JP2640356B2 - Acrylonitrile manufacturing method - Google Patents

Acrylonitrile manufacturing method

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JP2640356B2 JP63091697A JP9169788A JP2640356B2 JP 2640356 B2 JP2640356 B2 JP 2640356B2 JP 63091697 A JP63091697 A JP 63091697A JP 9169788 A JP9169788 A JP 9169788A JP 2640356 B2 JP2640356 B2 JP 2640356B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流動床によるプロピレンの気相接触アンモ
酸化によりアクリロニトリルを製造する方法に関し、詳
しくはアクリロニトリル収率が高くかつ機械的強度のす
ぐれたモリブデン・ビスマス・鉄・ニッケル・アルカリ
金属系触媒を使用する流動床によるプロピレンの気相接
触アンモ酸化によりアクリロニトリルを製造する方法を
提供することに関する。
The present invention relates to a method for producing acrylonitrile by gas phase catalytic ammoxidation of propylene in a fluidized bed, and more particularly to a method for producing acrylonitrile with high yield and excellent mechanical strength. The present invention relates to a method for producing acrylonitrile by gas phase catalytic ammoxidation of propylene in a fluidized bed using a molybdenum / bismuth / iron / nickel / alkali metal catalyst.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、プロピレンのアンモ酸化により、アクリロニト
リルを製造する際に用いる触媒は種々提案されており、
なかでも特に、モリブデン・ビスマス系触媒は数々の多
成分系触媒の提案がなされている。例えば、特公昭36−
5870号、特公昭38−17967号、特公昭39−8512号、特公
昭45−35287号、特開昭48−47476号、特公昭51−33888
号、特公昭60−36812号公報記載の方法など、種々の角
度から改良が続けられている。
Conventionally, various catalysts used for producing acrylonitrile by ammoxidation of propylene have been proposed,
Above all, many molybdenum-bismuth catalysts have been proposed as multi-component catalysts. For example,
No. 5870, JP-B-38-17967, JP-B-39-8512, JP-B-45-35287, JP-A-48-47476, JP-B-51-33888
And the method described in Japanese Patent Publication No. Sho 60-36812 has been improved from various angles.

しかし、流動床反応でこれらの触媒を用いる場合は、
アクリロニトリル収率が必ずしも十分に高くないこと、
十分に強度の大きい触媒を製造するのが難しいこと、コ
バルト等高価なものを触媒成分として使用しなければな
らないことなどの問題があり、工業的見地からの改良が
望まれていた。
However, when using these catalysts in fluidized bed reactions,
That the acrylonitrile yield is not necessarily high enough,
There are problems that it is difficult to produce a catalyst having sufficiently high strength and that an expensive catalyst such as cobalt must be used as a catalyst component. Therefore, improvement from an industrial point of view has been desired.

モリブデン・ビスマス系流動床触媒の製法に関して
は、いくつかの方法が提案されている。例えば、特公昭
37−8568号公報には硝酸アンモニウムを含有するモリブ
デン、ビスマス、シリカよりなるスラリーを噴霧乾燥す
る方法、特公昭54−12913号公報にはモリブデン・ビス
マス・鉄・ナトリウム・リン系の狭く限定された組成範
囲で触媒を調製する方法、特公昭57−49253号公報には6
6℃より低い温度でヘプタモリブデン酸塩を含有する水
性懸濁液にシリカゾルを段階的に添加したのち、リン
酸、さらにビスマス・鉄・コバルト・ニッケルなどの成
分を加える方法、特開昭55−56839号公報、特開昭55−1
39839号公報、特開昭57−65329号公報、特開昭57−7514
7号公報等にはpH値が1以下、スラリー温度が60℃以下
である各種のモリブデン・ビスマス系耐摩耗性流動触媒
の製法が報告されている。
Several methods have been proposed for producing a molybdenum-bismuth-based fluidized bed catalyst. For example,
Japanese Patent Publication No. 37-8568 discloses a method of spray-drying a slurry comprising molybdenum, bismuth and silica containing ammonium nitrate. A method for preparing a catalyst within the range described in JP-B-57-49253 is disclosed.
A method in which silica sol is added stepwise to an aqueous suspension containing heptamolybdate at a temperature lower than 6 ° C., and then phosphoric acid and further components such as bismuth, iron, cobalt and nickel are added. 56839 gazette, JP-A-55-1
39839 JP, JP-A-57-65329, JP-A-57-7514
Publication No. 7 and the like report various methods for producing a molybdenum-bismuth-based wear-resistant fluidized catalyst having a pH value of 1 or less and a slurry temperature of 60 ° C. or less.

しかし、コバルトを含有しないモリブデン・ビスマス
系触媒においては、特公昭48−43096号公報に記述され
ているようにアクリロニトリル収率は低く、また流動床
反応に適する強度を持つ流動床触媒を得ることは困難で
あった。
However, in the case of molybdenum-bismuth catalyst containing no cobalt, as described in JP-B-48-43096, the yield of acrylonitrile is low, and it is not possible to obtain a fluidized bed catalyst having strength suitable for a fluidized bed reaction. It was difficult.

