JP2002316053A - 混合金属酸化物触媒 - Google Patents
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Abstract
媒酸化で不飽和カルボン酸にするのに有用な、反応促進
された混合金属酸化物を含む触媒、およびアルカン、ま
たはアルカンとアルケンの混合物の不飽和ニトリルへの
気相アンモキシデーションに有用な、反応促進された混
合金属酸化物を含む触媒。
Description
ルケンの混合物を気相触媒酸化(vapor phas
e catalytic oxidation)により
対応する不飽和カルボン酸へ酸化するための改良された
触媒;該触媒の製造法;およびアルカン、またはアルカ
ンとアルケンの混合物を対応する不飽和カルボン酸に酸
化するための気相触媒酸化に関するプロセスに関する。
ンとアルケンの混合物を、アンモニアの存在下で気相触
媒酸化に付すことにより不飽和ニトリルを製造する方法
にも関する。
びメタクリロニトリルは、繊維、合成樹脂、合成ゴムな
どを製造するための重要な中間体として工業的に製造さ
れてきた。かかるニトリルの最も一般的な製造法は、オ
レフィン、たとえばプロペンまたはイソブテンを高温で
気相において触媒の存在下でアンモニアおよび酸素との
触媒反応に付すことである。この反応を行うための周知
の触媒としては、Mo−Bi−P−O触媒、V−Sb−
O触媒、Sb−U−V−Ni−O触媒、Sb−Sn−O
触媒、V−Sb−W−P−O触媒ならびにV−Sb−W
−OオキシドとBi−Ce−Mo−W−Oオキシドを機
械的に混合することにより得られる触媒が挙げられる。
しかしながら、プロパンとプロペンあるいはイソブタン
とイソブテン間の価格の違いの点から、低級アルカン、
例えばプロパンまたはイソブタンを出発物質として用
い、触媒の存在下で気相においてアンモニアおよび酸素
と触媒により反応させるアンモ酸化反応によりアクリロ
ニトリルまたはメタクリロニトリルを製造する方法の開
発に注意が集められてきた。
ン、アルミニウム、ジルコニウム、クロム、マンガン、
鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラ
ジウム、白金、アンチモン、ビスマス、ホウ素およびセ
リウムからなる群から選択される少なくとも一つの元素
であり、a=1の時、b=0.01〜1.0、c=0.
01〜1.0、x=0.01〜1.0であり、nは金属
元素の全原子価が満足するような数である);および (2)触媒はX線回折図形において以下の角度2θ(±
0.3°)でX線回折ピークを有する:22.1°、2
8.2°、36.2°、45.2°および50.0°の
条件を満たす触媒の存在下で気体状態においてアルカン
およびアンモニアを触媒酸化に付すことを含む不飽和ニ
トリルの製造法を開示している。
は、式 WaVbTecXxOn (式中、Xはニオブ、タンタル、チタン、アルミニウ
ム、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウ
ム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白
金、アンチモン、ビスマス、インジウムおよびセリウム
から選択される1またはそれ以上の元素であり、a=1
の時、b=0.01〜1.0、c=0.01〜1.0、
x=0.01〜1.0であり、nは元素の酸化形態によ
り決まる)の混合金属酸化物触媒の存在下で、気相接触
反応においてアルカンをアンモニアと反応させることを
含むニトリルの製造法を開示している。
験式 MoaVbSbcGadXxOn (式中、XはAs、Te、Se、Nb、Ta、W、T
i、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、N
i、Pd、Pt、B、In、Ce、Re、Ir、Ge、
Sn、Bi、Y、Pr、アルカリ金属およびアルカリ土
類金属のうちの1またはそれ以上であり;a=1の時、
b=0.0〜0.99、c=0.01〜0.9、d=
0.01〜0.5、e=0.0〜1.0であり、xは存
在するカチオンの酸化状態により決まる)を有する触媒
と、反応領域において反応体を触媒と接触させることに
よる、プロパンおよびイソブタンから選択されるパラフ
ィンの分子酸素およびアンモニアとの気相における触媒
反応によるアクリロニトリルまたはメタクリロニトリル
の製造において有用な触媒を開示している。
びメタクリル酸はさまざまな合成樹脂、コーティング材
料および可塑剤の出発物質として工業的に重要である。
商業的には、現在行われているアクリル酸製造プロセス
は、プロペンフィードで出発する二段の触媒酸化反応を
含む。第一段において、プロペンを改質されたビスマス
モリブデン酸塩触媒上でアクロレインに変換する。第二
段において、主にモリブデンと酸化バナジウムからなる
触媒を用いて第一段からのアクロレイン生成物をアクリ
ル酸に変換する。ほとんどの場合において、触媒配合物
は触媒製造業者の専有物であるが、技術はよく確立され
ている。さらに、不飽和酸を対応するアルケンからから
製造する一段法を開発するための誘因がある。したがっ
て、従来技術は、不飽和酸を対応するアルケンから一段
階で製造するために複合金属酸化物触媒を用いる場合を
記載している。
1は、(i)式 により表される触媒複合酸化物 MoaBibFecAdBeCfDgOx (式中、AはNiおよび/またはCoを表し、BはM
n、Zn、Ca、Mg、SnおよびPbから選択される
少なくとも一つの元素を表し、CはP、B、As、T
e、W、SbおよびSiから選択される少なくとも一つ
の元素を表し、DはK、Rb、CsおよびTlから選択
される少なくとも一つの元素を表し;a=12の時、0
<b≦10、0<c≦10、0≦d≦10、0≦e≦1
0、0≦f≦20および0≦g≦2であり、xは他の元
素の酸化状態に依存する値を有する);および(ii)
それ自体、前記気相触媒酸化に対して実質的に不活性で
ある酸化モリブデンの存在下でプロペン、イソブテンま
たは第三ブタノールを分子酸素と気相触媒酸化させて対
応する不飽和アルデヒドおよび不飽和カルボン酸を得る
ことを含む不飽和アルデヒドおよびカルボン酸を製造す
る方法を開示している。
o、V、Te、OおよびX(ここに、Xは、Nb、T
a、W、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、
Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Sb、Bi、B、I
n、Li、Na、K、Rb、CsおよびCeの少なくと
も一つである)を含む混合金属酸化物の存在下でのプロ
ペンの気相触媒酸化によるアクリル酸の製造を開示して
いる。
0は、下記の比において元素Mo、V、La、Pd、N
bおよびXを含む触媒組成物を含む、プロペンをアクリ
ル酸およびアクロレインに選択的に酸化するための触媒
を開示する: MoaVbLacPddNbeXf (式中、XはCuまたはCrあるいはその混合物であ
り、a=1であり、bは0.01〜0.9であり、c>
0〜0.2であり、dは0.0000001〜0.2で
あり、eは0〜0.2であり、fは0〜0.2であり;
a、b、c、d、eおよびfの数値はそれぞれ触媒中の
元素Mo、V、La、Pd、NbおよびXの相対的グラ
ム原子比を表し、元素は酸素との組み合わせにおいて存
在する)。
ル酸を製造することについても商業的誘因がある。した
がって、従来技術は一段においてプロパンをアクリル酸
に変換するために混合金属酸化物触媒を用いる場合を記
載する。
として、Mo、V、Te、OおよびX(ここに、Xはニ
オブ、タンタル、タングステン、チタン、アルミニウ
ム、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウ
ム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白
金、アンチモン、ビスマス、ホウ素、インジウムおよび
セリウムからなる群から選択される少なくとも一つの元
素であり、各必須成分の比は、酸素を除く必須成分の合
計量に基づいて下記の関係を満たす:0.25<r(M
o)<0.98、0.003<r(V)<0.5、0.
