JP3872270B2 - Production method of hydrogen cyanide - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタノールのアンモ酸化によるシアン化水素の製造に適する触媒及び反応方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
メタノールのアンモ酸化によるシアン化水素の製造に関しては、これに適する触媒として、種々の触媒が開示されている。例えば、特公昭37−13460号公報には錫とアンチモンとを含む酸化物触媒が、特公昭51−35400号公報にはモリブデンとその他多くの元素との複合酸化物触媒が、特公昭54−39839号公報には鉄、コバルト、ニッケル等の金属元素とアンチモンを含む酸化物触媒が開示されている。
【0003】
その後も、これらの触媒の改良が精力的に続けられ、例えば、特公昭61−4771号公報、特公昭63−16330号公報、特開平4−118051号公報、特公平7−64555号公報等の改良特許が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来技術による触媒は、それなりにシアン化水素収率の改善には効果があったが、なお一層の改良が求められており、特にモリブデン含量の多い触媒については、シアン化水素の初期収率が良好であっても、触媒製造における再現性、構造安定性、あるいは長期間にわたる安定的な反応等の点で未だ不十分なものであった。
【0005】
このため良好なシアン化水素収率が得られ、かつ反応使用においては経時安定であるという要件を満たした触媒が求められていた。本発明は、これら課題を解決しようとするものであり、特にモリブデン含量の多い触媒に関して、流動層を用いるメタノールのアンモ酸化反応によりシアン化水素を製造するに適した触媒として改良を加えたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、アンチモン酸鉄、モリブデン、ビスマス、鉄、カリウム、M成分及びN成分を必須成分として含有する触媒において、アンチモン酸鉄以外の金属モリブデン酸塩を生成し得る金属元素、即ちビスマス、鉄、カリウム、M、N及びT成分元素のそれぞれの価数と原子比の積の総和がモリブデンのモリブデン酸としての価数と原子比の積に対し量論値以上の特定の範囲となるように調製することにより良好な性能を発現すること、またモリブデン含有物をこれに適宜添加しつつ反応することにより長期間その性能を効果的に維持できることを見いだした。
【0007】
この触媒組成物は、高いシアン化水素収率を与えると共に、触媒構造として安定なものなので長期の反応使用に耐え得る。モリブデン成分が前述の計算による量論値より大きい場合は、余剰のモリブデン成分が触媒として機能すべき金属モリブデン酸塩の界面に入り込んで機能阻害を起こしたり、アンチモン酸鉄との間に好ましからざる反応を生じたりする。またモリブデン成分の含有量が少なすぎる場合にはシアン化水素収率が低下すると共に経時変化も大きくなる。
【0008】
ただし、この触媒も反応を続けていると、主としてモリブデン成分の逃散によると思われるシアン化水素収率の低下が観察される。アンモ酸化反応の反応温度は400℃を越えるものであり、この種のモリブデン含有量の大きい触媒においては避けがたいものと考えられる。これにはモリブデン含有物を添加補給しつつ反応することにより、高位のシアン化水素収率を長期間維持することが可能となった。本発明の触媒は構造的に安定であり、モリブデン含有物の添加によって反応成績の回復は十分に果たされ、しかもこれを繰り返し適用できるため、この方法を組み合わせることによりさらに長期間の反応使用が可能となった。
【0009】
またモリブデン含有物の添加は、反応の初期に行っても良い。触媒は組成、調製法等により、触媒表面組成を最適化して反応に供するのが一般的であるが、必ずしも常にそれが実現出来ているとは限らない。最初にモリブデン含有物を添加して反応すると目的生成物収率が高められることがある。これはモリブデン含有物の添加も含めて触媒表面組成、構造の最適化を行ったことになるものと考えられる。
【0010】
従来の触媒は、前述のようにシアン化水素収率も不十分であり、また長期使用によって収率が低下したときにモリブデン含有物を添加しても性能の回復が不十分であったが、本発明により、高いシアン化水素収率を長期にわたり維持出来る方法が提供された。
【0011】
すなわち、本発明は、メタノールのアンモ酸化によりシアン化水素を製造するに際し、下記の実験式で表される組成の流動層触媒を用いることを特徴とするシアン化水素の製造法、並びにその製造に当たってモリブデン含有物を添加しながら反応を行うことを特徴とするシアン化水素の製造法に関する。(Fe Sba)b Mo10 Bic Fed Kk Mm Nn Gg Qq Rr Tt Ox (SiO2)y
(式中、(Fe Sba)はアンチモン酸鉄を形成している鉄とアンチモンを示し、Mo、Bi、Fe及びKは、それぞれモリブデン、ビスマス、鉄及びカリウムを示し、Mはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛及びカドミウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Nはクロム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、アルミニウム、ガリウム及びインジウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Gはルテニウム及びパラジウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Qはチタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、タングステン、ゲルマニウム、錫及び鉛からなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Rは硼素、燐及びテルルからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Tはリチウム、ナトリウム、ルビジウム及びセシウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Oは酸素、Siは珪素を、そして添字a、b、c、d、k、m、n、g、q、r、t、x及びyは原子比を示し、Mo=10の時、a=0.8〜2、b=0.5〜20、c=0.1〜2、d=0.3〜3、k=0.05〜2、m=3〜8、n=0.1〜3、g=0〜0.5、q=0〜3、r=0〜3、t=0〜1、x=上記各成分が結合して生成する金属酸化物の酸素の数、y=20〜200である。更に、モリブデンのモリブデン酸としての価数と原子比の積20を、ビスマス、鉄、カリウム、M、N及びT成分元素の価数と原子比の積の総和pで割った数20/pが0.8〜1である。)
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明で用いる触媒には、アンチモン酸鉄が結晶相として存在し、モリブデン、ビスマス、鉄、カリウム、M成分、N成分及びシリカが含まれることが必須であり、それぞれの成分が前記組成範囲になければ本発明の目的を達成することは出来ない。アンチモン酸鉄は、特開平4-118051号公報、特開平10-231125号公報等に記載されているFeSbO4なる化学式で示される化合物であり、触媒のX線回折により存在を確認することが出来る。アンチモン酸鉄はシアン化水素収率向上、触媒物性の向上に必須である。
【0013】
ビスマスは比較的少ない組成領域で良好な触媒性能を発揮することが出来る。また一般にアンチモン酸鉄に含まれる以外の鉄成分量が多すぎるとシアン化水素収率の低下を来たし、逆に少な過ぎると、反応初期のシアン化水素選択性は高くなるものの経時安定性が悪化する。M成分は触媒構造の安定化のために寄与する。M成分としては、特にマグネシウム、カルシウム、マンガン、コバルト、ニッケル、及び亜鉛などが好ましい。N成分も触媒構造の安定化に有効である。N成分としてはクロム、ランタン、セリウムなどが、そしてこれらのうち2種の元素を含むことが好ましく、クロムと他の元素とを併用することはさらに好ましい。 T成分はカリウム成分と共に触媒の酸性度の調整に寄与しており、シアン化水素選択率向上に、また副生成物の生成抑制などに働く。T成分としては、特にルビジウム及びセシウムが好ましい。
【0014】
