JP2000351744A - Method for producing methacrolein and methacrylic acid - Google Patents
Method for producing methacrolein and methacrylic acidInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固定床多管式反応
器を用いて、イソブチレン又はtert−ブチルアルコ
ールを分子状酸素により気相接触酸化しメタクロレイン
およびメタクリル酸を製造する方法に関する。The present invention relates to a method for producing methacrolein and methacrylic acid by gas-phase catalytic oxidation of isobutylene or tert-butyl alcohol with molecular oxygen using a fixed-bed multitubular reactor.
【0002】[0002]
【従来の技術】いわゆるモリブデン−ビスマス系複合酸
化物触媒を用いた気相接触酸化によるイソブチレンから
のメタクロレインおよびメタクリル酸の製造技術は良く
知られているところである。2. Description of the Related Art The production technology of methacrolein and methacrylic acid from isobutylene by gas phase catalytic oxidation using a so-called molybdenum-bismuth composite oxide catalyst is well known.
【0003】該酸化反応は、通常、固定床多管式反応器
を用いて行われるが、大きな発熱を伴う反応のため、特
に原料ガス入口側にホットスポットを生じ易く、このた
め過度の酸化反応による収率の低下と、触媒劣化が加速
されることによる触媒寿命の問題がある。特に単位触媒
あたりの生産性を高めるために原料濃度を高くしたり、
空間速度を大きくしようとするとこの問題はより重大と
なる。[0003] The oxidation reaction is usually carried out using a fixed-bed multitubular reactor. However, since the reaction involves a large amount of heat, a hot spot tends to be generated particularly at the raw material gas inlet side. Therefore, there is a problem in that the yield is lowered and the catalyst life is shortened due to accelerated catalyst deterioration. In particular, to increase the raw material concentration in order to increase the productivity per unit catalyst,
This problem becomes more serious when trying to increase space velocity.
【0004】ホットスポットを抑え、生産性と触媒寿命
を改善するために過去にいくつかの提案がなされてい
る。例えば特公昭53−30688号公報にはホットス
ポットの生じ易い部分の触媒を反応に不活性な物質で希
釈してプロピレンを分子状酸素により気相接触酸化しア
クロレインおよびアクリル酸を製造する方法が提案され
ている。またイソブチレンを分子状酸素により気相接触
酸化して、メタクロレインおよびメタクリル酸を合成す
る触媒に関し、例えば特開昭51−127013号公報
には、原料ガス入口側に所謂担持型触媒を置き、出口側
を通常の成形触媒とする方法が、特開平6−19214
4号公報には、担持触媒を原料ガス入口側から出口側に
向かって担持量がより高くなるように充填する方法が提
案されている。Several proposals have been made in the past to reduce hot spots and improve productivity and catalyst life. For example, Japanese Patent Publication No. 53-30688 proposes a method for producing acrolein and acrylic acid by diluting a catalyst in a portion where a hot spot easily occurs with a substance inert to the reaction and subjecting propylene to gas phase catalytic oxidation with molecular oxygen. Have been. In addition, a catalyst for synthesizing methacrolein and methacrylic acid by subjecting isobutylene to gas-phase catalytic oxidation with molecular oxygen, for example, JP-A-51-127003 discloses a so-called supported catalyst placed on the raw material gas inlet side, and an outlet. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-19214 discloses a method in which the side of the molded catalyst is used as a normal molded catalyst.
No. 4 proposes a method of filling a supported catalyst such that the supported amount becomes higher from the raw material gas inlet side toward the outlet side.
【0005】また、特開平4−217932号公報に
は、占有容積すなわち大きさの異なる複数種の触媒を原
料ガス入口側から出口側に向かって占有容積がより小さ
くなるように充填する方法が提案されている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-217932 proposes a method of filling a plurality of types of catalysts having different occupied volumes, that is, different sizes, so that the occupied volumes become smaller from the inlet side of the raw material gas toward the outlet side. Have been.
