JP3320616B2 - Novel metal ion-exchanged phosphorus-vanadium compound and solid acid catalyst using the compound - Google Patents

Novel metal ion-exchanged phosphorus-vanadium compound and solid acid catalyst using the compound

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JP3320616B2
JP3320616B2 JP23820996A JP23820996A JP3320616B2 JP 3320616 B2 JP3320616 B2 JP 3320616B2 JP 23820996 A JP23820996 A JP 23820996A JP 23820996 A JP23820996 A JP 23820996A JP 3320616 B2 JP3320616 B2 JP 3320616B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なリン−バナ
ジウム系の酸化物およびこのリン−バナジウム系の酸化
物を含有する固体酸触媒に関するものである。詳しく
は、この新規なリン−バナジウム系酸化物が特定のd値
(面間隔、Å)を示す化合物である。この化合物は、固
体酸を示し、この酸性質により触媒として用いることが
できるものである。本発明にかかる固体酸触媒は、例え
ば、アルコールの脱水反応および脱水素反応、オレフィ
ンの水和反応や異性化反応、アルキル化、エステル化、
アミド化、アセタール化、アミノ化、水素移動反応、ア
ルドール縮合反応、炭化水素の酸化反応などの種々の反
応に用いることができる。特に好ましくは、接触気相酸
化用触媒として使用することができ、例えば、ブタンの
酸化による無水マレイン酸の製造、イソブタンの酸化に
よるメタクロレインおよびメタクリル酸の製造、メタク
ロレインの酸化によるメタクリル酸の製造、プロパンの
アンモ酸化によるアクリロニトリルの製造、イソ酪酸の
酸化脱水素によるメタクリル酸の製造などの反応に使用
することができる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel phosphorus-vanadium-based oxide and a solid acid catalyst containing the phosphorus-vanadium-based oxide. Specifically, the novel phosphorus-vanadium-based oxide is a compound having a specific d value (plane spacing, Å). This compound shows a solid acid, and can be used as a catalyst due to its acid nature. The solid acid catalyst according to the present invention includes, for example, dehydration reaction and dehydrogenation reaction of alcohol, hydration reaction and isomerization reaction of olefin, alkylation, esterification,
It can be used for various reactions such as amidation, acetalization, amination, hydrogen transfer reaction, aldol condensation reaction, and hydrocarbon oxidation reaction. Particularly preferably, it can be used as a catalyst for catalytic gas phase oxidation, for example, production of maleic anhydride by oxidation of butane, production of methacrolein and methacrylic acid by oxidation of isobutane, production of methacrylic acid by oxidation of methacrolein It can be used for reactions such as production of acrylonitrile by ammoxidation of propane and methacrylic acid by oxidative dehydrogenation of isobutyric acid.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、リン−バナジウム系の酸化物につ
いては、種々研究がなされており、この酸化物について
の物性および用途も開発も同時に行なわれている。リン
−バナジウム化合物は、その酸化状態、構造等の性格が
特異的であるため、種々結晶構造を有し、またその構造
の際より種々の用途に用いられている。また、リン−バ
ナジウム系酸化物の触媒有効成分は(VO)2 2 7
の組成を有する結晶性酸化物であるピロリン酸ジバナジ
ルであることもよく知られている。このピロリン酸ジバ
ナジルは、その前駆体であるオルトリン酸一水素バナジ
ル水和物(VOHPO4 ・nH2 O)を合成し、この前
駆体を加熱脱水することにより得られる。そして、前駆
体であるオルトリン酸一水素バナジル水和物はVOHP
4 層同士が層間の水分子を通して水素結合してできた
層間化合物であることが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various studies have been made on phosphorus-vanadium-based oxides, and physical properties, applications and development of the oxides have been simultaneously conducted. Phosphorus-vanadium compounds have various crystal structures due to their specific characteristics such as oxidation state and structure, and have been used for various purposes because of their structures. The catalytically active component of the phosphorus-vanadium-based oxide is (VO) 2 P 2 O 7
It is also well known that divanadyl pyrophosphate is a crystalline oxide having the following composition. This divanadyl pyrophosphate is obtained by synthesizing a precursor thereof, vanadyl orthohydrogen phosphate hydrate (VOHPO 4 .nH 2 O), and dehydrating the precursor by heating. The precursor, vanadyl orthohydrogen phosphate, is VOHP.
It is known that an O 4 layer is an interlayer compound formed by hydrogen bonding through water molecules between layers.

