JP2001347165A - Method for producing metal oxide catalyst - Google Patents

Method for producing metal oxide catalyst

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JP2001347165A
JP2001347165A JP2000172857A JP2000172857A JP2001347165A JP 2001347165 A JP2001347165 A JP 2001347165A JP 2000172857 A JP2000172857 A JP 2000172857A JP 2000172857 A JP2000172857 A JP 2000172857A JP 2001347165 A JP2001347165 A JP 2001347165A
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iii
metal oxide
catalyst
oxide catalyst
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JP2000172857A
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Mamoru Takahashi
衛 高橋
Shinrin To
新林 屠
Hiroshi Niitsuma
裕志 新妻
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Toagosei Co Ltd
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Toagosei Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a catalyst suitable for use in the preparation of acrylic acid from propane by vapor phase catalytic oxidation in a high yield. SOLUTION: The method for producing a metal oxide catalyst containing Mo, V and Sb has a step in which an Sb (III)-containing compound is reacted with an oxidizing agent in an aqueous medium to oxidize part of the Sb (III) to Sb (V) and a V (V)-containing compound is added to the resulting reacted liquid and heated at >=70 deg.C to convert the remaining Sb (III) to Sb (V). The method is suitable for the production of a metal oxide catalyst in which the ratio among the metal components is represented by the formula, MoV0.01-1.0 Sb0.01-1.0A0.01-1.0B0-0.1 (where A is Nb or Ta, B is one or more elements selected from the group comprising Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Cr, W, Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Cu, Ag, Zn, Tl, Sn, Pb, P, As and Se and the atomic ratio of Sb to V is 0.3-1.0).

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、金属酸化物触媒の
製造方法に関するものであり、本発明によって得られる
金属酸化物触媒はプロパンの気相接触酸化によるアクリ
ル酸の製造において適用できる。
[0001] The present invention relates to a method for producing a metal oxide catalyst, and the metal oxide catalyst obtained by the present invention can be applied to the production of acrylic acid by gas phase catalytic oxidation of propane.

【0002】[0002]

【従来技術】一般にアクリル酸は、触媒の存在下にプロ
ピレンと分子状酸素を接触反応させてアクロレインを製
造し、さらにこれを分子状酸素と接触反応させる二段酸
化により製造されている。一方、近年プロパンとプロピ
レンの価格差等の理由で、プロパンを出発原料として一
段階でアクリル酸を製造する方法が検討されており、そ
の際に使用される触媒に関する提案が多数なされてい
る。代表例としては、〔V、P、Te〕系の触媒[キャ
タリシス ツデイー(Catal.Today)、1
3,679(1992)]、AgBiVMoO(特開平
2−83348号公報)、BiMo12V5Nb0.5
SbKOn(USP第5198580号)および〔M
o、Te、V、Nb〕系(特開平6−279351号公
報)および〔Mo、Sb、V、Nb〕系(特開平9−3
16023号、特開平10−137585号、特開平1
0−230164号公報)の触媒等が挙げられる。しか
しながら、上記の触媒では、目的生成物であるアクリル
酸の収率が不十分であったり、また触媒自体の寿命が短
いという問題があった。たとえば、前記の279351
号公報で提案されている〔Mo、Te、V、Nb〕系の
触媒によれば、高収率でアクリル酸が得られるが、Te
が蒸散し易いため触媒の活性が経時的に損なわれ易い。
また、本発明者らが提案した〔Mo、Sb、V、Nb〕
系触媒(特開平10−137585号公報)もアクリル
酸の収率の面や触媒製造の再現性の面で改良の余地があ
る。
2. Description of the Related Art In general, acrylic acid is produced by a contact reaction between propylene and molecular oxygen in the presence of a catalyst to produce acrolein, which is then subjected to a two-stage oxidation in which this is reacted with molecular oxygen. On the other hand, in recent years, because of the price difference between propane and propylene, a method of producing acrylic acid in a single step using propane as a starting material has been studied, and many proposals have been made regarding a catalyst to be used at that time. Representative examples include a [V, P, Te] -based catalyst [Catalysis Today (Catalysis Today), 1
3,679 (1992)], AgBiVMoO (JP-A-2-83348), BiMo12V5Nb0.5.
SbKOn (USP No. 5,198,580) and [M
o, Te, V, Nb] (JP-A-6-279351) and [Mo, Sb, V, Nb] (JP-A-9-3).
No. 16023, JP-A-10-137585, JP-A-1
0-230164). However, the above-mentioned catalyst has problems that the yield of acrylic acid, which is the target product, is insufficient and that the life of the catalyst itself is short. For example, the aforementioned 279351
According to the [Mo, Te, V, Nb] -based catalyst proposed in the above publication, acrylic acid can be obtained in high yield.
Easily evaporates, so that the activity of the catalyst is easily deteriorated with time.
[Mo, Sb, V, Nb] proposed by the present inventors.
The system catalyst (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-137585) has room for improvement in terms of the yield of acrylic acid and the reproducibility of catalyst production.