【0006】さらに、特開平3−176440号公報、
特開平3−200733号公報には、モリブデン−ビス
マス系多元触媒の成分中のアルカリ金属とタリウム群元
素、アルカリ土類金属元素の種類および/または量を変
更することにより、活性を制御された複数種の触媒を用
意し、原料ガス入口側より出口側に向かって活性のより
高い触媒を充填する方法が、特開平3−294238号
公報には、モリブデン−ビスマス系多元触媒成分中のア
ルカリ金属とタリウム群元素の種類および/または量を
変更するとともに触媒調製時の焼成温度を変更すること
により活性を制御し、上記と同様に充填する方法が開示
されている。また、特開平3−215441号公報で
は、モリブデン−ビスマス系多元触媒のタングステン、
鉄、ニッケルおよび/またはコバルトを必須成分とし、
さらに、リン、テルル、アンチモン、スズ、セリウム、
鉛、ニオブ、マンガン、ヒ素および亜鉛のうち少なくと
も1種の元素を必須とした触媒において、上記元素の種
類および/または量を変更することにより活性を制御
し、上記と同様に充填する方法が開示されている。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-176440,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-200733 discloses a plurality of molybdenum-bismuth based multi-component catalysts in which the activity is controlled by changing the types and / or amounts of alkali metals, thallium group elements, and alkaline earth metal elements. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-294238 discloses a method of preparing a kind of catalyst and filling a catalyst having a higher activity from the inlet side of the raw material gas toward the outlet side. A method is disclosed in which the activity is controlled by changing the type and / or the amount of the thallium group element and the calcination temperature at the time of preparing the catalyst, and filling is performed in the same manner as described above. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-215441, a molybdenum-bismuth-based multi-component catalyst such as tungsten,
Iron, nickel and / or cobalt as an essential component,
In addition, phosphorus, tellurium, antimony, tin, cerium,
Disclosed is a method of controlling the activity of a catalyst essentially including at least one element of lead, niobium, manganese, arsenic, and zinc by changing the type and / or amount of the element and filling the same as above. Have been.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように固定床多管
式反応器を用いて該気相接触酸化反応を行う際に、原料
ガス入口部分におけるホットスポットを抑制することに
よって生産性を向上し、触媒寿命の延長を図る方法とし
ては、触媒活性を何らかの方法で制御し、反応管に分割
して充填する方法が採用されている。これらはいずれも
有効な方法であるが、不活性希釈材を用いる方法は、反
応管に充填できる触媒成分の量が少なくなり、単位触媒
あたりの負荷が大きくなるため触媒寿命の点からは必ず
しも有利な方法ではない。As described above, when the gas-phase catalytic oxidation reaction is carried out using a fixed-bed multitubular reactor, productivity is improved by suppressing hot spots at the raw material gas inlet. As a method for extending the life of the catalyst, a method of controlling the catalyst activity by some method and dividing and filling the reaction tube is adopted. These are all effective methods, but the method using an inert diluent is not necessarily advantageous in terms of catalyst life since the amount of catalyst component that can be filled in the reaction tube is reduced and the load per unit catalyst is increased. Is not a good way.
【0008】また触媒の大きさを変える方法は、形状を
工夫し例えばリング状の触媒を用いたとしても形状が同
じであれば大きなサイズの触媒ほどメタクロレインおよ
びメタクリル酸の収率が悪くなるので、反応収率の点か
ら見て有利な方法とは言えない。In the method of changing the size of the catalyst, even if the shape is devised and, for example, a ring-shaped catalyst is used, the larger the size of the catalyst is, the lower the yield of methacrolein and methacrylic acid is. However, this method cannot be said to be advantageous in view of the reaction yield.
【0009】それに比べ触媒組成を変えて活性を制御す
る方法はより優れた方法であるが、特開平3−1764
40号公報、特開平3−200733号公報、特開平3
−215441号公報、特開平3−294238号公報
では触媒の構成成分が7〜11成分と多いため、触媒調
製工程や使用済み触媒からの金属成分の回収操作も煩雑
になり、上記触媒は結局コスト高となってしまう。The method of controlling the activity by changing the composition of the catalyst is more excellent than that,
No. 40, JP-A-3-200733, JP-A-3-2007
In JP-A-215441 and JP-A-3-294238, the number of constituent components of the catalyst is as large as 7 to 11, so that the catalyst preparation step and the operation of recovering the metal component from the used catalyst become complicated, and the above-mentioned catalyst eventually costs less. It will be high.
