JP2007535511A - Process for producing acrylic acid by gas phase partial oxidation of at least one C3-hydrocarbon precursor compound with a heterogeneous catalyst - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により部分酸化することによってアクリル酸を製造する方法において、前記方法において形成された副成分量が≦1.5モル%である方法に関する。The present invention relates to a method for producing acrylic acid by partially oxidizing at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound with a heterogeneous catalyst, wherein the amount of subcomponents formed in the method is ≦ 1.5 mol% Is related to the method.

Description

発明の詳細な説明
本発明は、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により気相部分酸化することによってアクリル酸を製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing acrylic acid by gas phase partial oxidation of at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound with a heterogeneous catalyst.

アクリル酸は、例えば接着剤として好適なポリマーの製造にそれ自体又はそのアルキルエステルの形で使用される重要なモノマーである。   Acrylic acid is an important monomer used by itself or in the form of its alkyl ester, for example in the production of polymers suitable as adhesives.

このアクリル酸は、それぞれ両方とも3個のC原子を有する炭化水素前駆化合物(本明細書中では「C3−炭化水素前駆化合物」と称する)プロペン及びプロパンの少なくとも1種を不均一系触媒により気相部分酸化することによって製造することは公知である。 The acrylic acid is a hydrocarbon precursor compound each having 3 C atoms (referred to herein as a “C 3 -hydrocarbon precursor compound”) at least one of propene and propane with a heterogeneous catalyst. It is known to produce by gas phase partial oxidation.

プロパンを不均一系触媒により気相部分酸化してアクリル酸を得る方法は、2つの連続する段階において原則的に実施され、この第一の段階ではプロペンからアクロレインを得て、次いで第二の段階ではこのアクロレインからアクリル酸がもたらされる。この両方の段階においても、それぞれの一方の段階のみでも、それに適合させて触媒することを可能にする触媒が存在するので、プロペンからアクリル酸への不均一系触媒による気相部分酸化は、原則的に単独でも2つ以上の空間的に連続する反応段階においても実施でき、このそれぞれの反応段階はその触媒装入物及びその他の付属物により、一般的には特定の反応条件によって特徴付けられている。   The process of partial gas phase oxidation of propane with a heterogeneous catalyst to obtain acrylic acid is carried out in principle in two successive stages, in this first stage obtaining acrolein from propene and then in the second stage So this acrolein brings acrylic acid. Gas phase partial oxidation of propene to acrylic acid by heterogeneous catalysis, in principle, is possible because in both stages, there is a catalyst that can be adapted to catalyze only one of the stages. Can be carried out independently or in two or more spatially continuous reaction stages, each of which is characterized by its catalyst charge and other accessories, generally by the specific reaction conditions. ing.

プロペンを不均一系触媒により部分気相酸化してアクリル酸を得る2段階の方法は、例えばDE−A19927624号、DE−A19948523号、WO00/53557号、DE−A19948248号及びWO00/53558号から公知である。   A two-stage process for obtaining acrylic acid by partial vapor phase oxidation of propene with a heterogeneous catalyst is known, for example, from DE-A 19927624, DE-A 1948523, WO 00/53557, DE-A 1948248 and WO 00/53558. It is.

プロパンから開始して、不均一系触媒により部分気相酸化してアクリル酸を得ることも、単独の又は2つ以上の空間的に連続する反応段階において同様に実施することができる。とりわけ、DE−A10245585号並びにDE−A10246119号の教示によれば、プロパンから出発するアクリル酸の形成が、一般的には明らかに3つの連続する段階において実施され、そこでは通常は第一の段階がプロペンの形成である。プロパンからアクリル酸への1段階の部分酸化の記載は、例えば文献EP−A608838号、WO0029106号、JP−A1036311号、DE−A10316465号、EP−A1192987号、EP−A1193240号及びDE−A10338529号に含まれる。プロパンからアクリル酸への3段階の部分酸化は、例えばWO01/96270号に記載されている。プロペンの部分酸化及びプロパンの部分酸化のそれぞれの段階のための触媒としては、一般的には多元素酸化物が挙げられ、この幾つかは引用された技術水準に記載されている。   Starting from propane, partial gas phase oxidation with a heterogeneous catalyst to obtain acrylic acid can be carried out as well, alone or in two or more spatially continuous reaction stages. In particular, according to the teachings of DE-A 10245585 and DE-A 10246119, the formation of acrylic acid starting from propane is generally carried out in three distinct stages, where usually the first stage Is the formation of propene. The description of the one-step partial oxidation of propane to acrylic acid is given, for example, in documents EP-A 608838, WO0029106, JP-A 1036311, DE-A 10316465, EP-A 1129987, EP-A 1193240 and DE-A 10338529. included. The three-stage partial oxidation of propane to acrylic acid is described, for example, in WO 01/96270. Catalysts for the respective stages of partial oxidation of propene and partial oxidation of propane generally include multi-element oxides, some of which are described in the cited state of the art.

少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により気相部分酸化してアクリル酸を製造する全種の公知の方法の共通の特徴は、触媒を用いる気相酸化の過程で行われる数多くの並行反応及び後続の反応に基づいて、並びに一般的にとりわけ爆発性ガス混合物の回避のために使用されるべき、好ましくは主として不活性の希釈ガスに基づいて、純粋なアクリル酸ではなく、アクリル酸の他に反応混合物が得られることであり、この混合物は部分酸化に返還され得る中間生成物のアクロレイン、場合により未反応のプロペン及び/又はプロパン、不活性の希釈ガス(部分酸化においては主として反応しない、すなわちこのガスは、部分酸化の間に通常は95モル%を上回るまで、好ましくは97モル%を上回るまで、又は99モル%を上回るまで変化せずに留まる)、酸化炭素CO及び/又はCO2、アクリル酸から比較的容易に分離され得る反応生成物の酢酸(例えば、ストリッピングにより生成ガス混合物−被吸着物質から除去されてよい)及び水並びに場合により残留した酸化剤としての分子酸素、少なくとも1個の酸素原子と、少なくとも1個の炭素原子と、少なくとも1個の水素原子とを有するその他の数多くの化合物を含有する。その他の化合物は、この文献においては副成分として統合される。 A common feature of all known methods for producing acrylic acid by gas-phase partial oxidation of at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound with a heterogeneous catalyst is the process performed in the course of gas-phase oxidation using the catalyst. Rather than pure acrylic acid, preferably on the basis of numerous parallel reactions and subsequent reactions, and generally based on inert diluent gases, which are generally to be used especially for avoiding explosive gas mixtures In addition to acrylic acid, a reaction mixture is obtained, which is an intermediate product acrolein that can be returned to partial oxidation, optionally unreacted propene and / or propane, inert diluent gas (in partial oxidation). Does not react primarily, i.e., this gas is usually greater than 95 mol%, preferably greater than 97 mol% or 99 mol during partial oxidation. Remains unchanged to greater than), carbon oxides CO and / or CO 2, acetate relatively easily separated may reaction products of acrylic acid (e.g., the product gas mixture by stripping - is removed from the adsorbent material And water and optionally molecular oxygen as residual oxidant, at least one oxygen atom, at least one carbon atom, and many other compounds having at least one hydrogen atom. . Other compounds are integrated as accessory components in this document.

少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物の不均一系触媒による部分酸化の生成ガス混合物からアクリル酸を得る際には、アクリル酸をこの生成ガス混合物から分離しなければならず、これは一般的に吸収、抽出及び/又は蒸留若しくは精留の分離技術を組み合わせて実施する(例えば、EP−A854129号、US−A4317926号、DE−A19837520号、DE−A19606877号、DE−A19501325号、DE−A10247240号、DE−A19924532号、EP−A982289号、DE−A19740253号、DE−A19740252号、EP−A695736号、EP−A982287号及びEP−A1041062号を参照のこと)。 In obtaining acrylic acid from the product gas mixture of the partial oxidation of at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound by heterogeneous catalyst, acrylic acid must be separated from this product gas mixture, which is generally A combination of absorption, extraction and / or distillation or rectification separation techniques (e.g. EP-A 854129, US-A 4317926, DE-A 19375520, DE-A 19606877, DE-A 19501325, DE-A). A10247240, DE-A19924532, EP-A982289, DE-A1740253, DE-A1740252, EP-A695736, EP-A982287 and EP-A1041062).

この分離方法の欠点は、これらが極めて費用がかさみ(エネルギー集中及び投資集中)、このために自体公知でかつ考えられる単一の分離手段を巧みに組み合わせることにより最適化が達せられることの試験が欠かかせないことである。しかしながら、これらの試験の結果は、全般的に満たされることができない。   The disadvantages of this separation method are that they are very expensive (energy and investment concentration), and that the optimization can be achieved by skillfully combining a single separation means known and considered per se for this. It is indispensable. However, the results of these tests cannot be generally satisfied.

従って本発明の課題は、上述の問題範囲についての回避を達成することである。   The object of the present invention is therefore to achieve avoidance of the above-mentioned problem range.

驚くべきことに、詳細な検討は、1つ可能な回避経路が実質的に採用も検討もされなかったという結果を導いた。この経路は、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により部分酸化する方法を、特定の様式で生成ガス混合物からのアクリル酸の分離を困難する構成成分の全量を、生成ガス混合物中においてこれに含まれるアクリル酸の量に対して、可能な限り減らすように改変することである。 Surprisingly, detailed examination has led to the result that one possible avoidance route has not been substantially adopted or considered. This route produces a process in which at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound is partially oxidized with a heterogeneous catalyst, producing a total amount of components that make it difficult to separate acrylic acid from the product gas mixture in a specific manner. The modification is to reduce the amount of acrylic acid contained in the gas mixture as much as possible.

かかる構成成分としては、出願人側から既に定義された副成分が同定されている。これらには、特にアクロレインとは異なる低級アルデヒド、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、メタクロレイン、プロピオンアルデヒド、n−ブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド、フルフラール及びクロトンアルデヒドが含まれ、これらはとりわけ熱による分離法の場合にアクリル酸の不所望なラジカル重合への傾斜を特定の様式で促進することが知られている(例えば、EP−A854129号を参照のこと)。しかし、この副成分には、酢酸とは異なる低級アルケン−/アルカンカルボン酸若しくはその無水物、例えばギ酸、プロピオン酸、メタクリル酸、クロトン酸、酪酸及び無水マレイン酸も含まれているが、更にプロトアネモニン、アセトン及びベンズアルデヒドといった化合物も含まれている。   As such components, subcomponents already defined by the applicant have been identified. These include, in particular, lower aldehydes different from acrolein, such as formaldehyde, acetaldehyde, methacrolein, propionaldehyde, n-butyraldehyde, benzaldehyde, furfural and crotonaldehyde, which are especially acrylic acids in the case of thermal separation methods. It is known to promote the inclination to undesired radical polymerization in a specific manner (see, for example, EP-A 854129). However, this subcomponent also includes lower alkene / alkanecarboxylic acids or their anhydrides different from acetic acid, such as formic acid, propionic acid, methacrylic acid, crotonic acid, butyric acid and maleic anhydride. Also included are compounds such as anemonin, acetone, and benzaldehyde.

従って、本出願において説明された課題の解決法としては、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により部分酸化してアクリル酸を製造する方法において、副成分形成の全選択率Sgesが≦1.5モル%であることを特徴とする方法を提供することである。 Therefore, a solution to the problem described in the present application is to select all of the subcomponents in a method for producing acrylic acid by partially oxidizing at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound with a heterogeneous catalyst. It is to provide a method characterized in that the rate Sges is ≦ 1.5 mol%.

この場合、個々の副成分iの形成の選択率Si(モル%)は、副成分iのモル形成量を、不均一系触媒による部分酸化において反応した少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物のモル量で割った商の100倍と解する。副成分形成の全選択率Sgesは、本明細書においては、全種の副成分iについての種々の個々の選択率Siの合計と解する。 In this case, the selectivity S i (mol%) for the formation of the individual subcomponents i is that the molar formation amount of the subcomponents i is at least one C 3 -hydrocarbon precursor reacted in the partial oxidation with the heterogeneous catalyst. This is 100 times the quotient divided by the molar amount of the compound. The total selectivity S gees for the formation of subcomponents is understood here as the sum of the various individual selectivities S i for all types of subcomponents i.

本発明によれば、Sgesは、好ましくは≦1.4モル%若しくは≦1.3モル%であり、特に好ましくは≦1.2モル%又は≦1.1モル%若しくは≦1.0モル%又は≦0.9モル%であり、殊に好ましくは≦0.80モル%又は≦0.70モル%若しくは≦0.60モル%又は≦0.50モル%であり、なかんずく好ましくは≦0.40モル%又は≦0.30モル%若しくは≦0.20モル%又は≦0.10モル%若しくは0モル%である。 According to the invention, S ges is preferably ≦ 1.4 mol% or ≦ 1.3 mol%, particularly preferably ≦ 1.2 mol% or ≦ 1.1 mol% or ≦ 1.0 mol%. % Or ≦ 0.9 mol%, particularly preferably ≦ 0.80 mol% or ≦ 0.70 mol% or ≦ 0.60 mol% or ≦ 0.50 mol%, especially preferably ≦ 0. .40 mol% or ≦ 0.30 mol% or ≦ 0.20 mol% or ≦ 0.10 mol% or 0 mol%.

本発明にかかる方法の際には、特にSgesは、≧0.1モル%であり、かつ≦1.5モル%若しくは≧0.20モル%であり、かつ≦1.0モル%であるか、又は≧0.30モル%若しくは≧0.40モル%であり、かつ≦0.80モル%若しくは≦0.70モル%である。 In the process according to the invention, in particular S ge is ≧ 0.1 mol% and ≦ 1.5 mol% or ≧ 0.20 mol% and ≦ 1.0 mol%. Or ≧ 0.30 mol% or ≧ 0.40 mol% and ≦ 0.80 mol% or ≦ 0.70 mol%.

本発明にかかる不均一系触媒による部分気相酸化のための出発物質がプロペンであるならば、上述のSgesの値には通常は、プロペンのモル転化率(全ての反応段階を通して反応ガス混合物の1回の通過に対する)UPenが伴い、この転化率は≧95モル%、又は≧96モル%、又は≧97モル%、好ましくは≧98モル%である(それぞれプロペン出発量に対する)。特に、上述のSges値を伴うプロペンの転化率は、≦99.5モル%、又は≦99モル%若しくは≦98.5モル%である。 If the starting material for the partial gas phase oxidation with a heterogeneous catalyst according to the invention is propene, the above-mentioned S ges value usually has a propene molar conversion (reaction gas mixture throughout all reaction stages). single pass for) U Pen is accompanied in this conversion ≧ 95 mol%, or ≧ 96 mol%, or ≧ 97 mol%, preferably ≧ 98 mol% (for each propene starting amount). In particular, the conversion of propene with the aforementioned S ges value is ≦ 99.5 mol%, or ≦ 99 mol% or ≦ 98.5 mol%.

更に、上述のSgesの値には、一般的に(転化されたプロペンのモル量からなる)アクリル酸形成の選択率SAS Penが伴い、この選択率は≧80モル%、又は≧85モル%、又は≧90モル%又は≧92モル%、特に≧93モル%又は≧94モル%、好ましくは≧95モル%若しくは≧96モル%である。特に、上述のSAS Penの値は、≦99モル%、又は≦98モル%、又は≦97モル%の値である。この場合、上述のSAS Penの値には、それぞれの上述のUPenの値が伴ってよい。 Further, the value of the above-described S ges, (consisting of the molar amount of converted propene) generally entails selectivity S AS Pen acrylic acid formation, the selectivity of ≧ 80 mol%, or ≧ 85 mol %, Or ≧ 90 mol% or ≧ 92 mol%, in particular ≧ 93 mol% or ≧ 94 mol%, preferably ≧ 95 mol% or ≧ 96 mol%. In particular, the value of S AS Pen described above is a value of ≦ 99 mol%, or ≦ 98 mol%, or ≦ 97 mol%. In this case, the value of the above-mentioned S AS Pen may be accompanied by the value of each of the above-mentioned U Pens .

本発明にかかる不均一系触媒による部分気相酸化のための出発物質がプロパンであるならば、上述のSgesの値には通常は、プロパンのモル転化率(全ての反応段階を通して反応ガス混合物の1回の通過に対する)UPanが伴い、この転化率は、≧20モル%、又は≧25モル%、又は≧30モル%、好ましくは≧35モル%、又は≧40モル%、又は≧45モル%、又は≧50モル%、又は≧55モル%、又は≧60モル%、又は≧65モル%、又は≧70モル%、又は≧75モル%、又は≧80モル%、又は≧85モル%である。特に、上述のUPanの値は、≦95モル%、しばしば≦90モル%である。 If the starting material for the partial gas phase oxidation with the heterogeneous catalyst according to the invention is propane, the above-mentioned S ges value usually has a molar conversion of propane (reaction gas mixture throughout all reaction stages). single pass for) U Pan is accompanied of this conversion, ≧ 20 mol%, or ≧ 25 mol%, or ≧ 30 mol%, preferably ≧ 35 mol%, or ≧ 40 mol%, or ≧ 45 Mol%, or ≧ 50 mol%, or ≧ 55 mol%, or ≧ 60 mol%, or ≧ 65 mol%, or ≧ 70 mol%, or ≧ 75 mol%, or ≧ 80 mol%, or ≧ 85 mol% It is. In particular, the value of U Pan mentioned above is ≦ 95 mol%, often ≦ 90 mol%.

更に、上述のSgesの値には、一般的に(転化されたプロパンのモル量からなる)アクリル酸形成の選択率SAS Panが伴い、この選択率は≧50モル%、又は≧55モル%、若しくは≧60モル%、好ましくは≧65モル%、特に好ましくは≧70モル%又は≧75モル%である。特に、上述のSAS Panの値は、≦95モル%、又は≦90モル%、又は≦85モル%の値である。 Furthermore, the value of the above-described S ges, (consisting of the molar amount of converted propane) generally entails selectivity S AS Pan acrylic acid formation, the selectivity of ≧ 50 mol%, or ≧ 55 mol %, Or ≧ 60 mol%, preferably ≧ 65 mol%, particularly preferably ≧ 70 mol% or ≧ 75 mol%. In particular, the value of S AS Pan described above is a value of ≦ 95 mol%, or ≦ 90 mol%, or ≦ 85 mol%.

応用技術的に適切には、本発明にかかる方法を特に、最初に慣用の、例えば技術水準に記載された、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物(プロパン及びプロペンとからの混合物であってもよい)からアクリル酸への不均一系触媒による部分酸化を行う方法が実施されるように容易に実施することができる(主反応)。例えば、これらの(主反応の)慣用の方法の実施は、文献WO01/96270号、DE−A10344264号、DE−A10353954号、DE−A10313213号、DE−A19927624号、DE−A10254279号、DE−A10344265号、DE−A10246119号、DE−A10245585号、DE−A10313208号、DE−A10303526号、DE−A10302715号、DE−A10261186号、DE−A10254279号、DE−A−10254278号、DE−A10316465号並びに引用した技術水準に記載されているとおりに行ってよい。 Appropriately applied technically, the process according to the invention is in particular the first customary, eg described in the state of the art, of at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound (mixture from propane and propene). It can be easily carried out so that a method of performing partial oxidation from (may be) to acrylic acid with a heterogeneous catalyst is carried out (main reaction). For example, the implementation of these conventional methods (of the main reaction) is described in documents WO 01/96270, DE-A 10344264, DE-A 10353594, DE-A 10313213, DE-A 19927624, DE-A 10254279, DE-A 10344265. DE-A 10246119, DE-A 10245585, DE-A 10313208, DE-A 10303526, DE-A 10302715, DE-A 10261186, DE-A 10254279, DE-A-10254278, DE-A 10316465 and quotation As described in the state of the art.

その際に得られる、副成分含有率が比較的大きい(例えば、副成分形成≧1.7モル%)生成ガス混合物を、次いで、場合により不活性ガス(例えば、N2、CO2、水蒸気又はこれらの混合物)、又は分子酸素、又は分子酸素と不活性ガスとからの混合物を添加した後に、後反応段階において温度を高めて触媒装入物に導通させることで、その際にこの反応ガス混合物中に含まれるアクリル酸が主として変化せずに残留して得られる一方で、副成分が少なくとも部分的に酸化炭素及び水に燃焼され、このことは、方法全体にわたって副成分形成の全選択率(Sges)を減らし(本発明によれば、好ましくはSges(モル%)は、少なくとも0.3%分だけ、好ましくは少なくとも0.5%分だけ、特に好ましくは少なくとも0.8%分だけ、殊に好ましくは少なくとも1%分以上だけ減らす)、但しアクリル酸形成の選択率はそれほど阻害されない(本発明によれば、好ましくは、アクリル酸形成の選択率(SAS Pen若しくはSAS Pan、それぞれモル%)は、少なくとも2%未満分だけ、好ましくは1.5%未満分だけ、特に好ましくは1%未満分だけ、殊に好ましくは0.8%未満分だけ、とりわけ好ましくは0.6%未満分だけ、なかんずく好ましくは0.4%未満分だけ、更に好ましくは0.2又は0.1%未満分だけ低下する(又は低下しない))。有利な場合には、アクリル酸形成の選択率は、1%分以下だけ、若しくは0.5若しくは0.3%分以下だけ増大する。上述のSgesの及びSAS Pen若しくはSAS Panの%分の変化は、本発明によれば、それぞれ任意の組み合わせで実現させることができる。 The resulting product gas mixture with a relatively high content of subcomponents (for example, subcomponent formation ≧ 1.7 mol%) is then optionally mixed with an inert gas (for example N 2 , CO 2 , water vapor or These mixtures), or a mixture of molecular oxygen or a mixture of molecular oxygen and an inert gas, is then passed through the catalyst charge at an elevated temperature in the post-reaction stage, at which time the reaction gas mixture While the acrylic acid contained therein is obtained mainly remaining unchanged, the secondary component is at least partially burned into carbon oxide and water, which means that the overall selectivity of secondary component formation throughout the process ( (According to the present invention, preferably S ges (mol%) reduces the S ges) is by at least 0.3% fraction, preferably by at least 0.5% min, only particularly preferably at least 0.8% min , Particularly preferably, it is reduced by at least 1% or more), however, the selectivity of acrylic acid formation is not significantly inhibited (according to the invention, preferably the selectivity of acrylic acid formation (S AS Pen or S AS Pan , respectively) Mol%) is at least less than 2%, preferably less than 1.5%, particularly preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.8%, particularly preferably 0.6%. Less than, in particular, preferably less than 0.4%, more preferably less than 0.2 or less than 0.1% (or less). Advantageously, the selectivity for acrylic acid formation is increased by 1% or less, or by 0.5 or 0.3% or less. According to the present invention, the above-described changes in Sges and% of S AS Pen or S AS Pan can be realized in any combination.

副成分形成の全選択率Sgesは、主反応の際には通常は、≧1.7モル%、若しくは≧1.8モル%又は≧1.9モル%の値である。 The total selectivity S gees for the formation of subcomponents is usually a value of ≧ 1.7 mol%, or ≧ 1.8 mol% or ≧ 1.9 mol% during the main reaction.

本発明にかかる不均一系触媒による部分気相酸化のための出発物質がプロペンであるならば、上述のSgesの主反応の値は通常は、プロペンの主反応モル転化率UPenを伴い、この転化率は≧95モル%、又は≧96モル%、好ましくは≧98モル%である(それぞれプロペン出発量に対して)。特に、上述の主反応のSges値に伴うプロペンの転化率は、≦99.5モル%、又は≦99モル%若しくは≦98.5モル%である。更に、主反応においては、上述のSgesの値は、一般的に(主反応において転化されたプロペンのモル量からなる)アクリル酸形成の選択率SAS Penを伴い、この選択率は≧80モル%、又は≧85モル%、又は≧90モル%又は≧92モル%、特に≧93モル%又は≧94モル%、好ましくは≧95モル%若しくは≧96モル%である。特に、上述のSAS Penの値は、≦99モル%、又は≦98モル%、又は≦97モル%の値である。この場合、上述の主反応のSAS Penの値には、それぞれの上述の主反応についてのUPenの値が伴ってよい。 If the starting material for partial gas phase oxidation with a heterogeneous catalyst according to the present invention is propene, the above-mentioned main reaction value of S ges usually accompanies the main reaction molar conversion U Pen of propene, The conversion is ≧ 95 mol%, or ≧ 96 mol%, preferably ≧ 98 mol% (in each case relative to the propene starting amount). In particular, the propene conversion with the Sges value of the main reaction described above is ≦ 99.5 mol%, or ≦ 99 mol% or ≦ 98.5 mol%. Furthermore, in the main reaction, the above S ge values are generally accompanied by the selectivity S AS Pen for acrylic acid formation (consisting of the molar amount of propene converted in the main reaction), this selectivity being ≧ 80 Mol%, or ≧ 85 mol%, or ≧ 90 mol% or ≧ 92 mol%, in particular ≧ 93 mol% or ≧ 94 mol%, preferably ≧ 95 mol% or ≧ 96 mol%. In particular, the value of S AS Pen described above is a value of ≦ 99 mol%, or ≦ 98 mol%, or ≦ 97 mol%. In this case, the value of S AS Pen for the main reaction described above may be accompanied by the value of U Pen for each of the main reactions described above.

本発明にかかる不均一系触媒による部分気相酸化のための出発物質がプロパンであるならば、主反応における上述のSgesの主反応値は通常は、プロパンのモル転化率UPanを伴い、この転化率は、≧20モル%、又は≧25モル%、又は≧30モル%、又は≧35モル%、又は≧40モル%、又は≧45モル%、又は≧50モル%、又は≧55モル%、又は≧60モル%、又は≧65モル%、又は≧70モル%、又は≧75モル%、又は≧80モル%、又は≧85モル%である。特に、上述の主反応のUPanの値は、≦95モル%、しばしば≦90モル%である。更に、上述の主反応のSgesの値は、一般的に(主反応において転化されたプロパンのモル量からなる)アクリル酸形成の選択率SAS Panを伴い、この選択率は≧50モル%、又は≧55モル%、若しくは≧60モル%、好ましくは≧65モル%、特に好ましくは≧70モル%又は≧75モル%である。特に、上述の主反応のSAS Panの値は、≦95モル%、又は≦90モル%、又は≦85モル%の値である。 If the starting material for partial gas phase oxidation with a heterogeneous catalyst according to the present invention is propane, the main reaction value of the above S ges in the main reaction is usually accompanied by the molar conversion of propane U Pan , The conversion is ≧ 20 mol%, or ≧ 25 mol%, or ≧ 30 mol%, or ≧ 35 mol%, or ≧ 40 mol%, or ≧ 45 mol%, or ≧ 50 mol%, or ≧ 55 mol. %, Or ≧ 60 mol%, or ≧ 65 mol%, or ≧ 70 mol%, or ≧ 75 mol%, or ≧ 80 mol%, or ≧ 85 mol%. In particular, the value of U Pan for the main reaction described above is ≦ 95 mol%, often ≦ 90 mol%. Furthermore, the S ge value of the main reaction described above is generally accompanied by a selectivity S AS Pan for acrylic acid formation (consisting of the molar amount of propane converted in the main reaction), this selectivity being ≧ 50 mol% Or ≧ 55 mol%, or ≧ 60 mol%, preferably ≧ 65 mol%, particularly preferably ≧ 70 mol% or ≧ 75 mol%. In particular, the value of S AS Pan in the above main reaction is a value of ≦ 95 mol%, or ≦ 90 mol%, or ≦ 85 mol%.

かかる後反応段階(後触媒(Nachkatalysator))の触媒の活性材料としては、例えば、一般式I
Mo12a1 b2 c3 d4 e5 f6 g7 hn (I)
[式中、変項は以下の意味を有する:
1=W、Nb、Ta、Cr及び/又はCe、好ましくはW、
2=Cu、Ni、Co、Fe、Mn及び/又はZn、好ましくはCu及び/又はFe、
3=Sb及び/又はBi、好ましくはSb、
4=1種又は複数種のアルカリ金属、
5=1種又は複数種のアルカリ土類金属、
6=Si、Al、Ti及び/又はZr、
7=Pd、Pt、Ag、Rh及び/又はIr、好ましくはPd、
a=1〜6、
b=0.2〜4、
c=0.5〜18、好ましくは0.5〜5、特に好ましくは2〜5、
d=0〜40、好ましくは>0〜40、特に好ましくは0.5〜10、
e=0〜2、
f=0〜4、
g=0〜40、
h=0〜1、好ましくは>0〜1、特に好ましくは0.01〜0.05、並びに
n=式Iの酸素とは異なる元素の原子価及び頻度により定められる数である]の多金属酸化物材料が挙げられる。
Examples of the active material of the catalyst in the post-reaction stage (post-catalyst) are, for example, the general formula I
Mo 12 V a X 1 b X 2 c X 3 d X 4 e X 5 f X 6 g X 7 h O n (I)
[Wherein the variables have the following meanings:
X 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce, preferably W,
X 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn, preferably Cu and / or Fe,
X 3 = Sb and / or Bi, preferably Sb,
X 4 = one or more kinds of alkali metals,
X 5 = one or more alkaline earth metals,
X 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
X 7 = Pd, Pt, Ag, Rh and / or Ir, preferably Pd,
a = 1 to 6,
b = 0.2-4,
c = 0.5-18, preferably 0.5-5, particularly preferably 2-5,
d = 0 to 40, preferably> 0 to 40, particularly preferably 0.5 to 10,
e = 0-2,
f = 0-4,
g = 0 to 40,
h = 0 to 1, preferably> 0 to 1, particularly preferably 0.01 to 0.05, and n = a number determined by the valence and frequency of an element different from oxygen of formula I] An oxide material is mentioned.

本発明によれば、活性多金属酸化物Iの範囲内の好ましい実施形態は、一般式Iの変項が以下の意味である実施形態である:
1=W、Nb及び/又はCr、好ましくはW、
2=Cu、Ni、Co及び/又はFe、好ましくはCu及び/又はFe、
3=Sb及び/又はBi、
4=Na及び/又はK、
5=Ca、Sr及び/又はBa、
6=Si、Al及び/又はTi、
7=Pd、Pt、Ag、Rh及び/又はIr、好ましくはPd、
a=1.5〜5、
b=0.5〜2、
c=0.5〜5、好ましくは2〜5、
d=0〜2、好ましくは0.5〜2、
e=0〜2、
f=0〜4、
g=0〜40、
h=0〜1、好ましくは>0〜1、特に好ましくは0.01〜0.05、並びに
n=式Iの酸素とは異なる元素の原子価及び頻度により定められる数である。
According to the invention, preferred embodiments within the scope of the active multimetal oxide I are those in which the variables of the general formula I have the following meanings:
X 1 = W, Nb and / or Cr, preferably W
X 2 = Cu, Ni, Co and / or Fe, preferably Cu and / or Fe,
X 3 = Sb and / or Bi,
X 4 = Na and / or K,
X 5 = Ca, Sr and / or Ba,
X 6 = Si, Al and / or Ti,
X 7 = Pd, Pt, Ag, Rh and / or Ir, preferably Pd,
a = 1.5-5,
b = 0.5-2,
c = 0.5-5, preferably 2-5,
d = 0-2, preferably 0.5-2,
e = 0-2,
f = 0-4,
g = 0 to 40,
h = 0 to 1, preferably> 0 to 1, particularly preferably 0.01 to 0.05, and n = a number determined by the valence and frequency of an element different from the oxygen of formula I.

