JP5149138B2 - Method for producing catalyst for synthesis of unsaturated carboxylic acid - Google Patents

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Description

本発明は、不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法に関するものであり、特に、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されるメタクリル酸合成用触媒の製造方法に好適である。   The present invention relates to a method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst, and more particularly, to a methacrylic acid synthesis catalyst used for producing methacrylic acid by vapor-phase catalytic oxidation of methacrolein with molecular oxygen. Suitable for manufacturing method.

不飽和アルデヒドとしてメタクロレインを用い、それ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触媒としては、モリブドリン酸、モリブドリン酸塩などのヘテロポリ酸又はその塩を主成分とするものが知られている。   As a catalyst for producing methacrylic acid by using methacrolein as an unsaturated aldehyde and gas-phase catalytic oxidation with molecular oxygen to produce methacrylic acid, those mainly composed of heteropolyacids such as molybdophosphoric acid and molybdophosphate or salts thereof are available. Are known.

これら触媒の製造方法については数多くの検討がなされており、その多くは、まず、触媒を構成する各元素の原料を含む原料液を調製し、その後、これを乾燥、焼成することで触媒を製造している。   Numerous studies have been made on methods for producing these catalysts, and many of them first prepare a raw material liquid containing raw materials for each element constituting the catalyst, and then produce the catalyst by drying and firing it. doing.

この原料液は通常水性スラリーである。スラリーに含まれる固形分は、ヘテロポリ酸のアルカリ金属塩と、ヘテロポリ酸のアンモニウム塩、含窒素有機化合物塩などとの複合塩又は混合物である。このうち、ヘテロポリ酸のアンモニウム塩や含窒素有機化合物塩は、焼成により大半が分解されてヘテロポリ酸となるので、最終的な触媒の主成分は、ヘテロポリ酸のアルカリ金属塩とヘテロポリ酸との複合物となる。   This raw material liquid is usually an aqueous slurry. The solid content contained in the slurry is a complex salt or a mixture of an alkali metal salt of a heteropoly acid and an ammonium salt, nitrogen-containing organic compound salt, or the like of the heteropoly acid. Among these, ammonium salts of heteropolyacids and nitrogen-containing organic compound salts are mostly decomposed by firing to become heteropolyacids, so the final main component of the catalyst is a composite of an alkali metal salt of a heteropolyacid and a heteropolyacid. It becomes a thing.

触媒原料には硝酸塩が用いられることが多い。しかし、硝酸塩がアンモニウム根と混在すると、触媒を焼成する際に好ましくない影響を与えることがあることはすでに公知である。特許文献1では、pHを3〜9の範囲に調製するためにアンモニウム根と硫酸根を使用することが開示されているが、この理由の一つに硝酸根とアンモニウム根の混在を避けることによる焼成時の悪影響の低減が挙げられている。また、特許文献2では、硝酸根を含む原料を一切使用しないことと、P:Mo=1:9のヘテロポリ酸塩をつくる工程を含むことを条件として触媒を調製している。
特開平6−86933号公報 特開昭59−12758号公報
Nitrate is often used as the catalyst raw material. However, it is already known that nitrates, when mixed with ammonium roots, can have an undesirable effect when the catalyst is calcined. Patent Document 1 discloses the use of ammonium and sulfate radicals in order to adjust the pH to a range of 3 to 9, but one of the reasons is to avoid the mixing of nitrate and ammonium roots. The reduction of adverse effects during firing is mentioned. Moreover, in patent document 2, the catalyst is prepared on condition that the raw material containing a nitrate radical is not used at all, and the process of making the heteropolyacid salt of P: Mo = 1: 9 is included.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-86933 JP 59-12758 A

しかしながら、従来技術で得られた触媒は、不飽和カルボン酸の選択率や収率が十分でなく、工業触媒としては更なる改良が望まれているのが現状である。   However, the catalyst obtained by the prior art is not sufficient in the selectivity and yield of unsaturated carboxylic acid, and the present situation is that further improvement is desired as an industrial catalyst.