【0010】かかる事情下に鑑み、本発明者等は、イソ
ブチレン又はtert−ブチルアルコールを固定床多管
式反応器を用いて気相接触酸化し、メタクロレインおよ
びメタクリル酸を製造するに際し、原料ガス入口側のホ
ットスポットを抑制することによって、生産性を向上
し、触媒寿命を延長するための、より簡便で、確実な方
法を提供することを目的として鋭意検討した結果、各反
応管の原料ガス入口側に充填する触媒としてアンチモン
を添加したモリブデン、ビスマス系多元複合酸化物触媒
を用い、ガス出口側にはアンチモン無添加のモリブデ
ン、ビスマス系多元複合酸化物触媒を充填して用いる場
合には、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を
完成するに至った。[0010] In view of such circumstances, the present inventors have conducted a gas-phase catalytic oxidation of isobutylene or tert-butyl alcohol using a fixed-bed multitubular reactor to produce methacrolein and methacrylic acid. As a result of diligent studies aimed at providing a simpler and more reliable method for improving productivity and prolonging catalyst life by suppressing the hot spot on the inlet side, the raw material gas for each reaction tube was found. In the case of using an antimony-added molybdenum, bismuth-based multi-component composite oxide catalyst as a catalyst to be charged on the inlet side and using an antimony-free molybdenum-bismuth-based multi-component composite oxide catalyst on the gas outlet side, The inventors have found that the above object can be achieved, and have completed the present invention.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、触媒
として一般式(1) MoaBibFecAdBeOx (式中、Mo、B
i、Feはそれぞれモリブデン、ビスマスおよび鉄を表
し、Aはニッケルおよび/またはコバルトを表し、Bは
カリウム、ルビジウム、セシウムおよびタリウムからな
る群より選ばれた少なくとも1種の元素を表し、a=1
2としたとき、0<b≦10、0<c≦10、1≦d≦
10、0<e≦2でありxは各元素の酸化状態により定
まる値である。)で示される複合酸化物触媒を充填した
固定床多管式反応器を用いて、イソブチレン又はter
t−ブチルアルコールを分子状酸素により気相接触酸化
しメタクロレインおよびメタクリル酸を製造する方法に
おいて、各反応管を2層に分割し、各反応管のガス出口
側に、一般式(1)で示される複合酸化物触媒を充填
し、各反応管の原料ガス入口側に、下記一般式(2)M
oaBibFecAdBeSbfOx (式中のA、B、a、b、c、d、およびeは上記一般
式(1)と同じであり、Sbはアンチモンを表し、 a
=12としたとき、0.01≦f≦5であり、 xは各
元素の酸化状態により定まる値である。)で示される複
合酸化物触媒を充填した固定床多管式反応器を用いるこ
とを特徴とするメタクロレインおよびメタクリル酸の製
造方法を提供するにある。That is, the present invention relates to a catalyst of the general formula (1) MoaBibFecAdBeOx (where Mo, B
i and Fe each represent molybdenum, bismuth and iron, A represents nickel and / or cobalt, B represents at least one element selected from the group consisting of potassium, rubidium, cesium and thallium, and a = 1
When 0, 0 <b ≦ 10, 0 <c ≦ 10, 1 ≦ d ≦
10, 0 <e ≦ 2, and x is a value determined by the oxidation state of each element. Using a fixed-bed multitubular reactor packed with the composite oxide catalyst represented by
In a method for producing methacrolein and methacrylic acid by subjecting t-butyl alcohol to gas-phase catalytic oxidation with molecular oxygen, each reaction tube is divided into two layers, and a gas outlet side of each reaction tube is represented by the general formula (1). The composite oxide catalyst shown in the figure was filled, and the following general formula (2) M
oaBibFecAdBeSbfOx (where A, B, a, b, c, d, and e are the same as those in the above general formula (1), and Sb represents antimony;
When f = 12, 0.01 ≦ f ≦ 5, and x is a value determined by the oxidation state of each element. The present invention provides a process for producing methacrolein and methacrylic acid, characterized by using a fixed-bed multitubular reactor filled with the composite oxide catalyst described in (1).
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明方法を更に詳細に説
明する。本発明の特徴は、固定床多管式反応器を用いて
イソブチレン又はtert−ブチルアルコールを分子状
酸素により気相接触酸化しメタクロレインおよびメタク
リル酸を製造する方法において、固定床多管式反応器に
充填するモリブデン−ビスマス系多元複合酸化物触媒を
各反応管を2層の反応帯域、すなわち反応管をガス入口
側と出口側に分割し、原料ガス入口側に該触媒がアンチ
モンを含有する触媒を、出口側にはアンチモンを含有し
ないモリブデン−ビスマス系多元複合酸化物触媒を充填
し用いることを特徴とするものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the method of the present invention will be described in more detail. A feature of the present invention is a method for producing methacrolein and methacrylic acid by gas-phase catalytic oxidation of isobutylene or tert-butyl alcohol with molecular oxygen using a fixed-bed multitubular reactor. Each reaction tube is divided into two reaction zones, that is, the reaction tube is divided into a gas inlet side and an outlet side, and the catalyst contains antimony on the raw material gas inlet side. Characterized in that, on the outlet side, a molybdenum-bismuth-based multi-component composite oxide catalyst containing no antimony is used.
【0013】本発明に於いて、各反応管のガス出口側に
充填する触媒は、一般式(1)MoaBibFecAd
BeOx (式中の記号、意味は上記と同一) で示
される複合酸化物触媒であり、各反応管の原料ガス入口
側に充填する触媒は、一般式(2) MoaBibF
ecAdBeSbfOx (式中の記号、意味は上記と
同一)で示される複合酸化物触媒である。In the present invention, the catalyst filled on the gas outlet side of each reaction tube is represented by the following general formula (1): MoaBibFecAd
BeOx (the symbols in the formula, the meaning is the same as described above) is a composite oxide catalyst, and the catalyst to be charged into the raw material gas inlet side of each reaction tube is represented by the general formula (2) MoaBibF
This is a composite oxide catalyst represented by ecAdBeSbfOx (the symbols and the meanings in the formula are the same as described above).