【0003】特開平10−137585号公報において
は、Mo、V、SbおよびNbまたはTaからなる金属
酸化物触媒を得るために、原子価6のMo〔以下Mo(V
I)と表す〕含有化合物、原子価5のV〔以下V(V) と表
す〕含有化合物および原子価3のSb〔以下Sb(III)
と表す〕含有化合物を水性媒体中で加熱下に同時に反応
させ、生成物にNb化合物またはTa化合物を添加した
うえ焼成することにより金属酸化物に変換するという方
法の適用が提案されている。上記の方法においては、水
性媒体中で下記式(2)で表される酸化還元反応が主反
応として起こり、その結果アルカンの気相接触酸化反応
における活性の高い触媒が得られるとされていた。 V(V) + Sb(III) → V(III) + Sb(V) (2)
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-137585, in order to obtain a metal oxide catalyst comprising Mo, V, Sb and Nb or Ta, a valence of 6 Mo [hereinafter referred to as Mo (V
I)], a compound having a valence of 5 (hereinafter referred to as V (V)) and a Sb having a valence of 3 (hereinafter Sb (III))
It has been proposed to apply a method of simultaneously reacting a contained compound in an aqueous medium with heating, adding an Nb compound or a Ta compound to the product, and calcining the product to convert it to a metal oxide. In the above method, it has been described that a redox reaction represented by the following formula (2) occurs in an aqueous medium as a main reaction, and as a result, a catalyst having high activity in a gas phase catalytic oxidation reaction of an alkane is obtained. V (V) + Sb (III) → V (III) + Sb (V) (2)

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記特開
平10−137585号が対象とする金属酸化物触媒と
同様な触媒を対象として、プロパンの酸化により、さら
に高収率でアクリル酸を製造しうる触媒を得るべく検討
した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発
明は、Mo、VおよびSbを含む金属酸化物触媒の製造
方法であって、水性媒体中でSb(III) 含有化合物と酸
化剤を反応させ、該Sb(III)の一部をSb(V) に酸化
し、得られる反応液にV(V) 含有化合物を加えて70℃
以上で加熱することにより残余のSb(III) をSb(V)
に変換させる工程を有することを特徴とする金属酸化物
触媒の製造方法である。本発明の製造方法は、金属成分
の割合が下記式(3)で表される金属酸化物触媒の製造
に適用されることが好ましい。 MoV0.01-1.0Sb0.01-1.00.01-1.00-0.1 (3) (式中、Aは、NbまたはTaであり、またBは、N
a、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、
W、Mn、Fe、Ru、Co、Ni、Cu、Ag、Z
n、Tl、Sn、Pb、P、As、およびSeからなる
群から選ばれた一種以上の元素である。また、Sb/V
(原子比)=0.3〜1.0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 proposed a method for oxidizing propane in a higher yield by oxidizing propane using a catalyst similar to the metal oxide catalyst as disclosed in JP-A-10-137585. As a result of studying to obtain a catalyst capable of producing the present invention, the present invention was completed. That is, the present invention relates to a method for producing a metal oxide catalyst containing Mo, V and Sb, wherein an Sb (III) -containing compound is reacted with an oxidizing agent in an aqueous medium to convert a part of the Sb (III). It is oxidized to Sb (V), and a V (V) -containing compound is added to the resulting reaction solution and the mixture is heated to 70 ° C.
By heating as described above, the remaining Sb (III) is converted to Sb (V).
A method for producing a metal oxide catalyst, comprising a step of converting the catalyst into a metal oxide catalyst. The production method of the present invention is preferably applied to the production of a metal oxide catalyst in which the proportion of a metal component is represented by the following formula (3). MoV 0.01-1.0 Sb 0.01-1.0 A 0.01-1.0 B 0-0.1 (3) (where A is Nb or Ta, and B is N
a, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Cr,
W, Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Cu, Ag, Z
At least one element selected from the group consisting of n, Tl, Sn, Pb, P, As, and Se. Also, Sb / V
(Atomic ratio) = 0.3 to 1.0) Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0005】[0005]

