JP2003088758A - 改良された触媒 - Google Patents
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Abstract
法の提供。 【解決手段】(a)実験式:MoaVbMcXdO
e〔式中、MはTe、SbおよびNbから選択され、さ
らにXはSc、Y、などからなる群から選択され、a=
1のとき、b=0.01から1.0、c=0.01から
1.0、d=0から1であり、eは他の元素の酸化状態
に応じて変化する;ただしd=0の時、MはNbおよび
Teからなる群から選択される少なくとも1つの元素で
あり;さらにd=0であってM=Teのとき、0.01
<=b<0.50または0.17<c<=1.0であ
る。]を有する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触媒に関
し、該触媒の製造法;および本発明の触媒の触媒を使用
した、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するための気相触媒酸化プ
ロセスに関する。
た、アルカン、またはアルカンとアルケンの混合物の、
アンモニアの存在下における対応する不飽和ニトリルへ
の気相触媒酸化に関するプロセスに関する。
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。
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。
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。
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。
媒の性能を改良する方法を引き続き求めていた。たとえ
ば、うえだらの”Hydrothermal Synt
hesis of Mo−V−M−O Complex
Metal Oxide Catalysts Ac
tive For Partial Oxidatio
n OfEthane”,Chem.Commu.,1
999,pp.517−518は、水熱合成で調製され
たMo−V−M−O(M=Al、Fe、CrまたはT
i)複合体金属酸化物触媒であって、エタンのエテンと
酢酸への部分酸化に対して活性を有するものを開示す
る。
dation Of LightAlkanes Ov
er Mo−Based Oxide Catalys
ts”,Res,Chem.Intermed.,Vo
l.26,No.2,pp−137−144(200
0)は、バナジルカチオン、VO+2と結合した、アン
ダーソンタイプのヘテロポリ化合物が水熱反応で調製さ
れ、エテンの酢酸への酸化に対して良好な触媒活性を有
することを開示する。
s Route For Mo−VNb−Te Mix
ed Metal Oxide For Propan
eAmmoxidation”,Applied Ca
talysis A:General,194−19
5,pp.479−485(2000)は、Mo−VN
b−Te混合酸化物の調製のためのいくつかの方法の評
価を開示する。水熱処理はアンモキシデーション触媒の
前駆体を与えることを開示し、それは公知のドライアッ
プの方法により調製された触媒と比較して、焼成後で2
倍の活性を示した。
dation Of LightAlkanes Ov
er Hydrothermal Synthesis
of Mo−V−M−O (M=Al、Ga、Bi、S
b、およびTe) Oxide Catalyst”,
Applied Catalysis A:Gener
al,200,135−143(2000)は、エタン
のエテンと酢酸への、およびプロパンのアクリル酸の選
択的酸化であって、水熱合成されたMo−V−M−O
(M=Al、Ga、Bi、Sb、およびTe)複合体金
属酸化物触媒上で行われるものを開示する。固体は2つ
のグループ、すなわち、Mo−V−M−O(M=Al、
あるいはGaおよびBi)およびMo−V−M−O
(M=SbおよびTe)に分類される。前者はエタンの
エテンと酢酸への部分酸化に対して中程度の活性を有す
る。後者は酸化的脱水素に対して非常に活性であり、プ
ロパンのアクリル酸の部分酸化に対しても活性を有す
る。触媒の粉砕、窒素中600℃での加熱処理後は、プ
ロパンの転化率を向上させ、アクリル酸への選択率を大
きくする。
idation Of Ethane Over Hy
drothermally Synthesized
Mo−V−Al−Ti Oxide Catalys
t”, CatalysisToday,64,pp.
121−128(2001)は、Mo6V2Al1O x
の単一相物質の、水熱法による合成を開示する。これは
エタンのエテンと酢酸への気相酸化に対して活性を有す
る。Mo6V2Al1Ox酸化物触媒へのチタンの添加
は、エタンの選択的酸化に対する活性の顕著な増加をも
たらす。
る、特定の新規な混合金属酸化物触媒が、アルカンまた
は、アルカンとアルケンの混合物の部分酸化により不飽
和カルボン酸を製造するために利用することができ、ま
たアルカンまたは、アルカンとアルケンの混合物のアン
モキシデーションによる不飽和ニトリルを製造するため
に利用することができることが見いだされた。
される元素であり、さらにXはSc、Y、La、Re、
Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Ga、Si、Ge、A
s、Pb、S、Se、Sn、Bi、F、Cl、Brおよ
びIからなる群から選択される元素であり、a=1のと
き、b=0.01から1.0、c=0.01から1.
0、d=0から1であり、eは他の元素の酸化状態に応
じて変化する;ただしd=0の時、MはNbおよびTe
からなる群から選択され;さらにd=0であってM=T
eのとき、0.01<=b<0.50または0.17<
c<=1.0である。]を有する混合金属酸化物を含む
触媒が提供される。
される元素であり、さらにXはSc、Y、La、Re、
Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Ga、Si、Ge、A
s、Pb、S、Se、Sn、Bi、F、Cl、Brおよ
びIからなる群から選択される元素であり、a=1のと
き、b=0.01から1.0、c=0.01から1.
0、d=0から1であり、eは他の元素の酸化状態に応
じて変化する;ただしd=0の時、MはNbおよびTe
からなる群から選択され;さらにd=0であってM=T
eのとき、0.01<=b<0.50または0.17<
c<=1.0である。]を有する混合金属酸化物を含む
触媒の製造方法であって、(i)必要に応じてMo、
V、MおよびX、および水を含む溶剤を混合し、元素M
o、V、MおよびXの少なくとも2を含むが全部は含ま
ない第1の混合物を形成し、(ii)該第1の混合物を
80℃から150℃の温度に5分から48時間加熱し、
(iii)ついで、必要に応じ、Mo、V、MおよびX
元素の化合物を前記第1の混合物と混合し、Mo、V、
MおよびX元素をa、b、cおよびdであって、a=1
のとき、b=0.01から1.0、c=0.01から
1.0、d=0から1であるそれぞれの原子比率で含む
第2の混合物を形成し、(iv)加圧下、密閉容器中
で、該第2の混合物を50℃から300℃の温度に1時
間から数週間の間加熱し、(v)該密閉容器から不溶性
物質を回収し、触媒を得る方法が提供される。
第1の態様の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方法が提供される。本発明の
第4の態様においては、本発明の第1の態様の触媒の存
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部分酸化反応に付すこ
とを含む不飽和ニトリルの製造方法が提供される。
される元素であり、さらにXはSc、Y、La、Re、
Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Ga、Si、Ge、A
s、Pb、S、Se、Sn、Bi、F、Cl、Brおよ
びIからなる群から選択される元素であり、a=1のと
き、b=0.01から1.0、c=0.01から1.