【0014】具体的には、固定床多管式反応器を構成す
る各反応管の原料ガス入口側に充填する触媒としては、
例えば下記の触媒組成(酸素原子を除く) Mo12Bi0.1-5Sb0.1-5Fe0.5-5Co5-10Cs
0.01-1 Mo12Bi0.1-5Sb0.1-5Fe0.5-5Co5-10K0.01-1 Mo12Bi0.1-5Sb0.1-5Fe0.5-5Ni5-10Tl
0.01-1 等が挙げられ、出口側に充填される触媒としては、例え
ば下記の触媒組成(酸素原子を除く) Mo12Bi0.1-5Fe0.5-5Co5-10Cs0.01-1 Mo12Bi0.1-5Fe0.5-5Co5-10K0.01-1 Mo12Bi0.1-5Fe0.5-5Ni5-10Tl0.01-1 等が挙げられる。Specifically, the catalyst to be charged into the raw material gas inlet side of each reaction tube constituting the fixed-bed multitubular reactor includes:
For example, the following catalyst composition (excluding oxygen atoms): Mo 12 Bi 0.1-5 Sb 0.1-5 Fe 0.5-5 Co 5-10 Cs
0.01-1 Mo 12 Bi 0.1-5 Sb 0.1-5 Fe 0.5-5 Co 5-10 K 0.01-1 Mo 12 Bi 0.1-5 Sb 0.1-5 Fe 0.5-5 Ni 5-10 Tl
Examples of the catalyst to be filled on the outlet side include the following catalyst composition (excluding oxygen atoms): Mo 12 Bi 0.1-5 Fe 0.5-5 Co 5-10 Cs 0.01-1 Mo 12 Bi 0.1-5 Fe 0.5-5 Co 5-10 K 0.01-1 Mo 12 Bi 0.1-5 Fe 0.5-5 Ni 5-10 Tl 0.01-1 and the like.
【0015】これらの複合酸化物触媒の製造方法は特に
制限されるものではなく、例えば特開昭59−4613
2号公報、特開昭60−163830号公報などに開示
されている方法が採用し得る。The method for producing these composite oxide catalysts is not particularly limited, and is described, for example, in JP-A-59-4613.
No. 2, JP-A-60-163830 and the like can be adopted.
【0016】触媒成分の原料としては、各元素の酸化
物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物、アンモニウム
塩、ハロゲン化物等を組み合わせて使用することができ
る。具体的には、例えば、モリブデン原料として三酸化
モリブデン、モリブデン酸、パラモリブデン酸アンモニ
ウム等が、ビスマス原料として酸化ビスマス、硝酸ビス
マス、硫酸ビスマス等が、鉄原料として硝酸鉄(II
I)、硫酸鉄(III)、塩化鉄(III)等が、アンチモン
原料として酸化アンチモン(III)、塩化アンチモン(I
II)等が使用できる。As the raw material of the catalyst component, oxides, nitrates, sulfates, carbonates, hydroxides, ammonium salts, halides and the like of each element can be used in combination. Specifically, for example, molybdenum raw material is molybdenum trioxide, molybdic acid, ammonium paramolybdate, etc., bismuth raw material is bismuth oxide, bismuth nitrate, bismuth sulfate, etc., and iron nitrate (II
I), iron (III) sulfate, iron (III) chloride and the like are used as antimony raw materials such as antimony (III) oxide, antimony chloride (I
II) etc. can be used.
【0017】本発明の触媒は、これらの触媒原料を水溶
液とした後、混合し、得られる触媒成分を含む混合溶液
又は水性スラリーを乾燥し、得られた乾燥品を焼成する
ことにより製造される。本発明において、触媒原料の混
合順序や混合方法は特に制限されるものではないが、入
口側触媒を調製する際は、出口側触媒の成形時に所定量
のアンチモン原料を添加する方法が、調製工程をより簡
便にするためには好ましい。The catalyst of the present invention is produced by converting these catalyst raw materials into an aqueous solution, mixing them, drying a mixed solution or an aqueous slurry containing the obtained catalyst components, and calcining the obtained dried product. . In the present invention, the order of mixing and the method of mixing the catalyst raw materials are not particularly limited, but when preparing the inlet-side catalyst, a method of adding a predetermined amount of the antimony raw material at the time of forming the outlet-side catalyst includes a preparation step. Is more preferable to make the above simpler.
【0018】本発明において、入口側触媒のアンチモン
含有量は、 少な過ぎると添加効果が現れず、多過ぎる
と触媒活性低下が著しく、分割充填した場合十分な活性
が得られなくなる。そこでMo原子を12molとした
場合、約0.01〜約5molが好ましい。In the present invention, if the content of antimony in the catalyst on the inlet side is too small, the effect of addition is not exhibited. If the content is too large, the catalytic activity is remarkably reduced. Therefore, when the amount of Mo atoms is 12 mol, the amount is preferably about 0.01 to about 5 mol.
