JP2015520745A - (メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用により気相部分酸化する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜4、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の触媒活性多金属酸化物組成物上で、(メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用により気相部分酸化する方法に関する。
(収率A(モル%)=選択率S(モル%)×変換率U(モル%)/100モル%)。
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜2、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の触媒活性多金属酸化物組成物上で、(メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用により気相部分酸化する方法であって、
− 多金属酸化物組成物(I)中に含まれている、元素X1の全モル量の少なくとも50モル%が元素Wに割り当てられ、および
− 多金属酸化物組成物(I)の製造が、多金属酸化物組成物(I)の元素状成分の源からの混合物を水の存在下に過圧容器内で(水性混合物として)熱水処理に供し、その際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離し、およびこの前駆体物質を熱処理によって触媒活性多金属酸化物組成物(I)に変換する方法により行なわれることを特徴とする前記方法が使用される。
X3は、本発明によれば、有利にSbを意味し、
X4は、本発明によれば、有利にNa、Kおよび/またはHを意味し、
X5は、本発明によれば、有利にCa、Srおよび/またはBaを意味し、
X6は、本発明によれば、有利にSi、Alおよび/またはTi、特に有利にSiおよび/またはAlを意味する。
X1=W、Nbおよび/またはCr、
X2=Cu、Ni、Coおよび/またはFe;とりわけ、元素X2の含まれている全体量の少なくとも50モル%、より良好に少なくとも70モル%、さらにより良好に少なくとも90モル%または100モル%が元素Cuに割り当てられており、
X3=Sb、
X4=Na、Kおよび/またはH、
X5=Ca、Srおよび/またはBa、
X6=Si、Alおよび/またはTi、
a=1〜5、
b=0.2〜4、
c=0.5〜18、
d=0〜10、
e=0〜2、
f=0〜2、
g=0〜15、および
n=一般式I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数を有する当該多金属酸化物組成物が好ましい。
Mo12VaX1 bX2 cX4 eX5 fX6 gOn (II)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=Wおよび/またはNb、
X2=Cuおよび/またはNi;とりわけ、元素X2の含まれている全モル量の少なくとも50モル%、より良好に少なくとも70モル%、さらにより良好に少なくとも90モル%または100モル%が元素Cuに割り当てられており、
X4=H、
X5=Caおよび/またはSr、
X6=Siおよび/またはAl、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜3、
e=0〜2、
f=0〜0.5、
g=0〜8、および
n=一般式II中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たす。
Mo12VaWbCucX4 eX5 fX6 gOn (III)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=少なくとも1つのアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、TiおよびZrの群からの1つ以上の元素、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜2、
e=0〜4、
f=0〜4、但し、eとfとの総和は、4を上回らず、
g=0〜40、および
n=一般式III中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数(または、換言すれば、一般式III中の酸素とは異なる元素の化学量論的係数ならびに前記元素の電荷数によって定められる、元素酸素の化学量論的係数)〕を満たす。
1.一般式I
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜4、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の触媒活性多金属酸化物組成物上で(メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用により気相部分酸化する方法であって、
− 多金属酸化物組成物(I)中に含まれる、元素X1の全モル量の少なくとも50モル%が元素Wに割り当てられ、および
− 多金属酸化物組成物(I)の製造が、多金属酸化物組成物(I)の元素状成分の源からの混合物を水の存在下に過圧容器内で(水性混合物として)熱水処理に供し、その際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離し、およびこの前駆体物質を熱処理によって触媒活性多金属酸化物組成物(I)に変換する方法により行なわれることを特徴とする、前記方法。