触媒成分としては、更に前記のG、Q及びR成分を加えることが出来る。これらは、それぞれに触媒構造の安定化、酸化還元特性の改善、酸・塩基性の調整等を目的に必要により添加される。 G成分としては、パラジウム、銀等が、Q成分としては、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タングステン、錫及びアンチモン等が好ましい。R成分はシアン化水素選択性向上、副生成物の調整等を目的に必要により少量添加する。
【0015】
本発明の方法は、流動層反応により実施される。従って触媒は流動層反応に適する物性を有している必要がある。そのためには坦体成分として、シリカを用いる。
【0016】
そして、本発明で重要なことは、原料アンチモン酸鉄とそれ以外の金属モリブデン酸塩を生成し得る金属元素、即ちビスマス、鉄、カリウム、M、N及びT成分原料並びにモリブデン成分原料とを混合し、調製する際、ビスマス、鉄及びN成分元素の価数を3、M成分元素の価数を2、カリウム及びT成分元素の価数を1とし、モリブデンのモリブデン酸としての価数2と原子比10の積20を、アンチモン酸鉄以外の金属モリブデン酸塩を生成し得る金属元素、即ちビスマス、鉄、カリウム、M、N及びT成分元素の価数と原子比の積の総和pで割った数20/pが0.8ないし1となる範囲で混合、噴霧乾燥、焼成することによって調製することである。
【0017】
アンチモン酸鉄の調製法としては、種々提案されている。例えば、特開平4-118051号公報、特開平10-231125号公報等に記載の方法があり、これらの方法から選択して用いればよい。本発明の触媒の製造においては、これらの方法により、あらかじめアンチモン酸鉄を調製した後、他の触媒成分原料と混合することが重要である。このアンチモン酸鉄は、アンチモンと鉄以外の元素を少量含有していてもよい。アンチモン酸鉄の存在は、シアン化水素選択性向上、流動層触媒としての物性向上に寄与する。
【0018】
このアンチモン酸鉄をそれ以外の成分原料と混合するが、本発明の触媒組成の様に特にビスマス及び鉄が少ない組成領域において、好ましい触媒構造を構築するためには、前記の20/peの値を0.8ないし1とすることは重要である。この系統の触媒は、多相から成っており、しかもそれぞれが有機的な関係を持たねばならない。しかし、20/p値が0.8より小さい場合には、モリブデン酸の対イオンとなるべき金属元素がモリブデン酸塩を形成することなく酸化物等になってしまい、触媒反応において目的生成物の選択性を損なうことになり易い。また1より大きい組成領域では、この多相間の良好な関係を構築することが困難なことがわかった。これが、従来の組成領域での触媒の触媒製造における再現性悪化原因の一つでもあったと考えられる。この値が1より大きいと遊離のモリブデンが酸化物としてこれらの相間に入り込み、触媒機能の阻害要因となったり、触媒調製時にアンチモン酸鉄と好ましくない反応を起こしたりする。
【0019】
本発明の触媒の調製方法は、前記の従来技術等に開示されている方法を選択し適用すればよい。モリブデン成分の原料としては、酸化モリブデン、パラモリブデン酸アンモニウム等が、ビスマス成分の原料としては、酸化ビスマス、硝酸ビスマス、炭酸ビスマス、蓚酸ビスマス等が、鉄成分原料としては、硝酸鉄、蓚酸鉄等が、カリウム成分原料としては、硝酸カリウム、水酸化カリウム等が、M、N、G及びT成分原料としては、それぞれの酸化物、水酸化物、硝酸塩等が用いられる。Q成分原料としては、それぞれの酸化物、水酸化物、硝酸塩、酸素酸またはその塩等が、R成分原料としては、硼素の場合は硼酸、無水硼酸など、燐の場合はオルト燐酸等が、またテルルの場合は金属テルル、二酸化テルル、三酸化テルル、テルル酸等が用いられる。シリカ原料としては、シリカゾル、ヒュームド・シリカ等が用いられるが、シリカゾルを用いるのが便利である。
【0020】
アンチモン酸鉄は他の成分原料と混合してスラリーを調製する。触媒原料を混合し、必要によりスラリーのpHを調整し、加熱処理等を加えて触媒スラリーを調製する。pHが比較的高い3〜8に調整して製造するときには、スラリーのゲル化抑制のため特許2747920号公報記載の方法に準じてキレート剤、例えばエチレンジアミン四酢酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸等を共存させるのが良い。pHが比較的低い1〜3に調整して製造するときには必ずしもキレート剤の共存は必要ないが、少量加えることにより良好な結果が得られることがある。
【0021】
この様にして調製したスラリーを噴霧乾燥する。噴霧乾燥装置としては、回転円盤式、ノズル式等一般的なものでよい。条件を調節し、流動層触媒として好ましい粒径の触媒が得られるように行う。乾燥後、200〜500℃で焼成したのち、さらに500〜700℃で0.1〜20時間焼成する。焼成雰囲気は、酸素含有ガスが好ましい。空気中で行うのが便利であるが、酸素と窒素、炭酸ガス、水蒸気等とを混合して用いることも出来る。焼成には箱型炉、トンネル炉、回転炉、流動炉等が用いられる。この様にして製造される流動層触媒の粒径は、5〜200μmとするのが良い。
【0022】
モリブデン含有流動層触媒をシアン化水素の製造に用いる際に、前述のようにモリブデン含有物を反応中に添加することによって目的生成物の収率を維持する方法は知られている。しかし、安定な触媒構造を持った触媒に適用するのでなければ、その効果は十分に期待できない。本発明の触媒はこの種の反応が行われる400℃を越える温度で長期間反応使用しても構造的に安定であるので、モリブデン含有物を添加することによって初期と同等ないしはそれ以上の反応成績を維持しつつ反応を継続することが出来る。このような構造的に安定な触媒といえども、反応条件下で少しずつモリブデン成分が触媒から揮発し、おそらく触媒構造が損傷を受けると思われ、これが決定的にならないうちにモリブデン含有物を添加することが必要になる。
【0023】
ここで用いられるモリブデン含有物としては、金属モリブデン、三酸化モリブデン、モリブデン酸、ジモリブデン酸アンモニウム、パラモリブデン酸アンモニウム、オクタモリブデン酸アンモニウム、ドデカモリブデン酸アンモニウム、燐モリブデン酸等があげられる。また、これらモリブデン含有物を不活性物質または触媒に坦持して用いても良い。ガス状、液体状としても使用出来るが、これら固体のモリブデン成分を紛状として用いるのが実際的である。特にモリブデン成分を触媒に富化して用いる方法は有効である。この方法は添加したモリブデンの利用効率が良く、系内の酸化モリブデン析出などによるトラブル発生が抑制される等好ましい使用形態である。モリブデン富化触媒の製法は、特公平2-56939号公報あるいは特開平11-33400号公報等に記載の方法を適用することが出来る。
【0024】
これらモリブデン含有物を連続的にまたは断続的に時々反応器に加える。添加時期並びに添加量は反応の推移により適宜決めればよいが、一時に添加する量は、充填触媒に対して、モリブデンとして0.05〜2重量%の範囲とするのが良い。一時に多量に加えても、いたずらに反応系外へ逃散し無駄に消費されてしまう上、反応器内へ沈着堆積したり、熱交換器部へ付着したりして運転上問題を生じたりするので注意が必要である。
【0025】
メタノールのアンモ酸化は、通常、メタノール/アンモニア/酸素が1/0.9〜1.3/0.8〜10(モル比)の組成範囲の供給ガスを用い、反応温度370〜500℃、反応圧力常圧〜500kPaで行う。見掛け接触時間は0.1〜20秒である。酸素源としては、空気を用いるのが便利であるが、これを水蒸気、炭酸ガス、飽和炭化水素等で希釈して用いても良いし、酸素で富化して用いても良い。
【0026】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明する。
【0027】
触媒の活性試験
メタノールのアンモ酸化によるシアン化水素を合成を行って触媒の活性評価をした。
触媒流動部の内径が25mm、高さ400mmの流動層反応器に触媒を充填し、組成がメタノール / アンモニア / 空気 = 1 / 1.2 / 9.5(酸素として2.0)(モル比)の混合ガスをガス線速度4.5cm/secで送入した。反応圧力は100kPaとした。
なお、反応時にモリブデン成分を適宜添加した。モリブデン成分については、いくつかのモリブデン化合物並びにモリブデン成分を富化した触媒を用いて、充填触媒に対して、モリブデンとして0.1〜0.2重量%を50ないし150時間の間隔で加えた。
【0028】
実施例、比較例中の接触時間及びシアン化水素収率は下記の式により定義される。