003<r(Te)<0.5、0.003<r(X)<
0.5(ここに、r(Mo)、r(V)、r(Te)お
よびr(X)はそれぞれ酸素を除く必須成分の合計量に
基づくMo、V、TeおよびXのモル分率である))を
含む混合金属酸化物を含む触媒の存在下でアルカンを気
相触媒酸化に付すことを含む不飽和カルボン酸の製造法
を開示している。
106は、プロパンをアクリル酸、アクロレインおよび
酢酸を含む酸素化生成物に選択的に酸化するための触媒
を開示し、前記触媒系は MoaVbGacPddNbeXf (式中、Xは、La、Te、Ge、Zn、Si、Inお
よびWから選択される少なくとも一つの元素であり、a
は1であり、bは0.01〜0.9であり、cは>0〜
0.2であり、dは0.0000001〜0.2であ
り、eは>0〜0.2であり、fは0.0〜0.5であ
り;ここに、a、b、c、d、eおよびfの数値は触媒
におけるそれぞれの元素Mo、V、Ga、Pd、Nbお
よびXの相対的グラム原子比を表し、元素は酸素との組
合せにおいて存在する)を含む触媒組成物を含む。
実験式 MoVaNbbXcZdOn (式中、Xは、TeおよびSbからなる群から選択され
る少なくとも一つの元素であり、ZはW、Cr、Ta、
Ti、Zr、Hf、Mn、Re、Fe、Ru、Co、R
h、Ni、Pd、Pt、Ag、Zn、B、Al、Ga、
In、Ge、Sn、Pb、P、Bi、Y、希土類および
アルカリ土類元素からなる群から選択される少なくとも
一つの元素であり、0.1≦a≦1.0、0.01≦b
≦1.0、0.01≦c≦1.0、0≦d≦1.0であ
り、nは他の元素の酸化状態により決定される)を有す
る触媒の存在下でアルカンを気相触媒酸化に付すことを
含む不飽和カルボン酸の製造法を開示している。
め、およびアルカンを不飽和ニトリルにアンモ酸化する
ための新規の改良された触媒を提供するための前記の試
みにも関わらず、かかる触媒酸化の商業的に実行可能な
プロセスの準備の妨げになるものは、適当な転化率およ
び適当な選択性をもたらし、したがって十分な収率の不
飽和生成物をもたらす触媒の同定である。
の触媒よりも著しく向上し、したがって所望の反応生成
物の全体的な収率も非常に向上した、促進された触媒が
提供される。
実験式 MoaVbNcXdZeOf (式中、NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからな
る群から選択される少なくとも一つの元素であり、Xは
Nb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、
K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、B
a、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、P
d、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、
W、Ce、CuおよびZnからなる群から選択される少
なくとも一つの元素であり、ZはInおよびReからな
る群から選択され;a=1の時、b=0.01〜1.
0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、e
=0.001〜0.1であり、fは他の元素の酸化状態
に依存する)を有する促進された混合金属酸化物(pr
omoted mixed metal oxide)
を含む触媒を提供する。
る群から選択される少なくとも一つの元素であり、Xは
Nb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、
K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、B
a、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、P
d、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、
W、Ce、CuおよびZnからなる群から選択される少
なくとも一つの元素であり、ZはInおよびReからな
る群から選択され;a=1の時、b=0.01〜1.
0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、e
=0.001〜0.1であり、fは他の元素の酸化状態
に依存する)を有する促進された混合金属酸化物を含む
触媒の存在下でアルカン、またはアルカンとアルケンの
混合物を気相触媒酸化反応に付すことを含む不飽和カル
ボン酸の製造法を提供する。
ン、またはアルカンとアルケンの混合物、およびアンモ
ニアを、 実験式 MoaVbNcXdZeOf (式中、NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからな
る群から選択される少なくとも一つの元素であり、Xは
Nb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、
K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、B
a、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、P
d、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、
W、Ce、CuおよびZnからなる群から選択される少
なくとも一つの元素であり、ZはInおよびReからな
る群から選択され;a=1の時、b=0.01〜1.
0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、e
=0.001〜1.0であり、fは他の元素の酸化状態
に依存する)を有する促進された混合金属酸化物を含む
触媒の存在下で気相触媒酸化反応に付すことを含む不飽
和ニトリルの製造法を提供する。
とも一種の溶媒を混合して混合物を形成する(ここに、
NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからなる群から
選択される少なくとも一つの元素であり、XはNb、T
a、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、C
o、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、K、R
b、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、H
f、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、
Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、Pd、G
a、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、W、C
e、CuおよびZnからなる群から選択される少なくと
も一つの元素であり、ZはInおよびReからなる群か
ら選択され;元素Mo、V、N、XおよびZは、Mo:
V:N:X:Zの原子比が1:0.01〜1.0:0.
01〜1.0:0.01〜1.0:0.001〜0.1
となるような量において存在する); (2)前記の少なくとも一種の溶媒を混合物から除去し
て触媒前駆体を得る;および (3)前記触媒前駆体を焼成することを含むプロセスに
より製造される触媒を提供する。
とも一種の溶媒を混合して混合物を形成する(ここに、
NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからなる群から
選択される少なくとも一つの元素であり、XはNb、T
a、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、C
o、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、K、R
b、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、H
f、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、
Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、Pd、G
a、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、W、C
e、CuおよびZnからなる群から選択される少なくと
も一つの元素であり、ZはInおよびReからなる群か
ら選択され;元素Mo、V、N、XおよびZは、Mo:
V:N:X:Zの原子比が1:0.01〜1.0:0.
01〜1.0:0.01〜1.0:0.001〜0.1
となるような量において存在する); (2)前記の少なくとも一種の溶媒を混合物から除去し
て触媒前駆体を得る;および (3)前記触媒前駆体を焼成することを含むプロセスに
より製造される触媒、の存在下でアルカン、またはアル
カンとアルケンの混合物を気相触媒酸化反応に付すこと
を含む、不飽和カルボン酸の製造法を提供する。
とも一種の溶媒を混合して混合物を形成する(ここに、
NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからなる群から
選択される少なくとも一つの元素であり、XはNb、T
a、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、C
o、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、K、R
b、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、H
f、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、
Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、Pd、G
a、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、W、C
e、CuおよびZnからなる群から選択される少なくと
も一つの元素であり、ZはInおよびReからなる群か
ら選択され;元素Mo、V、N、XおよびZは、Mo:
V:N:X:Zの原子比が1:0.01〜1.0:0.
01〜1.0:0.01〜1.0:0.001〜0.1
となるような量において存在する); (2)前記の少なくとも一種の溶媒を混合物から除去し
て触媒前駆体を得る;および (3)前記触媒前駆体を焼成することを含むプロセスに
より製造される触媒、の存在下でアルカン、またはアル
カンとアルケンの混合物、およびアンモニアを気相触媒
酸化反応に付すことを含む、不飽和ニトリルの製造法を
提供する。
れた混合金属酸化物は、実験式: MoaVbNcXdZeOf (式中、NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからな
る群から選択される少なくとも一つの元素であり、Xは
Nb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、
K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、B
a、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、P
d、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、
W、Ce、CuおよびZnからなる群から選択される少
なくとも一つの元素であり、ZはInおよびReからな
る群から選択され;a=1の時、b=0.01〜1.
