JP2000300986A - アクリル酸製造用触媒、その調製方法およびアクリル酸の製造方法 - Google Patents

アクリル酸製造用触媒、その調製方法およびアクリル酸の製造方法

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water absorption
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒性能に優れ、長期にわたって安定的に高
収率でアクリル酸を製造し得るアクリル酸製造用触媒、
この触媒を調製するに好適な調製方法、この触媒を用い
たアクリル酸の製造方法を提供する。 【解決手段】 担体として、下記処理後の水の比抵抗が
10,000Ωcm(25℃)以上となるものを用い
る。(処理方法)担体300mlを500mlコニカル
ビーカーにとり、120℃で2時間乾燥した後、純水を
(吸水量+220)ml加え、常圧下、90℃で30分
間加熱する。ここで、吸水量とは、下記式で示されるも
のである: 吸水量=A/B ただし、式中、 A=300(ml)×充填密度(g/ml)×吸水率
(wt%)/100 B=水の密度(g/ml)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクリル酸製造用
触媒、その調製方法およびアクリル酸の製造方法に関
し、詳しくは触媒性能に優れ、しかもその性能を長期に
わたって維持して、アクリル酸を製造し得るアクリル酸
製造用触媒およびこの触媒を調製するに好適な調製方
法、ならびにこの触媒を用いたアクリル酸の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】アクリル酸の製造方法としては、アクロ
レインを原料として、触媒の存在下で分子状酸素により
接触気相酸化する方法が工業的に広く行われている。こ
のアクリル酸製造用触媒に関しては、モリブデン−バナ
ジウムを主成分とする触媒が主流であり、これらモリブ
デン−バナジウム系触媒の特許としては、例えば、特公
昭50−25914、特公昭57−54172、特開昭
47−8360、特開昭51−70718、特開昭51
−70719各公報などを挙げることができる。
【0003】これらアクリル酸製造用触媒の収率はすで
に高い水準に達しているがいまだに収率の向上が求めら
れているのは、アクリル酸の生産規模が大きく、収率が
わずかでも向上するだけで、原料の節約による経済効果
が極めて高いことによるものである。また、この触媒の
寿命ないし耐久性の向上も、それがもたらす経済的効果
は極めて大きい。
【0004】このような事情から、触媒性能、すなわち
活性、選択性および寿命がより優れたアクリル酸製造用
触媒を開発することは、当該技術分野の研究者の継続的
なテーマとなっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、触媒
性能に優れ、長期にわたって安定的に高い収率でアクリ
ル酸を製造し得るアクリル酸製造用触媒およびこの触媒
を調製するに好適な調製方法、ならびにこの触媒を用い
たアクリル酸の製造方法を提供することにある。
【0006】
【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、アクリル酸製造用触媒に用いられる
担体に着目し、鋭意検討の結果、一般に用いられている
担体を予め洗浄すると、この洗浄担体を用いて得られる
アクリル酸製造用触媒は触媒性能に優れていることを見
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【0007】すなわち、本発明は、モリブデンとバナジ
ウムを主成分とする金属元素組成の酸化物または複合酸
化物を不活性な担体に担持させてなるアクリル酸製造用
触媒において、該担体として、下記処理後の水の比抵抗
が10,000Ωcm(25℃)以上となるものを用い
ることを特徴とするアクリル酸製造用触媒である。 (処理方法)担体300mlを500mlコニカルビー
カー(JIS R−3503準拠)にとり、120℃で
2時間乾燥した後、純水を(吸水量+220)ml加
え、常圧下、90℃で30分間加熱する。ここで、吸水
量とは、下記式で示されるものである: 吸水量=A/B ただし、式中、 A=300(ml)×充填密度(g/ml)×吸水率
(wt%)/100 B=水の密度(g/ml)。
【0008】上記式において、充填密度(D)とは、D
=W1(g)/1000ml(ここで、W1は乾燥担体を
1000mlメスシリンダー(内径65mm)に200
0ml/分の速さで充填したときにメスシリンダーに充
填される担体の重量である)によって示される。
【0009】吸水率(M)とは、M=[(W3(g)−
W2(g))/W2(g)]×100(ここで、W2は乾
燥担体300mlの重量であり、W3は乾燥担体300
mlをステンレス鋼製カゴにいれ、沸騰した純水中で3