X1=W、Nbおよび/またはCr、
X2=Cu、Ni、Coおよび/またはFe、
X3=Sb、
X4=Na、Kおよび/またはH、
X5=Ca、Srおよび/またはBa、
X6=Si、Alおよび/またはTi、
a=1〜5、
b=0.2〜4、
c=0.5〜18、
d=0〜10、
e=0〜2、
f=0〜2、
g=0〜15、および
n=一般式I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数を有することを特徴とする、実施態様1から7までのいずれか1つによる方法。
Mo12VaX1 bX2 cX4 eX5 fX6 gOn (II)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=Wおよび/またはNb、
X2=Cuおよび/またはNi、
X4=H、
X5=Caおよび/またはSr、
X6=Siおよび/またはAl、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜3、
e=0〜2、
f=0〜0.5、
g=0〜8、および
n=一般式II中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、実施態様1から7までのいずれか1つによる方法。
Mo12VaWbCucX4 eX5 fX6 gOn (III)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、TiおよびZrの群からの1つ以上の元素、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜2、
e=0〜4、
f=0〜4、但し、eとfとの総和は、4を上回らず、
g=0〜40、および
n=一般式III中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、実施態様1から7までのいずれか1つによる方法。
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜4、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の触媒活性多金属酸化物組成物であって、
その際に、
− 前記多金属酸化物組成物(I)中に含まれる、元素X1の全モル量の少なくとも50モル%が元素Wに割り当てられ、および
− 前記多金属酸化物組成物(I)が、多金属酸化物組成物(I)の元素状成分の源からの混合物を水の存在下に過圧容器内で(水性混合物として)熱水処理に供し、その際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離し、およびこの前駆体物質を熱水処理によって触媒活性多金属酸化物組成物(I)に変換する方法により得られることを特徴とする、前記多金属酸化物組成物。
X1=W、Nbおよび/またはCr、
X2=Cu、Ni、Coおよび/またはFe、
X3=Sb、
X4=Na、Kおよび/またはH、
X5=Ca、Srおよび/またはBa、
X6=Si、Alおよび/またはTi、
a=1〜5、
b=0.2〜4、
c=0.5〜18、
d=0〜10、
e=0〜2、
f=0〜2、
g=0〜15、および
n=一般式I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数を有することを特徴とする、実施態様118から124までのいずれか1つによる多金属酸化物組成物。
Mo12VaX1 bX2 cX4 eX5 fX6 gOn (II)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=Wおよび/またはNb、
X2=Cuおよび/またはNi、
X4=H、
X5=Caおよび/またはSr、
X6=Siおよび/またはAl、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜3、
e=0〜2、
f=0〜0.5、
g=0〜8、および
n=一般式II中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、実施態様118から124までのいずれか1つによる多金属酸化物組成物。
Mo12VaWbCucX4 eX5 fX6 gOn (III)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、TiおよびZrの群からの1つ以上の元素、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜2、
e=0〜4、
f=0〜4、但し、eとfとの総和は、4を上回らず、
g=0〜40、および
n=一般式III中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、実施態様118から124までのいずれか1つによる多金属酸化物組成物。
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜4、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の多金属酸化物組成物の製造法であって、
− 前記多金属酸化物組成物(I)中に含まれる、元素X1の全モル量の少なくとも50モル%が元素Wに割り当てられ、および
− 前記多金属酸化物組成物(I)が、多金属酸化物組成物(I)の元素状成分の源からの混合物を水の存在下に過圧容器内で(水性混合物として)熱水処理に供し、その際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離し、およびこの前駆体物質を熱処理によって触媒活性多金属酸化物組成物(I)に変換することによって製造されることを特徴とする、前記方法。
