JP2004231509A - Production method of multi-metal oxide composition, heterogeneous catalytic partial gas-phase oxidation and/or ammoxidation of saturated and/or unsaturated hydrocarbon and multi-metal oxide composition - Google Patents
Production method of multi-metal oxide composition, heterogeneous catalytic partial gas-phase oxidation and/or ammoxidation of saturated and/or unsaturated hydrocarbon and multi-metal oxide composition Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、化学量論式I:
Mo1VaM1 bM2 cM3 dM4 eOn (I)
(式中、
M1はTeおよびSbからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M2はNb,Ti、W、Ta、Bi、ZrおよびReからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M3はPb、Ni、Co、Fe、Pd、Ag、Pt、Cu、Au、Ga、Zn、Sn、In、Ce、Ir、Sm、Sc、Y、Pr、NdおよびTbからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M4はLi、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Baからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
aは0.01〜1であり、
bは0以上で1までの数であり、
cは0より大きく1までの数であり、
dは0以上で0.5までの数であり、
eは0以上で1までの数であり、
nは(I)中の酸素以外の元素の原子価および頻度数により決定される数である)
で表される多金属酸化物組成物Mの製造方法に関し、その際多金属酸化物組成物Mに含まれる元素成分の多金属酸化物組成物Mの製造に必要な出発化合物から溶剤中で混合溶液を連続的に製造し、溶剤を除去するために混合溶液を乾燥装置に連続的に供給し、その際得られた固形物を高温で熱処理し、熱処理が200〜1200℃での焼成からなる。
The present invention provides a stoichiometric formula I:
Mo 1 V a M 1 b M 2 c M 3 d M 4 e O n (I)
(Where
M 1 is at least one element from the group consisting of Te and Sb;
M 2 is at least one element from the group consisting of Nb, Ti, W, Ta, Bi, Zr and Re;
M 3 represents Pb, Ni, Co, Fe, Pd, Ag, Pt, Cu, Au, Ga, Zn, Sn, In, Ce, Ir, Sm, Sc, Y, Pr, at least from the group consisting of Nd and Tb One element,
M 4 is at least one element from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, and Ba;
a is 0.01 to 1,
b is a number from 0 to 1;
c is a number greater than 0 and up to 1;
d is a number not less than 0 and not more than 0.5,
e is a number from 0 to 1;
n is a number determined by the valence and frequency of elements other than oxygen in (I))
A method for producing a multimetal oxide composition M represented by the formula: wherein, in a solvent, starting materials necessary for producing the multimetal oxide composition M of the element components contained in the multimetal oxide composition M are mixed in a solvent. The solution is continuously produced, and the mixed solution is continuously supplied to the drying device to remove the solvent, and the obtained solid is heat-treated at a high temperature, and the heat treatment comprises calcination at 200 to 1200 ° C. .
化学量論式(I)の多金属酸化物組成物およびその製造方法は公知である(例えば特許文献1、特許文献2,特許文献3,特許文献4、特許文献5,特許文献6,特許文献7,特許文献8,特許文献9および特許文献10参照)。前記組成物は、例えば前記文献に記載されるような、飽和および不飽和炭化水素および低級アルデヒドの不均一接触気相部分酸化および/またはアンモ酸化の触媒活性組成物として適している。 The multimetal oxide composition of the stoichiometric formula (I) and a method for producing the same are known (for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, Patent Document 8, Patent Document 9, and Patent Document 10). Said compositions are suitable as catalytically active compositions for heterogeneous catalytic gas-phase partial oxidation and / or ammoxidation of saturated and unsaturated hydrocarbons and lower aldehydes, for example as described in the literature.
炭化水素としてプロパンおよび/またはプロペンを使用する場合に、目的化合物として、例えばアクロレイン、アクリル酸および/またはアクリロニトリルを製造することが可能である。アクロレインはそれ自体最後の2つの化合物を製造するための出発化合物として使用することができる。これらの目的化合物は、例えば接着剤として使用されるポリマーを製造するために使用される重要な中間生成物である。相当してイソブタンおよびイソブテンからメタクロレインおよびメタクリル酸が得られる。メタクロレインはメタクリル酸を製造するための出発化合物である。化学量論式Iの多金属酸化物組成物の製造は一般に元素成分を含有する出発化合物から緊密な乾燥混合物を製造し、これを高温で熱処理することにより実施する。可能な出発化合物または元素成分の供給源は(場合により空気中で)加熱して酸化物および/または水酸化物を形成することができる実質的にすべての化合物または供給源である。もちろん元素成分の酸化物および/または水酸化物を部分的にまたはもっぱら出発化合物として使用することができる。 When using propane and / or propene as a hydrocarbon, it is possible to produce, for example, acrolein, acrylic acid and / or acrylonitrile as the target compound. Acrolein can itself be used as a starting compound for preparing the last two compounds. These target compounds are important intermediates used, for example, for producing polymers used as adhesives. Correspondingly, methacrolein and methacrylic acid are obtained from isobutane and isobutene. Methacrolein is a starting compound for producing methacrylic acid. The preparation of the multimetal oxide compositions of the stoichiometric formula I is generally carried out by preparing an intimate dry mixture from the starting compounds containing the elemental components and subjecting it to a heat treatment at an elevated temperature. Sources of possible starting compounds or elemental components are virtually all compounds or sources that can be heated (optionally in air) to form oxides and / or hydroxides. Of course, the oxides and / or hydroxides of the elemental components can be used partially or exclusively as starting compounds.
多金属酸化物組成物に含まれる元素成分の多金属酸化物組成物の製造に必要な出発化合物から、少なくとも2個の空間的に分離した出発化合物を溶解して含有する部分溶液をまず製造し、部分溶液を互いに結合し、得られた混合物を乾燥し、乾燥して得られた固形物を熱処理し、その際乾燥に使用される方法を自由に選択することができることが記載されている(特許文献5および6参照)。部分溶液を介した方法により供給源のかなり緊密な乾燥混合物が製造できるが、特許文献5および6に記載される方法の欠点は、これらの文献に記載される部分溶液の結合が一般に混合物溶液を生じるのでなく、固形物として組成物の部分的量を有する懸濁液を生じることである。 First, a partial solution containing at least two spatially separated starting compounds dissolved and prepared from the starting compounds necessary for producing the multimetal oxide composition of the elemental components contained in the multimetal oxide composition is prepared. Describes that the partial solutions are combined with one another, the resulting mixture is dried, the solid obtained by drying is heat-treated, and the method used for the drying can be freely selected ( Patent Documents 5 and 6). Although a rather intimate dry mixture of the source can be produced by means of the partial solution, the disadvantage of the methods described in US Pat. Instead of producing a suspension having a partial amount of the composition as a solid.
これは懸濁液に存在する固形物が一般に分散媒体に溶解した材料の組成と異なる組成を有するので不利である。この理由からこの懸濁液の乾燥は一般に化学的に均一な固形物を生じるのでなく、化学組成が物理的空間で変形を示す固形物を生じ、この固形物は一般に引き続く熱処理の間にもはや完全に除去されず、得られる活性組成物の触媒活性が低下する。 This is disadvantageous because the solids present in the suspension generally have a composition different from that of the material dissolved in the dispersion medium. For this reason, drying of this suspension does not generally result in a chemically uniform solid, but rather a solid whose chemical composition deforms in physical space, which solid is generally no longer complete during subsequent heat treatment. And the catalytic activity of the resulting active composition is reduced.
懸濁液を乾燥するために噴霧乾燥法を使用することにより改良が達成される(特許文献11参照)、それというのも蒸発による乾燥が分散媒体に溶解した材料を生じ、この材料がそれぞれの溶解度により断片の形で付加的に沈殿し、付加的に前記の不均一性を強調するからである。 An improvement is achieved by using a spray-drying method to dry the suspension (see US Pat. No. 6,037,045), since drying by evaporation results in a material dissolved in the dispersion medium, which material is This is because the solubility additionally precipitates in the form of fragments, which additionally accentuates the aforementioned heterogeneity.
特許文献7および出願人自身の観察により化学量論式Iの前記多金属酸化物組成物の製造中に懸濁液を形成する沈殿が部分溶液を結合した後少し遅れて生じる。この時間の遅れは溶剤で希釈したおよび/または冷却した部分溶液により増加することができる。こうして特許文献7により最初に十分に安定な混合溶液を製造することができ、この混合溶液を公知方法で乾燥することができる。しかしこの方法は溶剤の増加する量の使用が乾燥中のエネルギーの消耗を増加するという欠点を有する。更に乾燥時間が増加し、乾燥中の分別沈殿の危険が増加する。部分溶液の冷却は同様に乾燥に必要なエネルギーの消費を増加し、更にこの手段が沈殿工程の動力学を緩慢にするにもかかわらず、同時に大部分の場合に溶解度を低下し、これが好ましくない沈殿を促進するので限定された利点のみを生じる。 According to US Pat. No. 6,037,028 and the applicant's own observations, a precipitate forming a suspension occurs during the preparation of the multimetal oxide composition of stoichiometric formula I, with a short delay after combining the partial solutions. This time delay can be increased by the partial solution diluted with solvent and / or cooled. Thus, a sufficiently stable mixed solution can be produced at first according to Patent Document 7, and this mixed solution can be dried by a known method. However, this method has the disadvantage that the use of increasing amounts of solvent increases the energy consumption during drying. Furthermore, the drying time is increased and the danger of fractional sedimentation during drying is increased. Cooling of the partial solution also increases the energy consumption required for drying and, even though this measure slows down the kinetics of the precipitation step, at the same time reduces the solubility in most cases, which is undesirable. It has only limited advantages as it promotes precipitation.
同様に分別沈殿が起きる前に溶剤が除去されるほど早く混合溶液を乾燥できるように混合溶液を予め製造することが勧められる(特許文献12参照)。 Similarly, it is recommended to prepare the mixed solution in advance so that the mixed solution can be dried so quickly that the solvent is removed before fractional precipitation occurs (see Patent Document 12).
しかし予め製造した溶液の場合は全部の量の溶液が乾燥する前に沈殿が一般に開始し、これが損失を生じる。これは特に工業的規模のバッチが必要である場合に該当する。 However, in the case of pre-made solutions, precipitation generally starts before the entire amount of solution has dried, which results in losses. This is especially the case when industrial-scale batches are required.
従って混合溶液を連続的に製造し、製造した混合溶液をポンプを使用して直接溶剤除去に供給し、部分的沈殿が起きる前に乾燥する方法の必要性が示される(特許文献12)。 Accordingly, there is a need for a method of continuously producing a mixed solution, feeding the produced mixed solution directly to solvent removal using a pump, and drying the mixture before partial precipitation occurs (Patent Document 12).
しかし特許文献12の欠点はこの必要な方法が使用できないことである。 However, a drawback of US Pat. No. 6,077,098 is that this required method cannot be used.
前記方法が多かれ少なかれ不可能であることを配慮して、懸濁液の形成が避けられないので、少なくとも連続的におよびできるだけ均一に懸濁液を形成することが要求される(特許文献13参照)。
本発明の課題は特開平7−315842号に示される要求に適合する方法を提供することである。 It is an object of the present invention to provide a method which meets the requirements set forth in JP-A-7-315842.
前記課題は、化学量論式I:
Mo1VaM1 bM2 cM3 dM4 eOn (I)
(式中、
M1はTeおよびSbからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M2はNb、Ti、W、Ta、Bi、Zr、およびReからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M3はPb、Ni、Co、Fe、Pd、Ag、Pt、Cu、Au、Ga、Zn、Sn、In、Ce、Ir、Sm、Sc、Y、Pr、NdおよびTbの群からなる少なくとも1種の元素であり、
M4はLi、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Baからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
aは0.01〜1であり、
bは0以上で1までの数であり、
cは0より大きく1までの数であり、
dは0以上で0.5までの数であり、
eは0以上で1まで(または0以上で0.5までの)の数であり、
nは式Iの酸素以外の元素の原子価および頻度数により決定される数である)で表される多金属酸化物組成物Mを製造する方法であり、その際多金属酸化物組成物Mに含まれる元素成分の多金属酸化物組成物Mの製造に必要な出発化合物から溶剤中で混合溶液を連続的に製造し、溶剤を除去するために混合溶液を連続的に乾燥装置に供給し、その際得られた固形物を高温で熱処理し、熱処理が200〜1200℃で焼成することからなる多金属酸化物組成物Mを製造する方法により解決され、前記方法は多金属酸化物組成物Mに含まれる元素成分の多金属酸化物組成物Mの製造に必要な出発化合物から、少なくとも2個の空間的に分離した必要な出発化合物の部分量をそれぞれ溶解して含有する部分溶液をまず製造し、2個以上の部分溶液から少なくとも2個の部分溶液流を製造し、2個以上の部分溶液流を結合して全溶液流を形成し、全溶液流が混合帯域を通過し、混合帯域内で必要な出発化合物の全部の量を溶解して含有する混合溶液流が形成され、混合溶液流が混合帯域内で微細な液体粒子に分解するかまたは混合帯域から混合溶液流を排出し、引き続き微細な液体粒子に分解し、混合溶液の微細な液体粒子をホットガスと接触することにより乾燥し、その際得られた固形物を高温で熱処理し、熱処理が200〜1200℃で焼成することからなることを特徴とする。
The problem is based on the stoichiometric formula I:
Mo 1 V a M 1 b M 2 c M 3 d M 4 e O n (I)
(Where
M 1 is at least one element from the group consisting of Te and Sb;
M 2 is at least one element from the group consisting of Nb, Ti, W, Ta, Bi, Zr, and Re;
M 3 represents at least one consisting of the group of Pb, Ni, Co, Fe, Pd, Ag, Pt, Cu, Au, Ga, Zn, Sn, In, Ce, Ir, Sm, Sc, Y, Pr, Nd and Tb Species element,
M 4 is at least one element from the group consisting of Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, and Ba;
a is 0.01 to 1,
b is a number from 0 to 1;
c is a number greater than 0 and up to 1;
d is a number not less than 0 and not more than 0.5,
e is a number from 0 to 1 (or from 0 to 0.5);
n is a number determined by the valence and frequency of elements other than oxygen in the formula I), wherein the multimetal oxide composition M A mixed solution is continuously produced in a solvent from a starting compound necessary for producing the multimetal oxide composition M of the elemental component contained in the solvent, and the mixed solution is continuously supplied to a drying device to remove the solvent. This is solved by a method of producing a multi-metal oxide composition M, wherein the obtained solid is heat-treated at a high temperature, and the heat treatment is performed at a temperature of 200 to 1200 ° C. From the starting compounds necessary for the production of the multimetal oxide composition M of the elemental component contained in M, a partial solution containing at least two partial amounts of the necessary starting compounds which are spatially separated, respectively, is first dissolved. Manufactured and two or more partial solutions At least two partial solution streams are produced, and two or more partial solution streams are combined to form a total solution stream, wherein the total solution stream passes through the mixing zone and contains all of the required starting compounds in the mixing zone. A mixed solution stream is formed containing dissolved volume and the mixed solution stream breaks down into fine liquid particles in the mixing zone or discharges the mixed solution stream from the mixing zone and subsequently breaks down into fine liquid particles, The method is characterized in that the fine liquid particles of the mixed solution are dried by contact with a hot gas, and the obtained solid is heat-treated at a high temperature, and the heat treatment comprises firing at 200 to 1200 ° C.
全溶液流と異なり混合溶液流は実質的に均一な組成物を有する。 Unlike the total solution stream, the mixed solution stream has a substantially uniform composition.
本発明の方法と特許文献12で好ましいとされる方法の重要な相違は、特許文献12によれば混合溶液流でなく、最初は直接製造される混合溶液であり、引き続きこれをまずポンプを使用して混合溶液流に変換し、乾燥に移送しなければならないことである。 An important difference between the method of the present invention and the method preferred in US Pat. No. 6,026,045 is not a mixed solution stream according to US Pat. To convert to a mixed solution stream and transfer to drying.
しかし本発明により必要な出発化合物が溶解した形で存在する部分溶液の部分量を部分溶液流に変換し、本発明によりこれを混合溶液流に変換することが有利である。この有利な特性の背景は、特に多金属酸化物組成物Mを製造するために必要な出発化合物の部分量から安定な部分溶液を製造することがほとんど常に可能であるが、これに対して多金属酸化物組成物Mを製造するために必要な出発化合物の全量を有する混合溶液は多く希釈した状態でさえも一般に熱力学的に不安定であり、すぐにまたは後でわずかに溶解する混合化合物を形成し、これがその溶解限度に達するまで固形物として沈殿するという事実である。従って部分溶液を本発明の方法で予めバッチ式に不連続的に製造し、引き続き適当な部分溶液流にまたは混合溶液流に変換することができる。もちろん本発明の方法で部分溶液を連続的に製造することができる。 However, it is advantageous according to the invention to convert a partial amount of the partial solution which is present in dissolved form of the required starting compound into a partial solution stream, which is converted according to the invention into a mixed solution stream. The background of this advantageous property is that it is almost always possible to produce stable partial solutions, in particular from the partial amounts of the starting compounds required for producing the multimetal oxide compositions M, whereas A mixed solution having the total amount of starting compounds required to produce the metal oxide composition M is generally thermodynamically unstable, even in a highly diluted state, and a mixed compound which dissolves quickly or slightly later , Which precipitate as a solid until its solubility limit is reached. Thus, the partial solutions can be prepared batchwise discontinuously beforehand in the process of the invention and subsequently converted into suitable partial solution streams or mixed solution streams. Of course, partial solutions can be produced continuously by the method of the present invention.