接触時間(sec) = 見掛け嵩密度基準の触媒容積 (ml) / 反応条件に換算した供給ガス流量 (ml/sec)
シアン化水素収率(%)=生成したシアン化水素のモル数/供給したメタノールのモル数×100
【0029】
実施例1
組成が、Fe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.4 Fe1.3 K0.2 Ni6 Cr0.8 Ce0. P0.2 B0.2 O (SiO2)35(酸素の原子比xは他の元素の価数により自然に決まる値であるので、以降は酸素の記述を省略する。)である触媒を以下の要領で調製した。
純水3000gにパラモリブデン酸アンモニウム346.9gを溶解し、ついで85%燐酸4.5g及び硼酸2.4gをそれぞれ加える。この液へ3.3%硝酸270gに硝酸ビスマス57.2g、硝酸カリウム4.0g、硝酸ニッケル342.8g、硝酸クロム62.5g、硝酸セリウム8.5g、クエン酸25.0gを溶解した液を混合した。これに純水270gに硝酸鉄104.2gとクエン酸25.0gを溶解した液を加えた。ついで20%シリカゾル2065.8gを加えた。このスラリーを撹拌しつつ15%アンモニア水を加え、pHを2に調整した。これを98℃で1.5時間加熱処理した。さらに別途調製した20%アンチモン酸鉄スラリー733.8gを加えた。この様にして調製したスラリーを回転円盤式噴霧乾燥機で、入口温度330℃、出口温度160℃として噴霧乾燥した。この乾燥粒子を250℃ 2時間、400℃ 2時間熱処理し、最終的に660℃ 3時間流動焼成した。
【0030】
なお、ここに用いたアンチモン酸鉄スラリーは、次の様にして調製した。
硝酸(65重量%)1110.1gと純水615.3gとを混合し、これに電解鉄粉133.3gを少しずつ加える。鉄粉が完全に溶解した後、三酸化アンチモン粉末384.7gを混合し、撹拌しつつ10%アンモニア水を滴下し、pHを1.8に調製した。このスラリーを撹拌しつつ98℃ 3時間加熱した。このスラリーを噴霧乾燥機により入口温度330℃、出口温度160℃として乾燥後、250℃2時間、400℃2時間焼成した。さらに窒素気流中で850℃ 3時間焼成した。焼成後、粉砕し、純水と混合して20%アンチモン酸鉄スラリーとした。以下の実施例、比較例でもこの様にして調製したアンチモン酸鉄スラリーを用いた。
【0031】
実施例2
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.4 Fe1.1 K0.3 Ni4 Co2 Cr0.8 Ce0.5 P0.2 (SiO2)35である触媒を実施例1と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。但し、Co原料は硝酸塩を使用した。
【0032】
実施例3
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.4 Fe1.3 K0.2 Ni5.5 Zn0.2 Cr1.5 Ce0.6 La0.2 Ge0.2 B0.2 (SiO2)35である触媒を実施例1と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。但し、La, Zn, Ge 原料は硝酸塩を使用した。
【0033】
実施例4
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.3 Fe1.5 K0.2 Ni5 Mg1 Cr0.5 Ce0.3 Pr0.2 (SiO2)35である触媒を実施例1と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。但し、Pr, Mg 原料は硝酸塩を使用した。
【0034】
実施例5
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.5 Fe1.3 K0.1 Ni5.75 Mn0.5 Cr0.8 Ce0.75 Pd0.01 Rb0.1 P0.1 B0.1 (SiO2)40である触媒を以下の様にして調製した。
純水3000gにパラモリブデン酸アンモニウム321.1gを溶解し、ついで85%燐酸2.1g及び硼酸1.1gを加える。この液と3.3%硝酸270gに硝酸ビスマス44.1g、硝酸カリウム1.8g、硝酸ニッケル304.1g、硝酸マンガン26.1g、硝酸クロム58.2g、硝酸セリウム59.2g、硝酸パラジウム0.4g、硝酸ルビジウム2.7g、クエン酸25gを溶解した液とを混合した。ついで20%シリカゾル2185.6gを加えて、撹拌しつつ15%アンモニア水を滴下しpHを7.7に調整した。これを98℃ 1.5時間加熱処理した。これに純水270gに硝酸鉄95.5gとクエン酸25gを溶解した液を加え、さらに、別途調製した20%アンチモン酸鉄スラリー679.3gを加えた。
【0035】
この様にして調製したスラリーを回転円盤式噴霧乾燥機で、入口温度330℃、出口温度160℃として噴霧乾燥した。この乾燥粒子を250℃2時間、400℃2時間加熱処理し、最終的に670℃ 3時間流動焼成した。
【0036】
実施例6
組成が、Fe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.8 Fe1.3 K0.2 Ni5.5 Cr0.8 Ce0.4 In0.2 W0.5 P0.2 (SiO2)60である触媒を以下の様にして調製した。
純水3000gにパラタングステン酸アンモニウム19.2gを溶解し、ついでパラモリブデン酸アンモニウム260gを混合溶解し、さらに85%燐酸3.4gを加えた。この液へ3.3%硝酸270gに硝酸ビスマス57.2g、硝酸カリウム3.0g、硝酸ニッケル235.5g、硝酸クロム47.1g、硝酸セリウム25.6g、硝酸インジウム3.5g、クエン酸25gを溶解した液を混合した。ついで20%シリカゾル2655.1gを混合した。このスラリーを撹拌しつつ15%アンモニア水を滴下し、pH5に調整した。これを環流下98℃1.5時間加熱処理した。これに純水270gに硝酸鉄77.4gとクエン酸25gを溶解して調製した液を加え、さらに別途調製した20%アンチモン酸鉄スラリー550gを加えた。
【0037】
この様にして調製したスラリーを回転円盤式噴霧乾燥機で、入口温度330℃、出口温度160℃の条件下に噴霧乾燥した。この乾燥粒子を250℃2時間、400℃2時間熱処理し、最終的に670℃ 3時間流動焼成した。
【0038】
実施例7
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.5 Fe2 K0.2 Ni4 Mg1.5 Cr0.5 Ce0.5 Al0.1 Nb0.1 (SiO2)35である触媒を実施例6と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。但し、Al, Mg原料は硝酸塩を、Nb原料は蓚酸水素ニオブを使用した。
【0039】
実施例8
組成がFe1.5 Sb1.7 Mo10 Bi0.5 Fe1 K0.2 Ni4 Co1.5 Cr2 Ce0.5 Ru0.05 Cs0.05 P0.3 (SiO2)35である触媒を実施例6と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。但し、Co, Ru, Cs 原料は硝酸塩を使用した。
【0040】
実施例9
組成がFe5 Sb5.5 Mo10 Bi0.5 Fe1.3 K0.2 Ni6 Cr1 Ce0.2 Zr0.2 P0.1 (SiO2)35である触媒を実施例6と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。但し、Zr 原料はオキシ硝酸ジルコニウムを使用した。
【0041】
実施例10
組成がFe7 Sb7.7 Mo10 Bi0.5 Fe1.2 K0.2 Ni5.75 Cr1.5 Ce0.5 Sm0. Nd0.1 V0.1 Te0.25 (SiO2)35である触媒を実施例6と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。但し、Sm 、Nd原料は硝酸塩を、V原料はメタバナジン酸アンモニウムを、Te原料はテルル酸を使用した。
【0042】
比較例1
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.4 Fe0.6 K0.2 Ni6 Cr0.8 Ce0.4 P0.2 B0.2 (SiO2)35である触媒を実施例1と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。