X1=W、Nbおよび/またはCr、
X2=Cu、Ni、Coおよび/またはFe、
X3=Sb、
X4=Na、Kおよび/またはH、
X5=Ca、Srおよび/またはBa、
X6=Si、Alおよび/またはTi、
a=1〜5、
b=0.2〜4、
c=0.5〜18、
d=0〜10、
e=0〜2、
f=0〜2、
g=0〜15、および
n=一般式I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数を有することを特徴とする、実施態様227から233までのいずれか1つによる方法。
Mo12VaX1 bX2 cX4 eX5 fX6 gOn (II)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=Wおよび/またはNb、
X2=Cuおよび/またはNi、
X4=H、
X5=Caおよび/またはSr、
X6=Siおよび/またはAl、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜3、
e=0〜2、
f=0〜0.5、
g=0〜8、および
n=一般式II中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、実施態様227から233までのいずれか1つによる方法。
Mo12VaWbCucX4 eX5 fX6 gOn (III)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X4=1つ以上のアルカリ金属(Li、Na、K、Rbおよび/またはCs)および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属(Mg、Ca、Srおよび/またはBa)、
X6=Si、Al、TiおよびZrの群からの1つ以上の元素、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜2、
e=0〜4、
f=0〜4、但し、eとfとの総和は、4を上回らず、
g=0〜40、および
n=一般式III中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、実施態様227から233までのいずれか1つによる方法。
1.化学量論式Mo12V4Oxの比較混合酸化物の熱水処理による製造、およびアクロレインをアクリル酸とする、不均一系触媒作用による部分酸化の長時間運転における前記比較混合酸化物の性能試験
a)熱水処理すべき水性混合物の製造
最初に、ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物[(NH4)6Mo7O24・4H2O]8.83g(=Mo50mmol)を25℃で水120ml中に溶解した。生じる黄色の溶液を引き続きさらになお25℃で30分間攪拌した後、この溶液は、第1の水溶液を形成した。硫酸バナジル水和物3.28g(=12.5mmol V)を水120ml中に25℃で溶解することによって、第2の溶液を製造した。第1の水溶液を絶えず攪拌しながら、25℃の維持下に、第2の溶液を15分間内で連続的に第1の水溶液中に滴加した。生じる混合溶液の色は、暗色のバイオレットであった。
オートクレーブ中の反応空間の内筒は、テフロン製でありかつ取り外し可能な蓋を備えた中空円柱の幾何学的形状を有し、この中空円柱は、Viton(登録商標)のOリングで密閉されていた。このテフロン製中空円柱の外被の肉厚は、7.5mmであり、当該中空円柱の内径は、60mmであり、底面は、5.0mmの厚さであり、および前記反応空間の容積は、325mlであった。前記テフロン製中空円柱は、気密にネジ止め可能な蓋を備えた、耐圧性の外被によって取り囲まれていた。製造された前記テフロン製中空円柱の材料は、DIN タイプ1.4301の特殊鋼であった。テフロンで外装された熱電素子は、2つの蓋を通して、反応空間内に案内され(D−63477 Maintal在のTMH GmbH社のタイプK)、この発熱体を用いて、反応空間内の温度が検出された。この反応内部空間は、テフロンで外装された磁気棒を装備しており、この磁気棒は、前記反応空間を攪拌するために、通常の実験室用磁気攪拌プレートを用いて回転運動を設定することができた。加熱を、4つの電気的加熱カートリッジ(230V、400W、D−78567 Fridingen在のHeinz Stegmaier GmbH社)によって、特殊鋼製の耐圧性外被を取り囲む、アルミニウム製の2個の半殻形のスリーブ中で行なった。温度プログラムを制御するために、プログラミング可能なプロセス調整器(CAL Control Inc.社、Libertyville在、IL、60048−3764、米国のタイプCAL 9500P)を使用した。これに関する温度制御のために、さらなる熱電素子が加熱外被中に堅固に取り付けられていた。この加熱外被中のさらなる熱電素子は、過剰の温度からの保障措置に使用された。
熱処理のための装置は、当該装置自体の縦軸を中心に回転可能な石英ガラス製内側管およびこの内側管を取り囲む外被管を含む。
不均一系触媒作用による部分酸化の長時間運転における触媒性能の評価のために、当該長時間運転の代わりに、相応する性能挙動をより少ない時間的消費で望まれる、いわゆる温度プログラム化された部分酸化試験(TPPE)において採用しうることは、一般に公知である。
アクロレイン5容積%、
分子状酸素10容積%、および
ヘリウム85容積%。
a)熱水処理すべき水性混合物の製造
