 ° C. for 4 to 10 hours, and then perform firing at 500 to 660 ° C. for 1 to 3 hours in an inert gas. Confirmation of the content of the metal element in the metal oxide obtained by the calcination can be performed by X-ray fluorescence analysis. The acrylic acid production catalyst obtained by the above method is preferably pulverized to an appropriate particle size to increase the surface area. As the pulverization method, any of a dry pulverization method and a wet pulverization method can be used. Examples of the device include a mortar and a ball mill. The preferred particle size of the present catalyst is 20 μm or less, more preferably 5 μm or less. The present catalyst can be used in a state of no carrier, but can also be used in a state of being supported on a carrier such as silica, alumina, silica-alumina and silicon carbide having an appropriate particle size.

【0012】アクリル酸製造の原料であるプロパンおよ
び酸素ガスは、別々に反応器に導入して反応器内で混合
させてもよく、また予め両者を混合させた状態で反応器
に導入しても良い。酸素ガスとしては、純酸素ガスまた
は空気、ならびにこれらを窒素、スチームまたは炭酸ガ
スで希釈したガスが挙げられる。プロパンおよび空気を
使用する場合、空気のプロパンに対する使用割合は、容
積比で30倍以下が好ましく、さらに好ましくは0.2〜
20倍である。好ましい反応温度は300〜600℃で
あり、より好ましくは350〜500℃である。また、
ガス空間速度(以下SVという)としては、300〜5
000/hrが適当である。以下、実施例および比較例を
挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
The propane and oxygen gas, which are the raw materials for the production of acrylic acid, may be separately introduced into the reactor and mixed in the reactor, or they may be mixed in advance and introduced into the reactor. good. Examples of the oxygen gas include pure oxygen gas or air, and a gas obtained by diluting them with nitrogen, steam, or carbon dioxide. When using propane and air, the ratio of air to propane is preferably 30 times or less by volume, more preferably 0.2 to 0.2.
20 times. The preferred reaction temperature is from 300 to 600C, more preferably from 350 to 500C. Also,
The gas space velocity (hereinafter referred to as SV) is 300 to 5
000 / hr is appropriate. Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.

【0013】[0013]

【実施例1】(触媒の製造その1)300mlのガラス
製フラスコ内の蒸留水130ml中に、メタバナジン酸
アンモニウム6.15gを加え、撹拌下で加熱溶解させ
た後、三酸化アンチモン5.87g、モリブデン酸アン
モニウム30.9gおよび82重量%セレン酸溶液0.
317gを加えた。上記成分からなる混合液を360回
転/分の速度で攪拌機を回転させながら、窒素ガス雰囲
気下で16時間加熱還流を行った。その後加熱攪拌を継
続しながら、反応液中に1.71重量%の過酸化水素水
40gを5時間かけて滴下した。得られた青いコロイド
分散液状の分散液を室温まで冷却し、そこに蓚酸8.8
2g、ニオブ酸2.33gおよび28重量%アンモニア
水3.0gを75mlの蒸留水に溶解した常温の水溶液
を加えた。得られた混合液を30分間激しく撹拌した
後、徐々に水分を蒸発させ最終的に120℃で乾固させ
た。上記操作によって得られた固体を280℃で5時間
焼成した後、窒素ガス雰囲気下で580°Cで5時間焼
成した。得られた触媒を打錠成形し、さらに16〜30
メッシュに粉砕したものを以下のアクリル酸製造試験に
使用した。得られた触媒の構成金属の割合は、Mo/V
/Sb/Nb/Se=1.0/0.3/0.23/0.
08/0.008であった。
Example 1 (Production of catalyst 1) 6.15 g of ammonium metavanadate was added to 130 ml of distilled water in a 300 ml glass flask, and dissolved by heating under stirring, and 5.87 g of antimony trioxide was added. 30.9 g ammonium molybdate and 82 wt% selenic acid solution.
317 g were added. The mixture composed of the above components was heated and refluxed for 16 hours in a nitrogen gas atmosphere while rotating a stirrer at a rate of 360 rpm. Then, while continuing the heating and stirring, 40 g of a 1.71% by weight aqueous hydrogen peroxide solution was dropped into the reaction solution over 5 hours. The obtained blue colloidal dispersion liquid was cooled to room temperature, and oxalic acid 8.8 was added thereto.
A room temperature aqueous solution in which 2 g, 2.33 g of niobic acid, and 3.0 g of 28% by weight ammonia water were dissolved in 75 ml of distilled water was added. After the resulting mixture was vigorously stirred for 30 minutes, the water was gradually evaporated and finally dried at 120 ° C. The solid obtained by the above operation was fired at 280 ° C. for 5 hours, and then fired at 580 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas atmosphere. The obtained catalyst was tableted, and further 16 to 30 times.
The material pulverized into a mesh was used in the following acrylic acid production test. The ratio of the constituent metals of the obtained catalyst was Mo / V
/Sb/Nb/Se=1.0/0.3/0.23/0.
08 / 0.008.