しかしながら、本発明によれば、殊に好ましい多金属酸化物Iは、一般式II
MO12a'1 b'2 c'3 d'4 e'5 f'6 g'n' (II)
[式中、Y1=W及び/又はNb、好ましくはW、
2=Cu及び/又はFe、
3=Sb及び/又はBi、
4=Ca及び/又はSr、
5=Si及び/又はAl、
6=Pd、Pt、Ag、Rh及び/又はIr、好ましくはPd、
a’=2〜4、
b’=1〜1.5、
c’=2〜5、
d’=0〜2、好ましくは0.5〜2、
e’=0〜0.5、
f’=0〜8、
g’=0〜1、好ましくは>0〜1、特に好ましくは0.01〜0.05、かつ
n’=式IIの酸素とは異なる元素の原子価及び頻度により定められる数である。]の多金属酸化物である。
However, according to the invention, particularly preferred multimetal oxides I are of the general formula II
MO 12 V a ' Y 1 b' Y 2 c ' Y 3 d' Y 4 e ' Y 5 f' Y 6 g 'On ' (II)
[Wherein Y 1 = W and / or Nb, preferably W,
Y 2 = Cu and / or Fe,
Y 3 = Sb and / or Bi,
Y 4 = Ca and / or Sr,
Y 5 = Si and / or Al,
Y 6 = Pd, Pt, Ag, Rh and / or Ir, preferably Pd,
a ′ = 2 to 4,
b ′ = 1 to 1.5,
c ′ = 2 to 5,
d ′ = 0 to 2, preferably 0.5 to 2,
e ′ = 0 to 0.5,
f ′ = 0 to 8,
g ′ = 0 to 1, preferably> 0 to 1, particularly preferably 0.01 to 0.05, and n ′ = a number determined by the valence and frequency of an element different from oxygen in formula II. ] Is a multi-metal oxide.

原則として、多金属酸化物材料Iは、好適なその元素構成成分の供給源から、可能な限り完全な、好ましくは微粒状の、その化学量論比に相当する組成の乾燥混合物を得て、そしてそれを350〜600℃の温度でか焼することによって容易に製造することができる。このか焼は、不活性ガス下でも、酸化雰囲気、例えば空気(不活性ガスと酸素とからの混合物)下並びに還元雰囲気(例えば、不活性ガスと還元性ガス、例えばH2、NH3、CO、メタン及び/又はアクロレインとからの混合物又は上述の還元作用を示すガスそれ自体)下でも実施することができる。か焼時間は数分ないし数時間であってよく、通常は温度に伴い短くなる。本発明によれば、このか焼(並びに触媒製造も含めて)をDE−A10360057号若しくはDE−A10360058号に記載されているとおりに実施することが好ましい。多金属酸化物材料Iの元素構成成分の供給源としては、既に酸化物である化合物及び/又は加熱により少なくとも酸素の存在下で酸化物に変換可能な化合物が挙げられる。 In principle, the multimetal oxide material I is obtained from a suitable source of its elemental components to obtain as complete a dry mixture as possible, preferably in the form of fine particles, corresponding to its stoichiometric ratio, And it can manufacture easily by calcination at the temperature of 350-600 degreeC. This calcination can be carried out even under an inert gas, in an oxidizing atmosphere such as air (mixture of inert gas and oxygen) and in a reducing atmosphere (eg inert gas and reducing gas such as H 2 , NH 3 , CO 2). , Methane and / or acrolein or a gas exhibiting the above-mentioned reducing action itself). The calcination time can be from a few minutes to a few hours and usually decreases with temperature. According to the present invention, this calcination (as well as catalyst production) is preferably carried out as described in DE-A 10360057 or DE-A 10360058. Sources of elemental constituents of the multi-metal oxide material I include compounds that are already oxides and / or compounds that can be converted to oxides in the presence of at least oxygen by heating.

多金属酸化物材料Iの製造のための出発化合物の完全混合は、乾式又は湿式で実施することができる。これを乾式で実施するのであれば、この出発化合物を適切に微粒状の粉末として使用し、それを混合及び場合により圧縮した後に、か焼に付す。しかしながら、本発明によれば、完全混合を湿式で実施することが好ましい。   The complete mixing of the starting compounds for the production of the multimetal oxide material I can be carried out dry or wet. If this is carried out dry, the starting compound is suitably used as a finely divided powder, which is subjected to calcination after mixing and optionally compacting. However, according to the present invention, it is preferred that the complete mixing is carried out wet.

この場合、通常、出発化合物を水溶液及び/又は懸濁液の形で互いに混合する。この場合、特に、完全な乾燥混合物は、もっぱら溶解した形で存在する元素構成成分の供給源から開始する場合に、上述の混合法において得られる。溶剤として水を使用することが好ましい。次いで、得られた水性材料を乾燥させ、その際、この乾燥工程は、この水性混合物を100〜150℃の出口温度で噴霧乾燥することによって実施することが好ましい。   In this case, the starting compounds are usually mixed with one another in the form of an aqueous solution and / or suspension. In this case, in particular, a complete dry mixture is obtained in the above-described mixing method, starting from a source of elemental constituents that are present exclusively in dissolved form. It is preferable to use water as the solvent. The resulting aqueous material is then dried, wherein the drying step is preferably carried out by spray drying the aqueous mixture at an outlet temperature of 100-150 ° C.

得られた多金属酸化物材料Iは、本発明にかかる方法のために、粉末形で使用することも、所定の触媒形状に成形して使用することもでき、その際、この成形は最終的なか焼の前に又はその後に実施することができる。例えば、この活性材料又はそのか焼されていない前駆材料の粉末形から、所望の触媒形状への圧縮によって(例えば、錠剤化、押出成形又は押出によって)、完全触媒(Volllkatalesator)を製造し、その際、場合により助剤、例えば滑沢剤としてのグラファイト又はステアリン酸を及び/又は成形助剤及び強化剤、例えばガラス、アスベスト、炭化ケイ素又はチタン酸カリウムからのマイクロファイバーを混合してよい。好適な完全触媒形状は、例えば外径及び長さが2〜10mmの中実円筒又は中空円筒である。中空円筒の場合には、壁厚が1〜3mmであることが適切である。この完全触媒は、球直径2〜10mmの球形の形状であってよいことは勿論である。   The obtained multi-metal oxide material I can be used in powder form or formed into a predetermined catalyst shape for the method according to the present invention. It can be carried out before or after calcination. For example, from the powder form of this active material or its uncalcined precursor material, a full catalyst is produced by compression (for example by tableting, extrusion or extrusion) into the desired catalyst shape, In some cases, auxiliary agents such as graphite or stearic acid as lubricants and / or microfibers from molding aids and reinforcing agents such as glass, asbestos, silicon carbide or potassium titanate may be mixed. Suitable perfect catalyst shapes are for example solid cylinders or hollow cylinders with an outer diameter and length of 2 to 10 mm. In the case of a hollow cylinder, the wall thickness is suitably 1 to 3 mm. Of course, this complete catalyst may have a spherical shape with a spherical diameter of 2 to 10 mm.

この粉末形活性物質又は依然としてか焼されていないその粉末形前駆材料の成形は、予備成形された不活性触媒担体上への施与によって実施してよいことは勿論である。このシェル触媒の製造のための担体の被覆は、一般的には好適な回転式の容器内で、例えばDE−A2909671号、EP−A293859号又はEP−A714700号から公知のように実施してよい。   Of course, the shaping of the powder form active substance or its powder form precursor which has not yet been calcined may be carried out by application onto a preformed inert catalyst support. The coating of the support for the production of the shell catalyst is generally carried out in a suitable rotating vessel, for example as known from DE-A 29 09671, EP-A 293859 or EP-A 714700. .

この担体の被覆のために、施与されるべき粉末材料を湿らせ、そして施与後に例えば高温空気を用いて再び乾燥させることが適切である。この担体上に施与された粉末材料の層厚は、10〜1000μmの範囲内、好ましくは50〜500μmの範囲内、特に好ましくは150〜250μmの範囲内で選択されることが適切である。   For the coating of the carrier, it is appropriate to wet the powder material to be applied and to dry it again after application, for example with hot air. The layer thickness of the powder material applied on this carrier is suitably selected in the range from 10 to 1000 μm, preferably in the range from 50 to 500 μm, particularly preferably in the range from 150 to 250 μm.

この場合、担体材料としては、慣用の多孔質又は無孔質の酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、二酸化トリウム、二酸化ジルコン、炭化ケイ素又はケイ酸塩、例えばケイ酸マグネシウム若しくはケイ酸アルミニウムを使用する。この担体は規則的に又は不規則的に成形されていてよく、表面粗さが明らかに形成された規則的に成形された担体、例えば細片の被覆を有する球か又は中空円筒が好ましい。主として、直径1〜8mm、好ましくは4〜5mmの、無孔質の、表面の粗い(DE−A2135620号を参照のこと)、ステアタイト(特にFa.CeramTec社のステアタイト(Steatit)C220)製の球状担体を使用することが好適である。しかし、長さ2〜10mmであり、かつ外径4〜10mmの相応の円筒体を担体として使用することも好適である。担体としての環状体の場合には、その壁厚は更に慣用的には1〜4mmである。好ましく使用されるべき環状担体は、長さが2〜6mmであり、外径が4〜8mmであり、かつ壁厚が1〜2mmである。   In this case, conventional porous or non-porous aluminum oxide, silicon dioxide, thorium dioxide, zircon dioxide, silicon carbide or silicates such as magnesium silicate or aluminum silicate are used as the carrier material. The support may be regularly or irregularly shaped, and is preferably a regularly shaped support with a clearly defined surface roughness, for example a sphere with a coating of strips or a hollow cylinder. Mainly non-porous, rough surface (see DE-A2135620), steatite (especially the Steatite C220 from Fa. CeramTec) with a diameter of 1-8 mm, preferably 4-5 mm. It is preferable to use a spherical carrier. However, it is also suitable to use a corresponding cylinder having a length of 2 to 10 mm and an outer diameter of 4 to 10 mm as the carrier. In the case of an annular body as a carrier, the wall thickness is more commonly 1 to 4 mm. The annular carrier to be preferably used has a length of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm, and a wall thickness of 1 to 2 mm.

とりわけ、形状7mm×3mm×4mm(外径×長さ×内径)の環も担体として好適である。この担体表面上に施与されるべき触媒活性酸化物材料の微細性を所望のシェルの厚さに適合させるのは勿論である(EP−A714700号、DE−A10360057号、DE−A10360058号を参照のこと)。   In particular, a ring having a shape of 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) is also suitable as the carrier. Of course, the fineness of the catalytically active oxide material to be applied on the support surface is adapted to the desired shell thickness (see EP-A 714700, DE-A 10360057, DE-A 10360058). )

多金属酸化物Iの製造のための供給源としては、酸化元素の他に、とりわけ所望の元素構成成分のハロゲン化物、硝酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩、酢酸塩、炭酸塩、アミン錯体、アンモニウム塩及び/又は水酸化物が挙げられる(例えば、遅くとも後続のか焼の際に脱離するガス状化合物に崩壊し、かつ/又は分解され得る化合物、例えばNH4OH、(NH42CO3、NH4NO3、NH4CHO2、CH3COOH、NH4CH3CO2及び/又はシュウ酸アンモニウムを完全な乾燥混合物に付加的に導入してよい)。 Sources for the production of the multimetal oxide I include, in addition to the oxidizing elements, in particular halides of the desired elemental constituents, nitrates, formates, oxalates, citrates, acetates, carbonates, amine complexes include ammonium salts and / or hydroxides (e.g., at the latest collapse gaseous compounds desorbed during the subsequent calcination, and / or degradation which may be compounds, for example NH 4 OH, (NH 4 2 CO 3 , NH 4 NO 3 , NH 4 CHO 2 , CH 3 COOH, NH 4 CH 3 CO 2 and / or ammonium oxalate may additionally be introduced into the complete dry mixture).

しかし、元素部分量から、多金属酸化物Iの製造のためにこの場合に元素供給源として使用される多金属酸化物材料を予備形成してよいことは勿論である。相応の製造方法は、例えばEP−A668104号、DE−A19736105号、DE−A10046928号、DE−A−19740493号及びDE−A19528646号に記載されている。例えば、かかる部分量の多金属酸化物材料としては、FeSb26が挙げられる。 However, it goes without saying that the multi-metal oxide material used in this case as an element source for the production of the multi-metal oxide I may be preformed from the elemental part quantity. Corresponding production methods are described, for example, in EP-A 668104, DE-A 197 36 105, DE-A 10046928, DE-A-19040493 and DE-A 19528646. For example, such a partial amount of multi-metal oxide material includes FeSb 2 O 6 .

しかし、本発明にかかる後反応段階の触媒の活性材料としては、一般式(III)
Mo1a1 b2 c3 dn (III)
[式中、変項は以下の意味を有する:
1=Tb及びSbを有する群からの少なくとも1種の元素;
2=Nb、Ti、W、Ta及びCeを有する群からの少なくとも1種の元素;
3=Pb、Ni、Co、Bi、Pd、Ag、Pt、Cu、Au、Ga、Zn、Sn、In、Re、Ir、Sm、Sc、Y、Pr、Nd及びTbを有する群からの少なくとも1種の元素;
a=0.01〜1
b=>0〜1
c=>0〜1
d=0〜0.5、好ましくは>0〜0.5、かつ
n=式IIIの酸素とは異なる元素の原子価及び頻度によって定められる数である]で示され、
かつそのX線回折図は回折反射h、i及びkを示し、そのピーク位置は回折角(2θ)22.2±0.5゜(h)、27.3±0.5゜(i)、及び28.2±0.5゜(k)で示され、
この回折反射hはこのX線回折図内で最大強度であり、並びに高くても0.5゜の半値幅を示し、
この回折反射iの強度Pi及び回折反射kの強度Pkは、0.20≦R≦0.85の関係を満たし、その際、このRは、式
R=Pi/(Pi+Pk
により定義された強度比であり、かつ
この回折反射i及び回折反射kの半値幅は、それぞれ≦1゜である多金属酸化物材料も挙げられる。
However, the active material of the catalyst in the post-reaction stage according to the present invention has the general formula (III)
Mo 1 V a M 1 b M 2 c M 3 d O n (III)
[Wherein the variables have the following meanings:
At least one element from the group having M 1 = Tb and Sb;
At least one element from the group having M 2 = Nb, Ti, W, Ta and Ce;
M 3 = Pb, Ni, Co, Bi, Pd, Ag, Pt, Cu, Au, Ga, Zn, Sn, In, Re, Ir, Sm, Sc, Y, Pr, Nd and at least from the group having Tb One element;
a = 0.01-1
b => 0-1
c => 0-1
d = 0-0.5, preferably> 0-0.5, and n = a number determined by the valence and frequency of an element different from the oxygen of formula III]
The X-ray diffraction pattern shows diffraction reflections h, i and k, and the peak positions are diffraction angles (2θ) 22.2 ± 0.5 ° (h), 27.3 ± 0.5 ° (i), And 28.2 ± 0.5 ° (k),
This diffractive reflection h is the maximum intensity in this X-ray diffractogram, and exhibits a half-width of 0.5 ° at the highest,
The intensity P i of the diffraction reflection i and the intensity P k of the diffraction reflection k satisfy the relationship of 0.20 ≦ R ≦ 0.85, where R is the expression R = P i / (P i + P k )
In addition, a multi-metal oxide material having an intensity ratio defined by the above and having a half-value width of diffractive reflection i and diffractive reflection k of ≦ 1 ° is also included.

本発明によれば、好ましくは0.3≦R≦0.85、より好ましくは0.4≦R≦0.85、特に好ましくは0.65≦R≦0.85、更に好ましくは0.67≦R≦0.75、殊に好ましくはR=0.69〜0.75若しくはR=0.71〜0.74若しくはR=0.72である。   According to the invention, preferably 0.3 ≦ R ≦ 0.85, more preferably 0.4 ≦ R ≦ 0.85, particularly preferably 0.65 ≦ R ≦ 0.85, still more preferably 0.67. ≦ R ≦ 0.75, particularly preferably R = 0.69 to 0.75 or R = 0.71 to 0.74 or R = 0.72.

更に、多金属酸化物材料IIIは、そのX線回折図がピーク位置を2θ=50.0±0.3゜で有する回折反射を示さない(i相)材料であれば、本発明にかかる方法に有利である。   Furthermore, if the X-ray diffraction diagram of the multi-metal oxide material III is a material that does not exhibit diffraction reflection having a peak position at 2θ = 50.0 ± 0.3 ° (i-phase), the method according to the present invention. Is advantageous.

本明細書中においてX線回折図に関する記載は、X線放射線としてのCu−Kα−放射線の適用下で得られたX線回折図に関する(Siemens回折計Theta−Theta D−5000、管電圧:40kV、管電流:40mA、開口絞りV20(可変)、コリメータ絞りV20(可変)、二次モノクロメータ絞り(0.1mm)、検出器絞り(0.6mm)、測定間隔(2θ):0.02゜、段階ごとの測定時間:2.4秒、検出器:シンチレーションカウンタ;X線回折図における回折反射の強度の定義は、本明細書においては、DE−A19835247号、DE−A10122027号、並びにDE−A10051419号及びDE−A10046672号に記載された定義に関するものである;これと同じことが半値幅の定義にも当てはまる)。   The description relating to the X-ray diffractogram in this specification relates to an X-ray diffractogram obtained under the application of Cu-Kα-radiation as X-ray radiation (Siemens diffractometer Theta-Theta D-5000, tube voltage: 40 kV. , Tube current: 40 mA, aperture stop V20 (variable), collimator stop V20 (variable), secondary monochromator stop (0.1 mm), detector stop (0.6 mm), measurement interval (2θ): 0.02 ° Measurement time per step: 2.4 seconds, detector: scintillation counter; the definition of the intensity of diffraction reflections in the X-ray diffractogram is defined in this document as DE-A 19835247, DE-A 10122027, and DE- A10051419 and DE-A10046672 are related to the definition; Also true).

本発明により使用されるべき多金属酸化物材料(III)のX線回折図は、回折反射h、i及びkの他に、一般的に、以下の回折角(2θ)でピーク位置が存在する更なる回折反射を含む:
9.0±0.4゜(l)
6.7±0.4゜(o)及び
7.9±0.4゜(p)。
The X-ray diffraction pattern of the multimetal oxide material (III) to be used according to the present invention generally has a peak position at the following diffraction angle (2θ) in addition to the diffraction reflections h, i and k. Including additional diffractive reflections:
9.0 ± 0.4 ° (l)
6.7 ± 0.4 ° (o) and 7.9 ± 0.4 ° (p).

更に、X線回折図が付加的に、回折角(2θ)=45.2±0.4゜(q)でピーク位置が存在する回折反射を含むのであれば有利である。   Furthermore, it is advantageous if the X-ray diffractogram additionally comprises a diffractive reflection with a diffraction angle (2θ) = 45.2 ± 0.4 ° (q) and a peak position.

特に、この多金属酸化物材料(III)のX線回折図は、更に反射29.2±0.4゜(m)及び35.4±0.4゜(n)(ピーク位置)も含む。   In particular, the X-ray diffraction pattern of this multi-metal oxide material (III) further includes reflections 29.2 ± 0.4 ° (m) and 35.4 ± 0.4 ° (n) (peak position).

本発明によれば、回折反射hを強度100とした場合、回折反射i、l、m、n、o、p、qが、同じ強度スケールで、以下の強度を有するのであれば、有利である:
i:5〜95、特に5〜80、部分的に10〜60;
l:1〜30;
m:1〜40;
o:1〜30;
p:1〜30;及び
q:5〜60。
According to the present invention, when the diffraction reflection h is an intensity of 100, it is advantageous if the diffraction reflections i, l, m, n, o, p, and q have the following intensity on the same intensity scale. :
i: 5-95, especially 5-80, partly 10-60;
l: 1-30;
m: 1-40;
o: 1-30;
p: 1-30; and q: 5-60.

本発明により有利な多金属酸化物材料(III)のX線回折図が上述の付加的な回折反射を含むのであれば、その半値幅は一般的に≦1゜である。   If the X-ray diffractogram of the multimetal oxide material (III) advantageous according to the invention contains the additional diffraction reflections mentioned above, its half-value width is generally ≦ 1 °.

本発明により使用されるべき多金属酸化物材料(III)の比表面積は、しばしば1〜40m2/gであり、大抵は11若しくは12〜40m2/gであり、特に15若しくは20〜40若しくは30m2/gである(BET法、窒素により測定)。 The specific surface area of the multi-metal oxide material (III) to be used according to the invention is often 1 to 40 m 2 / g, usually 11 or 12 to 40 m 2 / g, in particular 15 or 20 to 40 or 30 m 2 / g (BET method, measured by nitrogen).

本発明によれば、本発明により好適な多金属酸化物材料(III)の化学量論係数aは、多金属酸化物材料(III)の他の化学量論係数の有利な範囲とは無関係に、好ましくは0.05〜0.6であり、特に好ましくは0.1〜0.6又は0.5である。   According to the invention, the stoichiometric coefficient a of the multimetal oxide material (III) suitable according to the invention is independent of the advantageous range of other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide material (III). , Preferably 0.05 to 0.6, particularly preferably 0.1 to 0.6 or 0.5.

化学量論係数bは、多金属酸化物材料(III)の他の化学量論係数の有利な範囲とは無関係に、好ましくは0.01〜1であり、特に好ましくは0.01若しくは0.1〜0.5又は0.4である。   The stoichiometric coefficient b is preferably 0.01 to 1, particularly preferably 0.01 or 0.00, irrespective of the advantageous range of other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide material (III). 1 to 0.5 or 0.4.

本発明により使用されるべき多金属酸化物材料(III)の化学量論係数cは、多金属酸化物材料(III)の他の化学量論係数の有利な範囲とは無関係に、有利には0.01〜1であり、特に好ましくは0.01若しくは0.1〜0.5又は0.4である。化学量論係数cの殊に好ましい範囲は、本明細書において他の全ての有利な範囲と組み合わせることができ、本発明により使用されるべき多金属酸化物材料(III)の他の化学量論係数の有利な範囲とは無関係に、それは0.05〜0.2の範囲である。   The stoichiometric coefficient c of the multimetal oxide material (III) to be used according to the invention is advantageously independent of the advantageous range of other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide material (III). 0.01 to 1, particularly preferably 0.01 or 0.1 to 0.5 or 0.4. A particularly preferred range of stoichiometric coefficient c can be combined here with all other advantageous ranges, and other stoichiometry of the multimetal oxide material (III) to be used according to the invention. Regardless of the advantageous range of coefficients, it is in the range of 0.05 to 0.2.

本発明によれば、本発明により好適な多金属酸化物材料(III)の化学量論係数dは、多金属酸化物材料(III)の他の化学量論係数の有利な範囲とは無関係に、好ましくは0.00005若しくは0.0005〜0.5であり、特に好ましくは0.001〜0.5であり、特に0.002〜0.3であり、大抵は0.005若しくは0.01〜0.1である。   According to the invention, the stoichiometric coefficient d of the multimetal oxide material (III) suitable according to the invention is independent of the advantageous range of other stoichiometric coefficients of the multimetal oxide material (III). , Preferably 0.00005 or 0.0005 to 0.5, particularly preferably 0.001 to 0.5, especially 0.002 to 0.3, most often 0.005 or 0.01. ~ 0.1.

多金属酸化物材料(III)は、その化学量論係数a、b、c及びdが同時に以下の範囲であれば、本発明にかかる方法に特に有利である:
a=0.05〜0.6;
b=0.01〜1(若しくは0.01〜0.5);
c=0.01〜1(若しくは0.01〜0.5);かつ
d=0.0005〜0.5(若しくは0.001〜0.3)。
The multimetal oxide material (III) is particularly advantageous for the process according to the invention if its stoichiometric coefficients a, b, c and d are simultaneously in the following ranges:
a = 0.05-0.6;
b = 0.01-1 (or 0.01-0.5);
c = 0.01-1 (or 0.01-0.5); and d = 0.005-0.5 (or 0.001-0.3).

本発明にかかる多金属酸化物材料(III)は、その化学量論係数a、b、c及びdが同時に以下の範囲であれば、殊に好ましい:
a=0.1〜0.6;
b=0.1〜0.5;
c=0.1〜0.5;かつ
d=0.001〜0.5、若しくは0.002〜0.3、若しくは0.005〜0.1。
The multimetal oxide material (III) according to the invention is particularly preferred if its stoichiometric coefficients a, b, c and d are simultaneously in the following ranges:
a = 0.1-0.6;
b = 0.1-0.5;
c = 0.1-0.5; and d = 0.001-0.5, or 0.002-0.3, or 0.005-0.1.

1は、Teであることが好ましい。 M 1 is preferably Te.

上述の全ての記載は、とりわけ、M2の全量の少なくとも50モル%までがNbであり、殊に好ましくは、M2の全量の少なくとも75モル%まで、若しくは100モル%までがNbである場合に当てはまる。 All of the above descriptions are, in particular, when at least 50 mol% of the total amount of M 2 is Nb, particularly preferably when at least 75 mol% of the total amount of M 2 or up to 100 mol% is Nb. Is true.

しかしこのことは、とりわけ、M2の意味とは無関係に、M3が、Ni、Co、Bi、Pd、Ag、Au、Pb及びGaを有する群からの少なくとも1種の元素か又はNi、Co、Pd及びBiを有する群からの少なくとも1種の元素である場合にも当てはまる。 However, this is especially true regardless of the meaning of M 2 , where M 3 is at least one element from the group comprising Ni, Co, Bi, Pd, Ag, Au, Pb and Ga, or Ni, Co This is also the case for at least one element from the group having Pd and Bi.

しかし、上述の全ての記載は、M2の全量の少なくとも50モル%までか又は少なくとも75モル%までか又は100モル%までがNbであり、かつM3がNi、Co、Bi、Pd、Ag、Au、Pd及びGaを有する群からの少なくとも1種の元素である場合にも当てはまる。 However, all of the above descriptions indicate that at least 50 mol% or at least 75 mol% or up to 100 mol% of the total amount of M 2 is Nb, and M 3 is Ni, Co, Bi, Pd, Ag. This is also the case for at least one element from the group comprising, Au, Pd and Ga.

しかし、上述の全ての記載は、M2の全量の少なくとも50モル%までか又は少なくとも75モル%までか又は100モル%までがNbであり、かつM3がNi、Co、Pd及びBiを有する群からの少なくとも1種の元素である場合にも当てはまる。 However, all the above descriptions are up to at least 50 mol% or at least up to 75 mol% or up to 100 mol% of the total amount of M 2 and M 3 has Ni, Co, Pd and Bi. This is also the case for at least one element from the group.

化学量論係数に関する全ての記載は、M1=Te、M2=Nbであり、かつM3=Ni、Co及びPdを有する群からの少なくとも1種の元素である場合に殊に好ましく当てはまる。 All statements regarding the stoichiometric coefficient apply particularly preferably when M 1 = Te, M 2 = Nb and M 3 = at least one element from the group having Ni, Co and Pd.

多金属酸化物材料IIIの製造法は、技術水準に見出すことができる。これには、特にDE−A10122027号、DE−A10119933号、DE−A10033121、EP−A1192987号、DE−A10029338号、JP−A2000−143244号、EP−A962253号、EP−A895809号、DE−A19835247号、WO00/29105号、WO00/26106号、EP−A529853号及びEP−A608838号が含まれる(EP−A529853号及びEP−A608838号の両方の全ての実施例においては、乾燥法として噴霧乾燥を適用することができる;例えば、入口温度300〜350℃であり、かつ出口温度100〜150℃である;向流又は並流)。   The process for producing the multimetal oxide material III can be found in the state of the art. This includes in particular DE-A 10122027, DE-A10119933, DE-A10033121, EP-A1192987, DE-A10029338, JP-A2000-143244, EP-A962253, EP-A895809, DE-A19835247. , WO 00/29105, WO 00/26106, EP-A 529853 and EP-A 608838 (in all examples of both EP-A 529853 and EP-A 608838, spray drying is applied as the drying method) For example, the inlet temperature is 300-350 ° C. and the outlet temperature is 100-150 ° C .; countercurrent or cocurrent).

i相構造を有する(X線回折図において、ピーク位置を2θ=50.0±0.3゜で有する回折反射が示されない)多金属酸化物材料IIIを製造する目標の方法の原理は、例えばWO02/06199号及びこの文献に記載された引用文献に開示されている。これによれば、自体公知のように、最初に化学量論比IIIを有するが一般的にi相と他の相(例えばk相)とからの完全に混ざり合った混晶系である多金属酸化物材料(前駆多金属酸化物)を製造する。この混合物から、i相の部分のみを、他の相、例えばk相を好適な液体で洗浄することによって単離することができる。かかる液体としては、例えば有機酸(例えばシュウ酸、ギ酸、酢酸、クエン酸及び酒石酸)の水溶液、無機酸(例えば硝酸)、アルコール及び過酸化水素の水溶液が挙げられる。更にJP−A7232071号は、i相の多金属酸化物材料の製造方法を開示している。   The principle of the target method for producing a multimetal oxide material III having an i-phase structure (in the X-ray diffractogram no diffractive reflection with a peak position of 2θ = 50.0 ± 0.3 ° is shown) is, for example It is disclosed in WO02 / 06199 and the cited references described in this document. According to this, as is known per se, a polymetal having a stoichiometric ratio III at first but generally a mixed crystal system completely mixed from an i phase and another phase (for example, k phase) An oxide material (precursor multimetal oxide) is produced. From this mixture, only the i-phase part can be isolated by washing the other phases, for example the k-phase, with a suitable liquid. Examples of the liquid include an aqueous solution of an organic acid (for example, oxalic acid, formic acid, acetic acid, citric acid, and tartaric acid), an aqueous solution of an inorganic acid (for example, nitric acid), alcohol, and hydrogen peroxide. Further, JP-A 7232071 discloses a method for producing an i-phase multi-metal oxide material.

i相と、他の相、例えばk相とからの混晶系である多金属酸化物材料IIIは、一般的に以下の技術水準に記載されている製造方法により得られる(例えばDE−A19835247号、EP−A529853号、EP−A603836号、EP−A608838号、EP−A895809号、DE−A19835247号、EP−A962253号、EP−A1080784号、EP−A1090684号、EP−A1123738号、EP−A1192987号、EP−A1192986号、EP−A1192982号、EP−A1192983号及びEP−A1192988号を参照のこと)。この方法によれば、多金属酸化物材料の元素構成成分の好適な供給源から、可能な限り完全な、好ましくは微粒状の乾燥混合物を製造し、そしてそれを350〜700℃若しくは400〜650℃又は400〜600℃の温度で熱処理する。この熱処理は、原則として酸化雰囲気下、還元雰囲気下でも、不活性雰囲気下でも実施することができる。酸化雰囲気としては、例えば空気、分子酸素で富化された空気又は酸素を減らした空気が挙げられる。しかしながら、この熱処理は、不活性雰囲気下、すなわち例えば分子窒素及び/又は希ガス下で実施することが好ましい。この熱処理は、慣用的には常圧(1気圧)で実施する。この熱処理は、真空下又は過圧下でも実施してよいことは勿論である。   The multimetallic oxide material III which is a mixed crystal system from the i phase and another phase, for example, the k phase, is generally obtained by a production method described in the following technical level (for example, DE-A 198335247). EP-A 529853, EP-A 603836, EP-A 608838, EP-A 895809, DE-A 19835247, EP-A 962253, EP-A 1080784, EP-A 1090684, EP-A 1123738, EP-A 1129987 EP-A 1 192986, EP-A 1 192 882, EP-A 1 199283 and EP-A 1 129 888). According to this method, as complete as possible, preferably a finely divided dry mixture is produced from a suitable source of elemental constituents of the multi-metal oxide material and is produced at 350-700 ° C. or 400-650. Heat treatment is performed at a temperature of 400C or 400-600C. In principle, this heat treatment can be carried out in an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, or an inert atmosphere. Examples of the oxidizing atmosphere include air, air enriched with molecular oxygen, or air with reduced oxygen. However, this heat treatment is preferably carried out under an inert atmosphere, i.e. under molecular nitrogen and / or noble gases, for example. This heat treatment is conventionally carried out at normal pressure (1 atm). Of course, this heat treatment may be performed under vacuum or overpressure.

この熱処理をガス状雰囲気下で実施するのであれば、この雰囲気は静止していてもよいし、流通していてもよい。この雰囲気は流通していることが好ましい。この熱処理は、合計24時間までか、又はそれより長い時間が必要であってよい。   If this heat treatment is performed in a gaseous atmosphere, the atmosphere may be stationary or distributed. This atmosphere is preferably distributed. This heat treatment may require up to a total of 24 hours or longer.