水120ml中に、25℃で最初に、ヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物10g(=Mo 56.6mmol)を溶解し、かつそれに引き続いてメタタングステン酸アンモニウム水和物2.9g(=W10.6mmol)[(NH4)6H2W12O41・18H2O]を溶解した。生じる黄色の溶液をさらになお25℃で30分間攪拌した後、この溶液は、第1の水溶液を形成した。
2.a)で製造された水溶液を、1.a)で製造された最終水溶液の記載に関連して、1.b)と同様に熱水処理した。その際に生じる水性懸濁液から、1.b)の記載に相応するやり方で、懸濁された固体をろ過によって分離し、シュウ酸水溶液で洗浄し、水で後洗浄し、および最終的に空気循環乾燥キャビネット中で乾燥して熱処理すべき前駆体物質とした。
2.b)で製造された前駆体物質を、1.b)で製造された前駆体物質の1.c)における熱処理(か焼)と同様に熱処理した。
アクロレインをアクリル酸とする、相応する触媒作用による部分酸化の長時間運転における、触媒性能を評価する目的のために、2.c)からの前記多金属酸化物を触媒活性物質として使用して、1.d)からのTPPEを含む3TP部分酸化サイクルを繰り返した。
a)出発水溶液の製造
2 lの収容能力を有するガラス製丸底フラスコ中で、温度が25℃である、1.5 lの予め装入された水の中へ、モリブデン酸アンモニウム四水和物41.998g(=Mo 237.8mmol)、メタバナジウム酸アンモニウム6.956g(=V 59.5mmol)(NH4VO3)およびメタタングステン酸アンモニウム水和物11.047g(=W 44.6mmol)を、記載された順序で攪拌混入した。60質量%の硝酸水溶液を添加することによって、水性混合物のpH値を5の値に調節した。引続き、なお90分間、還流下に攪拌し、その後に25℃へ冷却した。澄明な黄色がかったオレンジ色の水溶液を生じた。
使用される噴霧乾燥装置は、J.Kunert,Dissertation,TU Darmstadt 2003中に記載されている。
3.b)で製造された噴霧粉末を、1.b)で製造された前駆体物質に関連する1.c)の記載と同様に熱処理した。
アクロレインをアクリル酸とする、相応する触媒作用による部分酸化の長時間運転における、触媒性能を評価する目的のために、3.c)からの前記比較多金属酸化物を触媒活性物質として使用して、1.d)からのTPPEを含む3TP部分酸化サイクルを繰り返した。
a)2.a)からの最終水溶液の製造を繰り返した。
3.c)からの粉末状比較多金属酸化物10gを水150ml中に懸濁させ、その際に生じる水性懸濁液を1.b)からのオートクレーブの反応空間内に供給し、かつ1.b)の記載と同様に熱水処理した。
2.d)と同様に方法を実施した。しかし、この反応ガス混合物流は、次の組成を有していた:
アクロレイン5容積%、
分子状酸素10容積%、
H2O7容積%、および
ヘリウム78容積%。
5.と同様に方法を実施した。しかし、この反応ガス混合物流は、次の組成を有していた:
アクロレイン5容積%、
分子状酸素10容積%、
H2O7容積%、および
ヘリウム78容積%。
a)2.d)または3.d)と同様に方法を実施した。しかし、この反応ガス混合物流は、次の組成を有していた:
メタクロレイン5容積%、
分子状酸素10容積%、および
ヘリウム85容積%。
AMA(2.d):AMA(3.d)=2.2
であった。
メタクロレイン5容積%、
分子状酸素10容積%、
H2O7容積%、および
ヘリウム78容積%。
(以下の記載の場合、任意に存在する水和水は、明らかに問題にされない)
収容能力が4 lでありかつ攪拌装置を装備したガラス製四口フラスコ中で、温度が25℃である、1.046 lの水の中へ、25℃を維持しながら、ヘプタモリブデン酸アンモニウム87.2g(=Mo 495.3mmol、H.C.Starck GmbH社)を溶解した。その後に、パラタングステン酸アンモニウム24.7g(=W 95.4mmol、BASF SE社)を添加し、生じる水性混合物を80℃で30分間攪拌した。生じる80℃を有する溶液は、溶液Iを形成した。
(以下の記載の場合、任意に存在する水和水は、明らかに問題にされない)
リング状シェル型触媒SK2をシェル型触媒SK1の製造と同様に製造した。しかし、水溶液Iは、パラタングステン酸アンモニウム24.7gの代わりに、同じ物質を13.1gだけ同量の水中にW源として溶解して含有し、および溶液IIは、硫酸バナジル28.3g(Fischer Scientific社)および硫酸銅(II)12.6g(=Cu50.5mmol、Sigma Aldrich)を水1.046 l中に溶解して含有していた。
90℃の温かい水5400g中に、5分間以内にヘプタモリブデン酸アンモニウム四水和物450.0g(Mo含量=54.5質量%)を溶解した。引続き、90℃の維持下にメタバナジウム酸アンモニウム82.0g(V含量=43.5質量%)を添加し、生じる溶液を90℃でさらに40分間、後攪拌した。次に、パラタングステン酸アンモニウム七水和物175.4g(W含量=71質量%)を添加し、生じる溶液を90℃で30分間、後攪拌した。
この製造は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第102010023312号明細書A1の比較例1Bの記載と同様に行なわれた。元素状成分の水溶液を噴霧乾燥し、および生じる噴霧粉末を後加工してリング状の比較シェル型触媒VSK2とした(使用されたリング状キャリヤーおよび被覆法は、(本)明細書の項目「9.」の記載に相当した)。か焼の際の最も高い材料温度は、400℃であった。
前記シェル型触媒をそのつど、塩浴(硝酸カリウム53質量%と亜硝酸ナトリウム40質量%と硝酸ナトリウム7質量%とからなる混合物)によって再洗浄された、上方から下向きに次のように被覆されていた反応管(V2A鋼、外径30mm、肉厚2mm、内径26mm、長さ465cm)中で試験した:
区間1:長さ79cm、
空の管、
区間2:長さ62cm、
幾何学的寸法7mm×3mm×4mm(外径×長さ×内径、CeramTec社 のSteatit C 220)のステアタイトリングからなる前層、
区間3:長さ100cm、
幾何学的寸法7mm×3mm×4mm(外径×長さ×内径、CeramTec社 のSteatit C 220)のステアタイトリング15質量%およびそのつ どのシェル型触媒80質量%からなる均一な混合物からなる触媒固定層、
区間4:長さ200cm、
区間3においてもそのつど使用されるシェル型触媒だけからなる触媒固定層、
区間5:長さ10cm、
区間2と同じステアタイトリングからなる後層、
区間6:長さ14cm。
アクロレイン 4.3容積%、
プロペン 0.2容積%、
プロパン 0.2容積%、
アクリル酸 0.3容積%、
O2 5.4容積%、
H2O 7容積%、
COおよびCO2 0.4容積%、および
N2 82.2容積%。
Claims (25)
- 一般式I
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜4、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の触媒活性多金属酸化物組成物上で、(メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用により気相部分酸化する方法であって、
− 前記多金属酸化物組成物(I)中に含まれる、元素X1の全モル量の少なくとも50モル%が元素Wに割り当てられ、および
− 前記多金属酸化物組成物(I)の製造が、前記多金属酸化物組成物(I)の元素状成分の源からの混合物を水の存在下に過圧容器内で熱水処理に供し、その際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離し、およびこの前駆体物質を熱処理によって触媒活性多金属酸化物組成物(I)に変換する方法により行なわれることを特徴とする、前記方法。 - 前記触媒活性多金属酸化物組成物は、一般的な化学量論式II
Mo12VaX1 bX2 cX4 eX5 fX6 gOn (II)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=Wおよび/またはNb、
X2=Cuおよび/またはNi、
X4=H、
X5=Caおよび/またはSr、
X6=Siおよび/またはAl、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜3、
e=0〜2、
f=0〜0.5、
g=0〜8、および
n=一般式II中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 前記多金属酸化物組成物中に含まれている元素X2の全モル量の少なくとも50モル%が元素Cuに割り当てられていることを特徴とする、請求項2記載の方法。
- 前記触媒活性多金属酸化物組成物は、一般的な化学量論式III
Mo12VaWbCucX4 eX5 fX6 gOn (III)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X4=1つ以上のアルカリ金属および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属、
X6=Si、Al、TiおよびZrの群からの1つ以上の元素、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜2、
e=0〜4、
f=0〜4、但し、eとfとの総和は、4を上回らず、
g=0〜40、および
n=一般式III中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、請求項1記載の方法。 - 前記熱水処理を100℃超ないし600℃の範囲内の温度で行なうことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱水処理を50MPa以下の過圧の作業圧力で行なうことを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱水処理中に過圧容器内に存在する、水および前記元素状成分の源の量に対して、前記源の全体量の全割合は、3〜60質量%であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱水処理に供される水性混合物は、25℃および103.1kPaの際に1以上および3以下のpH値を有することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記元素状成分バナジウムの少なくとも1つの源は、バナジウムを酸化状態+4で含むことを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱水処理の際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離することは、前記固体を少なくとも1回機械的に分離すること、およびこの機械的に分離された固体を、有機酸、無機酸、およびこれらの酸の水溶液からなる群からの少なくとも1つの洗浄液で、少なくとも1回洗浄することを含むことを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記前駆体物質の熱処理の際の温度は、350〜650℃であることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記触媒活性多金属酸化物組成物は、シェル型触媒の活性物質であり、このシェル型触媒において、当該多金属酸化物組成物がキャリヤー体の表面上に施されていることを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記活性多金属酸化物組成物の比表面積は、15m2/g以上であることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法。