【0043】
比較例2
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.4 Fe1.1 K0.2 Ni6 P0.2 B0.2 (SiO2)35である触媒を実施例1と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。
【0044】
比較例3
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi1.2 Fe1.3 K0.2 Ni5.5 Zn0.2 Cr1.5 Ce0.6 La0.2 Ge0.2 B0.2 (SiO2)35である触媒を実施例6と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。
【0045】
比較例4
組成がFe3 Sb3.3 Mo10 Bi0.4 Fe2 K0.2 Ni6 Zn0.2 Cr1.5 Ce0.6 La0.2 Ge0.2 B0.2 (SiO2)35である触媒を実施例6と同様の方法により調製し、表1の条件で焼成した。
【0046】
なお、実施例7〜10及び比較例3〜4に用いたモリブデン富化触媒は、それぞれの触媒をベースにパラモリブデン酸アンモニウム水溶液を含浸後、乾燥、焼成して調製したものである。
【0047】
これら実施例並びに比較例の触媒を用い、前記の反応条件下、メタノールのアンモ酸化反応をおこなった。結果を下表に示した。
【0048】
【表1】

Figure 0003872270
【0049】
【発明の効果】
本発明のシアン化水素の製法は、高いシアン化水素収率を与えると共に、触媒構造が安定なものであるため、反応の経時安定性が向上し、モリブデン成分を補給添加する事により長期にわたり触媒性能維持が可能である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalyst and a reaction method suitable for producing hydrogen cyanide by ammoxidation of methanol.
[0002]
[Prior art]
Regarding the production of hydrogen cyanide by ammoxidation of methanol, various catalysts have been disclosed as suitable catalysts. For example, Japanese Patent Publication No. 37-13460 discloses an oxide catalyst containing tin and antimony, Japanese Patent Publication No. 51-35400 discloses a composite oxide catalyst of molybdenum and many other elements, and Japanese Patent Publication No. 54-39839. The publication discloses an oxide catalyst containing metal elements such as iron, cobalt, nickel and antimony.
[0003]
Thereafter, the improvement of these catalysts continued vigorously. For example, JP-B-61-4771, JP-B-63-16330, JP-A-4-118051, JP-B-7-64555, etc. Improved patents are disclosed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Although these prior art catalysts were effective in improving the hydrogen cyanide yield as such, further improvements have been demanded, particularly for catalysts with a high molybdenum content, the initial yield of hydrogen cyanide was good. However, it is still insufficient in terms of reproducibility in catalyst production, structural stability, or a stable reaction over a long period of time.
[0005]
For this reason, there has been a demand for a catalyst that can provide a good hydrogen cyanide yield and satisfy the requirements of being stable over time when used in a reaction. The present invention is intended to solve these problems. In particular, a catalyst having a high molybdenum content is improved as a catalyst suitable for producing hydrogen cyanide by ammoxidation reaction of methanol using a fluidized bed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a catalyst containing iron antimonate, molybdenum, bismuth, iron, potassium, M component and N component as essential components other than iron antimonate. The sum of the products of the valence and atomic ratio of each of the metal elements capable of forming a metal molybdate, ie, bismuth, iron, potassium, M, N, and T, is the valence and atomic ratio of molybdenum as molybdic acid. By developing the product to have a specific range of more than the stoichiometric value, the product will exhibit good performance. I found that I could maintain it.
[0007]
This catalyst composition gives a high hydrogen cyanide yield and is stable as a catalyst structure, so that it can withstand long-term reaction use. When the molybdenum component is larger than the stoichiometric value calculated above, the excess molybdenum component enters the interface of the metal molybdate that should function as a catalyst, causing functional inhibition or an undesirable reaction with iron antimonate. May occur. On the other hand, when the content of the molybdenum component is too small, the yield of hydrogen cyanide decreases and the change with time increases.