【0019】本発明において、触媒成分を含む混合溶液
又はこれらの水性スラリーを乾燥する方法としては、特
殊な方法に限定する必要はなく、成分の著しい偏在を伴
わない限り従来から良く知られている方法、例えばニー
ダーによる蒸発乾固法、箱型乾燥機、ドラム型通気乾燥
装置、スプレードライヤー、気流乾燥機等の種々の方法
を用いることができる。In the present invention, the method for drying the mixed solution containing the catalyst component or the aqueous slurry thereof does not need to be limited to a special method, and is well known in the art unless the component is not significantly unevenly distributed. For example, various methods such as an evaporative drying method using a kneader, a box-type dryer, a drum-type through-air dryer, a spray dryer, and a flash dryer can be used.
【0020】乾燥後の触媒(触媒前駆体)は、次いで最
終焼成することにより反応管に適用する最終的な触媒が
得られる。最終焼成は通常、約350〜約700℃の範
囲で約1〜約40時間保持して行われる。The dried catalyst (catalyst precursor) is then finally calcined to obtain the final catalyst applied to the reaction tube. The final firing is usually performed at a temperature in the range of about 350 to about 700 ° C. for about 1 to about 40 hours.
【0021】焼成に際し、触媒前駆体はそのまま、或い
は必要に応じて解砕した後、通常、所望の形状に成型さ
れ用いられる。成形は打錠成型や押出し成型によってリ
ング状、ペレット状又は球状等に成型される。触媒の成
型は前記した如く通常、触媒前駆体を成型し、次いで焼
成するが、触媒前駆体を予め焼成後、成形する等、これ
に限るものではない。At the time of calcination, the catalyst precursor is used as it is or after being crushed if necessary, and is usually molded into a desired shape and used. The molding is performed into a ring shape, a pellet shape, a spherical shape, or the like by tablet molding or extrusion molding. As described above, the molding of the catalyst is usually carried out by molding the catalyst precursor and then calcining, but the present invention is not limited to this. For example, the catalyst precursor is calcined in advance and then molded.
【0022】本発明の実施に際しては、各反応管の反応
帯域を2層に分割し、原料ガスの入口側から出口側に向
かってより活性が高くなるように配置するが、この活性
の制御を主として触媒成分中のアンチモンの有無によっ
て行うという簡単な手法により行う。アンチモン添加触
媒はアンチモン無添加触媒に比べ、活性は低下するが選
択性が向上するため、アンチモン添加触媒を入口側に充
填することによりホットスポットを抑制しつつ、反応の
選択性が向上する。従って入口側に充填する触媒として
アンチモン添加触媒を用い、出口側にはアンチモン無添
加で高活性な触媒を充填する。各反応管に充填するアン
チモン添加触媒とアンチモン無添加触媒の充填割合は触
媒組成、反応温度、反応管のガス流通速度等により一義
的ではないが、通常重量比で1:9〜7:3、好ましく
は2:8〜6:4の範囲で充填使用される。In practicing the present invention, the reaction zone of each reaction tube is divided into two layers and arranged so that the activity becomes higher from the inlet side to the outlet side of the raw material gas. It is carried out by a simple method that is carried out mainly based on the presence or absence of antimony in the catalyst component. The activity of the antimony-added catalyst is lower than that of the antimony-free catalyst, but the selectivity is improved. Therefore, by filling the inlet with the antimony-added catalyst, the hot spot is suppressed and the selectivity of the reaction is improved. Therefore, an antimony-added catalyst is used as the catalyst to be charged on the inlet side, and a highly active catalyst without antimony is charged on the outlet side. The filling ratio of the antimony-added catalyst and the antimony-free catalyst filled in each reaction tube is not unique depending on the catalyst composition, the reaction temperature, the gas flow rate of the reaction tube and the like, but is usually 1: 9 to 7: 3 by weight ratio. Preferably, the filler is used in the range of 2: 8 to 6: 4.
【0023】このようにして調整した多管式反応器を用
いた、イソブチレン又はtert−ブチルアルコールの
分子状酸素による気相接触酸化反応は、従来公知の方法
で行うことができる。例えば、反応温度約300〜約4
00℃、反応圧力は減圧でも可能であるが、通常、常圧
〜約500kPa、酸素/イソブチレン又はtert−
ブチルアルコール(モル比)は1〜3、空間速度SV=
約500〜約5000/h[Standard tem
perature and pressure(ST
P)条件下]で適宜行われる。The gas-phase catalytic oxidation reaction of isobutylene or tert-butyl alcohol with molecular oxygen using the multitubular reactor thus adjusted can be carried out by a conventionally known method. For example, a reaction temperature of about 300 to about 4
Although the reaction pressure can be reduced to 00 ° C. and the reaction pressure can be reduced, usually from normal pressure to about 500 kPa, oxygen / isobutylene or tert-
Butyl alcohol (molar ratio) is 1-3, space velocity SV =
About 500 to about 5000 / h [Standard item]
quality and pressure (ST
P) Conditions].
