JP5149135B2 - 不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法 - Google Patents
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Description
少なくとも、モリブデンの原料とリンの原料とを混合して、水性スラリー又は水溶液Aを調製する工程と、
カリウム、ルビジウム及びセシウムの少なくとも1つの元素の原料を含有する水溶液Bを調製する工程と、
前記水性スラリー又は水溶液Aと前記水溶液Bとを混合して、平均粒子径が50nm以下の粒子が分散した微粒子分散スラリーDを調製する工程と、
前記微粒子分散スラリーDに、必要に応じて残りの原料を添加して、全ての触媒原料を投入した原料混合液を調製する工程と、
前記原料混合液を乾燥して、触媒前駆体を得る工程と、
前記触媒前駆体を焼成する工程と
を有することを特徴とする不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法である。
本発明の不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法は、不飽和アルデヒドを分子状酸素により気相接触酸化して不飽和カルボン酸を合成する際に用いられる、リン及びモリブデンと、カリウム、ルビジウム及びセシウムの少なくとも1つの元素とを含む不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法であって、
少なくとも、モリブデンの原料とリンの原料とを混合して、水性スラリー又は水溶液Aを調製する工程と、
カリウム、ルビジウム及びセシウムの少なくとも1つの元素の原料を含有する水溶液Bを調製する工程と、
前記水性スラリー又は水溶液Aと前記水溶液Bとを混合して、平均粒子径が50nm以下の粒子が分散した微粒子分散スラリーDを調製する工程と、
前記微粒子分散スラリーDに、必要に応じて残りの原料を添加して、全ての触媒原料を投入した原料混合液を調製する工程と、
前記原料混合液を乾燥して、触媒前駆体を得る工程と、
前記触媒前駆体を焼成する工程と
を有することを特徴とする。
(式(I)中、P、Mo、V、Cu及びOは、それぞれ、リン、モリブデン、バナジウム、銅及び酸素を示す元素記号である。Xは、ヒ素、テルル及びアンチモンのうち少なくとも1つの元素であり、セレン又はケイ素を含んでもよい。Yは、ビスマス、ジルコニウム、銀、鉄、亜鉛、クロム、マグネシウム、コバルト、マンガン、バリウム、セリウム及びランタンからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を表す。Zは、カリウム、ルビジウム及びセシウムからなる群より選ばれた少なくとも1種類の元素を表す。a〜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=0.01〜3、f=0〜3、g=0.01〜3、hが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)。
上記の製造方法により製造された不飽和カルボン酸合成用触媒を用いて、不飽和アルデヒドを分子状酸素により気相接触酸化して不飽和カルボン酸を合成する。例えば、メタクロレインと分子状酸素を含む原料ガスを不飽和カルボン酸合成用触媒に接触させることにより、メタクロレインが分子状酸素により気相接触酸化され、メタクリル酸が得られる。
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。
純水600部に、三酸化モリブデン60部、85質量%リン酸水溶液6.67部、メタバナジン酸アンモニウム3.39部、60質量%ヒ酸水溶液7.00部及び硝酸第二銅2.10部を加え、100℃の還流下で5時間攪拌して水溶液Aを得た。
反応ガス:メタクロレイン5容量%、酸素10容量%、水蒸気30容量%、窒素55容量%の混合ガス
反応温度:290℃
反応圧力:101kPa
接触時間:3.6秒。
実施例1における水溶液Aに水溶液Bを添加する過程で、混合スラリーC上層部に透明層が確認できない程度の攪拌を行った。水溶液Bの添加終了後、混合スラリーCを1時間静置したが、沈降成分はほとんど存在せず、上澄みを採取することはできなかった。この混合スラリーCから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約250nmであった。
水溶液Aを、純水540部に、三酸化モリブデン30部、85質量%リン酸水溶液4.25部、メタバナジン酸アンモニウム2.14部、60質量%ヒ酸水溶液6.83部及び硝酸第二銅2.10部を加えて調製することとし、水溶液Bを、重炭酸セシウム10.10部を純水200部に溶解して調製することとした以外は、比較例1と同様にして、混合スラリーCを調製した。
純水600部に、三酸化モリブデン60部、85質量%リン酸水溶液6.67部、五酸化二バナジウム2.63部、60質量%ヒ酸水溶液7.00部及び硝酸第二銅2.10部を加え、100℃の還流下で5時間攪拌して水溶液Aを得た。
水溶液Aと水溶液Bを混合する過程でチューブポンプを使用せず、漏斗を用いることとした以外は、実施例2と同様の方法で、触媒を製造した。実施例2の混合スラリーCに相当するスラリー中から遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約500nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15As0.5Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化二アンチモン5.07部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、実施例1と同様の方法で、触媒を製造した。実施例1の微粒子分散スラリーDに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約30nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Sb0.6Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化二アンチモン5.07部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、比較例1と同様の方法で、触媒を製造した。比較例1の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約200nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Sb0.6Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化二アンチモン5.07部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、比較例2と同様の方法で、触媒を製造した。