この熱処理は、最初に酸化(酸素を含有する)雰囲気下で(例えば空気下で)、150〜400℃若しくは250〜350℃の温度で実施することが好ましい(=予備分解段階)。これに引き続いて、この熱処理を不活性ガス下で350〜700℃若しくは400〜650℃又は450〜600℃の温度で継続させることが適切である。この熱処理は、触媒前駆材料をその加熱処理前に最初に(場合により粉末化した後に)錠剤化し(場合により微粒状グラファイトを0.5〜4又は2質量%添加し)、次いで加熱処理し、次いで再び粉砕することによって実施してもよいことは勿論である。   This heat treatment is preferably carried out first in an oxidizing (containing oxygen) atmosphere (for example in air) at a temperature of 150-400 ° C. or 250-350 ° C. (= pre-decomposition stage). Following this, it is appropriate to continue this heat treatment at 350-700 ° C or 400-650 ° C or 450-600 ° C under an inert gas. This heat treatment involves tableting the catalyst precursor material first (optionally after powdering) prior to its heat treatment (optionally adding 0.5-4 or 2% by weight of finely divided graphite), then heat treating, Of course, it may be carried out by grinding again.

出発化合物の完全混合は、乾式又は湿式で実施することができる。   Thorough mixing of the starting compounds can be carried out dry or wet.

これを乾式で実施するのであれば、この出発化合物を微粒状粉末として使用し、それを混合及び場合により圧縮した後にか焼(加熱処理)に付すことが適切である。   If this is carried out dry, it is appropriate to use the starting compound as a finely divided powder which is subjected to calcination (heat treatment) after mixing and optionally compacting.

しかしながら、本発明によれば、この完全混合は湿式で実施することが好ましい。この場合、慣用的には出発化合物を水溶液(場合により錯形成剤を併用下で;例えばDE−A10145958号を参照のこと)及び/又は懸濁液の形で相互に混合する。次いで、この水性材料を乾燥させ、そしてこの乾燥の後にか焼する。この水性材料は、水溶液又は水性分散液であることが適切である。この乾燥工程を、この水性混合物の製造後に直接に(特に、水溶液の場合;例えばJP−A7315842号を参照のこと)、かつ噴霧乾燥(出口温度は、一般的に100〜150℃である;この噴霧乾燥は並流又は向流で実施することができる)により実施することが好ましく、これによりとりわけこの噴霧乾燥されるべき水性材料が水溶液又は懸濁液である場合には、特に完全な乾燥混合物がもたらされる。しかしこれは、真空中での蒸発により、凍結乾燥により、又は慣用の蒸発により乾燥させることもできる。   However, according to the present invention, this complete mixing is preferably carried out wet. In this case, it is customary to mix the starting compounds with one another in the form of an aqueous solution (optionally combined with a complexing agent; see, for example, DE-A 10145958) and / or in the form of a suspension. The aqueous material is then dried and calcined after the drying. Suitably the aqueous material is an aqueous solution or an aqueous dispersion. This drying step is carried out directly after the preparation of this aqueous mixture (especially in the case of aqueous solutions; see, for example, JP-A 7315842) and spray drying (exit temperature is generally 100-150 ° C .; Spray drying can be carried out in co-current or counter-current), so that a complete dry mixture is obtained, in particular when the aqueous material to be spray-dried is an aqueous solution or suspension. Is brought about. However, it can also be dried by evaporation in a vacuum, by freeze-drying or by conventional evaporation.

元素構成成分の供給源としては、例えばi相/k相−混晶−多金属酸化物材料の上述の製法を実施する範囲では、加熱の際に(場合により空気中で)酸化物及び/又は水酸化物を形成させることができる全種の供給源が挙げられる。かかる出発化合物として、元素構成成分の酸化物及び/又は水酸化物を既に併用するか又は単独で使用してもよいことは勿論である。すなわち、認められた技術水準の文献中に挙げられた全種の出発化合物が挙げられ、DE−A10254279号もその一部である。   Sources of elemental constituents include, for example, oxides and / or during heating (possibly in air) within the scope of carrying out the above-described process for producing i-phase / k-phase-mixed crystal-multimetallic oxide materials. All types of sources capable of forming hydroxide are mentioned. As a starting compound, it goes without saying that the oxides and / or hydroxides of elemental constituents may already be used together or used alone. That is, all the starting compounds mentioned in the recognized state of the art are mentioned, DE-A 10254279 being part of it.

上述のように得られた例えばi相/k相−混晶−多金属酸化物材料(純粋なi相の多金属酸化物は上述の方法様式により、場合により無作為に得られる)は、上述のように、好適な洗浄(例えば、DE−A10254279号による)により本発明にかかる好適なi相の多金属酸化物(III)に変換することができる。   For example, i-phase / k-phase-mixed crystal-multimetallic oxide materials obtained as described above (pure i-phase multimetallic oxides are optionally obtained randomly by the above-described method mode). Thus, suitable washing (for example according to DE-A 10254279) can be converted into the preferred i-phase multimetallic oxide (III) according to the invention.

i相部分(及び有利には実質的に純粋なi相)の増大は、上述の洗浄により本発明により好適な多金属酸化物(III)に変換され得る多金属酸化物の製造の際に、その製造が例えばDE−A1029338号及びJP−A2000−143244号に記載されている熱水式により実施される場合に生ずる。   The increase of the i-phase part (and preferably the substantially pure i-phase) is achieved during the production of the multimetal oxide which can be converted into the multimetal oxide (III) suitable according to the invention by the washing described above. This occurs when the production is carried out by the hydrothermal method described, for example, in DE-A 1029338 and JP-A 2000-143244.

しかし、本発明により使用されるべき多金属酸化物材料(III)の製造は、d=0であることのみが多金属酸化物材料IIIとは異なる多金属酸化物材料III’を最初に製造することによっても実施することができる。   However, the production of the multi-metal oxide material (III) to be used according to the invention first produces a multi-metal oxide material III ′ which differs from the multi-metal oxide material III only in that d = 0. Can also be implemented.

好ましくは微粒状のかかる多金属酸化物材料III’は、次いで、元素M3の溶液(例えば水溶液)で含浸され(例えば噴霧による)、次いで乾燥させ(好ましくは≦100℃の温度で)、次いで前駆体多金属酸化物について既に記載されたようにか焼する(好ましくは不活性ガス流中で)(ここでは、空気中での予備分解は省くことが好ましい)。元素M3の硝酸塩及び/又はハロゲン化物水溶液の使用及び/又は元素M3が有機化合物(例えば、酢酸塩又はアセチルアセトネート)との錯体の形で存在する水溶液の使用は、この製造の変法に特に有利である。 Such a multi-metal oxide material III ′, preferably finely granulated, is then impregnated (eg by spraying) with a solution of element M 3 (eg an aqueous solution) and then dried (preferably at a temperature of ≦ 100 ° C.), then Calcination (preferably in an inert gas stream) as already described for the precursor multimetal oxide (preferably omitting pre-decomposition in air). Nitrate and / or use and / or elemental M 3 is an organic compound of an aqueous halide solution element M 3 (e.g., acetates or acetylacetonates) use of an aqueous solution in the form of complexes with the variant of the production Is particularly advantageous.

上述のように得られた金属酸化物(III)は、本発明にかかる後反応段階に、それ自体[例えば、粉末として又は粉末の錠剤化(特に0.5〜2質量%の微粒状グラファイトを添加しする)の後に、引き続いて細片への破砕の後に粉砕する]又は成形体に成形して使用してよい。   The metal oxide (III) obtained as described above is itself [for example as a powder or tableted powder (especially 0.5-2% by weight of finely divided graphite) in the post-reaction stage according to the invention. After addition), and then pulverized after crushing into strips] or formed into a shaped body and used.

成形体への成形は、例えばDE−A10118814号、PCT/EP/02/04073号若しくはDE−A10051419号に記載されているとおりに担体上への施与により実施することができる。   Molding into a shaped body can be carried out by application onto a carrier as described, for example, in DE-A 10118814, PCT / EP / 02/04073 or DE-A 10051419.

担体用材料としては、本発明によれば、特に酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、ケイ酸塩、例えば粘土、カオリン、ステアタイト(水中に可溶なアルカリ含有物をわずかに有するステアタイトが有利である)、軽石、ケイ酸アルミニウム及びケイ酸マグネシウム、炭化ケイ素、二酸化ジルコン及び二酸化トリウムが挙げられる。Firma CeramTec社製のステアタイト(Steatit)C220が好ましく、実質的に無孔質のコアと単に多孔質のシェルとを有する担体が特に好ましい。   As carrier materials, according to the invention, in particular aluminum oxide, silicon dioxide, silicates such as clay, kaolin, steatite (steatite with a slight alkali content soluble in water is advantageous). , Pumice, aluminum silicate and magnesium silicate, silicon carbide, zircon dioxide and thorium dioxide. Steatite C220 manufactured by Firma CeramTec is preferred, and a support having a substantially nonporous core and simply a porous shell is particularly preferred.

担体表面は、滑面であっても粗面であってもよい。この担体表面は粗面であることが有利である。それというのも、表面粗さが大きいと、一般的に、施与された活性材料シェルの付着強度が大きくなるからである(例えば、DE−A2135620号を参照のこと)。   The carrier surface may be a smooth surface or a rough surface. The carrier surface is advantageously rough. This is because high surface roughness generally increases the adhesion strength of the applied active material shell (see, for example, DE-A 2135620).

特に、担体の表面粗さRzは、5〜200μmの範囲内、大抵は20〜100μmの範囲内である(DIN4768 1頁により、Fa.Hommelwerke社(ドイツ)の「DIN−ISO表面測定値用Hommel型試験器」(Hommel Tester fuer DIN−ISO Oberflaechenmessgroessen)を用いて測定)。 In particular, the surface roughness R z of the support is in the range of 5 to 200 μm, usually in the range of 20 to 100 μm (according to DIN 4768 page 1, “DIN-ISO for surface measurement values” by Fa. Hommelwerke, Germany). "Hommel type tester" (measured using a Hommel Tester fuel DIN-ISO Overflame messgrossen).

更に、担体材料は多孔質又は無孔質であってよい。担体材料は、無孔質であることが適切である(担体の容量の細孔の全容量は、≦1容量%である)。無孔質のコアと多孔質のシェルとを有する担体材料が好ましい(DE−A2135620号を参照のこと)。   Furthermore, the support material may be porous or nonporous. Suitably the support material is nonporous (the total volume of the pores of the support volume is ≦ 1% by volume). A carrier material having a nonporous core and a porous shell is preferred (see DE-A 2135620).

本発明により使用されるべきシェル触媒上に存在する活性酸化物材料IIIのシェルの厚さは、慣用的には10〜1000μmである。しかし、この厚さは50〜700μm、100〜600μm又は150〜400μmであってもよい。可能なシェルの厚さは、10〜500μm、100〜500μm又は150〜300μmである。   The shell thickness of the active oxide material III present on the shell catalyst to be used according to the invention is customarily between 10 and 1000 μm. However, this thickness may be 50-700 μm, 100-600 μm or 150-400 μm. Possible shell thicknesses are 10-500 μm, 100-500 μm or 150-300 μm.

原則的に、本発明にかかる方法のためには、任意の担体の形状が挙げられる。その最大寸法は一般的に1〜10mmである。しかしながら、球体又は円筒体、特に中空円筒体を担体として適用することが好ましい。球状担体は、直径が1.5〜4mmであることが有利である。円筒体を担体として使用するのであれば、その長さは、好ましくは2〜10mmであり、かつその外径は、好ましくは4〜10mmである。この担体が環状の場合には、その壁厚は更に慣用的には1〜4mmである。本発明により好適な環状担体は、長さが3〜6mmであり、外径が4〜8mmであり、かつ壁厚が1〜2mmであってよい。しかし、7mm×3mm×4mm又は5mm×3mm×2mm(外径×長さ×内径)の担体形状も可能である。   In principle, any carrier shape can be mentioned for the method according to the invention. The maximum dimension is generally 1-10 mm. However, it is preferred to apply a sphere or cylinder, in particular a hollow cylinder, as the carrier. The spherical carrier is advantageously 1.5 to 4 mm in diameter. If a cylindrical body is used as a carrier, its length is preferably 2 to 10 mm, and its outer diameter is preferably 4 to 10 mm. If the carrier is annular, its wall thickness is more commonly 1 to 4 mm. An annular carrier suitable according to the invention may have a length of 3-6 mm, an outer diameter of 4-8 mm and a wall thickness of 1-2 mm. However, carrier shapes of 7 mm × 3 mm × 4 mm or 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) are also possible.

かかる本発明により使用されるべきシェル触媒の製造は、本発明により使用されるべき一般式(III)の酸化物材料が予備形成され、それが微粒子形に変換され、次いで液状バインダーで担体表面上に施与されるように容易に実施することができる。このために、担体表面を非常に簡単に液状バインダーを用いて湿潤させ、そして微粒状の一般式(III)の活性酸化物材料と接触させることによって活性材料の層をこの湿潤した表面上に付着させる。最終的にこの被覆された担体を乾燥させる。層厚の増大を達成するために、この工程を周期的に繰り返してよいことは勿論である。この場合、被覆された支持体は新たな「担体」等になる。   The production of such a shell catalyst to be used according to the present invention involves pre-forming the oxide material of the general formula (III) to be used according to the present invention, which is converted to a particulate form, and then with a liquid binder on the support surface. Can be easily implemented. For this purpose, the surface of the support is very easily wetted with a liquid binder and a layer of active material is deposited on this wetted surface by contact with a finely divided active oxide material of general formula (III). Let Finally, the coated carrier is dried. Of course, this process may be repeated periodically to achieve an increase in layer thickness. In this case, the coated support becomes a new “carrier” or the like.

担体表面上に施与されるべき一般式(III)の触媒活性酸化物材料の微細性は、所望のシェルの厚さに適合させることは勿論である。100〜500μmのシェルの厚さの範囲には、例えば、粉末粒子全数の少なくとも50%がメッシュ幅1〜20μmのふるいを通過し、かつ最大寸法が50μmより大きい粒子の数による割合が10%未満である活性材料粉末が好適である。一般的に、粉末粒子の最大寸法の分布は、製造条件としてガウスの分布に相当する。特に、粒度分布は以下のとおりである:

Figure 2007535511
ここで:
D=粒子の直径
x=直径が≧Dである粒子の%の割合;、かつ
y=直径が<Dである粒子の%の割合。 Of course, the fineness of the catalytically active oxide material of the general formula (III) to be applied on the support surface is adapted to the desired shell thickness. Shell thickness ranges of 100-500 μm include, for example, at least 50% of the total number of powder particles passing through a sieve having a mesh width of 1-20 μm and a proportion by the number of particles having a maximum dimension greater than 50 μm is less than 10% An active material powder is preferred. Generally, the maximum size distribution of the powder particles corresponds to a Gaussian distribution as a manufacturing condition. In particular, the particle size distribution is as follows:
Figure 2007535511
here:
D = particle diameter x = percentage of particles whose diameter is ≧ D; and y = percentage of particles whose diameter is <D.

上述の被覆法を工業的規模で実施するために、例えばDE−A290971号並びにDE−A10051419号に開示されている方法原理を適用することが推奨される。すなわち、被覆されるべき担体を好ましくは傾斜している(傾斜角は一般的に≧0゜であり、かつ≦90゜、有利には≧30゜であり、かつ≦90゜である;この傾斜角は回転容器中心軸の水平に対する角度である)回転する回転容器(例えば、回転台又はコーティングドラム)内に装入する。この回転する回転容器は、例えば球状又は円筒状の担体を、所定の間隔で連続して配置された2つの計量供給装置を介して導く。この両方の計量供給装置の第一の装置は、適切には、回転する回転テーブル内で転動する担体に液状バインダーを噴霧し、そして制御しつつ湿潤させるノズル(例えば、圧縮空気で作動する噴霧ノズル)に相当する。第二の計量供給装置は、噴霧された液状バインダーの円錐状噴霧の外側に存在し、そして微粒状の酸化物活性材料を(例えば、振動通路又は粉末用スクリューによって)供給するために利用する。制御されつつ湿潤された球状担体は、供給された活性材料粉末を収容し、これは転動によって例えば円筒状又は球状の担体の外表面上で圧縮され、密着するシェルが得られる。   In order to carry out the above-mentioned coating process on an industrial scale, it is recommended to apply the method principle disclosed, for example, in DE-A 290971 and DE-A 10051419. The carrier to be coated is preferably inclined (the inclination angle is generally ≧ 0 ° and ≦ 90 °, preferably ≧ 30 ° and ≦ 90 °; this inclination) The angle is an angle relative to the horizontal of the rotating container central axis) and is loaded into a rotating rotating container (eg, a rotating table or a coating drum). This rotating rotating container guides, for example, a spherical or cylindrical carrier through two metering devices arranged continuously at a predetermined interval. The first device of both metering devices suitably sprays a liquid binder onto a carrier that rolls in a rotating turntable and a controlled moistening nozzle (e.g. a spray that operates with compressed air). Nozzle). A second metering device is present outside the conical spray of the sprayed liquid binder and is utilized to supply the particulate oxide active material (eg, by a vibrating channel or powder screw). A controlled and wet spherical carrier contains the supplied active material powder, which is compressed by rolling on the outer surface of, for example, a cylindrical or spherical carrier, resulting in an intimate shell.

必要であれば、このようにベースが被覆された担体を後続の回転の過程において再び噴霧ノズルに導通させ、その際、制御しつつ湿潤させ、更なる運動の過程において微粒状の酸化物活性材料の更なる層を収容すること等ができる(中間乾燥は一般的に必要ではない)。この場合、微粒状の酸化物活性材料及び液状バインダーは、一般的に連続的にかつ同時に供給する。   If necessary, the support thus coated with the base is again connected to the spray nozzle in the course of the subsequent rotation, in which case it is moistened in a controlled manner and in the course of further movements a finely divided oxide active material. Can be accommodated (intermediate drying is generally not necessary). In this case, the finely divided oxide active material and the liquid binder are generally fed continuously and simultaneously.

この液状バインダーは、被覆の完了後に、例えば高温のガス、例えばN2又は空気の作用によって除去することができる。上述の被覆法により、連続する層の相互の接着も、担体表面上のベース層の接着も十分に満たされることは注目に値する。 This liquid binder can be removed after the coating is complete, for example by the action of a hot gas, such as N 2 or air. It is noteworthy that the above-described coating method satisfactorily satisfies the adhesion of successive layers as well as the adhesion of the base layer on the carrier surface.

上述の被覆様式については、被覆されるべき担体表面の湿潤化を制御して行うことが重要である。簡単に記載すると、担体表面を、それが適切に液状バインダーを吸着して有するが、担体表面上には液相それ自体が視覚的に認められないように湿潤させる。この担体表面を湿潤させすぎると、微粒状の触媒活性酸化物材料はその表面に達することなく凝結し、別個の凝結体になる。これに関する詳細な記載は、DE−A2909671号及びDE−A10051419号に見出される。   With respect to the above-mentioned coating mode, it is important to control the wetting of the surface of the carrier to be coated. Briefly, the support surface is wetted so that it has adequately adsorbed liquid binder, but the liquid phase itself is not visually recognized on the support surface. If the support surface is too wet, the finely divided catalytically active oxide material will condense without reaching the surface and become separate aggregates. Detailed descriptions in this regard are found in DE-A 2909671 and DE-A 10051419.

上述の使用された液状バインダーの最終的な除去は、制御して、例えば蒸発及び/又は昇華によって行うことができる。非常に簡単には、これを相応の温度(特に50〜500℃、特に150℃)の高温ガスの作用によって実施することができる。しかし、この高温ガスの作用によって、予備乾燥のみを実施することもできる。次いで、最終乾燥を、例えば任意の種類の乾燥炉(例えばバンド式乾燥機)又は反応器内で実施することができる。この場合、作用温度は、酸化物活性材料の製造に適用されるか焼温度を上回らないことが望ましい。この乾燥をもっぱら乾燥炉内で実施してもよいことは勿論である。   The final removal of the used liquid binder can be controlled and carried out, for example, by evaporation and / or sublimation. Very simply, this can be carried out by the action of a hot gas at a corresponding temperature (in particular 50 to 500 ° C., in particular 150 ° C.). However, only the preliminary drying can be performed by the action of the high-temperature gas. Final drying can then be performed, for example, in any type of drying oven (eg, a band dryer) or reactor. In this case, it is desirable that the working temperature does not exceed the calcination temperature applied in the production of the oxide active material. Of course, this drying may be carried out exclusively in a drying furnace.

被覆工程のためのバインダーとしては、担体の種類及び形状とは無関係に、以下のバインダーを使用することができる:水、一価アルコール、例えばエタノール、メタノール、プロパノール及びブタノール、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−ヘキサンジオール又はグリセリン、一価又は多価の有機カルボン酸、例えばプロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸又はマレイン酸、アミノアルコール、例えばエタノールアミン又はジエタノールアミン並びに一価又は多価の有機アミド、例えばホルムアミド。水20〜90質量%と、水中に溶解した有機化合物10〜80質量%とからなる混合物も有利なバインダーであり、この有機化合物の沸点又は昇華温度は常圧(1気圧)で>100℃、好ましくは>150℃である。この有機化合物は、上述の列記した考えられる有機バインダーから選択することが有利である。上述のバインダー水溶液の有機物の割合は、好ましくは10〜50質量%、特に好ましくは20〜30質量%である。この場合、有機成分としては、単糖類及びオリゴ糖類、例えばグルコース、フルクトース、サッカロース又はラクトース並びにポリエチレンオキシド及びポリアクリレートが挙げられる。   As binders for the coating process, the following binders can be used irrespective of the type and shape of the support: water, monohydric alcohols such as ethanol, methanol, propanol and butanol, polyhydric alcohols such as ethylene. Glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol or glycerin, monovalent or polyvalent organic carboxylic acids such as propionic acid, oxalic acid, malonic acid, glutaric acid or maleic acid, amino alcohols such as ethanolamine Or diethanolamine and mono- or polyvalent organic amides such as formamide. Mixtures consisting of 20-90% by weight of water and 10-80% by weight of organic compounds dissolved in water are also advantageous binders, the boiling point or sublimation temperature of this organic compound being> 100 ° C. at atmospheric pressure (1 atm), Preferably> 150 ° C. This organic compound is advantageously selected from the possible organic binders listed above. The ratio of the organic matter in the binder aqueous solution is preferably 10 to 50% by mass, particularly preferably 20 to 30% by mass. In this case, the organic components include monosaccharides and oligosaccharides such as glucose, fructose, saccharose or lactose and polyethylene oxide and polyacrylate.

本発明により好適なシェル触媒の製造は、既製の微粉化された一般式(III)の活性酸化物材料を湿潤した担体表面上に施与のみによらずに実施できることが重要である。   It is important that the production of a shell catalyst suitable according to the invention can be carried out not only by application of a ready-to-use micronized active oxide material of general formula (III) onto the wet support surface.

むしろ、この活性酸化物材料の代わりに、その微粒状の前駆材料を湿潤した担体表面上(同じ被覆法及びバインダーの適用下で)に施与し、そしてこの被覆された担体を乾燥した後にか焼を実施してもよい(担体を前駆物溶液で含浸し、次いで乾燥させ、次いでか焼してもよい)。最終的に、必要であれば、i相とは異なる相を洗浄してよい。   Rather, instead of the active oxide material, the finely divided precursor material is applied on a wet carrier surface (under the same coating method and binder application) and after the coated carrier is dried. Calcination may be carried out (the support may be impregnated with the precursor solution, then dried and then calcined). Finally, if necessary, a phase different from the i phase may be washed.

かかる微粒状の前駆材料としては、例えば、最初に所望の一般式(III)の活性酸化物材料の元素構成成分の供給源からできる限り完全に、好ましくは微粒状の乾燥混合物を製造し(例えば、供給源の水性懸濁液又は溶液の噴霧乾燥により)、そしてこの微粒状の乾燥混合物を(場合により微粒状のグラファイト0.5〜2質量%を添加して錠剤化した後に)、150〜350℃、有利には250〜350℃の温度で酸化(酸素を含有する)雰囲気下(例えば空気中)で熱処理し(数時間)、そして最終的に必要に応じて粉砕することにより得られる材料が挙げられる。   Such finely divided precursor materials are, for example, first prepared as completely as possible from the source of the elemental constituents of the desired active oxide material of the general formula (III), preferably in a finely divided dry mixture (for example , By spray drying of an aqueous suspension or solution of the source) and the finely divided dry mixture (optionally after tableting with addition of 0.5-2% by weight of finely divided graphite), 150- Material obtained by heat treatment (several hours) in an oxidizing (oxygen-containing) atmosphere (for example in air) at a temperature of 350 ° C., preferably 250-350 ° C., and finally grinding if necessary Is mentioned.

担体を前駆材料で被覆した後に、次いで不活性ガス雰囲気(他の全種の雰囲気も挙げられる)下で、360〜700℃若しくは400〜650℃又は400〜600℃の温度でか焼することが好ましい。   After the support is coated with the precursor material, it can then be calcined at a temperature of 360-700 ° C or 400-650 ° C or 400-600 ° C under an inert gas atmosphere (including all other types of atmospheres). preferable.

本発明により使用することができる多金属酸化物材料(III)の成形は、微粒状の多金属酸化物材料(III)の押出成形及び/又は錠剤化によっても、多金属酸化物材料(III)の微粒状の前駆材料の押出成形及び/又は錠剤化によっても実施することができることは勿論である(必要であれば、最終的にi相とは異なる相の洗浄を実施してよい)。   The molding of the multimetal oxide material (III) that can be used according to the present invention can also be achieved by extrusion and / or tableting of the particulate multimetal oxide material (III). Of course, it can also be carried out by extrusion and / or tableting of the finely divided precursor material (if necessary, a phase different from the i phase may be finally washed).

この場合、形状としては、球体、中実円筒体及び中空円筒体(環)が挙げられる。この場合、上述の形状の最大寸法は、一般的に1〜10mmである。円筒体の場合には、その長さは、好ましくは2〜10mmであり、かつその外径は、好ましくは4〜10mmである。環状体の場合には、その壁厚は更に慣用的には1〜4mmである。本発明により好適な環状の完全触媒は、長さが3〜6mmであり、外径が4〜8mmであり、かつ壁厚が1〜2mmであってもよい。しかし、7mm×3mm×4mm又は5mm×3mm×2mm(外径×長さ×内径)の完全触媒環形状も可能である。   In this case, examples of the shape include a sphere, a solid cylinder, and a hollow cylinder (ring). In this case, the maximum dimension of the above-mentioned shape is generally 1 to 10 mm. In the case of a cylindrical body, the length is preferably 2 to 10 mm, and the outer diameter is preferably 4 to 10 mm. In the case of an annular body, the wall thickness is more commonly 1 to 4 mm. An annular complete catalyst suitable according to the invention may have a length of 3-6 mm, an outer diameter of 4-8 mm, and a wall thickness of 1-2 mm. However, a complete catalyst ring shape of 7 mm × 3 mm × 4 mm or 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) is also possible.

本発明にかかる方法のために、使用されるべき多金属酸化物活性材料(III)の形状については、DE−A10101695号の全種の形状が挙げられることは勿論である(従って、多金属酸化物III触媒の成形のために引き合いに出されていることは、多金属酸化物I触媒の成形にも適用可能である)。   Of course, the shape of the multimetal oxide active material (III) to be used for the process according to the invention includes all shapes of DE-A 10101695 (thus, the multimetal oxide The reference made for the formation of the product III catalyst is also applicable to the formation of the multimetal oxide I catalyst).

X線回折図における回折反射の強度の定義は、本明細書においては、既に記載したように、DE−A19835247号並びにDE−A10051419号及びDE−A10046672号に記載されている定義を引き合いに出している。   The definition of the intensity of diffraction reflection in the X-ray diffractogram is referred to in this specification by referring to the definitions described in DE-A 19835247 and DE-A 10051419 and DE-A 10046672 as already described. Yes.

すなわち、X線回折図の直線において、2θ軸に対して垂直な強度軸に沿って見た場合に、A1が、反射1のピーク位置を表し、かつB1が、ピーク位置A1の左側の最も近傍に位置する明白な最小値(反射肩を有する最小値は無視する)であり、かつB2が、ピーク位置A1の右側の最も近傍に位置する明白な最小値であり、かつC1が、ピーク位置A1から2θ軸に対して垂直に引かれた直線が点B1とB2とを結ぶ直線と交差する点である場合、反射1の強度は、ピーク位置A1から点C1に延びる直線区間A11の長さである。この場合、最小値という表現は、反射1のベース領域における曲線に対するタンジェントの傾斜勾配が負の値から正の値に移行する点か又は傾斜勾配がゼロに向かう点を意味し、その際、この傾斜勾配を決定するために、2θ軸及び強度軸の座標を考慮する。 That is, when viewed along the intensity axis perpendicular to the 2θ axis in the straight line of the X-ray diffraction diagram, A 1 represents the peak position of reflection 1 and B 1 is the left side of the peak position A 1 . Is the obvious minimum located in the nearest neighbor (ignoring the smallest value with a reflective shoulder), and B 2 is the obvious minimum located right next to the peak position A 1 and C 2 When 1 is a point where a straight line drawn perpendicularly to the 2θ axis from the peak position A 1 intersects with a line connecting points B 1 and B 2 , the intensity of reflection 1 is from the peak position A 1 to the point. the straight section a 1 C 1 which extends in C 1 is the length. In this case, the expression minimum means the point at which the gradient slope of the tangent to the curve in the base region of reflection 1 shifts from a negative value to a positive value, or the point at which the slope gradient goes to zero. To determine the slope, consider the coordinates of the 2θ axis and the intensity axis.

相応して、この明細書において半値幅とは、直線区間A11の中央に2θ軸に対して平行な線を引く場合、交点H1及びH2両方の間に得られる直線区間の長さであり、その際、H1、H2はそれぞれ、A1の左側及び右側の、前記のとおりに定義されるX線回折図の線を有するこの平行線の最初の交点を意味する。 Correspondingly, in this specification, the half width is the length of the straight section obtained between the intersections H 1 and H 2 when a line parallel to the 2θ axis is drawn at the center of the straight section A 1 C 1. Where H 1 and H 2 mean the first intersection of this parallel line with the X-ray diffractogram lines defined above, on the left and right sides of A 1 , respectively.

半値幅及び強度の決定の実施例は、DE−A10046672号の図6にも記載されている。   An example of the determination of the half width and the intensity is also described in FIG. 6 of DE-A 10046672.

本発明により使用されるべき多金属酸化物材料(III)は、微粒状の、例えばコロイド状の材料、例えば二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコン、酸化ニオブで希釈された形でも、触媒活性材料として本発明にかかる後反応段階に使用できることは勿論である。   The multi-metal oxide material (III) to be used according to the invention is a catalyst in the form of a particulate, for example colloidal material, such as diluted with silicon dioxide, titanium dioxide, aluminum oxide, zircon oxide, niobium oxide. Of course, it can be used as an active material in the post-reaction step according to the invention.

この場合、希釈材料の比は、9(希釈剤):1(活性材料)までであってよい。すなわち、考えられる希釈材料の比は、例えば6(希釈剤):1(活性材料)及び3(希釈剤):1(活性材料)である。この希釈剤の導入は、か焼の前及び/又はその後に、一般的には更に乾燥前に実施してもよい。   In this case, the ratio of diluent materials may be up to 9 (diluent): 1 (active material). Thus, possible dilution material ratios are, for example, 6 (diluent): 1 (active material) and 3 (diluent): 1 (active material). This introduction of diluent may be carried out before and / or after calcination, generally further before drying.

この導入を乾燥前若しくはか焼の前に実施するのであれば、希釈剤を、それが流動媒質中に若しくはか焼の際に実質的に残留して得られるように選択しなければならない。これは、例えば、一般的に高温で焼成されるのが適切な酸化物の場合である。   If this introduction is carried out prior to drying or calcination, the diluent must be selected so that it is substantially retained in the fluid medium or upon calcination. This is the case, for example, for oxides that are generally suitable to be fired at high temperatures.

少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により部分酸化してアクリル酸を得る(主反応)、技術水準に記載された慣用の方法が触媒固定床、触媒移動床又は触媒流動床中で実施することができるのと同様に、本発明にかかる後反応段階も、触媒固定床、触媒移動床又は触媒流動床中で実施することができる。 At least one C 3 -hydrocarbon precursor compound is partially oxidized with a heterogeneous catalyst to obtain acrylic acid (main reaction), the conventional methods described in the state of the art are catalyst fixed bed, catalyst moving bed or catalyst flow Just as can be carried out in the bed, the post-reaction stage according to the invention can also be carried out in a catalyst fixed bed, a catalyst moving bed or a catalyst fluidized bed.