【0003】用いられる用途としては、ブタン、ブテ
ン、ブタジエンなどの炭素数4の炭化水素(以下、C4
炭化水素と略す)の気相酸化に有効であることはよく知
られている。このリン−バナジウム系酸化物を特定する
ためのX線回折ピークのパターンが種々発表されてい
る。(特開昭53−61588号、同56−41816
号、同56−45815号、同59−132938号、
特開平5−15781号各公報)。また、リン−バナジ
ウム系酸化物への第3成分の添加についても種々発表さ
れている(特開昭52−135580号、同54−30
114号、同57−111219号各公報)。
[0003] Applications used include hydrocarbons having 4 carbon atoms such as butane, butene and butadiene (hereinafter referred to as C4
It is well known that it is effective for gas phase oxidation of hydrocarbons. Various patterns of X-ray diffraction peaks for specifying this phosphorus-vanadium-based oxide have been published. (JP-A-53-61588, JP-A-56-41816)
No., 56-45815, 59-132938,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-15781). Various additions of the third component to phosphorus-vanadium-based oxides have also been disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 52-135580 and 54-30).
Nos. 114 and 57-111219).

【0004】そしてリン−バナジウム系酸化物について
は前記公報のほかにも多くの文献に記載されており、例
えば、B.K.Hodnett,ed.,cataly
sis Today,Vol.1,No.5(198
7)に詳細に記載されている。
[0004] Phosphorus-vanadium-based oxides are described in many documents in addition to the above-mentioned publications. K. Hodnett, ed. , Cataly
sis Today, Vol. 1, No. 5 (198
7) is described in detail.

【0005】しかしながら、リン−バナジウム系酸化物
の前駆体であるオルトリン酸一水素バナジル水和物(V
OHPO4 ・nH2 O)の層間にあるH+ を2価の金属
カチオンと交換した化合物の合成は試みられていない。
However, vanadyl monohydrogen orthophosphate, which is a precursor of a phosphorus-vanadium-based oxide (V
No attempt has been made to synthesize a compound obtained by exchanging H + between the layers of OHPO 4 .nH 2 O) with a divalent metal cation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、リン−バナジウム系化合物において、特殊な構
造を有する化合物を見いだし発明を完成するに至ったも
のである。また、この化合物は固体酸であるため触媒と
して使用することができるものである。さらには固体酸
としての性質を用いた結果、接触気相酸化用の触媒に使
用した場合には、特に効果的であることも判ったもので
ある。本発明は、以下の通りに特定されるものである。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventors have found a phosphorus-vanadium compound having a special structure and completed the invention. Since this compound is a solid acid, it can be used as a catalyst. Furthermore, as a result of using the properties as a solid acid, it has been found that it is particularly effective when used as a catalyst for catalytic gas phase oxidation. The present invention is specified as follows.

【0007】(1) バナジウム化合物とリン化合物を
水性または有機性の溶媒中で反応させ(VOHPO4
nH2 O)(0.5≦n≦2.0)とし、次いで金属塩
水溶液によりイオン交換して得られた化合物VOM0.5
PO4 (M;2価金属)を、さらに焼成することにより
得られる金属イオン交換リン−バナジウム系化合物であ
ることを特徴とする新規金属イオン交換リン−バナジウ
ム系化合物。
(1) A vanadium compound and a phosphorus compound are reacted in an aqueous or organic solvent (VOHPO 4.
nH 2 O) (0.5 ≦ n ≦ 2.0) and then the compound VOM 0.5 obtained by ion exchange with an aqueous metal salt solution.
A novel metal ion-exchange phosphorus-vanadium compound, which is a metal ion-exchange phosphorus-vanadium compound obtained by further firing PO 4 (M; divalent metal).

【0008】(2) バナジウム化合物とリン化合物か
ら得られる(VOHPO4 ・nH2 O)(0.5≦n≦
2.0)の層間を金属イオン交換可能な状態に調製し、
その後、金属塩水溶液によりイオン交換することを特徴
とする新規金属イオン交換リン−バナジウム系化合物。
(2) (VOHPO 4 .nH 2 O) (0.5 ≦ n ≦) obtained from a vanadium compound and a phosphorus compound
2.0) to prepare a state in which metal ions can be exchanged between the layers,
Thereafter, a novel metal ion-exchanged phosphorus-vanadium-based compound, which is ion-exchanged with an aqueous metal salt solution.

【0009】(3) 金属塩が二価金属であることを特
徴とする前記(1)または(2)に記載の新規金属イオ
ン交換リン−バナジウム系化合物。
(3) The novel metal ion-exchanged phosphorus-vanadium compound according to the above (1) or (2), wherein the metal salt is a divalent metal.

