JP2006513033A - 新規ヘテロポリ酸触媒及びその製造方法 - Google Patents

新規ヘテロポリ酸触媒及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006513033A
JP2006513033A JP2005518334A JP2005518334A JP2006513033A JP 2006513033 A JP2006513033 A JP 2006513033A JP 2005518334 A JP2005518334 A JP 2005518334A JP 2005518334 A JP2005518334 A JP 2005518334A JP 2006513033 A JP2006513033 A JP 2006513033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
heteropolyacid
heteropolyacid catalyst
producing
transition metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005518334A
Other languages
English (en)
Inventor
ギョ−ヒュン・ファン
ウォン−ホ・リー
ミン−ホ・キル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Chem Ltd filed Critical LG Chem Ltd
Publication of JP2006513033A publication Critical patent/JP2006513033A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/30Auxiliary apparatus, e.g. for thawing, cracking, blowing-up, or other preparatory treatment of the soil
    • E02F5/305Arrangements for breaking-up hard ground
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/25Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
    • C07C51/252Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/188Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • B01J27/19Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/195Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with vanadium, niobium or tantalum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/195Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with vanadium, niobium or tantalum
    • B01J27/198Vanadium
    • B01J27/199Vanadium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/70Oxidation reactions, e.g. epoxidation, (di)hydroxylation, dehydrogenation and analogues
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/0234Nitrogen-, phosphorus-, arsenic- or antimony-containing compounds
    • B01J31/0235Nitrogen containing compounds
    • B01J31/0244Nitrogen containing compounds with nitrogen contained as ring member in aromatic compounds or moieties, e.g. pyridine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/391Physical properties of the active metal ingredient
    • B01J35/393Metal or metal oxide crystallite size