プロペンからアクリル酸への部分酸化の場合には、不均一系触媒を用いる慣用の部分酸化(主反応)を、1段階の実施態様においても2段階の実施態様においても、好ましくは、例えば文献DE−A10246119号及びDE−A10245585号に記載されている管束反応器内で実施する。   In the case of partial oxidation of propene to acrylic acid, the conventional partial oxidation (main reaction) using a heterogeneous catalyst is preferably carried out in either one-stage embodiment or two-stage embodiment, for example in the document DE It is carried out in the tube bundle reactor described in A10246119 and DE-A10245585.

触媒装入物は、反応混合物を導く接触管内に存在する一方で、この接触管の周囲には熱交換媒体が導かれている(一般的には塩浴)。この管束反応器の接触管に沿って、空間的に連続して、互いに独立した複数の熱交換媒体を、付随する接触管区間の周囲を導いてよいことは勿論である。この場合、複数の温度帯域を有する反応器が引き合いに出される。   The catalyst charge is present in a contact tube leading to the reaction mixture, while a heat exchange medium is guided around the contact tube (typically a salt bath). It goes without saying that a plurality of heat exchange media that are spatially continuous and independent from each other may be guided around the associated contact tube section along the contact tube of the tube bundle reactor. In this case, a reactor having a plurality of temperature zones is quoted.

本発明にかかる後反応段階は、慣用の部分酸化において空間的に後接続された別個の後反応器内において実施してもよく、主反応の反応器内において統合して実施してもよい。この場合、後反応器型に関しては、原則として主反応にも好適な全種の後反応器型が挙げられる。   The post-reaction stage according to the invention may be carried out in a separate post-reactor which is spatially post-connected in conventional partial oxidation, or may be carried out in an integrated manner in the main reaction reactor. In this case, as for the post-reactor type, in principle, all types of post-reactor types suitable for the main reaction can be mentioned.

例えば、直列接続された2個の管束反応器(それぞれ1箇所以上の温度帯域を有していてよい)内で、プロペンからアクリル酸への不均一系触媒を用いる慣用の部分酸化(主反応)を実施し、その際、第一の管束反応器内では主としてプロペンからアクロレインを得て、そして第二の管束反応器内では、第一の管束反応器内で形成されたアクロレインを酸化してアクリル酸を得るのであれば、第二の管束反応器からの反応混合物の出口の上流で、この接触管内に後触媒床を付加してよいことは応用技術的に適切である(代替的に、この接触管末端部の内側を後触媒で被覆してよい;この被覆は、例えばDE−A19839782号に記載されているとおりに実施してよい)。主反応の生成ガス混合物を後触媒床に貫流させるのであれば、主反応の生成ガス混合物の副成分含有率を本発明により減らす。この場合、後触媒床は、接触管内で、固有の独立した温度帯域を有する管の区間を被覆していることが好ましい。この後反応床の長さは、主反応及び副反応の触媒床の全長に対して10〜30%であることが望ましい。   For example, conventional partial oxidation (main reaction) using a heterogeneous catalyst from propene to acrylic acid in two tube bundle reactors connected in series (each may have one or more temperature zones) In the first tube bundle reactor, acrolein is mainly obtained from propene in the first tube bundle reactor, and in the second tube bundle reactor, the acrolein formed in the first tube bundle reactor is oxidized to acryl. If an acid is to be obtained, it is suitable from an application standpoint that a post-catalyst bed may be added in this contact tube upstream of the outlet of the reaction mixture from the second tube bundle reactor (alternatively this The inside of the contact tube end may be coated with a post-catalyst; this coating may be carried out, for example, as described in DE-A 19839782.) If the main reaction product gas mixture is passed through the post-catalyst bed, the secondary component content of the main reaction product gas mixture is reduced according to the invention. In this case, the post-catalyst bed preferably covers the section of the tube having its own independent temperature zone in the contact tube. The length of the subsequent reaction bed is preferably 10 to 30% with respect to the total length of the catalyst bed of the main reaction and the side reaction.

主反応の生成ガス混合物を、事前に、分子酸素を用いて又は分子酸素と不活性ガスとからの混合物を用いて後反応を実施することが望ましいのであれば、後触媒を空間的に後接続させた別個の反応器内に存在させる代替的変法が有利である。   If it is desired to carry out the post-reaction of the main reaction product gas mixture in advance with molecular oxygen or with a mixture of molecular oxygen and inert gas, the post-catalyst is spatially post-connected. Alternative variants which are present in a separate reactor are advantageous.

この反応器は同様に管束反応器であるが、流動床反応器又は移動床反応器であってよい。   This reactor is likewise a tube bundle reactor, but may be a fluidized bed reactor or a moving bed reactor.

特に断熱操作における後反応段階の実現化のためには、主反応の高温の生成ガス混合物を、場合により事前に実施された中間冷却の後に、軸方向及び/又は半径方向に貫流させる単軸高炉反応器が固定床反応器として十分であることは注目に値する。   In particular for the realization of the post-reaction stage in an adiabatic operation, a single-shaft blast furnace in which the hot product gas mixture of the main reaction is flowed axially and / or radially after optionally pre-intermediate cooling. It is worth noting that the reactor is sufficient as a fixed bed reactor.

この場合、この反応器は、非常に簡単には、内径0.1〜10m、必要であれば0.5〜5mであり、かつ触媒固定床が担体装置(例えば、格子状網)上に施与された単一の反応管である。断熱操作において断熱された触媒被覆の反応管は、この場合、副成分と過剰の分子酸素とを含有する高温の反応ガス混合物を軸方向に貫流させる。この触媒形状は、この場合、上述したように、球状又は円筒状若しくは環状であってよい。しかし本発明によれば、好適には、この触媒を上述の場合には細片形で適用することもできる。副成分を含有する反応ガス混合物の半径方向の流通を実現させるために、後反応器を、例えば、ジャケットカバー内に存在し、同心円状に設けられた円筒状の2つの格子網から構成し、かつ後触媒床をその環状の間隙の中に配置させる。断熱の場合には、このジャケットカバーを再び断熱することが望ましい。   In this case, the reactor has a very simple internal diameter of 0.1 to 10 m, if necessary 0.5 to 5 m, and a fixed catalyst bed is applied on a support device (for example a grid). Given a single reaction tube. The catalyst-clad reaction tube, which is insulated in the adiabatic operation, in this case causes the hot reaction gas mixture containing secondary components and excess molecular oxygen to flow axially. In this case, the catalyst shape may be spherical, cylindrical or annular as described above. However, according to the invention, this catalyst can also be applied in the form of strips in the above case. In order to achieve a radial flow of the reaction gas mixture containing the auxiliary components, the post-reactor is composed of, for example, two cylindrical lattice networks which are present in a jacket cover and are provided concentrically, And the post catalyst bed is placed in the annular gap. In the case of insulation, it is desirable to insulate the jacket cover again.

推奨される後触媒は一般的にアクロレインからアクリル酸への部分酸化に好適であるので(これに関して、この触媒は、特に所定の範囲においては高められた活性をも有する)、上述のように使用されるべき後反応段階の範囲内では同時に主反応の生成ガス混合物中のアクロレイン含有率を減らす。通常は酢酸の含有率も減少する。   The recommended post-catalysts are generally suitable for partial oxidation of acrolein to acrylic acid (in this regard, this catalyst also has an increased activity, especially in a given range) and is used as described above. Within the range of post-reaction steps to be performed, the acrolein content in the main reaction product gas mixture is simultaneously reduced. Usually the acetic acid content is also reduced.

この後反応段階の反応温度は、応用技術的に有利には200〜300℃に、特に220〜290℃に、特に有利には230〜250℃に選択される。後反応段階の反応圧力は、有利には0.5〜5気圧、通常は1〜3気圧である。後反応触媒装入物の反応ガス混合物での負荷は、特に1500〜2500h-1若しくは1500〜4000h-1である。通常は、後反応段階においては、炭化水素の酸化は実質的に実施しない。従って、後反応段階において搬送される反応ガス混合物の酸素含有率は、生成ガス混合物中に含まれ、付加的に含まれる構成成分のアクロレイン、CO及び酢酸を含有する副成分を完全に燃焼させるために必要とされる酸素含有率の5倍までになるように供給することが望ましい。後反応の前に、主反応の生成ガス混合物に分子酸素を添加するのであれば、これを空気の形で実施することが好ましい。 The reaction temperature in this post-reaction stage is preferably selected in terms of applied technology from 200 to 300 ° C., in particular from 220 to 290 ° C., particularly preferably from 230 to 250 ° C. The reaction pressure in the post reaction stage is preferably from 0.5 to 5 atm, usually from 1 to 3 atm. The load on the reaction gas mixture of the post-reaction catalyst charge is in particular 1500 to 2500 h −1 or 1500 to 4000 h −1 . Normally, substantially no hydrocarbon oxidation is performed in the post-reaction stage. Therefore, the oxygen content of the reaction gas mixture conveyed in the post-reaction stage is included in the product gas mixture, in order to completely combust the additional components acrolein, CO and acetic acid containing subcomponents. It is desirable to supply up to 5 times the oxygen content required for the process. If molecular oxygen is added to the product gas mixture of the main reaction before the post reaction, this is preferably carried out in the form of air.

プロペンからアクリル酸への不均一系触媒を用いる部分酸化について説明したことは、プロパンからアクリル酸への部分酸化にも相応して適用することができる。   What has been described for the partial oxidation of propene to acrylic acid using a heterogeneous catalyst can be applied correspondingly to the partial oxidation of propane to acrylic acid.

本発明によれば、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物からアクリル酸への不均一系触媒による部分酸化の多段階の実施の場合に、上述のような副成分酸化(副成分減少)は、原則的に、それぞれの反応段階の下流で実施することができ、副成分形成の全選択率が全ての反応段階(全反応)にわたって≦1.5モル%の値に下がることが重要である。 According to the present invention, in the case of the multistage implementation of partial oxidation by heterogeneous catalyst from at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound to acrylic acid, the subcomponent oxidation (subcomponent reduction) as described above. In principle can be carried out downstream of each reaction stage, and it is important that the total selectivity for the formation of subcomponents falls to a value of ≦ 1.5 mol% over all reaction stages (total reactions). is there.

従って、2段階のプロペン部分酸化の場合には、両方の反応段階にわたって確認される副成分形成の大部分は、第一の「プロペンからアクロレインへの酸化段階」で既に生ずる。すなわち、後接続された「アクロレインからアクリル酸への」酸化段階の上流に接続された副成分酸化は、本発明により作用しその目的が達せられる。これは、例えば、通常は両方の酸化段階の間に接続された中間冷却器内で、必要な後触媒をそれに装入することによって実現してもよい。代替的に、冷却されるべき反応ガス混合物を導く中間冷却器の内表面に後触媒を被覆してもよい。例えば、かかる内表面は、管束熱交換器の場合には冷却管の表面であってよい。特に、かかる冷却管の入口に、例えば金属螺旋物を挿入し、熱変換を改善させる。本発明によれば、適切に、かかる螺旋物の表面に後触媒を同様に被覆してよいことは勿論である。かかる被覆により、同時に中間冷却器の反炭化作用を示すことが可能になる。かかる被覆の仕上は、例えば、DE−A19839782号に記載されている。   Thus, in the case of a two-stage propene partial oxidation, the majority of the side-component formation identified over both reaction stages already occurs in the first “propene to acrolein oxidation stage”. That is, the secondary component oxidation connected upstream of the post-connected “acrolein to acrylic acid” oxidation stage acts according to the present invention to achieve its purpose. This may be achieved, for example, by charging it with the required post-catalyst, usually in an intercooler connected between both oxidation stages. Alternatively, the post-catalyst may be coated on the inner surface of the intercooler leading to the reaction gas mixture to be cooled. For example, such an inner surface may be the surface of a cooling tube in the case of a tube bundle heat exchanger. In particular, a metal helix, for example, is inserted at the inlet of such a cooling tube to improve heat conversion. Of course, according to the present invention, the surface of such a spiral may be coated with a post-catalyst as well. Such a coating makes it possible at the same time to show the anti-carbonization action of the intercooler. The finish of such a coating is described, for example, in DE-A 19839782.

その他の点では、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物の不均一系触媒を用いる部分酸化によってアクリル酸を製造する方法の際に、副成分形成の全選択率は減少し、それだけいっそうこのC3−炭化水素前駆化合物が純粋になることが確認された。すなわち、本発明にかかる方法には高純度のプロペン及び高純度のプロパンを使用することが好ましい。かかるプロパンとしては、例えばDE−A10246119号及びDE−A10245585号において推奨されているプロパンである。使用されるべきプロペンとしては、これと関連して、とりわけ、以下の組成のポリマーグレードのプロペンの使用が推奨される:
プロペン ≧99.6質量%、
プロパン ≦0.4質量%、
エタン及び/又はメタン ≦300質量ppm、
4−炭化水素 ≦5質量ppm、
アセチレン ≦1質量ppm、
エチレン ≦7質量ppm、
水 ≦5質量ppm、
2 ≦2質量ppm、
硫黄含有化合物 ≦2質量ppm(硫黄として算出)、
塩素含有化合物 ≦1質量ppm(塩素として算出)、
CO ≦5質量ppm、
CO2 ≦5質量ppm、
シクロプロパン ≦10質量ppm、
プロパジエン及び/又はプロピン ≦5質量ppm、
≧5−炭化水素 ≦10質量ppm、及び
カルボニル基含有化合物 ≦10質量ppm(Ni(CO4)として算出)。
In other respects, during the process of producing acrylic acid by partial oxidation using a heterogeneous catalyst of at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound, the total selectivity for secondary component formation is reduced, and this It was confirmed that the C 3 -hydrocarbon precursor compound was pure. That is, it is preferable to use high-purity propene and high-purity propane in the method according to the present invention. Examples of such propane are propane recommended in DE-A 10246119 and DE-A 10245585. As propene to be used, in this connection it is recommended, inter alia, to use polymer grade propene of the following composition:
Propene ≧ 99.6% by mass,
Propane ≦ 0.4% by mass,
Ethane and / or methane ≦ 300 ppm by mass,
C 4 -hydrocarbon ≦ 5 mass ppm,
Acetylene ≦ 1 mass ppm,
Ethylene ≦ 7 ppm by mass,
Water ≦ 5 mass ppm,
O 2 ≦ 2 mass ppm,
Sulfur-containing compound ≦ 2 mass ppm (calculated as sulfur),
Chlorine-containing compound ≦ 1 mass ppm (calculated as chlorine),
CO ≦ 5 mass ppm,
CO 2 ≦ 5 mass ppm,
Cyclopropane ≦ 10 mass ppm,
Propadiene and / or propyne ≦ 5 mass ppm,
C ≧ 5 -hydrocarbon ≦ 10 mass ppm, and carbonyl group-containing compound ≦ 10 mass ppm (calculated as Ni (CO 4 )).

しかし、上述の後反応段階の概念は、不純物を格別な範囲内で含有するプロペン及び/又はプロパンを、少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物の不均一系触媒を用いる部分酸化のために使用する場合には、それだけ一層ますます重要である。本発明によれば、適切には、本発明にかかる後反応段階を、プロパンをプロペンに変換させる段階のすぐ下流で(例えば、WO01/96270号による触媒を用いる脱水素段階の下流)接続してもよい。かかる後酸化段階のために、例えばV−P−O酸化物を基礎とする多金属酸化物も有利な後反応段階触媒であることが判明している。 However, the concept of the post-reaction stage described above is that propene and / or propane containing impurities within a particular range are used for partial oxidation using a heterogeneous catalyst of at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound. When used, it is even more important. According to the invention, suitably the post-reaction stage according to the invention is connected immediately downstream of the stage of converting propane to propene (eg downstream of the dehydrogenation stage using a catalyst according to WO 01/96270). Also good. For such post-oxidation stages, multimetal oxides, for example based on VPO oxides, have also proved to be advantageous post-reaction stage catalysts.

本発明にかかる目的を達成する代替可能性は、この方法を、少なくとも2段階で実施し、そしてプロパンからプロペンを形成する反応段階の後、及び/又はプロペンからアクロレインを形成する反応段階の後に、この形成された中間生成物から形成された副成分をそれぞれ分離し、そしてこうして精製された形でそれを後続の反応段階に使用することである。この分離は、例えば文献WO01/96270号及びDE−A10213998号に記載されているとおりに実施してよい。更に、本発明にかかる方法には、個々の反応段階において、所望の目的化合物が特に選択的に形成される触媒を使用することが有利である。かかる触媒は、例えばWO01/96270号に開示されている。   An alternative possibility to achieve the object according to the invention is that the process is carried out in at least two steps and after the reaction step of forming propene from propane and / or after the reaction step of forming acrolein from propene. The secondary components formed from the intermediate product formed are each separated and thus used in the subsequent reaction step in purified form. This separation may be carried out as described, for example, in documents WO 01/96270 and DE-A 102 13998. Furthermore, it is advantageous for the process according to the invention to use a catalyst in which the desired target compound is particularly selectively formed in the individual reaction steps. Such catalysts are disclosed for example in WO 01/96270.

本発明にかかる目的を達成するために、本明細書において有用であると引き合いに出された手段を、全て組み合わせるか又は一部を組み合わせて適用してよいことは勿論である。   In order to achieve the object according to the present invention, it is needless to say that all the means cited as useful in this specification may be applied in combination or in part.

本発明にかかる方法様式の利点は、生成ガス混合物からのアクリル酸の分離を顕著に容易にできることである。この場合、例えば文献DE−A10235847号、EP−A792867号、WO98/01415号、EP−A1015411号、EP−A1015410号、WO99/50219号、WO00/53560号、DE−A19924532号、WO02/09839号、DE−A10235847号、WO03/041833号、DE−A10223058号、DE−A10243625号、DE−A10336386号、EP−A854129号、US−A4317926号、DE−A19837520号、DE−A−19606877号、DE−A19501325号、DE−A10247240号、DE−A19924532号、EP−A982289号、DE−A19740253号、DE−A19740252号、EP−A695736号、EP−A982287号及びEP−A1041062号に記載された自体公知の分離法を原則として更に適用することができる(この場合、留まった残留ガスは自体公知のように循環ガスとして主反応に返送してよい)。しかしながら、これらの方法は、装置面で顕著に小型で(特に分離塔)、かつ/又は簡単であり、従って費用面で有利に構成することができる。例えば、本発明にかかる方法の実施に引き続いて、吸着によるアクリル酸の分離(吸着剤は、例えば水、高沸点の有機溶剤又はアクリル酸それ自体若しくは他の液体であってよい)を、段塔ではなくて、例えばラシヒリングが充填されていてよい充填塔内において、簡素化して並流式又は向流式で実施してよく、これは副成分含有率が減少するために重合傾向が減るためである。代替的に、同じ構成の場合に大きい流量(例えば、精留塔内におけるわずかな還流)で作動させてよい。本発明により有利な場合には、超吸着剤を製造するために使用可能なアクリル酸を、気相酸化の生成ガス混合物から、冷却フィンガ上で凍結させることによってか又は場合により分別凝縮により凝縮することによって直接に得てよい。本発明にかかる方法は、特に、不均一系触媒を用いる主部分酸化が、例えば触媒固定床上での、例えば直列接続された2個の反応器、例えば管束反応器内での2段階(第一の段階は主としてプロペンからアクロレインをもたらし、かつ第二の段階は主としてアクロレインからアクリル酸をもたらす)のプロペンからアクリル酸への部分酸化であり、その際、第一の反応段階の触媒(固定)床のプロペンでの負荷も、第二の反応段階の触媒(固定)床のアクロレインでの負荷も、≧120Nl/l/h、又は≧130Nl/l/h、又は≧140Nl/l/h、若しくは≧150Nl/l/hであり、かつ≦300Nl/l/hである範囲内で、すなわちいわゆる高負荷法(Hochlastverfahren)として実施する場合に適用することができる。その両方の負荷が≦100Nl/l/hである場合にも、本発明にかかる方法を上述の配置で適用できることは勿論である。   An advantage of the process mode according to the invention is that the separation of acrylic acid from the product gas mixture can be significantly facilitated. In this case, for example, document DE-A10235847, EP-A792867, WO98 / 01415, EP-A1015411, EP-A1015410, WO99 / 50219, WO00 / 53560, DE-A19924532, WO02 / 09839, DE-A10235847, WO03 / 041833, DE-A10223058, DE-A102443625, DE-A10336386, EP-A854129, US-A4317926, DE-A19837520, DE-A-19606877, DE-A19501325 No., DE-A10247240, DE-A19924532, EP-A982289, DE-A19740253, DE-A1740252, EP-A The separation methods known per se described in U.S. Pat. No. 95736, EP-A 982287 and EP-A 1041062 can be applied in principle (in this case, the remaining gas remaining in the main reaction as a circulating gas is known per se). May be returned). However, these methods are remarkably small in terms of equipment (especially separation towers) and / or simple and can therefore be constructed advantageously in terms of cost. For example, following the performance of the method according to the invention, the separation of acrylic acid by adsorption (the adsorbent may be, for example, water, a high-boiling organic solvent or acrylic acid itself or other liquid), Rather, for example, in a packed tower that may be packed with Raschig rings, it may be carried out in a simplistic and cocurrent or countercurrent manner because the polymerization tendency is reduced due to a decrease in the content of secondary components. is there. Alternatively, the same configuration may be operated at a higher flow rate (eg, a slight reflux in the rectification column). If advantageous according to the invention, the acrylic acid that can be used to produce the superadsorbent is condensed from the product gas mixture of the gas phase oxidation by freezing on cooling fingers or optionally by fractional condensation. May be obtained directly. In particular, the method according to the present invention is characterized in that the main partial oxidation using a heterogeneous catalyst is carried out in two stages (for example in two reactors connected in series, for example in a bundle reactor, for example on a fixed catalyst bed (first Stage is mainly the partial oxidation of propene to acrylic acid (providing acrolein from propene and the second stage mainly resulting from acrolein to acrylic acid), with the catalyst (fixed) bed of the first reaction stage Both the loading with propene and the loading with catalyst (fixed) bed acrolein in the second reaction stage are ≧ 120 Nl / l / h, or ≧ 130 Nl / l / h, or ≧ 140 Nl / l / h, or ≧ 150 Nl / l / h and within the range of ≦ 300 Nl / l / h, that is, when applied as a so-called high load method (Hochlastverhahren) It is possible. Of course, the method according to the present invention can be applied in the above-described arrangement even when both loads are ≦ 100 Nl / l / h.

この両方の(高負荷)反応段階のそれぞれは、1箇所以上の(好ましくは2箇所)温度帯域を有する反応器内で実施することが好ましい(例えば、DE−A10313213号及びDE−A10313212号を参照のこと)。   Each of these (high load) reaction stages is preferably carried out in a reactor having one or more (preferably two) temperature zones (see, for example, DE-A 10313213 and DE-A 10313212). )

この場合、プロペンとして、以下の仕様のケミカルグレードのプロペンを使用してもよい:
プロペン ≧94質量%、
プロパン ≦6質量%
メタン及び/又はエタン ≦0.2質量%、
エチレン ≦5質量ppm、
アセチレン ≦1質量ppm、
プロパジエン及び/又はプロピン ≦20質量ppm、
シクロプロパン ≦100質量ppm、
ブテン ≦50質量ppm、
ブタジエン ≦50質量ppm、
4−炭化水素 ≦200質量ppm、
≧5−炭化水素 ≦10質量ppmの、
硫黄含有化合物 ≦2質量ppm(硫黄として算出)、
硫化物 ≦0.1質量ppm(H2Sとして算出)、
塩素含有化合物 ≦1質量ppm(塩素として算出)、
塩化物 ≦1質量ppm(Cl-として算出)、及び
水 ≦30質量ppm。
In this case, a chemical grade propene with the following specifications may be used as the propene:
Propene ≧ 94 mass%,
Propane ≦ 6% by mass
Methane and / or ethane ≦ 0.2% by mass,
Ethylene ≦ 5 ppm by mass,
Acetylene ≦ 1 mass ppm,
Propadiene and / or propyne ≦ 20 mass ppm,
Cyclopropane ≦ 100 mass ppm,
Butene ≦ 50 mass ppm,
Butadiene ≦ 50 mass ppm,
C 4 -hydrocarbon ≦ 200 mass ppm,
C ≧ 5 −hydrocarbon ≦ 10 mass ppm,
Sulfur-containing compound ≦ 2 mass ppm (calculated as sulfur),
Sulfide ≦ 0.1 mass ppm (calculated as H 2 S),
Chlorine-containing compound ≦ 1 mass ppm (calculated as chlorine),
Chloride ≦ 1 mass ppm (calculated as Cl ) and water ≦ 30 mass ppm.

その他の点では、この高負荷−主部分酸化は、例えば文献DE−A10313213号及びDE−A10313208号に記載されているとおりに実施してよい。   Otherwise, this high load-main partial oxidation may be carried out as described, for example, in documents DE-A 10313213 and DE-A 10313208.

本発明にかかる方法は、相応して、少なくとも1種のC4−炭化水素前駆化合物(例えば、イソブテン又はイソブタン)を不均一系触媒を用いて部分酸化することよってメタクリル酸を製造する方法にも適用可能である。 The process according to the invention is correspondingly also a process for producing methacrylic acid by partial oxidation of at least one C 4 -hydrocarbon precursor compound (eg isobutene or isobutane) using a heterogeneous catalyst. Applicable.

実施例及び比較例
A)化学量論比
[Bi229・2WO30.5[Mo12Co5.5Fe2.94Si1.590.06x1
を有する主反応の第一の反応段階(プロペン→アクロレイン)のための環状の完全触媒VKHの製造
1.出発材料1の製造
硝酸ビスマスの硝酸性水溶液(Bi 11.2質量%;遊離硝酸3〜5質量%;材料密度1.22〜1.27g/ml)775kg中に25℃で少しずつタングステン酸(W 72.94質量%)209.3kgを撹拌導入した。次いで、生じた水性混合物を更に25℃で2時間にわたって撹拌し、次いで噴霧乾燥させた。
Examples and Comparative Examples A) Stoichiometric ratio [Bi 2 W 2 O 9 · 2WO 3 ] 0.5 [Mo 12 Co 5.5 Fe 2.94 Si 1.59 K 0.06 O x ] 1
Preparation of a cyclic fully-catalyzed VKH for the first reaction stage (propene → acrolein) of the main reaction with Preparation of starting material 1 Tungstic acid in 775 kg in small portions at 25 ° C. in nitric acid aqueous solution of bismuth nitrate (Bi 11.2% by mass; free nitric acid 3 to 5% by mass; material density 1.22 to 1.27 g / ml) (W 72.94% by mass) 209.3 kg was introduced with stirring. The resulting aqueous mixture was then further stirred at 25 ° C. for 2 hours and then spray dried.

この噴霧乾燥は、回転ディスク型噴霧塔中で向流で、ガス入口温度300±10℃及びガス出口温度100±10℃で実施した。得られた噴霧粉末(粒度は実質的に均一で30μm)は、灼熱減量(空気中で600℃で3時間にわたって灼熱する)が12質量%であり、次いでこれを水16.8質量%(この粉末に対して)と混練機中で混練し、押出機(トルク:≦50Nm)を用いて押出成形して、直径6mmの押出物を得た。この押出物を6cmの断片に切断し、3帯域ベルト乾燥機で120分の滞留時間で90〜95℃(帯域1)、125℃(帯域2)及び125℃(帯域3)の温度で空気乾燥させ、次いで780〜810℃の範囲内の温度で熱処理した(か焼;空気を貫流させたロータリーキルン(内部容量1.54m3、200Nm3空気/h)内)。か焼温度の正確な調節の際に、この調節をか焼生成物の目標の相の組成に基づいて行うことが重要である。相WO3(単斜晶)及びBi229は望ましく、γ−Bi2WO6(ルッセライト)の存在は望ましいものではない。従って、か焼の後に化合物γ−Bi2WO6が、反射角2θ=28.4°(CuKα−放射線)の粉末X線回折における反射を用いてなお検出可能である場合には、この調整を繰り返すべきであり、この反射の消失が達成されるまで、上述の温度範囲内でこのか焼温度を高めるか又は同じか焼温度で滞留時間を延長すべきである。こうして得られた予備成形されたか焼混合酸化物を、生じる粒子のX50値(ウールマン工業化学百科事典第6版(1998年)電子版、章3.1.4(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition (1998)Electronic Release,Kapitel 3.1.4)又はDIN66141号を参照のこと)が5mmになるように粉砕した。次いで、この粉砕物を、Degussa社のSipernat(R)型の微粒状SiO2(かさ密度150g/l;SiO2粒子のX50値は10μmであり、BET表面積は100m2/gであった)1質量%(この粉砕物に対して)と混合した。 This spray drying was carried out countercurrently in a rotating disk spray tower with a gas inlet temperature of 300 ± 10 ° C. and a gas outlet temperature of 100 ± 10 ° C. The resulting spray powder (particle size is substantially uniform and 30 μm) has a loss on ignition (ignitioned in air at 600 ° C. for 3 hours) of 12% by mass, and then 16.8% by mass of water (this And kneading in a kneader and extrusion molding using an extruder (torque: ≦ 50 Nm) to obtain an extrudate having a diameter of 6 mm. This extrudate is cut into 6 cm pieces and air dried at a temperature of 90-95 ° C. (zone 1), 125 ° C. (zone 2) and 125 ° C. (zone 3) with a residence time of 120 minutes in a 3-zone belt dryer. And then heat-treated at a temperature in the range of 780 to 810 ° C. (calcination; in a rotary kiln with an air flow through (internal capacity 1.54 m 3 , 200 Nm 3 air / h)). In accurately adjusting the calcination temperature, it is important to make this adjustment based on the composition of the target phase of the calcination product. The phases WO 3 (monoclinic) and Bi 2 W 2 O 9 are desirable, and the presence of γ-Bi 2 WO 6 (russelite) is not desirable. Thus, if the compound γ-Bi 2 WO 6 is still detectable after calcination using reflection in powder X-ray diffraction with a reflection angle 2θ = 28.4 ° (CuKα-radiation), this adjustment It should be repeated and the calcination temperature should be increased within the above temperature range or the residence time should be extended at the same calcination temperature until the disappearance of this reflection is achieved. The preformed calcined mixed oxide obtained in this way is the X 50 value of the resulting particles (Woolman Industrial Chemistry Encyclopedia 6th edition (1998) electronic version, Chapter 3.1.4 (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th). edition (1998) Electronic Release, Kapitel 3.1.4) or DIN 66141)). Then, the pulverized product, Degussa Corp. of Sipernat (R) type finely divided SiO 2 in (bulk density 150g / l; X 50 value of the SiO 2 particles are 10 [mu] m, BET surface area was 100 m 2 / g) 1% by weight (based on this ground product) was mixed.

2.出発材料2の製造
水600l中にヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物213kg(MoO3 81.5質量%)を60℃で撹拌しつつ溶解させ、そして生じた溶液を60℃に維持し撹拌しつつ、20℃の水酸化カリウム水溶液0.97kg(KOH 46.8質量%)を添加することにより、溶液Aを製造した。
2. Preparation of starting material 2 Ammonium heptamolybdate tetrahydrate (213 kg, 81.5% by weight MoO 3 ) was dissolved in 600 l of water with stirring at 60 ° C., and the resulting solution was maintained at 60 ° C. with stirring. Solution A was prepared by adding 0.97 kg (KOH 46.8% by mass) of an aqueous potassium hydroxide solution at 20 ° C.

硝酸Co(II)水溶液262.9kg(Co 12.4質量%)中に60℃で硝酸鉄(III)水溶液116.25kg(Fe 14.2質量%)を入れることにより、溶液Bを製造した。次いでこの溶液Bを、60℃に維持しつつ、30分にわたって装入された溶液A中に連続的にポンプ導入した。次いでそれを15分にわたって60℃で撹拌した。次いで、得られた水性混合物にDupont社のLudox型のシリカゲル19.16kg(SiO2 46.80質量%、密度:1.36〜1.42g/ml、pH 8.5〜9.5、アルカリ金属含有率 最大で0.5質量%)を添加し、次いで更になお15分間60℃で撹拌した。 Solution B was prepared by placing 116.25 kg (Fe 14.2% by mass) of iron (III) nitrate aqueous solution at 60 ° C. in 262.9 kg (Co 12.4% by mass) Co (II) nitrate aqueous solution. This solution B was then continuously pumped into solution A charged over 30 minutes while maintaining 60 ° C. It was then stirred at 60 ° C. for 15 minutes. Next, 19.16 kg of Ludox type silica gel manufactured by Dupont (46.80% by mass of SiO 2 , density: 1.36 to 1.42 g / ml, pH 8.5 to 9.5, alkali metal) was added to the obtained aqueous mixture. The maximum content was 0.5% by weight) and was then stirred at 60 ° C. for a further 15 minutes.