0、d=0から1であり、eは他の元素の酸化状態に応
じて変化する;ただしd=0の時、MはNbおよびTe
からなる群から選択され;さらにd=0であってM=T
eのとき、0.01<=b<0.50または0.17<
=c<1.0である。]を有する混合金属酸化物を含む
き、b=0.1から0.6、c=0.1から0.5、d
=0.0001から0.5であり、より好ましくはb=
0.3から0.6、c=0.15から0.5、d=0.
001から0.1である。eの値、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応じて変化す
る。
り調製することができる。たとえば、触媒はドアイアッ
プ(dry−up)法で調製することができる。ドアイ
アップ法においては、(i)Mo、V、MおよびX元素
の化合物と少なくとも1つの溶剤を混合して混合物を形
成し、[ただしMはTe、SbおよびNbからなる群か
ら選択される元素であり、さらにXはSc、Y、La、
Re、Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Ga、Si、G
e、As、Pb、S、Se、Sn、Bi、F、Cl、B
rおよびIからなる群から選択される元素であり、M
o、V、MおよびXはMo:V:M:Xの原子比率が
a:b:c:dとなる量で存在し、a=1のとき、b=
0.01から1.0、c=0.01から1.0、d=
0.01から1.0であり;ただしd=0の時、MはN
bおよびTeからなる群から選択される少なくとも1つ
の元素であり;さらにd=0であってM=Teのとき、
0.01<=b<0.50または0.17<=c<1.
0である。] (ii)少なくとも1つの溶剤を前記混合物から除去し
て触媒前駆体を形成し、(iii)触媒前駆体を焼成し
て触媒を得る。
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/または相セグレゲーション(segre
gation)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。しかしながら、水の量は好ま
しくは混合時に水性溶液が確実に形成されるのに十分な
量である。
触媒前駆体が形成される。そのような方法としては、真
空乾燥、凍結乾燥、スプレードライ、ロータリーエバポ
レーションおよび風乾が上げられるが、これらに限定さ
れるものではない。
般に10mmHgから500mmHgの圧力範囲で行わ
れる。凍結乾燥は典型的には、たとえば液体窒素を使用
して、溶液を凍結し、凍結された溶液を真空下で乾燥す
ることを含む。スプレードライは一般に窒素またはアル
ゴンのような不活性雰囲気下で、125℃から200℃
の範囲の入り口温度および75℃から150℃の範囲の
出口温度で行われる。ロータリーエバポレーションは、
一般に25から90℃の浴温度、10mmHgから76
0mmHgの圧力範囲、好ましくは40から90℃の浴
温度、10mmHgから350mmHgの圧力範囲、よ
り好ましくは40から60℃の浴温度、10mmHgか
ら40mmHgの圧力範囲で行われる。風乾は、25℃
から90℃の温度範囲で行われる。ロータリーエバポレ
ーションおよび風乾が一般に好ましい。
酸素含有雰囲気中、たとえば空気、酸素富化空気または
酸素中、または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ことができる。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。好まし
くは、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℃〜65
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。
段階において焼成する。すなわち、触媒前駆体を酸化性
雰囲気中で第1の温度に加熱し、ついでそのように処理
された触媒前駆体を非酸化性雰囲気中で第1の温度から
第2の温度に加熱する。典型的には、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550℃〜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。
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。任意のタイプ
の加熱機構、たとえば、炉を焼成の間に使用することが
できるが、焼成を所望のガス雰囲気の流動中で行うこと
が好ましい。そのため、所望のガスの流れが固体触媒前
駆体粒子を連続的に流れる床で焼成を行うことが好まし
い。
1段階の触媒前駆体は室温において所望の流動する酸化
性雰囲気中に置かれ、ついで第1段階の焼成温度に1℃
/分から20℃/分の速度、好ましくは2℃/分から1
0℃/分の速度で昇温される。ついで第1段階の焼成温
度に、所望の流動する酸化性雰囲気中で所望の第1段階
の焼成時間の間維持される。所望の第1段階の焼成時間
が経過したら、好ましくは温度は第1段階の焼成温度に
維持されつつ、雰囲気が所望の非酸化性雰囲気に変えら
れる。ついで温度が所望の第2段階の焼成温度に1℃/
分から20℃/分の速度、好ましくは2℃/分から10
℃/分の速度で昇温される。ついで第2段階の焼成温度
に、所望の流動する非酸化性雰囲気中で所望の第2段階
の焼成時間の間維持される。焼成により、式MoaVb
McXdOe(M、X、a、b、cおよびdは先の定義
の通りである)を有する触媒が形成される。
て、触媒は水熱法(hydrothermal tec
hnique)により形成される。「水熱法」において
は、必要に応じてMo、V、MおよびX元素の化合物、
および水を含む溶剤を混合して第1の混合物を形成す
る。この第1の混合物はMo、V、MおよびXの少なく
とも2つを含むが、全部は含まず、該第1の混合物は8
0℃から150℃の温度に5分から48時間加熱し、つ
いで必要に応じ、Mo、V、MおよびX元素の化合物を
第1の混合物と混合し、Mo、V、MおよびXを、a、
b、c、およびdであって、a=1のとき、b=0.0
1から1.0、c=0.01から1.0、d=0から1
である原子比率で含む第2の混合物を形成し、第2の混
合物を密閉加圧容器中で、50℃から300℃の温度で
1時間から数週間加熱し、密閉容器から不溶性物質を回
収し、触媒を得る。任意に、好ましくは回収された不溶
性物質は焼成される。
物、および水を含む溶剤が混合されて第1の混合物を形
成する。この第1の混合物は、所望の触媒組成物を作る
ために必要なMo、V、MおよびX元素の少なくとも2
つを含むが、全部は含まない。ここで、MはTe、Sb
およびNbからなる群から選択される元素であり、Xは
Sc、Y、La、Re、Ir、Cu、Ag、Au、Z
n、Ga、Si、Ge、As、Pb、S、Se、Sn、
Bi、F、Cl、BrおよびIからなる群から選択され
る元素であり、Mo、V、MおよびXは、Mo:V:
M:Xがa:b:c:dの原子比率となるような量で存
在し、a=1のとき、b=0.01から1.0、c=
0.01から1.0、d=0から1.0であり、d=0
の時、MはNbおよびTeからなる群から選択され;さ
らにd=0であってM=Teのとき、0.01<=b<
0.50または0.17<c<=1.0である。触媒が
元素Mo、V、MおよびXを含む場合(d>0)には、
Mo、MおよびX元素の化合物を混合すること、Moお
よびM元素の化合物を混合すること、またはVおよびM
元素の化合物を混合することにより、第1の混合物を形
成することが好ましい。触媒が元素Mo、V、およびM
を含む場合(d=0)には、Mo、およびM元素の化合
物を混合すること、またはVおよびM元素の化合物を混
合することにより、第1の混合物を形成することが好ま
しい。どちらの場合にも、最終の触媒中に存在する元素
の原子比率で第1の混合物成分を使用することが好まし
い。
は、25℃から200℃、好ましくは50℃から175
℃、より好ましくは75℃から150℃で、5分から4
8時間、好ましくは5分から10時間、最も好ましくは
5分から5時間保持される。この処理の間に混合物から
蒸発したすべての溶剤、又は一部の溶剤は、液体相を維
持するためにそうすることが望まれるのであれば、凝縮
され、混合物に戻すことができる。別法として、第1の
混合物のこの処理は密閉容器中で行うことができる。
必要に応じ、Mo、V、MおよびX元素の化合物を前記
第1の混合物と混合し、Mo、V、MおよびX元素を
a、b、cおよびdであって、a=1のとき、b=0.