【0024】[0024]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、本発明の実施例において反応率(%)、選択率
(%)および収率(%)は次の如く定義した。The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
In the examples of the present invention, the conversion (%), the selectivity (%) and the yield (%) were defined as follows.
【0025】反応率(%)=[(供給イソブチレン又は
tert−ブチルアルコールのモル数)−(未反応イソ
ブチレン又はtert−ブチルアルコールのモル数)]
÷(供給イソブチレン又はtert−ブチルアルコール
のモル数)×100 選択率(%)=(生成物のモル数)÷[(供給イソブチ
レン又はtert−ブチルアルコールのモル数)−(未
反応イソブチレン又はtert−ブチルアルコールのモ
ル数)]×100 収率(%)=(生成物のモル数)÷(供給イソブチレン
又はtert−ブチルアルコールのモル数)×100Reaction rate (%) = [(moles of isobutylene or tert-butyl alcohol supplied)-(moles of unreacted isobutylene or tert-butyl alcohol)]
{(Mol number of supplied isobutylene or tert-butyl alcohol) × 100 selectivity (%) = (mol number of product)} [(mol number of supplied isobutylene or tert-butyl alcohol) − (unreacted isobutylene or tert-butyl alcohol) (Moles of butyl alcohol)] × 100 Yield (%) = (moles of product) ÷ (moles of supplied isobutylene or tert-butyl alcohol) × 100
【0026】実施例1 モリブデン酸アンモニウム[(NH4)6Mo7O24・4
H2O]12711.7gを温水15000gに溶解
し、A液を作製した。硝酸鉄(III)[Fe(NO3)3
・9H2O]6060.0gおよび硝酸コバルト[Co
(NO3)2・6H2O]13096.4gおよび硝酸セ
シウム(CsNO3)701.7gを温水6000gに
溶解し、次いで硝酸ビスマス[Bi(NO3)3・5H2
O]2910.4gを溶解し、B液を作製した。A液を
攪拌しながらB液を添加しスラリーを得、続いてこれを
噴霧乾燥した。得られた乾燥品を360℃で1時間仮焼
成し、触媒前駆体を得た。得られた触媒前駆体を、外径
6mm、内径2.5mm、長さ6mmのリング状に成型
し、530℃で6時間最終焼成し、触媒Aとした。酸素
を除く触媒組成は、 Mo12Bi1Fe2.5Co7.5Cs
0.6である。上記触媒Aの調製法において、得られた触
媒前駆体3000.0gに三酸化アンチモン(Sb
2O3)72.9gを加え、焼成温度を550℃とした以
外は触媒Aと同様にして触媒Bを調製した。触媒Bの酸
素を除く触媒組成は、 Mo12Bi1Sb0.5Fe2 .5Co
7.5Cs0.6である。内径18mmのガラス製反応管の原
料ガス入口側に上記触媒B、3.48g(30wt%)
を9gのシリコンカーバイト(14メッシュ)とともに
充填し、一方原料ガス出口側に上記触媒A、8.12g
(70wt%)を21gのシリコンカーバイト(14メ
ッシュ)とともに充填した。イソブチレン:酸素:窒
素:スチーム=1:2.2:6.2:2のモル比の原料
ガスを158ml/min (STP)の流量で反応管
に供給し、反応を行った。その結果を表1に示す。[0026] Example 1 Ammonium molybdate [(NH 4) 6 Mo 7 O 24 · 4
The H 2 O] 12711.7g was dissolved in hot water 15000 g, to prepare a solution A. Iron (III) nitrate [Fe (NO 3 ) 3
• 9H 2 O] 6060.0 g and cobalt nitrate [Co
(NO 3) 2 · 6H 2 O] 13096.4g and cesium nitrate (CsNO 3) 701.7g dissolved in warm water 6000g, then bismuth nitrate [Bi (NO 3) 3 · 5H 2
O] 2910.4 g was dissolved to prepare solution B. While stirring the solution A, the solution B was added to obtain a slurry, which was subsequently spray-dried. The obtained dried product was calcined at 360 ° C. for 1 hour to obtain a catalyst precursor. The obtained catalyst precursor was molded into a ring shape having an outer diameter of 6 mm, an inner diameter of 2.5 mm, and a length of 6 mm, and was finally calcined at 530 ° C. for 6 hours to obtain a catalyst A. The composition of the catalyst excluding oxygen is Mo 12 Bi 1 Fe 2.5 Co 7.5 Cs
0.6 . In the above method for preparing catalyst A, 3000.0 g of the obtained catalyst precursor was added to antimony trioxide (Sb
Catalyst B was prepared in the same manner as Catalyst A, except that 72.9 g of 2 O 3 ) was added and the calcination temperature was changed to 550 ° C. The catalyst composition except oxygen of the catalyst B, Mo 12 Bi 1 Sb 0.5 Fe 2 .5 Co
7.5 Cs 0.6 . 3.48 g (30 wt%) of the above catalyst B on the raw material gas inlet side of a glass reaction tube having an inner diameter of 18 mm.
