JP4691359B2 - メタクリル酸製造用触媒の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、メタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化してメタクリル酸を製造する際に使用する触媒(以下、メタクリル酸製造用触媒という。)の製造方法、メタクリル酸製造用触媒、および、メタクリル酸の製造方法に関する。

特開2000−296336号公報には、少なくともモリブデン、リンおよびバナジウムを含む溶液またはスラリーと、アンモニア化合物を含む溶液またはスラリーを混合し、得られた混合液または混合スラリーに、カリウム等を含む溶液またはスラリーを混合してメタクリル酸製造用触媒を製造する方法が記載されている。
しかしながら、この公報に記載された方法を用いて製造された触媒はメタクリル酸の収率が必ずしも十分ではない場合があり、工業触媒としてさらなる触媒性能の向上が望まれている。

本発明は、メタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化してメタクリル酸を製造する際に用いられる、メタクリル酸収率の高いメタクリル酸製造用触媒、その製造方法、およびこのメタクリル酸製造用触媒を用いたメタクリル酸の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の上記課題は、以下の本発明により解決できる。すなわち、本発明は、メタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化してメタクリル酸を製造する際に用いられる下記式(1)で表される組成を有するメタクリル酸製造用触媒の製造方法において、アンモニウム根の含有量がモリブデン原子12モルに対して0〜1.5モルであるモリブデン原子、リン原子およびバナジウム原子を含む溶液またはスラリー(A液)100質量部、A液に含まれるモリブデン原子12モルに対して6〜17モルのアンモニウム根を含む溶液またはスラリー(B液)5〜300質量部、およびZ元素を含む溶液またはスラリー(C液)を混合する際に、A液、C液、またはA液とC液との混合液にB液を0.1〜15分間で混合することを特徴とするメタクリル酸製造用触媒の製造方法である。
MoCu (1)
(P、Mo、V、CuおよびOは、それぞれリン、モリブデン、バナジウム、銅および酸素を示し、Xはアンチモン、ビスマス、砒素、ゲルマニウム、ジルコニウム、テルル、銀、セレン、ケイ素、タングステンおよびホウ素からなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示し、Yは鉄、亜鉛、クロム、マグネシウム、タンタル、コバルト、マンガン、バリウム、ガリウム、セリウムおよびランタンからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示し、Zはカリウム、ルビジウムおよびセシウムからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示す。a、b、c、d、e、f、gおよびhは各元素の原子比率を表し、b=12のときa=0.5〜3、c=0.01〜3、d=0.01〜2、e=0〜3、f=0〜3、g=0.01〜3であり、hは前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素の原子比率である。)
本発明において、A液、B液、またはA液とB液との混合液に5〜100質量部のC液を0.1〜30分間で混合することが好ましい。
本発明において、B液は、リン、モリブデン、バナジウム、銅、X元素、Y元素およびZ元素を実質的に含まない溶液またはスラリーであることが好ましい。また、C液は、リン、モリブデン、バナジウム、銅、X元素、Y元素およびアンモニウム根を実質的に含まない溶液またはスラリーであることが好ましい。
また本発明は、前記の方法により製造されたメタクリル酸製造用触媒である。
さらに本発明は、前記のメタクリル酸製造用触媒の存在下で、メタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化するメタクリル酸の製造方法である。
本発明によれば、メタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化してメタクリル酸を製造する際に用いられる、メタクリル酸収率の高い触媒が得られる。