0分間沸騰させた後、取り出して、濡れたガーゼで余分
な水分を拭き取ってから秤量したときの重量である)に
よって示される。
【0010】また、本発明は、モリブデンとバナジウム
を主成分とする金属元素組成の酸化物または複合酸化物
を不活性な担体に担持させてなるアクリル酸製造用触媒
において、該担体として、予め下記処理後の水の比抵抗
が10,000Ωcm(25℃)以上となるまで洗浄し
たものを用いることを特徴とするアクリル酸製造用触媒
の調製方法である: (処理方法)担体300mlを500mlコニカルビー
カーにとり、120℃で2時間乾燥した後、純水を(吸
水量+220)ml加え、常圧下、90℃で30分間加
熱する。ここで、吸水量とは、下記式で示されるもので
ある: 吸水量=A/B ただし、式中、 A=300(ml)×充填密度(g/ml)×吸水率
(wt%)/100 B=水の密度(g/ml)。
【0011】また、本発明は、上記アクリル酸製造用触
媒の存在下にアクロレインまたはアクロレイン含有ガス
を分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相酸化
することを特徴とするアクリル酸の製造方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明で用いる担体の材質自体に
は特に制限はなく、アクロレインまたはアクロレイン含
有ガスを気相酸化してアクリル酸を製造するための酸化
触媒を製造する際に用いることができ、また一般に用い
ることが知られている担体を使用することができる。例
えば、アルミナ、シリカ、シリカ・アルミナ、チタニ
ア、マグネシア、シリカ・マグネシア、シリカ・マグネ
シア・アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ゼオライト
など一般的に触媒用担体として用いられるものを挙げる
ことができるが、なかでも、シリカ・アルミナ、シリカ
・マグネシア・アルミナ、炭化ケイ素が好ましい。
【0013】担体の物性、形状、大きさなどに特に制限
はないが、物性に関していえば、比表面積は2m2/g
以下、好ましくは0.01〜1.5m2/gである。吸
水率は0〜70%、好ましくは0〜50%である。ま
た、平均細孔径は1〜1,500μm、好ましくは5〜
500μmである。また、形状については球状、円柱
状、中空状などいずれでもよく、大きさについては、球
状の場合は直径1〜10mm、好ましくは3〜8mmで
ある。
【0014】本発明は、担体として、前記処理を行った
後の水の比抵抗が10,000Ωcm(25℃)以上と
なるものを用いることに特徴を有する。すなわち、担体
300mlを500mlコニカルビーカーにとり、12
0℃で2時間乾燥した後、純水を(吸水量+220)m
l加え、常圧下、90℃で30分間加熱したとき、この
処理後の水の比抵抗が10,000Ωcm(25℃)以
上、好ましくは15,000〜1,000,000Ωc
m(25℃)、特に好ましくは20,000〜1,00
0,000Ωcm(25℃)となるものを用いる。
【0015】本発明における比抵抗とは、25℃の前記
処理後の水の導電率を導電率計で測定し、その逆数をも
って示したものであり、本発明においては、例えば比抵
抗が10,000Ωcmの場合、それを10,000Ω
cm(25℃)として表示する。
【0016】前記処理後の水の比抵抗が10,000Ω
cm(25℃)以上の担体は、担体を水、好ましくは純
水で洗浄することにより好適に調製できる。
【0017】具体的な洗浄方法の一つは、常圧下、90
℃で30分間加熱する操作を繰り返して、前記処理後の
水の比抵抗が10,000Ωcm(25℃)以上、好ま
しくは15,000〜1,000,000Ωcm(25
℃)、特に好ましくは20,000から1,000,0
00Ωcm(25℃)となるようにすることである。前
記処理後の水の比抵抗が10,000Ωcm(25℃)
以上となるのであれば、上記操作は1回でもよい。な
お、上記操作を複数回行う場合には、操作毎に新たな水
を用い、操作毎に前記処理後の水の比抵抗を測定する。
水の使用量には特に制限はないが、例えば担体300m
lとすると第1回の操作には、吸水量+220ml、第
1回以降の操作には、220mlの水を用いる。
【0018】上記水による洗浄に先立って、硝酸などの
酸性の水溶液やアンモニア水などの塩基性の水溶液、ま
たは、アルコール類などの有機溶媒で洗浄してもよい。
例えば、硝酸の水溶液で洗浄する場合、常圧下、90℃
で加熱する操作を繰り返すのがよい。この場合、その後
の水洗は必要であるが、この水洗の際には、必ずしも常
圧下90℃で加熱しなくてもよい。
【0019】また、担体の洗浄手段についても特に制限
はなく、担体を流水中で一定時間洗浄したり、洗浄液に
浸して一定時間静置するだけでもよく、洗浄液と共に加
熱したり、減圧もしくは加圧条件下で該担体の洗浄を行