[0008]
However, when this catalyst continues to react, a decrease in the yield of hydrogen cyanide, which is thought to be mainly due to the escape of the molybdenum component, is observed. The reaction temperature of the ammoxidation reaction exceeds 400 ° C., and this type of catalyst with a high molybdenum content is considered to be unavoidable. It was possible to maintain a high hydrogen cyanide yield for a long period of time by reacting while adding and replenishing molybdenum-containing material. The catalyst of the present invention is structurally stable, and the recovery of the reaction results is sufficiently achieved by the addition of the molybdenum-containing material, and this can be repeatedly applied. It has become possible.
[0009]
The addition of the molybdenum-containing material may be performed at the initial stage of the reaction. The catalyst is generally used for the reaction by optimizing the composition of the catalyst surface depending on the composition, preparation method, etc., but this is not always realized. When the molybdenum-containing material is first added and reacted, the target product yield may be increased. This is considered to be the result of optimization of the catalyst surface composition and structure including addition of molybdenum-containing material.
[0010]
As described above, the conventional catalyst has an insufficient hydrogen cyanide yield, and when the yield is lowered by long-term use, the performance recovery is insufficient even when a molybdenum-containing material is added. Provided a method capable of maintaining a high hydrogen cyanide yield over a long period of time.
[0011]
That is, in the present invention, when producing hydrogen cyanide by ammoxidation of methanol, a fluidized bed catalyst having a composition represented by the following empirical formula is used, and a molybdenum-containing material is used for the production. The present invention relates to a method for producing hydrogen cyanide, characterized in that the reaction is carried out while adding. (Fe Sba) b Mo10 Bic Fed Kk Mm Nn Gg Qq Rr Tt Ox (SiO2) y
(Wherein (Fe Sba) represents iron and antimony forming iron antimonate, Mo, Bi, Fe and K represent molybdenum, bismuth, iron and potassium, respectively, M represents magnesium, calcium and strontium And at least one element selected from the group consisting of barium, manganese, cobalt, nickel, zinc and cadmium, N is selected from the group consisting of chromium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, aluminum, gallium and indium At least one element, G is at least one element selected from the group consisting of ruthenium and palladium, Q is at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, vanadium, niobium, tantalum, tungsten, germanium, tin and lead Element R, from the group consisting of boron, phosphorus and tellurium At least one element selected, T is at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, rubidium and cesium, O is oxygen, Si is silicon, and the subscripts a, b, c, d, k, m , N, g, q, r, t, x and y represent atomic ratios, and when Mo = 10, a = 0.8-2, b = 0.5-20, c = 0.1-2, d = 0.3-3, k = 0.05 to 2, m = 3 to 8, n = 0.1 to 3, g = 0 to 0.5, q = 0 to 3, r = 0 to 3, t = 0 to 1, x = the above components are combined The number of oxygen in the metal oxide produced is y = 20 to 200. Furthermore, the product 20 of the valence and the atomic ratio of molybdenum as molybdic acid is expressed by bismuth, iron, potassium, M, N and T component elements. The number 20 / p divided by the sum p of the product of the valence and atomic ratio is 0.8-1.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the catalyst used in the present invention, iron antimonate is present as a crystalline phase, and it is essential that molybdenum, bismuth, iron, potassium, M component, N component and silica are included, and each component is within the above composition range. Otherwise, the object of the present invention cannot be achieved. Iron antimonate is a compound represented by the chemical formula of FeSbO4 described in JP-A-4-18051, JP-A-10-231125, etc., and its presence can be confirmed by X-ray diffraction of the catalyst. Iron antimonate is essential for improving the yield of hydrogen cyanide and improving the physical properties of the catalyst.
[0013]
Bismuth can exhibit good catalytic performance in a relatively small composition region. In general, when the amount of iron components other than iron antimonate contained is too large, the yield of hydrogen cyanide is lowered. On the other hand, when the amount is too small, the hydrogen cyanide selectivity at the initial stage of the reaction is increased, but the temporal stability is deteriorated. M component contributes to the stabilization of the catalyst structure. As the M component, magnesium, calcium, manganese, cobalt, nickel, zinc and the like are particularly preferable. N component is also effective in stabilizing the catalyst structure. As the N component, chromium, lanthanum, cerium, and the like are preferably included, and two of these elements are preferably included, and it is more preferable to use chromium and another element in combination. The T component contributes to the adjustment of the acidity of the catalyst together with the potassium component, and works to improve the hydrogen cyanide selectivity and suppress the production of by-products. As the T component, rubidium and cesium are particularly preferable.
[0014]
As the catalyst component, the aforementioned G, Q and R components can be further added. These are added as necessary for the purpose of stabilizing the catalyst structure, improving redox characteristics, adjusting acid and basicity, and the like. As the G component, palladium, silver and the like are preferable, and as the Q component, zirconium, vanadium, niobium, tungsten, tin, antimony and the like are preferable. The R component is added in a small amount as necessary for the purpose of improving hydrogen cyanide selectivity and adjusting by-products.
[0015]
The method of the present invention is carried out by a fluidized bed reaction. Therefore, the catalyst needs to have physical properties suitable for a fluidized bed reaction. For that purpose, silica is used as a carrier component.
[0016]
What is important in the present invention is that raw material iron antimonate and other metal elements capable of producing metal molybdate, that is, bismuth, iron, potassium, M, N and T component raw materials and molybdenum component raw materials are mixed. When preparing, the valence of bismuth, iron and N component element is 3, the valence of M component element is 2, the valence of potassium and T component element is 1, and the valence is 2 as molybdenum molybdate. The product 20 of atomic ratio 10 is the sum p of products of valence and atomic ratio of metal elements that can form metal molybdates other than iron antimonate, that is, bismuth, iron, potassium, M, N and T component elements. It is prepared by mixing, spray-drying, and baking within a range where the divided number 20 / p is 0.8 to 1.
[0017]
Various methods for preparing iron antimonate have been proposed. For example, there are methods described in JP-A-4-18051, JP-A-10-231125, etc., and these methods may be selected and used. In the production of the catalyst of the present invention, it is important that iron antimonate is prepared in advance by these methods and then mixed with other catalyst component raw materials. This iron antimonate may contain a small amount of elements other than antimony and iron. The presence of iron antimonate contributes to improved hydrogen cyanide selectivity and improved physical properties as a fluidized bed catalyst.