〔本発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the present invention]

本発明の目的は、流動床反応器でプロピレンを気相接
触アンモ酸化して得られるアクリロニトリルを製造する
際に、すぐれた触媒活性を有し、かつ触媒の耐摩耗性も
大きく、しかもコバルトを含有しないモリブデン・ビス
マス・鉄・ニッケル・アルカリ金属を主成分とする多元
系流動床触媒を用いることによって、アクリロニトリル
を高収率で取得する方法を提供することにある。
An object of the present invention is to produce acrylonitrile obtained by gas-phase catalytic ammoxidation of propylene in a fluidized-bed reactor, to have excellent catalytic activity, to have a high abrasion resistance of the catalyst, and to contain cobalt. An object of the present invention is to provide a method for obtaining acrylonitrile in a high yield by using a multi-component fluidized bed catalyst mainly containing molybdenum, bismuth, iron, nickel, and an alkali metal.

〔問題点を解決するための手段〕 本発明によるアクリロニトリルの製造法は、流動床に
よるプロピレンの気相接触アンモ酸化に際して、 (i)触媒組成が、実験式 QqRrMo10BiaFebNicOd(SiO2 (式中、QはPおよび/またはBであり、RはLi,Na,K,
RbおよびCsからなる群から選ばれた少なくとも1種のア
ルカリ金属元素であり、添字q,r,a,b,c,dおよびeは原
子比を示し、q=0〜3、r=0.01〜1.5、a=0.1〜
3、b=0.1〜2.5、c=4〜8、d=上記各成分が結合
して生成する酸化物に対応する酸素の数およびe=20〜
150である。) で表わされる範囲になるように、 (ii)上記触媒成分のうち、少なくともMoおよびFe成分
を含む溶液もしくはスラリーを調合かつこの溶液もしく
はスラリーのpHを5以下に調整し、 (iii)得られた溶液もしくはスラリーを50℃ないし120
℃の温度範囲で溶液もしくはスラリーの形態を保ちつ
つ、少なくとも10分間加熱処理し、 (iv)MoおよびFe以外の触媒成分は、上記(iii)の工
程の前、工程中、または工程後の任意のスラリーに添加
し、 (v)次いで、このようにして得られた触媒成分を含む
スラリーを噴霧乾燥して球状粒子をつくり、この粒子を
焼成すること、 によって得られた流動床触媒を用いることを特徴とする
ものである。
[Means for Solving the Problems] The process for producing acrylonitrile according to the present invention is characterized in that, in the gas phase catalytic ammoxidation of propylene by a fluidized bed, (i) the catalyst composition is determined by the empirical formula Q q R r Mo 10 Bi a Fe b Ni c O d (SiO 2 ) e (wherein Q is P and / or B, and R is Li, Na, K,
At least one alkali metal element selected from the group consisting of Rb and Cs, and the subscripts q, r, a, b, c, d, and e indicate atomic ratios, and q = 0 to 3, r = 0.01 to 1.5, a = 0.1 ~
3, b = 0.1 to 2.5, c = 4 to 8, d = the number of oxygen corresponding to the oxide formed by combining the above components and e = 20 to
It is 150. (Ii) preparing a solution or slurry containing at least Mo and Fe components among the above catalyst components and adjusting the pH of the solution or slurry to 5 or less; Solution or slurry from 50 ° C to 120
(Iv) heating the catalyst component other than Mo and Fe before, during, or after the step (iii) above while maintaining the form of the solution or slurry in the temperature range of (V) Then, the slurry containing the catalyst component thus obtained is spray-dried to form spherical particles, and the particles are calcined. It is characterized by the following.

以下、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described specifically.

流動床によるプロピレンの気相接触アンモ酸化は公知
の技術であって、本発明と矛盾しない限り公知の技術を
利用することができる。
The gas phase catalytic ammoxidation of propylene by a fluidized bed is a known technique, and any known technique can be used without contradicting the present invention.

本発明は、この反応をシリカにモリブデン、ビスマ
ス、鉄、ニッケルおよびアルカリ金属の各成分を担持さ
せてなる酸化物組成物、あるいはこれら成分の外に、更
に他の成分たとえばリン、ホウ素等を担持せしめた酸化
物組成物の存在下に実施するものである。
In the present invention, this reaction is carried out by using an oxide composition comprising molybdenum, bismuth, iron, nickel and alkali metal components supported on silica, or, in addition to these components, further supporting other components such as phosphorus and boron. It is carried out in the presence of a reduced oxide composition.

本発明の重要な点は、使用する触媒にあり、この触媒
は前記実験式で示した触媒組成を有するいかなる触媒で
もよい。この触媒組成において、アクリロニトリル収率
を向上させるために、特に好ましい各成分の原子比はMo
成分=10の時、r=0.05〜1.0、a=0.5〜2.5、b=0.5
〜2、c=4.5〜7.5およびe=40〜100である。
An important aspect of the present invention lies in the catalyst used, which can be any catalyst having the catalyst composition shown in the empirical formula. In this catalyst composition, in order to improve the acrylonitrile yield, a particularly preferable atomic ratio of each component is Mo.
When component = 10, r = 0.05-1.0, a = 0.5-2.5, b = 0.5
22, c = 4.5-7.5 and e = 40-100.