【0014】(アクリル酸製造試験1)上記触媒1.5
mlを10mmφの石英製の反応管に充填した。反応管は
390℃に加温し、そこにプロパン4.5%、酸素ガス
7.1%、窒素ガス25%および水蒸気63.4%から
なる混合ガスをSV=1800/hrの速度(接触時間
2秒間)で供給することにより、アクリル酸を合成し
た。プロパンの転化率は58.9%、アクリル酸選択率
は54.6%、そしてアクリル酸収率は32.1%であ
った。なお、プロパン転化率およびアクリル酸収率等
は、以下の計算式によって算出した(いずれもモル数に
より計算)。 ・プロパン転化率(%)=(供給プロパン−未反応プロ
パン)÷供給プロパン ・アクリル酸選択率(%)=生成アクリル酸÷(供給プ
ロパン−未反応プロパン) ・アクリル酸収率(%)=プロパン転化率×アクリル酸
選択率
(Acrylic acid production test 1) The above catalyst 1.5
ml was filled in a 10 mmφ quartz reaction tube. The reaction tube was heated to 390 ° C., and a mixed gas consisting of 4.5% of propane, 7.1% of oxygen gas, 25% of nitrogen gas and 63.4% of steam was added thereto at a rate of SV = 1800 / hr (contact time). (2 seconds) to synthesize acrylic acid. The conversion of propane was 58.9%, the selectivity for acrylic acid was 54.6%, and the yield of acrylic acid was 32.1%. The propane conversion, the acrylic acid yield, and the like were calculated by the following formulas (all calculated by moles).・ Propane conversion (%) = (supply propane−unreacted propane) ÷ supply propane ・ Acrylic acid selectivity (%) = formed acrylic acid 生成 (supply propane−unreacted propane) ・ Acrylic acid yield (%) = propane Conversion x Acrylic acid selectivity

【0015】[0015]

【実施例2】実施例1における82重量%セレン酸溶液
0.317gに代えて、硝酸銅(2価)(3水和物)
0.127gを使用し、かつ実施例1における過酸化水
素水およびその滴下方法に代えて、1.54重量%の過
酸化水素水40gを5分で滴下した。それ以外はすべて
実施例1と同様に操作を行い、粒径16〜30メッシュ
の金属酸化物触媒を得た。得られた触媒の構成金属の割
合は、Mo/V/Sb/Nb/Cu=1.0/0.3/
0.23/0.08/0.003であった。以下、上記
触媒を使用して実施例1と同様な方法によりアクリル酸
製造試験を行った。
EXAMPLE 2 Copper nitrate (divalent) (trihydrate) was used in place of 0.317 g of 82% by weight selenic acid solution in Example 1.
0.127 g was used, and instead of the hydrogen peroxide solution and the method of dropping it in Example 1, 40 g of 1.54 wt% hydrogen peroxide solution was dropped in 5 minutes. Otherwise in the same manner as in Example 1, a metal oxide catalyst having a particle size of 16 to 30 mesh was obtained. The ratio of the constituent metals of the obtained catalyst was Mo / V / Sb / Nb / Cu = 1.0 / 0.3 /
0.23 / 0.08 / 0.003. Hereinafter, an acrylic acid production test was conducted in the same manner as in Example 1 using the above catalyst.

【0016】[0016]

【実施例3】実施例2における硝酸銅に代えて、硝酸タ
リウム(2価)0.14gを使用した以外、すべて実施
例2と同様な操作を行い触媒を得た。得られた触媒の構
成金属の割合は、Mo/V/Sb/Nb/Tl=1.0
/0.3/0.23/0.08/0.003であった。
以下、上記触媒を使用して実施例1と同様な方法により
アクリル酸製造試験を行った。
Example 3 A catalyst was obtained in the same manner as in Example 2 except that 0.14 g of thallium nitrate (divalent) was used instead of copper nitrate in Example 2. The ratio of the constituent metals of the obtained catalyst was Mo / V / Sb / Nb / Tl = 1.0
/0.3/0.23/0.08/0.003.
Hereinafter, an acrylic acid production test was conducted in the same manner as in Example 1 using the above catalyst.

【0017】[0017]

【比較例1】第5番目の金属であるSe、CuまたはT
l等を使用しない点以外は、すべて実施例と同様に操作
をして、以下の構成の金属酸化物触媒を得た。 Mo/V/Sb/Nb=1.0/0.3/0.23/
0.08 以下、上記触媒を使用して、上記各例と同様な方法によ
りアクリル酸製造試験を行った。上記各例のアクリル酸
製造試験の結果は、表1のとおりである。なお、表中の
数値の単位は%である。
Comparative Example 1 The fifth metal, Se, Cu or T
Except that l and the like were not used, all operations were carried out in the same manner as in the example to obtain a metal oxide catalyst having the following constitution. Mo / V / Sb / Nb = 1.0 / 0.3 / 0.23 /
0.08 Hereinafter, an acrylic acid production test was carried out using the above catalyst and in the same manner as in each of the above examples. The results of the acrylic acid production test of each of the above examples are as shown in Table 1. The unit of the numerical values in the table is%.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】[0019]