【発明の実施形態】前記特開平10−137585号に
おいては、Mo、V、SbおよびNbまたはTaからな
る金属酸化物触媒を得るために、Mo(VI)含有化合物、
V(V) 含有化合物およびSb(III) 含有化合物を水性媒
体中で加熱下に同時に反応させるという手段が採用され
ている。これに対して、本発明においては、水性媒体中
で、まずSb(III) 含有化合物と酸化剤を反応させ、該
Sb(III) の一部をSb(V) に酸化する(以下この工程
を第1工程という)。つぎに得られた反応液にV(V) 含
有化合物を加えて70℃以上で加熱することにより、残
余のSb(III) をSb(V) に変換させている(以下この
工程を第2工程という)。かかる手段によれば、得られ
る反応生成物中にSb(III) がほとんど残存せず、この
反応生成物を中間原料として製造される金属酸化物触媒
は優れた性能を有する。本発明においてMo(VI)含有化
合物は、前記第1工程でSb(III) 含有化合物と一緒に
添加しても良いし、第1工程終了後または第2工程終了
後に添加しても良い。Nb含有化合物またはTa含有化
合物は、第2工程終了後に添加することが好ましい。さ
らに、上記した金属以外に、所望によりNa、K、R
b、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、W、Mn、
Fe、Ru、Co、Ni、Cu、Ag、Zn、Tl、S
n、Pb、P、As、およびSeからなる群から選ばれ
た一種以上の金属を添加することができるが、これらの
金属を添加する好ましい時期は、前述のMo(VI)の場合
と同様である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the above-mentioned JP-A-10-137585, in order to obtain a metal oxide catalyst comprising Mo, V, Sb and Nb or Ta, a Mo (VI) -containing compound,
A means is employed in which the V (V) -containing compound and the Sb (III) -containing compound are reacted simultaneously in an aqueous medium with heating. On the other hand, in the present invention, an Sb (III) -containing compound is first reacted with an oxidizing agent in an aqueous medium, and a part of the Sb (III) is oxidized to Sb (V) (hereinafter, this step will be referred to as “step”). The first step). Next, the remaining Sb (III) is converted to Sb (V) by adding a V (V) -containing compound to the obtained reaction solution and heating the mixture at 70 ° C. or higher (hereinafter, this step is referred to as a second step). ). According to this means, Sb (III) hardly remains in the obtained reaction product, and the metal oxide catalyst produced using this reaction product as an intermediate material has excellent performance. In the present invention, the Mo (VI) -containing compound may be added together with the Sb (III) -containing compound in the first step, or may be added after the first step or the second step. The Nb-containing compound or Ta-containing compound is preferably added after the completion of the second step. Further, in addition to the above-mentioned metals, Na, K, R
b, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Cr, W, Mn,
Fe, Ru, Co, Ni, Cu, Ag, Zn, Tl, S
One or more metals selected from the group consisting of n, Pb, P, As, and Se can be added, but the preferred timing of adding these metals is the same as in the case of Mo (VI) described above. is there.

【0006】本発明において使用されるSb(III) 含有
化合物としては、三酸化アンチモンが好ましく、V(V)
含有化合物としては、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い。またMo(VI)含有化
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。上
記Sb(III) 含有化合物、Mo(VI)含有化合物およびV
(V) 含有化合物の好ましい使用割合は、得られる触媒を
構成するMo、VおよびSbの原子比が以下の組成式と
なる割合である。すなわち、Sb(III) :V(V) =
(0.3〜1):1であり、また、V(V) :Mo(VI)=
(0.001〜3):1である。Sb(III) 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
越えるとプロパン転化率が低くなる。水性媒体における
上記金属化合物の好ましい仕込量は、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を越えるとV
(V) 含有化合物またはMo含有化合物の一部が不溶解物
となり、反応が不完全になり易い。
As the Sb (III) -containing compound used in the present invention, antimony trioxide is preferable, and V (V)
As the compound to be contained, ammonium metavanadate or vanadium pentoxide is preferable. Examples of the Mo (VI) -containing compound include ammonium molybdate, molybdenum oxide, molybdic acid, and the like. Preferably, ammonium molybdate is water-soluble. The above Sb (III) -containing compound, Mo (VI) -containing compound and V
(V) The preferred usage ratio of the compound is such that the atomic ratio of Mo, V and Sb constituting the resulting catalyst is such that the following composition formula is obtained. That is, Sb (III): V (V) =
(0.3-1): 1, and V (V): Mo (VI) =
(0.001-3): 1. If the ratio of Sb (III) is less than 0.3, the selectivity of acrylic acid is low, while if it exceeds 1, the conversion of propane is low. 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, V
(V) A part of the compound or the Mo-containing compound becomes insoluble, and the reaction is likely to be incomplete.