本発明の方法の多金属酸化物組成物Mの元素成分の供給源として原則的に加熱して(場合により空気中で)酸化物および/または水酸化物を形成することができるすべての供給源を使用することが可能である。もちろん元素成分の酸化物および/または水酸化物をこの出発化合物の一部または全部として使用することができる。酸化物および/または水酸化物のほかに本発明の方法の元素成分の可能な供給源は特に有機酸および/または無機酸の塩である。記載することができる例は塩化物のようなハロゲニド、蟻酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩および亜硫酸塩である。 In principle, all sources which can be heated (optionally in air) to form oxides and / or hydroxides as sources of the elemental components of the multimetal oxide composition M of the process according to the invention It is possible to use Of course, oxides and / or hydroxides of the elemental components can be used as part or all of this starting compound. In addition to oxides and / or hydroxides, possible sources of the elemental components of the process according to the invention are in particular salts of organic and / or inorganic acids. Examples which may be mentioned are halides such as chlorides, formates, acetates, oxalates, carbonates, nitrates, sulphates and sulphite.
本発明の目的に適した元素Moの供給源は、例えば三酸化モリブデンのようなモリブデン酸化物、七モリブデン酸アンモニウム四水和物のようなモリブデン酸塩および塩化モリブデンのようなモリブデンハロゲニドである。本発明により使用することができる元素Vの適当な出発化合物は、例えばオキシ硫酸バナジウム水和物、バナジルアセチルアセトネート、メタバナジン酸アンモニウムのようなバナジン酸塩、バナジルオキサレート、バナジルスルフェート、五酸化バナジウム(V2O5)のようなバナジウム酸化物、四塩化バナジウム(VCl4)のようなバナジウムハロゲニドおよびVOCl3のようなバナジウムオキシハロゲニドである。バナジウムが酸化段階+4で存在するバナジウム出発化合物を使用することも可能である。 Suitable sources of the element Mo for the purposes of the present invention are, for example, molybdenum oxides such as molybdenum trioxide, molybdates such as ammonium heptamolybdate tetrahydrate and molybdenum halides such as molybdenum chloride. . Suitable starting compounds of the element V which can be used according to the invention are, for example, vanadates such as vanadium oxysulphate hydrate, vanadyl acetylacetonate, ammonium metavanadate, vanadyl oxalate, vanadyl sulphate, pentoxide vanadium oxides such as vanadium (V 2 O 5), vanadium oxy halides such as vanadium halides and VOCl 3 as vanadium tetrachloride (VCl 4). It is also possible to use vanadium starting compounds in which vanadium is present in the oxidation stage +4.
元素テルルの適当な供給源には本発明により二酸化テルルのようなテルル酸化物、金属テルル、TeCl2のようなテルルハロゲニドおよびオルトテルル酸H6TeO6のようなテルル酸が含まれる。 Tellurium oxides such as tellurium dioxide by the present invention to a suitable source of elemental tellurium include metal tellurium, tellurium acids such as Teruruharogenido and Orutoteruru acid H 6 TeO 6 as TeCl 2.
本発明の目的に適したニオブの供給源は、例えば五酸化にオブ(Nb2O5)のようなニオブ酸化物、NbOCl3のようなニオブオキシハロゲニド、NbCl5のようなニオブハロゲニドおよび有機カルボン酸および/またはジカルボン酸とニオブの錯体、例えばシュウ酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、およびこれらのアンモニウム塩のアルコキシド、例えばニオブクエン酸アンモニウム、ニオブシュウ酸アンモニウム、ニオブ酒石酸アンモニウム等である。もちろん欧州特許(EP−A)第895809号に使用されるNb含有溶液もニオブ供給源として適している。 Sources of niobium suitable for the purposes of the present invention include, for example, niobium oxides such as ob (Nb 2 O 5 ), niobium oxyhalogenides such as NbOCl 3 , niobium halogenides such as NbCl 5 and organic carboxylic acids. Complexes of niobium with acids and / or dicarboxylic acids, such as oxalates, citrates, tartrates, and alkoxides of these ammonium salts, such as ammonium niobate citrate, ammonium niobate oxalate, ammonium niobate tartrate, and the like. Of course, the Nb-containing solution used in EP-A-895809 is also suitable as a niobium source.
他のすべての可能な元素(特にPb、Ni、Cu、Co、Fe、Bi、およびPdおよびアルカリ金属およびアルカリ土類金属)に関して適当な出発化合物には、特にそのハロゲン化物、硝酸塩、蟻酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、炭酸塩および/または水酸化物が含まれる。他の適当な出発化合物にはしばしばタングステン酸のようなそのオキソ化合物またはこれから誘導される酸が含まれる。ここで出発化合物としてアンモニウム塩がしばしば使用される。 Suitable starting compounds for all other possible elements (especially Pb, Ni, Cu, Co, Fe, Bi, and Pd and alkali and alkaline earth metals) include, in particular, their halides, nitrates, formates, Oxalates, acetates, carbonates and / or hydroxides are included. Other suitable starting compounds often include the oxo compound such as tungstic acid or an acid derived therefrom. Here, ammonium salts are frequently used as starting compounds.
他の可能な出発化合物は、例えばPolyhedronVol6.No.2213−218、1987に記載されるアンダーソンタイプのポリアニオンである。アンダーソンタイプのポリアニオンの他の適当な文献の供給源はKinetics and Catalysis,Vol.40,No.3,1999,401−404である。 Other possible starting compounds are Anderson type polyanions, as described, for example, in Polyhedron Vol 6. No. 2213-218, 1987. Another suitable literature source for Anderson-type polyanions is Kinetics and Catalysis, Vol. 40, No. 3, 1999, 401-404.
出発化合物として適当な他のポリアニオンは、例えばドーソンタイプまたはケギンタイプのポリアニオンである。 Other polyanions suitable as starting compounds are, for example, Dawson-type or Keggin-type polyanions.
本発明により必要な部分溶液は、もちろん乾燥した固形物の熱処理の間に揮発および/または分解する錯化剤を使用して製造することができる(例えばシュウ酸塩、クエン酸塩および/またはアセチルアセトネートとしての錯形成)。 The partial solutions required according to the invention can of course be prepared using complexing agents which evaporate and / or decompose during the heat treatment of the dried solids (for example oxalate, citrate and / or acetyl). Complex formation as acetonate).
更に溶解特性を意図的に調節するために、有機酸および/または無機酸または塩基の添加により部分溶液の酸特性または塩基特性を意図的に変更することができる。他のパラメーターとして、部分溶液の製造中の温度を溶解度に有利な作用を示すもの(若干の予備試験で決定することができる)に依存して高めるかまたは低下することができる。 In addition, the acid or base properties of the partial solution can be intentionally altered by the addition of organic and / or inorganic acids or bases in order to adjust the solubility properties intentionally. As another parameter, the temperature during the preparation of the partial solution can be increased or decreased depending on what has a favorable effect on the solubility (which can be determined with some preliminary tests).
本発明により、使用される溶剤は有利に水性溶剤または水のみである。しかしメタノールおよびエタノールのようなアルコールおよび有機酸および/または無機酸、例えば酢酸を使用することも原則的に可能である。前記溶剤の混合物、特に水性混合物ももちろん使用できる。 According to the invention, the solvent used is preferably an aqueous solvent or only water. However, it is in principle also possible to use alcohols such as methanol and ethanol and organic and / or inorganic acids, for example acetic acid. Mixtures of the abovementioned solvents, in particular aqueous mixtures, can of course also be used.
本発明により製造される混合溶液の固体含量は変動することができる。それぞれの混合溶液に存在する金属の全含量として表現して、本発明の方法では一般に少なくとも0.01質量%、しばしば少なくとも0.1質量%、有利に少なくとも1質量%、しばしば少なくとも5質量%、場合により少なくとも10質量%である。この固体含量は一般に30質量%を上回らない。しばしば25質量%以下または22質量%以下である。質量%はすべての場合にそれぞれの混合溶液またはそれぞれの混合溶液流の質量に関する。相当して混合溶液の固体含量と同様に、部分溶液の相当する固体含量も変動することができ、すなわち前記の数値は部分溶液にも適用される。特に前記固体含量は水性部分溶液または混合溶液に該当する。混合溶液の前記固体含量は一般に30質量%の限界を上回らないが、50質量%までおよびそれ以上の部分溶液(水性および非水性)の固体含量が可能である。このような高い部分溶液の固体含量は一般に混合溶液を形成するために使用される低い固体含量を有する少なくとも1種の部分溶液を使用して混合溶液で相殺する。もちろん本発明により結合される部分溶液に種々の溶剤を使用することができる(例えば一方の部分溶液に水および他方の部分溶液にメタノールまたはエタノールまたはアルコール水性混合物)。 The solids content of the mixed solution produced according to the invention can vary. Expressed as the total content of metals present in the respective mixed solution, the process according to the invention generally comprises at least 0.01% by weight, often at least 0.1% by weight, preferably at least 1% by weight, often at least 5% by weight, Optionally at least 10% by weight. This solids content generally does not exceed 30% by weight. Often not more than 25% by weight or not more than 22% by weight. % By weight relates in each case to the weight of the respective mixed solution or of the respective mixed solution stream. Correspondingly, as well as the solids content of the mixed solution, the corresponding solids content of the partial solution can also be varied, ie the above values apply to the partial solution. In particular, the solids content corresponds to an aqueous partial solution or a mixed solution. The solids content of the mixed solution generally does not exceed the limit of 30% by weight, but solids contents of partial solutions (aqueous and non-aqueous) up to 50% by weight and more are possible. Such a high partial solution solids content is offset by the mixed solution using at least one partial solution having a low solids content that is generally used to form the mixed solution. Of course, various solvents can be used for the partial solutions to be combined according to the invention (for example water for one partial solution and methanol or ethanol or an aqueous alcohol mixture for the other partial solution).
全溶液流を形成するために結合される部分溶液流の温度は相当して本発明の方法では同じかまたは異なっていてもよい。本発明の方法の部分溶液流(特に水流)の温度は一般に0℃以上で100℃以下、有利に5℃以上で80℃以下、特に10℃以上で60℃以下、特に有利に15℃以上で40℃以下であり、20〜30℃の使用範囲が有利である。 The temperatures of the partial solution streams combined to form the total solution stream can correspondingly be the same or different in the process of the invention. The temperature of the partial solution stream (especially the water stream) of the process according to the invention is generally between 0 ° C. and 100 ° C., preferably between 5 ° C. and 80 ° C., in particular between 10 ° C. and 60 ° C., particularly preferably above 15 ° C. It is 40 ° C. or lower, and a use range of 20 to 30 ° C. is advantageous.
本発明の方法において部分溶液流を常圧下、過圧下または減圧を使用して搬送することができる。 In the process according to the invention, the partial solution stream can be conveyed using atmospheric, overpressure or reduced pressure.
ごく一般的に本発明の目的に関して溶液の語は液体、光学的に透明な(添加される固形物の希釈剤を除いて)固形物および沈殿物を含まない系を意味する。 Very generally, for the purposes of the present invention, the term solution means liquid, optically clear (except for the added solid diluent) solids and precipitate-free systems.
部分溶液流の数は本発明の方法では少なくとも2個でなければならない。しかし3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個または10個であってもよい。部分溶液流の数は本発明の方法では有利に5個以下である。 The number of partial solution streams must be at least two in the process according to the invention. However, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 may be used. The number of partial solution streams is advantageously less than 5 in the process according to the invention.
部分溶液に溶解される多金属酸化物組成物Mの製造に必要な全部の出発化合物の適当な部分量を形成する多金属酸化物組成物Mの元素成分の供給源は個々の事情にもとづいて決定する必要があり、若干の予備試験を使用して当業者により決定することができる。 The source of the elemental components of the multimetal oxide composition M, which forms a suitable partial amount of all the starting compounds required for the preparation of the multimetal oxide composition M dissolved in the partial solution, depends on the individual circumstances. It needs to be determined and can be determined by one skilled in the art using some preliminary testing.
多金属酸化物組成物Mが元素Nbを含有する場合は、この元素を別の部分溶液に溶解することが本発明の方法でしばしば有利である。他方で元素Mo、VおよびTeを1つの部分溶液に一緒に溶解することは一般に困難でない。 If the multimetal oxide composition M contains the element Nb, it is often advantageous in the process according to the invention to dissolve this element in a separate partial solution. On the other hand, it is generally not difficult to dissolve the elements Mo, V and Te together in one partial solution.
本発明の目的に必要なように、例えばまず2個以上の部分溶液を含有する少なくとも2個の容器からの部分溶液を適当な数のポンプを用いて別のライン(最も簡単な場合はホースまたは管)で搬送する空間的に分離した連続的に流動する部分溶液流に変換することにより、2個以上の部分溶液流を結合することができる。 As required for the purposes of the present invention, for example, the partial solution from at least two containers containing two or more partial solutions is first separated by a suitable number of pumps into a separate line (in the simplest case, a hose or Two or more partial solution streams can be combined by converting them into a spatially separated, continuously flowing partial solution stream carried by a tube.
最も簡単な場合は、2個以上の部分溶液流を引き続きT字管の2つの入口に搬送する(供給ラインは有利にT字管の入口部分で狭くなっている)。T字管の内部で2つの部分溶液流が結合し、全溶液流として一緒にT字管の出口部分に流れ、T字管を介して全部の溶液流がT字管から排出される。 In the simplest case, two or more partial solution streams are subsequently conveyed to the two inlets of the Tee (the feed line is preferably narrowed at the inlet of the Tee). Inside the T-tube, the two partial solution streams combine and flow together as a total solution stream to the outlet of the T-tube, through which all the solution flow exits the T-tube.
2つの部分溶液流が結合した後で、これらは全溶液流として前方に搬送される間に実質的に均一に混合する。この混合は、例えば部分流が結合する場合に発生する乱流に主に起因する。 After the two partial solution streams have been combined, they mix substantially uniformly while being transported forward as a total solution stream. This mixing is mainly due to the turbulence that occurs, for example, when the partial flows are combined.
静的混合機(例えばSulzer Chemtech社、D−61239 Ober−Moerlen ZiegenbergのSMXSの1種)および/または動的混合機を、例えば出口部分に組み込むことができ、全溶液流が出口部分を通過し、実質的に均一な混合溶液流として排出される。静的混合機および動的混合機は原則的に静的障害物または移動する障害物を有する空間に存在し、この障害物が乱流が生じるように混合溶液流の流動を調節し、乱流により混合が行われ、混合溶液流を生じる(静的混合機の語は固定した混合装置、例えば流動ピンを有する混合機であり、これを通過後に混合すべき材料が流動し、渦流および他の妨害する流れの結果として互いに混合する。動的混合機の語は、例えば回転混合ブレードの形の活動する混合装置を有する混合機であり、これらでは混合すべき材料が活動する搬送により互いに混合する)。 Static mixers (eg one of SMXS from Sulzer Chemtech, D-61239 Ober-Moerlen Ziegenberg) and / or dynamic mixers can be incorporated, for example, in the outlet section, so that the entire solution stream passes through the outlet section. Are discharged as a substantially uniform mixed solution stream. Static and dynamic mixers exist in principle in spaces with static or moving obstacles, which regulate the flow of the mixed solution flow so that turbulence occurs, and To produce a mixed solution stream (the term static mixer is a fixed mixing device, for example a mixer having a flow pin, after which the material to be mixed flows, vortex and other The term dynamic mixer refers to a mixer having an active mixing device, for example in the form of a rotary mixing blade, in which the materials to be mixed mix with each other by an active transport. ).
超音波の作用により混合帯域で混合を助けるかまたは専ら混合を行うことが実際に有効であることが判明した。例えばロッド形超音波プローブをこの目的のために混合帯域に挿入することができる。 It has been found that it is practically effective to assist the mixing in the mixing zone or to perform the mixing exclusively by the action of ultrasound. For example, a rod-shaped ultrasonic probe can be inserted into the mixing zone for this purpose.
例示した前記の本発明の方法の実施態様のT字管の入口の数はこの方法の基本原理を変化せずに2個より多くてもよい。 The number of inlets of the T-tube in the illustrated embodiment of the method of the invention described above may be more than two without changing the basic principle of the method.
前記のように製造した混合溶液流を引き続き最短経路で噴霧乾燥機の噴霧器ヘッド(例えばNiro Atomizer model Minor Hi−Tec Niro コペンハーゲン、デンマーク)に直接搬送し、微細な液体粒子に分解することができ、この液体粒子がホットガス(例えば空気または窒素または空気と窒素の混合物または希ガスまたは酸化炭素)と接触することにより乾燥する。本発明の方法においてホットガスの入口温度は前記噴霧乾燥機の場合は、例えば200〜400℃、有利に310〜330℃であってもよい。乾燥ガスの出口温度は、本発明により100〜200℃、有利に105〜115℃であるべきである。噴霧された混合溶液および熱い乾燥ガスは順流でまたは向流で噴霧乾燥機に搬送することができる。噴霧から得られる液体粒子の大きさは一般に5〜1000μm、有利に10〜100μmである。この液体粒子の乾燥時間は通常の噴霧乾燥機で1秒未満である。本発明の方法の噴霧乾燥は原則的に欧州特許(EP−A)第603936号に記載のように実施することができる。 The mixed solution stream produced as described above can be subsequently conveyed directly to the atomizer head of the spray dryer (e.g. Niro Atomizer model Minor Hi-Tec Niro Copenhagen, Denmark) by the shortest route and broken down into fine liquid particles, The liquid particles are dried by contact with a hot gas (eg, air or nitrogen or a mixture of air and nitrogen or a noble gas or carbon oxide). In the method of the present invention, the hot gas inlet temperature in the case of the spray dryer may be, for example, 200 to 400C, preferably 310 to 330C. The outlet temperature of the drying gas should be between 100 and 200C, preferably between 105 and 115C according to the invention. The sprayed mixed solution and hot drying gas can be conveyed to the spray dryer in a countercurrent or countercurrent. The size of the liquid particles obtained from the spraying is generally between 5 and 1000 μm, preferably between 10 and 100 μm. The drying time of the liquid particles is less than 1 second with a conventional spray dryer. The spray drying of the process according to the invention can in principle be carried out as described in EP-A-603936.