次いで、回転ディスク型噴霧塔中で向流で噴霧乾燥した(ガス入口温度:400±10℃、ガス出口温度:140±5℃)。得られた噴霧粉末は、灼熱減量(空気中で600℃で3時間灼熱する)が約30質量%であり、かつ30μmの実質的に均一な粒子を有していた。   Subsequently, it was spray-dried countercurrently in a rotating disk type spray tower (gas inlet temperature: 400 ± 10 ° C., gas outlet temperature: 140 ± 5 ° C.). The obtained spray powder had a loss on ignition (heated in air at 600 ° C. for 3 hours) of about 30% by mass, and had substantially uniform particles of 30 μm.

多金属酸化物活性材料の製造
出発材料1と出発材料2とを、化学量論比
[Bi229・2WO30.5[MO12Co55Fe2.94Si1.590.08x1
の多金属酸化物活性材料のために必要な量で、カッターヘッドを備えた混合機中で均質に混合した。上述の全材料に対して1質量%の、Fa.Timcal AG社(サンアントニオ、米国)のTIMREXP44型の微粒状グラファイト(ふるい分析:最小で50質量%が<24μmであり、最大で10質量%が≧24μmであり、かつ≦48μmであり、最大で5質量%が>48μmであり、BET表面積:6〜13m3/g)を均一に付加的に混入した。得られた混合物を、次いで凹状の溝付き仕上ロールを備えたのKompaktorK200/100型の圧縮機(Fa.Hosokawa Bepex GmbH社 D−74211 ラインガルテン)内に導いた(間隙幅:2.8mm、ふるい幅:1.0mm、ふるい幅網下:400μm、設定圧縮力:60kN、スクリュー回転数:65〜70回転/分)。得られた圧縮物は、10Nの硬度を有し、400μm〜1mmの実質的に均一な粒子を有する。
Production of multi-metal oxide active material Starting material 1 and starting material 2 are mixed in a stoichiometric ratio [Bi 2 W 2 O 9 .2WO 3 ] 0.5 [MO 12 Co 5 . 5 Fe 2.94 Si 1.59 K 0.08 O x ] 1
Homogeneously mixed in a mixer equipped with a cutter head in the amount required for the multi-metal oxide active material. 1% by weight of Fa. Timcal AG (San Antonio, USA) TIMREXP44 type granular graphite (sieving analysis: minimum 50% by weight <24 μm, maximum 10% by weight ≧ 24 μm and ≦ 48 μm, maximum 5% by weight was> 48 μm and BET surface area: 6-13 m 3 / g) was additionally added uniformly. The resulting mixture was then led into a Kompaktor K200 / 100 type compressor (Fa. Hosokawa Bepex GmbH D-74211 Rheingarten) equipped with a concave grooved finishing roll (gap width: 2.8 mm, sieve) (Width: 1.0 mm, Sift width: 400 μm, Set compression force: 60 kN, Screw rotation speed: 65 to 70 rotations / minute). The resulting compact has a hardness of 10 N and has substantially uniform particles of 400 μm to 1 mm.

次いでこの圧縮物を、その質量に対して2質量%の同じグラファイトと更に混合し、次いでFa.Kilian社(D−50735 ケルン)のR×73型のKilian Rundlaeufer(錠剤成形機)内で、窒素雰囲気下で圧縮して、19N±3Nの側面圧縮強度を有する、5mm×3mm×2mm(外径×長さ×内径)の形状の環状の完全触媒前駆成形体を得た。   The compact is then further mixed with 2% by weight of the same graphite, based on its weight, and then Fa. 5 mm x 3 mm x 2 mm (outside diameter) having a side compression strength of 19 N ± 3 N, compressed in a nitrogen atmosphere in an R x 73 type Kilian Rundlaufer (tablet molding machine) from Kilian (D-50735 Cologne) An annular complete catalyst precursor molded product having a shape of (length × inner diameter) was obtained.

この場合、側面圧縮強度は、本明細書においては、環状の完全触媒前駆成形体を、円筒体表面に対して垂直(すなわち環開口部の表面に対して平行)に圧縮した際の圧縮強度であると解される。   In this case, in this specification, the lateral compressive strength is the compressive strength when the annular complete catalyst precursor compact is compressed perpendicularly to the cylindrical surface (that is, parallel to the surface of the ring opening). It is understood that there is.

この場合、本明細書の全ての側面圧縮強度は、Firma.Zwick GmbH & Co. (D−89079 ウルム)社のZ2.5/TS1S型の材料試験機を用いた測定によるものである。この材料試験機は、不断の、静止の、増大の又は変化の経過を伴う準静的応力のために設計されている。この材料試験機は、引張試験、圧縮試験及び曲げ試験に適している。Firma.A.S.T社(D−01307 ドレスデン)のKAF−TC型の製造番号03−2038のロードセルを取り付け、この場合、DIN EN ISO 7500−1に応じて校正し、測定範囲1〜500Nについて使用可能であった(相対的な測定不確定性:±0.2%)。   In this case, all lateral compression strengths in this specification are Firm. Zwick GmbH & Co. (D-89079 Ulm) It is based on the measurement using the Z2.5 / TS1S type material testing machine of the company. This material testing machine is designed for quasi-static stress with constant, stationary, increasing or changing course. This material testing machine is suitable for tensile test, compression test and bending test. Farma. A. S. Attach a load cell of serial number 03-2038 of KAF-TC type of company T (D-01307 Dresden), in this case, calibrated according to DIN EN ISO 7500-1 and usable for measuring range 1-500N (Relative measurement uncertainty: ± 0.2%).

この測定は次のパラメータで実施した:
初期力:0.5N
初期力−速度:10mm/分
試験速度:1.6mm/分。
This measurement was performed with the following parameters:
Initial force: 0.5N
Initial force-speed: 10 mm / min Test speed: 1.6 mm / min.

この場合、最初に上方のプランジャをゆっくりと環状の完全触媒前駆成形体の円筒体表面の直前まで降下させた。次いで、この上方のプランジャを停止させ、次いでこのプランジャを明らかにゆっくりとした試験速度で、更なる降下のために必要な最小の初期力で降下させた。   In this case, first, the upper plunger was slowly lowered to just before the cylindrical surface of the annular complete catalyst precursor. The upper plunger was then stopped, and then the plunger was lowered at an apparently slow test speed with the minimum initial force required for further lowering.

完全触媒前駆成形体に亀裂を形成させる初期力が、側面圧縮強度(SDF)である。   The initial force for forming cracks in the completely catalyst precursor is the side compression strength (SDF).

最終的な熱処理のために、最初に完全触媒前駆成形体1000gそれぞれを、空気を貫流させたマッフル炉(内部容量60l、完全触媒前駆成形体1g当たり空気1l/h)内で180℃/hの加熱速度で室温(25℃)から190℃に加熱した。この温度を1時間にわたって維持し、次いで加熱速度60℃/hで210℃まで加熱した。この210℃を再び1時間にわたって維持し、その後にこの温度を加熱速度60℃/hで230℃まで加熱した。この温度を同様に1時間にわたって維持し、その後にこの温度を再び加熱速度60℃/hで265℃まで高めた。次いで、この265℃を同様に1時間にわたって維持した。次いで、最初に室温まで冷却し、これにより分解段階を実質的に終結させた。次いで加熱速度180℃/hで465℃まで加熱し、このか焼温度を4時間にわたって維持した。   For the final heat treatment, first, 1000 g of the complete catalyst precursor compacts were respectively heated at 180 ° C./h in a muffle furnace (internal capacity 60 l, 1 l / h air per 1 g of the complete catalyst precursor compacts) through which air was passed. It heated from room temperature (25 degreeC) to 190 degreeC with the heating rate. This temperature was maintained for 1 hour and then heated to 210 ° C. at a heating rate of 60 ° C./h. The 210 ° C. was again maintained for 1 hour, after which the temperature was heated to 230 ° C. at a heating rate of 60 ° C./h. This temperature was likewise maintained for 1 hour, after which it was again increased to 265 ° C. at a heating rate of 60 ° C./h. This 265 ° C. was then maintained for 1 hour as well. It was then first cooled to room temperature, thereby substantially terminating the decomposition stage. It was then heated to 465 ° C. at a heating rate of 180 ° C./h and this calcination temperature was maintained for 4 hours.

この場合、この環状の完全触媒前駆成形体から環状の完全触媒VKHが得られた。   In this case, a cyclic complete catalyst VKH was obtained from the cyclic complete catalyst precursor.

得られた環状の完全触媒VKHについては、比表面積O、全細孔容量V、この全細孔容量に最大の寄与分を示す細孔直径dmax、並びに直径が>0.1であり、かつ≦1μmである全細孔容量に対するその細孔直径の%割合は、以下のとおりであった:
O=7.6cm2/g
V=0.27cm3/g
max[μm]=0.6
0.1 1−%=79。
For the resulting cyclic complete catalyst VKH, the specific surface area O, the total pore volume V, the pore diameter d max showing the largest contribution to this total pore volume, and the diameter> 0.1, and The percentage of the pore diameter relative to the total pore volume where ≦ 1 μm was as follows:
O = 7.6 cm 2 / g
V = 0.27 cm 3 / g
d max [μm] = 0.6
V 0.1 1 -% = 79.

更に、見かけの質量密度と、真の質量密度ρとの比R(EP−A1340538号に定義されているように)は0.66であった。   Furthermore, the ratio R (as defined in EP-A 1340538) of the apparent mass density to the true mass density ρ was 0.66.

大規模工業的な量では、DE−A10046957号の実施例1に記載されているように、ベルトか焼装置を用いて実施した(しかしながらこの場合は有利に、充填高さは、分解(室1〜4)においては1室当たりの滞留時間1.46時間で44mmに達し、かつか焼(室5〜8)においては有利に滞留時間4.67時間で130mmに達する);これらの室は(均一な室の長さ1.40mで)底面積1.29m2(分解)及び1.40m2(か焼)を有し、かつ粗い目のベルトを通して下方から75Nm3/hの空気が貫流され、この空気は回転通風機により吸引された。これらの室内では、設定値からの時間的かつ位置的な温度差は常に≦2℃であった。その他の点では、DE−A10046957号の実施例1に記載されているように実施した。 In large industrial quantities, it was carried out using a belt calciner as described in Example 1 of DE-A 1 0046 957 (however, in this case, the filling height is preferably reduced (chamber 1). In 4) at a residence time of 1.46 hours per chamber and 44 mm, and in calcination (chambers 5 to 8) preferably at a residence time of 4.67 hours it reaches 130 mm); With a uniform chamber length of 1.40 m (with a bottom area of 1.29 m 2 (decomposition) and 1.40 m 2 (calcination)), 75 Nm 3 / h of air flows from below through a coarse belt. This air was sucked by a rotary aerator. In these rooms, the temporal and positional temperature difference from the set value was always ≦ 2 ° C. Otherwise, it was carried out as described in Example 1 of DE-A 10046957.

代替的に、第一の反応段階のために、同じ形状及び製造様式であるが、但し化学量論比[Bi21.919・1.91WO30.5[Mo12.7Co5.79Fe3.22Si1.660.08x1を有する環状の完全触媒を使用してもよい。 Alternatively, for the first reaction step, the same shape and mode of manufacture, except that the stoichiometric ratio [Bi 2 W 1.91 O 9 · 1.91 WO 3 ] 0.5 [Mo 12.7 Co 5.79 Fe 3.22 Si 1.66 A cyclic complete catalyst with K 0.08 O x ] 1 may be used.

B)化学量論比Mo1231.2Cu2.4xの活性材料の主反応の第二の反応段階(アクロレイン→アクリル酸)のための環状のシェル触媒SKH1の製造
1.か焼に使用されるロータリーキルンの一般的記載
ロータリーキルンの構成的な説明は、本明細書に添付された図1に示される。以下の引用符号は、図1の符号を示す。
B) Preparation of a cyclic shell catalyst SKH1 for the second reaction stage (acrolein → acrylic acid) of the main reaction of the active material with a stoichiometric ratio of Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O x General Description of Rotary Kiln Used for Calcination A constitutive description of a rotary kiln is shown in FIG. 1 attached to this specification. The following quotes indicate the symbols in FIG.

ロータリーキルンの中心要素は、回転管(1)である。この回転管は、長さ4000mmであり、かつ内径700mmである。この回転管は、ステンレス鋼1.4893製であり、かつ壁厚は10mmである。   The central element of the rotary kiln is the rotating tube (1). This rotating tube has a length of 4000 mm and an inner diameter of 700 mm. This rotary tube is made of stainless steel 1.4893 and has a wall thickness of 10 mm.

このロータリーキルンの内壁上には、高さ5cm、長さ23.5cmの引揚げ用ランス(Hublanzen)が設けられている。この引揚げ用ランスは、まず、ロータリーキルン内で熱処理されるべき物を引き揚げ、これにより完全混合する目的に利用される。   On the inner wall of the rotary kiln, a lifting lance (Hublanzen) having a height of 5 cm and a length of 23.5 cm is provided. This lifting lance is used for the purpose of first lifting the material to be heat-treated in the rotary kiln and thereby thoroughly mixing it.

1つのロータリーキルンには同じ高さで、その周囲に等距離で(それぞれ90゜の間隔)、それぞれ4つの引揚げ用ランスが設けられている(4部構成体(Quadrupel))。このロータリーキルンに沿って、かかる8つの4部構成体が存在している(それぞれ23.5cmの間隔)。2つの隣接する4部構成体の引揚げ用ランスは、その周囲で互い違いにずらされて配されている。このロータリーキルンの先端部及び末端部(最初及び最後の23.5cm)には、この引揚げ用ランスは存在しない。   One rotary kiln has the same height and is equidistant around it (each 90 ° apart), each with four lifting lances (quadruple). Along this rotary kiln there are eight such four-part structures (23.5 cm spacing each). The two adjacent four-part lifting lances are staggered around their periphery. The lifting lance is not present at the tip and end (first and last 23.5 cm) of the rotary kiln.

この回転管は、ロータリーキルンの周囲を包囲する、回転管の長さにおいて連続する同じ長さの電気加熱された(抵抗加熱)4箇所の加熱帯域を有する平行六面体(2)内で自由に回転する。それぞれの加熱帯域は、相応する回転管の区間を、室温ないし850℃の温度に加熱することができる。それぞれの加熱帯域の最高加熱効率は、30kWである。電気加熱帯域と回転管外面との間隔は、約10cmである。この回転管の先端部及び末端部は、この平行六面体から約30cm突出している。   This rotating tube freely rotates in a parallelepiped (2) having four heating zones of the same length (resistance heating) of the same length continuous in the length of the rotating tube surrounding the rotary kiln. . Each heating zone can heat the corresponding section of the rotating tube to a temperature between room temperature and 850 ° C. The maximum heating efficiency of each heating zone is 30 kW. The distance between the electric heating zone and the outer surface of the rotary tube is about 10 cm. The distal end and the distal end of the rotating tube protrude about 30 cm from the parallelepiped.

回転速度は、1分当たり0〜3回転で可変に調節することができる。この回転管は、左回転も右回転も可能である。右回転の場合には、材料物は回転管中に留まり、左回転の場合には、材料物は入口(3)から出口(4)へ送られる。この回転管の水平に対する傾斜角は、0°〜2°で可変に調整することができる。この傾斜角は、不連続操作の場合には事実上0゜である。この回転管の最低位置は、連続操作の場合には、材料物排出の時である。この回転管の急冷は、電気加熱帯域のスイッチを切り、そして通風機(5)のスイッチを入れることによって実施することができる。この通風機は平行六面体の下床に存在する孔(6)を通じて周囲空気を吸入し、そしてカバー部に存在する可変調整可能な開口部を有する3個の弁(7)を通じてこの空気を送り出す。   The rotation speed can be variably adjusted at 0 to 3 rotations per minute. This rotary tube can rotate left or right. In the case of right rotation, the material remains in the rotary tube, and in the case of left rotation, the material is sent from the inlet (3) to the outlet (4). The angle of inclination of the rotary tube with respect to the horizontal can be variably adjusted from 0 ° to 2 °. This tilt angle is virtually 0 ° in the case of discontinuous operation. In the case of continuous operation, the lowest position of the rotary tube is when the material is discharged. This rapid cooling of the rotary tube can be carried out by switching off the electric heating zone and switching on the aerator (5). This ventilator draws in ambient air through a hole (6) present in the lower floor of the parallelepiped and sends it out through three valves (7) with variable adjustable openings present in the cover.

材料物の搬入は、回転式スターフィーダーを介して制御される(質量制御)。材料物の排出は、上述のように、回転管の回転方向にわたって制御される。   Material loading is controlled via a rotary star feeder (mass control). The discharge of the material is controlled over the direction of rotation of the rotating tube as described above.

回転管の不連続操作の場合、材料物量250〜500kgを熱処理することができる。この場合、通常はこの材料物はもっぱら回転管の加熱部に存在する。   In the case of discontinuous operation of the rotating tube, a material amount of 250 to 500 kg can be heat-treated. In this case, this material is usually present exclusively in the heating section of the rotary tube.

この回転管の中心軸上に存在するランス(8)からは、800mmの間隔で、全部で3個の熱電対(9)が垂直に材料物中に通じている。この熱電対により、材料物温度の測定が可能になる。本明細書においては、材料物温度は、この3個の熱電対温度の平均値と解される。この回転管中に存在する材料物中において、2つの測定温度の最大の差は、本発明によれは有利には30℃未満、好ましくは20℃未満、特に有利には10℃未満、殊に好ましくは5℃若しくは3℃未満である。   From the lance (8) present on the central axis of the rotating tube, a total of three thermocouples (9) are vertically communicated with the material at an interval of 800 mm. This thermocouple makes it possible to measure the material temperature. In the present specification, the material temperature is understood as an average value of the three thermocouple temperatures. In the material present in this rotating tube, the maximum difference between the two measured temperatures is preferably less than 30 ° C., preferably less than 20 ° C., particularly preferably less than 10 ° C., in particular according to the invention. Preferably it is 5 degreeC or less than 3 degreeC.

この回転管によりガス流を導くことができ、これにより材料物のか焼雰囲気若しくは一般的に熱処理雰囲気を調整することができる。   This rotating tube can guide the gas flow, thereby adjusting the calcination atmosphere of the material or generally the heat treatment atmosphere.

加熱器(10)は、回転管内に導かれるガス流を、その回転管への進入の前に、所望の温度に(例えば、回転管中の材料物にとって望ましい温度に)加熱する機会を提供する。この加熱器の最大出力は、1×50kW+1×30kWである。ここで原則的には、加熱器(10)は、例えば間接的熱交換体である。かかる加熱器は、原則的には冷却器としても使用することができる。しかし一般的には、この加熱器は、ガス流を電流で加熱された金属線上で導く電気加熱器である(CSNフロー式加熱器、Fa.C.Schniewindt KG社(58805 ノイエラーデ ドイツ)の97D/80型が適切である)。   The heater (10) provides an opportunity to heat the gas stream directed into the rotating tube to a desired temperature (eg, to a desired temperature for the material in the rotating tube) prior to entering the rotating tube. . The maximum output of this heater is 1 × 50 kW + 1 × 30 kW. Here, in principle, the heater (10) is, for example, an indirect heat exchanger. Such a heater can in principle also be used as a cooler. In general, however, this heater is an electric heater that conducts the gas stream on a metal wire heated by an electric current (CSN flow heater, Fa. C. Schniewindt KG (58805 Neuerlde Germany) 97D / 80 type is suitable).

原則的には、この回転管装置は、回転管に導通させたガス流を部分的に又は完全に循環させる機会をもたらす。これに必要な循環路は、回転管入口及び回転管出口で、ボールベアリング又はグラファイト圧縮体を介して、この回転管と可動的に接続される。この接続部は、不活性ガス(例えば、窒素)で洗浄する(バリアガス)。両方の洗浄流(11)は、回転管に導通させたガス流を、回転管への入口及び回転管からの出口で補充する。この場合、この回転管はその先端部及びその末端部で狭くなり、循環路の供給管又は排出管内に突入していることが適切である。   In principle, this rotating tube arrangement provides the opportunity to circulate partially or completely the gas stream conducted to the rotating tube. The circulation path necessary for this is movably connected to the rotary tube via a ball bearing or a graphite compression body at the rotary tube inlet and the rotary tube outlet. This connection part is cleaned with an inert gas (for example, nitrogen) (barrier gas). Both wash streams (11) replenish the gas stream conducted to the rotating tube at the inlet to the rotating tube and at the outlet from the rotating tube. In this case, it is appropriate that the rotary pipe is narrow at the tip and the end thereof and enters the supply pipe or the discharge pipe of the circulation path.

この回転管により導かれたガス流の出口の下流には、ガス流と一緒に流れる固体粒子の分離のためにサイクロン(12)が存在する(この遠心分離機は、気相中に浮遊した固体粒子を遠心力及び重力の相互作用によって分離する:螺旋渦として回転するガス流の遠心力は浮遊粒子の沈降を促進する)。   A cyclone (12) is present downstream of the outlet of the gas stream guided by this rotating tube for the separation of solid particles that flow with the gas stream (this centrifuge is a solid suspended in the gas phase). Particles are separated by the interaction of centrifugal force and gravity: the centrifugal force of the gas stream rotating as a spiral vortex promotes the settling of suspended particles).

この循環ガス流(24)の搬送(ガス循環)は、循環ガス圧縮機(13)(通風機)によって実施し、それはサイクロンの方向では吸引し、他方向では圧力をかける。この循環ガス圧縮機のすぐ下流では、ガス圧は一般的に1気圧を上回る。循環ガス圧縮機の下流には、循環ガス排出口が存在する(循環ガスは制御弁(14)を経て通過することができる)。この出口の下流に存在するダイヤフラム(約係数3の断面縮み率、減圧器)(15)により排出が容易となる。   The transport (gas circulation) of this circulating gas stream (24) is carried out by a circulating gas compressor (13) (ventilator), which sucks in the direction of the cyclone and applies pressure in the other direction. Immediately downstream of the circulating gas compressor, the gas pressure is generally above 1 atmosphere. A circulation gas discharge port exists downstream of the circulation gas compressor (the circulation gas can pass through the control valve (14)). Ejection is facilitated by a diaphragm (a cross section shrinkage factor of about a factor of 3, a decompressor) (15) existing downstream of the outlet.

圧力は、制御弁を介して回転管出口の下流で制御することができる。この制御は、回転管出口の下流に設けられた圧力センサ(16)、制御弁方向で吸引する排ガス圧縮機(17)(通風機)、循環ガス圧縮機(13)及び新鮮なガスの供給との相互作用で行なわれる。回転管出口の(すぐ)下流の圧力は、外圧と比較して、例えば+1.0ミリバール上回るまで、かつ例えば−1.2ミリバール下回るまでであるように調整することができる。   The pressure can be controlled downstream of the rotary tube outlet via a control valve. This control consists of a pressure sensor (16) provided downstream of the rotary tube outlet, an exhaust gas compressor (17) (ventilator) that sucks in the direction of the control valve, a circulating gas compressor (13), and a supply of fresh gas. It is performed by interaction. The pressure (immediately) downstream of the rotary tube outlet can be adjusted to be, for example, up to +1.0 mbar and up to -1.2 mbar, for example, compared to the external pressure.

すなわち、回転管を貫流するガス流の圧力は、回転管を出る際には、回転管の周囲圧力未満であってよい。   That is, the pressure of the gas stream flowing through the rotating tube may be less than the ambient pressure of the rotating tube upon exiting the rotating tube.

回転管により導かれるガス流が少なくとも部分的に循環させないことを意図する場合には、サイクロン(12)と循環ガス圧縮機(13)との接続部は、三方コック(26)によって閉じられ、かつガス流は直接に排ガス精製装置(23)に導かれる。循環ガス圧縮機の下流に存在する排ガス精製装置への接続部は、この場合には、同様に三方コックによって閉じられる。この場合、ガス流が実質的に空気からなる場合には、このガス流は循環ガス圧縮機(13)を介して吸引される(27)。サイクロンへの接続部は、3方コックによって閉じられている。この場合、ガス流は、有利に回転管により吸引され、従って回転管内圧は周囲圧力と比べて小さい。   If it is intended that the gas flow guided by the rotating tube is not at least partially circulated, the connection between the cyclone (12) and the circulating gas compressor (13) is closed by a three-way cock (26), and The gas stream is led directly to the exhaust gas purification device (23). In this case, the connection to the exhaust gas purification device present downstream of the circulating gas compressor is likewise closed by a three-way cock. In this case, if the gas flow consists essentially of air, this gas flow is sucked (27) via the circulating gas compressor (13). The connection to the cyclone is closed by a three-way cock. In this case, the gas flow is preferably sucked by the rotating tube, so that the internal pressure of the rotating tube is small compared to the ambient pressure.

ロータリーキルン装置を連続操作する際には、回転管出口の下流の圧力を外圧と比べて−0.2ミリバール下回るように調節することが有利である。ロータリーキルン装置を不連続操作する際には、回転管出口の下流の圧力を外圧と比べて−0.8ミリバール下回るように調節することが有利である。このわずかな減圧は、循環空気がロータリーキルンからのガス混合物で汚染されるのを回避する目的で用いられる。   When continuously operating the rotary kiln device, it is advantageous to adjust the pressure downstream of the rotary tube outlet to be -0.2 mbar below the external pressure. When operating the rotary kiln device discontinuously, it is advantageous to adjust the pressure downstream of the outlet of the rotary tube to be -0.8 mbar below the external pressure. This slight vacuum is used to avoid contaminating the circulating air with the gas mixture from the rotary kiln.

循環ガス圧縮機とサイクロンとの間には、例えば循環ガス中のアンモニア含有率及び酸素含有率を測定するセンサ(18)が存在する。アンモニアセンサは、有利に光学測定原理(所定波長の光の吸収は、ガスのアンモニア含有率に比例的に関連する)により作用し、これはFa.Perkin & Elmer社の装置MCS100型であることが適切である。酸素センサは、酸素の常磁性に基づくものであり、これはFa.Siemens社のOxymat SF 7MB1010−2CA01−1AA1−Z型のOximatであることが適切である。   Between the circulating gas compressor and the cyclone, for example, there is a sensor (18) that measures the ammonia content and oxygen content in the circulating gas. The ammonia sensor advantageously operates on the optical measurement principle (absorption of light of a given wavelength is proportionally related to the ammonia content of the gas), which is a Fa. A Perkin & Elmer device MCS100 is suitable. The oxygen sensor is based on the paramagnetism of oxygen. Oxymat SF 7MB1010-2CA01-1AA1-Z type Oximat from Siemens is suitable.

ダイヤフラム(15)と加熱器(10)との間においては、ガス、例えば、空気、窒素、アンモニア又はその他のガスを、実際に再循環された循環ガス分(19)に計量供給することができる。特に、ベース負荷の窒素を計量供給する(20)。別個の窒素/空気スプリッタ(21)を用いて、酸素センサの測定値に反応させることができる。   Between the diaphragm (15) and the heater (10), a gas, for example air, nitrogen, ammonia or other gas, can be metered into the actually recirculated circulating gas fraction (19). . In particular, base load nitrogen is metered in (20). A separate nitrogen / air splitter (21) can be used to react to the oxygen sensor readings.

排出された循環ガス分(22)(排ガス)は、特に完全に懸念されなくもないガス、例えば、NO、酢酸、NH3等を含有し、このためにこのガスを通常は排ガス精製装置中で分離する(23)。 The discharged circulating gas component (22) (exhaust gas) contains a gas that is not particularly completely concerned, for example, NO x , acetic acid, NH 3 and the like. (23).

このために、通常、排ガスを最初に洗浄塔に導く(主として、出口上流に分離作用を示す充填物を含有する、内部構造物を有さない塔である;排ガス及び水性噴霧物は、並流及び向流で導かれる(噴霧方向が反対の2本の噴霧ノズル))。   For this purpose, it is usually the case that the exhaust gas is first led to the washing tower (mainly a column containing a packing with a separating action upstream of the outlet, without internal structures; the exhaust gas and the water spray are cocurrent And guided in countercurrent (two spray nozzles with opposite spray directions).

この排ガスを、洗浄塔から微細塵フィルタ(通常、管状フィルタを含む束管)を含有する装置内に導き、その内部から、入り込んだ排ガスを排除する。次いで、最終的にマッフル内で燃焼させる。   This exhaust gas is guided from the cleaning tower into an apparatus containing a fine dust filter (usually a bundle pipe including a tubular filter), and the exhaust gas that has entered is excluded from the inside. Then, it is finally burned in the muffle.

Fa.KURZ Instruments, Inc.社、モンテリー(アメリカ合衆国)のModell 455 Jr型のセンサ(28)を用いて、バリアガスとは異なる回転管に供給されるガス流の量を測定し、そして調整する(測定原理:等温−風力計の適用下における熱対流による質量流測定)。   Fa. KURZ Instruments, Inc. Using a Model 455 Jr type sensor (28) from Monterey, USA (USA), the amount of gas flow supplied to a rotating tube different from the barrier gas is measured and adjusted (measuring principle: isothermal-anemometer Mass flow measurement by thermal convection under application).

連続操作の場合、材料物及び気相を、向流でロータリーキルンに導通させる。   In the case of continuous operation, the material and the gas phase are passed through the rotary kiln in countercurrent.

窒素は、本実施例と関連して、常に純度>99容量%の窒素を意味する。   Nitrogen always means nitrogen of purity> 99% by volume in connection with this example.

2.化学量論比Mo1231.2Cu2.4xの多金属酸化物材料の製造目的のための前駆材料の製造
16.3kgの酢酸銅(II)水和物(含有率:CuO 40.0質量%)を、温度25℃の274lの水に撹拌しつつ溶解させた。澄明な溶液1が得られた。
2. Production of precursor material for the purpose of producing a multi-metal oxide material of stoichiometric ratio Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O x 16.3 kg of copper (II) acetate hydrate (content: CuO 40.0 % By weight) was dissolved in 274 l of water at a temperature of 25 ° C. with stirring. A clear solution 1 was obtained.

これとは別個に、614lの水を40℃まで加熱し、そして73kgのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(MoO3 81.5質量%)を、40℃を維持しつつ攪拌導入した。次いで、撹拌しつつ30分以内で90℃まで加熱し、そしてこの温度を連続的に維持しつつ、上述の順序で12.1kgのメタバナジン酸アンモニウム並びに10.7kgのパラタングステン酸アンモニウム七水和物(88.9質量%のWO3)を入れた(この12.1kgのメタバナジン酸アンモニウムの代わりに、代替的に11.3kgで使用し、他の点では上述の通りに操作してもよい;この場合、活性材料代替物として、化学量論比Mo122.81.2Cu2.4xの代替物が得られる)。澄明な溶液2が得られた。 Separately, 614 l of water was heated to 40 ° C., and 73 kg of ammonium heptamolybdate tetrahydrate (MoO 3 81.5% by weight) was introduced with stirring while maintaining 40 ° C. It was then heated to 90 ° C. within 30 minutes with stirring, and 12.1 kg of ammonium metavanadate and 10.7 kg of ammonium paratungstate heptahydrate in the order described above while maintaining this temperature continuously. (88.9% by weight WO 3 ) (instead of this 12.1 kg of ammonium metavanadate, alternatively used at 11.3 kg, otherwise operated as described above; In this case, a substitute for the stoichiometric ratio Mo 12 V 2.8 W 1.2 Cu 2.4 O x is obtained as an active material substitute). A clear solution 2 was obtained.