って、処理後の水が一定の比抵抗値を示すまで洗浄を行
うことが好ましい。
【0020】以上のように、担体を洗浄、好ましくは水
で洗浄することにより、あるいは前記処理後の水の比抵
抗が10,000Ωcm(25℃)以上である担体を用
いることにより、触媒性能に優れたアクリル酸製造用触
媒を得ることができる。
【0021】本発明のアクリル酸製造用触媒は、担体と
して、上記担体を使用する点を除けば、従来公知の方法
にしたがって調製することができる。すなわち触媒組成
や調製方法、担体の種類、担体への触媒成分の担持方法
は公知のものいずれでもよい。
【0022】触媒調製方法において、使用する金属化合
物は必ずしもアンモニウム塩、硝酸塩に限られるもので
はなく、各種酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、水酸化
物、有機酸塩などが使用できる。
【0023】触媒活性成分の担持量については特に制限
はなく、アクロレインを気相酸化してアクリル酸を製造
するに有効な量を担持すればよい。例えば、その担持量
は担体の重量基準で1〜200重量%、好ましくは10
〜100重量%である。
【0024】本発明のアクリル酸製造用触媒を用いてア
クロレインまたはアクロレイン含有ガスを気相酸化しア
クリル酸を製造することは、触媒として上記のアクリル
酸製造用触媒を使用する点を除けば特に制限はなく、こ
の種の反応に用いることができ、また、一般に用いるこ
とが知られている方法にしたがって行うことができる。
例えば、アクロレインまたはアクロレイン含有ガスを1
80〜350℃、好ましくは200〜330℃の温度で
常圧または加圧下に触媒と接触させればよい。
【0025】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。導電率の測定は導電率計(カスタニーLAB
導電率計DS−12、HORIBA製)を用いて行っ
た。
【0026】実施例1 シリカ−アルミナ担体3L(リットル)(3/16イン
チ・球形、充填密度1.20g/ml、吸水率20%)
を3Lの純水を用い、90℃で30分間加熱して洗浄し
た。
【0027】水3,500mlを加熱撹拌しながらモリ
ブデン酸アンモニウム676g、メタバナジン酸アンモ
ニウム149g、パラタングステン酸アンモニウム21
5gを溶解させた。別に、水200mlを加熱撹拌しな
がら硝酸銅154g溶解させた。得られた2つの水溶液
を混合し湯浴上の磁性蒸発皿に入れ、120℃で充分乾
燥させた上記洗浄担体2Lと共に撹拌させながら蒸発乾
固して担体に触媒成分を担持した後、400℃で6時間
空気流通下で熱処理して触媒1を得た。この触媒の酸素
を除く金属元素組成は次の通りであった。 Mo1242.5Cu2 なお、上記使用した担体300mlを500mlのコニ
カルビーカーにとり、120℃で2時間乾燥した後、純
水を292ml(=(300×1.20×0.2)+2
20)加え、常圧下、90℃で30分間加熱した。担体
を分離した後の水の導電率を測定し、比抵抗を求めたと
ころ、16,300Ωcm(25℃)であった。
【0028】実施例2 実施例1で用いたと同じ担体3Lに純水3Lを加え90
℃で30分間加熱して洗浄した後、水を分離し、引き続
き新たに純水2Lを加えて90℃で30分間加熱して洗
浄した。
【0029】以下、担体として上記洗浄した担体を用い
た以外は実施例1と同様にして触媒2を得た。
【0030】なお、実施例1に記載した同様の方法で、
上記使用した担体について導電率を測定し、比抵抗を求
めたところ、23,100Ωcm(25℃)であった。
【0031】実施例3 実施例1で用いたと同じ担体3Lに純水3Lを加え90
℃で30分間加熱して洗浄した。その後、水を分離し、
新たに純水2Lを加えて90℃で30分間加熱して洗浄
する操作を2回繰り返した。
【0032】水3,500mlを加熱撹拌しながらモリ
ブデン酸アンモニウム676g、メタバナジン酸アンモ
ニウム149g、パラタングステン酸アンモニウム21
5gを溶解させた。別に、水200mlを加熱撹拌しな
がら硝酸銅154g溶解させた。得られた2つの水溶液
を混合し、加熱撹拌を続けながら蒸発乾固したのち、ブ
ロック状で乾燥機中にて120℃で5時間乾燥し、約1
00メッシュに粉砕し、粉体を得た。120℃で充分乾
燥させた上記洗浄担体2Lを遠心流動コーティング装置
に投入し、続いて結合材としての蒸留水と共に上記の粉
体を90℃の熱風を通しながら投入して担体に担持させ
た。かくして得られた球状粒子を、400℃で6時間空
気流通下で熱処理して触媒3を得た。
【0033】なお、実施例1に記載した同様の方法で、
上記使用した担体について導電率を測定し、比抵抗を求
めたところ、24,700Ωcm(25℃)であった。
【0034】実施例4 実施例1で用いたと同じ担体3Lに3Lの硝酸水溶液
(2mol/L)を加え、常圧下、90℃で30分間加