本発明の方法の全溶液の噴霧はノズル(例えば遠心ノズル)を用いて、ガス圧噴霧器を用いてまたは噴霧ディスクまたは噴霧かご(しばしば回転ノズルと呼ばれる)を用いて行うことができる。本発明により噴霧ディスクおよび噴霧かごが有利である。これらは工業技術の意味でより複雑であり、他のノズルに比べて高いエネルギーの消耗を有するが、形成される固体粒子にあまり反応しない。この噴霧器で全溶液が一般に圧力をかけずにディスクまたはかごの中心に流れ、分解し、中空の円錐としてディスクの滑らかな縁部またはかごの穿孔したリムから噴霧される。 Spraying of the whole solution in the process of the invention can be carried out using a nozzle (eg a centrifugal nozzle), using a gas pressure atomizer or using a spray disk or spray basket (often called a rotating nozzle). Spray disks and baskets are advantageous according to the invention. These are more complex in the technical sense and have a higher energy consumption compared to other nozzles, but are less responsive to the solid particles formed. In this sprayer the entire solution generally flows without pressure into the center of the disc or basket, breaks down and is sprayed as a hollow cone from the smooth edge of the disc or the perforated rim of the basket.
本発明の方法において部分溶液流をドイツ特許(DE−A)第10043489号に記載される動的混合機、ドイツ特許(DE−A)第10041823号に記載される微細混合機、またはドイツ特許(DE−A)第19958355号に記載される混合ノズルに直接供給し、これらの中で本発明により混合することができる。本発明の方法に使用されるこの種の混合ノズルは平滑流ノズル、レボノズル、ボッシュノズルまたはジェットディスペンサーであってもよい。本発明により部分溶液流を結合し、混合し、得られる混合流を噴霧する混合ノズルを使用することが有利である。引き続き噴霧された全溶液を噴霧乾燥機でホットガスを用いて順流または向流で乾燥することができる。本発明の方法の利点は連続的に流動する場合にのみ結合し、混合する安定な部分溶液の製造にもとづき、この結果として狭い滞留時間分布を有して時間の遅れがなく噴霧乾燥できる混合溶液流を直接、かつ最小の時間で製造する。 In the process according to the invention, the partial solution stream is fed to a dynamic mixer as described in DE-A 100 43 489, a fine mixer as described in DE-A 100 41 823, or as a German mixer ( It can be fed directly to the mixing nozzles described in DE-A) 199 58 355 and mixed therein according to the invention. Such a mixing nozzle used in the method of the invention may be a smooth flow nozzle, a revo nozzle, a Bosch nozzle or a jet dispenser. It is advantageous to use a mixing nozzle which combines and mixes the partial solution streams according to the invention and sprays the resulting mixed stream. The whole sprayed solution can then be dried in a spray dryer with hot gas in a countercurrent or countercurrent. The advantage of the process according to the invention is that it is based on the production of a stable partial solution which only binds and mixes when flowing continuously, and consequently has a narrow residence time distribution and can be spray-dried without delay. The stream is produced directly and in a minimum amount of time.
一般に全溶液流を形成するための2種以上の部分溶液流の結合が開始する時間から混合溶液流の分散(噴霧)が終了するまでに本発明の方法は一般に2分未満、有利に1分未満、特に30秒未満の時間を要し、有利に使用の範囲で20秒未満または10秒未満である。ドイツ特許(DE−A)第10041823号に記載される微細混合機を使用する場合に、この時間は5秒未満であってもよく、有利な場合は2秒以下または1秒以下であってもよい。 In general, the process according to the invention generally takes less than 2 minutes, preferably 1 minute, from the time when the joining of the two or more partial solution streams to form the total solution stream to the time when the dispersing (spraying) of the mixed solution stream ends. It takes less than 30 seconds, in particular less than 30 seconds, and is advantageously less than 20 seconds or less than 10 seconds in the range of use. When using a fine mixer described in DE-A 100 41 823, this time may be less than 5 seconds, advantageously less than 2 seconds or less than 1 second. Good.
これらの時間は混合溶液が完全に噴霧される前に混合溶液内部で固形物の形成が行われないことを保証するために一般に十分である。 These times are generally sufficient to ensure that no solids form inside the mixed solution before the mixed solution is completely sprayed.
本発明の方法により噴霧された(分散した)混合溶液流を乾燥することにより得られる固形物を熱処理する前に、必要な場合はまずタブレットにし(場合により微粒子のグラファイト0.05〜3質量%を添加して)、引き続き熱処理する。熱処理の後でタブレット化を粉砕または破砕と逆転することができる。 Before heat-treating the solid obtained by drying the mixed (dispersed) solution stream sprayed according to the process of the invention, it is necessary to first form tablets (optionally 0.05 to 3% by weight of finely divided graphite). ), Followed by a heat treatment. After heat treatment, tableting can be reversed with grinding or crushing.
熱処理はドイツ特許(DE−A)第19835247号、欧州特許(EP−A)第529853号、欧州特許(EP−A)第603836号、欧州特許(EP−A)第608838号、欧州特許(EP−A)第895809号、欧州特許(EP−A)第962253号、欧州特許(EP−A)第1080784号、欧州特許(EP−A)第1090684号、欧州特許(EP−A)第1123738号、欧州特許(EP−A)第1192987号、欧州特許(EP−A)第1192986号、欧州特許(EP−A)第1192982号、欧州特許(EP−A)第1192983号および欧州特許(EP−A)第1192988号に記載されている。 The heat treatment is carried out in German Patent (DE-A) 198 35 247, European Patent (EP-A) 529853, European Patent (EP-A) 603836, European Patent (EP-A) 608838, European Patent (EP) -A) 895809, European Patent (EP-A) 962253, European Patent (EP-A) 10808084, European Patent (EP-A) 1090684, European Patent (EP-A) 1123938 , European Patent (EP-A) No. 1192987, European Patent (EP-A) No. 1192,986, European Patent (EP-A) No. 1192922, European Patent (EP-A) No. 119,983, and European Patent (EP-). A) It is described in No. 1192988.
200〜1200℃または300〜650℃または400〜600℃での熱処理(焼成)は原則的に酸化雰囲気、還元雰囲気または不活性雰囲気下で実施することができる。可能な酸化雰囲気は、例えば空気、分子状酸素が蓄積された空気、または分子状酸素が欠乏した空気である。しかし本発明により有利に不活性雰囲気、例えば分子状窒素および/または希ガス下で熱処理を実施する。熱処理は一般に気圧(1気圧)下で行う。もちろん熱処理を減圧下または過圧下で行うこともできる。熱処理の温度は一般に650℃を上回らない。しかし特に多金属酸化物組成物Mが元素Csおよび/または他のアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含有する場合は、高温が有利である。 The heat treatment (baking) at 200 to 1200 ° C., 300 to 650 ° C., or 400 to 600 ° C. can be performed in principle in an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, or an inert atmosphere. Possible oxidizing atmospheres are, for example, air, air with accumulated molecular oxygen, or air deficient in molecular oxygen. However, according to the invention, the heat treatment is preferably carried out under an inert atmosphere, for example under molecular nitrogen and / or a noble gas. The heat treatment is generally performed at atmospheric pressure (1 atm). Of course, the heat treatment can be performed under reduced pressure or overpressure. The temperature of the heat treatment generally does not exceed 650 ° C. However, high temperatures are advantageous, in particular if the multimetal oxide composition M contains the element Cs and / or other alkali metals or alkaline earth metals.
熱処理を気体の雰囲気下で行う場合は、これは静的であってもよく、流動してもよい。熱処理は24時間までまたはそれ以上の全時間を要してもよい。高温は短い処理時間と相関し、短い処理時間が高温と相関する。 If the heat treatment is performed in a gaseous atmosphere, it may be static or may flow. The heat treatment may take up to 24 hours or even more. High temperatures correlate with short processing times, and short processing times correlate with high temperatures.
熱処理は有利にまず酸化(酸素含有)雰囲気下で(例えば空気下で)100〜400℃または200〜300℃で実施する(予備的分解工程)。引き続き熱処理を有利に不活性ガス下で300〜650℃または400〜600℃または450〜600℃で継続する。 The heat treatment is preferably first carried out in an oxidizing (oxygen-containing) atmosphere (for example under air) at 100 to 400 ° C. or 200 to 300 ° C. (preliminary decomposition step). Subsequently, the heat treatment is preferably continued at 300 to 650 ° C. or 400 to 600 ° C. or 450 to 600 ° C. under an inert gas.
前記のようにして得られる多金属酸化物組成物Mはそのまま(すなわち粉末またはグラニュールとして)または触媒活性組成物として成形体を形成するために成形後、冒頭に記載した飽和炭化水素および不飽和炭化水素または低級アルデヒドの部分的気相酸化および/またはアンモ酸化に使用することができる。この場合に触媒床は固定床、移動床または流動床であってもよい。成形は、ドイツ特許第10118814号、PCT/EP/02/04073号またはドイツ特許第10051419号に記載されるように、例えば中実触媒の場合に押し出しまたはタブレット化によりまたは支持体に被覆する(被覆した触媒の製造)ことにより行うことができる。 The multimetal oxide composition M obtained as described above can be used as such (ie as a powder or granules) or after shaping to form a shaped body as a catalytically active composition, after which the saturated hydrocarbons and unsaturated It can be used for partial gas phase oxidation and / or ammoxidation of hydrocarbons or lower aldehydes. In this case, the catalyst bed may be a fixed bed, a moving bed or a fluidized bed. The molding can be carried out, for example, by extrusion or tableting in the case of solid catalysts or by coating on substrates, as described in DE 101 18 814, PCT / EP / 02/04073 or DE 100 51 419. (Production of a catalyst).
被覆した触媒の場合の本発明による多金属酸化物組成物Mに使用される支持体は、有利に化学的に不活性であり、すなわち本発明の多金属酸化物組成物Mにより触媒活性化される炭化水素またはアルデヒドの部分的接触気相酸化またはアンモ酸化(例えばプロパンおよび/またはプロペンからアクリル酸を生じる)に著しく関与しない。 The support used for the multimetal oxide composition M according to the invention in the case of a coated catalyst is advantageously chemically inert, ie it is catalytically activated by the multimetal oxide composition M according to the invention. Does not significantly participate in the partial catalytic gas phase oxidation or ammoxidation of hydrocarbons or aldehydes (eg, producing acrylic acid from propane and / or propene).
本発明により、支持体の適当な材料は、特に酸化アルミニウム、二酸化珪素、クレー、カオリン、ステアタイト(有利にC−220、Ceram Tec(ドイツ)のタイプのステアタイト、または有利に低い水溶性アルカリ含量を有するもの)、軽石、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムのような珪酸塩、炭化珪素、二酸化ジルコニウム、および二酸化トリウムである。 According to the invention, suitable materials for the support are, in particular, aluminum oxide, silicon dioxide, clay, kaolin, steatite (preferably C-220, steatite of the type Ceram Tec (Germany), or preferably low water-soluble alkalis. Silicates such as pumice, aluminum silicate, magnesium silicate, silicon carbide, zirconium dioxide, and thorium dioxide.
支持体の表面は滑らかであっても粗くてもよい。増加した表面粗さが一般に被覆した活性組成物のシェルの強固な付着を生じるので、支持体の表面は有利には粗い。 The surface of the support may be smooth or rough. The surface of the support is advantageously rough, since the increased surface roughness generally leads to a firm adhesion of the shell of the coated active composition.
支持体の表面粗さRzは5〜200μm、有利に20〜100μm(DIN4768、1部により、Hommel Tester for DIN−ISO surface parameters Hommelwerke、ドイツを使用して決定した)の範囲内にある。 The surface roughness Rz of the support is in the range from 5 to 200 [mu] m, preferably from 20 to 100 [mu] m (determined according to DIN 4768, part 1 using a Homel Tester for DIN-ISO surface parameters Homelwerke, Germany).
支持体材料は多孔質または非多孔質であってもよい。支持体材料は有利には非多孔質である(支持体の容積に関する孔の全容積は1容積%以下である)。 The support material may be porous or non-porous. The support material is advantageously non-porous (the total volume of the pores with respect to the volume of the support is not more than 1% by volume).
本発明による被覆した触媒に存在する活性酸化物組成物層の厚さは一般に10〜1000μmである。しかし50〜700μm、100〜600μmまたは150〜400μmであってもよい。被覆の厚さは10〜500μm、100〜500μmまたは150〜300μmの範囲であってもよい。 The thickness of the active oxide composition layer present in the coated catalyst according to the invention is generally between 10 and 1000 μm. However, it may be 50-700 μm, 100-600 μm or 150-400 μm. The thickness of the coating may range from 10 to 500 μm, 100 to 500 μm or 150 to 300 μm.
本発明の方法で原則的に支持体のすべての形状が可能である。その最大寸法は一般に1〜10mmである。しかし支持体として球またはシリンダー、特に中空シリンダーを使用することが有利である。支持体球の有利な直径は1.5〜4mmである。支持体としてシリンダーを使用する場合は、その長さは有利に2〜10mmであり、その外径は有利に4〜10mmである。リングの場合に壁厚は一般に1〜4mmである。本発明の目的に適したリング状支持体は長さ3〜6mm、外径4〜8mmおよび壁厚1〜2mmを有する。しかし7mm×3mm×4mmまたは5mm×3mm×2mm(外径×長さ×内径)の支持リング形状も可能である。 In principle, all shapes of the support are possible with the method according to the invention. Its maximum dimension is generally between 1 and 10 mm. However, it is advantageous to use spheres or cylinders, in particular hollow cylinders, as supports. The preferred diameter of the support sphere is 1.5 to 4 mm. If a cylinder is used as support, its length is preferably 2 to 10 mm and its outer diameter is preferably 4 to 10 mm. In the case of rings, the wall thickness is generally between 1 and 4 mm. Ring supports suitable for the purposes of the present invention have a length of 3 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. However, support ring shapes of 7 mm × 3 mm × 4 mm or 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) are also possible.
被覆触媒の製造は本発明による多金属酸化物組成物Mを予め形成し、これを微粒子の形に変換し、引き続き支持体の表面に液体結合剤を用いて被覆することにより最も簡単に行うことができる。この目的のために、支持体の表面を液体結合剤で最も簡単に湿潤にし、湿った表面を微粒子の活性多金属酸化物組成物Mと接触することにより湿った表面に活性組成物の層を被覆する。被覆した支持体を最後に乾燥する。もちろん増加した被膜厚さを達成するために、この方法を周期的に繰り返すことができる。この場合に被覆した支持体は新しい支持体等になる。 The preparation of the coated catalyst is most easily carried out by pre-forming the multimetal oxide composition M according to the invention, converting it to the form of fine particles and subsequently coating the surface of the support with a liquid binder. Can be. For this purpose, the surface of the support is most easily wetted with a liquid binder and the layer of active composition is applied to the wet surface by contacting the wet surface with the finely divided active multimetal oxide composition M. Cover. The coated support is finally dried. Of course, the method can be repeated periodically to achieve an increased coating thickness. In this case, the coated support becomes a new support or the like.
支持体の表面に被覆される一般式Iの触媒活性多金属酸化物組成物Mの微細度は所望の被膜の厚さに適合することは当然である。100〜500μmの範囲の被膜の厚さのために、粉末粒子の全部の数の少なくとも50%がメッシュ開口1〜20μmを有するシーブを通過し、50μmより大きい最大寸法を有する粒子の数による割合が10%未満である活性組成物粉末が、例えば適している。一般に粉末粒子の最大寸法の分布は製造の結果としてガウスの分布に相当する。粒度分布はしばしば以下のとおりである。 Naturally, the fineness of the catalytically active multimetal oxide composition M of the general formula I coated on the surface of the support is compatible with the desired coating thickness. For a coating thickness in the range of 100 to 500 μm, at least 50% of the total number of powder particles pass through a sieve with mesh openings of 1 to 20 μm and the proportion by the number of particles having the largest dimension larger than 50 μm is Active composition powders that are less than 10% are, for example, suitable. In general, the distribution of the largest dimensions of the powder particles corresponds to a Gaussian distribution as a result of the production. The particle size distribution is often as follows:
この表において、
Dは粒子直径であり、
xはDと同じかこれより大きい直径を有する粒子の%であり、
yはDより小さい直径を有する粒子の%である。
In this table,
D is the particle diameter,
x is the percentage of particles having a diameter equal to or greater than D;
y is the percentage of particles having a diameter smaller than D.
工業的規模で前記被覆工程を実施するために、例えばドイツ特許(DE−A)第2909671号またはドイツ特許(DE−A)第10051419号に記載される方法原理を使用することが好ましく、すなわち被覆される支持体を有利には傾斜している(傾斜角度は一般に0°以上で90°以下、有利に30°以上で90°以下であり、傾斜の角度は水平に対する回転容器の中心軸の角度である)回転容器(例えば回転なべまたは被覆ドラム)に配置する。回転容器は、例えば球またはシリンダー形の支持体を互いに特定の距離をおいて続く2個の配量装置の下をとおり搬送する。2つの配量装置の第1の装置は有利に回転容器内で回転する支持体に液体の結合剤を噴霧し、制御されたやり方で湿潤にするノズル(例えば圧縮空気により稼動する噴霧ノズル)に相当する。第2の配量装置は噴霧される液体結合剤の噴霧円錐の外側に配置され、微粒子の酸化物活性組成物を導入する(例えば振動管または粉末スクリューにより)ために用いられる。制御されたやり方で湿潤にされた支持体球は導入される活性組成物を取り入れ、この組成物が、回転運動により、例えばシリンダーまたは球の形の支持体の外部表面に密着したシェルに団結する。 To carry out the coating process on an industrial scale, it is preferable to use the method principles described, for example, in DE-A 29 09 671 or DE-A 100 51 419, ie coating. The support to be provided is preferably inclined (the inclination angle is generally 0 ° or more and 90 ° or less, preferably 30 ° or more and 90 ° or less, and the angle of inclination is the angle of the central axis of the rotating container with respect to the horizontal. ) In a rotating container (eg a rotating pan or a coating drum). The rotating container conveys the support, for example in the form of a sphere or a cylinder, at a certain distance from one another under two successive metering devices. The first of the two dosing devices is preferably a nozzle (eg a spray nozzle operated by compressed air) which sprays a liquid binder onto a rotating support in a rotating vessel and wets it in a controlled manner. Equivalent to. A second dosing device is located outside the spray cone of the liquid binder to be sprayed and is used to introduce the particulate oxide active composition (for example by vibrating tube or powder screw). The support spheres, which are moistened in a controlled manner, take up the active composition which is introduced and which, by means of a rotational movement, consolidate into a shell which is in intimate contact with the outer surface of the support, for example in the form of a cylinder or a sphere. .
