JP2004313869A - Method for manufacturing catalyst for synthesizing acrylonitrile - Google Patents

Method for manufacturing catalyst for synthesizing acrylonitrile Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a catalyst capable of achieving a particularly high yield of acrilonitrile when propylene is subjected to gas contact ammoxidation. <P>SOLUTION: This method for manufacturing the catalyst for synthesizing the acrylonitrile has a process of preparing an aqueous slurry composed of a liquid phase and a solid phase containing at least molybdenum, bismuth, iron and silica, a process of drying the aqueous slurry, and a process of firing the obtained dry matter, 75 to 95 mol% of the molybdenum, 80 to 100 mol% of the bismuth and 40 to 80 mol% of the iron in the aqueous slurry exist in the solid phase. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロピレンを分子状酸素およびアンモニアにより気相接触アンモ酸化してアクリロニトリルを合成する際に使用する触媒の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プロピレンの気相接触アンモ酸化によりアクリロニトリルを合成する際に用いられる触媒に関しては、これまで数多くの提案がされている。
例えば、特許文献1〜6にはモリブデンおよびビスマスを主成分とする触媒が開示されている。また、特許文献7には、モリブデン、ビスマス、鉄およびナトリウムを含むアクリロニトリル合成用触媒を製造する際に、調合スラリー中における固形分濃度を40質量%以下にする方法が開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特公昭61−13701号公報
【特許文献2】
特開昭59−204163号公報
【特許文献3】
特開平1−228950号公報
【特許文献4】
特開平10−43595号公報
【特許文献5】
特開平10−156185号公報
【特許文献6】
米国特許第5688739号明細書
【特許文献7】
特開昭50−125984号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1〜6は、主に触媒の構成元素およびその組成比に関するものであり、例えば触媒製造過程において調製されるスラリーの状態など、触媒製造方法の詳細についてはほとんど言及されていなかった。一方、特許文献7には、調合スラリー中における固形分濃度を特定の範囲に制御することが開示されてはいるものの、このような方法で製造された触媒を使用してもアクリロニトリルの収率は未だ不十分であり、工業的見地から、さらなる改良が必要であった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、プロピレンを気相接触アンモ酸化した際に特に高いアクリロニトリル収率を達成できる触媒の製造方法を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクリロニトリル合成用触媒の製造方法は、少なくともモリブデンと、ビスマスと、鉄と、シリカとを含み、液相と固相との二相からなる水性スラリー調製する工程と、該水性スラリーを乾燥する工程と、得られた乾燥物を焼成する工程とを有するアクリロニトリル合成用触媒の製造方法において、水性スラリー中のモリブデンのうち75〜95モル%と、ビスマスのうち80〜100モル%と、鉄のうち40〜80モル%とは、固相に存在することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のアクリロニトリル合成用触媒の製造方法では、まず、少なくともモリブデンと、ビスマスと、鉄と、シリカとを含み、水溶液からなる液相中に固相である沈殿粒子が分散した状態の水性スラリーを調製するが、ここで、モリブデンのうち75〜95モル%と、ビスマスのうち80〜100モル%と、鉄のうち40〜80モル%は固相に存在するように、水性スラリーを調製する。
【0008】
すなわち、水性スラリー中において、全てのモリブデンのうち25〜5モル%と、全ての鉄のうち60〜20モル%とは、イオンもしくは微小コロイド粒子の状態で水溶液中(液相)に存在し、モリブデンと鉄の残りは、不溶化し、沈殿粒子(固相)に取り込まれた状態で存在している。ビスマスは、全てのビスマスのうち20モル%以下が液相に存在し、残りが固相に取り込まれた状態で存在しているか、あるいは、全てのビスマスが固相に取り込まれた状態で存在している。
【0009】
ここで水性スラリー中の液相および固相について、本発明においては以下のように定義する。
すなわち、水性スラリーを遠心分離し、ついでその上澄み液を目開き1μmのフィルタで限外ろ過した際に、このフィルタを通過したもの(ろ液)は液相と定義する。一方、遠心分離により沈降したもの(沈降物)およびその後の限外ろ過でフィルタを通過しなかったもの(ろ過残渣)は固相と定義する。
ただし、沈降物およびろ過残渣を湿らす形で付着している水分は、液相(付着液相)とみなし、この付着液相の量は、沈降物およびろ過残渣を100℃で18時間乾燥させた際に減少した質量をもってその量とみなす。また、この付着液相の組成は、限外ろ過で得られたろ液の組成と同一であるとみなす。なお、例えば遠心分離しても沈降せず浮遊しているような数十nm程度のコロイド粒子等は、目開き1μmのフィルタで限外ろ過した際のろ液に含まれるので、液相と定義する。
【0010】
モリブデン、ビスマス、鉄のうちの1種でも、水性スラリー中において、上記範囲を満足するモル比で固相に存在しない場合には、この水性スラリーを乾燥、焼成して得られた触媒を使用してプロピレンのアンモ酸化を行っても、十分なアクリロニトリル収率が得られない。
なお、液相および固相におけるモリブデン、ビスマス、鉄の定量は、例えばICP発光分光分析法などで行える。
【0011】
水性スラリーの調製方法としては、水性スラリー中のモリブデンのうち75〜95モル%と、ビスマスのうち80〜100モル%と、鉄のうち40〜80モル%とが固相に存在する水性スラリーが調製できる方法であれば特に制限はなく、水中に、少なくともモリブデン原料と、ビスマス原料と、鉄原料と、シリカとを添加すればよいが、好ましくは、まず、少なくともモリブデンを含む液(A液)と、少なくともビスマスを含む液(B液)とを個別に調製し、その後、A液にB液を投入する工程を含む調製方法が好ましい。この際、A液はモリブデンの他にシリカを含んでいることがより好ましく、B液はビスマスの他に鉄を含んでいることがより好ましい。