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0236Drying, e.g. preparing a suspension, adding a soluble salt and drying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本発明はメタクロレイン(methacrolein; MACR)を部分酸化させメタクリル酸(methacrylic acid; MAA)を製造する工程に使用される下記化学式1によって定義される新規したヘテロポリ酸系触媒及びこれの製造方法に関するものであって、本発明の方法により製造されたヘテロポリ酸系触媒は従来のヘテロポリ酸系触媒に比べて転換率、選択度及び収率が優秀な高い触媒活性を現す。
(化学式1)
PMoaAbBcCdDeEfOg
(上記式中、A、B、C、D、E、a、b、c、d、e、fおよびgは明細書に定義された通りである)

Description

本発明は、メタクロレイン(methacrolein)の気相酸化反応に有用なホスホモリブデン酸(phosphomolybdate)を基本骨格にする下記化学式1のヘテロポリ酸系触媒及びこれの製造方法に関するものである。
(化学式1)
Figure 2006513033
(上記式中、A、B、C、D、E、a、b、c、d、e、fおよびgは下記で定義される)
上記のような気相酸化反応によりメタクロレインをメタクリル酸に部分酸化させる時使用するヘテロポリ酸触媒に対する特許は主に日本触媒化学 (Nippon Shokubai Chemical Ltd.; NSCL) など日本会社の特許が多く、この特許においては主に硝酸を用いた共沈法または硝酸を使用しない状態で真空乾燥し触媒前駆体を製造したりする。
一方、米国特許登録番号第4、301、031号によると、Mo12P0.1-3M0.1-3Cu0.1-2V0.1-2X0.01-2YaOb (MはK、RbまたはCs、XはBa、La、Ga、Al、Ag、Cd、Ti、Tl、Hg、PbまたはZn、YはFe、Co、Ni、Sr、Mn、 In、Ta、Ge、SまたはBe)の組成を有するヘテロポリ酸触媒系がメタクロレインの酸化反応に効果的であると説明している。上記のような組成を有する触媒は乾燥過程を経た後、一定の模様に成型する過程を経てまた焼成し最終の触媒となる。所定の模様に成型される過程において、一般に直径5mm、長さ5mm程度のペレット(pellet)が形成され、焼成過程で分解可能なアンモニウムの形態や硝酸塩の形態が分解され、最終的に要望の構造と組成を有する触媒となる。この時、焼成温度は300〜500℃であり、酸素雰囲気または窒素雰囲気下で実施する。
米国特許登録番号第4、621、155号においては、ヘテロポリ酸触媒の製造時追加されるNを含有する物質であるピリジン(pyridine)、ピペリジン(piperidine)、ピペラジン(piperazine)などを用いて触媒を製造すると、触媒の成型性と物理的強度と触媒製造の再現性を高めることができると主張している。
ヘテロポリ酸触媒の製造方法は金属成分の前駆体によって異なるが、一般にパラポリブデン酸アンモニウム(ammonium paramolybdate)とメタバナジン酸アンモニウム(ammonium metavanadate)が多く使用される。
米国特許登録番号第6、333、293B1号の実施例1に示した ことを整理すると、次の通りである。パラポリブデン酸アンモニウム(ammonium paramolybdate)とメタバナジン酸アンモニウム(ammonium metavanadate)を加熱した湯に溶かし攪拌する。その後、ここに85%リン酸の適正量を注入し、硝酸セシウム(cesium nitrate)と硝酸銅(copper nitrate)を注入して作った溶液を加熱、乾燥し触媒を製造する。
また、米国特許登録番号第4、558、028号の実施例12は適当量の85%リン酸をピリジンの適当量と共に注入し、硝酸セシウム(cesium nitrate)と硝酸銅(copper nitrate)を注入する前に硝酸を添加することを除いては上記米国特許登録番号第6、333、293B1号の実施例1と同一の方法に従う。
米国特許登録番号第6、458、740B2号には、パラモリブデン酸アンモニウム(ammonium paramolybdate)とメタバナジン酸アンモニウム(ammonium metavanadate)をピリジン(pyridine)と85%リン酸(phosphoric acid)に入れた後、ここに硝酸と硝酸セシウム(cesium nitrate)、硝酸銅(copper nitrate)を入れ共沈させた後、これを加熱乾燥する内容が含まれている。また、上記特許においては前駆体に含まれたNH4/Mo12とNH4/NO3の比によって触媒の活性と選択度が影響を受けると主張している。
一方、韓国特許登録番号第1996−0003796号によると、Cuイオンなどの遷移金属の均一な沈殿のためにピリジンにオキサル酸を混合して使用するとCuイオンなどの遷移金属を効率的に沈殿させることができると主張されている。
このような様々な発明にも関わらず、今も既存のヘテロポリ酸触媒の活性は低い状態であるため転換率や選択度において改善の必要性があり、また触媒の製造においても低い収率により生産性が低下するという問題点があった。