【発明の効果】プロパンからアクリル酸を合成する一段
の気相接触酸化反応において、本発明の金属酸化物を触
媒として用いることによりアクリル酸を高収率で得るこ
とができる。
The acrylic acid can be obtained in a high yield by using the metal oxide of the present invention as a catalyst in a one-stage gas phase catalytic oxidation reaction for synthesizing acrylic acid from propane.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 51/21 C07C 51/21 57/055 57/055 A Fターム(参考) 4G069 AA02 AA08 BC19A BC19B BC19C BC21A BC21B BC21C BC22A BC22B BC22C BC26A BC26B BC26C BC27A BC27B BC27C BC31A BC31B BC31C BC32A BC32B BC32C BC35A BC35B BC35C BC54A BC54B BC54C BC55A BC55B BC55C BC56A BC56B BC56C BC59A BC59B BC59C BD02A BD02B BD02C BD09A BD09B BD09C CB17 CB63 CB74 FA01 FB30 FC02 4H006 AA02 AC46 BA05 BA07 BA09 BA11 BA12 BA13 BA14 BA15 BA27 BA30 BA81 BC13 BC32 BE30 BS10 4H039 CA65 CC30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07C 51/21 C07C 51/21 57/055 57/055 A F term (Reference) 4G069 AA02 AA08 BC19A BC19B BC19C BC21A BC21B BC21C BC22A BC22B BC22C BC26A BC26B BC26C BC27A BC27B BC27C BC31A BC31B BC31C BC32A BC32B BC32C BC35A BC35B BC35C BC54A BC54B BC54C BC55A BC55B BC55C BC56A BC56B BC56C BC59A BC59C02B02 BC02B02 BC02B02A BA11 BA12 BA13 BA14 BA15 BA27 BA30 BA81 BC13 BC32 BE30 BS10 4H039 CA65 CC30

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属元素Mo、V、Sb、A(AはNb
およびTaからなる群から選ばれた1種以上の元素)お
よびB(BはAg、Zn、Sn、Pb、As、Cu、T
lおよびSeからなる群から選ばれた1種以上の元素)
を必須とする金属酸化物触媒。
1. A metal element Mo, V, Sb, A (A is Nb
And one or more elements selected from the group consisting of Ta and Ta) and B (B is Ag, Zn, Sn, Pb, As, Cu, T
one or more elements selected from the group consisting of l and Se)
A metal oxide catalyst which is essential.
【請求項2】 金属の割合が下記組成式(I)で表され
る割合である金属酸化物触媒。 MoVhSbiAjBk (I) (式中、AおよびBは前記と同じである。hおよびi
は、各々0.01〜1.5でかつi/h=0.3〜1で
あり、jは0.001〜3.0であり、kは0.0001
〜0.05である。)
2. A metal oxide catalyst wherein the proportion of the metal is a proportion represented by the following composition formula (I). MoVhSbiAjBk (I) (where A and B are the same as above. H and i
Are 0.01 to 1.5 and i / h = 0.3 to 1, j is 0.001 to 3.0, and k is 0.0001.
~ 0.05. )
【請求項3】 プロパンを気相で接触酸化させてアクリ
ル酸を製造するに際して、請求項1または請求項2に記
載の金属酸化物触媒を用いることを特徴とするアクリル
酸の製造方法。
3. A method for producing acrylic acid, wherein the metal oxide catalyst according to claim 1 or 2 is used in producing acrylic acid by subjecting propane to catalytic oxidation in a gas phase.
【請求項4】 下記工程(1)および工程(2)からな
る金属酸化物触媒の製造方法であって、そのいずれかの
工程において金属元素Bを構成元素とする化合物を他の
金属成分と混合させることを特徴とする請求項2に記載
の金属酸化物触媒の製造方法。 工程(1):水性媒体中で、Mo+6の存在下にV+5およ
びSb+3を70℃以上の温度で反応させる工程 工程(2):前記工程(1)で得られる反応生成物に、
金属元素Aを構成元素とする化合物を加えて均一に混合
し、得られる混合物を焼成する工程
4. A method for producing a metal oxide catalyst comprising the following steps (1) and (2), wherein a compound containing a metal element B as a constituent element is mixed with another metal component in any one of the steps. The method for producing a metal oxide catalyst according to claim 2, wherein: Step (1): a step of reacting V +5 and Sb +3 at a temperature of 70 ° C. or higher in an aqueous medium in the presence of Mo +6 Step (2): a reaction product obtained in the step (1) To
A step of adding a compound having the metal element A as a constituent element, uniformly mixing the mixture, and firing the obtained mixture.
【請求項5】 プロパンを気相で接触酸化させてアクリ
ル酸を製造するに際して、請求項4に記載の方法によっ
て得られる金属酸化物触媒を用いることを特徴とするア
クリル酸の製造方法。
5. A method for producing acrylic acid, wherein a metal oxide catalyst obtained by the method according to claim 4 is used in producing acrylic acid by catalytically oxidizing propane in a gas phase.
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