【0010】(4)前記(1)〜(3)のいずれか一つ
に記載のリン−バナジウム系化合物を含有することを特
徴とする固体酸触媒。
(4) Any one of the above (1) to (3)
A solid acid catalyst comprising the phosphorus-vanadium-based compound described in 1 above .

【0011】(5) 前記(1)〜(3)のいずれか一
つに記載のリン−バナジウム系化合物を含有することを
特徴とする気相酸化用触媒。
(5) A catalyst for gas phase oxidation, comprising the phosphorus-vanadium compound according to any one of (1) to (3).

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明は、X線回折スペクトル
(対陰極Cu−Kα)において、主要なd値(面間隔、
Å)と強度が下記表1に示すX線回折ピークであること
を特徴とする新規金属イオン交換リン−バナジウム系化
合物である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, the main d values (plane spacing,
Å) and a novel metal ion-exchanged phosphorus-vanadium compound characterized in that the intensity is an X-ray diffraction peak shown in Table 1 below.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】(ただし、表1中、VSは非常に強いピー
ク強度を示し、Sは強いピーク強度を示し、Mは中位の
ピーク強度を示し、Wは弱いピーク強度を示す。) 本発明に係るリン−バナジウム系酸化物を調製する方法
を以下に詳述する。
(However, in Table 1, VS indicates a very strong peak intensity, S indicates a strong peak intensity, M indicates a medium peak intensity, and W indicates a weak peak intensity.) A method for preparing such a phosphorus-vanadium-based oxide will be described in detail below.

【0015】本発明に係る特定のX線回折スペクトルを
示すものを調製することができればいずれの方法であっ
てもよいが、代表的な調製方法としては、前駆体として
用いるオルトリン酸一水素バナジル水和物(VOHPO
4 ・nH2 O)の含水率により以下の2種の調製方法が
ある。まず触媒調製に使用する原料を説明する。
Although any method can be used as long as it can prepare a specific X-ray diffraction spectrum according to the present invention, a typical preparation method is vanadyl hydrogen monohydrogen orthophosphate used as a precursor. Japanese (VOHPO
There are the following two preparation methods depending on the water content of 4 · nH 2 O). First, the raw materials used for preparing the catalyst will be described.

【0016】バナジウム源としては、リン−バナジウム
系酸化物の製造に一般に用いられているバナジウム化合
物であればいずれも使用することができる。具体例とし
ては五酸化バナジウム、メタバナジン酸塩、オキシハロ
ゲン化バナジウムなどの5価、4価または3価バナジウ
ム含有化合物を挙げることができる。これらのうち、五
酸化バナジウムが特に好適に用いられる。
As the vanadium source, any vanadium compound generally used for producing a phosphorus-vanadium-based oxide can be used. Specific examples include pentavalent, tetravalent or trivalent vanadium-containing compounds such as vanadium pentoxide, metavanadate, and vanadium oxyhalide. Of these, vanadium pentoxide is particularly preferably used.

【0017】リン源としては、バナジウム源と同様に、
リン−バナジウム系酸化物の製造に一般に用いられてい
るリン化合物を使用することできる。具体例としては、
オルトリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、ポリリン酸、五
酸化リンなどを挙げることができる。これらのうち、オ
ルトリン酸が好適に用いられる。
As the phosphorus source, similar to the vanadium source,
A phosphorus compound generally used for producing a phosphorus-vanadium-based oxide can be used. As a specific example,
Orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, phosphorous acid, polyphosphoric acid, phosphorus pentoxide and the like can be mentioned. Of these, orthophosphoric acid is preferably used.

【0018】調製方法1 調製方法1について説明をする。なお、化合物のH2
の量は、便宜的に特定量で示すものである。
Preparation Method 1 Preparation method 1 will be described. The compound H 2 O
Is a specific amount for convenience.

【0019】調製方法1としては、バナジウム化合物と
リン化合物とを水性あるいは有機性の溶媒中で反応させ
(VOHPO4 ・0.5H2 O)とし、得られた(VO
HPO4 ・0.5H2 O)を蒸留水に加え、さらにアル
カリ塩を加えた後にpHを5〜7に調製し、濾過・洗浄
をした後、金属塩水溶液によりイオン交換する方法であ
る。その後、イオン交換体を乾燥し、得られた乾燥体
(VOM0.5 PO4 )を焼成して得られる。さらに具体
的には以下の手順により行なう。
In preparation method 1, a vanadium compound and a phosphorus compound are reacted in an aqueous or organic solvent to give (VOHPO 4 .0.5H 2 O) to obtain (VO).
HPO 4 · 0.5H 2 O) was added to distilled water, further adjusted to 5-7 and the pH after addition of the alkali salt, after filtration and washing, a method of ion-exchanged with a metal salt solution. Thereafter, the ion exchanger is dried, and the obtained dried body (VOM 0.5 PO 4 ) is calcined. More specifically, the following procedure is performed.