なお、ヘテロポリ酸触媒の製造は、先ずケギン(keggin) 構造の形成が成されなければならない。モリブデンとバナジウムの前駆体とリン酸(phosphoric acid)が反応し一部は沈殿が形成され、一部は水に溶けた形態で存在するようになる。ここに硝酸などでpHを下げると結晶が生成されながら沈殿を形成するようになる。遷移金属なしに硝酸を点滴すると、陽イオンがアンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸が作られる。この時、硝酸と他の遷移金属を共に沈殿させることができる。これを共沈法と言う。負イオンのケギン (Keggin)構造が生成されながら他の遷移金属が陽イオンの形態で結合しながら沈殿が形成される。
一般に共沈が均一な遷移金属の沈殿を提供することで知られているが、ヘテロポリ酸の製造においては硝酸によって沈殿される過程と遷移金属の塩の形態を作る過程が同時に進行され、却って不均一な沈殿を作る可能性が大きい。
そして、一部遷移金属がpHが低い領域でヘテロポリ酸と水に溶けない塩を作ることができない場合がある。最も代表的な金属が銅である。したがって、上述したように共沈で触媒を製造しても銅イオンは沈殿を形成することができず、溶液中に溶けた形態で青色の溶液で残るようになる。
これを解決するために製造された触媒スラリを真空乾燥したり、温度を水の沸騰点以上にして乾燥と同時に金属イオンが均一に触媒に分布するようにしたりする。
したがって、上記のような問題点を解決するために本発明者らは例の研究を続けた結果、遷移金属と硝酸を同時に滴加し共沈させ触媒を製造する ことよりは、硝酸を用いてアンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸を製造し、以後金属成分の前駆体を注入する方法を使用し、既存の遷移金属の硝酸塩の 形態よりは遷移金属の炭酸塩前駆体を使用すると金属成分の分散がよくなり、触媒の活性を高めることができるのを見つけ本発明を完成するようになった。
よって、本発明の目的は化学式1によって定義される新規のヘテロポリ酸系触媒を提供しようとすることである。
更に、本発明のまた他の目的は化学式1のヘテロポリ酸触媒を効果的に製造することができるその製造方法を提供しようとすることである。
本発明の上記目的及びその他の目的は下記において説明する本発明によって全て達成されることができる。
本発明は下記化学式1に定義されることを特徴とするヘテロポリ酸系触媒に関するものである。
(化学式1)
Figure 2006513033
(上記式中、
AはV、NbまたはWであり、
Bはアルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、
CはCu、Ag、Co、Ni、Pb、MnまたはTlであり、
DはFe、Ce、Cr、Sn、Zn、PdまたはRhであり、
Eは有機酸または窒素を含む化合物(N-containing compound)であり、
aは5乃至12、bは0.01乃至5、cは0.01乃至3、dは0.01乃至3、 eは0乃至0.3、fは0乃至10であり、gはa、b、c、d、e及びfの原子価条件を満たす数である。)
本発明の目的に適合した上記化学式1のヘテロポリ酸系触媒の好ましい組成はPMo12V0.3~2Cs1~2Cu0.1~0.5Fe0.01~0.1Ox (ここで、xは原子価条件を満たす数である)である。
また、本発明による化学式1のヘテロポリ酸系触媒を製造する方法は、
(A) (NH4)6Mo7O24、(NH4)VO4、及びH3POと、場合によってピリジンを入れて水溶液を製造する工程;
(B) 上記(A)工程の生成物に硝酸を加えてアンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸を製造する工程;
(C) 上記(B)工程の生成物に遷移金属の炭酸塩を混合して入れる工程;及び
(D) (C)工程から収得された触媒含有溶液を空気雰囲気下で乾燥及び焼成する工程
とを含めてなることを特徴とする。
上記(C)工程においては、遷移金属の硝酸塩がさらに添加されても良い。
上記(C)工程において遷移金属の炭酸塩及び/または硝酸塩は20〜60℃ の範囲で添加されることができる。
上記触媒の表面に生成された粒子の大きさは20〜100nmであればよい。
以下、本発明に対して詳しく説明すると次の通りである。
本発明によるヘテロポリ酸系触媒を使用したメタクロレインの酸化反応により得られる生成物であるメタクリル酸(methacrylic acid)はポリメチルメタクリレート(polymethylmetacrylate)の単量体として使用される。
上記化学式1のヘテロポリ酸系触媒の組成を察してみると、先ず基本骨格はホスホモリブデン酸(phospomolybdate)で、H3PMo12O40の一般式で示すことができる。これは1つのホスフェイト(phosphate)の周りにモリブデン(Mo)がオクタヘドラル(octahedral)構造を有する酸化物の形態として12個がエッジ(edge)部分を共有するケギン(keggin)構造を有する。
ここに、モリブデン(Mo)がA元素の酸化物により一部または全部置換されることができる。即ち、触媒構造はホスホモリブデン酸と同一であるが、電子的な影響によって触媒活性などを変化させることができる。また、置換される酸化数と量とに応じて結合する陽イオンの数が決定される。例えば、Mo+6の代わりにV+5が1つ置換されると陽イオンの数が3から4へ増加するようになる。そして、上記水素イオンの代わりにアルカリ金属やアルカリ土金属または遷移金属やアンモニウムイオンやピリジンイオンに置換される形態が可能である。置換される陽イオンの種類によってそれぞれ化学式1のB、C、Dに示した。