本発明で製造するメタクリル酸製造用触媒は、メタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化してメタクリル酸を製造する際に用いるものであって、次の式(1)で表される組成を有するものである。
MoCu (1)
式(1)において、P、Mo、V、CuおよびOは、それぞれリン、モリブデン、バナジウム、銅および酸素を示し、Xはアンチモン、ビスマス、砒素、ゲルマニウム、ジルコニウム、テルル、銀、セレン、ケイ素、タングステンおよびホウ素からなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示し、Yは鉄、亜鉛、クロム、マグネシウム、タンタル、コバルト、マンガン、バリウム、ガリウム、セリウムおよびランタンからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示し、Zはカリウム、ルビジウムおよびセシウムからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示す。a、b、c、d、e、f、gおよびhは各元素の原子比率を表し、b=12のときa=0.5〜3、c=0.01〜3、d=0.01〜2、e=0〜3、f=0〜3、g=0.01〜3であり、hは前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素の原子比率である。
メタクリル酸製造用触媒は、アンモニウム根の含有量がモリブデン原子12モルに対して0〜1.5モルであるモリブデン原子、リン原子およびバナジウム原子を含む溶液またはスラリー(A液)、A液に含まれるモリブデン原子12モルに対して6〜17モルのアンモニウム根を含む溶液またはスラリー(B液)およびZ元素を含む溶液またはスラリー(C液)を混合して製造する。
なお、アンモニウム根とは、アンモニウム(NH )になり得るアンモニア(NH)、またはアンモニウム塩等のアンモニウム含有化合物に含まれるアンモニウムのことをいう。
<A液の調製>
A液は、少なくともモリブデン、リンおよびバナジウムの化合物を溶媒に溶解あるいは懸濁させて調製する。A液は、モリブデン原子、リン原子およびバナジウム原子の他に、銅原子、X元素、Y元素、Z元素およびアンモニウム根を含んでいてもよい。
A液に含まれるアンモニウム根の量は、モリブデン原子12モルに対して0〜1.5モルであり、好ましくは0〜1.0モルである。アンモニウム根の量をこの範囲とすることにより、収率の高い触媒が得られる。A液中に含まれるアンモニウム根の量は、これらを含む触媒原料やアンモニアの使用量により調節することができる。
また、A液に含まれるZ元素の量は少ないほど好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。
A液の調製に用いる触媒原料としては、各元素の酸化物、硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩等を適宜選択して使用することができる。例えば、モリブデンの原料としては、三酸化モリブデン、モリブデン酸等のアンモニウムを含まない化合物が好ましいが、パラモリブデン酸アンモニウム、ジモリブデン酸アンモニウム、テトラモリブデン酸アンモニウム等の各種モリブデン酸アンモニウムも少量であれば使用できる。リンの原料としては、正リン酸、五酸化リン、リン酸アンモニウム等が使用できる。バナジウムの原料としては、五酸化バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム等が使用できる。また、モリブデン、リンおよびバナジウムの原料として、リンモリブデン酸、モリブドバナドリン酸、リンモリブデン酸アンモニウム等のヘテロポリ酸を使用することもできる。触媒成分の原料は、各元素に対して1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
A液の溶媒としては、例えば、水、エチルアルコール、アセトン等が挙げられるが、水を用いることが好ましい。A液中の溶媒の量は特に限定されないが、通常、A液中に含まれるモリブデン化合物と溶媒の含有比(質量比)は1:0.1〜1:100が好ましく、1:0.5〜1:50がより好ましい。溶媒の量をこの範囲とすることにより、収率の高い触媒が得られる。
A液は、常温で攪拌して調製してもよいが、加熱攪拌して調製することが好ましい。加熱温度は、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましい。また、加熱温度は、150℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。加熱温度をこのような範囲にすることで、活性の高い触媒が得られる。加熱時間は、0.5時間以上が好ましく、1時間以上がより好ましい。加熱時間をこのような範囲にすることで、触媒原料同士の反応を十分に進行させることができる。また、加熱時間は、24時間以下が好ましく、12時間以下がより好ましい。
<B液の調製>
B液は、アンモニウム根含有化合物を溶媒に溶解あるいは懸濁させて調製する。B液は、アンモニウム根含有化合物の他に、リン原子、モリブデン原子、バナジウム原子、銅原子、X元素、Y元素およびZ元素を含んでいてもよいが、これらの元素は実質的に含まないことが好ましい。
B液に含まれるアンモニウム根の量は、A液に含まれるモリブデン原子12モルに対して6モル以上であり、7モル以上が好ましい。また、B液に含まれるアンモニウム根の量は、A液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して17モル以下であり、15モル以下が好ましい。アンモニウム根の量をこの範囲とすることにより、収率の高い触媒が得られる。