01から1.0、c=0.01から1.0、d=0から
1であるそれぞれの原子比率で含む第2の混合物を形成
する。好ましくは、第1の混合物に含まれていなかった
元素の化合物のみがこの混合工程において加えられる。
℃、好ましくは100℃から250℃、より好ましくは
150℃から200℃で、1時間から数週間、好ましく
は2時間から7日、最も好ましくは5から72時間、密
閉容器中で保持される。密閉容器は加圧することができ
る。圧力は使用される温度での封入された物質のオート
ジニアス圧力(autogenous pressur
e)であることができ、またはたとえば、密閉容器に加
圧された気体状の雰囲気を供給することにより得られ
る、適用された圧力であることができる。どちらの場合
も、封入された混合物の上の気体スペースは空気、酸素
富化空気、または酸素のような酸化性雰囲気;水素のよ
うな還元性雰囲気;窒素、アルゴン、ヘリウムまたはこ
れらの混合物のような不活性雰囲気;またはこれらの混
合物であることができる。さらに、封入された混合物の
上の気体スペースには、NOx化合物、SOx化合物、
気体状ハライドまたはハロゲンのような触媒促進剤の少
量が加えられることができる。
ら回収される。この不溶性物質は非常に活性な触媒であ
るが、たとえば、アクリル酸のような所望の反応生成物
の選択性は一般に不良である。回収された不溶性物質が
焼成されると、活性は減少するが、たとえば、アクリル
酸のような所望の反応生成物の選択性は向上する。水熱
法においては、触媒調製における溶剤として水が好まし
く使用される。水は化学合成に適当に使用される任意の
水であり、たとえば、蒸留水および脱イオン水があげら
れるが、これらに限定されるものではない。しかし、使
用される溶剤は、さらに極性溶剤、たとえば、水混和性
アルコール、ジオール、グリコール、ポリオール、エー
テル、カルボキシレート、ニトリルおよびアミドを含ん
でもよい。使用される溶剤の量は臨界的ではない。
水熱反応に不活性な物質で形成されるかまたは、水熱反
応に不活性な物質、たとえば、ポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)でライニングされる。水熱処理の後、
不溶性物質は処理容器から回収される。不溶性物質は、
たとえば、遠心分離またはろ過のような任意の公知の方
法で回収することができる。好ましくは、水熱処理され
た物質は冷却され、その後不溶性物質が回収される。所
望であれば、不溶性物質は水で1回以上洗浄される。回
収された不溶性物質は公知の任意の方法により乾燥する
ことができる。そのような方法としては、真空乾燥、凍
結乾燥、風乾があげられるが、これらに限定されるもの
ではない。
ためには;真空乾燥は一般に10mmHgから500m
mHgの圧力範囲で行われ、加熱はされる場合もされな
い場合もある。凍結乾燥は典型的には、たとえば液体窒
素を使用して、回収される物質を凍結し、凍結された物
質を真空下で乾燥することを含む。風乾は、25℃から
90℃の温度範囲で行われる。
素含有雰囲気中、たとえば空気、酸素富化空気または酸
素中、または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ことができる。不活性雰囲気
は、実質的に不活性、すなわち焼成される物質と反応し
ないかまたは相互作用しない任意の物質であることがで
きる。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。好ましくは、不活性雰囲気はアルゴンまたは
窒素である。好ましくは不活性雰囲気は焼成される物質
上を流れる。流量は広範囲に変化することができるが、
典型的には1〜500hr−1の空間速度が使用され
る。焼成は、通常350℃から850℃、好ましくは4
00℃から700℃、より好ましくは500℃から64
0℃で行われる。焼成は上記の触媒を形成するのに十分
な時間行われる。典型的には、焼成は0.5から30時
間、好ましくは1から25時間、より好ましくは1から
15時間行われ、所望の促進された混合金属酸化物を得
る。
前駆体を二段階において焼成する。すなわち、回収され
た不溶性物質は酸化性雰囲気中で第1の温度に加熱さ
れ、ついでそのように処理された回収された不溶性物質
は非酸化性雰囲気中で第1の温度から第2の温度に加熱
される。典型的には、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550℃
〜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。
おいて、焼成される物質を所望の酸化環境中、室温にお
き、その後、第一段焼成温度に上げ、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。他の好ましい操作様式において、接触混合物から回
収された不溶性物質は非酸化性雰囲気、好ましくは不活
性雰囲気中で焼成される。プロモーター元素、すなわち
元素Xがハロゲンの場合、そのようなハロゲンは上記の
非酸化性雰囲気中に加えることができる。任意のタイプ
の加熱機構、たとえば、炉を焼成の間に使用することが
できるが、焼成を所望のガス雰囲気の流動中で行うこと
が好ましい。そのため、所望のガスの流れが固体触媒前
駆体粒子を連続的に流れる床で焼成を行うことが好まし
い。
限定されない。例えば、酸化物、硝酸塩、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、MoO2、
MoCl5、MoOCl4、Mo(OC2H5)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、硫酸バナジル(VOSO4)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、V
2O5、V2O 3、VOCl3、VCl4、VO(OC
2H5)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硫酸バナ
ジルの代わりに用いることができる。TeO2を触媒中
テルル源として使用することができる。しかし、TeC
l4、Te(OC2H5)5、およびTe(OCH(C
H 3)2)4をTeO2の代わりに使用することが出来
る。ニオブ源はアンモニウムニオブオキサレート、Nb
2O5、NbCl5、ニオブ酸またはNb(OC
2H5)5ならびにより一般的なシュウ酸ニオブが挙げ
られる。
することができる他の元素またはその化合物に関して
は、特に限定はない。かかる観点から、以下のリストは
これらの元素またはその化合物の利用可能なソースの単
なる例示であり、これらに限定されるものではない。
モニウム、臭化金、塩化金、シアン化金、水酸化金、ヨ
ウ化金、酸化金、三塩化金酸および硫化金であることが
できる。銀源は、酢酸銀、アセチルアセトン酸銀、安息
香酸銀、臭化銀、炭酸銀、塩化銀、クエン酸銀水和物、
フッ化銀、ヨウ化銀、乳酸銀、硝酸銀、亜硝酸銀、酸化
銀、リン酸銀、または銀の水性無機酸、例えば硝酸中溶
液であることができる。銅源は、酢酸銅、酢酸銅一水和
物、酢酸銅水和物、アセチルアセトン酸銅、臭化銅、炭
酸銅、塩化銅、塩化銅二水和物、フッ化銅、ギ酸銅水和
物、グルコン酸銅、水酸化銅、ヨウ化銅、銅メトキシ
ド、硝酸銅、硝酸銅水和物、酸化銅、酒石酸銅水和物ま
たは銅の水性無機酸、例えば硝酸中溶液であることがで
きる。イットリウム源としては、水に溶解されたイット
リウム塩、たとえば、硝酸イットリウムであることがで
きる。
セテート、スカンジウムブロマイドハイドレート、スカ
ンジウムクロライド、スカンジウムクロライドヘキサハ
イドレート、スカンジウムクロライドハイドレート、ス
カンジウムフルオライド、スカンジウムヨーダイド、ス
カンジウムイソプロポキシド、スカンジウムニトレート
ハイドレート、スカンジウムオキサレートハイドレー