【0007】Sb(III) 含有化合物の酸化に使用される
酸化剤としては、空気などの酸素含有ガス、酸素、過酸
化水素、硝酸アンモニウムなどの硝酸塩、硝酸、有機化
酸化物などが挙げられる。これらの酸化物の少なくとも
1種以上をSb(III) 含有化合物を分散または溶解させ
た水性媒体中に加え、酸化反応を行う。Sb(III) 含有
化合物と酸化剤との酸化反応は、Mo(VI)含有化合物の
存在下または不存在下のいずれでも良いが、より均一な
スラリーを得ることが出来るという点で、Mo(VI)含有
化合物の存在下で行うのが好ましい。この酸化工程にお
ける好ましい反応温度は室温〜100℃であり、さらに
好ましくは70〜100℃である。また、反応時間は、
酸化剤の種類によって異なるが、数分〜数時間が適当で
ある。上記の酸化剤を使用する場合、取り扱いの容易さ
や、酸化されるSb含有化合物のおおよその量を把握し
易いという点で、過酸化水素あるいは過酸化水素水溶液
が好ましい。過酸化水素の好ましい添加量は、モル比で
Sbを1としたとき、通常0.2〜0.8である。これ
くらいの量の過酸化水素を使用することにより、Sb(I
II) の20〜80重量%程度がSb(V) に酸化される。
また、酸素含有ガス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、1〜2
0vol%である。好ましい吹き込み速度(流量)は、
反応液量に依存するが、反応液量が200ml〜500
ml程度であれば、3〜12リットル/Hrが好まし
い。酸素含有ガスの反応液への吹き込み時間は、4時間
以上が好ましい。さらに酸素含有ガスの吹き込み中は反
応液を撹拌することが好ましい。酸素含有ガスの吹き込
みや過酸化水素の添加の代わり、またはそれらの操作と
合わせて、硝酸または硝酸アンモニウムをモル比で、S
bに対し0.1〜2.54程度の量を添加してもよい。
Examples of the oxidizing agent used for oxidizing the Sb (III) -containing compound include an oxygen-containing gas such as air, oxygen, hydrogen peroxide, nitrates such as ammonium nitrate, nitric acid, and organic oxides. At least one of these oxides is added to an aqueous medium in which an Sb (III) -containing compound is dispersed or dissolved, and an oxidation reaction is performed. The oxidation reaction between the Sb (III) -containing compound and the oxidizing agent may be performed in the presence or absence of the Mo (VI) -containing compound. ) It is preferred to carry out in the presence of the containing compound. The preferred reaction temperature in this oxidation step is from room temperature to 100 ° C, more preferably from 70 to 100 ° C. The reaction time is
Depending on the type of the oxidizing agent, several minutes to several hours are appropriate. When the above-mentioned oxidizing agent is used, hydrogen peroxide or an aqueous solution of hydrogen peroxide is preferable in that it is easy to handle and the approximate amount of the Sb-containing compound to be oxidized is easily grasped. The preferable addition amount of hydrogen peroxide is usually 0.2 to 0.8 when Sb is 1 in a molar ratio. By using this amount of hydrogen peroxide, Sb (I
About 20 to 80% by weight of (II) is oxidized to Sb (V).
Further, a preferable oxygen gas concentration in the oxygen-containing gas is:
0.5 vol% or more, more preferably 1 to 2
0 vol%. The preferred blowing speed (flow rate) is
Although depending on the amount of the reaction solution, the amount of the reaction solution is 200 ml to 500
If it is about ml, 3 to 12 liters / Hr is preferable. The time for blowing the oxygen-containing gas into the reaction solution is preferably 4 hours or more. Further, it is preferable to stir the reaction solution while blowing the oxygen-containing gas. Instead of blowing oxygen-containing gas or adding hydrogen peroxide, or in conjunction with these operations, nitric acid or ammonium nitrate is used in a molar ratio of S
You may add the amount of about 0.1-2.54 with respect to b.