この溶液2を、80℃まで冷却し、次いで溶液1を溶液2中に撹拌導入した。得られた混合物を、温度25℃の130lのNH325質量%水溶液と混合した。これを撹拌して、短時間で温度65℃及びpH値8.5を示す澄明な溶液が生じた。この溶液を、再び温度25℃の水20lに添加した。次いで、得られた溶液の温度を再び80℃まで高め、次いでそれをFa.Niro−Atomizer社(コペンハーゲン)のS−50−N/R型の噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥させた(ガス入口温度:350℃、ガス出口温度:110℃)。この噴霧粉末の粒径は2〜50μmであった。こうして得られた噴霧粉末の60kgを、Fa.AMK(Achener Misch- und Knetmaschinen Fabrik)社のVM160型(シグマブレード)の混練機中に計量供給し、そして5.5lの酢酸(≒100質量%の氷酢酸)の添加し、そして5.2lの水を混練した(スクリュー回転数:20rpm)。4〜5分の混練時間後に、更に6.5lの水を添加し、そしてこの混練工程を30分経過するまで継続した(混練温度は約40〜50℃)。次いで、この混練物を押出成形機中に排出し、そしてこの押出成形機(Fa.Bonnet Company社(オハイオ)、型:G103−10/D7A−572K(6’’Extruder W Packer)を用いて成形し、押出物(長さ:1〜10cm;直径6mm)を得た。この押出物をベルト乾燥機上で1時間にわたって120℃の温度(材料物温度)で乾燥させた。乾燥した押出物は、熱処理されるべき前駆材料を形成した。 This solution 2 was cooled to 80 ° C., and then solution 1 was stirred into solution 2. The resulting mixture was mixed with 130 l NH 3 25 wt% aqueous solution at a temperature of 25 ° C. This was stirred to produce a clear solution with a temperature of 65 ° C. and a pH value of 8.5 in a short time. This solution was again added to 20 l of water at a temperature of 25 ° C. The temperature of the resulting solution is then raised again to 80 ° C. and then it is Spray drying was performed using an S-50-N / R type spray dryer manufactured by Niro-Atomizer (Copenhagen) (gas inlet temperature: 350 ° C., gas outlet temperature: 110 ° C.). The particle size of the spray powder was 2 to 50 μm. 60 kg of the spray powder thus obtained was added to Fa. Weigh into a kneader of model AM160 (Sigma blade) from AMK (Achener Misch-und Knetmaschinen Fabrik) and add 5.5 l of acetic acid (≈100% by weight glacial acetic acid) and 5.2 l. Water was kneaded (screw rotation speed: 20 rpm). After a kneading time of 4-5 minutes, an additional 6.5 l of water was added and the kneading process was continued until 30 minutes had passed (kneading temperature about 40-50 ° C.). The kneaded product is then discharged into an extruder and molded using this extruder (Fa. Bonnet Company, Ohio, mold: G103-10 / D7A-572K (6 ″ Extruder W Packer)). An extrudate (length: 1-10 cm; diameter: 6 mm) was obtained and dried on a belt dryer for 1 hour at a temperature of 120 ° C. (material temperature). A precursor material to be heat treated was formed.

3.ロータリーキルン装置内での前駆材料の熱処理(前駆材料のか焼)による触媒活性材料の製造
この熱処理を、「B)1」において記載された図1によるロータリーキルン内で、かつ以下の条件で実施した:
− 熱処理を、「B)2」において記載されたように製造された300kgの材料物量について不連続的に実施した;
− 回転管の水平に対する傾斜角≒0゜であった;
− この回転管は1.5回転/分で右回転させた;
− この熱処理全体の間に、この回転管に(最初に含まれていた空気を排気した後に)以下のように構成された205Nm3/hのガス流を導通させ、そして回転管からのその出口で更なる25Nm3/hのバリアガスの窒素を補充した;
ベース負荷の窒素(20)及び回転管内で放出されたガス 80Nm3/h、
バリアガスの窒素(11) 25Nm3/h、
空気(スプリッタ(21)) 30Nm3/h;及び
再循環された循環ガス 70Nm3/h。
3. Production of catalytically active material by heat treatment of the precursor material in the rotary kiln apparatus (calcination of the precursor material) This heat treatment was carried out in the rotary kiln according to FIG. 1 described in “B) 1” and under the following conditions:
The heat treatment was carried out discontinuously on a quantity of 300 kg of material produced as described in “B) 2”;
The angle of inclination of the rotating tube relative to the horizontal ≈ 0 °;
-The rotating tube was rotated right at 1.5 rev / min;
-During this entire heat treatment, the rotary tube is energized (after evacuating the initially contained air) with a 205 Nm 3 / h gas flow configured as follows and its outlet from the rotary tube Supplemented with an additional 25 Nm 3 / h of nitrogen in the barrier gas;
Base load nitrogen (20) and gas released in the rotary tube 80 Nm 3 / h,
Barrier gas nitrogen (11) 25 Nm 3 / h,
Air (splitter (21)) 30 Nm 3 / h; and recirculated circulating gas 70 Nm 3 / h.

このバリアガスの窒素は、25℃の温度で供給した。他のガス流の混合物はそれぞれ加熱器から来て、回転管内で材料物がそれぞれ示す温度で、回転管内に導いた。   The barrier gas nitrogen was supplied at a temperature of 25 ° C. Each of the other gas stream mixtures came from a heater and led into the rotating tube at the temperature indicated by the material in the rotating tube.

− 材料物温度25℃を実質的に線形的に300℃まで10時間以内で加熱し;
次いでこの材料物温度を2時間以内で実質的に線形的に360℃まで加熱し;
次いでこの材料物温度を7時間以内で実質的に線形的に350℃まで低めて;
次いでこの材料物温度を2時間以内で実質的に線形的に420℃まで高め、そしてこの材料物温度を30分にわたって維持し;
− 次いで、回転管を導通するガス流内で30Nm3/hの空気を、ベース負荷の窒素で相応の昇温で置き換え(これにより、本来の熱処理の過程を完了させた)、回転管の加熱のスイッチを切り、そしてこの材料物を、2時間以内での周囲吸気の吸入による回転管の急冷のスイッチを入れることによって100℃未満の温度に冷却し、そして最終的に周囲温度まで冷却した;この場合、このガス流を回転管に25℃の温度で供給した;
− 熱処理全体の間に、ガス流の回転管出口の(すぐ)下流の圧力は、外圧と比べて0.2ミリバール下回っていた。
Heating the material temperature 25 ° C. substantially linearly to 300 ° C. within 10 hours;
The material temperature is then heated to 360 ° C. substantially linearly within 2 hours;
The material temperature is then reduced to 350 ° C. substantially linearly within 7 hours;
The material temperature is then increased substantially linearly to 420 ° C. within 2 hours and the material temperature is maintained for 30 minutes;
-Then, 30 Nm 3 / h of air in the gas flow through the rotating tube is replaced with a corresponding increase in temperature with nitrogen at the base load (thus completing the original heat treatment process), heating the rotating tube And the material was cooled to a temperature below 100 ° C. by switching on quenching of the rotating tube by inhalation of ambient aspiration within 2 hours and finally cooled to ambient temperature; In this case, this gas stream was fed to the rotary tube at a temperature of 25 ° C .;
-During the entire heat treatment, the (immediately) downstream pressure at the outlet of the rotating tube of the gas stream was 0.2 mbar below the external pressure.

回転管内のガス雰囲気の酸素含有率は、熱処理の全ての相において2.99容量%であった。回転管内のガス雰囲気のアンモニア濃度は、還元熱処理の時間全体にわたって平均すると4容量%であった。   The oxygen content of the gas atmosphere in the rotating tube was 2.99% by volume in all phases of the heat treatment. The ammonia concentration in the gas atmosphere in the rotating tube averaged 4% by volume over the entire reduction heat treatment time.

図2は、前駆材料から放出されたアンモニアの量を、材料物温度(℃)の関数として、熱処理の全過程で前駆材料から放出されたアンモニアの全量の%割合として示している。   FIG. 2 shows the amount of ammonia released from the precursor material as a percentage of the total amount of ammonia released from the precursor material during the entire heat treatment as a function of material temperature (° C.).

図3は、熱処理が実施される雰囲気のアンモニア濃度(容量%)を、熱処理の間の材料物温度(℃)に応じて示している。   FIG. 3 shows the ammonia concentration (volume%) of the atmosphere in which the heat treatment is performed, depending on the material temperature (° C.) during the heat treatment.

図4は、熱処理にわたってガス流と一緒に回転管内に導かれる前駆材料1kg及び1時間当たりの分子酸素並びにアンモニアのモル量を、材料物温度に応じて示している。   FIG. 4 shows the kg precursor material and the molar amounts of molecular oxygen and ammonia per hour introduced into the rotating tube along with the gas flow over the heat treatment, depending on the material temperature.

4.多金属酸化物材料の成形
「B)3」において得られた触媒活性材料を、Fa.Hosokawa−Alpin社(アウクスブルク)のバイプレックス型クロスフロー分級粉砕機(Biplexquerstromsichtmuhle)(BQ500)を用いて微細状粉末に粉砕し、この粉末粒子の50%をメッシュ幅1〜10μmのふるいに通し、そしてその最大寸法が50μmを上回る粒子の割合は1%未満であった。
4). Molding of multi-metal oxide material The catalytically active material obtained in "B) 3" Using a Hosokawa-Alpin (Augsburg) biplex crossflow classifier (BQ500), grind into fine powder, pass 50% of the powder particles through a sieve with a mesh width of 1-10 μm, and The proportion of particles whose maximum dimension was greater than 50 μm was less than 1%.

ここで、この成形を以下のように実施した:
70kgの環状担体(外径7.1mm、長さ3.2mm、内径4.0mm;Fa.CeramTec社のC220型のステアタイト、これは表面粗さRzが45μmであり、かつ担体容量に対する全細孔容量が≦1容量%であった;DE−A2135620号を参照のこと)を、内部容量200lのコーティングパン(Dragierkessel)(傾斜角90゜;Fa.Loedige社(ドイツ)のHicoater)内に充填した。次いで、このコーティングパンを16回転/分で回転させた。水75質量%とグリセリン25質量%とからの水溶液3.8〜4.2リットルを、ノズルを介して25分以内に、担体上に噴霧した。同時に、同じ時間内で、18.1kgの粉砕された多金属酸化物材料(その比表面積は13.8m2/gであった)を、床溝を介して、噴霧ノズルの円錐状噴霧の外側に連続的に計量供給した。この被覆の間に、供給された粉末は担体表面上に完全に収容され、微細状の酸化物活性材料の凝集は認められなかった。活性材料粉末及び水の添加の完了後に、回転速度2回転/分で40分(代替的に15〜60分)にわたって100℃(代替的に80〜120℃)の高温の空気(約400m3/h)をコーティングパン内に吹付けた。環状のシェル触媒SKH1が得られ、その酸化物活性材料の割合は材料全体に対して20質量%であった。そのシェル厚は、1種の担体の表面上でも、種々の担体の表面上でも、170±50μmであった。
Here, this molding was carried out as follows:
70 kg annular carrier (outer diameter 7.1 mm, length 3.2 mm, inner diameter 4.0 mm; Fa. CeramTec C220 type steatite, which has a surface roughness R z of 45 μm and has a total capacity with respect to the carrier volume The pore volume was ≦ 1% by volume; see DE-A 2135620) in a 200 l internal volume Dragierksel (tilt angle 90 °; Hicoater, Fa. Loedige, Germany) Filled. The coating pan was then rotated at 16 revolutions / minute. An aqueous solution of 3.8 to 4.2 liters from 75% by weight of water and 25% by weight of glycerin was sprayed on the support within 25 minutes via a nozzle. At the same time, within the same time, 18.1 kg of crushed multi-metal oxide material (its specific surface area was 13.8 m 2 / g) was passed through the floor groove and outside the conical spray of the spray nozzle. Were continuously metered. During this coating, the supplied powder was completely contained on the support surface and no aggregation of fine oxide active material was observed. After completion of the addition of the active material powder and water, hot air (about 400 m 3 // 100 ° C.) (alternatively 80-120 ° C.) over 40 minutes (alternatively 15-60 minutes) at a rotational speed of 2 revolutions / minute. h) was sprayed into the coating pan. An annular shell catalyst SKH1 was obtained, and the proportion of the oxide active material was 20% by mass relative to the whole material. The shell thickness was 170 ± 50 μm on the surface of one carrier and on the surfaces of various carriers.

図5は、この粉砕された活性材料粉末の成形前の細孔分布を示している。横座標上には、細孔直径がμmでプロットされている(対数目盛)。   FIG. 5 shows the pore distribution before molding of this crushed active material powder. On the abscissa, the pore diameter is plotted in μm (logarithmic scale).

右側の縦座標上には、全細孔容量に対するそれぞれの細孔直径の微分された寄与分の対数がml/gでプロットされている(曲線○)。この最大値は、全細孔容量に対する最大の寄与分を示す細孔直径を表す。左側の縦座標上には、全細孔容量に対するそれぞれの細孔直径の個々の寄与分に関する積分がml/gでプロットされている(曲線□)。この終点は、全細孔容量である(本明細書において、全細孔容量及びこの全細孔容量に対する直径分布の測定についての全ての記載は、他に記載のない限り、Fa. Micromeritics GmnH社(4040 ノイス ドイツ)の装置AutoPore9220を適用する水銀細孔測定法の測定による(ベルト幅30Å〜0.3mm);本明細書において、比表面積又は微細孔容量の測定についての全ての記載は、DIN66131による測定による(ブルナウア−エムメット−テラー(Brunauer−Emmet−Teller)(BET)により、ガス吸着(N2)による固体の比表面積の測定)。 On the right ordinate, the logarithm of the differentiated contribution of each pore diameter to the total pore volume is plotted in ml / g (curve ◯). This maximum value represents the pore diameter showing the largest contribution to the total pore volume. On the left ordinate, the integral for each contribution of each pore diameter to the total pore volume is plotted in ml / g (curve □). This endpoint is the total pore volume (in this specification, all statements regarding the measurement of total pore volume and the diameter distribution for this total pore volume are made by Fa. Micromeritics GmbH, unless otherwise stated. (4040 Neuss Germany) by means of mercury porosimetry applying the device AutoPore 9220 (belt width 30 mm to 0.3 mm); in this specification all descriptions for the measurement of specific surface area or micropore volume are described in DIN 66131 (Measurement of the specific surface area of the solid by gas adsorption (N 2 ) with Brunauer-Emmet-Teller (BET)).

図6は、この成形前の活性材料粉末(ml/g)(縦座標)についての、全細孔容量に対する微細孔範囲での個々の細孔直径(横座標、オングストローム、対数目盛)のそれぞれの寄与分を示す。   FIG. 6 shows each of the individual pore diameters (abscissa, angstrom, logarithmic scale) in the micropore range for the total pore volume for this pre-molded active material powder (ml / g) (ordinate). Indicates the contribution.

図7は、図5と同様であるが、但し機械的な掻取りにより環状のシェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料に関する(その比表面積は12.9m2/gであった)。 FIG. 7 is similar to FIG. 5 except that the multi-metal oxide active material is additionally separated from the annular shell catalyst by mechanical scraping (its specific surface area is 12.9 m 2 / g. )

図8は、図6と同様であるが、但し機械的な掻取りにより環状のシェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料に関する。   FIG. 8 is similar to FIG. 6 but relates to a multi-metal oxide active material that is additionally separated from the annular shell catalyst by mechanical scraping.

C)化学量論比Mo1231.2Cu2.4Pd0.03xの活性材料を有する後反応段階のための環状のシェル触媒SKN1の製造
この製造を、SKH1の製造と同様に行ったが、但し溶液1を溶液2に撹拌導入した後に、この場合に得られた混合物に、NH3水溶液を添加する前に、225gの固体Pd(NO32水和物(製造元:Sigma−Aldrich社)を撹拌導入した。
C) Preparation of a cyclic shell catalyst SKN1 for the post-reaction stage with an active material of stoichiometric ratio Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 Pd 0.03 O x This preparation was carried out in the same way as the preparation of SKH1 However, 225 g of solid Pd (NO 3 ) 2 hydrate (manufacturer: Sigma-Aldrich) is added to the mixture obtained in this case after the solution 1 is stirred and introduced into the solution 2 and before the aqueous NH 3 solution is added. Was introduced with stirring.

D)化学量論比Mo1231.2Cu2.4Fe1.2xの活性材料を有する後反応段階のための環状のシェル触媒SKN2の製造
この製造を、SKH1の製造と同様に行ったが、但し溶液1を溶液2に撹拌導入した後に、この場合に得られた混合物に、NH3水溶液を添加する前に、16.7kgの固体Fe(NO32×9H2O(製造元:Riedel−de Haen社、97%)を撹拌導入した。
D) Preparation of a cyclic shell catalyst SKN2 for the post-reaction stage with an active material of stoichiometric ratio Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 Fe 1.2 O x This preparation was carried out in the same way as the preparation of SKH 1 However, after the solution 1 was stirred and introduced into the solution 2, before the NH 3 aqueous solution was added to the mixture obtained in this case, 16.7 kg of solid Fe (NO 3 ) 2 × 9H 2 O (manufacturer: Riedel- de Haen, 97%) was introduced with stirring.

E)化学量論比Mo1231.2Cu4.8xの活性材料を有する後反応段階のための環状のシェル触媒SKN3の製造
この製造を、SKH1の製造と同様に行ったが、但し溶液1は、16.3kgの酢酸銅(II)水和物の代わりに32.6kgの同じ酢酸銅(II)水和物を含有するものであった。
E) Preparation of a cyclic shell catalyst SKN3 for the post-reaction stage with an active material of stoichiometric ratio Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 4.8 O x This preparation was carried out in the same way as the preparation of SKH 1 except that the solution 1 contained 32.6 kg of the same copper (II) acetate hydrate instead of 16.3 kg of copper (II) acetate hydrate.

F)化学量論比(Mo1231.2Cu1.9x)(Fe1Sb250.5を活性材料として有する後反応段階のための環状のシェル触媒SKN4の製造
この製造を、SKH1の製造と同様に行ったが、但し以下の点で異なる:
− 溶液1は、16.3kgの酢酸銅(II)水和物の代わりに、12.9kgの同じ酢酸銅(II)水和物のみを含有するものであった;
− しかしながら、化学量論比Mo1231.2Cu1.9の得られた噴霧粉末を、混練機内で更に処理するのではなく、微細状FeSb26との質量比15:1で均質に混合した;
− この微細状FeSb26を以下のように製造した:
838.36gの三酸化アンチモン(Sb23、方安鉱)を微細形状で3545gの水に添加し、次いで728.47gのH2230質量%水溶液の添加後に、5時間にわたって常圧で還流しつつ加熱し、こうして溶液1を得た。
F) Preparation of a cyclic shell catalyst SKN4 for the post-reaction stage with the stoichiometric ratio (Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.9 O x ) (Fe 1 Sb 2 O 5 ) 0.5 as the active material. The production was carried out in the same way as with the following differences:
-Solution 1 contained only 12.9 kg of the same copper (II) acetate hydrate instead of 16.3 kg of copper (II) acetate hydrate;
- However, the spray powder obtained with a stoichiometric ratio Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 1.9 , rather than further processed in a kneader, the mass ratio of the finely divided FeSb 2 O 6 15: homogeneously with 1 mixed did;
This fine FeSb 2 O 6 was produced as follows:
838.36 g of antimony trioxide (Sb 2 O 3 , flamingite) was added in fine form to 3545 g of water, then 728.47 g of H 2 O 2 30 wt% aqueous solution was added for 5 hours at atmospheric pressure The solution 1 was obtained by heating at reflux.

500gの酢酸鉄II(31.5質量%、Lieferfirma:ABCR)を、3545gの水に溶解させ、溶液2を得た。次いで、室温を示す溶液2を、30分以内に沸点に達した溶液1に添加した。得られた混合物の温度は、70℃であった。この黄色を呈する懸濁液を、更に3時間にわたって80℃で撹拌し、そして最終的に上述のFa.Niro−Atomizer社(コペンハーゲン)の噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥した(ガス入口温度:350℃。ガス出口温度:110℃)。得られた噴霧粉末の粒径は、2〜50μmであった。   500 g of iron acetate II (31.5% by mass, Lieferfarma: ABCR) was dissolved in 3545 g of water to obtain a solution 2. Then, the solution 2 showing room temperature was added to the solution 1 which reached the boiling point within 30 minutes. The temperature of the resulting mixture was 70 ° C. This yellowish suspension is stirred for a further 3 hours at 80 ° C. and finally the Fa. Spray drying was performed using a Niro-Atomizer (Copenhagen) spray dryer (gas inlet temperature: 350 ° C., gas outlet temperature: 110 ° C.). The particle size of the obtained spray powder was 2 to 50 μm.

G)化学量論比Mo10.29Te0.14Nb0.13xの活性材料を有する後反応段階のための環状のシェル触媒SKN5の製造
3040mlの水に、80℃で87.61gのメタバナジン酸アンモニウム(V25 78.55質量%、Fa.G.f.E.社、ドイツ−ニュルンベルク)を、撹拌機、温度計、還流冷却器及び放熱器を備えた三口ガラスフラスコ内で溶解させた。澄明な黄色の溶液が生じた。この溶液を60℃まで冷却し、次いで上述の連続順序で、60℃を維持しつつ、まず117.03gのテルル酸(H6TeO6 99質量%、Fa.Aldrich社)を撹拌導入し、次いで400gのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(MoO3 82.52質量%、Fa.Starck社(ドイツ−ゴスラル))を撹拌導入した。得られた深赤色の溶液を30℃まで冷却し、こうして溶液Aを得た。
G) Preparation of a cyclic shell catalyst SKN5 for the post-reaction step with an active material of stoichiometric ratio Mo 1 V 0.29 Te 0.14 Nb 0.13 O x In 3040 ml water, 87.61 g ammonium metavanadate (80 ° C.) V 2 O 5 78.55 mass%, Fa.GfE., Germany-Nuremberg) was dissolved in a three-necked glass flask equipped with a stirrer, thermometer, reflux condenser and radiator. A clear yellow solution resulted. The solution was cooled to 60 ° C., and then, in the above-described continuous order, while maintaining 60 ° C., 117.03 g of telluric acid (H 6 TeO 6 99% by mass, Fa. Aldrich) was first introduced with stirring, and then 400 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate (82.52% by mass of MoO 3, Fa. Starck (Goslar, Germany)) was introduced with stirring. The resulting deep red solution was cooled to 30 ° C., thus obtaining solution A.

これとは別に、ビーカー内で、60℃で500mlの水に112.67gのシュウ酸ニオブアンモニウム(Nb 20.8質量%、Fa.Starck社(ドイツ−ゴスラル)を溶解させ、溶液Bを得た。溶液Bを同様に30℃まで冷却し、そしてこの温度で溶液Aと合し、その際、溶液Bを溶液A中に撹拌導入した。この撹拌導入は、連続的に5分の時間以内に実施した。橙色を呈する水性分散液が得られた。   Separately, 112.67 g of ammonium niobium oxalate (Nb 20.8 mass%, Fa. Starck (Germany-Goslar)) was dissolved in 500 ml of water at 60 ° C. to obtain a solution B. Solution B was similarly cooled to 30 ° C. and combined with solution A at this temperature, with solution B being stirred into solution A. This stirring was continuously introduced within a period of 5 minutes. An aqueous dispersion having an orange color was obtained.

次いで、この分散液を噴霧乾燥した(T装入容器=30℃、T入口=320℃、T出口=110℃、乾燥時間:約1.5時間、Fa.Niro社(ドイツ)のAtomizer型の噴霧塔)。この噴霧物も、同様に橙色であった。 Next, this dispersion was spray-dried (T charging vessel = 30 ° C., T inlet = 320 ° C., T outlet = 110 ° C., drying time: about 1.5 hours, Fa. Niro (Germany) Atomizer type Spray tower). This spray was similarly orange.

この噴霧物に、1質量%の微細状グラファイト(ふるい分析:最小で50質量%が<24μmであり、最大で10質量%が≧24μmであり、かつ≦48μmであり、最大で5質量%が>48μmであり、BET表面積:6〜13m3/g)を混合導入した。 This spray is composed of 1% by weight of fine graphite (sieving analysis: at least 50% by weight <24 μm, at most 10% by weight ≧ 24 μm and ≦ 48 μm, at most 5% by weight > 48 μm, and BET surface area: 6 to 13 m 3 / g) was mixed and introduced.

得られた混合物を中空円筒体(環)の16mm×2.5mm×8mm(外径×高さ×内径)の形状に圧縮し、その結果、得られた環の側面圧縮強度は約10Nであった。   The resulting mixture was compressed into a hollow cylinder (ring) shape of 16 mm × 2.5 mm × 8 mm (outer diameter × height × inner diameter). As a result, the lateral compression strength of the obtained ring was about 10 N. It was.

この環200gを、2回に分けて、それぞれ100gで連続して、DE−A10122027号の図1による回転球式炉(Drehkugelofen)内でか焼した。このために、この回転球式炉含有物を、50Nl/hの空気流下で、線形的な加熱傾斜で27.5分以内で25℃から275℃に加熱し、そしてこの温度で空気流を1時間にわたって維持した。次いで、32.5分以内で、この線形的な加熱傾斜で275℃から600℃に加熱し、その際、50Nl/hの窒素流で置き換えた。この600℃及び窒素流を、2時間にわたって維持し、次いで炉全体を放置しておき、窒素流を維持しつつ25℃まで冷却した。組成Mo1.00.33Te0.19Nb0.11x(秤量:Mo1.00.33Te0.22Nb0.11x)の黒い環が得られた。 200 g of this ring were calcined in a rotating sphere furnace (Drehkugelofen) according to FIG. For this purpose, the rotary sphere furnace contents are heated from 25 ° C. to 275 ° C. within 27.5 minutes with a linear heating ramp under an air flow of 50 Nl / h and at this temperature the air flow is 1 Maintained over time. Then, within 32.5 minutes, this linear heating ramp was used to heat from 275 ° C. to 600 ° C., with a nitrogen flow of 50 Nl / h. The 600 ° C. and nitrogen flow was maintained for 2 hours, then the entire furnace was left to cool to 25 ° C. while maintaining the nitrogen flow. A black ring with the composition Mo 1.0 V 0.33 Te 0.19 Nb 0.11 O x (weighed: Mo 1.0 V 0.33 Te 0.22 Nb 0.11 O x ) was obtained.

この環を、Retsch粉砕機中において、乾式で粒度≦100μmになるまで粉砕した。この粉砕された材料の100gを、1000mlのHNO310質量%水溶液中で7時間にわたって70℃で還流しつつ撹拌し、得られたスラリーから固体を分離濾過し、そして水で硝酸塩不含になるまで洗浄した。この濾塊を、マッフル炉内で一晩にわたって空気下で110℃で乾燥させた。得られた活性材料の組成は、Mo1.00.29Te0.14Nb0.13xであった。このX線回折図(図9を参照のこと)は、R=0.74の純粋なi相を示すものであった。この図は、回折反射のピーク位置を2θ=50.0±0.3゜で示すものではなかった。 This ring was pulverized in a Retsch pulverizer until the particle size was ≦ 100 μm. 100 g of this ground material is stirred in 1000 ml of a 10% strength by weight aqueous solution of HNO 3 for 7 hours at reflux at 70 ° C., the solid is separated from the resulting slurry, filtered and made nitrate free with water Until washed. The filter cake was dried at 110 ° C. under air overnight in a muffle furnace. The composition of the active material obtained was Mo 1.0 V 0.29 Te 0.14 Nb 0.13 O x . This X-ray diffraction pattern (see FIG. 9) showed a pure i phase with R = 0.74. This figure did not show the peak position of diffraction reflection at 2θ = 50.0 ± 0.3 °.

図10は、付随の水銀細孔測定試験の結果を示している。この横座標は、細孔直径(μm)を示している(対数プロット)。この右側の縦座標(曲線○)は、全細孔容量に対する個々の細孔直径の寄与分に関する積分をml/gで示している。この左側の縦座標(曲線+)は、全細孔容量に対する個々の細孔直径の寄与分の対数をml/gで示している。図11は、この粉砕された環の硝酸洗浄前の相応の試験結果を示している。   FIG. 10 shows the results of the accompanying mercury pore measurement test. The abscissa indicates the pore diameter (μm) (logarithmic plot). This right ordinate (curve ◯) shows the integral in ml / g for the contribution of individual pore diameters to total pore volume. The left ordinate (curve +) indicates the logarithm of the contribution of individual pore diameters to total pore volume in ml / g. FIG. 11 shows the corresponding test results of this crushed ring before washing with nitric acid.

この活性材料を、粉砕の実施後に、SKH1の活性材料と同様に、環状のシェル触媒SKN5に成形した。   This active material was shaped into a circular shell catalyst SKN5 after pulverization, similar to the active material of SKH1.

H)化学量論比(Mo1231.2Cu4.8x9質量部(Mo10.29Te0.14Nb0.13x1質量部の活性材料を有する、後反応段階のための環状のシェル触媒SKN6の製造
この製造は、SKH1の製造と同様に実施したが、但しこの成形を、90質量%までSKH1の製造に使用された活性材料粉末からなり、かつ10質量%までSKN5の製造に使用された活性材料粉末からなる均一混合物(2時間にわたって回転台上で均一に混合)を用いて実施した。
H) Stoichiometric ratio (Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 4.8 O x ) 9 parts by weight (Mo 1 V 0.29 Te 0.14 Nb 0.13 O x ) with 1 part by weight of active material, cyclic for the post-reaction stage Production of shell catalyst SKN6 This production was carried out in the same way as production of SKH1, except that this molding consists of the active material powder used for the production of SKH1 up to 90% by mass and up to 10% by mass for the production of SKN5. This was carried out with a homogeneous mixture of active material powder used (mixed uniformly on a turntable for 2 hours).

I)第二の反応段階(アクロレイン→アクリル酸)のための、化学量論比(Mo123.461.390.87(CuMo0.540.4(CuSb260.4を活性材料として有する環状のシェル触媒SKH2の製造
1.化学量論比Cu1Mo0.50.54を有する出発材料1(相1)の製造
603lの水に、98lのNH325質量%水溶液を添加した。次いで、この水性混合物に100kgの酢酸銅(II)水和物(含有率:のCuO 40.0質量%)を溶解させ、その際、澄明な、深青色の溶液1が生じ、これは3.9質量%のCuを含有しており、かつ室温を示した。
I) For the second reaction stage (acrolein → acrylic acid), a stoichiometric ratio (Mo 12 V 3.46 W 1.39 ) 0.87 (CuMo 0.5 O 4 ) 0.4 (CuSb 2 O 6 ) 0.4 as active material Production of Shell Catalyst SKH2 Preparation of starting material 1 (phase 1) with stoichiometric ratio Cu 1 Mo 0.5 W 0.5 O 4 To 603 l of water was added 98 l of a 25% by weight aqueous solution of NH 3 . Then 100 kg of copper (II) acetate hydrate (content: 40.0% by weight of CuO) was dissolved in this aqueous mixture, resulting in a clear, deep blue solution 1 which was 3. It contained 9% by mass of Cu and showed room temperature.

溶液1とは無関係に、620lの水を40℃まで加熱した。この中に、40℃を維持しつつ、27.4kgのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(MoO3 81.5質量%)を20分以内に撹拌しつつ溶解させた。次いで、40.4kgのパラタングステン酸アンモニウム七水和物(WO3 88.9質量%)を供給し、そして45分以内に90℃まで加熱した後に、この温度で撹拌しつつ溶解させた。黄橙色を呈する澄明な水溶液2が得られた。 Regardless of Solution 1, 620 l of water was heated to 40 ° C. In this, 27.4 kg of ammonium heptamolybdate tetrahydrate (MoO 3 81.5% by mass) was dissolved with stirring within 20 minutes while maintaining 40 ° C. Then 40.4 kg of ammonium paratungstate heptahydrate (WO 3 88.9% by weight) was fed and heated to 90 ° C. within 45 minutes before being dissolved at this temperature with stirring. A clear aqueous solution 2 having a yellow-orange color was obtained.

次いで、この水溶液1を90℃を示す溶液2中に撹拌導入し、その際、全混合物の温度は80℃未満には降下しなかった。得られた水性懸濁液を、30分にわたって80℃で更に撹拌した。次いで、この懸濁液をFa.Niro−Atomizer社(コペンハーゲン)のS−50−N/R型の噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥した(ガス入口温度:315℃、ガス出口温度:110℃、並流)。この噴霧粉末の粒径は、2〜50μmであった。   Subsequently, this aqueous solution 1 was stirred and introduced into the solution 2 showing 90 ° C., at which time the temperature of the whole mixture did not drop below 80 ° C. The resulting aqueous suspension was further stirred at 80 ° C. for 30 minutes. This suspension is then referred to as Fa. Spray drying was performed using a S-50-N / R type spray dryer manufactured by Niro-Atomizer (Copenhagen) (gas inlet temperature: 315 ° C., gas outlet temperature: 110 ° C., parallel flow). The particle size of the spray powder was 2 to 50 μm.