【0012】
A液にB液を投入する方法については特に限定はないが、得られる水性スラリー中におけるモリブデン、ビスマスおよび鉄の液相および固相における存在比を上述のように特定に制御するために、できるだけ迅速に投入を終えることが好ましく、投入所要時間としては、5分以下、好ましくは2分以下、さらに好ましくは1分以下である。また、A液にB液を投入する際には、A液の入った容器内を攪拌しながら投入操作を行ってもよいが、水性スラリー中におけるモリブデン、ビスマスおよび鉄の液相および固相における存在比を上述のように特定に制御するためには、攪拌の程度は小さいほど好ましく、ほとんど撹拌しないか、もしくは全く攪拌しない方法が特に好ましい。ただし、A液へのB液の投入が終わった後は攪拌することが好ましい。
【0013】
水性スラリーを調製する際の液温については特に制限はないが、好ましくは70℃以下、より好ましくは50℃以下に維持する。液温が70℃を超えると、得られる水性スラリー中におけるモリブデン、ビスマスおよび鉄の液相および固相における存在比を上述のように特定に制御することが困難となる場合がある。
また、得られた水性スラリーには、必要に応じて70〜105℃の範囲において熟成、濃縮等の加熱処理を施してもよいが、水性スラリー中におけるモリブデン、ビスマスおよび鉄の液相および固相における存在比を上述のように特定に制御するためには、熟成、濃縮等の加熱処理は行わないことが好ましい。
【0014】
水性スラリーの調製に使用するモリブデン原料、ビスマス原料、鉄原料としては特に限定されず、これら各金属元素の硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、アンモニウム塩、酸化物、ハロゲン化物等の金属化合物を使用できる。例えば、モリブデン原料としてはパラモリブデン酸アンモニウム、二モリブデン酸アンモニウム、三酸化モリブデン、二酸化モリブデン、モリブデン酸、塩化モリブデン等が使用でき、ビスマス原料としては酸化ビスマス、硝酸ビスマス、炭酸ビスマス、酢酸酸化ビスマス、硝酸水酸化ビスマス等が使用でき、鉄原料としては鉄粉、酸化鉄(III)、硝酸鉄(III)等が使用できる。
また、使用する原料の種類によっては、その原料の水への溶解度を調製するための成分を水性スラリーに添加してもよく、例えば硝酸塩を使用する場合には、硝酸を水性スラリー中0.1〜4質量%の濃度となるように使用してもよい。
【0015】
シリカ原料としては、コロイダルシリカが好ましく、市販のものを適宜選択して使用できる。また、コロイダルシリカにおけるコロイド粒子の大きさ(直径)には特に制限はないが、2〜100nmが好ましく、5〜50nmが特に好ましい。また、コロイド粒子の大きさは、均一であっても数種類の大きさのものが混ざったものであってもどちらでもよい。なお、シリカ原料としてコロイダルシリカを用いた場合には、コロイダルシリカは、本発明においてはほぼ100モル%が液相に存在する。
【0016】
また、水性スラリーに使用する水の量としては、水性スラリーの固形分濃度が10〜40質量%となるような量が好ましく、15〜30質量%となるような量がさらに好ましい。
【0017】
また、このような水性スラリーは、モリブデン、ビスマス、鉄、シリカ以外の他の成分を含んでいてもよく、最終的に得られるアクリロニトリル合成用触媒を構成する元素は、モリブデン、ビスマス、鉄、シリカとともに水性スラリー中に含まれることが好ましい。
具体的には、最終的に得られるアクリロニトリル合成用触媒のより好ましい組成としては、下記一般式(1)で表される組成が挙げられるので、このような組成となるように、モリブデン、ビスマス、鉄、シリカ以外の式(1)中、A、Bで示される元素の原料(例えば、その元素の硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩、アンモニウム塩、酸化物、ハロゲン化物等)をあらかじめ水性スラリーに添加しておくことが好ましい。
これらA、Bで示される元素については、水性スラリー中いかなる比率で液相と固相とに存在していてもかまわない。
【0018】
MoBiFe(SiO・・・(1)
(式中、Mo、Bi、FeおよびOはそれぞれモリブデン、ビスマス、鉄および酸素を表し、Aはナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムおよびタリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、Bはコバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、タングステン、銀、アルミニウム、リン、ホウ素、スズ、鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、インジウム、イオウ、セレン、テルル、ランタンおよびセリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、SiOはシリカを表す。ただし、a、b、c、d、e、fおよびgは各元素の原子比を表し、a=12のとき、0.1≦b≦5、0.1≦c≦10、0.01≦d≦3、0≦e≦20、10≦g≦200であり、fは前記各元素の原子価を満足するのに必要な酸素の原子比である。)
【0019】
ここでa=12のとき、b<0.1では、アクリロニトリル選択性が低くなる傾向にあり、b>5では、プロピレン転化率が低くなる傾向にある。c<0.1では、アクリロニトリル選択性が低くなるなる傾向にあり、c>10では、プロピレン転化率が低くなる傾向にある。d<0.01ではアクリロニトリル選択性が低くなるなる傾向にあり、d>3ではプロピレン転化率が低くなる傾向にある。e>20ではアクリロニトリル選択性が低くなるなる傾向にある。また、g<10では、アクリロニトリル選択性が低くなるなる傾向にあり、g>200では、プロピレン転化率が低くなる傾向にある。
【0020】
以上のようにして調製された水性スラリー中における固相成分、すなわち沈殿粒子の大きさについては特に制限はないが、2〜500μm程度が好ましい。
【0021】
このようにして得られた水性スラリーを、ついで乾燥する。乾燥方法としては特に制限はないが、得られる乾燥物の形状としては球形が好ましく、また、その外径は1〜200μmが好ましく、5〜100μmが特に好ましいことから、スプレー乾燥機、特に、回転円盤型スプレー乾燥機、圧力ノズル型スプレー乾燥機、二流体ノズル型スプレー乾燥機等が好ましく用いられる。
この際、スプレー乾燥機機の乾燥室内に流通させる熱風の温度は、乾燥室内への導入口付近における温度が130〜450℃であることが好ましく、140〜400℃がさらに好ましい。また、乾燥室出口付近における温度は100〜200℃が好ましく、110〜180℃がさらに好ましい。
【0022】
ついで、得られた乾燥物を焼成することにより、アクリロニトリル合成用触媒が得られる。