このように置換される陽イオンによって2次構造及び3次構造が生成されるが、表面積、気孔容積、気孔分布などの触媒物性が調節され触媒の性能を高めることができる。
触媒を乾燥する時は、通常100〜150℃の範囲でなされる。
乾燥された触媒を一定の模様を有する触媒に製造するための圧出機を用いて圧出する。圧出工程が触媒の物理的強度を決定するため非常に重要な過程で適当量の水と触媒強度の強化のためにガラス繊維などを使用することもある。圧出された触媒は直径約5mm、長さ約5mm程度の円筒状になる。円筒状の触媒を焼成炉に入れ350〜500℃で空気や窒素下で一定時間焼成過程を経る。この過程において、触媒の前駆体に含まれたアンモニアや硝酸塩などの窒素酸化物が除去される。またピリジンも焼成過程で一部なくなり、結晶水の形態であった水も徐々に除去される。
本発明の触媒である上記化学式1のB成分として最も代表的なものは遷移金属Csであり、C成分として最も代表的なものはCu金属であり、D成分として最も代表的なものはFe金属である。CsとCu金属は炭酸塩の形態の前駆体から由来しこれらは商業的に購入可能であるが、Fe金属は硝酸塩の形態の前駆体から由来し、この硝酸塩の形態の前駆体は触媒の製造時に使用される量が少ない。
本発明者らはアンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸を先ず製造し、これに炭酸塩の前駆体を反応させ触媒の表面が六面体の形態を有した時、最も効率的な触媒になることを見つけた。したがって、アンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸を製造し順次的に炭酸塩の前駆体を反応させると高効率の触媒を製造することができる。
本発明によるヘテロポリ酸系触媒の製造方法の一例を概略的に説明すると次の通りである。
(A) 工程
(NH4)6Mo7O24と(NH4)VO4、及びH3POと、場合によってピリジンを入れ水溶液を作る工程であって、蒸留水にパラモリブデン酸アンモニウム(ammonium paramolybdate; ((NH4)6Mo7O24))とメタバナジン酸アンモニウム(ammonium metavanadate;((NH4)VO4))を溶かした後、ここにH3PO4を攪拌しながら注入し、選択的にピリジン(pyridine)を共に添加し攪拌して水溶液を製造する。
(B) 工程
硝酸を用いてアンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸を製造する工程であって、上記(A)の工程で作られた水溶液にHNO3を混合し徐々に滴加しスラリー(slurry)を生産した後に、これを攪拌することによってアンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸を製造する。
(C) 工程
上記(B)の工程で作られたアンモニウムの形態を有するヘテロポリ酸に遷移金属の炭酸塩及び/または硝酸塩を混合して入れる工程であって、20乃至60℃でCu(OH)2・CuCO3, Cs2CO3また選択的にFe(NO3)3を入れ温度を70℃程度に昇温して反応させることによって触媒の分散性と活性を高めることができる。
(D) 工程
上記(C)工程で作られた触媒含有溶液を空気雰囲気下で乾燥及び焼成する工程で、ロータリー蒸発器(rotary evaporator)で過量の水を除去しオーブン(oven)で乾燥した後に、ガラス繊維(Glass fiber)を入れ、5mm×5mmの形態のペレット(pellet)に製造した後焼成及び粉砕過程を通じて150〜250μmの大きさの触媒が得られる。
上記遷移金属の炭酸塩及び/または硝酸塩は20乃至60℃の温度で注入することが好ましい。万一、20℃未満の温度で注入する場合は別途の冷却が必要であり製造費用が上昇するという問題点があり、60℃を超過する場合には炭酸塩の分解が発生するという問題点がある。
以下、下記の実施例を通じて本発明をより詳しく説明するが、本発明の範囲が実施例に限られるものではない。
実施例1
80℃に保持されている蒸留水440mlにパラモリブデン酸アンモニウム(ammonium paramolybdate; ((NH4)6Mo7O24))100gとメタバナジン酸アンモニウム(ammonium metavanadate; ((NH4)VO4))3.0gを溶かした。また、ここにピリジン(pyridine)23gと85%H3PO46.4gを攪拌しながら注入した。
ここに、HNO360mlとH2O100mlを混合し徐々に滴加した後、生成されたスラリ(slurry)を攪拌した状態で40℃でCu(OH)2・CuCO31.7gとCs2CO3 12.55gを入れ温度を70℃に上げ反応させた。以後、ロータリー蒸発器(rotary evaporator)で過量の水を除去し120℃のオーブン(oven)で乾燥した後に、ガラス繊維(Glass fiber) 5gを入れ、5mm×5mmの形態のペレット(pellet)に製造した後400℃で5時間焼成した。 焼成が終わった後、これを粉砕し150〜250μmの大きさの触媒を得て反応に使用した。