本発明の触媒を構成するモリブデン・ビスマス・鉄・
ニッケル・アルカリ金属・ケイ素あるいはさらにリン・
ホウ素などの各成分が触媒中でどのような化合物となっ
て活性、物性への効果発現に寄与しているかは十分に明
らかではない。しかし、前記触媒の組成が実験式の範囲
からはずれたり、また触媒の調製条件を変えると目的達
成が困難になることから各触媒構成元素および触媒調製
条件が効果発現のために相互に密接に関連していること
は明らかである。
Molybdenum, bismuth, iron, and iron constituting the catalyst of the present invention
Nickel, alkali metal, silicon or even phosphorus
It is not sufficiently clear what kind of compound each component such as boron contributes to the effect on the activity and physical properties in the catalyst. However, since the composition of the catalyst deviates from the range of the empirical formula, and if the preparation conditions of the catalyst are changed, it becomes difficult to achieve the purpose, the respective catalyst constituent elements and the catalyst preparation conditions are closely related to each other for the expression of the effect. It is clear that you are doing.

たとえば、触媒構成成分の原子比がMo成分=10の時、
q>3、r<0.01あるいはr>1.5、a<0.1あるいはa
>3、b<0.1、あるいはb>2.5、c<4あるいはc>
8ではアクリロニトリルの選択率が低下するか、または
触媒の物性が悪くなる。eは20より少ないと触媒の強度
が弱くなり、150を越えると触媒活性が低下する。ま
た、ニッケル成分を周期律表同族のコバルト成分で置き
変えるとアクリロニトリルの選択率が低下する。
For example, when the atomic ratio of the catalyst components is Mo component = 10,
q> 3, r <0.01 or r> 1.5, a <0.1 or a
> 3, b <0.1, or b> 2.5, c <4 or c>
In the case of 8, the selectivity of acrylonitrile decreases or the physical properties of the catalyst deteriorate. If e is less than 20, the strength of the catalyst becomes weak, and if it exceeds 150, the catalytic activity decreases. Also, when the nickel component is replaced with a cobalt component of the same family as the periodic table, the selectivity of acrylonitrile decreases.

本発明のもう一つの重要な点は、触媒の調製法にあ
り、本発明で使用される触媒は、以下に述べるようにス
ラリーを調製することによって、製造されなければなら
ない。
Another important point of the present invention lies in the method for preparing the catalyst, and the catalyst used in the present invention must be produced by preparing a slurry as described below.

触媒原料 本触媒を構成している各成分の出発原料としては、そ
れぞれの酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩などの多く
の種類のものの中から選ぶことができる。
Starting material for each component constituting the present catalyst can be selected from many types such as oxides, hydroxides, chlorides and nitrates.

モリブデン成分の原料としては、たとえば三酸化モリ
ブデンのようなモリブデン酸化物、モリブデン酸、パラ
モリブデン酸アンモニウム、メタモリブデン酸アンモニ
ウム、およびリンモリブデン酸、ケイモリブデン酸のよ
うなモリブデンを含むヘテロポリ酸またはその塩などが
用いられる。
Examples of the raw material of the molybdenum component include molybdenum oxides such as molybdenum trioxide, molybdic acid, ammonium paramolybdate, ammonium metamolybdate, and molybdenum-containing heteropolyacids such as phosphomolybdic acid and silico-molybdic acid, or salts thereof. Are used.

ビスマス成分の原料としては、たとえば硝酸ビスマ
ス、硫酸ビスマスなどのビスマス塩、三酸化ビスマス、
金属ビスマスの硝酸酸化物などが用いられる。
As a raw material of the bismuth component, for example, bismuth salts such as bismuth nitrate and bismuth sulfate, bismuth trioxide,
For example, nitric oxide of metal bismuth is used.

鉄成分の原料としては、たとえば酸化第一鉄、酸化第
二鉄、四三酸化鉄や硝酸鉄、塩化鉄、水酸化鉄を用いる
ことができるほか、金属鉄を加熱しな硝酸に溶解して用
いてもよい。
As a raw material for the iron component, for example, ferrous oxide, ferric oxide, iron tetroxide, iron nitrate, iron chloride, and iron hydroxide can be used. May be used.

ニッケル成分の原料としては、たとえばニッケルの酸
化物、水酸化物、金属ニッケルの硝酸酸化物を用いるこ
とができる。
As a raw material of the nickel component, for example, nickel oxide, hydroxide, or metal nickel nitrate can be used.

R成分中、リン成分の原料としてはリン酸またはその
塩を、ホウ素成分の原料としては、ホウ酸またはその塩
が用いられる。
In the R component, phosphoric acid or a salt thereof is used as a raw material of the phosphorus component, and boric acid or a salt thereof is used as a raw material of the boron component.

Q成分すなわち、アルカリ金属であるリチウム、ナト
リウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウム成分の原
料としては、各成分の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、酸化
物、塩化物などを用いるのがよい。
As the raw material for the Q component, that is, the lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium components that are alkali metals, it is preferable to use nitrates, carbonates, hydroxides, oxides, chlorides, and the like of each component.