ト、スカンジウムオキサイド、またはスカンジウムの水
性無機酸、例えば硝酸中溶液であることができる。レニ
ウム源としては、アンモニウムペルレネート、レニウム
カルボニル、レニウムクロライド、レニウムフルオライ
ド、レニウムオキサイド、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
びレニウムスルフィドであることができる。
ルアセトネート、イリジウムブロマイドハイドレート、
イリジウムクロライド、イリジウムクロライドハイドロ
クロライドハイドレート、イリジウムクロライドハイド
レート、イリジウムオキサイド、イリジウムオキサイド
ハイドレート、イリジウムオキソアセテートトリハイド
レート、水性無機酸、例えば硝酸中に溶解されたイリジ
ウムであることができる。
トネート、ジンクアクリレート、ジンクビス(2,2,
6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオエー
ト)、ジンクブロマイド、ジンクカルボネートハイドロ
オキサイド、ジンククロライド、ジンクシトレート、ジ
ンクシクロヘキサンブチレート、ジンク 3,5−ジ−
tert−ブチルシリシレート、ジンクフルオライド、
ジンクヨーダイド、ジンクL−ラクテート、ジンクメタ
アクリレート、ジンクニトレート、ジンクオキサイド、
ジンクパークロレート、ジンクステアレートであること
ができる。ガリウム源としては、Ga2O、GaC
l3、GaCl2、ガリウムアセチルアセトネート、G
a2O3、Ga(NO3)3であることができる。
加えることができ、たとえば、Xの臭素塩(式中、Xは
W、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、In、As、Ge、
Sn、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、M
g、Ca、Sr、Ba、Hf、Pb、P、Pm、Eu、
Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、およびLuから
なる群から選択される少なくとも1つの元素である)と
して加えることができ、たとえば、臭化モリブデン、4
臭化テルル、または臭化バナジウム;または水性無機
酸、例えば硝酸中の臭素溶液として加えることができ
る。臭素源は回収された不溶性固体の焼成中に加えるこ
とができ、または焼成後に臭素処理工程として加えるこ
とができる。たとえば、臭素源は焼成雰囲気中に加える
ことができ、または酸化またはアンモキシデーション反
応器供給流れに、たとえば、HBr、Br2、臭化エチ
ルなどとして加えることができ、これにより臭素による
促進効果を得ることができる。
加えることができ、たとえば、Xの塩素塩(式中、Xは
W、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、Fe、R
u、Co、Rh、Ni、Pt、B、In、As、Ge、
Sn、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、M
g、Ca、Sr、Ba、Ra、Hf、Pb、P、Pm、
Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、およびL
uからなる群から選択される少なくとも1つの元素であ
る)として加えることができ、たとえば、塩化モリブデ
ン、4塩化テルル、または塩化バナジウムとして加える
ことができる。塩素源は回収された不溶性固体の焼成中
に加えることができ、または焼成後に塩素処理工程とし
て加えることができる。たとえば、塩素源は焼成雰囲気
中に加えることができ、または酸化またはアンモキシデ
ーション反応器供給流れに、たとえば、HCl、C
l2、塩化エチルなどとして加えることができ、これに
より塩素による促進効果を得ることができる。
として加えることができ、たとえば、Xのフッ素塩(式
中、XはW、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、F
e、Ru、Co、Rh、Ni、Pt、B、In、As、
Ge、Sn、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、B
e、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Hf、Pb、P、
Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、お
よびLuからなる群から選択される少なくとも1つの元
素である)として加えることができ、たとえば、フッ素
化モリブデン、4フッ素化テルル、またはフッ素化バナ
ジウムとして加えることができる。フッ素源は回収され
た不溶性固体の焼成中に加えることができ、または焼成
後にフッ素処理工程として加えることができる。たとえ
ば、フッ素源は焼成雰囲気中に加えることができ、また
は酸化またはアンモキシデーション反応器供給流れに、
たとえば、HF、F2、フッ素化エチルなどとして加え
ることができ、これによりフッ素による促進効果を得る
ことができる。
して加えることができ、たとえば、Xのヨー素塩(式
中、XはW、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、F
e、Ru、Co、Rh、Ni、Pt、B、In、As、
Ge、Sn、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、B
e、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Hf、Pb、P、
Pm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、お
よびLuからなる群から選択される少なくとも1つの元
素である)として加えることができ、たとえば、ヨー化
モリブデン、4ヨー化テルル、またはヨー化バナジウム
として加えることができる。ヨー素源は回収された不溶
性固体の焼成中に加えることができ、または焼成後にヨ
ー素処理工程として加えることができる。たとえば、ヨ
ー素源は焼成雰囲気中に加えることができ、または酸化
またはアンモキシデーション反応器供給流れに、たとえ
ば、HI、I2、ヨー化エチルなどとして加えることが
でき、これによりヨー素による促進効果を得ることがで
きる。上記の手法により製造された触媒は、単独で優れ
た触媒活性を示す。しかしながら、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
拌装置に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。
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。前記
方法により得られる酸化物を最終触媒として用いること
ができるが、さらに通常200℃〜700℃の温度で、
0.1〜10時間熱処理に付すことができる。
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。
第1の態様により製造された触媒の存在下において、ア
ルカン、またはアルカンとアルケンの混合物を、気相触
媒酸化反応に付して不飽和カルボン酸を生成することを
含む、不飽和カルボン酸の製造方法を提供する。
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。
する場合、先に定義されたような気体状ハロゲン源を反
応器への基体供給物として加えることができる。さら
に、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):(0.1〜10):(0〜20):
(0.2〜70)、より好ましくは(1):(1〜5.