Together with 9 g of silicon carbide (14 mesh), and 8.12 g of the above catalyst A on the raw material gas outlet side.
(70 wt%) together with 21 g of silicon carbide (14 mesh). A raw material gas having a molar ratio of isobutylene: oxygen: nitrogen: steam = 1: 2.2: 6.2: 2 was supplied to the reaction tube at a flow rate of 158 ml / min (STP) to perform a reaction. Table 1 shows the results.
【0027】実施例2 実施例1において、原料ガス入口側に触媒B、5.8g
(50wt%)を15gのシリコンカーバイト(14メ
ッシュ)とともに充填し、原料ガス出口側に触媒A、
5.8g(50wt%)を15gのシリコンカーバイト
(14メッシュ)とともに充填した以外は実施例1と同
様にして反応を行った。その結果を表1に示す。Example 2 In Example 1, 5.8 g of catalyst B was placed on the raw material gas inlet side.
(50 wt%) together with 15 g of silicon carbide (14 mesh), and catalyst A,
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 5.8 g (50 wt%) was filled together with 15 g of silicon carbide (14 mesh). Table 1 shows the results.
【0028】比較例1 実施例1において、触媒Bを使用することなく触媒Aの
み11.6gを30gのシリコンカーバイト(14メッ
シュ)とともに充填した以外は実施例1と同様に反応を
行った。その結果を表1に示す。Comparative Example 1 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 11.6 g of catalyst A alone was charged together with 30 g of silicon carbide (14 mesh) without using catalyst B. Table 1 shows the results.
【0029】比較例2 実施例1において、触媒Aを使用することなく触媒Bの
み11.6gを30gのシリコンカーバイト(14メッ
シュ)とともに充填した以外は実施例1と同様に反応を
行った。その結果を表1に示す。Comparative Example 2 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 11.6 g of catalyst B alone was charged together with 30 g of silicon carbide (14 mesh) without using catalyst A. Table 1 shows the results.
【0030】実施例3 実施例1において、モリブデン酸アンモニウムを溶解し
た後に三酸化アンチモン(Sb2O3)874.8gを
添加した以外は実施例1の触媒Aと同様にして触媒Cを
調製した。触媒Cの酸素を除く触媒組成は、 Mo12B
i1Sb1.0Fe2 .5Co7.5Cs0.6である。内径18m
mのガラス製反応管の原料ガス入口側に上記触媒C、
3.48g(30wt%)を9gのシリコンカーバイト
(14メッシュ)とともに充填し、一方原料ガス出口側
に上記触媒A、8.12g(70wt%)を21gのシ
リコンカーバイト(14メッシュ)とともに充填した。
以下、実施例1と同様にして反応を行った。その結果を
表1に示す。Example 3 A catalyst C was prepared in the same manner as in Example 1, except that 874.8 g of antimony trioxide (Sb2O3) was added after dissolving ammonium molybdate. The catalyst composition of catalyst C excluding oxygen is Mo 12 B
i 1 is a Sb 1.0 Fe 2 .5 Co 7.5 Cs 0.6. 18m inside diameter
m above the catalyst C on the raw material gas inlet side of the glass reaction tube
Fill 3.48 g (30 wt%) with 9 g of silicon carbide (14 mesh), while filling the raw material gas outlet side with 8.12 g (70 wt%) of the above catalyst A with 21 g of silicon carbide (14 mesh) did.
Thereafter, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
【0031】比較例3 実施例3において、触媒Aを使用することなく触媒Cの
み11.6gを30gのシリコンカーバイト(14メッ
シュ)とともに充填した以外は実施例3と同様に反応を
行った。その結果を表1に示す。Comparative Example 3 A reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that 11.6 g of the catalyst C alone was charged together with 30 g of silicon carbide (14 mesh) without using the catalyst A. Table 1 shows the results.
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】実施例1〜3および比較例1〜3の結果か
ら、触媒BおよびCの活性は非常に低く、また触媒Aは
高活性であるがいずれも合計収率が低い。一方、これら
触媒A、BあるいはA、Cを組み合わせた触媒系におい
ては、反応温度とホットスポット部温度との温度差(Δ
T)が、触媒A単独の場合より小さく、ホットスポット
が抑制されており、合計収率も高いことがわかる。From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the activities of the catalysts B and C are very low, and the activity of the catalyst A is high, but the total yield is low. On the other hand, in a catalyst system combining these catalysts A and B or A and C, the temperature difference between the reaction temperature and the hot spot temperature (Δ
T) is smaller than that of catalyst A alone, the hot spots are suppressed, and the total yield is high.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、複合酸化物を充填した
固定床多管式反応器を用いて、イソブチレン又はter
t−ブチルアルコールを分子状酸素により気相接触酸化
しメタクロレインおよびメタクリル酸を製造する方法に
おいて、各反応管の、原料ガス入口側にアンチモンを添
加したモリブデン−ビスマス系複合酸化物、ガス出口側
にはアンチモンを添加しないアンチモン−ビスマス系複
合酸化物触媒を充填するという、極めて簡単な手段を採
用することにより、ホットスポットが抑制され、高収率
で目的生成物を得ることができるメタクロレインおよび
メタクリル酸を製造を見出したもので、その産業上の利
用価値は極めて大である。According to the present invention, isobutylene or tertiary terephthalate is prepared using a fixed-bed multitubular reactor filled with a composite oxide.