B液の調製に用いるアンモニウム根含有化合物はアンモニアや各種のアンモニウム塩であり、具体的には、アンモニア(アンモニア水)、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、硝酸アンモニウム等が例示できる。アンモニウム根含有化合物は1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
B液の溶媒としては、例えば、水、エチルアルコール、アセトン等が挙げられるが、水を用いることが好ましい。B液中の溶媒の量は特に限定されないが、通常、B液中に含まれるアンモニウム根含有化合物と溶媒の含有比(質量比)は1:0.1〜1:100であることが好ましく、1:0.5〜1:50がより好ましい。溶媒の量をこの範囲とすることにより、収率の高い触媒が得られる。
B液は、通常、常温で攪拌して調製すればよいが、必要に応じて80℃程度まで加熱して調製してもかまわない。ただし、アンモニウム根含有化合物としてアンモニア水をそのまま用いる場合は、溶媒である水を既に含んでいるので、このような調製工程は必ずしも必要ではない。
<C液の調製>
C液は、少なくともZ元素の化合物を溶媒に溶解あるいは懸濁させて調製する。C液は、Z元素の他に、モリブデン原子、リン原子、バナジウム原子、銅原子、X元素、Y元素、およびアンモニウム根を含んでいてもよいが、これらの元素およびアンモニウム根は実質的に含まないことが好ましい。
本発明では、特に優れた効果が得られることからZ元素はセシウムが好ましい。Z元素の触媒原料としては、各元素の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物等を適宜選択して使用することができる。例えば、セシウムの原料としては、硝酸セシウム、炭酸セシウム、水酸化セシウム等が使用できる。触媒成分の原料は、各元素に対して1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
C液の溶媒としては、例えば、水、エチルアルコール、アセトン等が挙げられるが、水を用いることが好ましい。C液中の溶媒の量は特に限定されないが、通常、A液中に含まれるモリブデン化合物と溶媒の含有比(質量比)は1:0.1〜1:100が好ましく、1:0.5〜1:50がより好ましい。
C液は、通常、常温で攪拌して調製すればよいが、必要に応じて80℃程度まで加熱して調製してもかまわない。
<A液、B液、C液の混合>
本発明において、A液、B液、C液の混合方法は特に限定されず、例えば、A液とB液を混合したAB混合液とC液を混合する方法、A液とC液を混合したAC混合液とB液を混合する方法、B液とC液を混合したBC混合液とA液を混合する方法等の任意の方法が適用できる。中でも好ましいのは、A液とC液を混合したAC混合液とB液を混合する方法である。また、B液および/またはC液を2回以上に分けて混合してもよく、例えば、A液とC液の一部(C液)とB液を混合したABC混合液とC液の余り(C液)を混合する方法、A液とB液の一部(B液)とC液を混合したABC混合液とB液の余り(B液)を混合する方法などが挙げられる。このとき、C液中(B液中)に含まれる触媒原料の量とC液中(B液中)に含まれる触媒原料の量の比(モル比)は、0:100〜100:0の任意の割合で変更することができ、10:90〜90:10が好ましく、20:80〜80:20が特に好ましい。混合は、通常、攪拌しながら行う。
本発明において、B液の量は、A液100質量部に対して5〜300質量部であり、好ましくは10〜200質量部である。本発明者らは、B液をその他の液と混合する時間が、製造される触媒の性能に大きく影響しており、この混合時間を規定することにより、特にメタクリル酸収率の高い触媒が得られることを見いだした。特開2000−296336号公報では、この混合時間については何ら検討されていない。本発明では、B液をその他の液と混合する時間は、0.1〜15分間である。この混合時間は0.5分間以上が好ましく、1分間以上がより好ましい。また、この混合時間は14分間以下が好ましく、13分間以下がより好ましい。なお、ここで、「混合時間」とは、B液の全量をその他の液に加える時間であり、滴下により混合する場合は、その滴下時間を表し、滴下後の撹拌は含まれない。また、B液を分割して混合する場合も、全量が混合されるまでの時間、すなわち、各分割混合時間の合計を表す。
さらに、C液の量は、A液100質量部に対して好ましくは5〜100質量部、さらに好ましくは10〜70質量部である。C液をその他の液と混合する時間は、特に制限されるものではないが、通常、0.1〜30分間である。この混合時間は0.5分間以上が好ましく、1分間以上がより好ましい。また、この混合時間は28分間以下が好ましく、25分間以下がより好ましい。ここでの混合時間も、上記のB液混合時間と同義である。
本発明においては、調製した1つのB液および/またはC液を分割してもよいし、また、個別に調製してもよい。個別に調製する場合は、B液は必須のアンモニウム根、C液は必須のZ元素を含んでいれば、それぞれ同じ原料を用いて調製してもよいし、異なる原料を用いて調製してもよい。また、B液および/またはC液のそれぞれの分割液中に含まれる原料の含有比と溶媒の含有比とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
A液、B液、C液の混合液は、常温で調製してもよいが、加熱して調製してもよい。混合時の温度は、それぞれ100℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。このような範囲の液温でA液、B液、C液の混合液を調製することにより、活性の高い触媒が得られる。また、加熱時間は特に限定されず、適宜決めればよい。