0):(0〜10):(5〜40)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
純物との混合物とし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/または
他の不純物との混合物とし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、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、本発明
の第1の態様の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。本発明の触媒の元素としてハロゲンを使用する場
合、先に定義されたような気体状ハロゲン源を反応器へ
の基体供給物として加えることができる。
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より好ましい。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
の混合物とし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
の混合物とし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。
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。
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
って選択されることができる。
えば、250℃〜480℃の温度で行うことができる。
より好ましくは、温度は300℃〜400℃である。気
相反応におけるガス空間速度SVは通常100〜100
00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場合
がある。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、および20mLの
ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Aldri
ch、Moとして1.0M)を加え、ついで10mLの
硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldrich、Vとし
て1.0M)を、撹拌下、周囲温度で滴下した。混合さ
れたサスペンジョンは175℃で20時間、水熱処理さ
れた。bombの壁および底部に形成された黒色固体は
重力ろ過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗
浄され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、つい
で空気中25℃から275℃に10℃/分で加熱し、2
75℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で275℃か
ら600℃に2℃/分で加熱し、600℃で2時間保持
して焼成された。最終の触媒は表示組成 MoV0.5
Te0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、5mLの水中硝酸
ガリウム(III)水和物(Aldrich 0.1
M)、および20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム四水和物(Aldrich、Moとして1.0
M)を加え、ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水
溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を、撹拌
下、周囲温度で滴下した。混合されたサスペンジョンは
175℃で20時間、水熱処理された。bombの壁お
よび底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集めら
れ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩
真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃から2
75℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保持
し、ついでアルゴン中で275℃から600℃に2℃/
分で加熱し、600℃で2時間保持して焼成された。最
終の触媒は表示組成 Ga0.025MoV0.5Te
0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のV
Br3(Aldrich Brとして0.1M)、およ
び20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水
和物(Aldrich、Moとして1.0M)を加え、
ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Ald
rich、Vとして1.0M)を、撹拌下、周囲温度で
滴下した。混合されたサスペンジョンは175℃で20
時間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成
された黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から275℃に10℃
/分で加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアルゴ
ン中で275℃から600℃に2℃/分で加熱し、60
0℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組
成 Br0.005MoV0.5Te0.17Oxを有
していた。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
して、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のV
F3(Aldrich Fとして0.1M)、および2
0mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物
(Aldrich、Moとして1.0M)を加え、つい
で10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldri
ch、Vとして1.0M)を、撹拌下、周囲温度で滴下
した。混合されたサスペンジョンは175℃で20時
間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成さ
れた黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から275℃に10℃
/分で加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアルゴ
ン中で275℃から600℃に2℃/分で加熱し、60
0℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組
成 F0.005MoV0.5Te0.17Oxを有し
ていた。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
して、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの5%硝酸
中のBi(NO3)3・5H2O(Aldrich
0.1M)、および20mLの水中ヘプタモリブデン酸
アンモニウム四水和物(Aldrich、Moとして
1.0M)を加え、ついで10mLの硫酸バナジル水和
物の水溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を、
撹拌下、周囲温度で滴下した。混合されたサスペンジョ
ンは175℃で20時間、水熱処理された。bombの
壁および底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集
められ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で
1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃か
ら275℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保
持し、ついでアルゴン中で275℃から600℃に2℃
/分で加熱し、600℃で2時間保持して焼成された。
最終の触媒は表示組成 Bi0.005MoV0.5T
e0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のV
I3(Aldrich Iとして0.1M)、および2
0mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物
(Aldrich、Moとして1.0M)を加え、つい
で10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldri
ch、Vとして1.0M)を、撹拌下、周囲温度で滴下
した。混合されたサスペンジョンは175℃で20時
間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成さ
れた黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から275℃に10℃
/分で加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアルゴ
ン中で275℃から600℃に2℃/分で加熱し、60
0℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組
成 I0.005MoV0.5Te0.17Oxを有し
ていた。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
して、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、0.01gのGe
O2(Aldrich)、および20mLの水中ヘプタ
モリブデン酸アンモニウム四水和物(Aldrich、
Moとして1.0M)を加え、ついで10mLの硫酸バ
ナジル水和物の水溶液(Aldrich、Vとして1.
0M)を、撹拌下、周囲温度で滴下した。混合されたサ
スペンジョンは175℃で20時間、水熱処理された。
bombの壁および底部に形成された黒色固体は重力ろ
過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗浄さ
れ、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで空
気中25℃から275℃に10℃/分で加熱し、275
℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で275℃から6
00℃に2℃/分で加熱し、600℃で2時間保持して
焼成された。最終の触媒は表示組成 Ge0. 005M
oV0.5Te0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価
に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、5mLの水中のL
a(NO3)3・6H2O(Aldrich 0.1
M)、および20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム四水和物(Aldrich、Moとして1.0
M)を加え、ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水
溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を、撹拌
下、周囲温度で滴下した。混合されたサスペンジョンは
175℃で20時間、水熱処理された。bombの壁お
よび底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集めら
れ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩
真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃から2
75℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保持
し、ついでアルゴン中で275℃から600℃に2℃/
分で加熱し、600℃で2時間保持して焼成された。最
終の触媒は表示組成 La0.025MoV0.5Te
0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のY
(NO3)3・6H2O(Aldrich 0.1
M)、および20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム四水和物(Aldrich、Moとして1.0
M)を加え、ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水
溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を、撹拌
下、周囲温度で滴下した。混合されたサスペンジョンは
175℃で20時間、水熱処理された。bombの壁お
よび底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集めら
れ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩
真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃から2
75℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保持
し、ついでアルゴン中で275℃から600℃に2℃/
分で加熱し、600℃で2時間保持して焼成された。最
終の触媒は表示組成 Y0.005MoV0.5Te
0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに1.06g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のY
(NO3)3・6H2O(Aldrich 0.1
M)、および20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム四水和物(Aldrich、Moとして1.0