0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、e
=0.001〜0.1であり、fは他の元素の酸化状態
に依存する)を有する。
0.5、c=0.05〜0.5、d=0.01〜0.
5、e=0.001〜0.05である。より好ましく
は、a=1の時、b=0.15〜0.45、c=0.0
5〜0.45、d=0.01〜0.1、e=0.001
〜0.01である。f値、すなわち存在する酸素の量
は、触媒中の他の元素の酸化状態に依存する。しかしな
がら、fは典型的には3〜4.7の範囲である。
にして調製することができる。第一段階において、金属
化合物、好ましくは酸素を含む少なくとも一つの化合物
と少なくとも一種の溶媒とをスラリーまたは溶液を形成
するのに適当な量において混合することによりスラリー
または溶液を形成することができる。一般に、金属化合
物は、前記定義のような元素Mo、V、N、X、Zおよ
びOを含有する。
タノール、プロパノール、およびジオールなどを包含す
るがこれに限定されないアルコール;ならびに当業界で
公知の他の極性溶媒が挙げられる。一般に、水が好まし
い。水は、蒸留水および脱イオン水を包含するがこれに
限定されない化学合成における使用に適した任意の水で
ある。存在する水の量は、好ましくは調製段階における
組成的および/または相凝離を回避するかまたは最小限
に抑えるのに十分長期間、元素を実質的に溶液に保つこ
とができる量である。したがって、水の量は組み合わせ
る物質の量および溶解度により変わる。
Of(式中、元素NはTeであり、元素XはNbであ
る)の混合金属酸化物を調製する場合に、シュウ酸ニオ
ブの水性溶液をヘプタモリブデン酸アンモニウム、メタ
バナジウム酸アンモニウム、テルル酸および硝酸インジ
ウムの水溶液またはスラリーに、各金属元素の原子比が
指定された割合になるように添加することができる。
水を当業界で公知の任意の適当な方法により除去して、
結晶前駆体を形成する。かかる方法としては、真空乾
燥、凍結乾燥、スプレー乾燥、ロータリーエバポレーシ
ョンおよび自然乾燥が挙げられるが、これに限定されな
い。真空乾燥は一般的に10mmHg〜500mmHg
の範囲の圧力で行われる。凍結乾燥は典型的にはスラリ
ーまたは溶液を、例えば液体窒素を用いて凍結させ、凍
結したスラリーまたは溶液を真空下で乾燥させる。スプ
レー乾燥は一般的に窒素またはアルゴンなどの不活性雰
囲気下、125℃〜200℃の入り口温度および75℃
〜150℃の出口温度で行われる。ロータリーエバポレ
ーションは一般的に25℃〜90℃の浴温で、10mm
Hg〜760mmHgの圧力、好ましくは40℃〜90
℃の浴温、10mmHg〜350mmHgの圧力、より
好ましくは40℃〜60℃の浴温、10mmHg〜40
mmHgの圧力で行われる。自然乾燥は、25℃〜90
℃の範囲の温度で行うことができる。ロータリーエバポ
レーションが一般に好ましい。
る。焼成は酸化性雰囲気、たとえば酸素含有雰囲気中、
非酸化性雰囲気、すなわち実質的に酸素がない状態、例
えば不活性雰囲気または真空中で行う。不活性雰囲気
は、実質的に不活性、すなわち触媒前駆体と反応しない
かまたは相互作用しない任意の物質である。適当な例と
しては、窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウムまたはそ
の混合物が挙げられるが、これに限定されない。典型的
には、不活性雰囲気はアルゴンまたは窒素である。不活
性雰囲気は触媒前駆体上を流れてもよいし、流れなくて
もよい(静的環境)。不活性雰囲気が触媒前駆体上を流
れる場合、流量は広範囲に変化し、例えば1〜500h
r−1の空間速度である。
は400℃〜700℃、より好ましくは500℃〜64
0℃の温度で行われる。焼成は前記触媒を形成するのに
適した時間行われる。典型的には、焼成は0.5〜30
時間、好ましくは1〜25時間、より好ましくは1〜1
5時間行い、所望の促進された混合金属酸化物を得る。
を二段階において焼成する。第一段階において、触媒前
駆体を酸化環境(例えば空気)中、200℃〜400
℃、好ましくは275℃〜325℃の温度で、15分か
ら8時間、好ましくは1〜3時間焼成する。第二段階に
おいて、第一段階からの物質を非酸化環境(例えば不活
性雰囲気)中、500℃から750℃、好ましくは55
0℃〜650℃の温度で、15分から8時間、好ましく
は1〜3時間焼成する。任意に、還元ガス、たとえばア
ンモニアまたは水素を第二段焼成中に添加することがで
きる。特に好ましい操作様式において、第一段の触媒前
駆体を所望の酸化環境中、室温におき、その後、第一段
焼成温度を上げ、この温度で所望の第一段焼成時間維持
する。雰囲気を次に第二段焼成のために所望の非酸化環
境と置換し、温度を所望の第二段焼成温度に上げ、その
温度で所望の第二段焼成時間維持する。
炉を用いることができるが、焼成を指定された気体環境
の流れのもとで行うのが好ましい。したがって、固体触
媒前駆体粒子床に所望の気体を連続して流す床中で焼成
を行うのが有利である。焼成により、式MoaVbNc
XdZeOf(式中、Mo、V、N、X、Z、O、a、
b、c、d、eおよびfは前記定義の通りである)を有
するように触媒が形成される。
質は前記のものに限定されない。例えば、酸化物、ハラ
イドまたはオキシハライド、アルコキシド、アセチルア
セトネート、ならびに有機金属化合物をはじめとする広
範囲におよぶ物質を用いることができる。例えば、ヘプ
タモリブデン酸アンモニウムを触媒中モリブデン源とし
て利用することができる。しかしながら、MoO3、M
oO2、MoCl5、MoOCl4、Mo(OC
2H5)5、モリブデンアセチルアセトネート、ホスホ
モリブデン酸およびシリコモリブデン酸のような化合物
もヘプタモリブデン酸アンモニウムの代わりに用いるこ
とができる。同様に、メタバナジウム酸アンモニウムを
触媒中バナジウム源として用いることができる。しかし
ながら、V2O 5、V2O3、VOCl2、VCl4、
VO(OC2H5)3、バナジウムアセチルアセトネー
トおよびバナジルアセチルアセトネートのような化合物
もメタバナジウム酸アンモニウムの代わりに用いること
ができる。テルル源としては、テルル酸、TeCl4、
Te(OC2H5)5、Te(CH(CH3)2)4お
よびTeO2が挙げられる。ニオブ源はアンモニウムニ
オブオキサレート、Nb2O5、NbCl5、ニオブ酸
またはNb(OC2H5)5ならびにより一般的なシュ
ウ酸ニオブが挙げられる。インジウム源は、In
2O3,InCl,InCl3,In(OH)3,酢酸
インジウム、インジウムアセチルアセトネート、インジ
ウムイソプロポキシド、並びにIn(NO3)3である
ことができる。レニウム源は過レニウム酸アンモニウ
ム、レニウムカルボニル、塩化レニウム、フッ化レニウ
ム、酸化レニウム、レニウムペンタカルボニルブロマイ
ド、レニウムペンタカルボニルクロライド、およびレニ
ウムサルファイドであることができる。
単独で優れた触媒活性を示す。しかしながら、促進され
た混合金属酸化物は粉砕することにより、より高い活性
を有する触媒に変換することができる。
法を用いることができる。乾式粉砕法については、例え
ば粗粒子が粉砕するための高速ガス流中で互いに衝突す
るガスストリームグラインダーを用いる方法があげられ
る。粉砕は、機械的だけでなく、小規模の操作の場合に
は乳鉢などを用いても行うことができる。
添加することにより湿潤状態において粉砕が行われる湿
式粉砕法としては、ロータリーシリンダータイプミディ
アムミルまたはミディアムスターリングタイプミルを用
いる公知方法があげられる。ロータリーシリンダータイ
プミディアムミルは、粉砕される対象物の容器が回転す
るタイプの湿式ミルであり、例えばボールミルおよびロ
ッドミルが挙げられる。ミディアムスターリングタイプ
ミルは、容器中に収容されている粉砕される対象物が撹
拌装置より撹拌されるタイプの湿式ミルであり、例えば
ロータリースクリュータイプミル、およびロータリーデ
