JP2008545743A - エタンを選択的に酸化してエチレンを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] 本発明は、エチレンの製造に関する。とくに、バナジウムおよびタングステンまたはモリブデンを含む混合酸化触媒を使用してエタンを選択的に酸化してエチレンを製造する方法を開示する。
[0002] 500℃を超える温度の気相中におけるエチレンへのエタンの酸化脱水素は、例えば米国特許第4,250,346号、第4,524,236号および第4,568,790号で考察されている。
[0009] 驚くべきことに、式MoaVvTaxTeyを有する触媒を使用するとき、高い選択率および優れた空時収量で、簡便な仕方で、比較的穏やかな条件下で、エチレンへとエタンを酸化できることを見出した。好ましくはaは1.0であり;vは約0.01〜約1.0、更に好ましくは約0.1〜約0.5であり;xは約0.01〜約1.0、更に好ましくは約0.05〜約0.2であり;そしてyは約0.01〜約1.0、更に好ましくは約0.1〜約0.5である。
[0011] 本発明は、ガス供給物を、式MoaVvTaxTeyを有する触媒と接触させることによって、エタンおよび酸素を含むガス供給物からエチレンを選択的に調製すための方法を提供する。好ましくはaは1.0であり;vは約0.01〜約1.0、更に好ましくは約0.1〜約0.05であり;xは約0.01〜約1.0、更に好ましくは約0.05〜約0.2であり;そして、yは約0.01〜約1.0、更に好ましくは約0.1〜約0.5である。本明細書で使用される触媒とは、式MoaVvTaxTeyの触媒のことである。当業者は、触媒は、実際には、式MoaVvTaxTeyOzを有する混合酸化物であることを了解するだろう。酸素の量、すなわちzは、A、V、TaおよびTeの酸化状態によって決まり、一般的には特定できない。
不活性雰囲気は、触媒前駆体上に流す場合もあるし流さない場合もある。典型的には、窒素を使用する場合は、流展(flowing)を使用する。不活性雰囲気がアルゴンである場合、典型的には、流展は使用しない。不活性雰囲気が触媒前駆体の表面上を流れる場合、流量は、広範囲に、例えば1〜500hr−1の空間速度で変えることができる。
焼成は、典型的には、350℃〜850℃、好ましくは400℃〜700℃、更に好ましくは500℃〜640℃で行う。焼成は、触媒を形成するのに充分に長い間行う。一つの実施態様では、焼成は、0.5〜30時間、好ましくは1〜25時間、そして更に好ましくは1〜15時間行う。
流動床で使用するためには、触媒は、通常は、10〜200μmの粒径まで粉砕するか、または噴霧乾燥によって調製する。
上記触媒を使用している流動床反応器である酸化反応器にエタンを提供する。特に好ましい実施態様にしたがって、触媒は、式MoaVvTaxTeyOz(式中、a、v、x、yおよびzは、既に上で規定したものである)を有する。特に好ましい実施態様にしたがって、触媒は、式Mo1.0V0.3Ta0.1Te0.3Ozを有する。酸素も反応器に提供する。
実施例1:
[0030] 式Mo1V0.33TaO.12Te0.28Ozを有する触媒は、以下のように調製される:すなわち、25.0gのモリブデン酸アンモニウム四水化物(Aldrich Chemical Company)、5.47gのメタバナジウム酸アンモニウム(Aldrich Chemical Company)および9.10gのテルル酸(Aldrich Chemical Company)を、80℃まで加熱して400mLの水に溶かす。室温に冷却後、28.0mLのシュウ酸タンタル水溶液(0.5M Ta、1.5M オキサレート)を加える。50℃の温かい水浴を有する回転蒸発器によって水を除去して触媒前駆体固体を得る。焼成前に、その固体を120℃で乾燥させる。
Claims (27)
- 反応器中においてガス供給物を、下式
MoaVvTaxTeyOz
(式中、aは1.0であり、vは約0.01〜約1.0であり、xは約0.01〜約1.0であり、そしてyは約0.01〜約1.0であり、そしてzは、触媒を電気的に中性にするために必要な酸素原子の数である)を有する触媒と接触させてエチレンを含む流出物を生成させる工程を含む、エタンおよび酸素を含むガス供給物からエチレンを調製する方法。 - 該ガス供給物が、更にエチレンを含む請求項1記載の方法。
- aが1.0であり、vが約0.1〜約0.5であり、xが約0.05〜約0.2であり、そしてyが約0.1〜約0.5である請求項1記載の方法。
- AがMoである請求項1記載の方法。
- XがTaである請求項1記載の方法。
- YがTeである請求項1記載の方法。
- 該触媒が、式Mo1.0V0.3Ta0.1Te0.3Ozを有する請求項1記載の方法。
- 該反応器が、該触媒を含む固定床反応器である請求項1記載の方法。
- 該反応器が、該触媒を含む流動床反応器である請求項1記載の方法。
- 該ガス供給物が、約200℃〜約500℃の温度で該触媒と接触する請求項1記載の方法。
- 該ガス供給物が、約200℃〜約400℃の温度で該触媒と接触する請求項10記載の方法。
- 該触媒を、多孔質二酸化ケイ素、焼成二酸化ケイ素、珪藻土、シリカゲル、多孔質および非多孔質の酸化アルミニウム、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、二酸化トリウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化スズ、二酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化ホウ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、リン酸ホウ素、リン酸ジルコニウム、ケイ酸アルミニウム。窒化ケイ素、炭化ケイ素、およびガラス、炭素、炭素繊維、活性炭、金属酸化物または金属網目構造、および対応モノリスから成る群より選択される担体の上に担持する請求項1記載の方法。
- 該触媒を、担体上に担持しない請求項1記載の方法。
- 該触媒を、材料中に封入する請求項1記載の方法。
- 該材料を、SiO2、P2O5、MgO、Cr2O3、TiO2、ZrO2およびAl2O3から成る群より選択する請求項14記載の方法。
- エタンおよびプロパンを含む供給物前駆体を分離してエタンを提供する工程を更に含む請求項1記載の方法。
- 該流出物が一酸化炭素を含み、更に、該流出物を選択的に酸化して一酸化炭素を二酸化炭素へと転化させる工程を含む請求項1記載の方法。
- 該流出物から二酸化炭素を除去する工程を更に含む請求項17記載の方法。
- 該流出物を蒸留して未反応のエタンを除去する工程を更に含む請求項1、16または18のいずれか一つに記載の方法。
- 該反応器へと該未反応エタンを再循環させる工程を更に含む請求項19記載の方法。
- 該流出物が酢酸を含み、該方法が、該流出物から酢酸を分離する工程を更に含む請求項1、16または18のいずれか一つに記載の方法。
- 該流出物が、水、プロピオン酸またはそれらの混合物を含み、該方法が、該酢酸から該水および該プロピオン酸を分離する工程を更に含む請求項21記載の方法。
- 該エチレンを酢酸と反応させて酢酸ビニルを製造する工程を更に含む請求項1、16、17または18のいずれか一つに記載の方法。
- 該酢酸の少なくともいくらかを該反応器で製造する請求項23記載の方法。
- 該触媒が、約50%〜約80%のエチレンに関する選択率を有する請求項1記載の方法。
- エチレンに関する該選択率が、約70%〜約80%である請求項25記載の方法。
- 約200℃〜約400℃の温度で、エタンおよび酸素を含むガス供給物と式Mo1.0V0.33Ta0.12Te0.28Ozを有する触媒とを接触させる工程を含む、エタンを酸化してエチレンおよび酢酸を製造する方法。
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