焼成温度としては特に制限はないが、乾燥物を500〜750℃の範囲の温度で焼成することにより、望ましい触媒活性構造が形成され、得られた触媒を使用してプロピレンのアンモ酸化を行った場合に、高いアクリロニトリル収率を得ることができる。また、500〜750℃での焼成する前に、より低温での予備焼成を行うことが好ましい。予備焼成は、例えば、250〜400℃程度の温度、または、400〜500℃程度の温度のいずれか一方の条件で行ってもよいし、両方の条件で行ってもよい。このように1〜2段階の予備焼成を行った後、500〜750℃の範囲の温度で焼成を行うと、非常に望ましい触媒活性構造が形成され、得られた触媒を使用してプロピレンのアンモ酸化を行った場合に、より高いアクリロニトリル収率を得ることができる。
焼成時間についても特に制限はないが、1時間以上焼成することが好ましい。1時間未満では、焼成して得られた触媒を使用してプロピレンのアンモ酸化を行った場合に、十分なアクリロニトリル収率が得られない場合がある。具体的には、1時間以上予備焼成した後、1時間以上500〜750℃で焼成することが好ましい。
焼成方法についても特に制限はなく、汎用の焼成炉を用いることができるが、ロータリーキルン、流動焼成炉等が特に好ましく用いられる。
焼成雰囲気としては、空気が特に好ましく用いられるが、窒素、二酸化炭素等の不活性ガス、窒素酸化物、水蒸気等を一部含んでいてもよい。
【0023】
このようにして得られたアクリロニトリル合成用触媒の形状および大きさについては特に制限はないが、形状は球形が特に好ましく、また、その外径は1〜200μmが好ましく、5〜100μmが特に好ましい。
【0024】
得られたアクリロニトリル合成用触媒を用いて、プロピレンを分子状酸素およびアンモニアにより気相接触アンモ酸化してアクリロニトリルを合成する方法としては、特に制限はないが、流動床反応器を用いることが好ましく、アクリロニトリル合成用触媒を流動床反応器に投入した後、例えば400〜500℃、常圧〜300kPaの条件下において、少なくとも分子状酸素とアンモニアとプロピレンとを含有し、必要に応じて不活性ガスや水蒸気で希釈された原料ガスを流動床反応器に流通させることにより、プロピレンが気相接触アンモ酸化されアクリロニトリルが生成する。
原料ガス中のプロピレンの濃度は広い範囲で変えることができ、1〜20容量%が適当であり、特に3〜15容量%が好ましい。
原料ガスに使用する酸素源としては、空気を用いることが工業的には有利であるが、必要に応じて純酸素を空気と混合し空気を富化して使用してもよい。
また、原料ガス中のプロピレン対酸素のモル比は1:1.5〜1:3、プロピレン対アンモニアのモル比は1:1〜1:1.5が好ましい。
【0025】
以上説明したように、少なくともモリブデンと、ビスマスと、鉄と、シリカとを含み、液相と固相とからなる水性スラリーを調製する工程と、該水性スラリーを乾燥する工程と、得られた乾燥物を焼成する工程とを有するアクリロニトリル合成用触媒の製造方法において、水性スラリー中のモリブデンのうち75〜95モル%と、ビスマスのうち80〜100モル%と、鉄のうち40〜80モル%とが、固相に存在するように水性スラリーを調製すると、最終的に得られるアクリロニトリル合成用触媒は、非常に高いアクリロニトリル収率を達成するものとなる。
【0026】
このように水性スラリー中における各金属の存在比を調整することにより、アクリロニトリル収率が高くなる理由については明らかではないが、以下のように考えられる。
すなわち、少なくともモリブデンと、ビスマスと、鉄と、シリカとを含み、液相と固相とからなる水性スラリーを調製し、ついで、この水性スラリーを乾燥した場合、得られる乾燥物は、水性スラリーの時点で固相に存在していた成分を液相に存在していた成分が包み込むような微細構造となると推定できる。したがって、水性スラリーの時点で触媒構成元素、すなわち、少なくともモリブデンとビスマスと鉄とを、固相と液相とに好ましい比率で配分しておくことが、最終的に得られるアクリロニトリル合成用触媒の触媒構造を構築するうえで重要な因子となり、アクリロニトリル収率に大きな影響を及ぼすものと考えられる。
【0027】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して具体的に説明する。ただし、下記実施例および比較例中の「部」は質量部を意味する。
【0028】
水性スラリー中の固相におけるモリブデン、ビスマス、鉄の定量と、触媒の活性試験を以下の要領で実施した。
(1)水性スラリー中の固相におけるモリブデン、ビスマス、鉄の定量
水性スラリーCグラムを遠心分離機(10000回転で15分間処理)にて上澄み液と沈降物とに分離し、その上澄み液を目開き1μmのフィルターにて限外ろ過した。
得られた遠心分離後の沈降物および限外ろ過のろ過残渣を箱型乾燥機にて100℃で18時間乾燥した。得られた乾燥物の合計質量はDグラムであった。
限外ろ過により得られたろ液の質量はEグラムであった。
このろ液中におけるモリブデン、ビスマスおよび鉄の量をICP発光分光分析装置(日本ジャーレルアッシュ社製ICAP−577)を用いて定量した。その結果、ろ液中に存在するモリブデン、ビスマスおよび鉄の量はそれぞれFグラム、Gグラム、Hグラムと定量できた。
一方、遠心分離後の沈降物および限外ろ過のろ過残渣を合わせたものを乾燥したものを、さらに300℃にて3時間焼成し、焼成物とした。
得られた焼成物を36質量%塩酸5部、57質量%ヨウ化水素酸10部および47質量%フッ化水素酸2.5部の混合水溶液に完全に溶解させ、次いで、ICP発光分光分析装置を用いてモリブデン、ビスマスおよび鉄の量を定量した。その結果、この焼成物中に存在するモリブデン、ビスマスおよび鉄の量はそれぞれJグラム、Kグラム、Lグラムと定量できた。
【0029】
以上の結果より、水性スラリー中における全モリブデン原子のうち固相に存在する割合SMo(モル%)、水性スラリー中における全ビスマス原子のうち固相に存在する割合SBi(モル%)、水性スラリー中における全鉄原子のうち固相に存在する割合SFe(モル%)は、以下の各式により算出される。
Mo(モル%)=[J−F×(C−D−E)/E]/(J+F)×100
Bi(モル%)=[K−G×(C−D−E)/E]/(K+G)×100
Fe(モル%)=[L−H×(C−D−E)/E]/(L+H)×100
【0030】
(2)触媒の活性試験
塔径2インチの流動床反応器を用いてプロピレンをアンモ酸化して、アクリロニトリルを合成した。
原料ガスとしては、プロピレン/アンモニア/空気/水蒸気=1/1.2/9.5/0.5(モル比)の混合ガスを用い、これをガス線速度18cm/秒で反応器内に導入した。反応温度は430℃、反応圧力は200KPaとした。
反応ガスの分析(反応試験分析)はガスクロマトグラフィーにより行った。
また、接触時間、プロピレンの転化率、アクリロニトリルの選択率およびアクリロニトリルの収率は以下のように定義される。
接触時間(秒)=かさ密度基準の触媒容積(L)/反応条件に換算した供給ガス流量(L/秒)
プロピレンの転化率(%)=Q/P×100
アクリロニトリルの選択率(%)=R/Q×100
アクリロニトリルの収率(%)=R/P×100
なお、Pは供給したプロピレンのモル数、Qは反応したプロピレンのモル数、Rは生成したアクリロニトリルのモル数を表す。