ィスクタイプミルが挙げられる。
化物の性質、湿式粉砕の場合において用いられる溶媒の
粘度、濃度など、または粉砕装置の最適条件に合うよう
に適当に設定できる。しかしながら、粉砕された触媒前
駆体の平均粒子サイズが最高20μmになるまで粉砕を
行うことができる。触媒性能は、このような粉砕により
向上される。
砕された触媒前駆体に添加することにより、溶液または
スラリーを形成し、続いて再度乾燥することにより触媒
活性をさらに向上させることができる。溶液またはスラ
リー濃度について特別な制限はなく、粉砕された触媒前
駆体の出発化合物の合計量が10〜60重量%になるよ
うに溶液またはスラリーを調節するのが一般的である。
続いて、この溶液またはスラリーをスプレー乾燥、凍結
乾燥、蒸発乾固または真空乾燥などの方法、好ましくは
スプレー乾燥法により乾燥する。さらに、同様の乾燥を
湿式粉砕を行う場合においても行うことができる。
として用いることができるが、さらに通常200℃〜7
00℃の温度で、0.1〜10時間熱処理に付すことが
できる。
媒は、単独で固体触媒として用いることができるが、適
当な担体、例えばシリカ、アルミナ、チタニア、アルミ
ノシリケート、珪藻土、ゼオライトZSM−5またはジ
ルコニアと合わせて触媒に形成することができる。さら
に、リアクターの規模またはシステムに応じて適当な形
状および粒子サイズに成形することができる。
成分は、公知湿式技術によりアルミナ、シリカ、シリカ
−アルミナ、ジルコニア、チタニアなどの物質上に担持
させることができる。典型的な一方法において、担体が
湿るように金属を含有する溶液を乾燥担体と接触させ;
続いて結果として湿った物質を、例えば室温から200
℃の温度で乾燥させ、続いて前記のように焼成する。さ
らなる方法において、金属溶液を担体と典型的には3:
1(金属溶液:担体)より大きな体積比で接触させ、溶
液を撹拌して、金属イオンが担体上にイオン交換される
ようにする。金属を含有する担体を次に乾燥し、すでに
詳細に記載したように焼成する。
ボン酸の製造法であって、アルカン、またはアルカンと
アルケンの混合物を前記の促進された混合金属酸化物を
含有する触媒の存在下で気相触媒酸化反応に付し、不飽
和カルボン酸を製造することを含む方法を提供する。
水蒸気(steam)を含む出発物質ガスを用いるのが
好ましい。かかる場合において、反応系に供給される出
発物質ガスとして、水蒸気含有アルカン、またはアルカ
ンとアルケンの水蒸気含有混合物、および酸素含有ガス
を含むガス混合物が通常いられる。しかしながら、水蒸
気含有アルカン、またはアルカンとアルケンの水蒸気含
有混合物、ならびに酸素含有ガスを交互に反応系に供給
することができる。用いられる水蒸気は反応系において
蒸気の形態で存在することができ、その導入方法は特に
限定されない。
えば、窒素、アルゴンまたはヘリウムを供給することが
できる。出発物質ガス中のモル比(アルカン、またはア
ルカンとアルケンの混合物):(酸素):(希釈ガ
ス):(H2O)は好ましくは(1):(0.1〜1
0):(0〜20):(0.2〜70)、より好ましく
は(1):(1〜5.0):(0〜10):(5〜4
0)である。
ルカンとアルケンの混合物と一緒に水蒸気を供給する場
合、不飽和カルボン酸の選択性は著しく向上され、単に
一段階において接触させるだけで、不飽和カルボン酸を
アルカン、またはアルカンとアルケンの混合物から良好
な収率で得ることができる。しかしながら、公知技術
は、出発物質を希釈する目的で、希釈ガス、例えば窒
素、アルゴンまたはヘリウムを利用する。したがって、
空間速度、酸素分圧および水蒸気分圧を調節するための
希釈ガスとして、不活性ガス、例えば窒素、アルゴンま
たはヘリウムを水蒸気と一緒に用いることができる。
ン、特にプロパン、イソブタンまたはn−ブタン;より
好ましくはプロパンまたはイソブタン;最も好ましくは
プロパンを用いるのが好ましい。本発明にしたがって、
かかるアルカンから、不飽和カルボン酸、たとえばα,
β−不飽和カルボン酸を良好な収率で得ることができ
る。例えば、プロパンまたはイソブタンを出発物質アル
カンとして用いる場合、それぞれアクリル酸またはメタ
クリル酸が良好な収率で得られる。
発物質混合物として、C3−8アルカンおよびC3−8
アルケン、特にプロパンとプロペン、イソブタンとイソ
ブテンまたはn−ブタンとn−ブテンの混合物を用いる
のが好ましい。アルカンとアルケンの出発物質混合物と
して、プロパンとプロペンまたはイソブタンとイソブテ
ンがより好ましい。最も好ましいのは、プロパンとプロ
ペンの混合物である。本発明にしたがって、かかるアル
カンとアルケンの混合物から、不飽和カルボン酸、例え
ば、α,β−不飽和カルボン酸を良好な収率で得ること
ができる。例えば、プロパンとプロペンまたはイソブタ
ンとイソブテンをアルカンとアルケンの出発物質混合物
として用いる場合、それぞれ、アクリル酸またはメタク
リル酸が良好な収率で得られる。好ましくは、アルカン
とアルケンの混合物において、アルケンは少なくとも
0.5重量%、より好ましくは少なくとも1.0重量%
〜95重量%;最も好ましくは、3重量%から90重量
%の量において存在する。
タノール(反応条件下で脱水されて対応するアルケン、
すなわちイソブテンを形成する)を本発明のプロセスへ
のフィードとして、あるいは前記のフィード流れと合わ
せて用いることができる。
ず、低級アルカン、例えばメタンまたはエタン、空気ま
たは二酸化炭素を不純物として含有するアルカンを特に
問題なく用いることができる。さらに、出発物質アルカ
ンは種々のアルカンの混合物であってもよい。同様に、
アルカンとアルケンの出発物質混合物の純度は特に制限
されず、低級アルケン、たとえばエテン、低級アルカ
ン、例えばメタンまたはエタン、空気または二酸化炭素
を不純物として含むアルカンとアルケンの混合物を特に
問題なく用いることができる。さらに、アルカンとアル
ケンの出発物質混合物は種々のアルカンとアルケンの混
合物であってもよい。
れはそれ自体で、またはアルカンおよび/または他の不
純物との混合物において購入することができる。別法と
して、これはアルカン酸化の副生成物として得ることが
できる。同様に、アルカンの供給源についても制限はな
い。これはそれ自体で、またはアルケンおよび/他の不
純物との混合物において購入することができる。さら
に、アルカン(供給源を問わない)およびアルケン(供
給源を問わない)を所望によりブレンドすることができ
る。
らかには理解されていないが、酸化反応は、前記の促進
された混合金属酸化物中に存在する酸素原子またはフィ
ードガス中に存在する分子酸素により行われる。分子酸
素をフィードガス中に組み入れるために、かかる分子酸
素は純粋な酸素ガスである。ことができるしかしなが
ら、純度は特に必要ではないので、酸素含有ガス、例え
ば空気を用いることが通常より経済的である。
アルカンとアルケンの混合物を、実質的に分子酸素の不
在下において用いることもできる。このような場合、触
媒の一部を時々反応領域から適当に回収し、続いて酸化
再生装置に送り、再生し、再使用するために反応領域に
戻す方法を採用するのが好ましい。触媒の再生法とし
て、例えば酸化ガス、例えば酸素、空気または一酸化窒
素を再生装置中触媒と通常300℃〜600℃の温度で
接触させることを含む方法が挙げられる。
空気を酸素供給源として用いた場合に関して本発明の第
二の態様を詳細に記載する。反応系は固定床系または流
動床系であってもよい。しかしながら、反応は発熱反応
であるので、これにより反応温度を制御するのが容易で
ある流動床系を用いるのが好ましい。反応系に供給され
る空気の割合は、結果として得られるアクリル酸の選択
性について重要であり、通常は最高25モル、好ましく
は0.2〜18モル/プロパン1モルにおいてアクリル
酸に対して高い選択性が得られる。この反応は通常大気
圧下で行うことができるが、若干高い圧力または若干低
い圧力下で行うこともできる。他のアルカン、例えばイ
ソブタン、またはアルカンとアルケン、例えばプロパン