【0020】(1)バナジウム化合物とリン化合物とを
反応させる工程 当該工程とは、バナジウム化合物とリン化合物とを水性
あるいは有機性の溶媒中で反応させ(VOHPO4
0.5H2 O)とし、得られた(VOHPO4 ・0.5
2 O)を得る工程である。
(1) Step of reacting a vanadium compound with a phosphorus compound This step involves reacting a vanadium compound with a phosphorus compound in an aqueous or organic solvent (VOHPO 4.
0.5H 2 O) and the resulting (VOHPO 4 .0.5
H 2 O).

【0021】バナジウム化合物とリン化合物とを反応さ
せる溶媒は、メタノール、エタノール、2−ブタノー
ル、イソブタノール、2−ペンタノール、イソペンチル
アルコールなどの脂肪族アルコール類;ベンジルアルコ
ール、メチルベンジルアルコール、ジメチルベンジルア
ルコール、エチルベンジルアルコールなどの芳香族アル
コール類である。また、脂肪族アルコール類と芳香族ア
ルコール類とを混合して用いることもできる。
Solvents for reacting the vanadium compound with the phosphorus compound include aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, 2-butanol, isobutanol, 2-pentanol and isopentyl alcohol; benzyl alcohol, methylbenzyl alcohol, dimethylbenzyl Aromatic alcohols such as alcohol and ethylbenzyl alcohol. In addition, a mixture of an aliphatic alcohol and an aromatic alcohol can be used.

【0022】リン源とバナジウム源との使用割合につい
ては、リン/バナジウム(原子比)として、0.9/1
〜1.2/1、好ましくは0.95/1〜1.1/1と
なるように使用するのがよい。
The ratio of the phosphorus source to the vanadium source is 0.9 / 1 as phosphorus / vanadium (atomic ratio).
1.21.2 / 1, preferably 0.95 / 11〜1.1 / 1.

【0023】該溶液中でバナジウム化合物とリン化合物
とを60〜150℃で、2〜4時間反応させVOHPO
4 ・0.5H2 Oを得る。
In the solution, a vanadium compound and a phosphorus compound are reacted at 60 to 150 ° C. for 2 to 4 hours, and VOHPO
4 · 0.5H get a 2 O.

【0024】(2)pHの調製工程 当該工程とは、得られた(VOHPO4 ・0.5H
2 O)を蒸留水に加え、さらにアルカリ塩を加えた後に
pHを5〜7に調製し、濾過・洗浄する工程である。
(2) pH adjustment step This step refers to the obtained (VOHPO 4 .0.5H
This is a step of adding 2 O) to distilled water, further adjusting the pH to 5 to 7 after adding an alkali salt, filtering and washing.

【0025】pH調製は、通常アルカリ溶液によって行
なう。VOHPO4 ・0.5H2 Oを蒸留水に加え、十
分に攪拌した後、水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶
液を徐々に加え、pHを5〜7に調製する。調製後、た
だちに沈殿物を濾過し、十分に洗浄する。
The pH adjustment is usually carried out with an alkaline solution. VOHPO 4 · 0.5H 2 O was added to distilled water, sufficiently stirred, gradually added an aqueous solution of an alkali such as sodium hydroxide, to adjust the pH to 5-7. Immediately after preparation, the precipitate is filtered and washed thoroughly.

【0026】(3)金属イオン交換工程 当該工程とは、上記洗浄をした後、蒸留水を加え、金属
塩水溶液によりイオン交換する工程である。
(3) Metal ion exchange step This step is a step in which, after the above-mentioned washing, distilled water is added and ion exchange is performed with a metal salt aqueous solution.

【0027】得られた沈殿物を金属塩の水溶液に加え、
60〜100℃で、5〜60時間還流しイオン交換反応
を行なう。金属塩としては、硝酸塩、炭酸塩、有機酸塩
などであり、好ましくは、酢酸塩などの有機酸塩の二価
金属塩である。該金属は、VOHPO4 ・0.5H2
に対してモル比で0.5〜5倍となるように使用するの
がよい。二価金属としては、コバルト、ニッケル、銅、
亜鉛等がある。
The resulting precipitate is added to an aqueous solution of a metal salt,
The mixture is refluxed at 60 to 100 ° C. for 5 to 60 hours to perform an ion exchange reaction. The metal salt is a nitrate, a carbonate, an organic acid salt or the like, preferably a divalent metal salt of an organic acid salt such as an acetate. The metal is VOHPO 4 .0.5H 2 O
It is preferable to use 0.5 to 5 times in molar ratio with respect to. As divalent metals, cobalt, nickel, copper,
There are zinc and the like.