M)を加え、ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水
溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を、撹拌
下、周囲温度で滴下した。混合されたサスペンジョンは
175℃で20時間、水熱処理された。bombの壁お
よび底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集めら
れ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩
真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃から2
75℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保持
し、ついでアルゴン中で275℃から600℃に2℃/
分で加熱し、600℃で2時間保持して焼成された。最
終の触媒は表示組成 Y0.005MoV0.5Te
0.33Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、5mLの水中のA
gNO3(Aldrich 0.1M)、および20m
Lの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(A
ldrich、Moとして1.0M)を加え、ついで1
0mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldric
h、Vとして1.0M)を、撹拌下、周囲温度で滴下し
た。混合されたサスペンジョンは175℃で20時間、
水熱処理された。bombの壁および底部に形成された
黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水(50
mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥
され、ついで空気中25℃から275℃に10℃/分で
加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で
275℃から600℃に2℃/分で加熱し、600℃で
2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組成 A
g0.025MoV0.5Te0.17Oxを有してい
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て、
反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のZ
n(NO3)2・6H2O(Aldrich 0.1
M)、および20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム四水和物(Aldrich、Moとして1.0
M)を加え、ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水
溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を、撹拌
下、周囲温度で滴下した。混合されたサスペンジョンは
175℃で20時間、水熱処理された。bombの壁お
よび底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集めら
れ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩
真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃から2
75℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保持
し、ついでアルゴン中で275℃から600℃に2℃/
分で加熱し、600℃で2時間保持して焼成された。最
終の触媒は表示組成 Zn0.005MoV0.5Te
0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、0.2mLの水中
のAu(OH)3(Aldrich 0.1M)、およ
び20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水
和物(Aldrich、Moとして1.0M)を加え、
ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Ald
rich、Vとして1.0M)を、撹拌下、周囲温度で
滴下した。混合されたサスペンジョンは175℃で20
時間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成
された黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から275℃に10℃
/分で加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアルゴ
ン中で275℃から600℃に2℃/分で加熱し、60
0℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組
成 Au0.001MoV0.5Te0.17Oxを有
していた。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
して、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のH
5As3O10(Aldrich Asとして0.1
M)、および20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモ
ニウム四水和物(Aldrich、Moとして1.0
M)を加え、ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水
溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を、撹拌
下、周囲温度で滴下した。混合されたサスペンジョンは
175℃で20時間、水熱処理された。bombの壁お
よび底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集めら
れ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩
真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃から2
75℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保持
し、ついでアルゴン中で275℃から600℃に2℃/
分で加熱し、600℃で2時間保持して焼成された。最
終の触媒は表示組成 As0.005MoV0.5Te
0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、1mLの水中のP
b(NO3)2(Aldrich 0.1M)、および
20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和
物(Aldrich、Moとして1.0M)を加え、つ
いで10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldr
ich、Vとして1.0M)を、撹拌下、周囲温度で滴
下した。混合されたサスペンジョンは175℃で20時
間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成さ
れた黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から275℃に10℃
/分で加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアルゴ
ン中で275℃から600℃に2℃/分で加熱し、60
0℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組
成 Pb0.005MoV0.5Te0.17Oxを有
していた。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
して、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.53g
の二酸化テルル(Aldrich)、0.2mLの水中
のSeO2(Aldrich 0.1M)、および20
mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物
(Aldrich、Moとして1.0M)を加え、つい
で10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldri
ch、Vとして1.0M)を、撹拌下、周囲温度で滴下
した。混合されたサスペンジョンは175℃で20時
間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成さ
れた黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から275℃に10℃
/分で加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアルゴ
ン中で275℃から600℃に2℃/分で加熱し、60
0℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組
成 Se0.001MoV0.5Te0.17Oxを有
していた。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
して、反応器での評価に供した。
1.06gの二酸化テルル(Aldrich)、および
20mLの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和
物(Aldrich、Moとして1.0M)を加えた。
混合物をホットプレート上で80−100℃で5分間加
熱し、ついで6.7mLの硫酸バナジル水和物の水溶液
(Aldrich、Vとして1.0M)を加え、混合物
をさらに5分間、同じ温度で加熱した。ビーカー内容物
はPTFEの内側チューブを有する45mLのParr
Acid Digestion Bombに移され、
175℃で20時間、水熱処理された。bombの壁お
よび底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集めら
れ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩
真空オーブン中で乾燥され、ついでアルゴン中で1時間
保持し、ついで空気中25℃から300℃に3℃/分で
加熱し、300℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で
300℃から575℃に10℃/分で加熱し、575℃
で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示組成
MoV0.33Te0.33Oxを有していた。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て、反応器での
評価に供した。
Acid Digestion Bombに1.06g
の二酸化テルル(Aldrich)、および20mLの
水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Ald
rich、Moとして1.0M)を加えた。混合物は最
初に150℃で1時間水熱処理され、ついで6.7mL
の硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldrich、Vと
して1.0M)を、撹拌下、60℃でbombに添加し
た。bomb内容物は175℃で60時間、水熱処理さ
れた。bombの壁および底部に形成された黒色固体は
重力ろ過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗
浄され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、つい
で空気中25℃から275℃に10℃/分で加熱し、2
75℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で275℃か
ら575℃に2℃/分で加熱し、575℃で2時間保持
して焼成された。最終の触媒は表示組成 MoV
0.33Te0.33Oxを有していた。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て、反応器での評価に
供した。
Acid Digestion Bombに1.06g
の二酸化テルル(Aldrich)、および20mLの
水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Ald
rich、Moとして1.0M)を加えた。混合物は最
初に100℃で1時間水熱処理され、ついで10mLの
硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldrich、Vとし
て1.0M)を、撹拌下、60℃でbombに添加し
た。bomb内容物は175℃で20時間、水熱処理さ
れた。bombの壁および底部に形成された黒色固体は
重力ろ過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗
浄され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、つい
で空気中25℃から300℃に3℃/分で加熱し、30
0℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で1時間保持
し、ついでアルゴン中で300℃から575℃に10℃
/分で加熱し、575℃で2時間保持して焼成された。
最終の触媒は表示組成 MoV0.5Te0.33Ox
を有していた。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
分けして、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに1.59g
の二酸化テルル(Aldrich)、および20mLの
水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Ald
rich、Moとして1.0M)を加えた。混合物は最
初に100℃で1時間水熱処理され、ついで10mLの
硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldrich、Vとし
て1.0M)を、撹拌下、60℃でbombに添加し
た。bomb内容物は175℃で60時間、水熱処理さ
れた。bombの壁および底部に形成された黒色固体は
重力ろ過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗
浄され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、つい
で空気中25℃から275℃に10℃/分で加熱し、2
75℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で275℃か
ら575℃に2℃/分で加熱し、575℃で2時間保持
して焼成された。最終の触媒は表示組成 MoV0.5
Te0.5Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに1.03g
の二酸化テルル(Aldrich)、20mLの水中ヘ
プタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Aldric
h、Moとして1.0M)、および1mLの水性MoC
l5(Aldrich、Clとして0.1M)を加え
た。混合物は最初に100℃で1時間水熱処理され、つ
いで10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldr
ich、Vとして1.0M)を、撹拌下、60℃でbo
mbに添加した。bomb内容物は175℃で20時
間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成さ
れた黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から300℃に3℃/
分で加熱し、300℃で1時間保持し、ついでアルゴン
中で1時間保持し、ついでアルゴン中で300℃から5
75℃に10℃/分で加熱し、575℃で2時間保持し
て焼成された。最終の触媒は表示組成 Cl0.025
MoV0.5Te0.33Oxを有していた。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、1
0−20メッシュ顆粒をふるい分けして、反応器での評
価に供した。
Acid Digestion Bombに1.03g
の二酸化テルル(Aldrich)、20mLの水中ヘ
プタモリブデン酸アンモニウム四水和物(Aldric
h、Moとして1.0M)、および1mLの水中のH5
As3O10(Aldrich、Asとして0.1M)
を加えた。混合物は最初に80℃で1時間水熱処理さ
れ、ついで10mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(A
ldrich、Vとして1.0M)を、撹拌下、60℃
でbombに添加した。bomb内容物は175℃で2
0時間、水熱処理された。bombの壁および底部に形
成された黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン
水(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン
中で乾燥され、ついで空気中25℃から275℃に10
℃/分で加熱し、275℃で1時間保持し、ついでアル
ゴン中で275℃から600℃に2℃/分で加熱し、6
00℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒は表示
組成 As0. 025MoV0.5Te0.33Oxを
有していた。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
けして、反応器での評価に供した。
1.06gの二酸化テルル(Aldrich)、20m
Lの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(A
ldrich、Moとして1.0M)、および1mLの
水中のH5As3O10(Aldrich、Asとして
0.1M)を加えた。混合物をホットプレート上で80
−100℃で5分間加熱し、ついで10mLの硫酸バナ
ジル水和物の水溶液(Aldrich、Vとして1.0
M)を加え、混合物をさらに5分間、同じ温度で加熱し
た。ビーカー内容物はPTFEの内側チューブを有する
45mLのParr Acid Digestion
Bombに移され、175℃で20時間、水熱処理され
た。bombの壁および底部に形成された黒色固体は重
力ろ過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗浄
され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで
空気中25℃から275℃に10℃/分で加熱し、27
5℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で275℃から
575℃に2℃/分で加熱し、575℃で2時間保持し
て焼成された。最終の触媒は表示組成As0.025M
oV0.5Te0.33Oxを有していた。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て、反応器での評価
に供した。
1.06gの二酸化テルル(Aldrich)、20m
Lの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(A
ldrich、Moとして1.0M)、および1mLの
水中のPb(NO 3)2(Aldrich、0.1M)
を加えた。混合物をホットプレート上で80−100℃
で5分間加熱し、ついで10mLの硫酸バナジル水和物
の水溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を加
え、混合物をさらに5分間、同じ温度で加熱した。ビー
カー内容物はPTFEの内側チューブを有する45mL
のParr Acid Digestion Bomb
に移され、175℃で20時間、水熱処理された。bo
mbの壁および底部に形成された黒色固体は重力ろ過に
より集められ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、2
5℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中2
5℃から300℃に3℃/分で加熱し、300℃で1時
間保持し、ついでアルゴン中で1時間保持し、ついでア
ルゴン中で300℃から575℃に10℃/分で加熱
し、575℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒
は表示組成 Pb0.025MoV0.5Te0.33
Oxを有していた。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
るい分けして、反応器での評価に供した。
1.06gの二酸化テルル(Aldrich)、20m
Lの水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(A
ldrich、Moとして1.0M)、および0.2m
Lの水中のAu(OH)3(Aldrich、0.1
M)を加えた。混合物をホットプレート上で80−10
0℃で5分間加熱し、ついで10mLの硫酸バナジル水
和物の水溶液(Aldrich、Vとして1.0M)を
加え、混合物をさらに5分間、同じ温度で加熱した。ビ
ーカー内容物はPTFEの内側チューブを有する45m
LのParr Acid Digestion Bom
bに移され、175℃で20時間、水熱処理された。b
ombの壁および底部に形成された黒色固体は重力ろ過
により集められ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、
25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中
25℃から300℃に3℃/分で加熱し、300℃で1
時間保持し、ついでアルゴン中で1時間保持し、ついで
アルゴン中で300℃から575℃に10℃/分で加熱
し、575℃で2時間保持して焼成された。最終の触媒
は表示組成 Au0.025MoV0.5Te0.33
Oxを有していた。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
るい分けして、反応器での評価に供した。
Acid Digestion Bombに0.93g
のSb2(SO4)3の(Aldrich)、および2
1mLの水中の水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム四
水和物(Aldrich、Moとして1.0M)を加え
た。混合物は最初に150℃で30分間水熱処理され、
ついで7mLの硫酸バナジル水和物の水溶液(Aldr
ich、Vとして1.0M)を、撹拌下、80℃でbo
mbに添加した。bomb内容物は175℃で20時
間、水熱処理された。bombの壁および底部に形成さ
れた黒色固体は重力ろ過により集められ、脱イオン水
(50mL)で洗浄され、25℃で1晩真空オーブン中
で乾燥され、ついで空気中25℃から300℃に3℃/
分で加熱し、300℃空気中で1時間保持し、アルゴン
中で1時間保持し、ついでアルゴン中で300℃から5
75℃に10℃/分で加熱し、575℃で2時間保持し
て焼成された。最終の触媒は表示組成 MoV0.33
Sb0.17Oxを有していた。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て、反応器での評価に供した。
1.06gのSb2(SO4)3(Aldrich)、
24mLの水中の水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム
四水和物(Aldrich、Moとして1.0M)を加
えた。混合物をホットプレート上で80−100℃で5
分間加熱し、ついで8mLの硫酸バナジル水和物の水溶
液(Aldrich、Vとして1.0M)を加え、混合
物をさらに5分間、同じ温度で加熱した。ビーカー内容
物はPTFEの内側チューブを有する45mLのPar
r Acid Digestion Bombに移さ
れ、175℃で20時間、水熱処理された。bombの
壁および底部に形成された黒色固体は重力ろ過により集
められ、脱イオン水(50mL)で洗浄され、25℃で
1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで空気中25℃か
ら275℃に10℃/分で加熱し、275℃で1時間保
持し、ついでアルゴン中で275℃から575℃に2℃
/分で加熱し、575℃で2時間保持して焼成された。
最終の触媒は表示組成 MoV0.33Sb0.17O
xを有していた。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
い分けして、反応器での評価に供した。
0.93gのSb2(SO4)3(Aldrich)、
21mLの水中の水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム
四水和物(Aldrich、Moとして1.0M)、お
よび1mLの水中VF3(Aldrich、Fとして
0.1M)を加えた。混合物をホットプレート上で80
−100℃で5分間加熱し、ついで7mLの硫酸バナジ
ル水和物の水溶液(Aldrich、Vとして1.0
M)を加え、混合物をさらに5分間、同じ温度で加熱し
た。ビーカー内容物はPTFEの内側チューブを有する
45mLのParr Acid Digestion
Bombに移され、175℃で20時間、水熱処理され
た。bombの壁および底部に形成された黒色固体は重
力ろ過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗浄
され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで
空気中25℃から275℃に10℃/分で加熱し、27
5℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で275℃から
575℃に2℃/分で加熱し、575℃で2時間保持し
て焼成された。最終の触媒は表示組成 F0 .025M
oV0.33Sb0.17Oxを有していた。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、1
0−20メッシュ顆粒をふるい分けして、反応器での評
価に供した。
0.93gのSb2(SO4)3(Aldrich)、
21mLの水中の水中ヘプタモリブデン酸アンモニウム
四水和物(Aldrich、Moとして1.0M)、お
よび1mLの水中Au(OH)3(Aldrich、
0.1M)を加えた。混合物をホットプレート上で80
−100℃で5分間加熱し、ついで10mLの硫酸バナ
ジル水和物の水溶液(Aldrich、Vとして1.0
M)を加え、混合物をさらに5分間、同じ温度で加熱し
た。ビーカー内容物はPTFEの内側チューブを有する
45mLのParr Acid Digestion
Bombに移され、175℃で20時間、水熱処理され
た。bombの壁および底部に形成された黒色固体は重
力ろ過により集められ、脱イオン水(50mL)で洗浄
され、25℃で1晩真空オーブン中で乾燥され、ついで
空気中25℃から275℃に10℃/分で加熱し、27
5℃で1時間保持し、ついでアルゴン中で275℃から
575℃に2℃/分で加熱し、575℃で2時間保持し
て焼成された。最終の触媒は表示組成 Au0.025
MoV0.33Sb0.17Oxを有していた。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て、反応器での
評価に供した。
ター(内部直径:3.9mm)中で評価した。触媒床
(長さ4cm)をグラスウールでリアクターのおよそ真
ん中の位置にし、電気炉で加熱した。質量流量調節装置
およびメーターでガス流量を調節した。プロパン、水蒸
気および空気のフィードガス流れ(プロパン:水蒸気:
空気のフィード比=1:3:96)を用いて酸化を行っ
た。リアクター排出物をFTIRにより分析した。3秒
の滞留時間での結果を表1−4に示す。
Claims (21)
- 【請求項1】 (a)実験式 MoaVbMcXdOe 〔式中、MはTe、SbおよびNbからなる群から選択
される元素であり、さらにXはSc、Y、La、Re、
Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Ga、Si、Ge、A
s、Pb、S、Se、Sn、Bi、F、Cl、Brおよ
びIからなる群から選択される元素であり、a=1のと
き、b=0.01から1.0、c=0.01から1.