銅およびY元素が前記A,B,C液に含まれていない場合、A液とB液を混合したAB混合液に銅又は前記Y元素を混合し、得られた混合液とC液を混合する方法、A液とC液を混合したAC混合液に銅又は前記Y元素を混合し、得られた混合液とB液を混合する方法、B液とC液を混合したBC混合液に銅又は前記Y元素を混合し、得られた混合液とA液を混合する方法、前記した方法で調製されたABC混合液に銅又は前記Y元素を混合する方法等のいずれの方法でもよいが、ABC混合液調製後、またはAB混合液調製後に銅又は前記Y元素を混合する方法が好ましい。ここで、銅又は前記Y元素は、これらの触媒原料を溶媒に溶解または懸濁させて加えることが特に好ましい。銅およびY元素の触媒原料としては、各元素の硝酸塩、炭酸塩、水酸化物等を適宜選択して使用することができる。例えば、銅の原料としては、硝酸銅、酸化銅等を用いることができる。
触媒組成中にX元素を含有させる場合、A液中にX元素の原料化合物を添加する方法が好ましい。X元素の原料としては、各元素の硝酸塩、炭酸塩、酸化物、水酸化物等を適宜選択して使用することができる。
<乾燥および焼成>
次いで、このようにして得られた全ての触媒原料を含む溶液またはスラリーを乾燥し、触媒前駆体の乾燥物を得る。
乾燥方法としては種々の方法を用いることが可能であり、例えば、蒸発乾固法、噴霧乾燥法、ドラム乾燥法、気流乾燥法等を用いることができる。乾燥に使用する乾燥機の機種や乾燥時の温度、時間等は特に限定されず、乾燥条件を適宜変えることによって目的に応じた触媒前駆体の乾燥物を得ることができる。
このようにして得られた触媒前駆体の乾燥物は、必要により粉砕した後、成形せずにそのまま次の焼成を行ってもよいが、通常は成形品を焼成する。
成形方法は特に限定されず、公知の乾式および湿式の種々の成形法が適用できるが、シリカ等の担体などを含めずに成形することが好ましい。具体的な成形方法としては、例えば、打錠成形、プレス成形、押出成形、造粒成形等が挙げられる。成形品の形状についても特に限定されず、例えば、円柱状、リング状、球状等の所望の形状を選択することができる。
なお、成形に際しては、公知の添加剤、例えば、グラファイト、タルク等を少量添加してもよい。
そして、このようにして得られた触媒前駆体の乾燥物またはその成形品を焼成し、メタクリル酸製造用触媒を得る。
焼成方法や焼成条件は特に限定されず、公知の処理方法および条件を適用することができる。焼成の最適条件は、用いる触媒原料、触媒組成、調製法等によって異なるが、通常、空気等の酸素含有ガス流通下または不活性ガス流通下で、200〜500℃、好ましくは300〜450℃で、0.5時間以上、好ましくは1〜40時間で行う。ここで、不活性ガスとは、触媒の反応活性を低下させないような気体のことをいい、具体的には、窒素、炭酸ガス、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。
<メタクリル酸の製造方法>
次に、本発明のメタクリル酸の製造方法について説明する。本発明のメタクリル酸の製造方法は、上記のようにして得られる本発明の触媒の存在下でメタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化してメタクリル酸を製造するものである。
反応は、通常、固定床で行う。また、触媒層は1層でも2層以上でもよく、担体に担持させたものであっても、その他の添加成分を混合したものであってもよい。
上記のような本発明の触媒を用いてメタクリル酸を製造する際には、メタクロレインと分子状酸素とを含む原料ガスを触媒と接触させる。
原料ガス中のメタクロレイン濃度は広い範囲で変えることができるが、通常、1〜20容量%が適当であり、3〜10容量%がより好ましい。
分子状酸素源としては空気を用いることが経済的であるが、必要ならば純酸素で富化した空気等も用いることができる。原料ガス中の分子状酸素濃度は、通常、メタクロレイン1モルに対して0.4〜4モルが適当であり、0.5〜3モルがより好ましい。
原料ガスは、メタクロレインおよび分子状酸素源を、窒素、炭酸ガス等の不活性ガスで希釈したものであってもよい。
また、原料ガスには水蒸気を加えてもよい。水の存在下で反応を行うと、より高収率でメタクリル酸が得られる。原料ガス中の水蒸気の濃度は、0.1〜50容量%が好ましく、1〜40容量%がより好ましい。
また、原料ガス中には、低級飽和アルデヒド等の不純物を少量含んでいてもよいが、その量はできるだけ少ないことが好ましい。
メタクリル酸製造反応の反応圧力は、常圧から数気圧まで用いられる。反応温度は、通常、230〜450℃の範囲で選ぶことができるが、250〜400℃がより好ましい。
原料ガスの流量は特に限定されないが、通常、原料ガスと触媒との接触時間が好ましくは1.5〜15秒、より好ましは2〜5秒となるような流量に調整するのが望ましい。
本発明の製造方法により得られる触媒の性能が向上するメカニズムについては明らかではないが、触媒原料の混合方法、さらにはA液およびB液中のアンモニアおよび/またはアンモニウム含有化合物の量を特定量に制御することにより、メタクリル酸を高い収率で得られるような結晶構造が形成されるためと推定している。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例および比較例中の「部」は質量部を意味する。触媒の組成は触媒成分の原料仕込み量から求めた。反応原料ガスおよび生成物の分析はガスクロマトグラフィーを用いて行った。また、溶液中に含まれるアンモニアおよびアンモニウムの量は、キエールダール法で測定した。
なお、メタクロレインの反応率、生成したメタクリル酸の選択率、メタクリル酸の単流収率は以下のように定義される。
メタクロレインの反応率(%)=(B/A)×100
メタクリル酸の選択率(%)=(C/B)×100
メタクリル酸の単流収率(%)=(C/A)×100
ここで、Aは供給したメタクロレインのモル数、Bは反応したメタクロレインのモル数、Cは生成したメタクリル酸のモル数である。