【0028】イオン交換後に濾過し洗浄することにより
過剰金属塩を除去する。
After ion exchange, excess metal salts are removed by filtration and washing.

【0029】(4)乾燥工程 当該工程とは、得られた沈殿物を乾燥する工程である。(4) Drying Step This step is a step of drying the obtained precipitate.

【0030】得られた沈殿物を150〜250℃で5〜
24時間窒素などの不活性ガス気流中、または空気気流
中で乾燥し(VOM0.5 PO4 )を得る。
The obtained precipitate is heated at 150 to 250 ° C. for 5 to 5 hours.
Dry for 24 hours in a stream of an inert gas such as nitrogen or in a stream of air to obtain (VOM 0.5 PO 4 ).

【0031】(5)焼成工程 当該工程とは、乾燥工程後に焼成する工程である。(5) Firing Step This step is a step of firing after the drying step.

【0032】(VOM0.5 PO4 )を粉末状あるいは成
型体とした後、不活性ガス気流下、あるいはブタンなど
の炭化水素ガスと空気との混合ガス気流下で350〜6
00℃の温度で約5〜24時間焼成を行なう。
After (VOM 0.5 PO 4 ) is formed into a powder or a molded body, the powder is 350 to 6 under an inert gas stream or a mixed gas stream of a hydrocarbon gas such as butane and air.
The firing is performed at a temperature of 00 ° C. for about 5 to 24 hours.

【0033】調製方法2 調製方法2について説明する。なお、化合物のH2 Oの
量は、便宜的に特定量で示すものである。調製方法2と
しては、バナジウム化合物とリン化合物とを水性溶媒中
で加熱還流しα−VOPO4 ・2.0H2 Oとし、さら
に得られたα−VOPO4 ・2.0H2 Oを有機性溶媒
中で還元しVOHPO4 ・1.5H2 Oを得た後、金属
塩水溶液によりイオン交換する方法である。さらに具体
的には以下の手順により行なう。
Preparation Method 2 Preparation method 2 will be described. The amount of H 2 O in the compound is indicated by a specific amount for convenience. The preparation method 2, and a vanadium compound and phosphorus compound was heated to reflux in an aqueous solvent and α-VOPO 4 · 2.0H 2 O, organic solvents α-VOPO 4 · 2.0H 2 O further obtained In this method, VOHPO 4 .1.5H 2 O is obtained in the solution, followed by ion exchange with a metal salt aqueous solution. More specifically, the following procedure is performed.

【0034】(1)バナジウム化合物とリン化合物とを
反応させる工程 当該工程とは、バナジウム化合物とリン化合物とを水性
溶媒中で加熱還流しα−VOPO4 ・2.0H2 Oを得
る工程である。
(1) Step of reacting a vanadium compound and a phosphorus compound This step is a step of heating a vanadium compound and a phosphorus compound to reflux in an aqueous solvent to obtain α-VOPO 4 .2.0H 2 O. .

【0035】リン源とバナジウム源との使用割合につい
ては、リン/バナジウム(原子比)として、5/1〜1
2/1、好ましくは7/1〜10/1となるように使用
するのがよい。
With respect to the use ratio of the phosphorus source and the vanadium source, the ratio of phosphorus / vanadium (atomic ratio) was 5/1 to 1
It is good to use it so that it may be 2/1, preferably 7/1 to 10/1.

【0036】バナジウム源とリン源とを蒸留水に添加
し、60〜100℃で、2〜12時間加熱還流すること
で、α−VOPO4 ・2.0H2 Oを得ることができ
る。
By adding a vanadium source and a phosphorus source to distilled water and heating and refluxing at 60 to 100 ° C. for 2 to 12 hours, α-VOPO 4 .2.0H 2 O can be obtained.

【0037】(2)α−VOPO4 ・2.0H2 Oの還
元工程 当該工程とは、上記工程で得られたα−VOPO4
2.0H2 Oを有機性溶媒中で還元しVOHPO4
1.5H2 Oを得る工程である。
(2) Step of Reducing α-VOPO 4 .2.0 H 2 O This step is the step of reducing α-VOPO 4.
2.0H 2 O is reduced in an organic solvent to form VOHPO 4.
In this step, 1.5H 2 O is obtained.