- 一般式I
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜4、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の多金属酸化物組成物であって、
その際に、
− 前記多金属酸化物組成物(I)中に含まれる、元素X1の全モル量の少なくとも50モル%が元素Wに割り当てられ、および
− 前記多金属酸化物組成物(I)が、多金属酸化物組成物(I)の元素状成分の源からの混合物を水の存在下に過圧容器内で(水性混合物として)熱水処理に供し、その際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離し、およびこの前駆体物質を熱処理によって多金属酸化物組成物(I)に変換する方法により得られることを特徴とする、前記多金属酸化物組成物。 - 前記触媒活性多金属酸化物組成物は、一般的な化学量論式III
Mo12VaWbCucX4 eX5 fX6 gOn (III)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X4=1つ以上のアルカリ金属および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属、
X6=Si、Al、TiおよびZrの群からの1つ以上の元素、
a=2〜4、
b=0.2〜3、
c=0.5〜2、
e=0〜4、
f=0〜4、但し、eとfとの総和は、4を上回らず、
g=0〜40、および
n=一般式III中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕を満たすことを特徴とする、請求項14記載の多金属酸化物組成物。 - 前記熱水処理が100℃超〜600℃の温度で行なわれることを特徴とする、請求項14または15記載の多金属酸化物組成物。
- 前記熱水処理が、50MPa以下の過圧の作業圧力で行なわれることを特徴とする、請求項14から16までのいずれか1項に記載の多金属酸化物組成物。
- 前記熱水処理に供される水性混合物が、25℃および103.1kPaの際に1以上および3以下のpH値を有することを特徴とする、請求項14から17までのいずれか1項に記載の多金属酸化物組成物。
- 前記元素状成分バナジウムの少なくとも1つの源が、バナジウムを酸化状態+4で含むことを特徴とする、請求項14から18までのいずれか1項に記載の多金属酸化物組成物。
- (メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用による気相部分酸化を実施するための触媒活性物質としての、請求項14から19までのいずれか1項に記載の多金属酸化物組成物の使用。
- キャリヤー体および当該キャリヤー体の表面上に施された触媒活性物質ならびに任意に、当該活性物質を前記キャリヤー体の表面上に施すための結合剤からなるシェル型触媒であって、前記触媒活性物質が請求項14から19までのいずれか1項に記載の多金属酸化物組成物であることを特徴とする、前記シェル型触媒。
- (メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用による気相部分酸化を実施するための触媒としての、請求項21記載のシェル型触媒の使用。
- 一般式I
Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (I)
〔式中、前記変数は次の意味をもつ:
X1=W、Nb、Ta、Crおよび/またはCe、
X2=Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび/またはZn、
X3=Sb、Teおよび/またはBi、
X4=1つ以上のアルカリ金属および/またはH、
X5=1つ以上のアルカリ土類金属、
X6=Si、Al、Tiおよび/またはZr、
a=1〜6、
b=0.2〜8、
c=0〜18、
d=0〜40、
e=0〜4、
f=0〜4、
g=0〜40、および
n=I中の酸素とは異なる元素の原子価および頻度によって定められる数〕の多金属酸化物組成物の製造法であって、
− 前記多金属酸化物組成物(I)中に含まれる、元素X1の全モル量の少なくとも50モル%が元素Wに割り当てられ、および
− 前記多金属酸化物組成物(I)が、多金属酸化物組成物(I)の元素状成分の源からの混合物を水の存在下に過圧容器内で(水性混合物として)熱水処理に供し、その際に新たに形成される固体を前駆体物質として分離し、およびこの前駆体物質を熱処理によって触媒活性多金属酸化物組成物(I)に変換することによって製造されることを特徴とする、前記方法。 - (メタ)アクロレインを(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用により気相部分酸化する方法であって、前記多金属酸化物組成物が請求項14から19までのいずれか1項に記載の多金属酸化物組成物であることを特徴とする、前記方法。
- (メタ)アクロレインをシェル型触媒上で(メタ)アクリル酸とする、不均一系触媒作用により気相部分酸化する方法であって、前記シェル型触媒が請求項21記載のシェル型触媒であることを特徴とする、前記方法。
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