熱した。その後、硝酸水溶液を分離し、新たに純水2L
を加えて90℃で30分間加熱して洗浄する操作を2回
繰り返した。
【0035】以下、担体として上記洗浄した担体を用い
た以外は実施例1と同様にして触媒4を得た。
【0036】なお、実施例1に記載した同様の方法で、
上記使用した担体について導電率を測定し、比抵抗を求
めたところ、21,600Ωcm(25℃)であった。
【0037】比較例1 実施例1に記載した同様の方法で、実施例1で用いたと
同じ担体について導電率を測定し、比抵抗を求めたとこ
ろ、8,500Ωcm(25℃)であった。
【0038】以下、担体として上記未洗浄の担体を用い
た以外は実施例1と同様にして触媒5を得た。
【0039】実施例5 ステアタイト担体3L(リットル)(3/16インチ・
球形、充填密度1.30g/ml、吸水率5%)を3L
の純水を用い、90℃で30分間加熱して洗浄した。そ
の後、水を分離し、引き続き新たに純水2Lを加えて9
0℃で30分間加熱して洗浄する操作を2回繰り返し
た。
【0040】以下、担体として上記洗浄した担体を用い
た以外は実施例1と同様にして触媒6を得た。
【0041】なお、上記使用した担体300mlを50
0mlのコニカルビーカーにとり、120℃で2時間乾
燥した後、純水を240ml(=(300×1.30×
0.05)+220)加え、常圧下、90℃で30分間
加熱した。担体を分離した後の水の導電率を測定し、比
抵抗を求めたところ、20,600Ωcm(25℃)で
あった。
【0042】実施例6 実施例5で用いたと同じ担体3Lに3Lのアンモニア水
(アンモニア29%含有)を加え、常圧下、90℃で3
0分間加熱した。その後、アンモニア水を分離し、新た
に純水2Lを加えて90℃で30分間加熱して洗浄する
操作を2回繰り返した。
【0043】以下、担体として上記洗浄した担体を用い
た以外は実施例3と同様にして触媒7を得た。
【0044】なお、実施例5に記載した同様の方法で、
上記使用した担体について導電率を測定し、比抵抗を求
めたところ、13,300Ωcm(25℃)であった。
【0045】比較例2 実施例5に記載した同様の方法で、実施例5で用いたと
同じ担体について導電率を測定し、比抵抗を求めたとこ
ろ、7,900Ωcm(25℃)であった。
【0046】以下、担体として上記未洗浄の担体を用い
た以外は実施例1と同様にして触媒8を得た。
【0047】実施例7 チタニア−ジルコニア担体3L(リットル)(3/16
インチ・球形、充填密度1.0g/ml、吸水率30
%)を3Lの純水を用い、90℃で30分間加熱して洗
浄した。その後、水を分離し、新たに純水2Lを加えて
90℃で30分間加熱して洗浄する操作を2回繰り返し
た。
【0048】以下、担体として上記洗浄した担体を用い
た以外は実施例1と同様にして触媒9を得た。
【0049】なお、上記使用した担体300mlを50
0mlのコニカルビーカーにとり、120℃で2時間乾
燥した後、純水を310ml(=(300×1.0×
0.3)+220)加え、常圧下、90℃で30分間加
熱した。担体を分離した後の水の導電率を測定し、比抵
抗を求めたところ、11,900Ωcm(25℃)であ
った。
【0050】比較例3 実施例7に記載した同様の方法で、実施例7で用いたと
同じ担体について導電率を測定し、比抵抗を求めたとこ
ろ、9,000Ωcm(25℃)であった。
【0051】以下、担体として上記未洗浄の担体を用い
た以外は実施例1と同様にして触媒10を得た。
【0052】実施例8 実施例1〜7および比較例1〜3で得られた触媒(触媒
1〜触媒10)500mlを直径25mmのステンレス
製U字管内に充填し、下記組成の反応ガスを空間速度
(SV)2,000Hr-1で導入し、反応させた。結果
を表1に示す。 アクロレイン 5容量% 空気 25容量% 水蒸気 20容量% 窒素 50容量%実施例9 実施例1および比較例1で得られた触媒(触媒1および
触媒5)を実施例8に記載の反応条件で反応させ、この
反応を4,000時間継続して行った。結果を表2に示
す。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
【0055】
【発明の効果】本発明のアクリル酸製造用触媒は、活
性、選択性および触媒寿命に優れ、長期にわたって高収