本発明で使用される触媒においては、担体成分として
シリカが用いられる。その理由は、シリカが流動床触媒
の強度に関し、他の担体成分よりすぐれていること。触
媒活性成分とほとんど反応しないこと。触媒活性に悪影
響を与えないことなどのためである。シリカの使用によ
って、流動床触媒として使用に耐える強度が与えられ、
且つ良好な流動化状態を達成するための適度な粒子密度
が与えられる。
In the catalyst used in the present invention, silica is used as a carrier component. The reason is that silica is superior to other support components in the strength of the fluidized bed catalyst. Reacts little with catalytically active components. This is for not adversely affecting the catalytic activity. The use of silica provides strength to withstand use as a fluidized bed catalyst,
In addition, an appropriate particle density for achieving a good fluidized state is provided.

担体成分であるシリカの原料としては、シリカゾルま
たは微粉末シリカが用いられる。好ましいシリカゾルと
しては、シリカ濃度が約5ないし約90重量%の範囲内の
ものである。
As a raw material of silica as a carrier component, silica sol or fine powder silica is used. Preferred silica sols have a silica concentration in the range of about 5 to about 90% by weight.

スラリー調製 前記各成分原料からのスラリーの調製に際しては、先
ず、前記触媒原料のうち、Mo成分原料とFe成分原料とを
混合して、両成分を含有するスラリーをつくる。Q,R,B
i,Niおよびシリカ各成分原料は、はじめから混合しても
よいし、また後記のpH調整後、または加熱処理後のスラ
リーに添加混合してもよい。ここで重要なことはpH調整
前のスラリーには、少なくともMoおよびFe両成分の原料
が存在するように、スラリーの調合を行うことである。
Slurry Preparation In preparing a slurry from each of the component materials, first, of the catalyst materials, a Mo component material and a Fe component material are mixed to prepare a slurry containing both components. Q, R, B
The i, Ni and silica component raw materials may be mixed from the beginning, or may be added to and mixed with the slurry after pH adjustment or heat treatment described below. What is important here is that the slurry is prepared so that at least the raw materials of both the Mo and Fe components exist in the slurry before the pH adjustment.

次いで、少なくともMoおよびFe各成分原料を含むスラ
リーをよく攪拌しながら、スラリーのpHが5以下になる
ように調節する。pHが5より大きいとスラリーは粘度が
高くなり、またはゲル状となるため、スラリーの攪拌が
困難となり均一なスラリーが得られない。
Next, while the slurry containing at least the Mo and Fe components is well stirred, the pH of the slurry is adjusted to 5 or less. If the pH is more than 5, the slurry becomes high in viscosity or becomes gel-like, so that it is difficult to stir the slurry and a uniform slurry cannot be obtained.

このように調整されたスラリーは、次いで約50℃ない
し約120℃(好ましくは約60℃ないし約110℃)の範囲内
の温度でスラリーの形態を保持しつつ、少なくとも約10
分(好ましくは約0.5時間ないし約8時間)加熱する。
このスラリーの加熱処理において、スラリー中でどのよ
うな反応がおこっているか十分明確になっていない。し
かし、スラリーの加熱処理をした触媒としない触媒で
は、X線回折図に相異がみられることから加熱処理中に
何らかの反応が進行している様子がうかがわれる。この
ような反応が進行することによって良好な触媒活性が得
られると共に、原料スラリーの粒子が緻密化し、製品触
媒の強度が向上するものと思われる。また、加熱処理後
のスラリーは安定なものである。
The slurry thus prepared is then maintained at a temperature in the range of about 50 ° C. to about 120 ° C. (preferably, about 60 ° C. to about 110 ° C.) while maintaining the slurry form for at least about 10 ° C.
Heat for a minute (preferably about 0.5 to about 8 hours).
In this heat treatment of the slurry, it is not sufficiently clear what kind of reaction is occurring in the slurry. However, the difference between the X-ray diffraction patterns of the catalysts subjected to the heat treatment of the slurry and the catalyst not subjected to the heat treatment indicates that some reaction is progressing during the heat treatment. It is considered that the progress of such a reaction provides a good catalytic activity, and at the same time, the particles of the raw material slurry are densified and the strength of the product catalyst is improved. Further, the slurry after the heat treatment is stable.

pH調整および加熱処理は、Mo成分原料およびFe成分原
料の両者が存在するスラリーに対して効果的に作用し、
スラリー中にMo成分またはFe成分のいずれか一方の成分
しか存在していない場合には、良好な活性、物性の触媒
が得られない。
pH adjustment and heat treatment effectively act on the slurry in which both the Mo component raw material and the Fe component raw material are present,
If only one of the Mo component and the Fe component is present in the slurry, a catalyst having good activity and physical properties cannot be obtained.

触媒成分のうち、MoおよびFe成分以外のQ,R,Bi,Niお
よびSi各成分については、前述した如く各成分の原料を
pH調整の前後および加熱処理後の任意のスラリーに添加
混合することができる。
Of the catalyst components, Q, R, Bi, Ni, and Si components other than the Mo and Fe components, the raw materials of the respective components were used as described above.
It can be added to and mixed with any slurry before and after pH adjustment and after heat treatment.

上述したように、少なくともMoおよびFe各成分原料を
含有する溶液もしくはスラリーのpH調整および加熱処理
は、本発明の重要な特徴であり、製品触媒に良好な活
性、物性を付与するための必須要件である。
As described above, pH adjustment and heat treatment of a solution or slurry containing at least Mo and Fe components are important features of the present invention, and are essential requirements for imparting good activity and physical properties to a product catalyst. It is.