(A液の調製)
純水200部に三酸化モリブデン100部、85質量%リン酸6.68部、五酸化バナジウム2.63部および60%砒酸水溶液2.74部を加え、還流下で5時間攪拌して312.05部のA液を調製した。A液中に含まれるアンモニウムの量は、A液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して0モルであった。
(B液の調製)
25質量%アンモニア水39.44部をB液とした。B液中に含まれるアンモニウムの量は、A液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して10.0モルであった。
(C液の調製)
硝酸セシウム13.54部を純水28.43部に溶解して41.97部のC液を調製した。
(A液、B液、C液の混合)
A液を50℃まで冷却した後、攪拌しながらA液にC液を5.5分間で混合し、10分間攪拌してAC混合液を調製した。次いで、攪拌しながらAC混合液の温度を70℃に上げ、このAC混合液にB液を3分間で混合してABC混合液を調製し90分間攪拌した。
このようにして得られたABC混合液を液温70℃で攪拌しながら硝酸第二銅2.80部を純水5.60部に溶解した溶液および硝酸第二鉄1.18部を純水2.36部に溶解した溶液を加えて触媒前駆体を含むスラリーを得た。
この触媒前駆体を含むスラリーを101℃まで加熱し、攪拌しながら蒸発乾固した。得られた固形物を130℃で16時間乾燥し、乾燥物を加圧成形した後、空気流通下、380℃にて12時間焼成して触媒を得た。得られた触媒の組成は、P1.0Mo120.5Cu0.2Fe0.05As0.2Cs1.2であった。
(メタクリル酸の合成反応)
この触媒を反応管に充填し、メタクロレイン5%、酸素10%、水蒸気30%、窒素55%(ここで、「%」は容量%である。)の混合ガスを、常圧下、反応温度290℃、接触時間3.6秒で通じたときの反応結果を表1に示した。