In a method for producing methacrolein and methacrylic acid by subjecting t-butyl alcohol to gas-phase catalytic oxidation with molecular oxygen, a molybdenum-bismuth-based composite oxide containing antimony added to a raw material gas inlet side of each reaction tube, a gas outlet side By using an extremely simple means of filling an antimony-bismuth-based composite oxide catalyst to which antimony is not added, hot spots are suppressed, and methacrolein and a target product can be obtained in high yield. It was found that methacrylic acid was produced, and its industrial utility value is extremely large.
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 47/22 C07C 47/22 A J 51/245 51/245 51/25 51/25 57/05 57/05 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C07C 47/22 C07C 47/22 A J 51/245 51/245 51/25 51/25 57/05 57/05 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300
Claims (1)
ecAdBeOx (式中、Mo、Bi、Feはそれぞれモリブデン、ビス
マスおよび鉄を表し、Aはニッケルおよび/またはコバ
ルトを表し、Bはカリウム、ルビジウム、セシウムおよ
びタリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元
素を表し、a=12としたとき、0<b≦10、0<c
≦10、1≦d≦10、0<e≦2でありxは各元素の
酸化状態により定まる値である。)で示される複合酸化
物触媒を充填した固定床多管式反応器を用いて、イソブ
チレン又はtert−ブチルアルコールを分子状酸素に
より気相接触酸化しメタクロレインおよびメタクリル酸
を製造する方法において、各反応管のガス出口側に、一
般式(1)で示される複合酸化物触媒を充填し、各反応
管の原料ガス入口側に、下記一般式(2)MoaBib
FecAdBeSbfOx (式中のA、B、a、b、c、d、およびeは上記一般
式(1)と同じであり、Sbはアンチモンを表し、 a
=12としたとき、0.01≦f≦5であり、 xは各
元素の酸化状態により定まる値である。)で示される複
合酸化物触媒を充填した固定床多管式反応器を用いるこ
とを特徴とするメタクロレインおよびメタクリル酸の製
造方法。1. The catalyst of the general formula (1) MoaBibF
ecAdBeOx (wherein, Mo, Bi, and Fe each represent molybdenum, bismuth, and iron, A represents nickel and / or cobalt, and B is at least one member selected from the group consisting of potassium, rubidium, cesium, and thallium. 0 <b ≦ 10, 0 <c when a = 12
≦ 10, 1 ≦ d ≦ 10, 0 <e ≦ 2, and x is a value determined by the oxidation state of each element. ), A gas-phase catalytic oxidation of isobutylene or tert-butyl alcohol with molecular oxygen using a fixed-bed multitubular reactor packed with a composite oxide catalyst represented by the formula (1) to produce methacrolein and methacrylic acid. The gas outlet side of the reaction tube is filled with the composite oxide catalyst represented by the general formula (1), and the following general formula (2) MoaBib is provided on the raw material gas inlet side of each reaction tube.
FecAdBeSbfOx (where A, B, a, b, c, d, and e are the same as those in the above general formula (1), and Sb represents antimony;
When f = 12, 0.01 ≦ f ≦ 5, and x is a value determined by the oxidation state of each element. A method for producing methacrolein and methacrylic acid, characterized by using a fixed-bed multitubular reactor filled with the composite oxide catalyst represented by the formula (1).
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000106255A JP2000351744A (en) | 1999-04-09 | 2000-04-07 | Method for producing methacrolein and methacrylic acid |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003089671A (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Nippon Shokubai Co Ltd | Method for producing acrylic acid |
JP2008231044A (en) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Process for producing unsaturated aldehyde and/or unsaturated carboxylic acid |
JP2015509843A (en) * | 2012-03-01 | 2015-04-02 | サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション | High molybdenum mixed metal oxide catalysts for the production of unsaturated aldehydes from olefins |
WO2021199633A1 (en) | 2020-04-01 | 2021-10-07 | 住友化学株式会社 | Molding catalyst and method for producing halogen |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000106255A patent/JP2000351744A/en active Pending
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JP2008231044A (en) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Process for producing unsaturated aldehyde and/or unsaturated carboxylic acid |
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