必要によりこのようにベースコーティングを受け入れる支持体が再び引き続く回転の間に噴霧ノズルの下を通過する場合は、制御されたやり方で湿潤にされ、更に移動する間に微粒子の酸化物活性組成物の他の層を取り入れる等のことができる(介在する乾燥は一般に必要でない)。微粒子の酸化物活性組成物および液体結合剤は一般に連続的におよび同時に供給する。 If the support receiving the base coating passes through the spray nozzle again during the subsequent rotation, if necessary in this way, it is moistened in a controlled manner and, during the further movement, the finely divided oxide active composition Other layers can be incorporated, etc. (intervening drying is generally not necessary). The particulate oxide active composition and the liquid binder are generally supplied continuously and simultaneously.
被覆が終了後、液体結合剤を、例えばN2または空気のようなホットガスの作用により除去することができる。前記被覆法が連続する層の互いのおよび支持体表面へのベース層の十分に満足な付着を生じることが重要である。 After coating is complete, the liquid binder may be removed by the action of such hot gas, e.g. N 2 or air. It is important that the coating process result in a sufficiently satisfactory adhesion of the base layers to one another and to the surface of the substrate.
前記被覆法において、被覆される支持体表面の湿潤化を制御されたやり方で行うことが重要である。簡単に記載すると、これは支持体表面が液体結合剤を吸着するが、支持体表面に液相がそれとして認められないように支持体表面が有利に湿潤化されることである。支持体表面があまりに湿潤である場合は、微粒子の触媒活性酸化物組成物が表面に付着する代わりに凝結して別の凝結物を形成する。これに関する詳細な情報はドイツ特許(DE−A)第290671号およびドイツ特許(DE−A)第10051419号に記載されている。 In said coating method, it is important that the wetting of the surface of the substrate to be coated is performed in a controlled manner. Briefly, this means that the support surface adsorbs the liquid binder, but the support surface is advantageously wetted such that no liquid phase is seen on the support surface. If the support surface is too wet, the particulate catalytically active oxide composition will condense to form another condensate instead of adhering to the surface. Further information on this is given in DE-A 29 06 71 and DE 100 51 419.
前記の使用される液体結合剤の引き続く除去は制御されたやり方で、例えば蒸発および/または昇華により行うことができる。最も簡単な場合は、これを適当な温度(有利に50〜300℃、特に150℃)を有するホットガスの作用により行うことができる。しかしホットガスの作用により予備乾燥のみを行うことも可能である。引き続き最終乾燥を、例えば任意の形式の乾燥炉(例えばベルト乾燥機)または反応器内で行うことができる。使用される温度は酸化物活性組成物の製造に使用される焼成温度より高くない。もちろん乾燥を専ら乾燥炉内で行うこともできる。 The subsequent removal of the used liquid binder can be effected in a controlled manner, for example by evaporation and / or sublimation. In the simplest case, this can be done by the action of a hot gas having a suitable temperature (preferably 50-300 ° C, especially 150 ° C). However, it is also possible to perform only preliminary drying by the action of hot gas. Subsequent final drying can take place, for example, in any type of drying oven (eg, belt dryer) or reactor. The temperature used is not higher than the firing temperature used to produce the oxide active composition. Of course, drying can be performed exclusively in a drying oven.
前記被覆法のための結合剤として、支持体の形式および形状に関係なく、以下のものを使用することが可能である。水、一価アルコール、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、およびブタノール、多価アルコール、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、またはグリセリン、一塩基性または多塩基性有機カルボン酸、例えばプロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、またはマレイン酸、アミノアルコール、例えばエタノールアミン、またはジエタノールアミン、および一官能性または多官能性有機アミド、例えばホルムアミド。適当な結合剤には水20〜90質量%および水に溶解した、気圧(1気圧)で100℃より高い、有利に150℃より高い沸点および昇華温度を有する有機化合物10〜80質量%からなる溶液も含まれる。有機化合物は前記の可能な有機結合剤のリストから有利に選択される。前記水性結合剤溶液中の有機成分の割合は有利に10〜50質量%、特に20〜30質量%である。可能な有機成分には単糖類およびグルコース、フルクトース、サッカロース、またはラクトースのようなオリゴ糖およびポリエチレンオキシドおよびポリアクリレートも含まれる。 Regardless of the type and shape of the support, the following can be used as the binder for the coating method. Water, monohydric alcohols such as ethanol, methanol, propanol, and butanol, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, or glycerin, monobasic or polybasic organic carboxylic acids Acids such as propionic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid or maleic acid, amino alcohols such as ethanolamine or diethanolamine, and mono- or polyfunctional organic amides such as formamide. Suitable binders comprise from 20 to 90% by weight of water and from 10 to 80% by weight of organic compounds dissolved in water having a boiling point and a sublimation temperature above 100 ° C., preferably above 150 ° C., at atmospheric pressure (1 atm). Solutions are also included. The organic compound is advantageously selected from the above list of possible organic binders. The proportion of organic components in the aqueous binder solution is preferably from 10 to 50% by weight, in particular from 20 to 30% by weight. Possible organic components also include monosaccharides and oligosaccharides such as glucose, fructose, saccharose, or lactose, and also polyethylene oxides and polyacrylates.
(中実触媒および被覆触媒の両方の)可能な形状は球、中実シリンダーおよび中空シリンダー(リング)である。前記形状の最大寸法は一般に1〜10mmである。シリンダーの場合はその長さは有利に2〜10mmであり、その外径は有利に4〜10mmである。リングの場合は壁厚は一般に1〜4mmである。適当なリング形中実触媒は長さ3〜6mm、外径4〜8mmおよび壁厚1〜2mmを有することができる。しかし7mm×3mm×4mmまたは5mm×3mm×2mm(外径×長さ×内径)の中実触媒リング形状も可能である。もちろんドイツ特許(DE−A)第10101695号に記載されるすべての形状も活性多金属酸化物組成物Mに可能である。 Possible shapes (for both solid and coated catalysts) are spheres, solid cylinders and hollow cylinders (rings). The maximum dimension of the shape is generally between 1 and 10 mm. In the case of a cylinder, its length is preferably 2 to 10 mm and its outer diameter is preferably 4 to 10 mm. In the case of a ring, the wall thickness is generally between 1 and 4 mm. Suitable ring-shaped solid catalysts can have a length of 3-6 mm, an outer diameter of 4-8 mm and a wall thickness of 1-2 mm. However, solid catalyst ring shapes of 7 mm × 3 mm × 4 mm or 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) are also possible. Of course, all the configurations described in DE-A-101 1695 are also possible for the active multimetal oxide composition M.
本発明による多金属酸化物組成物M(およびこの明細書で後で説明する多金属酸化物組成物M´、M″)の比表面積はしばしば1〜40m2/g、有利に11または12〜40m2/gおよび特に15または20〜40または30m2/g(BET法、窒素により決定した)である。 The specific surface area of the multimetal oxide composition M according to the invention (and the multimetal oxide compositions M ′, M ″ described hereinafter) is often from 1 to 40 m 2 / g, preferably from 11 or 12 to 40 m 2 / g and in particular 15 or 20 to 40 or 30 m 2 / g is a (BET method, was determined by nitrogen).
本発明により得られる多金属酸化物組成物Mの化学量論の係数は、本発明により、多金属酸化物組成物Mの他の化学量論の係数の有利な範囲に関係なく、0.05〜0.6、特に0.1〜0.6または0.5までである。 According to the invention, the stoichiometric coefficient of the multimetal oxide composition M obtained according to the invention is 0.05, irrespective of the advantageous range of the other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide composition M. -0.6, especially 0.1-0.6 or 0.5.
多金属酸化物組成物Mの他の化学量論の係数の有利な範囲に関係なく、化学量論の係数bは有利に0より大きいかまたは0.01〜1、特に0.01または0.1〜0.5または0.4までである。 Regardless of the advantageous range of the other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide composition M, the stoichiometric coefficient b is preferably greater than 0 or 0.01 to 1, in particular 0.01 or 0.01. 1 to 0.5 or 0.4.
本発明により得られる多金属酸化物組成物Mの化学量論の係数cは多金属酸化物組成物Mの他の化学量論の係数の有利な範囲に関係なく、有利に0.01〜1および特に0.01または0.1〜0.5または0.4までである。本発明により得られる多金属酸化物組成物Mの他の化学量論の係数の有利な範囲に関係なく、この明細書のすべての他の有利な範囲と組み合わせられる化学量論の係数cの特に有利な範囲は0.05〜0.2の範囲である。 The stoichiometric coefficient c of the multimetal oxide composition M obtained according to the invention is advantageously between 0.01 and 1 irrespective of the advantageous range of the other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide composition M. And especially 0.01 or 0.1 to 0.5 or 0.4. Regardless of the advantageous range of the other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide composition M obtained according to the invention, in particular of the stoichiometric coefficient c combined with all other advantageous ranges of this specification An advantageous range is between 0.05 and 0.2.
本発明により得られる多金属酸化物組成物Mの化学量論の係数dは、多金属酸化物組成物Mの他の化学量論の係数の有利な範囲に関係なく、有利に0.00005または0.0005〜0.5、特に0.001〜0.5、特に有利に0.002〜0.3、殊に0.005または0.01〜0.1である。 The stoichiometric coefficient d of the multimetal oxide composition M obtained according to the invention is preferably 0.0005 or irrespective of the advantageous range of the other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide composition M. 0.0005 to 0.5, especially 0.001 to 0.5, particularly preferably 0.002 to 0.3, especially 0.005 or 0.01 to 0.1.
多金属酸化物組成物Mのほかの化学量論の係数の有利な範囲に関係なく、係数eは0以上で0.5までであってもよい。 Regardless of the advantageous range of other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide composition M, the coefficient e may be greater than or equal to 0 and up to 0.5.
本発明により得られる特に有利な多金属酸化物組成物Mは化学量論の係数a、b、cおよびdが同時に以下の範囲にある組成物である。
aは0.05〜0.6であり、
bは0.01〜1(または0.01〜0.5)であり、
cは0.01〜1(または0.01〜0.5)であり、
dは0.0005〜0.5(または0.001〜0.3)でありおよび
eは0以上で0.5までの数である。
Particularly advantageous multimetal oxide compositions M obtained according to the invention are those in which the stoichiometric coefficients a, b, c and d are simultaneously in the following ranges:
a is 0.05 to 0.6,
b is 0.01 to 1 (or 0.01 to 0.5);
c is 0.01 to 1 (or 0.01 to 0.5);
d is 0.0005 to 0.5 (or 0.001 to 0.3) and e is a number from 0 to 0.5.
本発明により得られる特に有利な多金属酸化物組成物Mは化学量論の係数a,b,cおよびdが同時に以下の範囲にある組成物である。
aは0.1〜0.6であり、
bは0.1〜0.5であり、
cは0.1〜0.5であり、
dは0.001〜0.5または0.002〜0.3または0.005〜0.1でありおよびeは0以上で0.2までの数である。
Particularly advantageous multimetal oxide compositions M obtained according to the invention are those in which the stoichiometric coefficients a, b, c and d are simultaneously in the following ranges:
a is 0.1 to 0.6,
b is 0.1 to 0.5,
c is 0.1 to 0.5,
d is 0.001 to 0.5 or 0.002 to 0.3 or 0.005 to 0.1, and e is a number from 0 to 0.2.
M1は有利にTeである。 M1 is advantageously Te.
すでに記載したすべてのことは、特にM2の全量の少なくとも50モル%がNbおよび/またはTaであり、特に有利にはM2の全量の75モル%またはM2の全量の100モル%がNbである場合に適用される。 All that is previously described, in particular at least 50 mol% of Nb and / or Ta in the total amount of M 2, particularly preferably 100 mol% of 75 mole percent or M 2 the total amount of the total amount of M 2 has Nb Applies if
M2の意味と関係なく、特にM3がFe、Ni、Co、Pd、Ag、Au、PbおよびGaからなる群からの少なくとも1種の元素またはNi,Co、FeおよびPdからなる群からの少なくとも1種の元素である場合にも適用される。 Meaning regardless of M 2, particularly M 3 is Fe, Ni, Co, Pd, Ag, Au, at least one element or Ni from the group consisting of Pb and Ga, Co, from the group consisting of Fe and Pd It is also applied when it is at least one element.
すでに記載したすべてのことは、特にM2の全量の少なくとも50モル%、またはM2の少なくとも75モル%または100モル%がNbであり、M3がNi、Co、Fe、Pd、Ag、Au、PbおよびGaからなる群からの少なくとも1種の元素である場合に適用される。 All that is previously described, in particular at least 50 mol% of the total amount of M 2, or at least 75 mole%, or 100 mol% Nb of M 2, M 3 is Ni, Co, Fe, Pd, Ag, Au , Pb and Ga are applied when they are at least one element from the group consisting of:
すでに記載したすべてのことは、特にM2の全量の少なくとも50モル%またはM2の全量の少なくとも75モル%または100モル%がNbであり、M3がNi、Co、FeおよびPdからなる群からの少なくとも1種の元素である場合に適用される。 All that is previously described, in particular at least 75 mol%, or 100 mol% Nb of the total amount of at least 50 mol% or M2 of the total amount of M 2, from the group M 3 is made of Ni, Co, Fe and Pd It is applied when it is at least one kind of element.
M1がTeであり、M2がNbであり、M3がNi、Co、FeおよびPdからなる群からの少なくとも1種の元素である場合に化学量論の係数に関して記載したすべてのことが特に有利に適用される。 Everything stated for the stoichiometric coefficients when M 1 is Te, M 2 is Nb and M 3 is at least one element from the group consisting of Ni, Co, Fe and Pd It is particularly advantageously applied.
有利な多金属酸化物組成物Mはeが0以上で0.1までであり、M4が有利にCsである組成物(特に前記のすべての組成物)である、この場合にM2は有利にBiである。 Advantageous multimetal oxide composition M is up to 0.1, e is 0 or more, the composition M 4 is preferably Cs (especially all compositions of the), M 2 in this case Preferably it is Bi.
本発明の目的に適した他の化学量論は化学量論式Iの多金属酸化物組成物に関して引用された技術水準に記載された該当する化学量論である。 Other stoichiometries suitable for the purposes of the present invention are the corresponding stoichiometries described in the state of the art cited for stoichiometric multimetal oxide compositions of the formula I.
本発明により、X線回折パターンが反射h、iおよびkを示し、回折角(2θ)22±0.5°(h)、27.3±0.5°(i)および28.2±0.5°(k)でその最大値が存在する多金属酸化物組成物Mが有利であり、
反射hがX線回折パターンでの最大強度であり、0.5°以下の半値幅を有し、
反射iの強度Piおよび反射kの強度Pkは0.65≦R≦0.85の関係式に従い、Rは式
R=Pi/(Pi+Pk)
により決定される強度比であり、
反射iおよび反射kの半値幅はそれぞれ1°以上である。
According to the invention, the X-ray diffraction pattern shows the reflections h, i and k, the diffraction angles (2θ) 22 ± 0.5 ° (h), 27.3 ± 0.5 ° (i) and 28.2 ± 0. Preference is given to a multimetal oxide composition M whose maximum is present at 0.5 ° (k),
The reflection h is the maximum intensity in the X-ray diffraction pattern, has a half width of 0.5 ° or less,
The intensity P i of the reflection i and the intensity P k of the reflection k are in accordance with a relational expression of 0.65 ≦ R ≦ 0.85, and R is an expression R = P i / (P i + P k ).
Is the intensity ratio determined by
The half widths of the reflection i and the reflection k are each 1 ° or more.
X線回折パターンに関してこの明細書に示されるすべての数値はX線としてCu−Kα放射線を使用して得られるX線回折パターンにもとづく(Siemens回折計、Theta−ThetaD−5000、管電圧40kV、管電流40mA,アパーチャV20(可変)、コリメータV20(可変)、第2モノクロメーターアパーチャ(0.1mm)、ディテクターアパーチャ(0.6mm)、測定間隔(2θ)0.02°、ステップ当たりの測定時間2.4秒、ディテクター:シンチレーションカウンター)。この明細書のX線回折パターンの反射強度の決定はドイツ特許(DE−A)第19835247号、ドイツ特許(DE−A)第10122027号またはドイツ特許(DE−A)第10051419号およびドイツ特許(DE−A)第10046672号に記載された決定であり、半値幅の定義にも同じことが適用される。 All numerical values set forth in this specification with respect to X-ray diffraction pattern based on X-ray diffraction pattern obtained using Cu-K alpha radiation as the X-ray (Siemens diffractometer, Theta-ThetaD-5000, tube voltage 40 kV, Tube current 40 mA, aperture V20 (variable), collimator V20 (variable), second monochromator aperture (0.1 mm), detector aperture (0.6 mm), measurement interval (2θ) 0.02 °, measurement time per step 2.4 seconds, detector: scintillation counter). The determination of the reflection intensity of the X-ray diffraction pattern in this specification is based on German Patent (DE-A) 198 35 247, German Patent (DE-A) 10122027 or German Patent (DE-A) 100 51 419 and German Patent (DE-A) 100 51 419. DE-A) No. 10046672, the same applies to the definition of the half width.
本発明により、0.67≦R≦0.75の関係式に従うRが有利であり、Rは特に0.69〜0.75または0.71〜0.74であるかまたはRは0.72である。 According to the invention, R according to the relation 0.67 ≦ R ≦ 0.75 is preferred, wherein R is in particular 0.69 to 0.75 or 0.71 to 0.74 or R is 0.72. It is.