実施例1において、B液の混合時間を8分間に変更した点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。

実施例1において、B液の混合時間を13分間に変更した点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。

実施例3において、C液の混合時間を35分間に変更した点以外は、実施例3と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。

実施例1において、B液の混合時間を1分間に変更した点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。

実施例1において、25質量%アンモニア水29.58部をB液とし(B液中に含まれるアンモニウムの量はA液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して7.5モル)、B液の混合時間を1.5分間と変更した点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。

実施例1において、25質量%アンモニア水55.21部をB液とし(B液中に含まれるアンモニウムの量はA液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して14.0モル)、B液の混合時間を4.0分間とした点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。

実施例1において、C液の混合時間を0.8分間と変更した点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。
[比較例1]
実施例1において、B液の混合時間を0.05分間に変更した点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。
[比較例2]
実施例1において、B液の混合時間を20分間に変更した点以外は、実施例1と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。

(A液の調製)
純水300部に三酸化モリブデン100部、85質量%リン酸7.34部、メタバナジン酸アンモニウム6.10部および二酸化ゲルマニウム0.60部を加え、還流下で8時間攪拌して414.04部のA液を調製した。A液中に含まれるアンモニウムの量は、A液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して0.9モルであった。
(B液の調製)
25質量%アンモニア水45.36部をB液とした。B液中に含まれるアンモニウムの量は、A液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して11.5モルであった。
(C液の調製)
50%水酸化セシウム19.10部を純水38.20部に溶解して57.30部のC液を調製した。このC液のうち60質量%をCI液(34.38部)、40質量%をCII液(22.92部)とした。
(A液、B液、C液の混合)
A液を60℃まで冷却した後、攪拌しながらA液にCI液を2.5分間で混合し、10分間攪拌してACI混合液を調製した。このACI混合液にB液を2分間で混合してABCI混合液を調製し、10分間攪拌した。さらに、ABCI混合液にCII液を1.5分間で混合しABC混合液を調製した。
このようにして得られたABC混合液を攪拌しながら硝酸第二銅1.40部を純水2.80部に溶解した溶液および硝酸亜鉛3.44部を純水3.44部に溶解した溶液を加えた後、30分攪拌して触媒前駆体を含むスラリーを得た。
この触媒前駆体を含むスラリーを101℃まで加熱し、攪拌しながら蒸発乾固した。得られた固形物を130℃で16時間乾燥し、乾燥物を加圧成形した後、空気流通下、375℃にて10時間焼成して触媒を得た。得られた触媒の組成は、P1.1Mo120.9Cu0.1Ge0.1Zn0.2Cs1.1であった。
この触媒を用いて実施例1と同様にして反応を行った結果を表1に示した。

実施例9において、CI液の混合時間を13分間とし、CII液の混合時間を0.6分間と変更した点以外は、実施例9と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示した。
[比較例3]
実施例9において、B液の混合時間を40分間と変更した点以外は、実施例9と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示す。