とプロペンの混合物に関して、フィードガスの組成はプ
ロパンの状態にしたがって選択することができる。
たはメタクリル酸に酸化するための典型的な反応条件を
本発明の実施において用いることができる。該プロセス
はシングルパスモード(新しいフィードのみをリアクタ
ーに供給する)またはリサイクルモード(リアクター排
出物の少なくとも一部をリアクターに戻す)において実
施することができる。本発明のプロセスについての一般
的な条件は以下の通りである:反応温度は200℃〜7
00℃まで変化しうるが、通常200℃〜550℃;よ
り好ましくは250℃〜480℃、最も好ましくは、3
00℃〜400℃の範囲であり;気相反応におけるガス
空間速度SVは、通常100〜10000時−1、好ま
しくは300〜6000時−1、より好ましくは300
〜2000時−1の範囲内であり;触媒との平均接触時
間は、0.01〜10秒またはそれ以上であるが、通常
は0.1〜10秒、好ましくは2〜6秒の範囲であり;
反応領域における圧力は、通常、0〜75psigの範
囲であるが、好ましくは50psig以下である。シン
グルパスモードプロセスにおいて、酸素が酸素含有ガ
ス、例えば空気から供給されるのが好ましい。シングル
パスモードプロセスは酸素を添加して実施することもで
きる。リサイクルモードプロセスの実施において、反応
領域における不活性ガスのビルドアップを避けるのに酸
素ガス単独が好ましい供給源である。
応領域内または特に反応領域の出口で引火範囲になるの
を最小限に抑えるかまたは回避するために、フィードガ
ス中の炭化水素および酸素濃度が適当な量に維持される
のが重要である。一般に、特にリサイクルモードの操作
においてあと燃え(after−buring)を最少
に抑えるため、かつリサイクルされた気体状排出物流れ
中の酸素量を最小限に抑えるために、出口酸素量は低い
のが好ましい。加えて、低温(450℃未満)での反応
操作では、あと燃えがあまり問題にならず、これにより
所望の生成物に対してより高い選択性を達成できるので
非常に好ましい。本発明の触媒は、前記の低い温度範囲
でより有効に働き、酢酸および炭素酸化物の形成を著し
く減少させ、アクリル酸に対する選択性を増大させる。
空間速度および酸素分圧を調節するための希釈ガスとし
て、不活性ガス、例えば窒素、アルゴンまたはヘリウム
を用いることができる。
およびプロペンの酸化反応を本発明の方法により行う場
合、アクリル酸に加えて、一酸化炭素、二酸化炭素、酢
酸などが副生成物として生じる。さらに、本発明の方法
において、反応条件によっては不飽和アルデヒドが形成
される場合がある。例えば、プロパンが出発物質混合物
中に存在する場合、アクロレインが形成されることがで
き;イソブタンが出発物質混合物中に存在する場合、メ
タクロレインが形成されることができる。このような場
合、本発明の促進された混合金属酸化物を含有する触媒
を用いてかかる不飽和アルデヒドを再度気相触媒酸化反
応に付すことにより、または不飽和アルデヒドの公知酸
化反応触媒を用いて気相触媒酸化反応に付すことによ
り、所望の不飽和カルボン酸に変換することができる。
ルカン、またはアルカンとアルケンの混合物を、前記混
合金属酸化物を含む触媒の存在下でアンモニアを用いて
気相触媒酸化に付し、不飽和ニトリルを生成することを
含む。
発物質アルカンとして、C3−8アルカン、例えば、プ
ロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサンおよ
びヘプタンを用いるのが好ましい。しかしながら、製造
されるニトリルの工業用途の観点から、3または4個の
炭素原子を有する低級アルカン、特にプロパンおよびイ
ソブタンを用いるのが好ましい。
合物として、C3−8アルカンとC 3−8アルケン、例
えばプロパンとプロペン、ブタンとブテン、イソブタン
とイソブテン、ペンタンとペンテン、ヘキサンとヘキセ
ン、およびヘプタンとヘプテンの混合物を用いるのが好
ましい。しかしながら、製造されるニトリルの工業用途
の観点から、3または4個の炭素原子を有する低級アル
カンと3または4個の炭素原子を有する低級アルケンの
混合物、特にプロパンとプロペンまたはイソブタンとイ
ソブテンの混合物を用いるのが好ましい。好ましくは、
アルカンとアルケンの混合物において、アルケンは少な
くとも0.5重量%、より好ましくは少なくとも1.0
重量%〜95重量%、最も好ましくは3重量%〜90重
量%の量において存在する。
ず、低級アルカン、例えばメタンまたはエタン、空気ま
たは二酸化炭素を不純物として含むアルカンを特に問題
なく用いることができる。さらに、出発物質アルカンは
さまざまなアルカンの混合物であってもよい。同様に、
アルカンとアルケンの出発物質混合物の純度は特に制限
されず、低級アルケン、例えばエテン、低級アルカン、
例えばメタンまたはエタン、空気または二酸化炭素を不
純物として含むアルカンとアルケンの混合物を特に問題
なく用いることができる。さらに、アルカンとアルケン
の出発物質混合物はさまざまなアルカンとアルケンの混
合物であってもよい。
それ自体、またはアルカンおよび/または他の不純物と
の混合物において購入することができる。別法として、
これはアルカン酸化の副生成物として得ることができ
る。同様に、アルカンの供給源に対して制限はない。こ
れはそれ自体、またはアルケンおよび/または他の不純
物との混合物において購入することができる。さらに、
アルカン(供給源を問わない)およびアルケン(供給源
を問わない)を所望によりブレンドすることができる。
なメカニズムは明らかではない。しかしながら、前記の
促進された混合金属酸化物中に存在する酸素原子による
か、またはフィードガス中の分子酸素により酸化反応が
行われる。分子酸素がフィードガス中に組み入れられる
場合、酸素は純粋な酸素ガスであることができる。しか
しながら、高い純度は必要とされないので、酸素含有ガ
ス、例えば空気を用いるのが通常経済的である。
ルカンとアルケンの混合物、アンモニアおよび酸素ガス
を含むガス混合物を用いることができる。しかしなが
ら、アルカン、またはアルカンとアルケンの混合物およ
びアンモニアを含むガス混合物、ならびに酸素含有ガス
を交互に供給することができる。
合物、および実質的に分子酸素を含まないアンモニアを
フィードガスとして用いて気相触媒酸化を行う場合、触
媒の一部を定期的に回収し、再生用の酸化再生装置に送
り、再生された触媒を反応領域に戻す方法を用いるのが
適切である。触媒の再生法として、酸化ガス、たとえば
酸素、空気または一酸化窒素を通常300℃〜600℃
の温度で再生装置中の触媒を通して流す方法が挙げられ
る。
質アルカンとして用い、空気を酸素供給源として用いる
場合についてさらに詳細に説明する。反応に供給される
空気の割合は、結果として得られるアクリロニトリルの
選択性に関して重要である。すなわち、最高25モル、
特に1〜15モル/プロパン1モルの範囲内で空気が供
給される場合にアクリロニトリルについて高い選択性が
得られる。反応に対して供給されるアンモニアの割合
は、0.2〜5モル、好ましくは0.5〜3モル/プロ
パン1モルの範囲内が好ましい。この反応は通常大気圧
下で行われるが、若干高い圧力または若干低い圧力で行
うことができる。他のアルカン、例えばイソブタン、ま
たはアルカンとアルケン、例えばプロパンとプロペンの
混合物に関して、フィードガスの組成はプロパンの状態
にしたがって選択される。
ば、250℃〜500℃の温度で行うことができる。よ
り好ましくは、温度は300℃〜460℃である。気相
反応におけるガス空間速度SVは通常100〜1000
0時−1、好ましくは300〜6000時−1、より好
ましくは300〜2000時−1の範囲内である。空間
速度および酸素分圧を調節するための希釈ガスとして、
不活性ガス、例えば窒素、アルゴンまたはヘリウムを用
いることができる。プロパンのアンモ酸化を本発明の方
法により行う場合、アクリロニトリルに加えて、一酸化
炭素、二酸化炭素、アセトニトリル、シアン化水素酸お