本発明により有利な多金属酸化物組成物MのX線回折パターンは反射h、iおよびkのほかに、一般に以下の回折角(2θ)で最大値が存在する他の反射を示す。
9.0±0.4°(l)
6.7±0.4°(o)および
7.9±0.4°(p)。
The X-ray diffraction pattern of the multimetal oxide composition M, which is advantageous according to the invention, shows, besides the reflections h, i and k, generally also those reflections for which a maximum exists at the following diffraction angles (2θ):
9.0 ± 0.4 ° (l)
6.7 ± 0.4 ° (o) and 7.9 ± 0.4 ° (p).
回折角(2θ)=45.2±0.4°(q)で最大値が存在する反射を付加的に示すX線回折パターンが有利である。 An X-ray diffraction pattern which additionally shows the reflection where the maximum exists at a diffraction angle (2θ) = 45.2 ± 0.4 ° (q) is advantageous.
有利な多金属酸化物組成物MのX線回折パターンはしばしば反射29.2±0.4°(m)および35.4±0.4(n)(最大値の位置)を有する。 The X-ray diffraction pattern of the preferred multimetal oxide composition M often has reflections of 29.2 ± 0.4 ° (m) and 35.4 ± 0.4 (n) (position of maximum).
反射hが強度100である場合に、反射i,l,m,n,o,p,qが同じ強度規模で以下の強度を有することが好ましい。
i:5〜95、有利に5〜80、特に10〜60、
l:1〜30、
m:1〜40、
o:1〜30、
p:1〜30および
q:5〜60。
When the reflection h has an intensity of 100, it is preferable that the reflections i, l, m, n, o, p, and q have the following intensity on the same intensity scale.
i: 5-95, preferably 5-80, especially 10-60,
1: 1 to 30,
m: 1 to 40,
o: 1 to 30,
p: 1 to 30 and q: 5 to 60.
本発明により得られる多金属酸化物組成物MのX線回折パターンが付加的に前記の付加的な反射のいずれかを有する場合に、この反射の半値幅は一般に1°以上である。X線回折パターンが前記の数値(個々にまたは一緒に)のほかに2θ=50.0±0.3°で最大値を有する反射を示さない本発明により得られる多金属酸化物組成物Mが特に有利である。 If the X-ray diffraction pattern of the multimetal oxide composition M obtained according to the invention additionally has any of the aforementioned additional reflections, the half-width of this reflection is generally greater than or equal to 1 °. The multimetal oxide composition M obtained according to the invention, whose X-ray diffraction pattern does not exhibit a reflection having a maximum at 2θ = 50.0 ± 0.3 °, in addition to the above values (individually or together), is It is particularly advantageous.
本発明のX線回折パターンでの反射強度の決定はドイツ特許(DE−A)第1983547号、ドイツ特許(DE−A)第10051419号およびドイツ特許(DE−A)第10046672号に記載される決定である。 The determination of the reflection intensity in the X-ray diffraction pattern according to the invention is described in DE-A-198 35 47, DE-A 100 51 419 and DE-A 100 46 672. It is a decision.
本発明により得られる多金属酸化物組成物Mが前記の有利な要求特性に直接一致しない場合は、本発明により得られる多金属酸化物組成物Mを、例えばドイツ特許(DE−A)第10254279号に記載されるように、適当な液体で洗浄することによりこれを達成することができる。この目的のために可能な液体は、例えば有機酸またはその水溶液(例えばシュウ酸、蟻酸、酢酸、クエン酸および酒石酸)および無機酸およびその水溶液(例えば硝酸またはテルル酸)またはアルコールまたは過酸化水素およびその水溶液である。もちろん前記の洗浄目的の洗浄液の混合物を使用することも可能である。更に特開平7−232071号には適当な洗浄法が記載されている。 If the multimetal oxide composition M obtained according to the invention does not directly correspond to the above-mentioned advantageous properties, the multimetal oxide composition M obtained according to the invention can be prepared, for example, according to DE-A 10 254 279. This can be accomplished by washing with a suitable liquid as described in the item. Possible liquids for this purpose are, for example, organic acids or aqueous solutions thereof (eg oxalic acid, formic acid, acetic acid, citric acid and tartaric acid) and inorganic acids and aqueous solutions thereof (eg nitric acid or telluric acid) or alcohols or hydrogen peroxide and It is an aqueous solution. Of course, it is also possible to use a mixture of the aforementioned cleaning liquids for the purpose of cleaning. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-232701 describes a suitable cleaning method.
洗浄の後に化学量論が一般に同様に式Iに相当し、多金属酸化物組成物Mと同じ方法で触媒活性組成物として使用することができる多金属酸化物組成物M′が残る。一般に多金属酸化物組成物M′は前記形式の有利なX線回折パターンを有する。 After washing, there remains a multimetal oxide composition M ′ whose stoichiometry generally also corresponds to formula I and can be used as a catalytically active composition in the same way as multimetal oxide composition M. In general, the multimetal oxide composition M 'has an advantageous X-ray diffraction pattern of the type described above.
有利な多金属酸化物組成物(多金属酸化物組成物Mまたは多金属酸化物組成物M´と同様に使用することができる)は更に多金属酸化物組成物M″を含み、これは本発明により得られる多金属酸化物組成物Mまたはこれから得られる多金属酸化物組成物M′から、例えばこれらに元素M3の溶液(例えば水溶液)を(例えば噴霧により)含浸させ、引き続き乾燥し(場合により100℃以下の温度で)、引き続き多金属酸化物組成物Mの前駆組成物と同様に熱処理する(有利に不活性ガス流中で、有利に空気中での予めの分解を省略する)ことにより製造することができ、その化学量論の係数dが0であるかまたは0.5より小さい。得られる組成物M″の化学量論は多金属酸化物組成物Mの一般式Iに相当するように有利に選択される。元素M3の炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩および/またはハロゲン化物の水溶液の使用および/または元素M3が有機化合物(例えば酢酸塩またはアセチルアセトネート)との錯体として存在する水溶液の使用がこの製造の変形で特に有利である。しかし欧州特許(EP−A)第1266688号(気相析出)に記載されるように、dが0であるかまたは0.5より小さい多金属酸化物組成物MまたはM′のドーピングを行うこともできる。 An advantageous multimetal oxide composition (which can be used similarly to multimetal oxide composition M or multimetal oxide composition M ′) further comprises multimetal oxide composition M ″, which is from multimetal oxide composition M or multi-metal oxide compositions obtained therefrom M 'obtained by the invention, for example (for example by spraying) solution (e.g., aqueous solution) of the elements M 3 impregnated and then dried ( (Optionally at a temperature below 100 ° C.) and subsequently heat-treated in the same way as the precursor composition of the multimetal oxide composition M (preferably in a stream of inert gas, preferably without air, omitting any previous decomposition). Wherein the stoichiometric coefficient d is 0 or less than 0.5. The stoichiometry of the resulting composition M ″ is represented by the general formula I of the multimetal oxide composition M It is advantageously selected to correspond. Carbonates of the elements M 3, bicarbonates, nitrates and / or use and / or elemental M 3 is an organic compound of an aqueous solution of a halide using an aqueous solution which is present as a complex with (e.g., acetate or acetylacetonate) this It is particularly advantageous in manufacturing variants. However, as described in EP-A-1266688 (vapor phase deposition), doping of the multimetal oxide composition M or M 'with d equal to or less than 0.5 is carried out. You can also.
もちろん本発明により得られる多金属酸化物組成物Mは二酸化珪素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、および酸化ニオブのような微粒子の、例えばコロイド状材料で希釈することもでき、これらは実質的に希釈剤としてのみ作用し、希釈された形で触媒活性組成物として使用する。 Of course, the multimetal oxide compositions M obtained according to the invention can also be diluted with fine particles, such as silicon dioxide, titanium dioxide, aluminum oxide, zirconium oxide and niobium oxide, for example with colloidal materials, which are substantially dilute. Act only as a diluent and are used in diluted form as a catalytically active composition.
希釈質量比は9(希釈剤):1(活性組成物)までであってもよく、すなわち可能な希釈質量比は、例えば6(希釈剤):1(活性組成物)および3(希釈剤):1(活性組成物)である。希釈剤は焼成の前および/または後に配合することができるが、一般に乾燥の前に配合する。希釈剤は少なくとも1部の溶液に配合することができる。 The dilution mass ratio may be up to 9 (diluent): 1 (active composition), ie possible dilution mass ratios are for example 6 (diluent): 1 (active composition) and 3 (diluent). : 1 (active composition). The diluent can be compounded before and / or after calcination, but is generally compounded before drying. The diluent can be included in at least one part of the solution.
配合を乾燥の前または焼成の前に行う場合は、希釈剤が実質的に液状媒体にまたは焼成中に維持されるように、希釈剤を選択しなければならない。これは、例えば一般に適当な高い温度で焼成した酸化物の場合である。 If the compounding occurs before drying or calcining, the diluent must be selected so that the diluent is maintained substantially in the liquid medium or during calcining. This is the case, for example, in the case of oxides which are generally calcined at a suitably high temperature.
希釈材料を(例えばゾルの形で)少なくとも1部の溶液に配合する場合に、本発明の目的のための溶液の語には添加される希釈材料を除く全部の系が含まれ、それというのもこれは一般に微粒子の不溶性不活性固形物である。 Where the diluent material is formulated into at least one part of the solution (eg, in the form of a sol), the term solution for the purposes of the present invention includes all systems except for the diluent material added. It is also a generally particulate, insoluble, inert solid.
本発明により得られる多金属酸化物組成物Mおよび組成物M′およびM″はそのまままたは今述べた希釈された形で、飽和炭化水素および/または不飽和炭化水素およびアルデヒドの不均一接触部分的気相酸化(オキシ脱水素を含む)および/またはアンモ酸化のための活性組成物として適している。 The multimetal oxide compositions M and the compositions M 'and M "obtained according to the invention can be used as such or in the diluted form just described, for the heterogeneous contacting of saturated and / or unsaturated hydrocarbons and aldehydes. Suitable as active composition for gas phase oxidation (including oxydehydrogenation) and / or ammoxidation.
これらの飽和炭化水素および/または不飽和炭化水素は、特にエタン、エチレン、プロパン、プロペン、n−ブタン、イソブタン、およびイソブテンである。目的生成物は、特にアクロレイン、アクリル酸、メタクロレイン、メタクリル酸、アクリロニトリル、およびメタクリロニトリルである。しかし多金属酸化物組成物は、アクロレインおよびメタクロレインのような化合物の不均一接触部分的気相酸化および/またはアンモ酸化にも適している。 These saturated and / or unsaturated hydrocarbons are in particular ethane, ethylene, propane, propene, n-butane, isobutane and isobutene. The desired products are in particular acrolein, acrylic acid, methacrolein, methacrylic acid, acrylonitrile and methacrylonitrile. However, the multimetal oxide compositions are also suitable for heterogeneous catalytic partial gas phase oxidation and / or ammoxidation of compounds such as acrolein and methacrolein.
しかしエチレン、プロピレン、および酢酸が目的生成物であってもよい。 However, ethylene, propylene and acetic acid may also be target products.
本発明の目的のために炭化水素の完全な酸化は炭化水素に存在するすべての炭素が炭素の酸化物(CO、CO2)に変換することである。 Complete oxidation of hydrocarbons for the purposes of the present invention is that all of the carbon present in the hydrocarbons are converted to oxides of carbon (CO, CO 2).
これ以外の分子状酸素と炭化水素のすべての反応は本発明の部分酸化の語に含まれる。反応でのアンモニアの付加的な関与は部分的アンモ酸化を特徴づける。 All other reactions of molecular oxygen with hydrocarbons are included in the term partial oxidation in the present invention. The additional participation of ammonia in the reaction characterizes partial ammoxidation.
この明細書に記載されるように得られる多金属酸化物組成物M、M′およびM″は有利にプロパンをアクロレインおよび/またはアクリル酸に、プロパンをアクリル酸および/またはアクリロニトリルに、プロピレンをアクロレインおよび/またはアクリル酸に、プロピレンをアクリロニトリルに、イソブタンをメタクロレインおよび/またはメタクリル酸に、イソブタンをメタクリル酸および/またはメタクリロニトリルに、エタンをエチレンに、エタンを酢酸におよびエチレンを酢酸に変換するための触媒活性組成物として使用される。 The multimetal oxide compositions M, M 'and M "obtained as described in this specification are preferably the propane to acrolein and / or acrylic acid, the propane to acrylic acid and / or acrylonitrile, and the propylene to acrolein. And / or convert acrylic acid, propylene to acrylonitrile, isobutane to methacrolein and / or methacrylic acid, isobutane to methacrylic acid and / or methacrylonitrile, ethane to ethylene, ethane to acetic acid and ethylene to acetic acid. As a catalytically active composition.
これらの部分酸化および/またはアンモ酸化の実施(反応を実質的に部分酸化としてのみまたは部分的アンモ酸化としてのみまたは自体公知のやり方で反応混合物のアンモニア含量の選択により2つの反応の重なりとして実施することができる、例えばWO98/22421号参照)は技術水準の化学量論Iの多金属酸化物組成物から自体公知であり、反応を十分に同じようなやり方で実施することができる。 Carrying out these partial oxidations and / or ammoxidation (the reaction is carried out substantially only as a partial oxidation or only as a partial ammoxidation or in a manner known per se as an overlap of the two reactions by the choice of the ammonia content of the reaction mixture) For example, see WO 98/22421) are known per se from the prior art stoichiometric I multimetal oxide compositions and the reaction can be carried out in a substantially similar manner.
炭化水素として粗製プロパンまたは粗製プロピレンを使用する場合は、これは有利にドイツ特許第10246119号またはドイツ特許第10118814号またはPCT/EP/02/0473号に記載される組成を有する。これらに記載される方法は同様に有利に使用される。 If crude propane or crude propylene is used as hydrocarbon, it preferably has the composition described in DE 10246119 or DE 10118814 or PCT / EP / 02/0473. The methods described therein are likewise advantageously used.
触媒として多金属酸化物活性組成物M(またはM′またはM″)を使用して実施されるプロパンからアクリル酸への部分酸化は、例えば欧州特許第608838号、WO0029106号、特開平10−36311号および欧州特許第1192987号に記載されるように実施することができる。 Partial oxidation of propane to acrylic acid carried out using a multimetal oxide active composition M (or M 'or M ") as catalyst is described, for example, in EP 608838, WO0029106, JP 10-36311. And EP 112987.
必要な分子状酸素の供給源として、例えば空気、酸素蓄積空気または酸素欠乏空気または純粋酸素を使用することが可能である。 As a source of the required molecular oxygen, it is possible to use, for example, air, oxygen-accumulated air or oxygen-deficient air or pure oxygen.
前記方法は反応ガス出発混合物が不活性希釈ガスとして希ガス、特にヘリウムを含有しない場合が有利である。更に反応ガス出発混合物はもちろんプロパンおよび分子状酸素のほかにN2、COおよびCO2のような不活性希釈ガスを含有することができる。本発明により反応ガス混合物の成分として水蒸気が有利である。 The process is advantageous when the starting mixture of the reaction gas does not contain a noble gas, especially helium, as an inert diluent gas. Furthermore, the reaction gas starting mixture can, of course, contain inert diluent gases such as N 2 , CO and CO 2 in addition to propane and molecular oxygen. According to the invention, steam is preferred as a component of the reaction gas mixture.
この場合に、例えば200〜550℃または230〜480℃または300〜440℃の反応温度および1〜10バールまたは2〜5バールの圧力で本発明により得られる多金属酸化物活性組成物M、M′またはM″を通過する反応ガス出発混合物は、例えば以下の組成を有することができる。
プロパン1〜15容積%、有利に1〜7容積%、
空気44〜99容積%および
水蒸気0〜55容積%。
In this case, for example, the multimetal oxide active compositions M, M obtained according to the invention at a reaction temperature of 200 to 550 ° C. or 230 to 480 ° C. or 300 to 440 ° C. and a pressure of 1 to 10 bar or 2 to 5 bar The reaction gas starting mixture passing through the 'or M "can have, for example, the following composition:
1 to 15% by volume of propane, preferably 1 to 7% by volume,
44-99% by volume of air and 0-55% by volume of steam.
水蒸気を有する反応ガス出発混合物が有利である。 Preference is given to a reaction gas starting mixture with water vapor.
反応ガス出発混合物の他の可能な組成は、
プロパン70〜95容積%、
分子状酸素5〜30容積%および
水蒸気0〜25容積%
である。
Other possible compositions of the reaction gas starting mixture are:
70-95% by volume of propane,
5-30% by volume of molecular oxygen and 0-25% by volume of steam
It is.
前記方法がアクリル酸のみから構成されない生成物ガス混合物を生じることは自体明らかである。むしろ生成物ガス混合物は更に未反応プロパンだけでなく、プロペン、アクロレイン、CO2、CO、H2O、酢酸、プロピオン酸等のような二次成分を有し、これからアクリル酸を分離しなければならない。 It is self-evident that the process results in a product gas mixture that does not consist solely of acrylic acid. Not rather only product gas mixture further unreacted propane, propene, acrolein, CO 2, CO, H 2 O, acetic acid, has a secondary component such as propionic acid, to be separated acrylic acid therefrom No.
これはプロペンからアクリル酸への不均一接触気相酸化から公知の方法で実施することができる。 This can be carried out in a known manner from heterogeneous catalytic gas-phase oxidation of propene to acrylic acid.
この分離において、生成物ガス混合物に存在するアクリル酸を水に吸収することによりまたは高沸点不活性疎水性有機溶剤(例えばジメチルフタレートのような添加剤を更に含有することができる、ジフェニルエーテルとジフィルの混合物)に吸収することにより分離することができる。吸収媒体とアクリル酸の得られた混合物を引き続き自体公知方法で精留、抽出および/または結晶化により処理し、純粋なアクリル酸を生じることができる。代案として、例えばドイツ特許(DE−A)第19924532号に記載されるように、分別凝縮により、生成物ガス混合物からのアクリル酸の塩基性分離を行うことができる。 In this separation, the acrylic acid present in the product gas mixture is absorbed by water or a high boiling inert hydrophobic organic solvent (e.g., diphenyl ether and difil, which can further contain additives such as dimethyl phthalate). (Mixture). The resulting mixture of absorption medium and acrylic acid can subsequently be treated in a manner known per se by rectification, extraction and / or crystallization to give pure acrylic acid. Alternatively, a basic separation of acrylic acid from the product gas mixture can be carried out by fractional condensation, as described, for example, in DE-A-199 24 532.