こうして得られた淡緑色の噴霧粉末の100kgを、Fa.AMK(Aachener Misch−und Knetmaschinen Fabrik)社のVIU160型(シグマブレード)の混練機内に計量供給し、そして8lの水を添加しつつ、混練した(滞留時間:30分、温度:40〜50℃)。次いで、この混練物を押出成形機内に排出し、そしてこの押出成形機(Fa.Bonnet Company社(オハイオ)、型:G103−10/D7A−572K(6’’Extruder W Packer)を用いて成形し、押出物(長さ:1〜10cm;直径6mm)を得た。この押出物をベルト乾燥機上で1時間にわたって120℃の温度(材料物温度)で乾燥させた。次いで、この乾燥した押出物を「1.」に記載されたロータリーキルン内で、以下のように熱処理(か焼)した:
− 熱処理を、材料物を押出物50kg/hで搬入して連続的に実施した;
− 回転管の水平に対する傾斜角は、2℃であった;
− 75Nm3/hの空気流を材料に対して向流で、回転管を導通させ、合計(2×25)50Nm3/hの25℃のバリアガスを補充した;
− 回転管出口の下流の圧力は、外圧と比べて0.8ミリバール低かった;
− 回転管は、1.5回転/分で左回転させた;
− 循環ガス運転式は適用しなかった;
− 回転管を介する押出物の1回目の通過の際に、この回転管外壁の温度を340℃に調節し、空気流を20〜30℃の温度でこの回転管内に導いた;
− 次いでこの押出物を同じ流量で、同じ条件下で回転管を導通させ、但し以下の条件が異なる:
− 回転管壁の温度を790℃に調節した;
− 空気流を400℃の温度まで加熱し、回転管内に導いた。
100 kg of the light green spray powder obtained in this way was subjected to Fa. It was metered in a kneader of type VIU160 (Sigma blade) manufactured by AMK (Achener Misch-und Knetmaskinen Fabrik) and kneaded while adding 8 l of water (retention time: 30 minutes, temperature: 40-50 ° C.) . The kneaded product is then discharged into an extruder and molded using this extruder (Fa. Bonnet Company, Ohio, mold: G103-10 / D7A-572K (6 ″ Extruder W Packer)). An extrudate (length: 1-10 cm; diameter 6 mm) was obtained, which was dried on a belt dryer for 1 hour at a temperature of 120 ° C. (material temperature). The product was heat treated (calcined) in the rotary kiln described in “1.” as follows:
The heat treatment was carried out continuously with the material carried in at 50 kg / h of extrudate;
The tilt angle of the rotating tube with respect to the horizontal was 2 ° C;
A 75 Nm 3 / h air flow countercurrent to the material, the rotating tube is conducted and replenished with a total (2 × 25) 50 Nm 3 / h of 25 ° C. barrier gas;
The pressure downstream of the rotary tube outlet was 0.8 mbar lower than the external pressure;
The rotating tube was rotated left at 1.5 revolutions / minute;
-Circulating gas operation formula was not applied;
During the first pass of the extrudate through the rotating tube, the temperature of the outer wall of the rotating tube was adjusted to 340 ° C. and an air flow was introduced into the rotating tube at a temperature of 20-30 ° C .;
-The extrudate is then passed through the rotating tube at the same flow rate and under the same conditions, except that the following conditions are different:
The temperature of the rotating tube wall was adjusted to 790 ° C;
The air stream was heated to a temperature of 400 ° C. and led into the rotating tube.

次いで、この赤褐色を呈する押出物を、Fa.Hosokawa−Alpin社(アウクスブルク)のバイプレックス型クロスフロー分級粉砕機(BQ500)上で平均粒径3〜5μmになるまで粉砕した。こうして得られた出発材料1のBET表面積は<1m2/gであった。X線回折により、以下の相が確認された:
1.鉄マンガン重石構造を有するCuMoO4−III;
2.HT−モリブデン酸銅。
Then, this reddish brown extrudate is referred to as Fa. It grind | pulverized until it became an average particle diameter of 3-5 micrometers on the biplex type | mold crossflow classification grinder (BQ500) of Hosokawa-Alpin (Augsburg). The BET surface area of the starting material 1 thus obtained was <1 m 2 / g. The following phases were confirmed by X-ray diffraction:
1. CuMoO 4 -III having an iron manganese barite structure;
2. HT-copper molybdate.

2.化学量論比CuSb26を有する出発材料2(相2)の製造
52kgの三酸化アンチモン(Sb23 99.9質量%、方安鉱)を216lの水(25℃)の中へ攪拌しつつ懸濁させた。得られた水性懸濁液を80℃まで加熱した。次いで、80℃を維持しつつ、20分にわたって更に撹拌した。次に、40kgの30質量%の過酸化水素水溶液を1時間以内に添加し、その際、80℃の温度を維持した。この温度を維持しつつ、1.5時間にわたって更に撹拌した。次いで、20lの60℃の熱水を添加し、こうして水性懸濁液1が得られた。この懸濁液に、70℃の温度で、618.3kgのアンモニア性の酢酸銅(II)水溶液(618.3kgの溶液中において、溶液1kg当たり60.8gの酢酸銅及び75lのアンモニア25質量%水溶液)を撹拌導入した。次いで、95℃まで加熱し、そしてこの温度で30分にわたって更に撹拌した。次いで、更に70℃の熱水50lを補充し、そして80℃まで加熱した。
2. Production of starting material 2 with a stoichiometric ratio CuSb 2 O 6 (phase 2) 52 kg of antimony trioxide (99.9% by weight of Sb 2 O 3 , Ananite) into 216 l of water (25 ° C.) Suspended with stirring. The resulting aqueous suspension was heated to 80 ° C. Next, the mixture was further stirred for 20 minutes while maintaining 80 ° C. Next, 40 kg of a 30% by mass aqueous hydrogen peroxide solution was added within 1 hour, maintaining a temperature of 80 ° C. during that time. The mixture was further stirred for 1.5 hours while maintaining this temperature. 20 l of 60 ° C. hot water were then added, thus obtaining an aqueous suspension 1. To this suspension, at a temperature of 70 ° C., 618.3 kg of ammoniacal copper (II) acetate aqueous solution (in 618.3 kg of solution, 60.8 g of copper acetate and 75 l of 25% by mass of ammonia per kg of solution) Aqueous solution) was introduced with stirring. It was then heated to 95 ° C. and further stirred at this temperature for 30 minutes. It was then replenished with 50 liters of 70 ° C. hot water and heated to 80 ° C.

最終的に、この水性懸濁液を噴霧乾燥した(Fa.Niro−Atomizer社(コペンハーゲン)のS−50−N/R型の噴霧乾燥機、ガス入口温度360℃、ガス出口温度110℃、並流)。この噴霧粉末の粒径は、2〜50μmであった。   Finally, this aqueous suspension was spray dried (F. Niro-Atomizer (Copenhagen) S-50-N / R type spray dryer, gas inlet temperature 360 ° C., gas outlet temperature 110 ° C. Flow). The particle size of the spray powder was 2 to 50 μm.

こうして得られた噴霧粉末の75kgを、Fa.AMK(Aachener Misch−und Knetmaschinen Fabrik)社のタイプVIU160(シグマブレード)の混練機内に計量供給し、そして12lの水を添加しつつ、混練した(滞留時間:30分、温度:40〜50℃)。次いで、この混練物を押出成形機(相1の製造と同じ押出成形機)内に排出し、そしてこの押出成形機を用いて成形して押出物(長さ1〜10cm;直径6mm)を得た。この押出物をベルト乾燥機上で1時間にわたって120℃の温度(材料物温度)で乾燥させた。   75 kg of the spray powder thus obtained was added to Fa. It was metered into a kneader of type VIU160 (Sigma blade) from AMK (Achener Misch-und Knetmaschinen Fabrik) and kneaded while adding 12 l of water (residence time: 30 minutes, temperature: 40-50 ° C.) . The kneaded product is then discharged into an extruder (the same extruder as in the manufacture of Phase 1) and molded using this extruder to obtain an extrudate (length 1-10 cm; diameter 6 mm). It was. The extrudate was dried on a belt dryer at a temperature of 120 ° C. (material temperature) for 1 hour.

こうして得られた押出物250kgを、図1によるロータリーキルン(詳細は「B)1.」に記載)内で、以下のように熱処理(か焼)した:
− 熱処理を材料物量250kgで不連続的に実施した;
− 回転管の水平に対する傾斜角≒0°であった;
− 回転管を1.5回転/分で右回転させた;
− 205Nm3/hのガス流を回転管に導通させ;熱処理の開始時には、これはバリアガスとしての180Nm3/hの空気と1×25Nm3/hのN2とから構成した;回転管から出ていくガス流に更に1×25Nm3/hのN2を補充した;この流れ全体のうち、22〜25容量%を回転管内へ返送し、そして残部を排出した;この排出量はバリアガスで、そして残量は新鮮な空気で取り替えた;
− ガス流を25℃で回転管内へ導いた;
− 回転管出口の下流の圧力は外圧(常圧)より0.5ミリバール低かった;
− 材料物内の温度を最初は1.5時間以内に25℃から250℃に線形的に高め;次いで材料の温度を2時間以内に250℃から300℃に線形的に高め、この温度を2時間にわたって維持した;次いで材料の温度を3時間以内に300℃から405℃に線形的に上昇させ、次いで2時間にわたって維持した;加熱帯域のスイッチを切り、空気吸引により回転管の急速冷却を運転することによって、材料物内の温度を1時間以内に100℃未満の温度に低下させ、最終的には周囲温度まで冷却させた。
250 kg of the extrudate thus obtained was heat-treated (calcined) in the rotary kiln according to FIG. 1 (details are described in “B) 1.” as follows:
The heat treatment was carried out discontinuously with a material mass of 250 kg;
The angle of inclination of the rotating tube relative to the horizontal ≈ 0 °;
-The rotating tube was rotated right at 1.5 rev / min;
A gas flow of 205 Nm 3 / h was passed through the rotating tube; at the start of the heat treatment it consisted of 180 Nm 3 / h air as barrier gas and 1 × 25 Nm 3 / h N 2 ; The incoming gas stream was further supplemented with 1 × 25 Nm 3 / h of N 2 ; 22-25% by volume of this total stream was returned to the rotary tube and the remainder was discharged; this discharge was a barrier gas, And the remaining amount was replaced with fresh air;
-The gas stream was led into a rotating tube at 25 ° C;
The pressure downstream of the rotary tube outlet was 0.5 mbar lower than the external pressure (normal pressure);
The temperature in the material is first increased linearly from 25 ° C. to 250 ° C. within 1.5 hours; then the temperature of the material is increased linearly from 250 ° C. to 300 ° C. within 2 hours and this temperature is increased to 2 Then the temperature of the material was increased linearly from 300 ° C. to 405 ° C. within 3 hours and then maintained for 2 hours; the heating zone was switched off and the rapid cooling of the rotating tube was activated by air suction By doing so, the temperature in the material was lowered to a temperature of less than 100 ° C. within 1 hour, and finally cooled to ambient temperature.

こうして得られた粉末形の出発材料2は、BET比表面積が0.6m2/gであり、かつ組成がCuSb26であった。得られた粉末のこの粉末X線回折図は、実質的にCuSb26の回折反射を示した(JCPDS−ICDD指数の比較スペクトル17−0284)。 The powdery starting material 2 thus obtained had a BET specific surface area of 0.6 m 2 / g and a composition of CuSb 2 O 6 . This powder X-ray diffractogram of the obtained powder substantially showed diffraction reflection of CuSb 2 O 6 (comparison spectrum 17-0284 of JCPDS-ICDD index).

3.化学量論比Mo123.351.38を有する出発材料3の製造
攪拌槽に、900lの水を25℃で攪拌しつつ装入した。次いで、122.4kgのヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物(MoO3 81.5質量%)を添加し、そして攪拌しつつ90℃まで加熱した。次いで、90℃を維持しながら、最初に22.7kgのメタバナジン酸アンモニウムを撹拌導入し、最終的に20.0kgのパラタングステン酸アンモニウム七水和物(WO3 88.9質量%)を撹拌導入した。合計80分にわたって90℃で攪拌することによって、澄明な橙色の溶液が得られた。この溶液を80℃まで冷却した。次いで、80℃を維持しながら、最初に18.8kgの酢酸(≒100質量%の氷酢酸)を撹拌導入し、次いで24lのアンモニア25質量%水溶液を攪拌導入した。
3. Preparation of starting material 3 with stoichiometric ratio Mo 12 V 3.35 W 1.38 900 l of water was charged into a stirring vessel with stirring at 25 ° C. Then 122.4 kg of ammonium heptamolybdate tetrahydrate (MoO 3 81.5% by weight) was added and heated to 90 ° C. with stirring. Next, while maintaining 90 ° C., 22.7 kg of ammonium metavanadate is first stirred and introduced, and finally 20.0 kg of ammonium paratungstate heptahydrate (WO 3 88.9% by mass) is stirred and introduced. did. By stirring at 90 ° C. for a total of 80 minutes, a clear orange solution was obtained. The solution was cooled to 80 ° C. Next, while maintaining 80 ° C., 18.8 kg of acetic acid (≈100% by mass of glacial acetic acid) was first introduced with stirring, and then 24 l of a 25% by mass aqueous solution of ammonia was introduced with stirring.

この溶液は澄明かつ橙色のままであり、それをFa.Niro−Atomizer社(コペンハーゲン)のS−50−N/R型の噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥した(ガス入口温度:260℃、ガス出口温度:110℃、並流)。この得られた噴霧粉末は、出発材料3を形成し、かつこの粒径は2〜50μmであった。   This solution remained clear and orange, and it was replaced with Fa. Spray drying was performed using a S-50-N / R type spray dryer manufactured by Niro-Atomizer (Copenhagen) (gas inlet temperature: 260 ° C., gas outlet temperature: 110 ° C., cocurrent flow). The resulting spray powder formed starting material 3 and the particle size was 2-50 μm.

4.化学量論比(Mo123.461.390.87(CuMo0.50.540.4(CuSb260.4を有する、熱処理されるべき乾燥材料の製造
Fa.AMK社(Aachener Mischund Knetmaschinen Fabrik)の2本のシグマブレードを備えたVIU160型の混練機内に、75kgの出発材料3、5.2lの水及び6.9kgの酢酸(100質量%の氷酢酸)を装入し、そして22分間にわたって混練した。次いで、3.1kgの出発材料1及び4.7kgの出発材料2を添加し、そして更に8分にわたって混練した(T≒40〜50℃)。
4). Production of a dry material to be heat-treated having a stoichiometric ratio (Mo 12 V 3.46 W 1.39 ) 0.87 (CuMo 0.5 W 0.5 O 4 ) 0.4 (CuSb 2 O 6 ) 0.4 75 kg of starting material 3, 5.2 l of water and 6.9 kg of acetic acid (100% by mass of glacial acetic acid) are placed in a VIU160 type kneader equipped with two sigma blades from AMK (Achener Mischund Knetmaskinen Fabric) Charged and kneaded for 22 minutes. Then 3.1 kg of starting material 1 and 4.7 kg of starting material 2 were added and kneaded for a further 8 minutes (T≈40-50 ° C.).

次いで、この混練物を押出成形機(相1の製造と同じ押出成形機)内に排出し、そしてこの押出成形機を用いて成形して押出物(長さ1〜10cm;直径6mm)を得た。この押出物をベルト乾燥機上で1時間にわたって120℃の温度(材料物温度)で乾燥させた。   The kneaded product is then discharged into an extruder (the same extruder as in the manufacture of Phase 1) and molded using this extruder to obtain an extrudate (length 1-10 cm; diameter 6 mm). It was. The extrudate was dried on a belt dryer at a temperature of 120 ° C. (material temperature) for 1 hour.

次いで、乾燥させた押出物306kgを、図1によるロータリーキルン(詳細は「B)1」に記載)内で以下のように熱処理した:
− 熱処理を、材料物量306kgで不連続的に実施した;
− 回転管の水平に対する傾斜角≒0°であった;
− 回転管を1.5回転/分で右回転させた;
− 最初に材料物温度を2時間以内で実質的に線形的に25℃から100℃に加熱した;
この時間内に、205Nm3/hの(実質的に)窒素ガス流を回転管に通して供給した。定常状態(最初に含まれていた空気を排気した後)では、これは以下の組成を有していた:
ベース負荷の窒素(20) 110Nm3/h、
バリアガスのガス窒素(11) 25Nm3/h、及び
再循環された循環ガス(19) 70Nm3/h。
The 306 kg of dried extrudate was then heat treated as follows in a rotary kiln according to FIG. 1 (details are described in “B) 1”:
The heat treatment was carried out discontinuously with a material mass of 306 kg;
The tilt angle of the rotating tube relative to the horizontal ≈ 0 °;
-The rotating tube was rotated right at 1.5 rev / min;
-Initially the material temperature was heated from 25 ° C to 100 ° C substantially linearly within 2 hours;
Within this time, a (substantially) nitrogen gas flow of 205 Nm 3 / h was fed through the rotating tube. In steady state (after evacuating the originally contained air) it had the following composition:
Base load nitrogen (20) 110 Nm 3 / h,
Barrier gas nitrogen (11) 25 Nm 3 / h and recirculated gas (19) 70 Nm 3 / h.

このバリアガスの窒素は、25℃の温度で供給した。他の両方の窒素流の混合物はそれぞれ、回転管内で材料物がそれぞれ示す温度で回転管内に導いた。   The barrier gas nitrogen was supplied at a temperature of 25 ° C. Each of the other nitrogen stream mixtures were each introduced into the rotating tube at the temperature indicated by the material in the rotating tube.

− 次いで、材料物温度を0.7℃/分の加熱速度で100℃から320℃に加熱した;
材料温度が300℃に達するまで、205Nm3/hの以下の組成のガス流を回転管内に導いた:
ベース負荷の窒素(20)及び回転管内で放出されたガス 110Nm3/h、
バリアガスの窒素(11) 25Nm3/h、及び
再循環された循環ガス(19) 70Nm3/h。
-The material temperature was then heated from 100 ° C to 320 ° C at a heating rate of 0.7 ° C / min;
A gas stream with the following composition of 205 Nm 3 / h was introduced into the rotating tube until the material temperature reached 300 ° C .:
Base load nitrogen (20) and gas released in rotating tube 110 Nm 3 / h,
Barrier gas nitrogen (11) 25 Nm 3 / h and recirculated circulating gas (19) 70 Nm 3 / h.

このバリアガスの窒素は、25℃の温度で供給した。他の両方のガス流の混合物はそれぞれ、回転管内で材料物がそれぞれ示す温度で回転管内に導いた。   The barrier gas nitrogen was supplied at a temperature of 25 ° C. Each mixture of both other gas streams was led into the rotating tube at the temperature indicated by the material in the rotating tube.

160℃の材料温度を超過してから300℃の材料物温度が達成されるまでに、この材料物の全熱処理の過程において放出されたアンモニア全量MAの40モル%が、この材料物から放出された。 From exceeding the material temperature of 160 ° C. until the material temperature of 300 ° C. is reached, 40 mol% of the total ammonia M A released in the course of the total heat treatment of this material is released from this material. It was done.

− 320℃の材料物温度に達した際に、回転管に供給されるガス流の酸素含有率を0容量%から1.5容量%に高めて、そして引き続いて4時間にわたってそれを維持した。   When the material temperature of 320 ° C. was reached, the oxygen content of the gas stream fed to the rotary tube was increased from 0% to 1.5% by volume and subsequently maintained for 4 hours.

これと同時に、回転管を加熱する4箇所の加熱帯域内を占める温度を5℃だけ(325℃に)低下させ、次いで4時間にわたってそれを維持した。   At the same time, the temperature occupying the four heating zones heating the rotating tube was reduced by 5 ° C. (to 325 ° C.) and then maintained for 4 hours.

この場合、材料物温度は325℃を上回る最大温度を通過したが、これは材料温度が再び325℃に降下しないうちに340℃を超過することはなかった。   In this case, the material temperature passed the maximum temperature above 325 ° C., which did not exceed 340 ° C. before the material temperature dropped again to 325 ° C.

回転管に導通させた205Nm3/hのガス流の組成は、4時間にわたって以下のように変化した:
ベース負荷の窒素(20)及び回転管内で放出されたガス 95Nm3/h;
バリアガスの窒素(11) 25Nm3/h;
再循環させた循環ガス 70Nm3/h;及び
スプリッタを介する空気(21) 15Nm3/h。
Over the course of 4 hours, the composition of the 205 Nm 3 / h gas stream conducted to the rotating tube changed as follows:
Base-load nitrogen (20) and gas released in the rotating tube 95 Nm 3 / h;
Barrier gas nitrogen (11) 25 Nm 3 / h;
Recirculated circulating gas 70 Nm 3 / h; and air through the splitter (21) 15 Nm 3 / h.

このバリアガスの窒素は、25℃の温度で供給した。   The barrier gas nitrogen was supplied at a temperature of 25 ° C.

他のガス流の混合物はそれぞれ、回転管内で材料物がそれぞれ示す温度で回転管内に導いた。   Each of the other gas stream mixtures was led into the rotating tube at the temperature indicated by the material in the rotating tube.

材料物温度300℃を超過してから4時間が経過するまでに、この材料物の全熱処理の過程において放出されたアンモニア全量MAの55モル%が、この材料物から放出された(これにより、4時間が経過するまでに、合計40モル%+55モル%=95モル%のアンモニア量MAが放出された)。 By the time 4 hours have passed since the material temperature exceeded 300 ° C., 55 mol% of the total amount M A of ammonia released in the course of the total heat treatment of the material was released from the material (this caused , until the lapse of 4 hours, a total of 40 mole% + 55 mol% = 95 mole% of the amount of ammonia M a was released).

− 4時間が経過した後に、材料物温度を0.85℃/分の加熱速度で約1.5時間以内に400℃まで高めた。   -After 4 hours, the material temperature was increased to 400 ° C within about 1.5 hours at a heating rate of 0.85 ° C / min.

次いで、この温度を30分にわたって維持した。   This temperature was then maintained for 30 minutes.

回転管に導通させた205Nm3/hのガス流の組成は、この時間にわたって以下のとおりであった:
ベース負荷の窒素(20)及び回転管内で放出されたガス 95Nm3/h;
空気(スプリッタ(21)) 15Nm3/h;
バリアガスの窒素(11) 25Nm3/h、及び
再循環された循環ガス 70Nm3/h。
Over this time, the composition of the 205 Nm 3 / h gas stream conducted to the rotating tube was as follows:
Base-load nitrogen (20) and gas released in the rotating tube 95 Nm 3 / h;
Air (splitter (21)) 15 Nm 3 / h;
Barrier nitrogen (11) 25 Nm 3 / h and recirculated gas 70 Nm 3 / h.

このバリアガスの窒素は、25℃の温度で供給した。他のガス流の混合物はそれぞれ、回転管内で材料物がそれぞれ示す温度で回転管内に導いた。   The barrier gas nitrogen was supplied at a temperature of 25 ° C. Each of the other gas stream mixtures was led into the rotating tube at the temperature indicated by the material in the rotating tube.

− 材料物温度を低下させることによって、か焼を完了させた;このために、加熱帯域のスイッチを切り、空気吸引による回転管の急冷のスイッチを入れ、そして材料物温度を2時間以内に100℃未満の温度まで冷却し、最終的に周囲温度まで冷却した;
加熱帯域のスイッチを切ると、回転管に導通させた205Nm3/hのガス流の組成は、以下の混合物に変化した:
ベース負荷の窒素(20)及び回転管内で放出されたガス 110Nm3/h;
空気(スプリッタ(21)) 0Nm3/h;
バリアガスの窒素(11) 25Nm3/h;及び
再循環された循環ガス 70Nm3/h。
-The calcination was completed by lowering the material temperature; for this, the heating zone was switched off, the rotary tube was quenched by air suction and the material temperature was reduced to 100 within 2 hours. Cooled to a temperature below 0 ° C. and finally cooled to ambient temperature;
When the heating zone was switched off, the composition of the 205 Nm 3 / h gas stream conducted to the rotating tube was changed to the following mixture:
Base-load nitrogen (20) and gas released in the rotating tube 110 Nm 3 / h;
Air (splitter (21)) 0 Nm 3 / h;
Barrier gas nitrogen (11) 25 Nm 3 / h; and recycled circulating gas 70 Nm 3 / h.

このガス流は、回転管に25℃の温度で供給した。   This gas stream was supplied to the rotary tube at a temperature of 25 ° C.

− 全熱処理にわたって、回転管出口の(すぐ)下流の圧力は、外圧と比べて0.2ミリバールだけ低かった。   -Over the entire heat treatment, the pressure (immediately) downstream of the rotary tube outlet was lower by 0.2 mbar compared to the external pressure.

図12は、MAの%の割合を材料物温度(℃)の関数として示している。図13は、熱処理を介する雰囲気Aのアンモニア濃度(容量%)を材料物温度(℃)に応じて示している。 Figure 12 shows the percentage of% of M A as a function of the material was temperature (° C.). FIG. 13 shows the ammonia concentration (volume%) of the atmosphere A through the heat treatment according to the material temperature (° C.).

6.多金属酸化物材料の成形
「5.」において得られた触媒活性材料を、バイプレックス型クロスフロー分級粉砕機(BQ500)(Fa.Hosokawa−Alpin社、アウクスブルク)を用いて微細状粉末に粉砕し、この粉末粒子の50%をメッシュ幅1〜10μmのふるいに通し、そしてその最大寸法が50μmを上回る粒子の割合は1%未満であった。
6). Molding of multi-metal oxide material The catalytically active material obtained in “5.” is pulverized into a fine powder using a biplex type cross-flow classifier (BQ500) (Fa. Hosokawa-Alpin, Augsburg). 50% of the powder particles were passed through a sieve having a mesh width of 1-10 μm, and the proportion of particles whose maximum dimension was greater than 50 μm was less than 1%.

70kgの環状担体(外径7.1mm、長さ3.2mm、内径4.0mm;Fa.CeramTec社のC220型のステアタイト、これは表面粗さRzが45μmであり、かつ担体容量に対する全細孔容量が≦1容量%である;DE−A2135620号を参照のこと)を、内部容量200lのコーティングパン(傾斜角90゜;Fa.Loedige社(ドイツ)のHicoater)中に充填した。次いで、このコーティングパンを16回転/分で回転させた。水75質量%とグリセリン25質量%とからの3.8〜4.2リットルの水溶液をこの担体上に、25分以内で、ノズルを介して噴霧した。これと同時に、同じ時間内で、18.1kgの粉砕された多金属酸化物材料を、振動通路を介して、噴霧ノズルの円錐状噴霧の外側に連続的に計量供給した。この被覆の間に、供給された粉末は担体表面上に完全に収容され、微細状の酸化物活性材料の凝集は認められなかった。活性材料粉末及び水の添加の完了後に、回転速度2回転/分で40分(代替的に15〜60分)にわたって100℃(代替的に80〜120℃)の高温の空気(約400m3/h)をコーティングパン中に吹付けた。環状のシェル触媒SKH2が得られ、その酸化物活性材料成分は材料全体に対して20質量%であった。そのシェル厚は、1種の担体の表面上でも、種々の担体の表面上でも、170±50μmであった。 70 kg annular carrier (outer diameter 7.1 mm, length 3.2 mm, inner diameter 4.0 mm; Fa. CeramTec C220 type steatite, which has a surface roughness R z of 45 μm and has a total capacity with respect to the carrier volume The pore volume is ≦ 1% by volume; see DE-A 2135620) in an internal volume of 200 l coating pan (tilt angle 90 °; Hicoater from Fa. Loedige, Germany). The coating pan was then rotated at 16 revolutions / minute. A 3.8-4.2 liter aqueous solution of 75% by weight water and 25% by weight glycerin was sprayed onto the carrier through a nozzle within 25 minutes. At the same time, within the same time, 18.1 kg of crushed multi-metal oxide material was continuously metered out of the spray nozzle conical spray via a vibrating channel. During this coating, the supplied powder was completely contained on the support surface and no aggregation of fine oxide active material was observed. After completion of the addition of the active material powder and water, hot air (approximately 400 m 3 // 100 ° C.) (over 80-120 ° C.) over 40 minutes (alternatively 15-60 minutes) at a rotational speed of 2 revolutions / minute h) was sprayed into the coating pan. An annular shell catalyst SKH2 was obtained, and its oxide active material component was 20% by mass relative to the total material. The shell thickness was 170 ± 50 μm on the surface of one carrier and on the surfaces of various carriers.

図14は、更に、この粉砕された活性材料粉末の成形前の細孔分布を示している(そのBET比表面積は21m2/gであった)。横座標上には細孔直径がμmでプロットされている(対数目盛)。 FIG. 14 further shows the pore distribution before molding of this pulverized active material powder (its BET specific surface area was 21 m 2 / g). On the abscissa, the pore diameter is plotted in μm (logarithmic scale).

右側の縦座標上には、全細孔容量に対するそれぞれの細孔直径の微分された寄与分の対数がml/gでプロットされている(曲線O)。この最大値は、全細孔容量に対する最大の寄与分を有する細孔直径を表す。左側の縦座標上には、全細孔容量に対するそれぞれの細孔直径の個々の寄与分に関する積分がml/gでプロットされている(曲線□)。この終点は、全細孔容量である(本明細書において、全細孔容量及びこの全細孔容量に対する直径分布の測定についての全ての記載は、他に記載のない限り、Fa. Micromeritics GmbH社(4040 ノイス ドイツ)の装置AutoPore9220を適用する水銀細孔測定法の測定による(ベルト幅30Å〜0.3mm);本明細書において、比表面積若しくは微細孔容量の測定についての全ての記載は、DIN66131による測定による(ブルナウア−エムメット−テラー(Brunauer−Emmet−Teller)(BET)による、ガス吸着(N2)による固体の比表面積の測定)。図15は、この成形前の活性材料粉末(ml/g)(縦座標)についての、全細孔容量に対する微細孔範囲でのそれぞれの細孔直径(横座標、オングストローム、対数目盛)の個々の寄与分を示している。 On the right ordinate, the logarithm of the differentiated contribution of each pore diameter to the total pore volume is plotted in ml / g (curve O). This maximum represents the pore diameter with the largest contribution to the total pore volume. On the left ordinate, the integral for each contribution of each pore diameter to the total pore volume is plotted in ml / g (curve □). This endpoint is the total pore volume (in this specification, all statements regarding the measurement of total pore volume and diameter distribution for this total pore volume are made by Fa. Micromeritics GmbH, unless otherwise stated) (4040 Neuss Germany) by means of mercury porosimetry applying the apparatus AutoPore 9220 (belt width 30 mm to 0.3 mm); in this specification all descriptions for the measurement of specific surface area or micropore volume are described in DIN 66131 (Measurement of the specific surface area of the solid by gas adsorption (N 2 ) by Brunauer-Emmet-Teller (BET)) Figure 15 shows the active material powder (ml / ml) before molding g) for each (in the ordinate) in the micropore range for the total pore volume Pore diameter (abscissa Å, logarithmic scale) shows the individual contributions of.

図16は、図14と同様であるが、但し機械的な掻取りにより環状シェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料に関する(その比表面積は24.8m2/gであった)。 FIG. 16 is similar to FIG. 14 except for the multi-metal oxide active material that was additionally separated from the annular shell catalyst by mechanical scraping (its specific surface area was 24.8 m 2 / g). ).

図17は、図15と同様であるが、但し機械的な掻取りにより環状シェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料に関する。   FIG. 17 is similar to FIG. 15 but relates to a multi-metal oxide active material that is additionally separated from the annular shell catalyst by mechanical scraping.