よびアクロレインが副生成物として形成される。
プタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Aldrich Chem
ical Company)、6.69gのメタバナジウム酸アンモ
ニウム(Alfa-Aesar)および10.17gのテルル酸(A
ldrich Chemical Company)を80℃に加熱して溶解させ
た。20℃に冷却した後、15.28mmole/gの
Nbおよび3.76gのシュウ酸(Aldrich Chemical C
ompany)を含む155.93gのシュウ酸ニオブ(Refer
ence Metals Company)の水性溶液を混合して、溶液を
得た。この溶液の水を50℃の温度、28mmHgの圧
力でロータリーエバポレーターにより除去して、前駆体
固体を得た。固体前駆体を石英管中で焼成した。(石英
管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、オーブンを27
5℃に加熱し、この温度で1時間維持した;前駆体物質
上にアルゴン流(100cc/分)を流しはじめ、オー
ブンを600℃に加熱し、この温度で2時間維持し
た。)このようにして得られた触媒を型中でプレスし、
次に破砕し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けし
た。これらの顆粒の10gをプロパンの気相酸化のため
にステンレス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1c
m)中に充填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入
れ、プロパン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14
であり、空間速度が1200時−1であるプロパン、空
気および水蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出
物を凝縮して、液相と気相に分けた。気相をガスクロマ
トグラフィーにより分析して、プロパン転化率を定量し
た。液相も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグ
ラフィーにより分析した。結果を(滞留時間およびリア
クター温度と共に)表1に示す。
In0.01Oxの触媒を後記のようにして調製した:
34.00gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和
物(Aldrich Chemical Company)、6.69gのメタバ
ナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、10.07g
のテルル酸(Aldrich Chemical Company)および0.7
5gのIn(NO3)3・5H2O(Aldrich Chemical
Company)を80℃に加熱して水中に溶解させた。20
℃に冷却した後、15.28mmole/gのNbおよ
び3.76gのシュウ酸(Aldrich Chemical Company)
を含む155.93gのシュウ酸ニオブ(Reference Me
tals Company)の水性溶液を混合して、溶液を得た。
この溶液の水を50℃の温度、28mmHgの圧力でロ
ータリーエバポレーターにより除去して、前駆体固体を
得た。固体前駆体を石英管中で焼成した。(石英管を空
気雰囲気中ででオーブン中に入れ、オーブンを275℃
に加熱し、この温度で1時間維持した;前駆体物質上に
アルゴン流(100cc/分)を流しはじめ、オーブン
を600℃に加熱し、この温度で2時間維持した。)こ
のようにして得られた触媒を型中でプレスし、次に破砕
し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けした。これら
の顆粒の10gをプロパンの気相酸化のためにステンレ
ス鋼U字管リアクター中(内部直径:1.1cm)に充
填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入れ、プロパ
ン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14であり、空
間速度が1200時−1であるプロパン、空気および水
蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出物を凝縮し
て、液相と気相に分けた。気相をガスクロマトグラフィ
ーにより分析して、プロパン転化率を定量した。液相
も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグラフィー
により分析した。結果を(滞留時間およびリアクター温
度と共に)表2に示す。
In0.005Oxの触媒を後記のようにして調製し
た:34.00gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四
水和物(Aldrich Chemical Company)、6.69gのメ
タバナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、10.0
7gのテルル酸(Aldrich Chemical Company)および
0.373gのIn(NO3)3・5H2O(Aldrich
Chemical Company)を80℃に加熱して水中に溶解させ
た。20℃に冷却した後、15.28mmole/gの
Nbおよび3.76gのシュウ酸(Aldrich Chemical C
ompany)を含む155.93gのシュウ酸ニオブ(Refer
ence Metals Company)の水性溶液を混合して、溶液を
得た。この溶液の水を50℃の温度、28mmHgの圧
力でロータリーエバポレーターにより除去して、前駆体
固体を得た。固体前駆体を石英管中で焼成した。(石英
管を空気雰囲気中ででオーブン中に入れ、オーブンを2
75℃に加熱し、この温度で1時間維持した;前駆体物
質上にアルゴン流(100cc/分)を流しはじめ、オ
ーブンを600℃に加熱し、この温度で2時間維持し
た。)このようにして得られた触媒を型中でプレスし、
次に破砕し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けし
た。これらの顆粒の10gをプロパンの気相酸化のため
にステンレス鋼U字管リアクター中(内部直径:1.1
cm)に充填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入
れ、プロパン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14
であり、空間速度が1200時−1であるプロパン、空
気および水蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出
物を凝縮して、液相と気相に分けた。気相をガスクロマ
トグラフィーにより分析して、プロパン転化率を定量し
た。液相も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグ
ラフィーにより分析した。結果を(滞留時間およびリア
クター温度と共に)表3に示す。
プタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Aldrich Chem
ical Company)、5.06gのメタバナジウム酸アンモ
ニウム(Alfa-Aesar)および7.68gのテルル酸(Ald
rich ChemicalCompany)を70℃に加熱して溶解させ
た。40℃に冷却した後、2.84gのシュウ酸(Aldr
ich Chemical Company)が加えられている、1.25%
のNbを含む122.94gのシュウ酸ニオブ(H. C.