【0031】
[実施例1]
30質量%コロイダルシリカ(コロイド粒子平均直径20nm)1634.2部および水820部の混合液に、攪拌しながらパラモリブデン酸アンモニウム411.6部を溶解し、40℃に加温し、A液とした。
別に、10質量%硝酸水溶液730部に、攪拌しながら硝酸鉄(III)157.0部、硝酸ニッケル225.9部、硝酸コバルト113.0部、硝酸マグネシウム49.8部、硝酸ランタン42.1部、硝酸クロム31.1部、硝酸ビスマス47.1部、硝酸カリウム1.4部および硝酸ルビジウム2.3を溶解させ、40℃に加温し、B液とした。
A液の攪拌を完全に停止し、そこにB液を30秒かけて投入し、投入が終了した後、再び攪拌を開始し、水性スラリー(1)を得た。
得られた水性スラリー(1)について先に説明した定量方法により分析したところ、水性スラリー(1)中における全モリブデン原子のうち固相に存在する割合は90モル%、水性スラリー(1)中における全ビスマス原子のうち固相に存在する割合は92モル%、水性スラリー(1)中における全鉄原子のうち固相に存在する割合は60モル%であった。
【0032】
ついで、水性スラリー(1)を回転円盤型スプレー乾燥機にて、熱風の導入口における温度を280℃、出口における温度を170℃にコントロールしながら乾燥した。
得られた乾燥物を空気雰囲気下、300℃で2時間、次いで450℃で2時間予備焼成した後、600℃で3時間流動焼成炉にて焼成することで触媒(1)を得た。触媒(1)はほぼ球形の粒子であり、平均粒子径は、52μmであった。
こうして得られた触媒(1)の組成は、原料の仕込み比によれば以下の通りである。
Mo12Bi0.5FeNiCoMgCr0.4La0.50.07Rb0.08(SiO42
(ここで、xは他の各成分の原子価を満足するのに必要な酸素の原子比である。)
【0033】
得られた触媒(1)について、先に説明した活性試験を接触時間3.0秒にて行ったところ、プロピレンの転化率は98.5%、アクリロニトリルの選択率は84.7%、アクリロニトリルの収率は83.4%であった。
【0034】
[比較例1]
実施例1において、A液およびB液の温度を60℃に変更し、A液をよく攪拌した状態でそこにB液を4分かけて投入し、次いで95℃まで昇温し、同温度で3時間熟成処理する方法に変更した以外は実施例1と同様にして水性スラリー(2)を得た。
得られた水性スラリー(2)について実施例1と同様にして定量分析したところ、水性スラリー(2)中における全モリブデン原子のうち固相に存在する割合は55モル%、水性スラリー(2)中における全ビスマス原子のうち固相に存在する割合は72モル%、水性スラリー(2)中における全鉄原子のうち固相に存在する割合は15モル%であった。
ついで水性スラリー(2)について、その後の工程を実施例1と同様にして触媒(2)を得た。
得られた触媒(2)について、実施例1と同様にして活性試験を行ったところ、プロピレンの転化率は97.1%、アクリロニトリルの選択率は82.3%、アクリロニトリルの収率は79.9%であった。
【0035】
[比較例2]
実施例1において、B液の調合に用いる硝酸水溶液の濃度を2質量%に変更し、A液およびB液の温度を80℃に変更し、A液をよく攪拌した状態でそこにB液を7分かけて投入し、次いで101℃まで昇温し、同温度で6時間熟成処理する方法に変更した以外は実施例1と同様にして水性スラリー(3)を得た。
得られた水性スラリー(3)について実施例1と同様にして定量分析したところ、水性スラリー(3)中における全モリブデン原子のうち固相に存在する割合は22モル%、水性スラリー(3)中における全ビスマス原子のうち固相に存在する割合は90モル%、水性スラリー(3)中における全鉄原子のうち固相に存在する割合は25モル%であった。
ついで水性スラリー(3)について、その後の工程を実施例1と同様にして触媒(3)を得た。
得られた触媒(3)について、実施例1と同様にして活性試験を行ったところ、プロピレンの転化率は96.8%、アクリロニトリルの選択率は82.9%、アクリロニトリルの収率は80.2%であった。
【0036】
[比較例3]
実施例1において、A液およびB液の温度を70℃に変更し、A液をよく攪拌した状態でそこにB液を30分かけて投入する方法に変更した以外は実施例1と同様にして水性スラリー(4)を得た。
得られた水性スラリー(4)について実施例1と同様にして定量分析したところ、水性スラリー(4)中における全モリブデン原子のうち固相に存在する割合は88モル%、水性スラリー(4)中における全ビスマス原子のうち固相に存在する割合は74モル%、水性スラリー(4)中における全鉄原子のうち固相に存在する割合は34モル%であった。
ついで水性スラリー(4)について、その後の工程を実施例1と同様にして触媒(4)を得た。
得られた触媒(4)について、実施例1と同様にして活性試験を行ったところ、プロピレンの転化率は97.9%、アクリロニトリルの選択率は83.1%、アクリロニトリルの収率は81.4%であった。
【0037】
[比較例4]
実施例1において、水820部に攪拌しながらパラモリブデン酸アンモニウム411.6部を溶解し、70℃に加温したものをA液とし、B液の温度を70℃とし、A液の攪拌を停止した状態でそこにB液を2分かけて投入し、投入終了後再び攪拌を開始し、そこに30質量%コロイダルシリカ1634.2部を投入する方法に変更した以外は実施例1と同様にして水性スラリー(5)を得た。
得られた水性スラリー(5)について実施例1と同様にして定量分析したところ、水性スラリー(5)中における全モリブデン原子のうち固相に存在する割合は62モル%、水性スラリー(5)中における全ビスマス原子のうち固相に存在する割合は68モル%、水性スラリー(5)中における全鉄原子のうち固相に存在する割合は48モル%であった。
ついで水性スラリー(5)について、その後の工程を実施例1と同様にして触媒(5)を得た。
触媒(5)について、実施例1と同様にして活性試験を行ったところ、プロピレンの転化率は97.7%、アクリロニトリルの選択率は82.6%、アクリロニトリルの収率は80.7%であった。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の製造方法によれば、プロピレンを分子状酸素およびアンモニアにより気相接触アンモ酸化してアクリロニトリルを合成する反応において、高いアクリロニトリル収率を達成できるアクリロニトリル合成用触媒を製造することができる。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a catalyst used for synthesizing acrylonitrile by subjecting propylene to gas phase catalytic ammoxidation with molecular oxygen and ammonia.
[0002]
[Prior art]
Many proposals have been made on catalysts used for synthesizing acrylonitrile by gas phase catalytic ammoxidation of propylene.