実施例2
他の条件は実施例1と全て同一であり、更に使用した前駆体のみCu(OH)2・CuCO31.7g(7.7mmol)とCs2CO312.55g(38.5mmol)以外にFe(NO3)31.04gを入れ触媒を除去した。
製造した触媒の組成はPMo12V0.3~2Cs1~2Cu0.1~0.5Fe0.01~0.1Ox (xは原子が条件を満たす数)であり、製造した触媒の表面のSEM写真を図1に示した。SEMの結果に現した大きさは下の10目に細分化して表した大きさが200nmであるため目盛1目の大きさが20nmを示す。次の実施例と比較例に示した図も全て同一である。
実施例3
実施例2と同一の状態でピリジン(pyridine)が含まれず、残りの全過程を同一に実施した。製造した触媒のSEMの結果を図2に示した。
比較例1
他の全ての条件は実施例1と同一であり、使用した前駆体のみCu(OH)2・CuCO31.7g(7.7mmol)とCs2CO312.55g(38.5mmol)からCu(NO3)23.6g(15.4mmol)とCsNO315.0g(77mmol)とに変えて使用した。製造した触媒のSEMの結果を図3に示した。
比較例2
比較例1において遷移金属の前駆体を入れることと硝酸を滴加することとの順序を変えた場合であって、即ち共沈した触媒の例である。米国特許登録番号第6、458、740B2号と同一の方法である。製造した触媒のSEMの結果を図4に示した。
比較例3
実際の商業工程に適用している商業触媒の性能を評価し、表面のSEMの結果を図5に示した。
上記実施例1乃至3と比較例1乃至3の触媒反応の結果を下記表1に示した。
触媒の活性測定時は焼成が終わったペレット(pellet)を粉砕し150〜250μmの大きさの触媒に作って私用し、圧力変化による影響を最小化した。
触媒反応はMACR 3.6mol%, H2O10mol%、O29.2mol%、バランス(balance) N2の組成下で実施し、1回に使用した触媒の量は1gであった。反応温度は280〜320℃にし、生成物はGCで定量分析した。
実施例及び比較例において、メタクロレイン転換率、及びメタクリル酸収率及び選択度は下記数学式1乃至3に従い計算した。
(数学式1)
メタクロレイン転換率(%)=[反応したメタクロレインのmol数/供給したメタクロレインのmol数]× 100
(数学式2)
選択度(%)=[形成したメタクリル酸のmol数/反応したメタクロレインのmol数]× 100
(数学式3)
収率(%)=[形成したメタクリル酸のmol数/供給したメタクロレインのmol数]× 100=転換率× 選択度
Figure 2006513033
上記表1から分かるように、本発明による実施例1乃至3の触媒の場合、従来の方法による比較例1乃至3の触媒に比べて転換率、選択度及び収率に おいて顕著に優秀であるのを確認することができ、本発明によって製造された触媒(図1及び図2)の場合、比較例1乃至3の触媒に比べて触媒表面に生成された粒子の大きさが20nm乃至100nmの大きさで均一に分布することを 確認することによって遷移金属イオンが均一に分散していることを確認した。
以上から説明したように、本発明によるヘテロポリ酸系触媒は従来の方法によるヘテロポリ酸系触媒に比べて転換率、選択度及び収率が優秀な効果のある有用な発明である。
上記の本発明は記載の具体例を中心に詳しく説明されたが、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であることは当業者にとって明らかなことであり、このような変形及び修正が添付された特許請求の範囲に属することも当然なことである。
本発明による実施例2の方法に従い製造された触媒の表面のSEMの結果を示した写真である。 本発明による実施例3の方法に従い製造された触媒の表面のSEMの結果を示した写真である。 比較例1の方法に従い製造された触媒の表面のSEMの結果を 示した写真である。 比較例2の方法に従い製造された触媒の表面のSEMの結果を 示した写真である。 比較例3において使用された商業触媒のSEMの結果を示した写真である。

Claims (7)

  1. ヘテロポリ酸系触媒において、下記化学式1で定義されることを特徴とするヘテロポリ酸系触媒。
    (化学式1)
    Figure 2006513033
    (上記式中、
    AはV、NbまたはWであり、
    Bはアルカリ金属またはアルカリ土類金属であり、
    CはCu、Ag、Co、Ni、Pb、MnまたはTlであり、
    DはFe、Ce、Cr、Sn、Zn、PdまたはRhであり、
    Eは有機酸または窒素を含む化合物であり、
    aは5乃至12、bは0.01乃至5、cは0.01乃至3、dは0.01乃至3、eは0乃至0.3、fは0乃至10であり、gはa、b、c、d、e及びfの原子価条件を満たす数である。 )
  2. 上記へテロポリ酸系触媒が
    PMo12V0.3~2Cs1~2Cu0.1~0.5Fe0.01~0.1Ox
    (ここで、xは原子価条件を満たす数である)
    であることを特徴とする請求項1に記載のヘテロポリ酸系触媒。
  3. 請求項1記載のヘテロポリ酸系触媒の製造方法であって、