Starck)の水性溶液に混合され、溶液を得た。この溶液
の水を、50℃の温度、28mmHgの圧力でロータリ
ーエバポレーターにより除去して、46gの前駆体固体
を得た。この触媒前駆体の23gを石英管中で焼成し
た。(石英管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、10
0cc/分で空気を管中に流し、10℃/分で275℃
まで加熱し、この温度で1時間保持し;その後、管中1
00cc/分の流量のアルゴンを用い、2℃/分で60
0℃までオーブンを加熱し、この温度で2時間維持し
た。)このようにして得られた触媒を型中でプレスし、
次に破砕し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けし
た。これらの顆粒の10gをプロパンの気相酸化のため
にステンレス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1c
m)中に充填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入
れ、プロパン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14
であり、空間速度が1200時−1であるプロパン、空
気および水蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出
物を凝縮して、液相と気相に分けた。気相をガスクロマ
トグラフィーにより分析して、プロパン転化率を定量し
た。液相も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグ
ラフィーにより分析した。結果を(滞留時間およびリア
クター温度と共に)表4に示す。
Re0.01Oxの触媒を後記のようにして調製した:
12.93gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和
物(Aldrich Chemical Company)、2.55gのメタバ
ナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、3.87gの
テルル酸(Aldrich Chemical Company)および0.20
gの過レニウム酸アンモニウム(Aldrich Chemical Com
pany)を70℃に加熱して115gの水中に溶解させ
た。40℃に冷却した後、1.43gのシュウ酸(Aldr
ich Chemical Company)が加えられている、1.25%
のNbを含む67.37gのシュウ酸ニオブ(H. C. St
arck)の水性溶液に混合され、溶液を得た。この溶液の
水を50℃の温度、28mmHgの圧力でロータリーエ
バポレーターにより除去して、23gの前駆体固体を得
た。この触媒前駆体固体を石英管中で焼成した。(石英
管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、100cc/分
で空気を管中に流し、10℃/分で275℃まで加熱
し、この温度で1時間保持し;その後、管中100cc
/分の流量のアルゴンを用い、2℃/分で600℃まで
オーブンを加熱し、この温度で2時間維持した。)この
ようにして得られた触媒を型中でプレスし、次に破砕
し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けした。これら
の顆粒の10gをプロパンの気相酸化のためにステンレ
ス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1cm)中に充
填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入れ、プロパ
ン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14であり、空
間速度が1200時−1であるプロパン、空気および水
蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出物を凝縮し
て、液相と気相に分けた。気相をガスクロマトグラフィ
ーにより分析して、プロパン転化率を定量した。液相
も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグラフィー
により分析した。結果を(滞留時間およびリアクター温
度と共に)表4に示す。
Re0.005Oxの触媒を後記のようにして調製し
た:12.93gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四
水和物(Aldrich Chemical Company)、2.55gのメ
タバナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、3.87
gのテルル酸(Aldrich Chemical Company)および0.
10gの過レニウム酸アンモニウム(Aldrich Chemical
Company)を70℃に加熱して115gの水中に溶解さ
せた。40℃に冷却した後、1.43gのシュウ酸(Al
drich Chemical Company)が加えられている、1.25
%のNbを含む67.37gのシュウ酸ニオブ(H. C.
Starck)の水性溶液に混合され、溶液を得た。この溶液
の水を50℃の温度、28mmHgの圧力でロータリー
エバポレーターにより除去して、28gの前駆体固体を
得た。この触媒前駆体固体を石英管中で焼成した。(石
英管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、100cc/
分で空気を管中に流し、10℃/分で275℃まで加熱
し、この温度で1時間保持し;その後、管中100cc
/分の流量のアルゴンを用い、2℃/分で600℃まで
オーブンを加熱し、この温度で2時間維持した。)この
ようにして得られた触媒を型中でプレスし、次に破砕
し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けした。これら
の顆粒の10gをプロパンの気相酸化のためにステンレ
ス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1cm)中に充
填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入れ、プロパ
ン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14であり、空
間速度が1200時−1であるプロパン、空気および水
蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出物を凝縮し
て、液相と気相に分けた。気相をガスクロマトグラフィ
ーにより分析して、プロパン転化率を定量した。液相
も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグラフィー
により分析した。結果を(滞留時間およびリアクター温
度と共に)表4に示す。
Re0.0025Oxの触媒を後記のようにして調製し
た:12.93gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四
水和物(Aldrich Chemical Company)、2.55gのメ
タバナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、3.87
gのテルル酸(Aldrich Chemical Company)および0.
05gの過レニウム酸アンモニウム(Aldrich Chemical
Company)を70℃に加熱して115gの水中に溶解さ
せた。40℃に冷却した後、1.43gのシュウ酸(Al
drich Chemical Company)が加えられている、1.25
%のNbを含む67.37gのシュウ酸ニオブ(H. C.
Starck)の水性溶液に混合され、溶液を得た。この溶液
の水を50℃の温度、28mmHgの圧力でロータリー
エバポレーターにより除去して、28gの前駆体固体を
得た。この触媒前駆体固体を石英管中で焼成した。(石
英管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、100cc/
分で空気を管中に流し、10℃/分で275℃まで加熱
し、この温度で1時間保持し;その後、管中100cc
/分の流量のアルゴンを用い、2℃/分で600℃まで
オーブンを加熱し、この温度で2時間維持した。)この
ようにして得られた触媒を型中でプレスし、次に破砕
し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けした。これら
の顆粒の10gをプロパンの気相酸化のためにステンレ
ス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1cm)中に充
填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入れ、プロパ
ン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14であり、空
間速度が1200時−1であるプロパン、空気および水
蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出物を凝縮し
て、液相と気相に分けた。気相をガスクロマトグラフィ
ーにより分析して、プロパン転化率を定量した。液相
も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグラフィー
により分析した。結果を(滞留時間およびリアクター温
度と共に)表4に示す。
Re0.02Oxの触媒を後記のようにして調製した:
12.93gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和
物(Aldrich Chemical Company)、2.55gのメタバ
ナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、3.87gの
テルル酸(Aldrich Chemical Company)および0.39
gの過レニウム酸アンモニウム(Aldrich Chemical Com
pany)を70℃に加熱して115gの水中に溶解させ
た。40℃に冷却した後、1.43gのシュウ酸(Aldr
ich Chemical Company)が加えられている、1.25%
のNbを含む67.37gのシュウ酸ニオブ(H. C. St
arck)の水性溶液に混合され、溶液を得た。この溶液の
水を50℃の温度、28mmHgの圧力でロータリーエ
バポレーターにより除去して、28gの前駆体固体を得
た。この触媒前駆体固体を石英管中で焼成した。(石英
管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、100cc/分
で空気を管中に流し、10℃/分で275℃まで加熱
し、この温度で1時間保持し;その後、管中100cc
/分の流量のアルゴンを用い、2℃/分で600℃まで
オーブンを加熱し、この温度で2時間維持した。)この
ようにして得られた触媒を型中でプレスし、次に破砕
し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けした。これら
の顆粒の10gをプロパンの気相酸化のためにステンレ
ス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1cm)中に充
填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入れ、プロパ