噴霧乾燥 このようにして調製されたスラリーは、次いで噴霧乾
燥により微細な球状粒子に成型される。噴霧乾燥には、
公知の任意の方法をそのまま適用することができる。す
なわち、加圧ノズル式、回転円盤式などの噴霧乾燥装置
が使用できる。噴霧乾燥にかけるスラリーの濃度は触媒
を構成している元素の酸化物に換算して約10ないし約40
重量%の範囲のものが好ましい。この範囲は、臨界的で
なく、その下限濃度以下では経済的に不利であり、その
上限濃度以上では取扱い上不便である。スラリーの濃
度、噴霧乾燥条件を適宜調節して所望の粒径分布の粒子
が得られるように噴霧乾燥する。
Spray drying The slurry thus prepared is then formed into fine spherical particles by spray drying. For spray drying,
Any known method can be applied as it is. That is, a spray-drying device such as a pressure nozzle type or a rotating disk type can be used. The concentration of the slurry subjected to spray drying is about 10 to about 40 in terms of the oxide of the element constituting the catalyst.
Those in the range of weight% are preferred. This range is not critical and is economically disadvantageous below its lower limit concentration and inconvenient in handling above its upper limit concentration. Spray drying is performed by appropriately adjusting the concentration of the slurry and the spray drying conditions so as to obtain particles having a desired particle size distribution.

焼 成 噴霧装置により得られた微細な球状粒子は、所望によ
り乾燥処理をおこなった後に最終的に約500ないし約750
℃の温度で焼成する。これにより、高度な活性、物性が
付与される。焼成は仮焼成と最終焼成に分けておこなっ
てもよく、また分けないで単一の温度でおこなってもよ
い。噴霧乾燥により得られた球状粒子を約200ないし約5
00℃の温度で約1ないし約50時間仮焼成し、次いで最終
的に約500ないし約750℃の温度で約1ないし約50時間焼
成することが好ましい。焼成時の雰囲気は、非還元的で
あることが好ましく、経済上の理由から空気気流中でお
こなうのが好ましい。
The fine spherical particles obtained by the sintering and spraying device are finally subjected to a drying treatment, if desired, and finally to about 500 to about 750.
Firing at a temperature of ° C. Thereby, high activity and physical properties are provided. The calcination may be performed separately for preliminary calcination and final calcination, or may be performed at a single temperature without separation. About 200 to about 5 spherical particles obtained by spray drying
It is preferable to pre-bake at a temperature of 00 ° C. for about 1 to about 50 hours, and finally to bake at a temperature of about 500 to about 750 ° C. for about 1 to about 50 hours. The atmosphere at the time of firing is preferably non-reducing, and is preferably performed in an air stream for economic reasons.

焼成装置としては、多くの形式のものから選択でき
る。トンネル炉、回転炉、流動炉などを用いることがで
きる。
The firing device can be selected from many types. A tunnel furnace, a rotary furnace, a fluidized furnace, or the like can be used.

本発明の方法は、流動床接触反応器にて実施される。
すなわち、本発明における流動床触媒が充填されている
反応器へ、プロピレン、アンモニアおよび酸素を供給す
ることによって行う。酸素源としては、経済上の理由か
ら空気が好んで用いられる。空気を適当に酸素で富化し
てもよい。
The process of the present invention is performed in a fluidized bed contact reactor.
That is, the reaction is carried out by supplying propylene, ammonia and oxygen to a reactor filled with the fluidized bed catalyst in the present invention. Air is the preferred oxygen source for economic reasons. The air may be suitably enriched with oxygen.

反応器へ供給する原料中ほ酸素/プロピレンのモル比
は、約1ないし約4の範囲でおこなわれるが、本発明に
おける触媒はアクリロニトリル選択率が高いので、比較
的低いモル比約1.5ないし約2.5の範囲でよい。また、反
応器へ供給する原料中のアンモニア/プロピレンのモル
比は、約0.8ないし約3の範囲で増減することができる
が、約0.9ないし約1.5の範囲が好ましい。また、必要に
応じて不活性ガス、たとえば窒素、水蒸気などを供給し
てもよい。
The molar ratio of oxygen / propylene in the feed to the reactor is in the range of about 1 to about 4, but the catalyst in the present invention has a relatively low molar ratio of about 1.5 to about 2.5 because of the high acrylonitrile selectivity. Range. Also, the ammonia / propylene molar ratio in the feed to the reactor can be increased or decreased from about 0.8 to about 3, but is preferably from about 0.9 to about 1.5. Further, if necessary, an inert gas such as nitrogen or water vapor may be supplied.