[0018]
This iron antimonate is mixed with the other component raw materials, but in order to construct a preferable catalyst structure, particularly in a composition region with a small amount of bismuth and iron like the catalyst composition of the present invention, the above value of 20 / pe is used. It is important to set 0.8 to 1. This family of catalysts consists of multiple phases, and each must have an organic relationship. However, when the 20 / p value is less than 0.8, the metal element that should be the counter ion of molybdic acid becomes an oxide or the like without forming molybdate, and the selectivity of the target product in the catalytic reaction It is easy to damage. In addition, it was found that it is difficult to establish a good relationship between the polyphases in a composition region larger than 1. This is considered to be one of the causes of deterioration in reproducibility in the production of the catalyst in the conventional composition region. When this value is larger than 1, free molybdenum enters between these phases as an oxide, which may inhibit the catalytic function or cause an undesirable reaction with iron antimonate during catalyst preparation.
[0019]
The method for preparing the catalyst of the present invention may be selected and applied from the methods disclosed in the above prior art. Molybdenum component materials include molybdenum oxide, ammonium paramolybdate, etc., bismuth component materials include bismuth oxide, bismuth nitrate, bismuth carbonate, bismuth oxalate, etc., and iron component materials include iron nitrate, iron oxalate, etc. However, potassium nitrate, potassium hydroxide and the like are used as the potassium component raw material, and respective oxides, hydroxides, nitrates and the like are used as the M, N, G and T component raw materials. Q component raw materials include respective oxides, hydroxides, nitrates, oxygen acids or salts thereof, and R component raw materials include boric acid and boric anhydride in the case of boron, orthophosphoric acid and the like in the case of phosphorus, In the case of tellurium, metal tellurium, tellurium dioxide, tellurium trioxide, telluric acid and the like are used. As the silica raw material, silica sol, fumed silica or the like is used, but it is convenient to use silica sol.
[0020]
Iron antimonate is mixed with other ingredients to prepare a slurry. The catalyst raw materials are mixed, the pH of the slurry is adjusted as necessary, and heat treatment is added to prepare a catalyst slurry. When manufacturing by adjusting the pH to 3-8, which is relatively high, a chelating agent such as ethylenediaminetetraacetic acid, lactic acid, citric acid, tartaric acid, gluconic acid is used in accordance with the method described in Japanese Patent No. 2747920 to suppress gelation of the slurry. Etc. should coexist. When manufacturing by adjusting the pH to 1 to 3 which is relatively low, the coexistence of a chelating agent is not necessarily required, but good results may be obtained by adding a small amount.
[0021]
The slurry thus prepared is spray dried. The spray drying device may be a general device such as a rotary disk type or a nozzle type. The conditions are adjusted so that a catalyst having a preferable particle size as a fluidized bed catalyst can be obtained. After drying, it is fired at 200 to 500 ° C., and further fired at 500 to 700 ° C. for 0.1 to 20 hours. The firing atmosphere is preferably an oxygen-containing gas. Although it is convenient to carry out in air, a mixture of oxygen and nitrogen, carbon dioxide, water vapor or the like can also be used. A box furnace, tunnel furnace, rotary furnace, fluidized furnace, or the like is used for firing. The particle size of the fluidized bed catalyst thus produced is preferably 5 to 200 μm.
[0022]
When using a molybdenum-containing fluidized bed catalyst for the production of hydrogen cyanide, a method for maintaining the yield of the target product by adding a molybdenum-containing material during the reaction as described above is known. However, unless it is applied to a catalyst having a stable catalyst structure, the effect cannot be sufficiently expected. The catalyst of the present invention is structurally stable even when used for a long period of time at a temperature exceeding 400 ° C. at which this kind of reaction is carried out. The reaction can be continued while maintaining Even with such a structurally stable catalyst, the molybdenum component gradually evaporates from the catalyst under the reaction conditions, and it is likely that the catalyst structure will be damaged, and the molybdenum content is added before this becomes critical. It becomes necessary to do.
[0023]
Examples of the molybdenum-containing material used here include metal molybdenum, molybdenum trioxide, molybdic acid, ammonium dimolybdate, ammonium paramolybdate, ammonium octamolybdate, ammonium dodecamolybdate, and phosphomolybdic acid. Further, these molybdenum-containing materials may be used by being supported on an inert substance or a catalyst. Although it can be used in the form of gas or liquid, it is practical to use these solid molybdenum components as powder. In particular, a method using a molybdenum component enriched in a catalyst is effective. This method is a preferred mode of use because the use efficiency of the added molybdenum is good and troubles due to precipitation of molybdenum oxide in the system are suppressed. The method described in Japanese Patent Publication No. 2-56939 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-33400 can be applied to the production method of the molybdenum-enriched catalyst.
[0024]
These molybdenum-containing materials are added to the reactor continuously or intermittently from time to time. The addition timing and addition amount may be appropriately determined depending on the transition of the reaction, but the addition amount at a time is preferably in the range of 0.05 to 2% by weight as molybdenum with respect to the packed catalyst. Even if a large amount is added at a time, it will escape to the outside of the reaction system and will be consumed wastefully, and will be deposited and deposited in the reactor, or will adhere to the heat exchanger and cause operational problems. So be careful.
[0025]
Ammoxidation of methanol is usually performed using a feed gas having a composition range of methanol / ammonia / oxygen of 1 / 0.9 to 1.3 / 0.8 to 10 (molar ratio) at a reaction temperature of 370 to 500 ° C. and a reaction pressure of normal pressure to 500 kPa. Do. Apparent contact time is 0.1-20 seconds. As the oxygen source, it is convenient to use air, but this may be diluted with water vapor, carbon dioxide gas, saturated hydrocarbon or the like, or may be enriched with oxygen.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
[0027]
Catalyst activity test Hydrogen cyanide by ammoxidation of methanol was synthesized to evaluate the activity of the catalyst.
The catalyst is packed in a fluidized bed reactor with an inner diameter of 25 mm and a height of 400 mm, and a mixed gas of methanol / ammonia / air = 1 / 1.2 / 9.5 (2.0 as oxygen) (molar ratio) is gas line. It was sent at a speed of 4.5 cm / sec. The reaction pressure was 100 kPa.
In addition, the molybdenum component was added suitably at the time of reaction. As for the molybdenum component, 0.1 to 0.2% by weight of molybdenum was added at intervals of 50 to 150 hours with respect to the packed catalyst using several molybdenum compounds and a catalyst enriched with the molybdenum component.
[0028]
The contact time and hydrogen cyanide yield in the examples and comparative examples are defined by the following equations.
Contact time (sec) = catalyst volume based on apparent bulk density (ml) / supply gas flow rate converted to reaction conditions (ml / sec)
Hydrogen cyanide yield (%) = number of moles of hydrogen cyanide produced / number of moles of methanol supplied × 100
[0029]
Example 1
Composition, Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.4 Fe 1.3 K 0.2 Ni 6 Cr 0.8 Ce 0. 1 P 0.2 B 0.2 O x A catalyst of (SiO 2 ) 35 (the oxygen atomic ratio x is a value naturally determined by the valence of other elements, so the description of oxygen is omitted hereinafter) was prepared as follows.