    (A) (NH4)6Mo7O24、(NH4)VO4、及びH3POと、場合によってピリジンを入れて水溶液を製造する工程;
    (B) 上記(A)工程の生成物に硝酸を加えてアンモニウムイオンを含むヘテロポリ酸を製造する工程;
    (C) 上記(B)工程の生成物に遷移金属の炭酸塩を混合して入れる工程;及び
    (D) (C)工程から収得された触媒含有溶液を空気雰囲気下で乾燥及び焼成する工程;
    とを含むことを特徴とする請求項1に記載のヘテロポリ酸系触媒の製造方法。
  4. 上記(C)工程において、遷移金属の硝酸塩をさらに添加することを特徴とする請求項3に記載のヘテロポリ酸系触媒の製造方法。
  5. 上記(C)工程の遷移金属の炭酸塩を20〜60℃の範囲で添加することを特徴とする請求項3に記載のヘテロポリ酸系触媒の製造方法。
  6. 上記(C)工程の遷移金属の炭酸塩及び硝酸塩を20〜60℃の範囲で添加することを特徴とする請求項4に記載のヘテロポリ酸系触媒の製造方法。
  7. 上記触媒の表面に生成された粒子の大きさが20〜100nmであることを特徴とする請求項3に記載のヘテロポリ酸系触媒の製造方法。
JP2005518334A 2004-01-09 2005-01-04 新規ヘテロポリ酸触媒及びその製造方法 Pending JP2006513033A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040001574A KR100557640B1 (ko) 2004-01-09 2004-01-09 신규한 헤테로폴리산 촉매 및 그의 제조방법
PCT/KR2005/000008 WO2005065822A1 (en) 2004-01-09 2005-01-04 Novel heteropolyacid catalyst and method for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006513033A true JP2006513033A (ja) 2006-04-20

Family

ID=36383764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005518334A Pending JP2006513033A (ja) 2004-01-09 2005-01-04 新規ヘテロポリ酸触媒及びその製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7094727B2 (ja)
EP (1) EP1701792B1 (ja)
JP (1) JP2006513033A (ja)
KR (1) KR100557640B1 (ja)
CN (1) CN100360230C (ja)
TW (1) TWI292339B (ja)
WO (1) WO2005065822A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2395552C (en) * 1999-12-23 2010-02-16 Basell Polyolefine Gmbh Transition metal compound, ligand system, catalyst system and the use of the latter for the polymerisation and copolymerisation of olefins
EP1847555A1 (en) 2006-04-18 2007-10-24 Borealis Technology Oy Multi-branched Polypropylene
KR101009893B1 (ko) 2007-04-06 2011-01-20 주식회사 엘지화학 고순도 헤테로폴리산의 신규한 제조방법
KR100954049B1 (ko) * 2007-06-13 2010-04-20 주식회사 엘지화학 헤테로폴리산계 촉매의 제조방법
CN107824213B (zh) * 2017-04-08 2019-06-18 李励 一种负载型杂多酸催化剂制备慢阻肺药物中间体的方法
KR102364540B1 (ko) * 2017-07-10 2022-02-17 미쯔비시 케미컬 주식회사 촉매의 제조 방법, 불포화 카복실산의 제조 방법, 불포화 알데하이드 및 불포화 카복실산의 제조 방법, 및 불포화 카복실산 에스터의 제조 방법
CN116196950B (zh) * 2023-02-16 2024-05-24 北华大学 一种双金属掺杂杂多酸催化剂的合成方法及在木质素转化中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242032A (ja) * 1988-04-05 1990-02-13 Asahi Chem Ind Co Ltd メタクリル酸および/またはメタクロレインの製造法
JPH047037A (ja) * 1990-04-23 1992-01-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd メタクリル酸製造用触媒の調製法