反応温度は、約380ないし約500℃の範囲、特に約400
ないし約480℃の範囲が好ましい。反応圧力は、常圧附
近から約3kg/cm2・Gの範囲が適当である。見かけの接
触時間は、約1ないし約30秒の範囲が適当で、特に約2
ないし約20秒の範囲が好ましい。
The reaction temperature ranges from about 380 to about 500 ° C., in particular about 400
A range from to about 480 ° C is preferred. The reaction pressure is suitably in the range from near normal pressure to about 3 kg / cm 2 · G. The apparent contact time is suitably in the range of about 1 to about 30 seconds, especially about 2 to 30 seconds.
A range from to about 20 seconds is preferred.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によるモリブデン・ビスマス・鉄・ニッケル・
アルカリ金属含有触媒は、プロピレンからアクリロニト
リルを製造する反応に対して活性が高く、かつ流動化性
にすぐれ、機械的強度も大きく流動床触媒として好まし
い性能を有するものである。したがって、本発明の方法
によれば、流動床によるプロピレンの気相接触アンモ酸
化によりアクリロニトリルを高収率で得ることができ、
従来法に比べ工業的に有利に実施することができる。
Molybdenum, bismuth, iron, nickel,
The alkali metal-containing catalyst has high activity in the reaction for producing acrylonitrile from propylene, has excellent fluidization properties, has high mechanical strength, and has favorable performance as a fluidized bed catalyst. Therefore, according to the method of the present invention, acrylonitrile can be obtained in high yield by gas phase catalytic ammoxidation of propylene by a fluidized bed,
It can be implemented industrially more advantageously than the conventional method.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこの実施例にのみ限定されるものではな
い。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

触媒の活性試験は次のとおりである。 The activity test of the catalyst is as follows.

触媒流動部の内径が2.5cm、高さ40cmの流動床反応器
に触媒を充填し、次の組成のガスを送入した。反応圧力
は常圧である。
A catalyst was charged into a fluidized bed reactor having an inner diameter of a catalyst flowing section of 2.5 cm and a height of 40 cm, and a gas having the following composition was fed. The reaction pressure is normal pressure.

酸素(空気として供給)/プロピレン=2.0(モル/
モル)、アンモニア/プロピレン=1.3(モル/モル) なお、本明細書において、アクリロニトリル収率およ
いプロピレン転化率は下記の式により定義される。
Oxygen (supplied as air) /propylene=2.0 (mol /
Mol), ammonia / propylene = 1.3 (mol / mol) In this specification, the acrylonitrile yield and the propylene conversion rate are defined by the following formula.

触媒の強度試験は次の方法により行った。 The catalyst strength test was performed by the following method.

耐摩耗性試験 流動接触分解触媒の試験法として知られているテスト
・メソッド・フォア・シンセティック・クラッキング・
キャタリスツ、(Test Method for Synthetic Crocking
Catalysts),アメリカン・シアナミド・カンパニー刊
行6/31−4m−1/57記載の方法に準じて行った。摩耗損失
(%)は次式により求めたものである。
Abrasion resistance test Test method for synthetic cracking, known as a test method for fluid catalytic cracking catalysts
Catariz, (Test Method for Synthetic Crocking
Catalysts), published by American Cyanamid Company, 6 / 31-4m-1 / 57. The wear loss (%) was determined by the following equation.

摩耗損失(%):R=B×100/(C−A) 但し、A=0〜5時間に摩耗損失した触媒の重量 B=5〜20時間に摩耗損失した触媒の重量 C=試験に供した触媒の重量 なお、この試験はC=50(g)で行った。耐摩耗性の
大きい触媒ほどこの摩耗損失(%)R値は小となる。
Abrasion loss (%): R = B x 100 / (CA) where A = weight of catalyst that has been worn and lost in 0 to 5 hours B = weight of catalyst that has been worn and lost in 5 to 20 hours C = used for test This test was performed at C = 50 (g). The higher the wear resistance of the catalyst, the smaller the wear loss (%) R value.

実施例1 実験式がK0.2Mo10Bi1.5Fe1.5Ni6O40.6(SiO250
ある触媒を次のようにして製造した。
Example 1 A catalyst having an empirical formula of K 0.2 Mo 10 Bi 1.5 Fe 1.5 Ni 6 O 40.6 (SiO 2 ) 50 was produced as follows.

硫酸カリウム3.01gを水30.1mlに溶解し、2238gの20%
シリカゾルに加えた。この液に攪拌下、パラモリブデン
酸アンモニウム263gを80℃の水650mlに溶解し加えた。
続いて硝酸ニッケル259.9gを260mlに溶解した溶液、硝
酸鉄90.3gを水90mlに溶解した溶液、硝酸ビスマス108.4
gを10%硝酸110mlに溶解した溶液を順次加えた。その
後、15%アンモニア水でpH2.0調製した。
Dissolve 3.01 g of potassium sulfate in 30.1 ml of water, and add 2238 g of 20%
Added to silica sol. Under stirring, 263 g of ammonium paramolybdate was dissolved in 650 ml of water at 80 ° C. and added to the solution with stirring.
Subsequently, a solution in which nickel nitrate 259.9 g was dissolved in 260 ml, a solution in which iron nitrate 90.3 g was dissolved in water 90 ml, and bismuth nitrate 108.4
g was dissolved in 110 ml of 10% nitric acid. Thereafter, the pH was adjusted to 2.0 with 15% aqueous ammonia.

かくして得られた均質なスラリーを三ツ口フラスコに
入れ攪拌しながら、1時間還流下100℃で加熱処理し
た。
The homogeneous slurry thus obtained was placed in a three-necked flask and heated at 100 ° C. under reflux for 1 hour with stirring.