【0038】α−VOPO4 ・2.0H2 Oの還元溶媒
IIとしては1−プロパノール、1−ブタノール、1−ペ
ンタノールなどの1−アルコールを用いることができ
る。
Α-VOPO 4 .2.0H 2 O reduction solvent
As II, 1-alcohol such as 1-propanol, 1-butanol and 1-pentanol can be used.

【0039】該溶媒中でα−VOPO4 ・2.0H2
を60〜150℃で、2〜24時間反応させVOHPO
4 ・1.5H2 Oを得る。
Α-VOPO 4 .2.0H 2 O
At a temperature of 60 to 150 ° C. for 2 to 24 hours.
4 · 1.5H get a 2 O.

【0040】(3)金属イオン交換工程 当該工程とは、VOHPO4 ・1.5H2 Oを得た後、
金属塩水溶液によりイオン交換する工程である。
(3) Metal ion exchange step This step means that after obtaining VOHPO 4 .1.5H 2 O,
This is a step of performing ion exchange with a metal salt aqueous solution.

【0041】得られたVOHPO4 ・1.5H2 Oを金
属塩の水溶液に加え、60〜100℃で、5〜60時間
還流しイオン交換反応を行なう。金属塩としては、硝酸
塩、硫酸塩、炭酸塩、有機酸塩などであり、好ましく
は、酢酸塩などの有機酸塩の二価金属塩である。該金属
塩は、VOHPO4 ・1.5H2 Oに対してモル比で
0.5〜5倍となるように使用するのがよい。二価金属
としては、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛等がある。
The obtained VOHPO 4 .1.5H 2 O is added to the aqueous solution of the metal salt, and refluxed at 60 to 100 ° C. for 5 to 60 hours to perform an ion exchange reaction. The metal salt is a nitrate, a sulfate, a carbonate, an organic acid salt, or the like, and preferably a divalent metal salt of an organic acid salt such as an acetate. The metal salt is preferably used in a molar ratio of 0.5 to 5 times that of VOHPO 4 .1.5H 2 O. Examples of the divalent metal include cobalt, nickel, copper, and zinc.

【0042】イオン交換後に濾過し洗浄することにより
過剰金属塩を除去する。
After ion exchange, excess metal salts are removed by filtration and washing.

【0043】(4)乾燥工程 当該工程とは、沈殿物を乾燥する工程である。(4) Drying Step This step is a step of drying the precipitate.

【0044】得られた沈殿物を150〜250℃で5〜
24時間窒素などの不活性ガス気流中、または空気気流
中で乾燥し(VOM0.5 PO4 )を得る。
The obtained precipitate is heated at 150 to 250 ° C. for 5 to 5 hours.
Dry for 24 hours in a stream of an inert gas such as nitrogen or in a stream of air to obtain (VOM 0.5 PO 4 ).

【0045】(5)焼成工程 当該工程とは、乾燥後に焼成する工程である。(5) Firing Step This step is a step of firing after drying.

【0046】(VOM0.5 PO4 )を粉末状あるいは成
型体とした後、不活性ガス気流下、あるいはブタンなど
の炭化水素ガスと空気との混合ガス気流下で350〜6
00℃の温度で約5〜24時間焼成を行なう。
After (VOM 0.5 PO 4 ) is made into a powder or a molded body, the powder is 350 to 6 under an inert gas stream or a mixed gas stream of a hydrocarbon gas such as butane and air.
The firing is performed at a temperature of 00 ° C. for about 5 to 24 hours.

【0047】以上の工程で本発明のバナジウム−リン系
酸化物が得られる。
Through the above steps, the vanadium-phosphorus oxide of the present invention is obtained.

【0048】上記、調製方法1および調製方法2によっ
て得られたリン−バナジウム系化合物を触媒として使用
する場合には、該化合物を特定の形状に成形し用いるこ
とができるだけでなく、成形に際して成形助剤を添加す
ることもできる。成形助剤として、シリカゲル、アルミ
ナゾル、タルクなどの無機物、あるいはグラファイト、
脂肪酸塩酸などの有機物も使用することができる。ま
た、成形に際して、無機質の繊維を使用することもでき
る。
When the phosphorus-vanadium compound obtained by the above Preparation Method 1 and Preparation Method 2 is used as a catalyst, not only can the compound be formed into a specific shape and used, but also the molding aid Agents can also be added. As a molding aid, inorganic substances such as silica gel, alumina sol, talc, or graphite,
Organic substances such as fatty acid hydrochloric acid can also be used. In molding, inorganic fibers can be used.