Dissolve 346.9 g of ammonium paramolybdate in 3000 g of pure water, then add 4.5 g of 85% phosphoric acid and 2.4 g of boric acid. A solution prepared by dissolving 57.2 g of bismuth nitrate, 4.0 g of potassium nitrate, 342.8 g of nickel nitrate, 62.5 g of chromium nitrate, 8.5 g of cerium nitrate, and 25.0 g of citric acid was mixed with 270 g of 3.3% nitric acid. To this was added a solution prepared by dissolving 104.2 g of iron nitrate and 25.0 g of citric acid in 270 g of pure water. Next, 2065.8 g of 20% silica sol was added. While stirring the slurry, 15% aqueous ammonia was added to adjust the pH to 2. This was heat-treated at 98 ° C. for 1.5 hours. Further, 733.8 g of 20% iron antimonate slurry prepared separately was added. The slurry thus prepared was spray-dried with a rotary disk spray dryer at an inlet temperature of 330 ° C. and an outlet temperature of 160 ° C. The dried particles were heat-treated at 250 ° C. for 2 hours and 400 ° C. for 2 hours, and finally fluidized and fired at 660 ° C. for 3 hours.
[0030]
In addition, the iron antimonate slurry used here was prepared as follows.
Nitric acid (65 wt%) 1110.1g and pure water 615.3g are mixed, and electrolytic iron powder 133.3g is added little by little. After the iron powder was completely dissolved, 384.7 g of antimony trioxide powder was mixed, and 10% aqueous ammonia was added dropwise with stirring to adjust the pH to 1.8. The slurry was heated at 98 ° C. for 3 hours with stirring. The slurry was dried with a spray dryer at an inlet temperature of 330 ° C. and an outlet temperature of 160 ° C., and then calcined at 250 ° C. for 2 hours and at 400 ° C. for 2 hours. Further, it was calcined at 850 ° C. for 3 hours in a nitrogen stream. After firing, it was pulverized and mixed with pure water to obtain a 20% iron antimonate slurry. In the following examples and comparative examples, the iron antimonate slurry thus prepared was used.
[0031]
Example 2
Composition was prepared by the same method as Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.4 Fe 1.1 K 0.3 Ni 4 Co 2 Cr 0.8 Ce 0.5 P 0.2 Catalyst Example 1 is a (SiO 2) 35, fired under the conditions shown in Table 1 did. However, nitrate was used as the Co raw material.
[0032]
Example 3
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.4 Fe 1.3 K 0.2 Ni 5.5 Zn 0.2 Cr 1.5 Ce 0.6 La 0.2 Ge 0.2 B 0.2 (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 1, and Table 1 It baked on the conditions of this. However, nitrates were used as raw materials for La, Zn and Ge.
[0033]
Example 4
Composition is Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.3 Fe 1.5 K 0.2 Ni 5 Mg 1 Cr 0.5 Ce 0.3 Pr 0.2 A catalyst of (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 1, and calcined under the conditions shown in Table 1. However, nitrates were used as raw materials for Pr and Mg.
[0034]
Example 5
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.5 Fe 1.3 K 0.1 Ni 5.75 Mn 0.5 Cr 0.8 Ce 0.75 Pd 0.01 Rb 0.1 P 0.1 B 0.1 (SiO 2 ) 40 was prepared as follows.
Dissolve 321.1 g of ammonium paramolybdate in 3000 g of pure water, then add 2.1 g of 85% phosphoric acid and 1.1 g of boric acid. This solution and 3.3% nitric acid 270g, bismuth nitrate 44.1g, potassium nitrate 1.8g, nickel nitrate 304.1g, manganese nitrate 26.1g, chromium nitrate 58.2g, cerium nitrate 59.2g, palladium nitrate 0.4g, rubidium nitrate 2.7g, citric acid 25g Was mixed with the solution. Next, 2185.6 g of 20% silica sol was added, and 15% aqueous ammonia was added dropwise with stirring to adjust the pH to 7.7. This was heat-treated at 98 ° C. for 1.5 hours. To this was added a solution prepared by dissolving 95.5 g of iron nitrate and 25 g of citric acid in 270 g of pure water, and 679.3 g of 20% iron antimonate slurry prepared separately was further added.
[0035]
The slurry thus prepared was spray-dried with a rotary disk spray dryer at an inlet temperature of 330 ° C. and an outlet temperature of 160 ° C. The dried particles were heat-treated at 250 ° C. for 2 hours and 400 ° C. for 2 hours, and finally fluidized and fired at 670 ° C. for 3 hours.
[0036]
Example 6
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.8 Fe 1.3 K 0.2 Ni 5.5 Cr 0.8 Ce 0.4 In 0.2 W 0.5 P 0.2 (SiO 2 ) 60 was prepared as follows.
19.2 g of ammonium paratungstate was dissolved in 3000 g of pure water, then 260 g of ammonium paramolybdate was mixed and dissolved, and 3.4 g of 85% phosphoric acid was further added. A solution prepared by dissolving 57.2 g of bismuth nitrate, 3.0 g of potassium nitrate, 235.5 g of nickel nitrate, 47.1 g of chromium nitrate, 25.6 g of cerium nitrate, 3.5 g of indium nitrate, and 25 g of citric acid was mixed with 270 g of 3.3% nitric acid. Subsequently, 2655.1 g of 20% silica sol was mixed. While stirring the slurry, 15% aqueous ammonia was added dropwise to adjust the pH to 5. This was heat-treated at 98 ° C. for 1.5 hours under reflux. A solution prepared by dissolving 77.4 g of iron nitrate and 25 g of citric acid in 270 g of pure water was added thereto, and 550 g of a 20% iron antimonate slurry prepared separately was further added thereto.
[0037]
The slurry thus prepared was spray-dried with a rotary disk spray dryer under conditions of an inlet temperature of 330 ° C. and an outlet temperature of 160 ° C. The dried particles were heat-treated at 250 ° C. for 2 hours and 400 ° C. for 2 hours, and finally subjected to fluid calcination at 670 ° C. for 3 hours.
[0038]
Example 7
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.5 Fe 2 K 0.2 Ni 4 Mg 1.5 Cr 0.5 Ce 0.5 Al 0.1 Nb 0.1 (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 6, and the conditions shown in Table 1 Baked in. However, nitrates were used for the Al and Mg raw materials, and niobium hydrogen oxalate was used for the Nb raw material.