前記加熱処理したスラリーを回転円盤型噴霧乾燥機で
入口温度320℃、出口温度160℃にコントロールし噴霧乾
燥した。乾燥した触媒を250℃で加熱処理し、更に400℃
で2.5時間焼成し、最終的580℃で3時間焼成した。
The heat-treated slurry was spray-dried with a rotating disk type spray dryer at an inlet temperature of 320 ° C and an outlet temperature of 160 ° C. Heat the dried catalyst at 250 ° C, and further heat at 400 ° C
For 2.5 hours and finally at 580 ° C. for 3 hours.

実施例2〜3 加熱処理のスラリーのpHを1または5に調整した以外
は実施例1と同様の方法により実施例1と同じ組成の触
媒を製造した。
Examples 2-3 A catalyst having the same composition as in Example 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that the pH of the slurry for the heat treatment was adjusted to 1 or 5.

実施例4〜13 実施例1と同様の方法で表1の実施例4〜13に示した
組成の触媒を製造した。
Examples 4 to 13 Catalysts having the compositions shown in Examples 4 to 13 in Table 1 were produced in the same manner as in Example 1.

実施例14 85%オルトリン酸16.95gを硝酸ビスマスのあとに加え
たこと以外は実施例1と同様の方法により実験式がP
0.20.2Mo10Bi1.5Fe1.5Ni6O41.1(SiO250である触媒
を製造した。
Example 14 The empirical formula was determined by the same method as in Example 1 except that 16.95 g of 85% orthophosphoric acid was added after bismuth nitrate.
A catalyst was produced that was 0.2 K 0.2 Mo 10 Bi 1.5 Fe 1.5 Ni 6 O 41.1 (SiO 2 ) 50 .

実施例15 オルトリン酸の代わりにオルトホウ酸1.84g加えた事
以外は実施例14と同様の方法により実験式がB0.20.2
Mo10Bi1.5Fe1.5Ni6O41.1(SiO250である触媒を製造し
た。
Example 15 The empirical formula was changed to B 0.2 K 0.2 by the same method as in Example 14 except that 1.84 g of orthoboric acid was added instead of orthophosphoric acid.
A catalyst was produced that was Mo 10 Bi 1.5 Fe 1.5 Ni 6 O 41.1 (SiO 2 ) 50 .

実施例16 硝酸カリウムの代わりに硝酸セシウム1.45gを入れた
以外は実施例1と同様の方法により実験式がCs0.05Mo10
Bi1.5Fe1.5Ni6O40.5(SiO250である触媒を製造した。
Example 16 An empirical formula of Cs 0.05 Mo 10 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1.45 g of cesium nitrate was added instead of potassium nitrate.
A catalyst was produced that was Bi 1.5 Fe 1.5 Ni 6 O 40.5 (SiO 2 ) 50 .

実施例17 硝酸カリウムの代わりに硝酸ルビジウム2.20gを入れ
た以外は実施例1と同様の方法により実験式がRb0.1Mo
10Bi1.5Fe1.5Ni6O40.6(SiO250である触媒を製造し
た。
Example 17 An empirical formula of Rb 0.1 Mo was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.20 g of rubidium nitrate was added instead of potassium nitrate.
A catalyst was produced that was 10 Bi 1.5 Fe 1.5 Ni 6 O 40.6 (SiO 2 ) 50 .

実施例18〜21 カリウム、ニッケルまたはビスマスの各成分、あるい
はpH2.0に調整したシリカゾルを加熱処理後のスラリー
に添加したこと以外は実施例1と同様の方法により実施
例1と同じ組成の触媒を製造した。
Examples 18 to 21 Catalysts having the same composition as in Example 1 by the same method as in Example 1 except that each component of potassium, nickel or bismuth or silica sol adjusted to pH 2.0 was added to the slurry after the heat treatment. Was manufactured.

実施例22〜23 スラリーの加熱処理の時間と温度をかえたこと以外は
実施例1と同様の方法により実施例1と同じ組成の触媒
を製造した。
Examples 22 to 23 Catalysts having the same composition as in Example 1 were produced in the same manner as in Example 1 except that the time and temperature of the heat treatment of the slurry were changed.

比較例1 スラリーを加熱処理しなかったこと以外は実施例1と
同様の方法で同じ組成の触媒を製造した。
Comparative Example 1 A catalyst having the same composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the slurry was not subjected to heat treatment.

比較例2〜11 実施例1と同様の方法で表2の比較例2〜11に示し組
成の触媒を製造した。
Comparative Examples 2 to 11 In the same manner as in Example 1, catalysts having the compositions shown in Comparative Examples 2 to 11 in Table 2 were produced.

比較例12 実施例1と同様の方法において加熱処理前のスラリー
をpH5.5に調整したところ、スラリー粘度が非常に高く
なり、噴霧乾燥ができなかった。
Comparative Example 12 When the slurry before the heat treatment was adjusted to pH 5.5 in the same manner as in Example 1, the slurry viscosity became extremely high, and spray drying could not be performed.

比較例13 硝酸鉄水溶液を加熱処理後加えた事以外は実施例1と
同様の方法により同じ組成の触媒を製造した。
Comparative Example 13 A catalyst having the same composition was produced in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution of iron nitrate was added after the heat treatment.

比較例14 モリブデン酸アンチモン水溶液を加熱処理後加えた以
外は実施例1と同様の方法により同じ組成の触媒を製造
した。
Comparative Example 14 A catalyst having the same composition as in Example 1 was produced except that an aqueous solution of antimony molybdate was added after the heat treatment.