For example, Patent Documents 1 to 6 disclose catalysts containing molybdenum and bismuth as main components. Further, Patent Document 7 discloses a method for producing a catalyst for synthesizing acrylonitrile containing molybdenum, bismuth, iron and sodium, in which the solid content concentration in the prepared slurry is 40% by mass or less.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-B-61-13701
[Patent Document 2]
JP-A-59-204163
[Patent Document 3]
JP-A-1-228950
[Patent Document 4]
JP-A-10-43595
[Patent Document 5]
JP-A-10-156185
[Patent Document 6]
U.S. Pat. No. 5,688,739
[Patent Document 7]
JP-A-50-125984
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, Patent Documents 1 to 6 mainly relate to the constituent elements of the catalyst and the composition ratio thereof, and hardly mention the details of the catalyst production method, for example, the state of a slurry prepared in the catalyst production process. . On the other hand, Patent Document 7 discloses that the solid content concentration in the prepared slurry is controlled to a specific range, but the yield of acrylonitrile can be increased even by using a catalyst produced by such a method. It was still inadequate and further improvement was needed from an industrial point of view.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for producing a catalyst capable of achieving a particularly high acrylonitrile yield when propylene is subjected to gas phase catalytic ammoxidation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a catalyst for acrylonitrile synthesis of the present invention comprises a step of preparing an aqueous slurry comprising at least molybdenum, bismuth, iron, and silica and comprising a liquid phase and a solid phase, and drying the aqueous slurry. And a step of calcining the obtained dried product, wherein 75 to 95 mol% of molybdenum in the aqueous slurry, 80 to 100 mol% of bismuth, and iron in the aqueous slurry. Of these, 40 to 80 mol% is characterized by being present in a solid phase.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the method for producing a catalyst for acrylonitrile synthesis of the present invention, first, at least molybdenum, bismuth, iron, and silica, the aqueous slurry in a state where the precipitated particles as a solid phase are dispersed in a liquid phase of an aqueous solution. Here, the aqueous slurry is prepared such that 75 to 95 mol% of molybdenum, 80 to 100 mol% of bismuth, and 40 to 80 mol% of iron are present in the solid phase.
[0008]
That is, in the aqueous slurry, 25 to 5 mol% of all molybdenum and 60 to 20 mol% of all iron are present in an aqueous solution (liquid phase) in the form of ions or fine colloid particles, The remainder of molybdenum and iron is insolubilized and exists in a state of being incorporated into precipitated particles (solid phase). As for bismuth, 20 mol% or less of all bismuth is present in a liquid phase, and the rest is present in a state in which it is incorporated in a solid phase, or in a state where all bismuth is incorporated in a solid phase. ing.
[0009]
Here, the liquid phase and the solid phase in the aqueous slurry are defined as follows in the present invention.
That is, when the aqueous slurry is centrifuged, and then the supernatant liquid is subjected to ultrafiltration with a filter having a mesh size of 1 μm, the liquid passing through this filter (filtrate) is defined as a liquid phase. On the other hand, those precipitated by centrifugation (sediment) and those that did not pass through the filter in the subsequent ultrafiltration (filtration residue) are defined as solid phases.
However, the moisture adhering to the sediment and the filtration residue in a wet form is regarded as a liquid phase (adhesion liquid phase), and the amount of the adhesion liquid phase is determined by drying the sediment and the filtration residue at 100 ° C. for 18 hours. The mass that has been reduced at that time is regarded as the amount. The composition of the attached liquid phase is considered to be the same as the composition of the filtrate obtained by ultrafiltration. In addition, for example, colloid particles of about several tens nm that do not settle even when centrifuged and are suspended are included in the filtrate obtained by ultrafiltration with a filter having an aperture of 1 μm, and thus are defined as a liquid phase. I do.
[0010]
If at least one of molybdenum, bismuth, and iron does not exist in the solid phase in the aqueous slurry at a molar ratio satisfying the above range, a catalyst obtained by drying and calcining the aqueous slurry is used. Propylene ammoxidation does not provide a sufficient acrylonitrile yield.
The determination of molybdenum, bismuth, and iron in the liquid phase and the solid phase can be performed by, for example, ICP emission spectroscopy.
[0011]
As a method for preparing the aqueous slurry, an aqueous slurry containing 75 to 95 mol% of molybdenum, 80 to 100 mol% of bismuth, and 40 to 80 mol% of iron in a solid phase in the aqueous slurry is used. There is no particular limitation as long as it can be prepared, and at least a molybdenum raw material, a bismuth raw material, an iron raw material, and silica may be added to water. Preferably, first, a liquid containing at least molybdenum (liquid A) And a solution containing at least bismuth (solution B), and then a step of charging the solution A with the solution B is preferable. At this time, the liquid A more preferably contains silica in addition to molybdenum, and the liquid B more preferably contains iron in addition to bismuth.
[0012]
There is no particular limitation on the method of charging the liquid B to the liquid A, but in order to specifically control the abundance ratio of molybdenum, bismuth and iron in the liquid phase and solid phase in the obtained aqueous slurry as described above, It is preferable that the charging is completed promptly, and the charging time is 5 minutes or less, preferably 2 minutes or less, and more preferably 1 minute or less. Further, when the solution B is charged into the solution A, the charging operation may be performed while stirring the inside of the container containing the solution A. However, in the liquid phase and the solid phase of molybdenum, bismuth and iron in the aqueous slurry, In order to specifically control the abundance ratio as described above, the degree of stirring is preferably as small as possible, and a method in which stirring is performed with little or no stirring is particularly preferable. However, it is preferable to stir the mixture after the addition of the solution B to the solution A.
[0013]
The liquid temperature at the time of preparing the aqueous slurry is not particularly limited, but is preferably maintained at 70 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower. When the liquid temperature exceeds 70 ° C., it may be difficult to specifically control the abundance ratio of molybdenum, bismuth, and iron in the liquid phase and solid phase in the obtained aqueous slurry as described above.
The obtained aqueous slurry may be subjected to heat treatment such as aging and concentration in the range of 70 to 105 ° C. as necessary. However, the liquid phase and the solid phase of molybdenum, bismuth and iron in the aqueous slurry may be used. In order to specifically control the abundance ratio in the above, it is preferable not to perform heat treatment such as aging and concentration.
[0014]
The molybdenum raw material, the bismuth raw material, and the iron raw material used in the preparation of the aqueous slurry are not particularly limited, and metal compounds such as nitrates, carbonates, acetates, ammonium salts, oxides, and halides of these metal elements can be used. . For example, as a molybdenum raw material, ammonium paramolybdate, ammonium dimolybdate, molybdenum trioxide, molybdenum dioxide, molybdic acid, molybdenum chloride, etc. can be used.As a bismuth raw material, bismuth oxide, bismuth nitrate, bismuth carbonate, bismuth acetate oxide, Bismuth nitrate hydroxide and the like can be used, and iron powder, iron oxide (III), iron nitrate (III) and the like can be used as the iron raw material.
Depending on the type of raw material used, a component for adjusting the solubility of the raw material in water may be added to the aqueous slurry.For example, when nitrate is used, nitric acid is added to the aqueous slurry in an amount of 0.1%. You may use it so that it may become the density | concentration of 4 mass%.
[0015]
As the silica raw material, colloidal silica is preferable, and a commercially available one can be appropriately selected and used. The size (diameter) of the colloidal particles in the colloidal silica is not particularly limited, but is preferably 2 to 100 nm, particularly preferably 5 to 50 nm. The size of the colloid particles may be either uniform or a mixture of several sizes. When colloidal silica is used as a silica raw material, about 100 mol% of colloidal silica is present in the liquid phase in the present invention.
[0016]
The amount of water used in the aqueous slurry is preferably such that the solid content concentration of the aqueous slurry is 10 to 40% by mass, more preferably 15 to 30% by mass.