(A液の調製)
純水400部に三酸化モリブデン100部、85重量%リン酸8.88部、メタバナジン酸アンモニウム4.74部、60重量%砒酸水溶液4.11部を加え、オートクレーブ中、飽和水蒸気下120℃で3時間攪拌して517.7部のA液を調製した。A液中に含まれるアンモニウムの量は、A液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して0.7モルであった。
(B液の調製)
炭酸アンモニウム37.0部を純水80部に溶解して117.0部のB液を調製した。B液中に含まれるアンモニウムの量は、A液中に含まれるモリブデン原子12モルに対して9.2モルであった。
(C液の調製)
重炭酸セシウム18.0部を純水30部に溶解して48.0部のC液を調製した。
(A液、B液、C液の混合)
A液を60℃まで冷却した後、攪拌しながらA液にB液を2.5分間で滴下し、15分間攪拌してAB混合液を調製した。このAB混合液中のアンモニウム根の量はモリブデン原子12モルに対して14モルであった。次にAB混合液に硝酸第二銅1.40部を純水10部に溶解したもの、硝酸第二鉄2.34部を純水10部に溶解したもの、酸化セリウム1.00部を順次添加した後、この液を攪拌しながらC液を7.5分間で滴下し、15分間攪拌してスラリー得た。
この触媒前駆体を含むスラリーを101℃まで加熱し、攪拌しながら蒸発乾固した。得られた固形物を130℃で16時間乾燥し、乾燥物を加圧成形した後、窒素流通下、400℃にて5時間焼成後、さらに空気流通下、340℃で10時間焼成して触媒を得た。得られた触媒の組成は、P1.3Mo120.7Cu0.1Fe0.1As0.3Ce0.1Cs1.6であった。
この触媒を用いて実施例1と同様にして反応を行った結果を表1に示した。
[比較例4] 実施例11において、B液の混合時間を30分間とし、C液の混合時間を35分間と変更した点以外は、実施例11と同様にして触媒調製および反応を行った。その結果を表1に示す。

本発明により得られるメタクリル酸製造用触媒は、原料のメタクロレイン転化率およびメタクリル酸選択率が高いことはもちろん、特にメタクリル酸の単流収率にも優れた触媒である。また、このように優れた触媒が、B液の混合時間を規定するという極めて簡単な方法で得られるため、作業工程の大きな変更が不要であり、現状の製造工程にすぐに適用できる。

Claims (5)

  1. メタクロレインを分子状酸素により気相接触酸化してメタクリル酸を製造する際に用いられる下記式(1)で表される組成を有するメタクリル酸製造用触媒の製造方法において、
    アンモニウム根の含有量がモリブデン原子12モルに対して0〜1.5モルであるモリブデン原子、リン原子およびバナジウム原子を含む溶液またはスラリー(A液)100質量部、A液に含まれるモリブデン原子12モルに対して6〜17モルのアンモニウム根を含む溶液またはスラリー(B液)5〜300質量部、およびZ元素を含む溶液またはスラリー(C液)を混合する際に、A液、C液、またはA液とC液との混合液にB液を0.1〜15分かけて滴下して混合することを特徴とするメタクリル酸製造用触媒の製造方法。
    aMobcCudefgh (1)
    (P、Mo、V、CuおよびOは、それぞれリン、モリブデン、バナジウム、銅および酸素を示し、Xはアンチモン、ビスマス、砒素、ゲルマニウム、ジルコニウム、テルル、銀、セレン、ケイ素、タングステンおよびホウ素からなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示し、Yは鉄、亜鉛、クロム、マグネシウム、タンタル、コバルト、マンガン、バリウム、ガリウム、セリウムおよびランタンからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示し、Zはカリウム、ルビジウムおよびセシウムからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を示す。a、b、c、d、e、f、gおよびhは各元素の原子比率を表し、b=12のときa=0.5〜3、c=0.01〜3、d=0.01〜2、e=0〜3、f=0〜3、g=0.01〜3であり、hは前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素の原子比率である。)
  2. A液100質量部に対しB液5〜300質量部を0.1〜15分かけて滴下し、その混合液にA液100質量部に対しC液5〜100質量部を0.1〜30分かけて滴下して混合することを特徴とする請求項1記載のメタクリル酸製造用触媒の製造方法。
  3. A液とC液との混合液を、A液100質量部に対しC液5〜100質量部を0.1〜30分かけて滴下して調製し、該混合液にA液100質量部に対しB液5〜300質量部を0.1〜15分かけて滴下して混合することを特徴とする請求項1に記載のメタクリル酸製造用触媒の製造方法。
  4. B液が、リン、モリブデン、バナジウム、銅、X元素、Y元素およびZ元素を実質的に含まない溶液またはスラリーであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項記載のメタクリル酸製造用触媒の製造方法。
  5. C液が、リン、モリブデン、バナジウム、銅、X元素、Y元素およびアンモニウム根を実質的に含まない溶液またはスラリーであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載のメタクリル酸製造用触媒の製造方法。
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