【0049】本発明の気相酸化用触媒は、単独で、また
はシリカ、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素、陶器など
の担体とともに成型ないし、これらの担体に担持して使
用することもできる。また、その形状についても特に制
限はなく、粉末状でも、あるいは球状、円筒状、アーチ
状、サドル状などに、打錠成型、押出成型などの従来公
知の成型法により、成型して使用することもできる。
The catalyst for gas phase oxidation of the present invention can be used alone, or molded with a carrier such as silica, alumina, titania, silicon carbide, and ceramics, or can be used by being supported on these carriers. The shape is not particularly limited, and may be used in the form of a powder, or a sphere, a cylinder, an arch, a saddle, or the like, by a conventionally known molding method such as tableting or extrusion. Can also.

【0050】このリンーバナジウム系化合物は、固体酸
を示すものである。この固体酸の性質を用いて接触気相
酸化反応用の触媒として使用することができるものであ
る。
The phosphorus-vanadium compound indicates a solid acid. Using the properties of this solid acid, it can be used as a catalyst for a catalytic gas phase oxidation reaction.

【0051】該接触気相酸化反応としては、ブタンの酸
化による無水マレイン酸の製造、イソブタンの酸化によ
るメタクロレインおよびメタクリル酸の製造、メタクロ
レインの酸化によるメタクリル酸の製造、プロパンのア
ンモ酸化によるアクリロニトリルの製造、イソ酪酸の酸
化脱水素によるメタクリル酸の製造などの反応が挙げら
れる。特に、ノルマルブタンを分子状酸素の存在下に無
水マレイン酸に選択酸化することに使用することができ
る。
The catalytic gas phase oxidation reaction includes the production of maleic anhydride by oxidation of butane, the production of methacrolein and methacrylic acid by the oxidation of isobutane, the production of methacrylic acid by the oxidation of methacrolein, and the acrylonitrile by the ammoxidation of propane. And methacrylic acid by oxidative dehydrogenation of isobutyric acid. In particular, it can be used to selectively oxidize normal butane to maleic anhydride in the presence of molecular oxygen.

【0052】[0052]

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

【0053】実施例1 五酸化バナジウム(V2 5 )を2−ブタノール中80
℃で99%オルトリン酸と反応させて調製した(VOH
PO4 ・0.5H2 O):6.0gを100mlの蒸留
水に加え攪拌した。1.0モル/リットルの水酸化ナト
リウム水溶液を徐々に加えてpHを6.5に調製した。
ただちに濾過して洗浄を繰り返し、過剰のナトリウムイ
オンを除去した。この沈殿物を0.2モル/リットルの
2価の酢酸コバルト溶液250mlに加え80℃で48
時間還流を行なった。還流後、濾過洗浄して過剰の金属
イオンを取り除いた。これを室温で一晩乾燥し、さら
に、アルゴン気流下、200℃で3時間乾燥した。この
乾燥物は(VOM0.5 PO4)の2価コバルト交換体で
あることを確認した。得られたコバルト交換体をノルマ
ルブタン濃度2.0容量%の空気混合ガス気流下で48
0℃で12時間の焼成を行なった。
Example 1 Vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) was mixed with 80
Prepared by reacting with 99% orthophosphoric acid at
PO 4 · 0.5H 2 O): 6.0g was added and stirred distilled water 100 ml. A 1.0 mol / liter aqueous sodium hydroxide solution was gradually added to adjust the pH to 6.5.
Immediate filtration and washing were repeated to remove excess sodium ions. This precipitate was added to 250 ml of a 0.2 mol / l divalent cobalt acetate solution, and added at 80 ° C. for 48 hours.
Refluxed for hours. After the reflux, filtration and washing were performed to remove excess metal ions. This was dried at room temperature overnight, and further dried at 200 ° C. for 3 hours under a stream of argon. This dried product was confirmed to be a divalent cobalt exchanger of (VOM 0.5 PO 4 ). The obtained cobalt exchanger was subjected to a 48-fold air stream with a normal butane concentration of 2.0% by volume.
The firing was performed at 0 ° C. for 12 hours.

【0054】得られたコバルト交換リン−バナジウム系
酸化物(VOCO0.5 PO4 )のX線回折スペクトル
は、表1に示す主要ピークを有していることがわかっ
た。
The X-ray diffraction spectrum of the obtained cobalt-exchanged phosphorus-vanadium-based oxide (VOCO 0.5 PO 4 ) was found to have the main peaks shown in Table 1.