[0017]
Further, such an aqueous slurry may contain other components other than molybdenum, bismuth, iron, and silica, and the elements constituting the finally obtained acrylonitrile synthesis catalyst include molybdenum, bismuth, iron, and silica. Together with the aqueous slurry.
More specifically, a more preferable composition of the finally obtained acrylonitrile synthesis catalyst includes a composition represented by the following general formula (1). Therefore, molybdenum, bismuth, In the formula (1) other than iron and silica, raw materials of the elements represented by A and B in the formula (1) (for example, nitrates, carbonates, acetates, ammonium salts, oxides, halides, etc. of the elements) are previously added to the aqueous slurry. It is preferable to keep it.
These elements represented by A and B may exist in the liquid phase and the solid phase in any ratio in the aqueous slurry.
[0018]
MoaBibFecAdBeOf(SiO2)g... (1)
(Wherein, Mo, Bi, Fe and O represent molybdenum, bismuth, iron and oxygen, respectively, A is at least one element selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium, cesium and thallium, and B is cobalt , Nickel, copper, zinc, magnesium, calcium, strontium, barium, titanium, vanadium, chromium, manganese, tungsten, silver, aluminum, phosphorus, boron, tin, lead, gallium, germanium, arsenic, antimony, niobium, tantalum, zirconium At least one element selected from the group consisting of: indium, sulfur, selenium, tellurium, lanthanum, and cerium;2Represents silica. However, a, b, c, d, e, f and g represent the atomic ratio of each element, and when a = 12, 0.1 ≦ b ≦ 5, 0.1 ≦ c ≦ 10, 0.01 ≦ d ≦ 3, 0 ≦ e ≦ 20, 10 ≦ g ≦ 200, and f is the atomic ratio of oxygen necessary to satisfy the valence of each element. )
[0019]
Here, when a = 12, when b <0.1, acrylonitrile selectivity tends to decrease, and when b> 5, the propylene conversion rate tends to decrease. When c <0.1, acrylonitrile selectivity tends to decrease, and when c> 10, propylene conversion tends to decrease. When d <0.01, acrylonitrile selectivity tends to decrease, and when d> 3, propylene conversion tends to decrease. When e> 20, acrylonitrile selectivity tends to decrease. When g <10, acrylonitrile selectivity tends to decrease, and when g> 200, propylene conversion tends to decrease.
[0020]
The solid phase component in the aqueous slurry prepared as described above, that is, the size of precipitated particles is not particularly limited, but is preferably about 2 to 500 μm.
[0021]
The aqueous slurry thus obtained is then dried. The drying method is not particularly limited, but the shape of the obtained dried product is preferably spherical, and its outer diameter is preferably from 1 to 200 μm, particularly preferably from 5 to 100 μm. A disk type spray dryer, a pressure nozzle type spray dryer, a two-fluid nozzle type spray dryer and the like are preferably used.
At this time, the temperature of the hot air circulated in the drying chamber of the spray dryer is preferably 130 to 450 ° C near the inlet to the drying chamber, and more preferably 140 to 400 ° C. Further, the temperature near the outlet of the drying chamber is preferably from 100 to 200 ° C, more preferably from 110 to 180 ° C.
[0022]
Then, the obtained dried product is calcined to obtain an acrylonitrile synthesis catalyst.
The firing temperature is not particularly limited, but by firing the dried product at a temperature in the range of 500 to 750 ° C., a desirable catalytically active structure is formed, and propylene ammoxidation was performed using the obtained catalyst. In that case, a high acrylonitrile yield can be obtained. Further, it is preferable to perform preliminary firing at a lower temperature before firing at 500 to 750 ° C. Preliminary firing may be performed, for example, at one of the conditions of about 250 to 400 ° C. or about 400 to 500 ° C., or both. After the preliminary calcination in one or two stages as described above, when calcination is performed at a temperature in the range of 500 to 750 ° C., a very desirable catalytically active structure is formed. Higher acrylonitrile yields can be obtained when oxidation is performed.
The baking time is not particularly limited, but it is preferable to bake for 1 hour or more. If the time is less than 1 hour, a sufficient acrylonitrile yield may not be obtained when ammoxidation of propylene is performed using a catalyst obtained by calcining. Specifically, it is preferable that after preliminary firing for 1 hour or more, firing at 500 to 750 ° C for 1 hour or more.
The firing method is not particularly limited, and a general-purpose firing furnace can be used, but a rotary kiln, a fluidized firing furnace, or the like is particularly preferably used.
As the sintering atmosphere, air is particularly preferably used, but it may partially contain an inert gas such as nitrogen and carbon dioxide, nitrogen oxides, and water vapor.
[0023]
The shape and size of the acrylonitrile synthesis catalyst thus obtained are not particularly limited, but the shape is particularly preferably spherical, and the outer diameter is preferably from 1 to 200 µm, particularly preferably from 5 to 100 µm.
[0024]
The method for synthesizing acrylonitrile by gas phase catalytic ammoxidation of propylene with molecular oxygen and ammonia using the obtained acrylonitrile synthesis catalyst is not particularly limited, but it is preferable to use a fluidized bed reactor, After charging the acrylonitrile synthesis catalyst into the fluidized bed reactor, for example, under the conditions of 400 to 500 ° C. and normal pressure to 300 kPa, it contains at least molecular oxygen, ammonia and propylene, and if necessary, an inert gas or By flowing the raw material gas diluted with steam through the fluidized bed reactor, propylene is subjected to gas phase catalytic ammoxidation to produce acrylonitrile.
The concentration of propylene in the raw material gas can be varied in a wide range, and is suitably from 1 to 20% by volume, and particularly preferably from 3 to 15% by volume.
It is industrially advantageous to use air as the oxygen source used for the source gas. However, if necessary, pure oxygen may be mixed with air to enrich the air before use.
The molar ratio of propylene to oxygen in the raw material gas is preferably 1: 1.5 to 1: 3, and the molar ratio of propylene to ammonia is preferably 1: 1 to 1: 1.5.
[0025]
As described above, a step of preparing an aqueous slurry containing at least molybdenum, bismuth, iron, and silica and comprising a liquid phase and a solid phase, a step of drying the aqueous slurry, and a step of drying the obtained slurry. Calcining the product, comprising: 75 to 95 mol% of molybdenum, 80 to 100 mol% of bismuth, and 40 to 80 mol% of iron in the aqueous slurry. However, when the aqueous slurry is prepared so as to be in the solid phase, the finally obtained catalyst for acrylonitrile synthesis achieves a very high acrylonitrile yield.
[0026]
It is not clear why the acrylonitrile yield is increased by adjusting the abundance ratio of each metal in the aqueous slurry as described above, but it is considered as follows.