前記凝縮で得られる水性アクリル酸凝縮物を引き続き、例えば分別結晶(例えば懸濁結晶および/または層結晶)により更に精製することができる。 The aqueous acrylic acid condensate obtained from said condensation can subsequently be further purified, for example, by fractional crystallization (eg, suspension crystals and / or layer crystals).
アクリル酸の塩基性分離の後に残留する残留ガス混合物は、特に未反応プロパンからなり、これは有利に気相酸化に循環する。この目的のために未反応プロパンの一部または全部を残留ガス混合物から、例えば分別圧力精留により分離し、引き続き気相酸化に循環することができる。しかし残留ガスを、有利に抽出装置内でプロパンを吸収することができる疎水性有機溶剤と接触させる(例えばガスを溶剤に通過することにより)ことがより好ましい。 The residual gas mixture remaining after the basic separation of acrylic acid consists in particular of unreacted propane, which is preferably recycled to the gas-phase oxidation. For this purpose, some or all of the unreacted propane can be separated from the residual gas mixture, for example by fractional pressure rectification, and subsequently recycled to the gas-phase oxidation. However, it is more preferred to contact the residual gas with a hydrophobic organic solvent which can advantageously absorb propane in the extractor (eg by passing the gas through the solvent).
吸収されるプロパンは引き続く脱着および/または空気でのストリッピングにより再び遊離し、本発明の工程に再循環することができる。こうして経済的な全プロパン変換率を達成することができる。二次成分として形成されるプロペンは、他の分離法と同様に、一般にプロパンから分離しないかまたは不完全にのみプロパンから分離し、プロパンと一緒に循環する。これは他の同族の飽和炭化水素およびオレフィン炭化水素の場合にも該当する。特に飽和炭化水素の本発明による不均一接触部分酸化および/またはアンモ酸化に一般に該当する。 The propane absorbed is liberated again by subsequent desorption and / or stripping with air and can be recycled to the process according to the invention. Thus, an economical overall propane conversion can be achieved. The propene formed as a secondary component, as with other separation methods, generally does not separate from propane or only incompletely separates from propane and is circulated with propane. This is also the case for other homologous saturated and olefinic hydrocarbons. In particular, this applies generally to the heterogeneous catalytic partial oxidation and / or ammoxidation of saturated hydrocarbons according to the invention.
これらの場合に、本発明により得られる多金属酸化物組成物M、M′およびM″が同じ目的生成物を生じる同族オレフィン炭化水素の部分酸化および/またはアンモ酸化に不均一触媒作用できるという利点が認められる。 In these cases, the advantage is that the multimetal oxide compositions M, M 'and M "obtained according to the invention can heterogeneously catalyze the partial and / or ammoxidation of homologous olefinic hydrocarbons which give the same end products. Is recognized.
従ってドイツ特許(DE−A)第10118814号またはPCT/EP/02/04073号または特開平7−53448号に記載されるように分子状酸素を用いて、活性組成物として本発明により得られる多金属酸化物組成物M、M′またはM″を使用して、プロペンの不均一接触部分気相酸化によりアクリル酸を製造することができる。 Thus, the multi-components obtained according to the invention as active compositions using molecular oxygen as described in DE-A 101 188 814 or PCT / EP / 02/04073 or JP-A-7-53448. The metal oxide composition M, M ′ or M ″ can be used to produce acrylic acid by heterogeneous catalytic partial gas phase oxidation of propene.
これは単一反応帯域Aが前記方法を実施するために十分であることを意味する。この反応帯域に存在する触媒活性組成物は本発明により得られる多金属酸化物触媒M、M′および/またはM″のみである。 This means that a single reaction zone A is sufficient to carry out the method. The only catalytically active composition present in this reaction zone is the multimetal oxide catalyst M, M 'and / or M "obtained according to the invention.
これはプロペンからアクリル酸への不均一接触気相酸化が時間的に互いに継続する2つの工程で一般に起きるので際立っている。第1工程でプロペンを一般に主にアクロレインに酸化し、第1工程で形成されたアクロレインを第2工程で一般にアクリル酸に酸化する。 This is striking because heterogeneous catalytic gas-phase oxidation of propene to acrylic acid generally occurs in two steps that follow one another in time. In the first step, propene is generally oxidized to mainly acrolein, and the acrolein formed in the first step is generally oxidized to acrylic acid in the second step.
従ってプロペンからアクリル酸への不均一接触気相酸化の従来の方法は一般に前記の2つの酸化工程のそれぞれに相当する酸化工程に適合した特定の触媒タイプを使用する。 Thus, conventional methods of heterogeneous catalytic gas phase oxidation of propene to acrylic acid generally use a particular catalyst type adapted to the oxidation step corresponding to each of the two oxidation steps described above.
言い換えるとプロペンからアクリル酸への不均一接触気相酸化の従来の方法は本発明の方法と異なり2つの反応帯域を使用する。 In other words, the conventional method of heterogeneous catalytic gas-phase oxidation of propene to acrylic acid differs from the method of the present invention and uses two reaction zones.
もちろん本発明により得られる1種のみまたは1種以上の多金属酸化物触媒M、M′および/またはM″がプロペンの部分酸化工程の単一反応帯域Aに存在することが可能である。使用される触媒は当然ながら、例えば本発明の支持体材料として勧められた不活性材料で希釈することができる。 Of course, it is possible that only one or more polymetal oxide catalysts M, M 'and / or M "obtained according to the invention are present in a single reaction zone A of the partial oxidation step of propene. The catalyst used can, of course, be diluted with, for example, the inert materials suggested as support materials for the present invention.
プロペンの部分酸化の方法において、温度は単一反応帯域Aに沿って一定であってもよく、または単一反応帯域Aに沿って変動してもよく、熱媒体により調節される。温度が変動する場合は、温度が上昇するかまたは低下することができる。 In the method of partial oxidation of propene, the temperature may be constant along single reaction zone A, or may vary along single reaction zone A, regulated by a heating medium. If the temperature fluctuates, the temperature can increase or decrease.
プロペンの部分酸化のための本発明の方法を固定床酸化として行う場合は、有利に管に触媒が装填されているシェルおよび管反応器で実施する。液体熱媒体、一般に塩浴が一般に触媒管の周囲を通過する。 If the process according to the invention for the partial oxidation of propene is carried out as a fixed-bed oxidation, it is preferably carried out in a shell and tube reactor in which the tubes are loaded with catalyst. A liquid heating medium, typically a salt bath, generally passes around the catalyst tube.
引き続き反応帯域Aに沿った複数の温度帯域を、1個以上の塩浴が触媒管の周囲の触媒管に沿った断面を通過することにより簡単なやり方で実現することができる。 Subsequently, a plurality of temperature zones along the reaction zone A can be realized in a simple manner by passing one or more salt baths through a section along the catalyst tube around the catalyst tube.
反応器を全体として見て、反応ガス混合物が塩浴に対して順流でまたは向流で触媒管を通過する。塩浴自体は触媒管に対して純粋に平行な流れを有することができる。しかしこれはもちろん横断する流れで重なっていてもよい。全体として塩浴は触媒管の周囲にメアンダー状の流れを有することができ、これは反応器を全体として見た場合に、反応ガス混合物に対して順流でまたは向流で存在してもよい。 Viewing the reactor as a whole, the reaction gas mixture passes through the catalyst tubes in a countercurrent or countercurrent to the salt bath. The salt bath itself can have a flow that is purely parallel to the catalyst tube. However, this may, of course, overlap with the traversing flow. Overall, the salt bath may have a meandering flow around the catalyst tube, which may be present in a countercurrent or countercurrent to the reaction gas mixture when the reactor is viewed as a whole.
プロペンの部分酸化の方法において、反応温度は全反応帯域Aに沿って200〜500℃であってもよい。一般に250〜450℃である。温度は有利に330〜420℃、特に有利に350〜400℃である。 In the method of partial oxidation of propene, the reaction temperature may be 200-500 ° C. along the entire reaction zone A. Generally, it is 250-450 ° C. The temperature is preferably from 330 to 420 ° C, particularly preferably from 350 to 400 ° C.
プロペンの部分酸化の方法の作業圧力は1バール、1バール未満または1バールより大きくてもよい。本発明による典型的な作業圧力は1.5〜10バール、しばしば1.5〜5バールである。 The working pressure of the process for the partial oxidation of propene may be 1 bar, less than 1 bar or greater than 1 bar. Typical working pressures according to the invention are between 1.5 and 10 bar, often between 1.5 and 5 bar.
プロペンの部分酸化の方法に使用されるプロペンは特に高い純度要求を満たさなくてもよい。 The propene used in the method of partial oxidation of propene does not have to meet particularly high purity requirements.
前記方法のプロペンとして、すでに説明したように、およびプロペンからアクロレインおよび/またはアクリル酸への不均一接触気相酸化のすべての1段階法または2段階法に一般に該当するように、例えば以下の2個の規格(粗製プロペンとして知られる)の一方を問題なく有するプロペンを使用することが可能である。 As the propene of the process described above, and as generally applicable to all one-step or two-step methods of heterogeneous catalytic gas-phase oxidation of propene to acrolein and / or acrylic acid, for example, It is possible to use propene which has one of the standards (known as crude propene) without problems.
もちろん前記のすべての可能なプロペンの随伴する成分がプロペンからアクロレインおよび/またはアクリル酸への1工程または2工程の不均一接触気相酸化の方法または公知の方法への粗製プロペンの使用に一般に不利に作用せずに、それぞれ粗製プロペンの前記の個々の量の2倍〜10倍で存在してもよい。 Of course, all of the aforementioned possible components of propene are generally disadvantageous for the process of one- or two-stage heterogeneous catalytic gas-phase oxidation of propene to acrolein and / or acrylic acid or the use of crude propene in known processes. In each case from 2 to 10 times the above individual amounts of crude propene.
これは特に随伴する成分が飽和炭化水素と同様に、水蒸気、酸化炭素または分子状酸素、不活性希釈ガスとしてまたは前記方法の反応物質としていずれの場合もかなり多くの量で存在する化合物である場合に該当する。粗製プロペンは一般にプロペンからアクロレインおよび/またはアクリル酸への不均一接触気相酸化の方法に使用するためにそのまま循環ガス、空気および/または分子状酸素および/または希釈空気および/または不活性ガスと混合する。 This is especially the case when the entrained components are compounds which are present, as well as saturated hydrocarbons, in either case as steam, carbon oxides or molecular oxygen, as inert diluent gas or as reactants of the process in considerable amounts. Corresponds to. Crude propene is generally used as it is with circulating gas, air and / or molecular oxygen and / or dilution air and / or inert gas for use in the process of heterogeneous catalytic gas phase oxidation of propene to acrolein and / or acrylic acid. Mix.
本発明の方法のプロペン供給源として、本発明の方法と異なる方法で副生成物として形成され、例えばプロパンの質量の40%までを含有するプロペンを使用することが可能である。このプロペンは付加的に本発明の方法で著しく干渉しない他の随伴成分に随伴されてもよい。 As propene source for the process according to the invention, it is possible to use propene which is formed as a by-product in a manner different from the process according to the invention and contains, for example, up to 40% by weight of propane. The propene may be additionally associated with other accompanying components that do not significantly interfere with the method of the present invention.
プロペンの部分酸化の方法の酸素供給源として、純粋酸素または空気または酸素を蓄積した空気または酸素が欠乏した空気を使用することが可能である。 As oxygen source for the method of partial oxidation of propene, it is possible to use pure oxygen or air or air with accumulated oxygen or air deficient in oxygen.
分子状酸素およびプロペンのほかに、プロペンの部分酸化の方法に使用される反応ガス出発混合物は一般に更に少なくとも1種の希釈ガスを含有する。可能な希釈ガスは窒素、酸化炭素、希ガスおよびメタン、エタン、プロパンのような低級炭化水素である(高級炭化水素、例えばC4−炭化水素は避けるべきである)。希釈ガスとしてしばしば水蒸気が使用される。前記のガスから選択されるガスの混合物がしばしばプロペンの部分酸化の方法に希釈ガスとして使用される。 In addition to molecular oxygen and propene, the reaction gas starting mixture used in the process for the partial oxidation of propene generally further contains at least one diluent gas. Possible diluent gas is nitrogen, carbon oxide, noble gases and methane, ethane, lower hydrocarbons such as propane (higher hydrocarbons, for example C 4 - should hydrocarbon avoid). Water vapor is often used as a diluent gas. Mixtures of gases selected from the aforementioned gases are often used as diluent gases in the process of partial oxidation of propene.
プロペンの不均一接触部分酸化は有利にプロパンの存在で実施する。 The heterogeneous catalytic partial oxidation of propene is preferably carried out in the presence of propane.
プロペン酸化法の反応ガス出発混合物は典型的に以下の組成(モル比)を有する。
プロペン:酸素;水:他の希釈ガス
=1:(0.1〜10):(0〜70):(0〜20)。
The reaction gas starting mixture for the propene oxidation process typically has the following composition (molar ratio):
Propene: oxygen; water: other diluent gas = 1: (0.1 to 10): (0 to 70): (0 to 20).
前記の比は有利に1:(1〜5):(1〜40):(0〜10)である。 The ratio is preferably 1: (1-5) :( 1-40) :( 0-10).
希釈ガスとしてプロパンを使用する場合は、プロパンの一部を前記のように有利にアクリル酸に酸化することができる。 If propane is used as the diluent gas, part of the propane can be advantageously oxidized to acrylic acid as described above.
本発明により、反応ガス出発混合物は有利に希釈ガスとして、分子状窒素、CO、CO2、水蒸気、およびプロパンを有する。 According to the invention, the reaction gas starting mixture advantageously has as diluent gas molecular nitrogen, CO, CO 2 , steam and propane.
プロパン:プロペンのモル比はプロペン酸化工程で0〜15、しばしば0〜10,有利に0〜5,特に0.01〜3であってもよい。 The propane: propene molar ratio may be from 0 to 15, often from 0 to 10, preferably from 0 to 5, in particular from 0.01 to 3, in the propene oxidation step.
プロペンの部分酸化法の触媒装入物上のプロペンの空間速度は、例えば40〜250標準l/l・hであってもよい。触媒上の反応ガス出発混合物の空間速度はしばしば500〜15000標準l/l・h、有利に600〜10000標準l/l・h、特に700〜5000標準l/l・hである。 The space velocity of propene on the catalyst charge of the partial oxidation of propene may be, for example, 40-250 standard l / lh. The space velocity of the reaction gas starting mixture on the catalyst is often between 500 and 15000 standard l / l.h, preferably between 600 and 10000 standard l / l.h, in particular between 700 and 5000 standard l / l.h.
プロペンからアクリル酸への部分酸化法がアクリル酸のみからなるのでない生成物ガス混合物を生じることは明らかである。むしろ生成物ガス混合物は更に未反応プロパンおよびプロパン、アクロレイン、CO、CO2、H2O、酢酸、プロピオン酸等のような二次成分を有し、これらからアクリル酸を分離しなければならない。 It is clear that the method of partial oxidation of propene to acrylic acid results in a product gas mixture that does not consist solely of acrylic acid. Rather a product gas mixture further unreacted propane and propane, acrolein, CO, CO 2, H 2 O, acetic acid, a secondary component such as propionic acid, must be separated acrylic acid from these.
これは2工程の(2つの反応帯域で実施される)プロペンからアクリル酸への不均一接触気相酸化から一般に知られているように行うことができる。 This can be carried out as is generally known from a two-step heterogeneous catalytic gas-phase oxidation of propene to acrylic acid (performed in two reaction zones).
この分離において、生成物ガス混合物に存在するアクリル酸を水に吸収することによりまたは高沸点不活性疎水性有機溶剤(例えばジメチルフタレートのような添加剤を更に含有してもよいジフェニルエーテルとジフィルの混合物)に吸収することにより分離することができる。吸収媒体およびアクリル酸からなる得られた混合物を引き続き公知方法で精留、抽出および/または結晶化により処理し、純粋なアクリル酸を生じることができる。代案として生成物ガス混合物からのアクリル酸の塩基性分離を、例えばドイツ特許第19924532号に記載されるように、分別凝縮により実施することができる。 In this separation, the acrylic acid present in the product gas mixture is absorbed by water or a mixture of diphenyl ether and difil, which may further contain additives such as high boiling inert hydrophobic organic solvents (eg dimethyl phthalate). ) Can be separated by absorption. The resulting mixture consisting of the absorption medium and acrylic acid can subsequently be processed in a known manner by rectification, extraction and / or crystallization to give pure acrylic acid. Alternatively, the basic separation of acrylic acid from the product gas mixture can be carried out by fractional condensation, for example as described in DE 199 24 532.
前記凝縮により得られる水性アクリル酸凝縮物を引き続き、例えば分別結晶(例えば懸濁結晶および/または層結晶)により更に精製することができる。 The aqueous acrylic acid condensate obtained by said condensation can subsequently be further purified, for example, by fractional crystallization (eg, suspension crystals and / or layer crystals).
アクリル酸の塩基性分離の後に残留する残留ガス混合物は、特に未反応プロペン(および場合によりプロパン)を有する。これは残留ガス混合物から、例えば分別圧力精留により分離し、引き続き本発明による気相酸化に再循環することができる。しかし残留ガスを、有利に抽出装置内でプロペン(および場合によりプロパン)を吸収することができる疎水性有機溶剤と接触する(例えばガスが溶剤を通過することにより)ことがより好ましい。 The residual gas mixture remaining after the basic separation of the acrylic acid has in particular unreacted propene (and optionally propane). It can be separated from the residual gas mixture, for example, by fractional pressure rectification and subsequently recycled to the gas-phase oxidation according to the invention. However, it is more preferred that the residual gas is contacted with a hydrophobic organic solvent which can advantageously absorb propene (and optionally propane) in the extraction device (eg by passing the gas through the solvent).