率でアクリル酸を製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B01J 27/199 B01J 27/199 Z 32/00 32/00 37/06 37/06 C07C 51/235 C07C 51/235 57/055 57/055 A // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 中村 大介 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の 1 株式会社日本触媒内 Fターム(参考) 4G069 AA03 AA08 BA03A BA03B BA04A BA04B BA05A BA05B BA06A BA06B BA10A BA20A BA20B BB04A BB06A BB06B BC09A BC12A BC13A BC22A BC25A BC26A BC31A BC31B BC35A BC43A BC50A BC51A BC54A BC54B BC55A BC58A BC59A BC59B BC60A BC60B BC62A BC67A BC68A BD07A BD10A CB17 EA02Y EA04Y EB06 EB14Y EC02Y EC06Y EC07Y EC17Y EC21Y EC27 FA01 FB17 4H006 AA02 AC46 BA05 BA06 BA07 BA08 BA10 BA12 BA13 BA14 BA15 BA16 BA20 BA21 BA30 BA35 BA55 BA56 BC13 BE30 BS10 4H039 CA65 CC30

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モリブデンとバナジウムを主成分とする
    金属元素組成の酸化物または複合酸化物を不活性な担体
    に担持させてなるアクリル酸製造用触媒において、該担
    体として、下記処理後の水の比抵抗が10,000Ωc
    m(25℃)以上となるものを用いることを特徴とする
    アクリル酸製造用触媒: (処理方法)担体300mlを500mlコニカルビー
    カーにとり、120℃で2時間乾燥した後、純水を(吸
    水量+220)ml加え、常圧下、90℃で30分間加
    熱する。ここで、吸水量とは、下記式で示されるもので
    ある: 吸水量=A/B ただし、式中、 A=300(ml)×充填密度(g/ml)×吸水率
    (wt%)/100 B=水の密度(g/ml)。
  2. 【請求項2】 アクリル酸製造用触媒が、一般式1 MoaVbWcCudXeYfZgOh (1) (ただし、式中、Moはモリブデン、Vはバナジウム、
    Wはタングステン、Cuは銅、Xはジルコニウム、チタ
    ニウムおよびセリウムよりなる群から選ばれた少なくと
    も1種の元素、Yはマグネシウム、カルシウム、ストロ
    ンチウムおよびバリウムよりなる群から選ばれた少なく
    とも1種の元素、Zはニオブ、アンチモン、スズ、テル
    ル、リン、コバルト、ニッケル、クロム、マンガン、亜
    鉛およびビスマスよりなる群から選ばれた少なくとも1
    種の元素、Oは酸素であり、a=12としたとき、b=
    1〜14、0<c≦12、0<d≦6、e=0〜10、
    f=0〜3、g=0〜10およびhは各元素の酸化状態
    により定まる数値である)で表される金属元素組成の酸
    化物または複合酸化物を不活性な担体に担持させてなる
    ものである請求項1記載のアクリル酸製造用触媒。
  3. 【請求項3】 モリブデンとバナジウムを主成分とする
    金属元素組成の酸化物または複合酸化物を不活性な担体
    に担持させてなるアクリル酸製造用触媒において、該担
    体として、予め下記処理後の水の比抵抗が10,000
    Ωcm(25℃)以上となるまで洗浄したものを用いる
    ことを特徴とするアクリル酸製造用触媒の調製方法: (処理方法)担体300mlを500mlコニカルビー
    カーにとり、120℃で2時間乾燥した後、純水を(吸
    水量+220)ml加え、常圧下、90℃で30分間加
    熱する。ここで、吸水量とは、下記式で示されるもので
    ある: 吸水量=A/B ただし、式中、 A=300(ml)×充填密度(g/ml)×吸水率
    (wt%)/100 B=水の密度(g/ml)。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2のアクリル酸製
    造用触媒の存在下にアクロレインまたはアクロレイン含
    有ガスを分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気
    相酸化することを特徴とするアクリル酸の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007167748A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Mitsubishi Rayon Co Ltd メタクリル酸合成用触媒およびその製造方法、メタクリル酸の製造方法
CN105148900A (zh) * 2015-06-19 2015-12-16 北京林业大学 一类用于阳离子型染料废水湿式催化氧化的催化剂、制备方法及其应用

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