JP2944463B2 (ja) * 1994-05-31 1999-09-06 株式会社日本触媒 メタクリル酸製造用触媒およびこの触媒を用いたメタクリル酸の製造方法
JP2000342974A (ja) * 1999-06-07 2000-12-12 Mitsubishi Rayon Co Ltd メタクリル酸合成用触媒およびメタクリル酸の製造方法
JP2001009287A (ja) * 1999-04-27 2001-01-16 Nippon Shokubai Co Ltd メタクリル酸製造用触媒およびメタクリル酸の製造方法
JP2002233760A (ja) * 2000-09-21 2002-08-20 Nippon Kayaku Co Ltd メタクリル酸製造用触媒、被覆触媒及びその製法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4056487A (en) * 1975-10-02 1977-11-01 Petro-Tex Chemical Corporation Vanadium phosphorus oxygen oxidation catalysts useful for preparing anhydrides from alkanes
US4419270A (en) 1980-06-26 1983-12-06 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co. Ltd. Oxidation catalyst
US4301031A (en) 1980-08-05 1981-11-17 The Standard Oil Company Methacrolein oxidation catalysts
JPS59115750A (ja) 1982-12-22 1984-07-04 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd メタクリル酸合成用触媒
GB2138694B (en) * 1983-03-24 1986-12-10 Nippon Catalytic Chem Ind Heteropolyacid-type catalyst composition containing whiskers
JP3101821B2 (ja) * 1990-02-15 2000-10-23 三菱レイヨン株式会社 メタクリル酸製造用触媒の調製法
FR2680702B1 (fr) * 1991-09-03 1994-11-04 Atochem Nouveau systeme catalytique et son application a l'oxydeshydrogenation d'acides carboxyliques satures et l'oxydation d'aldehydes en acides.
KR960003795B1 (ko) 1993-04-13 1996-03-22 재단법인 한국화학연구소 헤테로폴리산계 촉매의 제조방법
KR100210642B1 (ko) * 1994-05-31 1999-07-15 겐지 아이다 메타크릴산 제조용촉매 및 이 촉매를 이용한 메타크릴산의 제조방법
KR0142013B1 (ko) 1994-07-04 1998-06-01 김상응 합성 흡착제의 제조방법
KR100204729B1 (ko) * 1997-03-17 1999-06-15 성재갑 아크롤레인 부분산화용 촉매의 제조 방법
JP3710944B2 (ja) * 1999-01-19 2005-10-26 三菱レイヨン株式会社 メタクリル酸製造用触媒、その製造法、およびメタクリル酸の製造方法
JP3702710B2 (ja) 1999-06-15 2005-10-05 住友化学株式会社 メタクリル酸製造用触媒およびメタクリル酸の製造方法
JP3767309B2 (ja) * 2000-03-07 2006-04-19 住友化学株式会社 ヘテロポリ酸系触媒の製造方法およびメタクリル酸の製造方法
JP3763246B2 (ja) * 2000-04-06 2006-04-05 住友化学株式会社 ヘテロポリ酸系触媒の再生方法およびメタクリル酸の製造方法
WO2002024328A1 (fr) * 2000-09-21 2002-03-28 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Catalyseur servant a la production d'acide methacrylique, catalyseur recouvert et procede de fabrication de ce dernier

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0242032A (ja) * 1988-04-05 1990-02-13 Asahi Chem Ind Co Ltd メタクリル酸および/またはメタクロレインの製造法
JPH047037A (ja) * 1990-04-23 1992-01-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd メタクリル酸製造用触媒の調製法