吸収されるプロペン(および場合によりプロパン)は引き続く脱着および/または空気でのストリッピングにより再び遊離し、本発明の方法に再循環することができる。こうして経済的な全プロペン変換率を達成することができる。プロパンの存在でプロペンを部分的に酸化する場合は、プロペンおよびプロパンを有利に分離し、一緒に再循環する。 The absorbed propene (and optionally propane) is liberated again by subsequent desorption and / or stripping with air and can be recycled to the process according to the invention. Thus, an economical overall propene conversion can be achieved. If the propene is partially oxidized in the presence of propane, the propene and propane are advantageously separated off and recycled together.
本発明により得られる多金属酸化物M、M′および/またはM″は完全に同様のやり方でイソブタンおよび/またはイソブテンからメタクリル酸への部分酸化に触媒として使用することができる。 The multimetal oxides M, M 'and / or M "obtained according to the invention can be used as catalyst for the partial oxidation of isobutane and / or isobutene to methacrylic acid in a completely similar manner.
前記酸化物は、例えば欧州特許第529853号、ドイツ特許第2351151号、特開平6−166668号および特開平7−232071号に記載されるように、プロパンおよび/またはプロペンのアンモ酸化に使用することができる。 The oxides may be used for the ammoxidation of propane and / or propene, as described, for example, in EP 529853, DE 2351151, JP-A-6-166668 and JP-A-7-232701. Can be.
前記酸化物は特開平6−211767号に記載されるようにn−ブタンおよび/またはn−ブテンのアンモ酸化に使用することができる。 The oxide can be used for ammoxidation of n-butane and / or n-butene as described in JP-A-6-212767.
前記酸化物は米国特許第4250346号または欧州特許第261264号に記載されるようにエタンからエチレンへのオキシ脱水素または更に酢酸を生じる反応に使用することができる。 The oxides can be used in oxydehydrogenation of ethane to ethylene or further in the reaction to give acetic acid as described in US Pat. No. 4,250,346 or EP 261264.
前記酸化物はドイツ特許第10261186号に記載されるようにアクロレインからアクリル酸への部分酸化に使用することができる。 Said oxides can be used for the partial oxidation of acrolein to acrylic acid as described in DE 10261186.
本発明により得られる多金属酸化物組成物M、M′および/またはM″は他の多金属酸化物組成物に合体することができる(例えばその微粒子の粉末を混合し、適当な場合は圧縮し、焼成し、または(有利に水性)スラリーとして混合し、乾燥し、焼成することができる(例えば欧州特許第529853号に記載されるようにd=0の化学量論式Iの多金属酸化物組成物のために))。もう一度焼成を有利に不活性ガス下で実施する。 The multimetal oxide compositions M, M 'and / or M "obtained according to the invention can be combined with other multimetal oxide compositions (for example by mixing their finely divided powders and, if appropriate, pressing And can be calcined or mixed as a (preferably aqueous) slurry, dried and calcined (e.g. a polymetallic oxide of stoichiometric formula I with d = 0 as described in EP 529853). Once again, the calcination is preferably carried out under an inert gas.
得られる多金属酸化物組成物(これ以後全組成物と記載する)は、有利に50質量%以上、有利に75質量%以上、特に90質量%以上、または95質量%以上の本発明により得られる多金属酸化物組成物M、M′および/またはM″を有し、この明細書に記載される部分酸化および/またはアンモ酸化に同様に適している。 The resulting multimetal oxide composition (hereinafter referred to as total composition) is advantageously at least 50% by weight, preferably at least 75% by weight, in particular at least 90% by weight, or at least 95% by weight according to the invention. The resulting multimetal oxide compositions M, M ′ and / or M ″ are likewise suitable for the partial oxidation and / or ammoxidation described herein.
全組成物は有利にX線回折パターンで2θ=50.0±3.0°で最大値を有する反射を示さない。 All compositions advantageously do not show a reflection with a maximum at 2θ = 50.0 ± 3.0 ° in the X-ray diffraction pattern.
全組成物が2θ=50.0±3.0°で最大値を有する反射を示す場合は、本発明により得られる多金属酸化物組成物M、M′および/またはM″の質量割合が80質量%以上、または90質量%以上または95質量%以上であることが有利である。例えば多金属酸化物組成物M′を製造する本発明の方法で定量的に実施されない洗浄によりこのような全組成物が得られる。 If the total composition shows a reflection with a maximum at 2θ = 50.0 ± 3.0 °, the mass proportion of the multimetal oxide compositions M, M ′ and / or M ″ obtained according to the invention is 80%. Advantageously, it is at least 90% by weight, or at least 90% by weight, or at least 95% by weight, for example by washing which is not carried out quantitatively in the process of the invention for producing the multimetal oxide composition M '. A composition is obtained.
全組成物は有利に成形して本発明による多金属酸化物組成物M、M′および/またはM″に関して記載される形状の物体にする。 The entire composition is advantageously shaped into bodies of the shape described for the multimetal oxide compositions M, M 'and / or M "according to the invention.
本発明により得られる多金属酸化物組成物M、M′および/またはM″の利点は明細書に記載される部分酸化またはアンモ酸化のための活性組成物として使用する場合に一般に改良された活性および/または選択率を生じるその比較的均一な構造にもとづく。 The advantage of the multimetal oxide compositions M, M 'and / or M "obtained according to the invention is that they generally have an improved activity when used as active compositions for the partial or ammoxidation described herein. And / or based on its relatively uniform structure resulting in selectivity.
プロパンからアクリル酸への不均一接触部分的気相酸化の目的のために、多金属酸化物組成物M、M′および/またはM″およびこれらが存在する多金属酸化物組成物または触媒は有利にドイツ特許第10122027号に記載されるように使用される。 For the purpose of heterogeneous catalytic partial gas phase oxidation of propane to acrylic acid, the multimetal oxide compositions M, M 'and / or M "and the multimetal oxide compositions or catalysts in which they are present are advantageous. As described in German Patent No. 101 22027.
実施例および比較例
A)本発明により得られる多金属酸化物組成物Mを有する被覆触媒S1の製造
部分溶液Aを製造するために、水4000mlをまずガラス容器中で80℃に加熱した。温度を80℃に維持し、撹拌しながらMoO3含量81.53質量%を有する七モリブデン酸アンモニウム、H.C.Starck、Goslar(ドイツ)706.2g(=Mo4モル)をこれに溶かした。同様に80℃でV2O5含量77.4質量%を有するメタバナジン酸アンモニウム、H.C.Starck、Goslar(ドイツ)141.0g(=V1.2モル)を得られた透明な溶液に撹拌して入れ、これに溶かした。再び80℃で99%以上のTe(OH)6含量を有するTe(OH)6 Fluka Chemie社、Buchs(スイス)211.28g(=Te0.92モル)を得られた透明な溶液に撹拌して入れr、これに溶かした。得られた赤味がかった溶液を25℃に冷却し、25℃の温度を有する水を撹拌しながら添加し、全容積4500mlを有する澄んだ透明な部分溶液Aが得られた。
EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES A) Preparation of Coated Catalyst S1 with Multimetal Oxide Composition M Obtained According to the Invention To prepare the partial solution A, 4000 ml of water were first heated to 80 ° C. in a glass vessel. While maintaining the temperature at 80 ° C., 706.2 g (= 4 mol of Mo) of ammonium heptamolybdate having a MoO 3 content of 81.53% by weight, HC Starck, Goslar (Germany) were dissolved therein with stirring. Also at 80 ° C., 141.0 g (= V1.2 mol) of ammonium metavanadate having a V 2 O 5 content of 77.4% by weight, HC Starck, Goslar (Germany) were stirred into the resulting clear solution. Then put in and melted in this. Again at 80 ° C. 211.28 g of Te (OH) 6 Fluka Chemie, Buchs (Switzerland) with a Te (OH) 6 content of 99% or more, Buchs (Switzerland), were stirred into the resulting clear solution at 211.28 g. Put it in and melt it. The resulting reddish solution was cooled to 25 ° C. and water with a temperature of 25 ° C. was added with stirring, resulting in a clear and transparent partial solution A having a total volume of 4500 ml.
部分溶液Bを製造するために、Nb含量20.1質量%(Nb0.48モル)を有するニオブシュウ酸アンモニウム、H.C.Starck、Goslar(ドイツ)221.28gを80℃に加熱した水1000mlに溶かした。得られた、澄んだ、透明な溶液を25℃に冷却し、同様に25℃の温度を有する水を添加して、全容積1500mlを有する、澄んだ、透明な部分溶液Bが得られた。 To prepare the partial solution B, 221.28 g of ammonium niobium oxalate having an Nb content of 20.1% by weight (Nb 0.48 mol), HC Starck, Goslar (Germany) are added to 1000 ml of water heated to 80 ° C. Melted. The resulting clear, clear solution was cooled to 25 ° C. and water, also having a temperature of 25 ° C., was added, resulting in a clear, clear, partial solution B having a total volume of 1500 ml.
2つの安定な水溶液AおよびBを、引き続き2個のProMinent実験用配量ポンプ、形式ガンマg/4aにより2つの別々のプラスチックホースを介してY形プラスチックT字管の2つの導入部分に連続的に搬送した。T字管の3つの管状部分(2個の導入部分および1個の排出部分)はそれぞれ内径5mmおよび長さ38mmを有した。溶液Aを流速1500ml/hで搬送し、溶液Bを流速500ml/hで搬送した。T字管の内部で2つの溶液流AおよびBを結合し、全溶液流2000ml/hが得られ、これがT字管の排出部分に流れた。静的混合機モデルSMXS、Sulzer Chemtech、Obermoerlen−Ziegenberg(ドイツ)を排出部分に配置した。静的混合機の直径は4.8mmであり、混合機ロッドの長さは35mmであった。T字管の排出部分の端部は直接噴霧乾燥機(Niro Atomizer、モデルMinor Hi−Tec Niro、コペンハーゲン、デンマーク)の噴霧器ヘッドに結合され、噴霧器は供給された混合溶液流を噴霧した(液体粒子の大きさ約30μm)。噴霧乾燥機の頭部に取り付けられた熱空気分配装置の中心に配置された噴霧器ヘッド内部で、混合溶液流を、内径6mmを有する長さ15cmの接続ラインを介して30000rpmで回転する噴霧ディスク(チャンネルディスク)に直接流した。得られた噴霧ミストを熱空気の流れ(順流、入口温度320℃、出口温度105℃)により乾燥した。全部で6000mlの全溶液流を3時間にわたり噴霧乾燥することができた。 The two stable aqueous solutions A and B are subsequently fed into two inlet sections of a Y-shaped plastic tee via two separate plastic hoses by means of two ProMinent laboratory dosing pumps, type gamma g / 4a. Transported to The three tubular sections of the Tee (two inlets and one outlet) each had an inner diameter of 5 mm and a length of 38 mm. Solution A was transported at a flow rate of 1500 ml / h, and solution B was transported at a flow rate of 500 ml / h. The two solution streams A and B were combined inside the T-tube, giving a total solution flow of 2000 ml / h, which flowed to the outlet of the T-tube. A static mixer model SMXS, Sulzer Chemtech, Obermoerlen-Ziegenberg (Germany) was placed in the discharge section. The diameter of the static mixer was 4.8 mm and the length of the mixer rod was 35 mm. The end of the outlet of the Tee is connected directly to the spray head of a spray dryer (Niro Atomizer, model Minor Hi-Tec Niro, Copenhagen, Denmark), which sprays the supplied mixed solution stream (liquid particles). Size of about 30 μm). Inside the nebulizer head, which is arranged in the center of the hot air distributor mounted on the head of the spray dryer, the mixed solution stream is rotated at 30,000 rpm via a 15 cm long connecting line having an inner diameter of 6 mm with a spray disk ( Channel disc). The obtained spray mist was dried by a flow of hot air (forward flow, inlet temperature 320 ° C, outlet temperature 105 ° C). A total of 6000 ml of the total solution stream could be spray-dried for 3 hours.
全溶液流速2000ml/h、T字管の排出部分の内径および静的混合機断面の長さ35mmから、結合した部分溶液流AおよびBが実質的に均一な混合溶液流に変換される約1.2秒の時間t1を計算することが可能である。静的混合機の排出部分から長さ15cmの接続ラインを介して内径6mmを有する噴霧器ヘッド内に噴霧の位置への混合溶液流の移送を付加的に考慮する場合に、溶液流AおよびBの結合から混合溶液流の噴霧までの時間9秒未満の時間T2が計算される。1秒未満の乾燥時間が含まれる場合は、溶液の結合から乾燥粉末までの時間t3は10秒未満である。計量した量および選択される部分溶液流(3:1)から誘導される溶液AおよびBの化学量論に相当して元素Mo、V、NbおよびTeが得られた噴霧乾燥粉末にMo1V0.3Nb0.12Te0.23のモル化学量で存在する(T字管の排出部分が噴霧乾燥機の噴霧器ヘッドに直接結合せず、内径6mmを有する長さ15cmの透明なプラスチックホースがT字管の排出部分の端部に結合され、これを通って混合溶液流が下に配置される収集容器に搬送される場合は、プラスチックホースの全部の長さにわたり混合溶液流が沈殿物を含まず、収集容器に到達した場合に全部澄んだ、透明であることが目による監視で示された。プラスチックホースから流れる混合溶液の濾過試験から固形物を含まないことが確認された)。 From a total solution flow rate of 2000 ml / h, the internal diameter of the discharge section of the T-tube and the length of the static mixer cross-section of 35 mm, the combined partial solution streams A and B are converted into a substantially uniform mixed solution stream. It is possible to calculate a time t 1 of .2 seconds. If the transfer of the mixed solution streams to the position of the spray from the discharge part of the static mixer via a connection line of 15 cm length into a sprayer head having an inner diameter of 6 mm is additionally taken into account, the flow of the solution streams A and B is taken into account. coupled from the time less than 9 seconds to spray the mixed solution flow time T 2 is calculated. If it contains a drying time of less than 1 second, the time t 3 from binding of the solution to a dry powder is less than 10 seconds. Mo 1 V is added to the spray-dried powder from which the elements Mo, V, Nb and Te are obtained, corresponding to the stoichiometry of solutions A and B derived from the weighed amounts and the selected partial solution streams (3: 1). Present at a molar stoichiometry of 0.3 Nb 0.12 Te 0.23 (the clear section of a 15 cm long clear plastic hose with an inner diameter of 6 mm, with the outlet of the Tee not directly connected to the sprayer head of the spray dryer) Is connected to the end of the discharge section of the tee and through which the mixed solution stream is conveyed to the collecting vessel located below, the mixed solution stream is deposited over the entire length of the plastic hose. And a clear test showed that it was all clear and clear when it reached the collection container. Filtration tests on the mixed solution flowing from the plastic hose confirmed that it was free of solids).
得られた噴霧乾燥粉末150gをドイツ特許第10118814号の図1に示されるように、回転球形炉内で、空気(10標準l/h)中で毎分5℃の加熱速度で室温(25℃)から275℃に加熱した。その後直ちに粉末を分子状窒素の流れ(10標準l/h)の中で毎分2℃の加熱速度で275℃から650℃に加熱し、窒素の流れを維持しながらこの温度を6時間維持した。引き続き粉末を窒素の流れを維持しながら25℃に自然冷却した。黒い焼成した多金属酸化物活性組成物Mが得られた。 150 g of the spray-dried powder obtained are heated at room temperature (25 ° C.) at a heating rate of 5 ° C./min in air (10 standard l / h) in a rotating spherical furnace, as shown in FIG. 1 of DE 101 18 814. ) To 275 ° C. Immediately thereafter, the powder was heated from 275 ° C. to 650 ° C. at a heating rate of 2 ° C. per minute in a stream of molecular nitrogen (10 standard l / h), and this temperature was maintained for 6 hours while maintaining the flow of nitrogen. . Subsequently, the powder was naturally cooled to 25 ° C. while maintaining a nitrogen flow. A black fired multimetal oxide active composition M was obtained.
焼成した材料をRetschミル(遠心ミル、モデルZM100、Retsch社、ドイツ)内で粉砕した(粒度0.12mm以下)。得られた粉末75gを直径2.2〜3.2mmを有する球状支持体162gに被覆した(Rz=45μm、支持材料=ステアタイトC220、Ceramtec社(ドイツ)、支持体の全孔容積は支持体の全容積に対して1容積%以下である)。この目的のために、支持体球を内部容積2リットルを有する被覆ドラム内に配置した(水平に対するドラムの中心軸の傾斜角は30°であった)。ドラムを25rpmで回転させた。グリセリンおよび水の混合物(グリセリン:水の質量比=1:3)全部で30mlを最初に装入した支持体球に60分の時間にわたり圧縮空気300標準l/hを使用して稼働する噴霧器ノズルを用いて均一に噴霧した。噴霧円錐がコンベア突起によりドラムに、ころがり面の上半分の傾斜ドラムの最も高い位置に搬送される支持体を湿らせるようにノズルを配置した。活性組成物粉末を粉末スクリューを用いてドラムに導入し、粉末の導入位置はころがり面の内部にまたは噴霧円錐の下に配置した。湿潤および粉末の被覆の周期的繰り返しの結果として、最初に被覆した支持体自体が引き続く時間で支持体になった。 The calcined material was ground in a Retsch mill (centrifugal mill, model ZM100, Retsch GmbH, Germany) (particle size 0.12 mm or less). 162 g of a spherical support having a diameter of 2.2 to 3.2 mm was coated with 75 g of the obtained powder (R z = 45 μm, support material = Steatite C220, Ceramtec, Germany), the total pore volume of the support was Not more than 1% by volume relative to the total volume of the body). For this purpose, the support sphere was placed in a coating drum having an internal volume of 2 liters (the inclination of the center axis of the drum with respect to the horizontal was 30 °). The drum was rotated at 25 rpm. Nebulizer nozzle operated using 300 standard l / h of compressed air over a period of 60 minutes on a support sphere initially charged with a mixture of glycerin and water (mass ratio of glycerin: water = 1: 3) for a total of 30 ml And sprayed uniformly. The nozzles were arranged such that the spray cone moistened the support by means of a conveyor projection on the drum, which was transported to the highest position of the inclined drum in the upper half of the rolling surface. The active composition powder was introduced into the drum using a powder screw, the introduction position of the powder being located inside the rolling surface or below the spray cone. As a result of the cyclic repetition of wetting and powder coating, the first coated substrate itself became the substrate over a subsequent period of time.