【0008】つぎに、上記酸化反応の反応液(Sb含有
化合物の分散液またはSb含有化合物およびMo含有化
合物の分散液)に、V(V) 含有化合物を加えて70℃以
上で加熱することにより、反応液内になお残っているS
b(III) をSb(V) に変換させる。好ましい反応温度は
95℃〜還流温度であり、反応時間は0.5〜50時間程
度でよい。上記反応後または上記反応後にさらにMo含
有化合物を添加して得られる、Mo、VおよびSbを含
む分散液に、さらにNb含有化合物またはTa含有化合
物を加えて均一に混合し、得られた混合物を公知の方法
により焼成することにより金属酸化物触媒が得られる。
Nb含有化合物またはTa含有化合物としては、酸化ニ
オブ、ニオブ酸、酸化タンタルおよびタンタル酸などが
挙げられる。Nb含有化合物、Ta含有化合物は、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含有化合物またはTa含有化合物の使用量は、
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、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T
a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
の転化率が低下する。
Next, a V (V) -containing compound is added to a reaction solution of the oxidation reaction (a dispersion of the Sb-containing compound or a dispersion of the Sb-containing compound and the Mo-containing compound) and heated at 70 ° C. or more. , S still remaining in the reaction solution
b (III) is converted to Sb (V). The preferred reaction temperature is from 95 ° C to the reflux temperature, and the reaction time may be from about 0.5 to 50 hours. The Nb-containing compound or the Ta-containing compound is further added to the dispersion containing Mo, V, and Sb obtained by adding the Mo-containing compound after the above-mentioned reaction or after the above-mentioned reaction, and the mixture is uniformly mixed. By calcining by a known method, a metal oxide catalyst is obtained.
Examples of the Nb-containing compound or Ta-containing compound include niobium oxide, niobic acid, tantalum oxide, and tantalic acid. The Nb-containing compound and the Ta-containing compound may be used in a form in which they are dispersed in water, but are more preferably used in the form of an aqueous solution of oxalate using oxalic acid or the like. The amount of the Nb-containing compound or Ta-containing compound used is
The amount is such that Nb or Ta is 0.001 to 3.0 when Mo is 1 in the atomic ratio of metal in the obtained catalyst. Nb or T when Mo in catalyst is 1
If the ratio of a is less than 0.001, the catalyst deteriorates. On the other hand, if it exceeds 3.0, the catalyst has low activity and the conversion of propane decreases.

【0009】上記操作によって得られる金属化合物の混
合物は、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特定な結晶構造を持
つ金属酸化物に変換される。本発明における触媒は、上
記混合物を酸素存在下で、温度250℃〜350℃(好
ましくは280〜320℃)で2〜20時間(好ましく
は4〜10時間)焼成を行った後、さらに酸素の不在
下、温度500〜660℃(好ましくは570〜620
℃)で0.5〜6時間(好ましくは1〜3時間)焼成す
る方法によって製造することが好ましい。
The mixture of the metal compounds obtained by the above operation is dried by a method such as evaporation to dryness or spray drying, and then converted to a metal oxide having a specific crystal structure by baking treatment. The catalyst in the present invention is obtained by calcining the above mixture in the presence of oxygen at a temperature of 250 ° C. to 350 ° C. (preferably 280 ° C. to 320 ° C.) for 2 to 20 hours (preferably 4 to 10 hours). In the absence, the temperature is 500 to 660 ° C. (preferably 570 to 620
C.) for 0.5 to 6 hours (preferably 1 to 3 hours).

【0010】上記方法により得られる金属酸化物触媒
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。湿式粉砕の場合
に、粉砕の助剤として使用される溶媒の種類は水、アル
コール類などが挙げられる。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。金属酸化物触媒は、無担体の状態でも使用できる
が、適当な粒度を有する珪藻土類、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。本発明によって
得られる金属酸化物触媒は、アルカンの気相接触酸化反
応の触媒として好適であり、プロパンからアクリル酸ま
たはアクロレインを製造する反応触媒として特に適して
いる。
The metal oxide catalyst obtained by the above method is preferably pulverized to an appropriate particle size to increase the surface area. As the pulverization method, either a dry pulverization method or a wet pulverization method can be used. Examples of the crusher include a mortar, a ball mill and the like. In the case of wet pulverization, examples of the type of the solvent used as a pulverization aid include water and alcohols. The preferred particle size of the catalyst is
It is 20 μm or less, more preferably 5 μm or less. The metal oxide catalyst can be used in a carrier-free state, but diatomaceous earth having an appropriate particle size, silica, alumina,
It can be used in a state of being supported on a carrier such as silica alumina and silicon carbide. The metal oxide catalyst obtained by the present invention is suitable as a catalyst for the gas phase catalytic oxidation reaction of alkanes, and particularly suitable as a reaction catalyst for producing acrylic acid or acrolein from propane.