That is, at least molybdenum, bismuth, iron, and silica, containing an aqueous slurry comprising a liquid phase and a solid phase, and then drying this aqueous slurry, the resulting dried product is an aqueous slurry of It can be presumed that the components existing in the solid phase at the time point have a fine structure in which the components existing in the liquid phase wrap. Therefore, at the time of the aqueous slurry, the catalyst constituent elements, that is, at least molybdenum, bismuth and iron, should be distributed in a preferable ratio between the solid phase and the liquid phase, so that the catalyst of the finally obtained acrylonitrile synthesis catalyst can be obtained. It is considered to be an important factor in constructing the structure and to have a great influence on the acrylonitrile yield.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. However, "parts" in the following Examples and Comparative Examples means parts by mass.
[0028]
The determination of molybdenum, bismuth, and iron in the solid phase in the aqueous slurry and the activity test of the catalyst were performed as follows.
(1) Determination of molybdenum, bismuth and iron in solid phase in aqueous slurry
C gram of the aqueous slurry was separated into a supernatant and a sediment by a centrifugal separator (processed at 10,000 rpm for 15 minutes), and the supernatant was ultrafiltered with a filter having a mesh size of 1 μm.
The resulting sediment after centrifugation and the filtration residue from ultrafiltration were dried at 100 ° C. for 18 hours in a box drier. The total weight of the obtained dried products was D grams.
The mass of the filtrate obtained by ultrafiltration was E-gram.
The amounts of molybdenum, bismuth, and iron in the filtrate were quantified using an ICP emission spectrometer (ICAP-577, manufactured by Nippon Jarrell Ash). As a result, the amounts of molybdenum, bismuth, and iron present in the filtrate could be quantified as F grams, G grams, and H grams, respectively.
On the other hand, a dried product obtained by combining the sediment after centrifugation and the filtration residue from ultrafiltration was further calcined at 300 ° C. for 3 hours to obtain a calcined product.
The obtained calcined product is completely dissolved in a mixed aqueous solution of 36 parts by mass of 5 parts of hydrochloric acid, 10 parts of 57 parts by mass of hydroiodic acid, and 2.5 parts of 47 parts by mass of hydrofluoric acid, and then, an ICP emission spectrometer. Was used to quantify the amounts of molybdenum, bismuth and iron. As a result, the amounts of molybdenum, bismuth, and iron present in the fired product were determined to be J grams, K grams, and L grams, respectively.
[0029]
From the above results, the ratio S present in the solid phase to the total molybdenum atoms in the aqueous slurryMo(Mol%), the ratio S present in the solid phase to all bismuth atoms in the aqueous slurryBi(Mol%), the ratio S present in the solid phase to the total iron atoms in the aqueous slurryFe(Mol%) is calculated by the following equations.
SMo(Mol%) = [JF × (CDE) / E] / (J + F) × 100
SBi(Mol%) = [KG × (CDE) / E] / (K + G) × 100
SFe(Mol%) = [L−H × (CDE) / E] / (L + H) × 100
[0030]
(2) Catalyst activity test
Acrylonitrile was synthesized by ammoxidizing propylene using a fluidized-bed reactor having a column diameter of 2 inches.
As a raw material gas, a mixed gas of propylene / ammonia / air / steam = 1/1 / 9.5 / 0.5 (molar ratio) was used, and introduced into the reactor at a gas linear velocity of 18 cm / sec. did. The reaction temperature was 430 ° C., and the reaction pressure was 200 KPa.
The analysis of the reaction gas (reaction test analysis) was performed by gas chromatography.
The contact time, propylene conversion, acrylonitrile selectivity and acrylonitrile yield are defined as follows.
Contact time (second) = catalyst volume (L) based on bulk density / supply gas flow rate (L / second) converted to reaction conditions
Conversion of propylene (%) = Q / P × 100
Acrylonitrile selectivity (%) = R / Q × 100
Acrylonitrile yield (%) = R / P × 100
P represents the number of moles of supplied propylene, Q represents the number of moles of reacted propylene, and R represents the number of moles of acrylonitrile produced.
[0031]
[Example 1]
In a mixture of 1634.2 parts of 30% by mass colloidal silica (colloid particle average diameter 20 nm) and 820 parts of water, 411.6 parts of ammonium paramolybdate is dissolved with stirring, and the mixture is heated to 40 ° C. did.
Separately, 730 parts of a 10% by mass aqueous nitric acid solution were stirred and 157.0 parts of iron (III) nitrate, 225.9 parts of nickel nitrate, 113.0 parts of cobalt nitrate, 49.8 parts of magnesium nitrate, and 42.1 parts of lanthanum nitrate were stirred. , 31.1 parts of chromium nitrate, 47.1 parts of bismuth nitrate, 1.4 parts of potassium nitrate, and 2.3 parts of rubidium nitrate, and heated to 40 ° C to obtain a liquid B.
The stirring of the solution A was completely stopped, and the solution B was added thereto over 30 seconds. After the addition was completed, the stirring was started again to obtain an aqueous slurry (1).
The obtained aqueous slurry (1) was analyzed by the quantitative method described above. As a result, 90 mol% of all molybdenum atoms in the aqueous slurry (1) were present in the solid phase, and The proportion of all bismuth atoms present in the solid phase was 92 mol%, and the proportion of all iron atoms in the aqueous slurry (1) present in the solid phase was 60 mol%.
[0032]
Next, the aqueous slurry (1) was dried using a rotating disk type spray dryer while controlling the temperature at the inlet of hot air at 280 ° C and the temperature at the outlet at 170 ° C.
The obtained dried product was preliminarily calcined at 300 ° C. for 2 hours and then at 450 ° C. for 2 hours in an air atmosphere, and then calcined at 600 ° C. for 3 hours in a fluidized calcining furnace to obtain a catalyst (1). Catalyst (1) was substantially spherical particles, and the average particle size was 52 μm.
The composition of the catalyst (1) thus obtained is as follows according to the charge ratio of the raw materials.
Mo12Bi0.5Fe2Ni4Co2Mg1Cr0.4La0.5K0.07Rb0.08Ox(SiO2)42
(Where x is the atomic ratio of oxygen necessary to satisfy the valences of the other components.)
[0033]
The obtained catalyst (1) was subjected to the activity test described above at a contact time of 3.0 seconds. As a result, the conversion of propylene was 98.5%, the selectivity for acrylonitrile was 84.7%, and the conversion of acrylonitrile was 84.7%. The yield was 83.4%.
[0034]
[Comparative Example 1]
In Example 1, the temperatures of the solution A and the solution B were changed to 60 ° C., and the solution A was added thereto over 4 minutes while stirring the solution A well, and then the temperature was raised to 95 ° C. An aqueous slurry (2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the method of aging treatment for 3 hours was changed.
The obtained aqueous slurry (2) was subjected to quantitative analysis in the same manner as in Example 1. As a result, the proportion of all molybdenum atoms in the aqueous slurry (2) existing in the solid phase was 55 mol%, and the ratio in the aqueous slurry (2) was 55%. Of the total bismuth atoms in the solid slurry, 72 mol% of the total iron atoms in the aqueous slurry (2) were 15 mol%.