被覆が終了後、被覆した支持体を通常の乾燥炉(Binder(ドイツ)、内部容積53リットル)内で120℃で16時間乾燥した。空気中で150℃、2時間の引き続く熱処理によりグリセリンを除去した。 After the coating was completed, the coated support was dried at 120 ° C. for 16 hours in a conventional drying oven (Binder, Germany, 53 liters internal volume). Glycerin was removed by a subsequent heat treatment at 150 ° C. for 2 hours in air.
活性組成物含量32質量%を有する被覆触媒S1が得られた。
B)本発明により得られる多金属酸化物組成物Mを有する被覆触媒S2の製造
A)に使用された方法を繰り返すが、部分溶液流Aは(1500ml/hの代わりに)3000ml/hであり、部分溶液流Bは(500ml/hの代わりに)1000ml/hであった。更に噴霧乾燥機の入口温度は320℃の代わりに400℃に設定した。
A coated catalyst S1 having an active composition content of 32% by weight was obtained.
B) Preparation of Coated Catalyst S2 with Multimetal Oxide Composition M Obtained According to the Invention The method used for A) is repeated, but the partial solution stream A is 3000 ml / h (instead of 1500 ml / h) , Partial solution stream B was 1000 ml / h (instead of 500 ml / h). Further, the inlet temperature of the spray dryer was set to 400 ° C instead of 320 ° C.
この場合にt1が約0.6秒として、t2が4.5秒として、t3が5.5秒として計算された。全溶液流6000mlを1.5時間の時間にわたり噴霧乾燥した。噴霧乾燥粉末の化学量論は同様にMo1V0.3Nb0.12Te0.23であった。得られた被覆触媒は被覆触媒S2であった。
C)本発明により得られる多金属酸化物組成物Mから得られる多金属酸化物組成物M′を有する被覆触媒S3の製造
焼成後にA)に記載されるようにして得られた多金属酸化物組成物M100gを20質量%硝酸水溶液500gに添加した。
T 1 is the approximately 0.6 seconds in this case, t 2 is as 4.5 seconds, t 3 is calculated as 5.5 seconds. 6000 ml of the total solution stream were spray-dried over a period of 1.5 hours. The stoichiometry of the spray-dried powder was similarly Mo 1 V 0.3 Nb 0.12 Te 0.23 . The resulting coated catalyst was coated catalyst S2.
C) Production of coated catalyst S3 having multimetal oxide composition M 'obtained from multimetal oxide composition M obtained according to the invention, multimetal oxide obtained as described in A) after calcination 100 g of the composition M was added to 500 g of a 20% by mass aqueous nitric acid solution.
得られた水性懸濁液を還流下、70℃で7時間撹拌した。引き続きこれを25℃に冷却した。黒い懸濁液に存在する固形物を濾過により水相から分離し、水により硝酸塩不含に洗浄し、引き続き対流式乾燥炉内で120℃で夜通し乾燥した。引き続き乾燥した材料をRetschミル内で工程A)に類似の方法で粉砕し(粒度0.12mm以下)、得られた粉末をA)に記載されるように更に処理し、被覆触媒S3が得られた。
D)本発明により得られる多金属酸化物組成物Mから得られる多金属酸化物組成物M′を有する被覆触媒S4の製造
焼成後にB)に記載されるようにして得られた多金属酸化物組成物M100gをC)に記載されるように硝酸水溶液で処理し、残留する固形物をC)に記載されるように更に処理し、被覆触媒S4が得られた。
E)本発明によらない方法により得られる多金属酸化物組成物を有する被覆触媒CS5の製造
A)に記載されるように、部分溶液A4500mlおよび部分溶液B1500mlをそれぞれ25℃の温度で製造した。引き続き部分溶液B1500mlを約3秒以内で部分溶液Aに撹拌して入れた。これにより25℃の温度を有する赤味がかった澄んだ透明な混合溶液Cが得られた。その後直ちに連続的に撹拌した混合溶液Cを、25℃の温度を維持しながら、ProMinent実験用配量ポンプ、モデルガンマg/4aを使用して、プラスチックホースを介して2000ml/hの容積流で、A)に使用される噴霧乾燥機の噴霧器ヘッドに連続的に搬送し、A)に記載されるようにここで噴霧し、熱空気流中で乾燥した(入口温度320℃、出口温度105℃)。
The obtained aqueous suspension was stirred at 70 ° C. for 7 hours under reflux. It was subsequently cooled to 25.degree. The solids present in the black suspension were separated from the aqueous phase by filtration, washed free of nitrate with water and subsequently dried in a convection oven at 120 ° C. overnight. The dried material is subsequently ground in a Retsch mill in a manner analogous to step A) (particle size 0.12 mm or less), and the powder obtained is further processed as described under A) to give the coated catalyst S3. Was.
D) Preparation of coated catalyst S4 having multimetal oxide composition M ′ obtained from multimetal oxide composition M obtained according to the invention, multimetal oxide obtained as described in B) after calcination 100 g of the composition M were treated with an aqueous nitric acid solution as described under C) and the remaining solids were further treated as described under C) to give the coated catalyst S4.
E) Preparation of coated catalyst CS5 with multimetal oxide composition obtained by a method not according to the invention As described in A), 4500 ml of partial solution A and 1500 ml of partial solution B were each produced at a temperature of 25 ° C. Subsequently, 1500 ml of the partial solution B was stirred into the partial solution A within about 3 seconds. This gave a clear reddish mixed solution C having a temperature of 25 ° C. Immediately thereafter, the continuously stirred mixed solution C was supplied at a volume flow of 2000 ml / h through a plastic hose using a ProMinent experimental metering pump, model gamma g / 4a, while maintaining the temperature at 25 ° C. , Continuously transferred to the sprayer head of the spray dryer used in A), sprayed here as described in A) and dried in a stream of hot air (inlet temperature 320 ° C., outlet temperature 105 ° C.) ).
混合溶液Cは最初の2分間はなお澄んだ透明であったが、わずか2.5分後に顕著な濁りが観察された。5分後に著しい量の赤味がかった固形物が沈殿し、1時間後に完全に不透明な赤味がかった水性懸濁液が形成された。従って噴霧乾燥の開始時に澄んだ透明な溶液から均一な噴霧乾燥粉末がなお得られたが、噴霧乾燥を更に経過すると沈殿した赤味がかった固形物の増加する割合を有する不均一な噴霧乾燥粉末が得られ、その組成は計量し、最初に溶解して混合溶液Cを生成した量から著しく逸脱した(計量した量にもとづく化学量論はMo1V0.3Nb0.12Te0.23であり、1時間後に濾過により分離した固形物の元素組成はMo1V0.3Nb0.6Te0.4であった。赤味がかった固形物のX線回折パターンは5〜65°の2θ範囲で3つのきわめて広いピークを示し。ピークは約28°にある最大振幅を有する)。 Mixed solution C was still clear and clear for the first 2 minutes, but noticeable turbidity was observed after only 2.5 minutes. After 5 minutes a significant amount of reddish solids precipitated and after 1 hour a completely opaque reddish aqueous suspension had formed. A homogeneous spray-dried powder was therefore still obtained from the clear transparent solution at the beginning of the spray-drying, but a heterogeneous spray-dried powder having an increasing proportion of precipitated reddish solids after further spray-drying Was obtained, the composition of which was weighed and deviated significantly from the amount initially dissolved to form a mixed solution C (stoichiometry based on the weighed amounts was Mo 1 V 0.3 Nb 0.12 Te 0.23 The elemental composition of the solid separated by filtration after 1 hour was Mo 1 V 0.3 Nb 0.6 Te 0.4 The X-ray diffraction pattern of the reddish solid was 5 to 65 °. 3 shows a very broad peak in the 2θ range, which has a maximum amplitude at about 28 °).
すべての溶液/懸濁液を噴霧乾燥した後に得られる噴霧乾燥粉末をA)に記載されるように均一に混合し、熱処理(焼成)し、更に処理し、被覆触媒CS5が得られた。
F)本発明によらない方法により得られる多金属酸化物組成物から得られる多金属酸化物組成物を有する被覆触媒CS6の製造
E)で焼成後に得られる多金属酸化物をC)に記載されるように硝酸水溶液で処理し、残留する固形物をC)に記載されるように更に処理し、被覆触媒CS6が得られた。
G)被覆触媒S1〜CS6の試験
V2Aスチールからなる反応管(長さ140cm、外径60mm、内径8.5cm)にそれぞれ相当する被覆触媒を装填した。触媒床の長さは52cmに調節した(反応管の中心に適合した)。反応ガス混合物を予熱するために長さ30cmを有し、ステアタイト(C220 CeramTec社、直径2.2〜3.2mm)からなる予備床を使用した。触媒帯域の下流の反応管を引き続き同じステアタイト球で満たした。反応管を外部から全部の長さにわたり電気加熱マットにより加熱した。マット温度を340℃に設定した。反応を絶対圧力2バール、滞留時間(触媒床に関する)2.4秒で、プロパン:空気:水=1:15:14のモル組成を有する供給物(反応ガス出発混合物)を使用して実施した。反応管の1回の通過でのアクリル酸形成の選択率S(モル%)を生成物ガス流のガスクロマトグラフィー分析により決定した。使用される被覆触媒に関して以下の表に示される結果が得られた。
The spray-dried powder obtained after spray-drying all solutions / suspensions was mixed homogeneously as described in A), heat-treated (calcined) and further processed to give the coated catalyst CS5.
F) Preparation of coated catalyst CS6 having a multimetal oxide composition obtained from a multimetal oxide composition obtained by a method not according to the invention The multimetal oxide obtained after calcining with E) is described in C) The remaining solids were further treated as described under C) to give the coated catalyst CS6.
G) Test of Coated Catalysts S1 to CS6 Coated catalysts corresponding to V2A steel reaction tubes (length 140 cm, outer diameter 60 mm, inner diameter 8.5 cm) were respectively loaded. The length of the catalyst bed was adjusted to 52 cm (adapted to the center of the reaction tube). A pre-bed made of steatite (C220 CeramTec, diameter 2.2-3.2 mm) having a length of 30 cm was used for preheating the reaction gas mixture. The reaction tube downstream of the catalyst zone was subsequently filled with the same steatite spheres. The reaction tube was externally heated by an electric heating mat over the entire length. The mat temperature was set at 340 ° C. The reaction was carried out at a pressure of 2 bar absolute, a residence time of 2.4 seconds (relative to the catalyst bed), using a feed (reaction gas starting mixture) having a molar composition of propane: air: water = 1: 15: 14. . The selectivity S (mol%) of acrylic acid formation in a single pass through the reaction tube was determined by gas chromatography analysis of the product gas stream. The results shown in the table below were obtained for the coated catalyst used.
プロパン変換率C(モル%)およびアクリル酸形成の選択率は被覆触媒S1を100に設定してそれぞれ任意の値である。 The propane conversion C (mol%) and the selectivity for acrylic acid formation are respectively arbitrary values when the coating catalyst S1 is set to 100.
水29.21リットルを80℃に加熱した。80℃の温度を維持しながら、パラモリブデン酸アンモニウム四水和物((=七モリブデン酸アンモニウム)、H.C.Starck、Goslar(ドイツ)MoO3含量81.53質量%を有する)7.09kg、メタバナジン酸アンモニウム(H.C.Starck、Goslar(ドイツ)V2O5含量77.4質量%を有する)1.41kgおよびテルル酸(Fluka Chemie社、Buchs(スイス)Te(OH)6含量99%以上を有する)2.12kgを引き続き相次いでこれに溶解した。得られた溶液に、SiO2含量20質量%を有するシリカゾル5kg(LudoxAS−40 コロイダルシリカ2.5kg、水中の40質量%懸濁液、DuPont Product、Aldrich Chem.Comp.Inc.Milwaukee、米国および水2.5kgから製造した)を最後に添加し、溶液を50℃に冷却して部分溶液Aが得られた。
ニオブシュウ酸アンモニウム(H.C.Starck、Goslar(ドイツ)Nb含量20.1質量%を有する)2.16kgを80℃に加熱した水8.66リットルに溶解した。溶液を引き続き50℃に冷却し、部分溶液Bが得られた。 2.16 kg of ammonium niobium oxalate (HC Starck, Goslar (Germany) having an Nb content of 20.1% by weight) were dissolved in 8.66 l of water heated to 80 ° C. The solution was subsequently cooled to 50 ° C., and a partial solution B was obtained.
部分溶液AおよびBを、それぞれ50℃の温度で、結合し、混合し、A)に記載されるように噴霧乾燥した(部分溶液流A:1570ml/h、部分溶液流B:430ml/h)。 Partial solutions A and B were combined, mixed at a temperature of 50 ° C. respectively, and spray-dried as described under A) (partial solution stream A: 1570 ml / h, partial solution stream B: 430 ml / h). .
A)と同様の試験は混合溶液流が噴霧乾燥される時間まで沈殿物を含まないことを示した(使用されるゾルは同様に澄んだ透明であった)。 Tests similar to A) showed that the mixed solution stream was free of sediment until the time it was spray-dried (the sol used was also clear and transparent).
Claims (21)
Mo1VaM1 bM2 cM3 dM4 eOn (I)
(式中、
M1はTeおよびSbからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M2はNb,Ti、W、Ta、Bi、ZrおよびReからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M3はPb、Ni、Co、Fe、Pd、Ag、Pt、Cu、Au、Ga、Zn、Sn、In、Ce、Ir、Sm、Sc、Y、Pr、NdおよびTbからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
M4はLi、Ns、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Baからなる群からの少なくとも1種の元素であり、
aは0.01〜1であり、
bは0以上で1までの数であり、
cは0より大きく1までの数であり、
dは0以上で0.5までの数であり、
eは0以上で1までの数であり、
nは(I)中の酸素以外の元素の原子価および頻度数により決定される数である)
で表される多金属酸化物組成物Mの製造方法であり、多金属酸化物組成物Mに含まれる元素成分の多金属酸化物組成物Mの製造に必要な出発化合物から、溶剤中で混合溶液を連続的に製造し、溶剤を除去するために混合溶液を連続的に乾燥装置に供給し、得られた固形物を高温で熱処理し、その際熱処理が200〜1200℃で焼成することからなる多金属酸化物組成物Mの製造方法において、多金属酸化物組成物Mに含まれる元素成分の多金属酸化物組成物Mの製造に必要な出発化合物から、少なくとも2個の空間的に分離した必要な出発化合物の部分量をそれぞれ溶解して含有する部分溶液をまず製造し、2個以上の部分溶液から少なくとも2個の部分溶液流を製造し、2個以上の部分溶液流を結合して全溶液流を形成し、全溶液流が混合帯域を通過し、混合帯域内で必要な出発化合物の全部の量を溶解して含有する混合溶液流が形成され、混合溶液流が混合帯域内で微細な液体粒子に分解するかまたは混合帯域から混合溶液流を排出し、引き続き微細な液体粒子に分解し、混合溶液の微細な液体粒子をホットガスと接触することにより乾燥し、その際得られた固形物を高温で熱処理し、熱処理が200〜1200℃で焼成することからなることを特徴とする多金属酸化物組成物Mの製造方法。 Stoichiometric formula I:
Mo 1 V a M 1 b M 2 c M 3 d M 4 e O n (I)
(Where
M 1 is at least one element from the group consisting of Te and Sb;
M 2 is at least one element from the group consisting of Nb, Ti, W, Ta, Bi, Zr and Re;
M 3 represents Pb, Ni, Co, Fe, Pd, Ag, Pt, Cu, Au, Ga, Zn, Sn, In, Ce, Ir, Sm, Sc, Y, Pr, at least from the group consisting of Nd and Tb One element,
M 4 is at least one element from the group consisting of Li, Ns, K, Rb, Cs, Ca, Sr, and Ba;
a is 0.01 to 1,
b is a number from 0 to 1;
c is a number greater than 0 and up to 1;
d is a number not less than 0 and not more than 0.5,
e is a number from 0 to 1;
n is a number determined by the valence and frequency of elements other than oxygen in (I))
Is a method for producing a multimetal oxide composition M represented by the formula: mixing in a solvent a starting compound necessary for producing the multimetal oxide composition M of the element components contained in the multimetal oxide composition M Since the solution is continuously produced, the mixed solution is continuously supplied to the drying device to remove the solvent, and the obtained solid is heat-treated at a high temperature, and the heat treatment is performed at 200 to 1200 ° C. In the method for producing the multimetal oxide composition M, at least two spatially separated starting compounds required for producing the multimetal oxide composition M of the elemental components contained in the multimetal oxide composition M First, a partial solution is prepared, which contains each of the required partial amounts of the starting compounds dissolved therein, at least two partial solution streams are produced from the two or more partial solutions, and the two or more partial solution streams are combined. To form a total solution stream and mix Through the zone, a mixed solution stream is formed containing the entire amount of the required starting compound dissolved in the mixing zone, and the mixed solution stream breaks down into fine liquid particles in the mixing zone or The mixed solution stream is discharged, and subsequently decomposed into fine liquid particles, and the fine liquid particles of the mixed solution are dried by contact with hot gas, and the obtained solid is heat-treated at a high temperature. A method for producing a multimetal oxide composition M, which comprises sintering at a temperature of from 1,200 ° C to 1,200 ° C.
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