【0011】以下、本触媒を使用してプロパンからアク
リル酸を製造する方法について述べる。アクリル酸の製
造のために用い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よい。ま
た、反応管に挿入する多孔性のセラッミクスチューブの
壁(一方非開口)を介在して酸素ガスを供給しても好ま
しく使用できる。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
比率で30倍以下が好ましく、さらに好ましくは、0.
2〜20倍の範囲である。反応器の出口から得られる未
反応の原料であるプロパンや、中間生成物のプロピレン
はそのまま燃料として使うこともできるが、生成物の中
の他の成分と分離させてから反応器へ導入して再利用す
ることもできる。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
〜5000/hrが適当である。
Hereinafter, a method for producing acrylic acid from propane using the present catalyst will be described. Propane and oxygen gas used for the production of acrylic acid may be separately introduced into the reactor and mixed in the reactor, or may be introduced into the reactor in a state where both are mixed in advance. It is also preferable to supply oxygen gas through the wall (one side not open) of the porous ceramics tube inserted into the reaction tube. 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 propane and air are used, the ratio of air to propane is preferably 30 times or less by volume, more preferably 0.1% by volume.
The range is 2 to 20 times. Propane, an unreacted raw material obtained from the outlet of the reactor, and propylene, an intermediate product, can be used as fuel as they are, but after being separated from other components in the product, they are introduced into the reactor. It can be reused. Preferred reaction temperature is 300-600 ° C
And more preferably 350 to 500 ° C. The gas space velocity (hereinafter referred to as SV) is 300
55000 / hr is appropriate.

【0012】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。なお、各例で得られた触
媒は、その1.0ml(約1.5g)を8mmφの石英
製の反応管に充填した。反応管は400℃に加温し、そ
こにプロパン3.7容積%、酸素9.2容積%、窒素3
4.8容積%および水蒸気52.3容積%の混合ガスを
2100/hrの速度で供給することにより、アクリル
酸を合成した。反応生成物に基づき、以下の転化率およ
び選択率を算出し、それらの値により使用した触媒の性
能を評価し、その結果は、後記の表1に記載した。 プ
ロパン転化率およびアクリル酸選択率は、以下の式に基
づいて計算した(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
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. 1.0 ml (about 1.5 g) of the catalyst obtained in each example was filled in an 8 mmφ quartz reaction tube. The reaction tube was heated to 400 ° C., and 3.7% by volume of propane, 9.2% by volume of oxygen,
Acrylic acid was synthesized by supplying a mixed gas of 4.8% by volume and 52.3% by volume of steam at a rate of 2100 / hr. Based on the reaction products, the following conversions and selectivities were calculated, and the performance of the used catalyst was evaluated based on those values. The results are shown in Table 1 below. The propane conversion and the acrylic acid selectivity were calculated based on the following formulas (all calculated by moles). -Propane conversion (%) = (supply propane-unreacted propane) / supply propane-Acrylic acid selectivity (%) = formed acrylic acid / (supply propane-unreacted propane)-Acrylic acid yield (%) = propane Conversion x Acrylic acid selectivity

【0013】[0013]

【実施例1】大量の窒素ガスを流通させて十分に窒素置
換した300mlのガラス製フラスコ内において、蒸留
水130mlにモリブデン酸アンモニウム30.9g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を加えた。上記成分からなる混合物を360
回転/分の速度で撹拌機を回転させながら、窒素ガス雰
囲気下1時間加熱した後、1.40重量%の過酸化水素
水40gを混合し、さらに約100℃で2時間加熱し
た。さらに、該液中にメタバナジン酸アンモニウム6.
15gを加え、2.5時間加熱還流した。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8.82gおよびニオブ酸2.33g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分間激しく攪拌した後、硝酸アンモニウム5.0
g添加して均一にし、加熱濃縮した後、さらに120℃
で蒸発乾固させた。得られた固体を290℃で5時間焼
成した後、窒素ガス気流中において590℃で2時間焼
成することにより、金属酸化物の触媒を得た。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
て、アクリル酸製造反応に使用した。この触媒の原子比
は、Mo/V/Sb/Nb=1.0/0.3/0.23
/0.08であった。本触媒を使用してアクリル酸合成
試験を行った結果は、表1に示すとおりである。
Example 1 In a 300 ml glass flask which was sufficiently purged with nitrogen by flowing a large amount of nitrogen gas, 30.9 g of ammonium molybdate was added to 130 ml of distilled water, dissolved under stirring, and dissolved by heating. 5.87 g of antimony was added. The mixture consisting of the above components is
After heating for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere while rotating the stirrer at a rate of rotation / minute, 40 g of 1.40% by weight of hydrogen peroxide solution was mixed and further heated at about 100 ° C. for 2 hours. Further, ammonium metavanadate is contained in the solution.
15 g was added, and the mixture was heated under reflux for 2.5 hours. The resulting blue colloidal dispersion was cooled to room temperature, and a room temperature aqueous solution in which 8.82 g of oxalic acid and 2.33 g of niobic acid were dissolved in 75 ml of distilled water was added. After vigorously stirring the resulting mixture for 30 minutes, ammonium nitrate 5.0
g, and then heat and concentrate.
And evaporated to dryness. The obtained solid was calcined at 290 ° C. for 5 hours, and then calcined at 590 ° C. for 2 hours in a nitrogen gas stream to obtain a metal oxide catalyst. The obtained catalyst was tablet-molded, further pulverized to 16 to 30 mesh, and used for an acrylic acid production reaction. The atomic ratio of this catalyst is Mo / V / Sb / Nb = 1.0 / 0.3 / 0.23
/0.08. The results of conducting an acrylic acid synthesis test using this catalyst are as shown in Table 1.