JP2944463B2 (ja) * 1994-05-31 1999-09-06 株式会社日本触媒 メタクリル酸製造用触媒およびこの触媒を用いたメタクリル酸の製造方法
JP2001009287A (ja) * 1999-04-27 2001-01-16 Nippon Shokubai Co Ltd メタクリル酸製造用触媒およびメタクリル酸の製造方法
JP2000342974A (ja) * 1999-06-07 2000-12-12 Mitsubishi Rayon Co Ltd メタクリル酸合成用触媒およびメタクリル酸の製造方法
JP2002233760A (ja) * 2000-09-21 2002-08-20 Nippon Kayaku Co Ltd メタクリル酸製造用触媒、被覆触媒及びその製法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100360230C (zh) 2008-01-09
KR20050073224A (ko) 2005-07-13
KR100557640B1 (ko) 2006-03-10
WO2005065822A1 (en) 2005-07-21
EP1701792A1 (en) 2006-09-20
US20050153831A1 (en) 2005-07-14
EP1701792B1 (en) 2014-12-24
CN1798607A (zh) 2006-07-05
TWI292339B (en) 2008-01-11
US7094727B2 (en) 2006-08-22
TW200523021A (en) 2005-07-16
EP1701792A4 (en) 2010-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4954750B2 (ja) モリブデン、ビスマス、鉄、シリカ含有複合酸化物触媒の製造方法
KR102154374B1 (ko) 올레핀의 부분 산화/암모산화를 위한 촉매 제조 방법
WO2005079980A1 (en) Catalyst for partial oxidation and preparation method thereof
JP3371112B2 (ja) 鉄・アンチモン含有金属酸化物触媒組成物およびその製法
CN104437638A (zh) 将饱和和不饱和醛氧化为不饱和羧酸的催化剂、其制备方法和使用方法
KR101640255B1 (ko) 메타크릴산 제조용 촉매의 재생 방법 및 메타크릴산의 제조 방법
US8053386B2 (en) Heteropoly acid catalyst and method of preparing the same
CN110300622B (zh) 甲基丙烯酸制造用催化剂、甲基丙烯酸制造用催化剂前体和它们的制造方法、甲基丙烯酸的制造方法以及甲基丙烯酸酯的制造方法
CN102770205A (zh) 制备杂多酸化合物催化剂的方法
JP2000355571A (ja) メタクリル酸製造用触媒およびメタクリル酸の製造方法
JP2006513033A (ja) 新規ヘテロポリ酸触媒及びその製造方法
KR20120084727A (ko) 복합 산화물 촉매의 제조 방법
JP5180303B2 (ja) 改善したアクリル酸製造用触媒の製造方法
JP5707841B2 (ja) 流動層触媒の製造方法、およびアクリロニトリルの製造方法
JP4200744B2 (ja) メタクリル酸製造用触媒の製造方法およびメタクリル酸の製造方法
JP2005169311A (ja) 複合酸化物触媒の製造方法
JP5042658B2 (ja) アクリロニトリル製造用触媒の製造方法、およびアクリロニトリルの製造方法
JP2002306970A (ja) メタクリル酸製造用触媒、その製造方法、および、メタクリル酸の製造方法
KR100760461B1 (ko) 헤테로폴리산 촉매의 제조방법
JP2010162460A (ja) メタクリル酸合成用触媒の製造方法
JP2003001113A (ja) メタクリル酸製造用触媒の製造方法およびメタクリル酸の製造方法
JP5609285B2 (ja) 複合酸化物触媒の製造方法
JP2004141823A (ja) メタクリル酸製造用触媒の製造方法およびメタクリル酸の製造方法
CN117324013A (zh) 一种适于生产甲基丙烯酸的催化剂及其制备方法和应用
JP5609254B2 (ja) 複合酸化物触媒の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080624

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080924

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090331

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090630

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090630

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100601