[0039]
Example 8
Composition is Fe 1.5 Sb 1.7 Mo 10 Bi 0.5 Fe 1 K 0.2 Ni 4 Co 1.5 Cr 2 Ce 0.5 Ru 0.05 Cs 0.05 P 0.3 A catalyst of (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 6, and calcined under the conditions shown in Table 1. However, nitrates were used as raw materials for Co, Ru and Cs.
[0040]
Example 9
Composition is Fe 5 Sb 5.5 Mo 10 Bi 0.5 Fe 1.3 K 0.2 Ni 6 Cr 1 Ce 0.2 Zr 0.2 P 0.1 A catalyst of (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 6, and calcined under the conditions shown in Table 1. However, Zr raw material was zirconium oxynitrate.
[0041]
Example 10
Composition was prepared in the same manner as Fe 7 Sb 7.7 Mo 10 Bi 0.5 Fe 1.2 K 0.2 Ni 5.75 Cr 1.5 Ce 0.5 Sm 0. 1 Nd 0.1 V 0.1 Te 0.25 Catalyst Example 6 is a (SiO 2) 35, Firing was performed under the conditions shown in Table 1. However, nitrates were used for the Sm and Nd materials, ammonium metavanadate was used for the V materials, and telluric acid was used for the Te materials.
[0042]
Comparative Example 1
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.4 Fe 0.6 K 0.2 Ni 6 Cr 0.8 Ce 0.4 P 0.2 B 0.2 (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 1, and calcined under the conditions shown in Table 1. did.
[0043]
Comparative Example 2
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.4 Fe 1.1 K 0.2 Ni 6 P 0.2 B 0.2 (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 1, and calcined under the conditions shown in Table 1.
[0044]
Comparative Example 3
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 1.2 Fe 1.3 K 0.2 Ni 5.5 Zn 0.2 Cr 1.5 Ce 0.6 La 0.2 Ge 0.2 B 0.2 (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 6, and Table 1 It baked on the conditions of this.
[0045]
Comparative Example 4
A catalyst having a composition of Fe 3 Sb 3.3 Mo 10 Bi 0.4 Fe 2 K 0.2 Ni 6 Zn 0.2 Cr 1.5 Ce 0.6 La 0.2 Ge 0.2 B 0.2 (SiO 2 ) 35 was prepared in the same manner as in Example 6, and Table 1 It baked on the conditions of this.
[0046]
The molybdenum-enriched catalysts used in Examples 7 to 10 and Comparative Examples 3 to 4 were prepared by impregnating an ammonium paramolybdate aqueous solution based on each catalyst, followed by drying and firing.
[0047]
Using the catalysts of these Examples and Comparative Examples, methanol ammoxidation reaction was performed under the above reaction conditions. The results are shown in the table below.
[0048]
[Table 1]
Figure 0003872270
[0049]
【The invention's effect】
The hydrogen cyanide production method of the present invention provides a high yield of hydrogen cyanide and has a stable catalyst structure, so that the reaction stability over time is improved, and the catalyst performance can be maintained for a long time by replenishing and adding a molybdenum component. It is.

Claims (3)

メタノールのアンモ酸化によりシアン化水素を製造するに際し、下記の実験式で表される組成の流動層触媒を用いることを特徴とするシアン化水素の製造法。
(Fe Sba)b Mo10 Bic Fed Kk Mm Nn Gg Qq Rr Tt Ox (SiO2)y
(式中、(Fe Sba)はアンチモン酸鉄を形成している鉄とアンチモンを示し、Mo、Bi、Fe及びKは、それぞれモリブデン、ビスマス、鉄及びカリウムを示し、Mはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛及びカドミウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Nはクロム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、アルミニウム、ガリウム及びインジウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Gはルテニウム及びパラジウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Qはチタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、タングステン、ゲルマニウム、錫及び鉛からなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Rは硼素、燐及びテルルからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Tはリチウム、ナトリウム、ルビジウム及びセシウムからなる群から選ばれた少なくとも一種の元素、Oは酸素、Siは珪素を、そして添字a、b、c、d、k、m、n、g、q、r、t、x及びyは原子比を示し、Mo=10の時、a=0.8〜2、b=0.5〜20、c=0.1〜2、d=0.3〜3、k=0.05〜2、m=3〜8、n=0.1〜3、g=0〜0.5、q=0〜3、r=0〜3、t=0〜1、x=上記各成分が結合して生成する金属酸化物の酸素の数、y=20〜200である。更に、モリブデンのモリブデン酸としての価数と原子比の積20を、ビスマス、鉄、カリウム、M、N及びT成分元素の価数と原子比の積の総和pで割った数20/pが0.8〜1である。)
A method for producing hydrogen cyanide, which comprises using a fluidized bed catalyst having a composition represented by the following empirical formula when producing hydrogen cyanide by ammoxidation of methanol.
(Fe Sba) b Mo10 Bic Fed Kk Mm Nn Gg Qq Rr Tt Ox (SiO2) y
(Wherein (Fe Sba) represents iron and antimony forming iron antimonate, Mo, Bi, Fe and K represent molybdenum, bismuth, iron and potassium, respectively, M represents magnesium, calcium and strontium And at least one element selected from the group consisting of barium, manganese, cobalt, nickel, zinc and cadmium, N is selected from the group consisting of chromium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, aluminum, gallium and indium At least one element, G is at least one element selected from the group consisting of ruthenium and palladium, Q is at least one selected from the group consisting of titanium, zirconium, vanadium, niobium, tantalum, tungsten, germanium, tin and lead Element R, from the group consisting of boron, phosphorus and tellurium At least one element selected, T is at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, rubidium and cesium, O is oxygen, Si is silicon, and the subscripts a, b, c, d, k, m , N, g, q, r, t, x and y represent atomic ratios, and when Mo = 10, a = 0.8-2, b = 0.5-20, c = 0.1-2, d = 0.3-3, k = 0.05 to 2, m = 3 to 8, n = 0.1 to 3, g = 0 to 0.5, q = 0 to 3, r = 0 to 3, t = 0 to 1, x = the above components are combined The number of oxygen in the metal oxide produced is y = 20 to 200. Furthermore, the product 20 of the valence and the atomic ratio of molybdenum as molybdic acid is expressed by bismuth, iron, potassium, M, N and T component elements. The number 20 / p divided by the sum p of the product of the valence and atomic ratio is 0.8-1.
モリブデン含有物を添加しながら反応を行うことを特徴とする請求項1に記載のシアン化水素の製造法。The method for producing hydrogen cyanide according to claim 1, wherein the reaction is carried out while adding a molybdenum-containing material. 添加するモリブデン含有物が、モリブデン富化触媒であることを特徴とする請求項2に記載のシアン化水素の製造法。The method for producing hydrogen cyanide according to claim 2, wherein the molybdenum-containing material to be added is a molybdenum-enriched catalyst.
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