【0014】[0014]

【実施例2】モリブデン酸アンモニウムと共に、炭酸水
素カリウムを0.35gを加えたこと以外は、実施例1
と同様の条件で触媒を製造した。この触媒の原子比は、
Mo/V/Sb/Nb/K=1.0/0.3/0.23
/0.08/0.02であった。本触媒を使用してアク
リル酸合成試験を行った結果は、表1に示すとおりであ
る。
Example 2 Example 1 was repeated except that 0.35 g of potassium bicarbonate was added together with ammonium molybdate.
A catalyst was produced under the same conditions as described above. The atomic ratio of this catalyst is
Mo / V / Sb / Nb / K = 1.0 / 0.3 / 0.23
/0.08/0.02. The results of conducting an acrylic acid synthesis test using this catalyst are as shown in Table 1.

【0015】[0015]

【実施例3】大量の窒素ガスを流通させて十分に窒素置
換した300mlのガラス製フラスコ内において、蒸留
水130mlに三酸化アンチモン5.87gおよび炭酸
水素カリウム0.35gを加え混合した。該液中に1.
40重量%の過酸化水素水40gを混合し、1時間加熱
還流した。さらに、メタバナジン酸アンモニウム6.1
5gおよびモリブデン酸アンモニウム30.9gを加
え、1時間加熱還流した。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8.82gお
よびニオブ酸2.33gを75mlの蒸留水に溶解した
常温の水溶液を加えた。得られた混合液を窒素ガス雰囲
気下30分間激しく撹拌した後、硝酸アンモニウム5.
0g添加して均一にし、加熱濃縮した後、さらに120
℃で蒸発乾固させた。得られた乾燥物を実施例1と同様
にして焼成、成形、粉砕して、アクリル酸製造反応に使
用した。この触媒の原子比は、Mo/V/Sb/Nb/
K=1.0/0.3/0.23/0.08/0.02で
あった。本触媒を使用してアクリル酸合成試験を行った
結果は、表1に示すとおりである。
Example 3 5.87 g of antimony trioxide and 0.35 g of potassium hydrogencarbonate were added to 130 ml of distilled water and mixed in a 300 ml glass flask which was sufficiently purged with nitrogen by flowing a large amount of nitrogen gas. In the solution:
40 g of a 40% by weight aqueous hydrogen peroxide solution was mixed and heated under reflux for 1 hour. Furthermore, ammonium metavanadate 6.1
5 g and 30.9 g of ammonium molybdate were added, and the mixture was heated under reflux for 1 hour. The resulting blue colloidal dispersion was cooled to room temperature, and a room temperature aqueous solution in which 8.82 g of oxalic acid and 2.33 g of niobic acid were dissolved in 75 ml of distilled water was added. The resulting mixture was vigorously stirred for 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere, and then ammonium nitrate was added.
After adding 0 g to homogenize and concentrating by heating, another 120 g was added.
Evaporated to dryness at ° C. The obtained dried product was fired, molded, and pulverized in the same manner as in Example 1 and used for an acrylic acid production reaction. The atomic ratio of this catalyst is Mo / V / Sb / Nb /
K = 1.0 / 0.3 / 0.23 / 0.08 / 0.02. The results of conducting an acrylic acid synthesis test using this catalyst are as shown in Table 1.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明の方法によれば、プロパンの気相
接触酸化反応に適用され、プロパンからアクリル酸が高
収率で合成できる触媒が安定して得られる。
According to the method of the present invention, a catalyst which is applied to a gas phase catalytic oxidation reaction of propane and can synthesize acrylic acid from propane in a high yield can be stably obtained.