シェル触媒SKN1〜SKN6の場合に記載されているドーピング(例えば、Pd若しくはFe、又はCu含有率の増大)及び/又は混合によって、SKH2の代わりに本発明にかかる後反応段階のためのシェル触媒を製造することができる。   By virtue of the doping described in the case of the shell catalysts SKN1 to SKN6 (for example increasing the Pd or Fe or Cu content) and / or mixing, the shell catalyst for the post-reaction stage according to the invention is replaced by SKH2. Can be manufactured.

K)主反応の両方の反応段階及び後反応段階についての試験順序の記載並びに反応の記載
主反応の第一の反応段階
反応管(V2A鋼;外径30mm、壁厚2.5mm、内径25mm、長さ:320cm)に上方から下方に次のように装入した:
区間1:長さ50cm
予備床として形状7mm×7mm×4mm(外径×長さ×内径)ステアタイト環。
K) Description of test sequence and reaction description for both reaction stages and post-reaction stages of the main reaction First reaction stage of the main reaction Reaction tube (V2A steel; outer diameter 30 mm, wall thickness 2.5 mm, inner diameter 25 mm, Length: 320 cm) was charged from top to bottom as follows:
Section 1: Length 50cm
7mm x 7mm x 4mm (outer diameter x length x inner diameter) steatite ring as a spare floor.

区間2:長さ100cm
5mm×3mm×2mm(外径×長さ×内径)の形状のステアタイト環と、70質量%の環状の完全触媒VKHとからの均一な混合物を有する触媒装入物。
Section 2: Length 100cm
A catalyst charge having a uniform mixture of a steatite ring having a shape of 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 70% by mass of a cyclic complete catalyst VKH.

区間3:長さ170cm
もっぱら環状の完全触媒VKHを有する触媒装入物。
Section 3: Length 170cm
Catalyst charge with exclusively cyclic complete catalyst VKH.

この反応管を、向流で、窒素を通気させた塩浴(硝酸カリウム53質量%、亜硝酸ナトリウム40質量%及び硝酸ナトリウム7質量%)を用いてサーモスタット制御した。   This reaction tube was thermostatically controlled using a salt bath (53% by mass of potassium nitrate, 40% by mass of sodium nitrite and 7% by mass of sodium nitrate) in which nitrogen was passed in countercurrent.

主反応の第二の反応段階
反応管(V2A鋼;外径30mm、壁厚2.5mm、内径25mm、長さ320cm)に上方から下方に以下のものを装入した:
区間1:長さ20cm
7mm×7mm×4mm(外径×長さ×内径)の形状のステアタイト環からの予備床。
Second reaction stage of the main reaction A reaction tube (V2A steel; outer diameter 30 mm, wall thickness 2.5 mm, inner diameter 25 mm, length 320 cm) was charged with the following from top to bottom:
Section 1: 20cm in length
A preliminary floor from a steatite ring having a shape of 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter).

区間2:長さ100cm
7mm×3mm×4mm(外径×長さ×内径)の形状のステアタイト環25質量%と、環状のシェル触媒SKH1(ここでは代替的にSKH2を使用してもよい)75質量%とからの均一な混合物を有する触媒装入物。
Section 2: Length 100cm
7 mass × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) shape steatite ring 25% by mass and cyclic shell catalyst SKH1 (here, SKH2 may be used alternatively) 75% by mass Catalyst charge having a homogeneous mixture.

区間3:長さ200cm
もっぱら環状のシェル触媒SKH1(ここでは代替的にSKH2を使用してもよい)を有する触媒装入物。
Section 3: Length 200cm
Catalyst charge with exclusively annular shell catalyst SKH1 (here alternatively SKH2 may be used).

この反応管を、向流で、窒素を通気させた塩浴(硝酸カリウム53質量%、亜硝酸ナトリウム40質量%及び硝酸ナトリウム7質量%)を用いてサーモスタット制御した。   The reaction tube was thermostatically controlled using a salt bath (53% by mass of potassium nitrate, 40% by mass of sodium nitrite and 7% by mass of sodium nitrate) in which nitrogen was passed in countercurrent.

この両方の反応段階の間には、不活性材料で充填された中間冷却器が存在しており、これは第一の反応段階の生成ガス混合物を導き、それを間接的冷却によって250℃の温度まで冷却するものであった。   Between both reaction stages, there is an intercooler filled with inert material, which leads to the product gas mixture of the first reaction stage, which is heated to a temperature of 250 ° C. by indirect cooling. It was what cooled.

この第一の反応段階に、以下の組成の反応ガス出発混合物を連続的に装入する:
プロペン(ポリマーグレード) 6〜6.2容量%、
2O 3〜3.2容量%、
CO 0.3〜0.5容量%、
CO2 0.9〜1.1容量%、
アクロレイン 0.01〜0.02容量%、
2 10.4〜10.6容量%、及び
残量として、分子窒素 約100容量%。
This first reaction stage is continuously charged with a reaction gas starting mixture of the following composition:
Propene (polymer grade) 6-6.2% by volume,
H 2 O 3 to 3.2% by volume,
CO 0.3-0.5% by volume,
CO 2 0.9~1.1% by volume,
Acrolein 0.01-0.02% by volume,
10.2 to 10.6% by volume of O 2 and about 100% by volume of molecular nitrogen as the remaining amount.

この触媒装入物のプロペンでの負荷は、100Nl/hまでで選択する。第一の反応段階の塩浴温度は、338℃であった。第二の反応段階の塩浴温度は、264℃であった。250℃の温度を有する中間冷却器を出る生成ガス混合物に、温度140℃の多量の圧縮空気を計量供給し、その結果、第二の反応段階に反応ガス出発混合物が供給され、その際、分子酸素とアクロレインとの比(容量%割合の比)は1.3であった。   The loading of this catalyst charge with propene is selected up to 100 Nl / h. The salt bath temperature in the first reaction stage was 338 ° C. The salt bath temperature in the second reaction stage was 264 ° C. The product gas mixture leaving the intercooler having a temperature of 250 ° C. is metered with a large amount of compressed air at a temperature of 140 ° C., so that a reaction gas starting mixture is supplied to the second reaction stage, in which the molecules The ratio of oxygen to acrolein (volume% ratio) was 1.3.

ガスクロマトグラフィー分析によれば、第二の反応段階の出口では、以下の結果が示された(第二の反応段階を出たガス混合物の凝縮物を分析した;沸点(1気圧)≧−50℃の全種の構成成分を凝縮した):
プロペンの転化率:97.5モル%;
アクリル酸形成の選択率(SAS Pen):91.7モル%;
副成分形成の全選択率(Sges):1.7モル%。
According to gas chromatographic analysis, the following results were shown at the outlet of the second reaction stage (the condensate of the gas mixture leaving the second reaction stage was analyzed; boiling point (1 atm) ≧ −50 Condensed all components at ℃):
Propen conversion: 97.5 mol%;
Selectivity of acrylic acid formation (S AS Pen ): 91.7 mol%;
Total selectivity for subcomponent formation ( Sges ): 1.7 mol%.

更に、第二の反応段階の出口では、以下の含有物が存在していた:
アクロレイン:500容量ppm;
アセトアルデヒド:0.03容量%;
酢酸:0.14容量%。
In addition, the following contents were present at the outlet of the second reaction stage:
Acrolein: 500 vol ppm;
Acetaldehyde: 0.03% by volume;
Acetic acid: 0.14% by volume.

後反応段階
反応管(V2A鋼;外径30mm、壁厚2.5mm、内径25mm、長さ320cm)に、その全長にわたって環状のシェル触媒SKH1〜SKH6をそれぞれ装入した。この反応管を、向流で、窒素を通気させた塩浴(硝酸カリウム53質量%、亜硝酸ナトリウム40質量%及び硝酸ナトリウム7質量%)を用いてサーモスタット制御した。
Post-reaction stage A reaction tube (V2A steel; outer diameter 30 mm, wall thickness 2.5 mm, inner diameter 25 mm, length 320 cm) was charged with an annular shell catalyst SKH1 to SKH6 over its entire length. The reaction tube was thermostatically controlled using a salt bath (53% by mass of potassium nitrate, 40% by mass of sodium nitrite and 7% by mass of sodium nitrate) in which nitrogen was passed in countercurrent.

第二の反応段階を出た反応ガス混合物を、中間空気供給せず、かつ中間冷却せずに直接に後反応段階に導いた。後反応管を出た反応ガス混合物を、(適切に、例えば主反応の第二の反応段階から排気された反応ガス混合物について既に記載したように)ガスクロマトグラフィーにより分析した。この場合、選択された後反応装入物及び塩浴温度に応じて、以下の結果が得られた:
SKN1、塩浴温度=270℃:
プロペンの転化率:97.5モル%;
AS Pen:90.8モル%;
ges:0.85モル%;
アクロレイン:90容量ppm;
アセトアルデヒド:0.02容量%;
酢酸:0.07容量%。
The reaction gas mixture leaving the second reaction stage was led directly to the post-reaction stage without intermediate air supply and without intermediate cooling. The reaction gas mixture exiting the post reaction tube was analyzed by gas chromatography (appropriately, for example as already described for the reaction gas mixture exhausted from the second reaction stage of the main reaction). In this case, depending on the selected post-reaction charge and salt bath temperature, the following results were obtained:
SKN1, salt bath temperature = 270 ° C .:
Propen conversion: 97.5 mol%;
S AS Pen : 90.8 mol%;
S ges : 0.85 mol%;
Acrolein: 90 vol ppm;
Acetaldehyde: 0.02% by volume;
Acetic acid: 0.07% by volume.

SKN2、塩浴温度=250℃:
プロペンの転化率:97.5モル%;
AS Pen:90.7モル%;
ges:0.83モル%;
アクロレイン:41容量ppm;
アセトアルデヒド:0.01容量%;
酢酸:0.15容量%。 0,15 Vol.-%.
SKN3、塩浴温度=250℃:
プロペンの転化率:97.5モル%;
AS Pen:91.7モル%;
ges:0.74モル%;
アクロレイン:20容量ppm;
アセトアルデヒド:0.01容量%;
酢酸:0.17容量%。
SKN2, salt bath temperature = 250 ° C .:
Propen conversion: 97.5 mol%;
S AS Pen : 90.7 mol%;
S ges : 0.83 mol%;
Acrolein: 41 vol ppm;
Acetaldehyde: 0.01% by volume;
Acetic acid: 0.15% by volume. 0,15 Vol .-%.
SKN3, salt bath temperature = 250 ° C .:
Propen conversion: 97.5 mol%;
S AS Pen : 91.7 mol%;
S ges : 0.74 mol%;
Acrolein: 20 vol ppm;
Acetaldehyde: 0.01% by volume;
Acetic acid: 0.17% by volume.

SKN4、塩浴温度=250℃:
プロペンの転化率:97.5モル%;
AS Pen:91.7モル%;
ges:0.69モル%;
アクロレイン:30容量ppm;
アセトアルデヒド:<0.01容量%;
酢酸:0.15容量%。
SKN4, salt bath temperature = 250 ° C .:
Propen conversion: 97.5 mol%;
S AS Pen : 91.7 mol%;
S ges : 0.69 mol%;
Acrolein: 30 ppm by volume;
Acetaldehyde: <0.01% by volume;
Acetic acid: 0.15% by volume.

SKN5、塩浴温度=270℃:
プロペンの転化率:98.5モル%;
AS Pen:92.2モル%;
ges:0.78モル%;
アクロレイン:80容量ppm;
アセトアルデヒド:<0.01容量%;
酢酸:0.19容量%。
SKN5, salt bath temperature = 270 ° C .:
Propen conversion: 98.5 mol%;
S AS Pen : 92.2 mol%;
S ges : 0.78 mol%;
Acrolein: 80 vol ppm;
Acetaldehyde: <0.01% by volume;
Acetic acid: 0.19% by volume.

SKN6、塩浴温度=230℃:
プロペンの転化率:97.7モル%;
AS Pen:91.7モル%;
ges:0.83モル%;
アクロレイン:30容量ppm;
アセトアルデヒド:<0.01容量%;
酢酸:0.16容量%。
SKN6, salt bath temperature = 230 ° C .:
Propen conversion: 97.7 mol%;
S AS Pen : 91.7 mol%;
S ges : 0.83 mol%;
Acrolein: 30 ppm by volume;
Acetaldehyde: <0.01% by volume;
Acetic acid: 0.16% by volume.

環状のシェル触媒SKN1〜SKN6の1種の代わりに、この後反応段階を、更なる試験において以下のシェル触媒で装入し、そしてこの場合には以下の結果が得られた:
SKN7:
活性材料の化学量論比:Mo1231.2Cu2.4Bi1.0x
この製造を、SKH1の製造と同様に行ったが、但し溶液1を溶液2中に撹拌導入した後に、この場合に得られた混合物に、NH3水溶液を添加する前に、17.0kgの固体Bi(NO33・5H2O(製造元:ABCR、98%)を撹拌導入した。
Instead of one of the cyclic shell catalysts SKN1 to SKN6, this post-reaction stage was charged with the following shell catalyst in further tests and in this case the following results were obtained:
SKN7:
Stoichiometric ratio of active material: Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 Bi 1.0 O x
This production was carried out in the same way as the production of SKH1, except that after introducing solution 1 into solution 2 with stirring, 17.0 kg solids were added to the resulting mixture before adding aqueous NH 3 solution. Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O (manufacturer: ABCR, 98%) was introduced with stirring.

結果:
塩浴温度=250℃
プロペンの転化率:97.5モル%;
Pen AS:91.8モル%
ges:0.69モル%
アクロレイン:20容量ppm;
アセトアルデヒド:<0.01容量%;
酢酸:0.16容量%。
result:
Salt bath temperature = 250 ° C
Propen conversion: 97.5 mol%;
S Pen AS : 91.8 mol%
S ges : 0.69 mol%
Acrolein: 20 vol ppm;
Acetaldehyde: <0.01% by volume;
Acetic acid: 0.16% by volume.

SKN8:
活性材料の化学量論比:Mo1231.2Cu2.4Co1.0x
この製造を、SKH1の製造と同様に行ったが、但し溶液1を溶液2中に撹拌導入した後に、この場合に得られた混合物に、NH3水溶液を添加する前に、10.5kgの固体Co(NO32・6H2O(製造元:ABCR、98%)を撹拌導入した。
SKN8:
Stoichiometric ratio of active material: Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 Co 1.0 O x
This production was carried out in the same way as the production of SKH1, except that after introducing solution 1 into solution 2 with stirring, 10.5 kg solids before adding aqueous NH 3 solution to the mixture obtained in this case Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O (manufacturer: ABCR, 98%) was introduced with stirring.

結果:
塩浴温度=250℃:
プロペンの転化率:97.5モル%;
Pen AS:91.7モル%;
ges:0.70モル%;
アクロレイン:24容量ppm;
アセトアルデヒド:0.01容量%;
酢酸:0.16容量%。
result:
Salt bath temperature = 250 ° C .:
Propen conversion: 97.5 mol%;
S Pen AS : 91.7 mol%;
S ges : 0.70 mol%;
Acrolein: 24 vol ppm;
Acetaldehyde: 0.01% by volume;
Acetic acid: 0.16% by volume.

米国暫定特許出願番号60/566398号、出願日2004年4月30日は、本願において参照をもって開示されたものとする。上述の教示に関して、本発明の多様な変更及び変化が可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲内で、ここでの特定の記載とは異なるような構成から出発することもできる。   US Provisional Patent Application No. 60/567398, filing date Apr. 30, 2004, is hereby incorporated by reference. Various modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Accordingly, the present invention may be modified within the scope of the appended claims, differing from the specific description herein.

ロータリーキルンの構成を示す図であるIt is a figure which shows the structure of a rotary kiln. 前駆材料から放出されたアンモニアの量を、材料物温度(℃)の関数として、熱処理の全過程で前駆材料から放出されたアンモニアの全量の%割合として示す図であるFIG. 5 is a diagram showing the amount of ammonia released from a precursor material as a percentage of the total amount of ammonia released from the precursor material during the entire heat treatment as a function of material temperature (° C.). 熱処理が実施される雰囲気のアンモニア濃度(容量%)を、熱処理の間の材料物温度(℃)に応じて示す図であるIt is a figure which shows the ammonia concentration (volume%) of the atmosphere where heat processing is implemented according to the material temperature (degreeC) during heat processing. 熱処理にわたってガス流と一緒に回転管内に導かれる前駆材料1kg及び1時間当たりの分子酸素並びにアンモニアのモル量を、材料物温度に応じて示す図であるFIG. 4 is a diagram showing 1 kg of precursor material introduced into a rotating tube together with a gas flow over a heat treatment, and molar amounts of molecular oxygen and ammonia per hour, depending on the material temperature. 粉砕された活性材料粉末の成形前の細孔分布を示す図であるIt is a figure which shows the pore distribution before shaping | molding of the pulverized active material powder 成形前の活性材料粉末(ml/g)(縦座標)ついての、全細孔容量に対する微細孔範囲での個々の細孔直径(横座標、オングストローム、対数目盛)のそれぞれの寄与分を示す図であるThe figure which shows each contribution part of each pore diameter (abscissa, angstrom, logarithmic scale) in the fine pore range with respect to the total pore volume about the active material powder (ml / g) (ordinate) before molding Is 機械的な掻取りにより環状のシェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料の細孔分布を示す図であるFIG. 4 is a diagram showing the pore distribution of a multi-metal oxide active material additionally separated from an annular shell catalyst by mechanical scraping. 機械的な掻取りにより環状のシェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料についての、全細孔容量に対する微細孔範囲での個々の細孔直径(横座標、オングストローム、対数目盛)のそれぞれの寄与分を示す図であるIndividual pore diameters (abscissa, angstroms, logarithmic scale) in the micropore range for the total pore volume for multimetal oxide active materials additionally separated from the annular shell catalyst by mechanical scraping It is a figure which shows each contribution of 活性材料のX線回折図であるIt is an X-ray diffraction pattern of an active material 活性材料の水銀細孔測定試験の結果を示しているShows the result of mercury pore measurement test of active material 粉砕された環の硝酸洗浄前の水銀細孔測定試験の結果を示す図であるIt is a figure which shows the result of the mercury pore measurement test before nitric acid washing | cleaning of the grind | pulverized ring. Aの%割合を材料物温度(℃)の関数として示す図であるIs a diagram showing the percentage of M A as a function of the material was temperature (℃) 熱処理を介する雰囲気Aのアンモニア濃度(容量%)を材料物温度(℃)に応じて示す図であるIt is a figure which shows the ammonia concentration (volume%) of the atmosphere A through heat processing according to material temperature (degreeC). 粉砕された活性材料粉末の成形前の細孔分布を示す図であるIt is a figure which shows the pore distribution before shaping | molding of the pulverized active material powder 成形前の活性材料粉末(ml/g)(縦座標)についての、全細孔容量に対する微細孔範囲でのそれぞれの細孔直径(横座標、オングストローム、対数目盛)の個々の寄与分を示す図であるThe figure which shows the individual contribution of each pore diameter (abscissa, angstrom, logarithmic scale) in the micropore range with respect to the total pore volume about the active material powder (ml / g) (ordinate) before molding Is 機械的な掻取りにより環状シェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料の細孔分布を示す図であるFIG. 4 is a diagram showing the pore distribution of a multi-metal oxide active material that is additionally separated from the annular shell catalyst by mechanical scraping. 機械的な掻取りにより環状シェル触媒から付加的に分離された多金属酸化物活性材料についての、全細孔容量に対する微細孔範囲でのそれぞれの細孔直径(横座標、オングストローム、対数目盛)の個々の寄与分を示す図であるFor multimetal oxide active materials additionally separated from the cyclic shell catalyst by mechanical scraping, for each pore diameter (abscissa, angstrom, logarithmic scale) in the micropore range for the total pore volume It is a figure which shows each contribution

符号の説明Explanation of symbols

1 回転管、 2 平行六面体、 3 入口、 4 出口、 5 通風機、 6 孔、 7 弁、 8 ランス、 9 熱電対、 10 加熱器、 11 洗浄流、 12 サイクロン、 13 循環ガス圧縮機、 14 制御弁、 15 ダイヤフラム、 16 圧力センサ、 17 排ガス圧縮機、 18 センサ、 19 循環ガス分、 20 窒素、 21 スプリッタ、 22 循環ガス分、 23 排ガス精製装置、 24 循環ガス流、 26 三方コック、 27 ガス流、 28 センサ   1 rotary tube, 2 parallelepiped, 3 inlet, 4 outlet, 5 ventilator, 6 holes, 7 valves, 8 lance, 9 thermocouple, 10 heater, 11 cleaning flow, 12 cyclone, 13 circulating gas compressor, 14 control Valve, 15 Diaphragm, 16 Pressure sensor, 17 Exhaust gas compressor, 18 Sensor, 19 Circulating gas component, 20 Nitrogen, 21 Splitter, 22 Circulating gas component, 23 Exhaust gas purification device, 24 Circulating gas flow, 26 Three-way cock, 27 Gas flow , 28 sensors

Claims (23)

少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により部分酸化することによってアクリル酸を製造する方法において、副成分形成の全選択率Sgesが≦1.5モル%であることを特徴とする方法。 In the method for producing acrylic acid by partially oxidizing at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound with a heterogeneous catalyst, the total selectivity S ges for the formation of subcomponents is ≦ 1.5 mol% Feature method. gesが≦1.3モル%であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 2. A process according to claim 1, characterized in that Sges is ≦ 1.3 mol%. gesが≦1.0モル%であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 2. A process according to claim 1, characterized in that Sges is ≦ 1.0 mol%. gesが≦0.8モル%であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The process according to claim 1, characterized in that Sges is ≤0.8 mol%. 3−炭化水素前駆化合物がプロペンであり、かつこのプロペンの転化率UPenが≧95モル%であることを特徴とする、請求項1から4までの何れか1項に記載の方法。 The process according to claim 1, wherein the C 3 -hydrocarbon precursor compound is propene and the conversion U Pen of the propene is ≧ 95 mol%. 3−炭化水素前駆化合物がプロペンであり、かつこのプロペンの転化率UPenが≧96モル%であることを特徴とする、請求項1から4までの何れか1項に記載の方法。 5. The process according to claim 1, wherein the C 3 -hydrocarbon precursor compound is propene and the conversion U Pen of the propene is ≧ 96 mol%. 3−炭化水素前駆化合物がプロペンであり、かつこのプロペンの転化率UPenが≧97モル%であることを特徴とする、請求項1から4までの何れか1項に記載の方法。 The process according to claim 1, wherein the C 3 -hydrocarbon precursor compound is propene and the conversion U Pen of the propene is ≧ 97 mol%. 3−炭化水素前駆化合物がプロペンであり、かつこのプロペンの転化率UPenが≧98モル%であることを特徴とする、請求項1から4までの何れか1項に記載の方法。 The process according to claim 1, wherein the C 3 -hydrocarbon precursor compound is propene and the conversion U Pen of the propene is ≧ 98 mol%. 3−炭化水素前駆化合物がプロペンであり、かつアクリル酸形成の選択率SAS Penが≧90モル%であることを特徴とする、請求項1から8までの何れか1項に記載の方法。 C 3 - hydrocarbon precursor compound is propene, and wherein the selectivity ratio S AS Pen acrylic acid formation is ≧ 90 mol% A method according to any one of claims 1 to 8 . 3−炭化水素前駆化合物がプロペンであり、かつアクリル酸形成の選択率SAS Penが≧92モル%であることを特徴とする、請求項1から8までの何れか1項に記載の方法。 C 3 - hydrocarbon precursor compound is propene, and wherein the selectivity ratio S AS Pen acrylic acid formation is ≧ 92 mol% A method according to any one of claims 1 to 8 . 3−炭化水素前駆化合物がプロペンであり、かつアクリル酸形成の選択率SAS Penが≧94モル%であることを特徴とする、請求項1から8までの何れか1項に記載の方法。 C 3 - hydrocarbon precursor compound is propene, and wherein the selectivity ratio S AS Pen acrylic acid formation is 94 mol% ≧, method according to any one of claims 1 to 8 . 最初に、主反応において少なくとも1種のC3−炭化水素前駆化合物を不均一系触媒により部分酸化することによって、アクリル酸を副成分形成の全選択率Sgesが≧1.7モル%になるように製造し、次いで、その際に得られた生成ガス混合物を、場合により不活性ガス、又は分子酸素、又は分子酸素と不活性ガスとからの混合物の添加後に、後反応段階において温度を高めて触媒装入物に導通させることで、その際にこの生成ガス混合物中に含まれるアクリル酸が実質的に未変換のままで得られる一方で、この生成ガス混合物中に含まれる副成分が少なくとも部分的に酸化炭素及び水に燃焼されることを特徴とする、請求項1から11までの何れか1項に記載の方法。 First, by partially oxidizing at least one C 3 -hydrocarbon precursor compound with a heterogeneous catalyst in the main reaction, the total selectivity S ges for forming the secondary component of acrylic acid is ≧ 1.7 mol%. The product gas mixture obtained in this way is then increased in the post-reaction stage, optionally after addition of inert gas, or molecular oxygen, or a mixture of molecular oxygen and inert gas. By passing the catalyst charge, the acrylic acid contained in the product gas mixture is obtained in a substantially unconverted state, while at least a secondary component contained in the product gas mixture is present. 12. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that it is partially burned into carbon oxide and water. 3−炭化水素前駆化合物が、プロパンであることを特徴とする、請求項12に記載の方法。 C 3 - hydrocarbon precursor compound, characterized in that propane, The method of claim 12. 3−炭化水素前駆化合物が、プロペンであることを特徴とする、請求項12に記載の方法。 C 3 - hydrocarbon precursor compound, characterized in that a propene The method of claim 12. 主反応におけるプロペンの転化率UPenが、≧95モル%であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。 The process according to claim 14, characterized in that the propene conversion U Pen in the main reaction is ≧ 95 mol%. 主反応におけるプロペンの転化率UPenが、≧96モル%であることを特徴とする、請求項14に記載の方法。 The process according to claim 14, characterized in that the propene conversion U Pen in the main reaction is ≧ 96 mol%. 主反応におけるアクリル酸形成の選択率SAS Penが、≧90モル%であることを特徴とする、請求項14から16までの何れか1項に記載の方法。 The selectivity S AS Pen acrylic acid formation in the main reaction, characterized in that it is a ≧ 90 mol% A method according to any one of claims 14 to 16. 主反応におけるアクリル酸形成の選択率SAS Penが、≧95モル%であることを特徴とする、請求項14から16までの何れか1項に記載の方法。 The selectivity S AS Pen acrylic acid formation in the main reaction, characterized in that it is a ≧ 95 mol% A method according to any one of claims 14 to 16. 主反応において、アクリル酸を二段階の不均一系触媒によるプロペンの部分酸化によって製造し、その際、第一の反応段階の触媒床のプロペンでの負荷も、第二の反応段階の触媒床のアクロレインでの負荷も、≧120Nl/l/hであり、かつ≦300Nl/l/hである範囲内であることを特徴とする、請求項14から18までの何れか1項に記載の方法。   In the main reaction, acrylic acid is produced by partial oxidation of propene with a two-stage heterogeneous catalyst, in which the loading of the catalyst bed of the first reaction stage with the propene is also the same as that of the catalyst bed of the second reaction stage. The method according to any one of claims 14 to 18, characterized in that the load on the acrolein is also in the range ≧ 120 Nl / l / h and ≦ 300 Nl / l / h. 第一の反応段階の触媒床のプロペンでの負荷も、第二の反応段階の触媒床のアクロレインでの負荷も、≧130Nl/l/hであり、かつ≦300Nl/l/hである範囲内であることを特徴とする、請求項19に記載の方法。   Both the loading of the catalyst bed of the first reaction stage with propene and the loading of the catalyst bed of the second reaction stage with acrolein are ≧ 130 Nl / l / h and ≦ 300 Nl / l / h. The method according to claim 19, wherein: 後反応段階の触媒装入物の活性材料が、一般式I
Mo12a1 b2 c3 d4 e5 f6 g7 hn (I)
[式中、X1=W、Nb、Ta、Cr及び/又はCe、
2=Cu、Ni、Co、Fe、Mn及び/又はZn、
3=Sb及び/又はBi、
4=1種又は複数種のアルカリ金属、
5=1種又は複数種のアルカリ土類金属、
6=Si、Al、Ti及び/又はZr、
7=Pd、Pt、Ag、Rh及び/又はIr、
a=1〜6、
b=0.2〜4、
c=0.5〜18、
d=0〜40、
e=0〜2、
f=0〜4、
g=0〜40、
h=0〜1、並びに
n=式Iの酸素とは異なる元素の原子価及び頻度により定められる数である]の少なくとも1種の多金属酸化物であることを特徴とする、請求項12から20までの何れか1項に記載の方法。
The active material of the post-reaction stage catalyst charge is represented by the general formula I
Mo 12 V a X 1 b X 2 c X 3 d X 4 e X 5 f X 6 g X 7 h O n (I)
[Wherein X 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
X 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
X 3 = Sb and / or Bi,
X 4 = one or more kinds of alkali metals,
X 5 = one or more alkaline earth metals,
X 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
X 7 = Pd, Pt, Ag, Rh and / or Ir,
a = 1 to 6,
b = 0.2-4,
c = 0.5-18,
d = 0 to 40,
e = 0-2,
f = 0-4,
g = 0 to 40,
from h = 0 to 1, and n = a number determined by the valence and frequency of an element different from the oxygen of formula I]. 21. The method according to any one of up to 20.
後反応段階の触媒装入物の活性材料が、一般式III
Mo1a1 b2 c3 dn (III)
[式中、M1=Tb及びSbを有する群からの少なくとも1種の元素;
2=Nb、Ti、W、Ta及びCeを有する群からの少なくとも1種の元素;
3=Pb、Ni、Co、Bi、Pd、Ag、Pt、Cu、Au、Ga、Zn、Sn、In、Re、Ir、Sm、Sc、Y、Pr、Nd及びTbを有する群からの少なくとも1種の元素;
a=0.01〜1、
b=>0〜1、
c=>0〜1、
d=0〜0.5、好ましくは>0〜0.5、かつ
n=式IIIの酸素とは異なる元素の原子価及び頻度によって定められる数である]で示され、
かつそのX線回折図は回折反射h、i及びkを示し、そのピーク位置は回折角(2θ)22.2±0.5゜(h)、27.3±0.5゜(i)、及び28.2±0.5゜(k)で示され、
この回折反射hはこのX線回折図内で最大強度であり、並びに高くても0.5゜の半値幅を示し、
この回折反射iの強度Pi及び回折反射kの強度Pkは、0.20≦R≦0.85の関係を満たし、その際、このRは、式
R=Pi/(Pi+Pk
により定義された強度比であり、かつ
この回折反射i及び回折反射kの半値幅は、それぞれ≦1゜である少なくとも1種の多金属酸化物であることを特徴とする、請求項12から20までの何れか1項に記載の方法。
The active material of the post-reaction stage catalyst charge has the general formula III
Mo 1 V a M 1 b M 2 c M 3 d O n (III)
Wherein at least one element from the group having M 1 = Tb and Sb;
At least one element from the group having M 2 = Nb, Ti, W, Ta and Ce;
M 3 = Pb, Ni, Co, Bi, Pd, Ag, Pt, Cu, Au, Ga, Zn, Sn, In, Re, Ir, Sm, Sc, Y, Pr, Nd and at least from the group having Tb One element;
a = 0.01-1
b => 0 to 1,
c => 0 to 1,
d = 0-0.5, preferably> 0-0.5, and n = a number determined by the valence and frequency of an element different from the oxygen of formula III]
The X-ray diffraction pattern shows diffraction reflections h, i and k, and the peak positions are diffraction angles (2θ) 22.2 ± 0.5 ° (h), 27.3 ± 0.5 ° (i), And 28.2 ± 0.5 ° (k),
This diffractive reflection h is the maximum intensity in this X-ray diffraction pattern, and shows a half-width of 0.5 ° at the highest.
The intensity P i of the diffraction reflection i and the intensity P k of the diffraction reflection k satisfy the relationship of 0.20 ≦ R ≦ 0.85, where R is the expression R = P i / (P i + P k )
21. The at least one multi-metal oxide, wherein the diffraction reflection i and the diffraction reflection k have a half-value width of ≦ 1 °, respectively. The method according to any one of the above.
3−炭化水素前駆化合物が、プロパンであることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。 The process according to claim 1, wherein the C 3 -hydrocarbon precursor compound is propane.
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