0、d=0から1であり、eは他の元素の酸化状態に応
じて変化する;ただしd=0の時、MはNbおよびTe
からなる群から選択され;さらにd=0であってM=T
eのとき、0.01<=b<0.50または0.17<
c<=1.0である。]を有する混合金属酸化物を含む
触媒。 - 【請求項2】 以下の工程を含む方法により調製され
る、請求項1記載の触媒: (i)必要に応じてMo、V、MおよびX元素の化合
物、および水を含む溶剤を混合し、元素Mo、V、Mお
よびXの少なくとも2を含むが全部は含まない第1の混
合物を形成し、(ii)該第1の混合物を80℃から1
50℃の温度に5分から48時間加熱し、(iii)つ
いで、必要に応じ、Mo、V、MおよびX元素の化合物
を前記第1の混合物と混合し、Mo、V、MおよびX元
素をa、b、cおよびdであって、a=1のとき、b=
0.01から1.0、c=0.01から1.0、d=0
から1であるそれぞれの原子比率で含む第2の混合物を
形成し、(iv)加圧下、密閉容器中で、該第2の混合
物を50℃から300℃の温度に1時間から数週間の間
加熱し、(v)該密閉容器から不溶性物質を回収し、触
媒を得る。 - 【請求項3】前記方法が(vi)回収された不溶性物質
を焼成する工程をさらに含む、請求項2記載の触媒。 - 【請求項4】 焼成が、回収された不溶性物質を酸化性
雰囲気下で第1の温度に加熱し、ついで処理された回収
された不溶性物質を非酸化性雰囲気下で第1の温度から
第2の温度に加熱することを含む、請求項3記載の触
媒。 - 【請求項5】 密閉容器がオートジニアス圧力下であ
る、請求項2記載の触媒。 - 【請求項6】 水を含む溶剤が、水からなる、請求項2
記載の触媒。 - 【請求項7】 第1の混合物がMo、MおよびX元素を
含む、請求項2記載の触媒。 - 【請求項8】 M=Teである、請求項7記載の触媒。
- 【請求項9】 第1の混合物がMo、およびM元素を含
む、請求項2記載の触媒。 - 【請求項10】 M=Teである、請求項9記載の触
媒。 - 【請求項11】 実験式: MoaVbMcXdOe 〔式中、MはTe、SbおよびNbからなる群から選択
される元素であり、さらにXはSc、Y、La、Re、
Ir、Cu、Ag、Au、Zn、Ga、Si、Ge、A
s、Pb、S、Se、Sn、Bi、F、Cl、Brおよ
びIからなる群から選択される元素であり、a=1のと
き、b=0.01から1.0、c=0.01から1.
0、d=0から1であり、eは他の元素の酸化状態に応
じて変化する;ただしd=0の時、MはNbおよびTe
からなる群から選択され;さらにd=0であってM=T
eのとき、0.01<=b<0.50または0.17<
c<=1.0である。]を有する混合金属酸化物を含む
触媒の製造方法であって、(i)必要に応じてMo、
V、MおよびX、および水を含む溶剤を混合し、元素M
o、V、MおよびXの少なくとも2を含むが全部は含ま
ない第1の混合物を形成し、(ii)該第1の混合物を
80℃から150℃の温度に5分から48時間加熱し、
(iii)ついで、必要に応じ、Mo、V、MおよびX
元素の化合物を前記第1の混合物と混合し、Mo、V、
MおよびX元素をa、b、cおよびdであって、a=1
のとき、b=0.01から1.0、c=0.01から
1.0、d=0から1であるそれぞれの原子比率で含む
第2の混合物を形成し、(iv)加圧下、密閉容器中
で、該第2の混合物を50℃から300℃の温度に1時
間から数週間の間加熱し、(v)該密閉容器から不溶性
物質を回収し、触媒を得る方法。 - 【請求項12】前記方法が(vi)回収された不溶性物
質を焼成する工程をさらに含む、請求項11記載の方
法。 - 【請求項13】 焼成が、回収された不溶性物質を酸化
性雰囲気下で第1の温度に加熱し、ついで処理された回
収された不溶性物質を非酸化性雰囲気下で第1の温度か
ら第2の温度に加熱することを含む、請求項12記載の
方法。 - 【請求項14】 密閉容器がオートジニアス圧力下であ
る、請求項11記載の方法。 - 【請求項15】 水を含む溶剤が、水からなる、請求項
11記載の方法。 - 【請求項16】 第1の混合物がMo、MおよびX元素
を含む、請求項11記載の方法。 - 【請求項17】 M=Teである、請求項16記載の方
法。 - 【請求項18】 第1の混合物がMo、およびM元素を
含む、請求項11記載の方法。 - 【請求項19】 M=Teである、請求項18記載の方
法。 - 【請求項20】 請求項1記載の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方法。 - 【請求項21】 請求項1記載の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
ルの製造方法。
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