比較例15 硝酸ニッケルのかわりに硝酸コバルト265.35g加えた以
外は実施例1と同様の方法により実験式がK0.2Mo10Bi
1.5Fe1.5Ni6O40.6(SiO250である触媒を製造した。
Comparative Example 15 The empirical formula was changed to K 0.2 Mo 10 Bi by the same method as in Example 1 except that 265.35 g of cobalt nitrate was added instead of nickel nitrate.
A catalyst was produced that was 1.5 Fe 1.5 Ni 6 O 40.6 (SiO 2 ) 50 .

上記の実施例1〜23および比較例1〜15のそれぞれ触
媒について、活性試験および触媒強度試験を行った結果
を表1(実施例)ならびに表2(比較例)に示した。
For the catalysts of Examples 1 to 23 and Comparative Examples 1 to 15, the results of the activity test and the catalyst strength test are shown in Table 1 (Example) and Table 2 (Comparative Example).

また実施例1の触媒および比較例1の触媒について走
査型電子顕微鏡により写真撮影した結果を第1図(実施
例1)および第2図(比較例1)に示した。本発明によ
る触媒粒子は形状が球であり、その表面が平滑であるの
に対し、比較例の触媒粒子は表面に凹凸示していること
が認められる。第1図と第2図との比較から触媒表面の
物理的性質への本発明による効果は明らかであろう。
FIG. 1 (Example 1) and FIG. 2 (Comparative Example 1) show the results of taking photographs of the catalyst of Example 1 and the catalyst of Comparative Example 1 with a scanning electron microscope. It can be seen that the catalyst particles according to the present invention are spherical in shape and have a smooth surface, whereas the catalyst particles of the comparative examples show irregularities on the surface. From the comparison of FIGS. 1 and 2, the effect of the present invention on the physical properties of the catalyst surface will be apparent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明における実施例1の触媒粒子の構造を
示す走査型電子顕微鏡写真であり、第2図は比較例1の
触媒粒子の構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing the structure of the catalyst particles of Example 1 of the present invention, and FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing the structure of the catalyst particles of Comparative Example 1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−13187(JP,A) 特開 昭50−49201(JP,A) 特開 昭52−131989(JP,A) 特開 昭52−68094(JP,A) 特開 平1−265068(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-55-13187 (JP, A) JP-A-50-49201 (JP, A) JP-A-52-131989 (JP, A) JP-A 52-1989 68094 (JP, A) JP-A-1-265068 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】流動床によるプロピレンの気相接触アンモ
酸化よりアクリロニトリルを製造する方法において、 (i)触媒組成が、実験式 QqRrMo10BiaFebNicOd(SiO2 (式中、QはPおよび/またはBであり、RはLi,Na,K,
RbおよびCsからなる群から選ばれた少なくとも1種のア
ルカリ金属元素であり、添字q,r,a,b,c,dおよびeは原
子比を示し、q=0〜3、r=0.01〜1.5、a=0.1〜
3、b=0.1〜2.5、c=4〜8、d=上記各成分が結合
して生成する酸化物に対応する酸素の数およびe=20〜
150である。) で表わされる範囲になるように、 (ii)上記触媒成分のうち、少なくともMoおよびFe各成
分原料を含む溶液もしくはスラリーを調合かつこの溶液
もしくはスラリーのpHを5以下に調整し、 (iii)得られた溶液もしくはスラリーを50℃ないし120
℃の温度範囲で溶液もしくはスラリーの形態を保ちつ
つ、少なくとも10分間加熱処理し、 (iv)MoおよびFe以外の触媒成分は、上記(iii)の工
程の前、工程中、または工程後の任意段階のスラリーに
添加し、 (v)次いで、このようにして得られた触媒成分を含む
スラリーを噴霧乾燥して球状粒子をつくり、この粒子を
焼成すること、 によって得られた流動床触媒を用いることを特徴とする
アクリロニトリルの製造法。
1. A process for producing acrylonitrile from the gas phase catalytic ammoxidation of propylene using a fluidized bed, (i) a catalyst composition, empirical formula Q q R r Mo 10 Bi a Fe b Ni c O d (SiO 2) e (where Q is P and / or B and R is Li, Na, K,
At least one alkali metal element selected from the group consisting of Rb and Cs, and the subscripts q, r, a, b, c, d, and e indicate atomic ratios, and q = 0 to 3, r = 0.01 to 1.5, a = 0.1 ~
3, b = 0.1 to 2.5, c = 4 to 8, d = the number of oxygen corresponding to the oxide formed by combining the above components and e = 20 to
It is 150. (Ii) preparing a solution or slurry containing at least Mo and Fe raw materials among the above catalyst components and adjusting the pH of the solution or slurry to 5 or less; (iii) The obtained solution or slurry is heated at 50 ° C to 120 ° C.
(Iv) heating the catalyst component other than Mo and Fe before, during, or after the step (iii) above while maintaining the form of the solution or slurry in the temperature range of (V) using the fluidized bed catalyst obtained by spray drying the slurry containing the catalyst component thus obtained to form spherical particles, and calcining the particles. A method for producing acrylonitrile.
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