Then, with respect to the aqueous slurry (2), the subsequent steps were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a catalyst (2).
The obtained catalyst (2) was subjected to an activity test in the same manner as in Example 1. As a result, the conversion of propylene was 97.1%, the selectivity of acrylonitrile was 82.3%, and the yield of acrylonitrile was 79. 9%.
[0035]
[Comparative Example 2]
In Example 1, the concentration of the aqueous nitric acid solution used for preparing the solution B was changed to 2% by mass, the temperatures of the solution A and the solution B were changed to 80 ° C., and the solution B was added thereto while the solution A was well stirred. An aqueous slurry (3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the method was charged over 7 minutes, then the temperature was raised to 101 ° C., and the aging treatment was performed at the same temperature for 6 hours.
The obtained aqueous slurry (3) was subjected to quantitative analysis in the same manner as in Example 1. As a result, the proportion of all molybdenum atoms in the aqueous slurry (3) in the solid phase was 22 mol%, and Was 90 mol% of all the bismuth atoms in the solid phase, and 25 mol% of the total iron atoms in the aqueous slurry (3) were in the solid phase.
Then, for the aqueous slurry (3), the subsequent steps were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a catalyst (3).
The obtained catalyst (3) was subjected to an activity test in the same manner as in Example 1. As a result, the conversion of propylene was 96.8%, the selectivity of acrylonitrile was 82.9%, and the yield of acrylonitrile was 80. 2%.
[0036]
[Comparative Example 3]
In the same manner as in Example 1 except that the temperature of the solution A and the solution B was changed to 70 ° C., and the solution A was changed to a method in which the solution A was poured over 30 minutes while stirring the solution A well. Thus, an aqueous slurry (4) was obtained.
The obtained aqueous slurry (4) was quantitatively analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the proportion of all molybdenum atoms in the aqueous slurry (4) existing in the solid phase was 88 mol%, and the ratio in the aqueous slurry (4) was 88%. Was 74 mol% of the total bismuth atoms in the solid phase, and 34 mol% of the total iron atoms in the aqueous slurry (4).
Next, with respect to the aqueous slurry (4), the subsequent steps were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a catalyst (4).
An activity test was conducted on the obtained catalyst (4) in the same manner as in Example 1. As a result, the conversion of propylene was 97.9%, the selectivity of acrylonitrile was 83.1%, and the yield of acrylonitrile was 81.8%. 4%.
[0037]
[Comparative Example 4]
In Example 1, 411.6 parts of ammonium paramolybdate was dissolved in 820 parts of water while stirring, and the solution heated to 70 ° C. was used as solution A, the temperature of solution B was set to 70 ° C., and the stirring of solution A was performed. Liquid B was added thereto over 2 minutes in a stopped state, and after completion of the addition, stirring was started again, and the method was changed to the method of charging 1634.2 parts of 30% by mass colloidal silica, and the same as Example 1 was performed. Thus, an aqueous slurry (5) was obtained.
The obtained aqueous slurry (5) was quantitatively analyzed in the same manner as in Example 1. As a result, the proportion of all molybdenum atoms in the aqueous slurry (5) existing in the solid phase was 62 mol%, Was 68 mol% of all the bismuth atoms in the solid phase, and 48 mol% of the total iron atoms in the aqueous slurry (5) were in the solid phase.
Then, with respect to the aqueous slurry (5), the subsequent steps were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a catalyst (5).
When an activity test was performed on the catalyst (5) in the same manner as in Example 1, the conversion of propylene was 97.7%, the selectivity of acrylonitrile was 82.6%, and the yield of acrylonitrile was 80.7%. there were.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the production method of the present invention, an acrylonitrile synthesis catalyst capable of achieving a high acrylonitrile yield in a reaction of synthesizing acrylonitrile by gas phase catalytic ammoxidation of propylene with molecular oxygen and ammonia is produced. be able to.

Claims (2)

少なくともモリブデンと、ビスマスと、鉄と、シリカとを含み、液相と固相とからなる水性スラリーを調製する工程と、該水性スラリーを乾燥する工程と、得られた乾燥物を焼成する工程とを有するアクリロニトリル合成用触媒の製造方法において、
水性スラリー中のモリブデンのうち75〜95モル%と、ビスマスのうち80〜100モル%と、鉄のうち40〜80モル%とは、固相に存在することを特徴とするアクリロニトリル合成用触媒の製造方法。
A step of preparing an aqueous slurry comprising at least molybdenum, bismuth, iron, and silica and comprising a liquid phase and a solid phase, drying the aqueous slurry, and calcining the obtained dried product; In the method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst having
75 to 95 mol% of molybdenum, 80 to 100 mol% of bismuth, and 40 to 80 mol% of iron in the aqueous slurry are present in a solid phase in a catalyst for acrylonitrile synthesis. Production method.
前記アクリロニトリル合成用触媒は、下記一般式(1)で表される組成であることを特徴とする請求項1に記載のアクリロニトリル合成用触媒の製造方法。
MoBiFe(SiO・・・(1)
(式中、Mo、Bi、FeおよびOはそれぞれモリブデン、ビスマス、鉄および酸素を表し、Aはナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムおよびタリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、Bはコバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、タングステン、銀、アルミニウム、リン、ホウ素、スズ、鉛、ガリウム、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン、ニオブ、タンタル、ジルコニウム、インジウム、イオウ、セレン、テルル、ランタンおよびセリウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、SiOはシリカを表す。ただし、a、b、c、d、e、fおよびgは各元素の原子比を表し、a=12のとき、0.1≦b≦5、0.1≦c≦10、0.01≦d≦3、0≦e≦20、10≦g≦200であり、fは前記各元素の原子価を満足するのに必要な酸素の原子比である。)
The method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst according to claim 1, wherein the acrylonitrile synthesis catalyst has a composition represented by the following general formula (1).
Mo a Bi b Fe c A d B e O f (SiO 2) g ··· (1)
(Wherein, Mo, Bi, Fe and O represent molybdenum, bismuth, iron and oxygen, respectively, A is at least one element selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium, cesium and thallium, and B is cobalt , Nickel, copper, zinc, magnesium, calcium, strontium, barium, titanium, vanadium, chromium, manganese, tungsten, silver, aluminum, phosphorus, boron, tin, lead, gallium, germanium, arsenic, antimony, niobium, tantalum, zirconium , indium, sulfur, selenium, tellurium, at least one element selected from the group consisting of lanthanum and cerium, SiO 2 represents silica. However, a, b, c, d , e, f and g are each elements When a = 12, 0.1 ≦ b ≦ 5, 0. 1 ≦ c ≦ 10, 0.01 ≦ d ≦ 3, 0 ≦ e ≦ 20, 10 ≦ g ≦ 200, and f is the atomic ratio of oxygen necessary to satisfy the valence of each element. )
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