【0055】実施例2 五酸化バナジウム(V2 5 )と85%オルトリン酸を
蒸留水中で加熱還流して調製した(α−VOPO4
2.0H2 O)を、さらに1−ブタノール中110℃で
加熱還流して(VOHPO4 ・1.5H2 O)を調製し
た。得られた(VOHPO4 ・1.5H2 O):6.0
gを0.2モル/リットルの2価の酢酸コバルト液25
0mlに加え80℃で48時間還流を行った。還流後、
濾過洗浄して過剰の金属イオンを取り除いた。これを、
室温で一晩乾燥し、さらに、アルゴン気流下、200℃
で3時間乾燥した。この乾燥物は(VOM0.5 PO4
の2価コバルト交換体であることを確認した。得られた
コバルト交換体をノルマルブタン濃度2.0容量%の空
気混合ガス気流下で480℃で12時間の焼成を行っ
た。
Example 2 Vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) and 85% orthophosphoric acid were prepared by heating to reflux in distilled water (α-VOPO 4.
The 2.0H 2 O), were prepared further 1 was heated to reflux at 110 ° C. in butanol (VOHPO 4 · 1.5H 2 O) . Obtained (VOHPO 4 .1.5H 2 O): 6.0
g of 0.2 mol / l divalent cobalt acetate solution 25
The mixture was added to 0 ml and refluxed at 80 ° C. for 48 hours. After reflux,
Excess metal ions were removed by filtration and washing. this,
Dry at room temperature overnight, and further, at 200 ° C under an argon stream.
For 3 hours. This dried product is (VOM 0.5 PO 4 )
Was confirmed to be a divalent cobalt exchanger. The obtained cobalt exchanger was calcined at 480 ° C. for 12 hours under an air mixed gas flow having a normal butane concentration of 2.0% by volume.

【0056】得られたコバルト交換リン−バナジウム系
酸化物(VOCO0.5 PO4 )のX線回折スペクトルは
表1に示す主要ピークを有していることがわかった。
The X-ray diffraction spectrum of the obtained cobalt-exchanged phosphorus-vanadium oxide (VOCO 0.5 PO 4 ) was found to have the main peaks shown in Table 1.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07D 307/60 C07D 307/60 B 307/89 307/89 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 25/37 B01J 27/198 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI C07D 307/60 C07D 307/60 B 307/89 307/89 (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) C01B 25/37 B01J 27/198

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バナジウム化合物とリン化合物を水性ま
たは有機性の溶媒中で反応させ(VOHPO4 ・nH2
O)(0.5≦n≦2.0)とし、次いで金属塩水溶液
によりイオン交換して得られた化合物VOM0.5 PO4
(M;2価金属)を、さらに焼成することにより得られ
る金属イオン交換リン−バナジウム系化合物であること
を特徴とする新規金属イオン交換リン−バナジウム系化
合物。
1. A vanadium compound and a phosphorus compound are reacted in an aqueous or organic solvent (VOHPO 4 .nH 2
O) (0.5 ≦ n ≦ 2.0) and then compound VOM 0.5 PO 4 obtained by ion exchange with an aqueous metal salt solution
A novel metal ion-exchanged phosphorus-vanadium-based compound, which is a metal ion-exchanged phosphorus-vanadium-based compound obtained by further firing (M; divalent metal).
【請求項2】 バナジウム化合物とリン化合物から得ら
れる(VOHPO4・nH2 O)(0.5≦n≦2.
0)の層間を金属イオン交換可能な状態に調製し、その
後、金属塩水溶液によりイオン交換することを特徴とす
る新規金属イオン交換リン−バナジウム系化合物。
2. (VOHPO 4 .nH 2 O) obtained from a vanadium compound and a phosphorus compound (0.5 ≦ n ≦ 2.
A novel metal ion-exchanged phosphorus-vanadium-based compound, which is prepared in such a manner that a metal ion-exchangeable layer is prepared between layers 0) and then ion-exchanged with an aqueous solution of a metal salt.
【請求項3】 金属塩が二価金属であることを特徴とす
る請求項1または2に記載の新規金属イオン交換リン−
バナジウム系化合物。
3. The novel metal ion-exchange phosphorus according to claim 1, wherein the metal salt is a divalent metal.
Vanadium compounds.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一つに記載のリ
ン−バナジウム系化合物を含有することを特徴とする固
体酸触媒。
4. A solid acid catalyst comprising the phosphorus-vanadium compound according to claim 1 .
【請求項5】 請求項1〜3のいずれか一つに記載のリ
ン−バナジウム系化合物を含有することを特徴とする気
相酸化用触媒。
5. A catalyst for gas-phase oxidation, comprising the phosphorus-vanadium compound according to claim 1.
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