比較例2の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約250nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Sb0.6Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化二アンチモン5.07部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、実施例2と同様の方法で、触媒を製造した。実施例2の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約30nmであった。そこで、このスラリーをそのまま微粒子分散スラリーDとして使用した。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Sb0.6Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化二アンチモン5.07部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、比較例3と同様の方法で、触媒を製造した。比較例3の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約200nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Sb0.6Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化テルル1.92部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、実施例1と同様の方法で、触媒を製造した。実施例1の微粒子分散スラリーDに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約20nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Te0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化テルル1.92部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、比較例1と同様の方法で、触媒を製造した。比較例1の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約200nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Te0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化テルル1.92部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、比較例2と同様の方法で、触媒を製造した。比較例2の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約250nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Te0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化テルル1.92部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、実施例2と同様の方法で、触媒を製造した。実施例2の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約20nmであった。そこで、このスラリーをそのまま微粒子分散スラリーDとして使用した。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Te0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
60質量%ヒ酸水溶液を使用せず、重炭酸アンモニウム13.25部の添加時に三酸化テルル1.92部を重炭酸アンモニウムと混合して添加した以外は、比較例3と同様の方法で、触媒を製造した。比較例3の混合スラリーCに相当するスラリーから遠心分離で分離した沈降成分を採取し、実施例1と同様の方法で粒子の平均径を算出したところ、約400nmであった。また、得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo12V0.5Cu0.15Te0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同じ条件で気相接触酸化によるメタクリル酸の製造を実施した。結果を表1に示す。
Claims (4)
- 不飽和アルデヒドを分子状酸素により気相接触酸化して不飽和カルボン酸を合成する際に用いられる、リン及びモリブデンと、カリウム、ルビジウム及びセシウムの少なくとも1つの元素とを含む不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法であって、
少なくとも、モリブデンの原料とリンの原料とを混合して、水性スラリー又は水溶液Aを調製する工程と、
カリウム、ルビジウム及びセシウムの少なくとも1つの元素の原料を含有する水溶液Bを調製する工程と、
前記水性スラリー又は水溶液Aと前記水溶液Bとを混合して、平均粒子径が50nm以下の粒子が分散した微粒子分散スラリーDを調製する工程と、
前記微粒子分散スラリーDに、必要に応じて残りの原料を添加して、全ての触媒原料を投入した原料混合液を調製する工程と、
前記原料混合液を乾燥して、触媒前駆体を得る工程と、
前記触媒前駆体を焼成する工程と
を有することを特徴とする不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法。 - 前記水性スラリー又は水溶液Aと前記水溶液Bとを混合するにあたり、それぞれを流路に沿って流しながら接近させ会合させることを特徴とする請求項1の不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の製造方法で製造することを特徴とする不飽和カルボン酸合成用触媒。
- 請求項3に記載の不飽和カルボン酸合成用触媒を用いて、不飽和アルデヒドを分子状酸素により気相接触酸化して不飽和カルボン酸を合成することを特徴とする不飽和カルボン酸の製造方法。
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