ン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14であり、空
間速度が1200時−1であるプロパン、空気および水
蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出物を凝縮し
て、液相と気相に分けた。気相をガスクロマトグラフィ
ーにより分析して、プロパン転化率を定量した。液相
も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグラフィー
により分析した。結果を(滞留時間およびリアクター温
度と共に)表4に示す。
Re0.04Oxの触媒を後記のようにして調製した:
12.93gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和
物(Aldrich Chemical Company)、2.55gのメタバ
ナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、3.87gの
テルル酸(Aldrich Chemical Company)および0.79
gの過レニウム酸アンモニウム(Aldrich Chemical Com
pany)を70℃に加熱して115gの水中に溶解させ
た。40℃に冷却した後、1.43gのシュウ酸(Aldr
ich Chemical Company)が加えられている、1.25%
のNbを含む67.37gのシュウ酸ニオブ(H. C. St
arck)の水性溶液に混合され、溶液を得た。この溶液の
水を50℃の温度、28mmHgの圧力でロータリーエ
バポレーターにより除去して、28gの前駆体固体を得
た。この触媒前駆体固体を石英管中で焼成した。(石英
管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、100cc/分
で空気を管中に流し、10℃/分で275℃まで加熱
し、この温度で1時間保持し;その後、管中100cc
/分の流量のアルゴンを用い、2℃/分で600℃まで
オーブンを加熱し、この温度で2時間維持した。)この
ようにして得られた触媒を型中でプレスし、次に破砕
し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けした。これら
の顆粒の10gをプロパンの気相酸化のためにステンレ
ス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1cm)中に充
填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入れ、プロパ
ン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14であり、空
間速度が1200時−1であるプロパン、空気および水
蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出物を凝縮し
て、液相と気相に分けた。気相をガスクロマトグラフィ
ーにより分析して、プロパン転化率を定量した。液相
も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグラフィー
により分析した。結果を(滞留時間およびリアクター温
度と共に)表4に示す。
Re0.06Oxの触媒を後記のようにして調製した:
12.93gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和
物(Aldrich Chemical Company)、2.55gのメタバ
ナジウム酸アンモニウム(Alfa-Aesar)、3.87gの
テルル酸(Aldrich Chemical Company)および1.18
gの過レニウム酸アンモニウム(Aldrich Chemical Com
pany)を70℃に加熱して115gの水中に溶解させ
た。40℃に冷却した後、1.43gのシュウ酸(Aldr
ich Chemical Company)が加えられている、1.25%
のNbを含む67.37gのシュウ酸ニオブ(H. C. St
arck)の水性溶液に混合され、溶液を得た。この溶液の
水を50℃の温度、28mmHgの圧力でロータリーエ
バポレーターにより除去して、28gの前駆体固体を得
た。この触媒前駆体固体を石英管中で焼成した。(石英
管を空気雰囲気中でオーブン中に入れ、100cc/分
で空気を管中に流し、10℃/分で275℃まで加熱
し、この温度で1時間保持し;その後、管中100cc
/分の流量のアルゴンを用い、2℃/分で600℃まで
オーブンを加熱し、この温度で2時間維持した。)この
ようにして得られた触媒を型中でプレスし、次に破砕
し、10−20メッシュ顆粒をふるい分けした。これら
の顆粒の10gをプロパンの気相酸化のためにステンレ
ス鋼U字管リアクター(内部直径:1.1cm)中に充
填した。U字管リアクターを溶融塩浴中に入れ、プロパ
ン/空気/水蒸気の供給比が1/15/14であり、空
間速度が1200時−1であるプロパン、空気および水
蒸気の混合物を供給した。リアクターの排出物を凝縮し
て、液相と気相に分けた。気相をガスクロマトグラフィ
ーにより分析して、プロパン転化率を定量した。液相
も、アクリル酸の収率についてガスクロマトグラフィー
により分析した。結果を(滞留時間およびリアクター温
度と共に)表4に示す。
Claims (10)
- 【請求項1】 実験式 MoaVbNcXdZeOf (式中、NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからな
る群から選択される少なくとも一つの元素であり、Xは
Nb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、Ga、As、Li、
Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、S
r、Ba、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、
Ho、Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、A
g、Pd、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、
Tb、W、Ce、CuおよびZnからなる群から選択さ
れる少なくとも一つの元素であり、ZはInおよびRe
からなる群から選択され;a=1の時、b=0.01〜
1.0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.
0、e=0.001〜0.1であり、fは他の元素の酸
化状態に依存する)を有する促進された混合金属酸化物
を含む触媒。 - 【請求項2】 NがTeおよび/またはSbであり、X
がNbである請求項1記載の触媒。 - 【請求項3】 e=0.001から0.01である請求
項2記載の触媒。 - 【請求項4】 NがTeである請求項2記載の触媒。
- 【請求項5】 実験式 MoaVbNcXdZeOf (式中、NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからな
る群から選択される少なくとも一つの元素であり、Xは
Nb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、
K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、B
a、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、P
d、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、
W、Ce、CuおよびZnからなる群から選択される少
なくとも一つの元素であり、ZはInおよびReからな
る群から選択され;a=1の時、b=0.01〜1.
0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、e
=0.001〜0.1であり、fは他の元素の酸化状態
に依存する)を有する促進された混合金属酸化物を含む
触媒の存在下でアルカン、またはアルカンとアルケンの
混合物を気相触媒酸化反応に付すことを含む不飽和カル
ボン酸の製造法。 - 【請求項6】 実験式 MoaVbNcXdZeOf (式中、NはTe、Sb、Sn、GeおよびBiからな
る群から選択される少なくとも一つの元素であり、Xは
Nb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、As、Li、Na、
K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、B
a、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、
Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、Au、Ag、P
d、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、Sm、Tb、
W、Ce、CuおよびZnからなる群から選択される少
なくとも一つの元素であり、ZはInおよびReからな
る群から選択され;a=1の時、b=0.01〜1.
0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、e
=0.001〜1.0であり、fは他の元素の酸化状態
に依存する)を有する促進された混合金属酸化物を含む
触媒の存在下でアルカン、またはアルカンとアルケンの
混合物、およびアンモニアを気相触媒酸化反応に付すこ
とを含む不飽和ニトリルの製造法。 - 【請求項7】 (1)元素Mo、V、N、XおよびZの
化合物と少なくとも一種の溶媒を混合して混合物を形成
する(ここに、NはTe、Sb、Sn、GeおよびBi
からなる群から選択される少なくとも一つの元素であ
り、XはNb、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、
Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pt、B、As、L
i、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、
Sr、Ba、Hf、Pb、P、Pm、Eu、Gd、D
y、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、La、Sc、A
u、Ag、Pd、Ga、Pr、Re、Ir、Nd、Y、
Sm、Tb、W、Ce、CuおよびZnからなる群から
選択される少なくとも一つの元素であり、ZはInおよ
びReからなる群から選択され;元素Mo、V、N、X
およびZは、Mo:V:N:X:Zの原子比が1:0.
01〜1.0:0.01〜1.0:0.01〜1.0:
0.001〜0.1となるような量において存在す
る); (2)前記の少なくとも一種の溶媒を混合物から除去し
て触媒前駆体を得る;および (3)前記触媒前駆体を焼成することを含むプロセスに
より製造される触媒。 - 【請求項8】 元素Mo、V、N、XおよびZの化合物
の少なくとも一つが酸素含有化合物である請求項6記載
の触媒。 - 【請求項9】 アルカン、またはアルカンとアルケンの
混合物を請求項7記載の触媒の存在下で気相触媒酸化反
応に付すことを含む不飽和カルボン酸の製造法。 - 【請求項10】 アルカン、またはアルカンとアルケン
の混合物、およびアンモニアを請求項7記載の触媒の存
在下で気相触媒酸化反応に付すことを含む不飽和ニトリ
ルの製造法。
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