───────────────────────────────────────────────────── 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 51/215 C07C 51/215 57/05 57/05 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 Fターム(参考) 4G069 AA02 AA08 BB06A BB06B BC02A BC03A BC03B BC05A BC06A BC09A BC10A BC12A BC13A BC19A BC21A BC22A BC26A BC26B BC27A BC31A BC32A BC35A BC54A BC54B BC55A BC55B BC56A BC58A BC59A BC59B BC60A BC62A BC66A BC67A BC68A BD07A BD09A CB17 DA05 EA02Y FA01 FB05 FB30 FB41 4H006 AA02 AC46 BA02 BA05 BA06 BA07 BA09 BA11 BA12 BA13 BA14 BA15 BA16 BA19 BA20 BA21 BA23 BA30 BA35 BE30 BS10 4H039 CA65 CD10 CD30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07C 51/215 C07C 51/215 57/05 57/05 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 F Term (reference) 4G069 AA02 AA08 BB06A BB06B BC02A BC03A BC03B BC05A BC06A BC09A BC10A BC12A BC13A BC19A BC21A BC22A BC26A BC26B BC27A BC31A BC32A BC35A BC54A BC54B BC55A BC55B BC56ABC58ABCBCA BCBC BC BC AA02 AC46 BA02 BA05 BA06 BA07 BA09 BA11 BA12 BA13 BA14 BA15 BA16 BA19 BA20 BA21 BA23 BA30 BA35 BE30 BS10 4H039 CA65 CD10 CD30

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Mo、VおよびSbを含む金属酸化物触
媒の製造方法であって、水性媒体中でSb(III) 含有化
合物と酸化剤を反応させ、該Sb(III) の一部をSb
(V) に酸化し、得られる反応液にV(V) 含有化合物を加
えて70℃以上で加熱することにより残余のSb(III)
をSb(V) に変換させる工程を有することを特徴とする
金属酸化物触媒の製造方法。
1. A method for producing a metal oxide catalyst containing Mo, V and Sb, comprising reacting an Sb (III) -containing compound with an oxidizing agent in an aqueous medium to convert a part of the Sb (III) into Sb.
(V), a V (V) -containing compound is added to the resulting reaction solution, and the mixture is heated at 70 ° C. or higher to obtain residual Sb (III).
A process for converting metal to Sb (V).
【請求項2】 金属酸化物触媒における金属成分の割合
が下記式(1)で表されることを特徴とする請求項1記
載の金属酸化物触媒の製造方法。 MoV0.01-1.0Sb0.01-1.00.01-1.00-0.1 (1) (式中、Aは、NbまたはTaであり、またBは、N
a、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、
W、Mn、Fe、Ru、Co、Ni、Cu、Ag、Z
n、Tl、Sn、Pb、P、As、およびSeからなる
群から選ばれた一種以上の元素である。また、Sb/V
(原子比)=0.3〜1.0である)
2. The method for producing a metal oxide catalyst according to claim 1, wherein the ratio of the metal component in the metal oxide catalyst is represented by the following formula (1). MoV 0.01-1.0 Sb 0.01-1.0 A 0.01-1.0 B 0-0.1 (1) (where A is Nb or Ta, and B is N
a, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Cr,
W, Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Cu, Ag, Z
At least one element selected from the group consisting of n, Tl, Sn, Pb, P, As, and Se. Also, Sb / V
(Atomic ratio) = 0.3 to 1.0)
【請求項3】 水性媒体中でのSb(III) 含有化合物と
酸化剤の反応により、Sb(III) の20〜80重量%が
Sb(V) に酸化した後に、V(V) 含有化合物を加えるこ
とを特徴とする請求項1または2記載の金属酸化物触媒
の製造方法。
3. The reaction of an Sb (III) -containing compound with an oxidizing agent in an aqueous medium oxidizes 20 to 80% by weight of Sb (III) to Sb (V), and then converts the V (V) -containing compound to Sb (V). The method for producing a metal oxide catalyst according to claim 1, wherein the metal oxide catalyst is added.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012524105A (en) * 2009-04-16 2012-10-11 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 Process for producing unsaturated carboxylic acids from alkanes
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US9636663B2 (en) 2013-04-24 2017-05-02 Saudi Basic Industries Corporation High productivity catalyst for alkane oxidation to unsaturated carboxylic acids and alkenes
US9856200B2 (en) 2013-04-24 2018-01-02 Saudi Basic Industries Corporation Supported catalyst for production of unsaturated carboxylic acids from alkanes
CN111939945A (en) * 2020-08-20 2020-11-17 安阳师范学院 CoSe2NiSe2Preparation of-CC composite material and application of electrolytic water hydrogen evolution performance thereof

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