触媒原料に硝酸塩が使用されることが多いのは、pHの変動挙動を調節して、好ましい化学構造を形成するためである。しかしながら、硝酸根は、前述のように、焼成時には触媒活性に悪影響を与えることがある。硝酸塩を、硫酸塩や炭酸塩で代替することも可能であるが、硫酸根や炭酸根も焼成時には触媒活性に悪影響を与えることがある。すなわち、硝酸根、炭酸根、硫酸根の全てを含まないことが好ましいが、一方で、これらを含まない従来の原料の添加法は、pHの変動挙動が好ましくなく、好ましい化学構造が形成されない問題があった。   Nitrate is often used as a catalyst raw material in order to form a favorable chemical structure by adjusting pH fluctuation behavior. However, as described above, the nitrate radical may adversely affect the catalytic activity during calcination. It is possible to substitute nitrates with sulfates and carbonates, but sulfates and carbonates may also adversely affect catalyst activity during firing. That is, it is preferable not to include all of the nitrate, carbonate, and sulfate groups, but on the other hand, the conventional method of adding raw materials that do not include these is a problem in which a favorable chemical structure is not formed due to unfavorable pH fluctuation behavior. was there.

本発明は、メタクリル酸、アクリル酸などの不飽和カルボン酸合成において、高い選択率及び収率で不飽和カルボン酸を合成可能な不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst capable of synthesizing an unsaturated carboxylic acid with high selectivity and yield in the synthesis of an unsaturated carboxylic acid such as methacrylic acid and acrylic acid. To do.

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、セシウムのうち少なくとも1つの元素とを含み、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素を含んでいてもよい不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法であって、
モリブデンの原料を含有する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つの元素の原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液A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Aとを混合して、水性スラリー又は水溶液bを調製する工程と、
アンモニウムイオンの原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液Bを調製する工程と、
前記水性スラリー又は水溶液bと前記水溶液Bとを混合して、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
を有し、下記(1)〜(3)の条件を全て満たすことを特徴とする。
(1)前記原料混合液のpHが3未満である。
(2)前記原料混合液における硝酸根、炭酸根及び硫酸根の含有濃度が、いずれも0.01mol/l以下である。
(3)前記水溶液Bが、アンモニウムイオンのモル当量に対し、0.1倍以上10倍以下のモル当量のリン、ヒ素、アンチモン及びテルルを含有する。
The method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst of the present invention comprises phosphorous and molybdenum, potassium, rubidium, used when synthesizing an unsaturated carboxylic acid by vapor-phase catalytic oxidation of an unsaturated aldehyde with molecular oxygen. A method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst comprising at least one element of cesium and optionally containing at least one element of arsenic, antimony and tellurium,
Preparing an aqueous slurry or aqueous solution a containing a raw material of molybdenum;
Preparing an aqueous solution A containing a raw material of at least one element of potassium, rubidium and cesium and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium;
Mixing the aqueous slurry or aqueous solution a and the aqueous solution A to prepare an aqueous slurry or aqueous solution b;
Preparing an aqueous solution B containing a raw material of ammonium ions and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium;
Mixing the aqueous slurry or aqueous solution b and the aqueous solution B, preparing a raw material mixture in which all catalyst raw materials are charged, and drying the raw material mixture to obtain a catalyst precursor;
A step of firing the catalyst precursor and satisfying all of the following conditions (1) to (3).
(1) The pH of the raw material mixture is less than 3.
(2) The concentrations of nitrate radical, carbonate radical and sulfate radical in the raw material mixture are all 0.01 mol / l or less.
(3) The aqueous solution B contains phosphorus, arsenic, antimony, and tellurium in a molar equivalent of 0.1 to 10 times the molar equivalent of ammonium ions.

本発明の不飽和カルボン酸合成用触媒は、上記の製造方法で製造することを特徴とする。   The catalyst for synthesizing unsaturated carboxylic acid of the present invention is produced by the above production method.

本発明の不飽和カルボン酸の製造方法は、上記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。   The method for producing an unsaturated carboxylic acid according to the present invention is characterized in that an unsaturated aldehyde is synthesized by vapor-phase catalytic oxidation of an unsaturated aldehyde with molecular oxygen using the unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst described above. To do.

本発明によれば、メタクリル酸、アクリル酸などの不飽和カルボン酸合成において、不飽和カルボン酸の選択率及び収率の高い不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the synthesis | combination of unsaturated carboxylic acids, such as methacrylic acid and acrylic acid, the manufacturing method of the catalyst for unsaturated carboxylic acid synthesis | combination with a high selectivity and yield of unsaturated carboxylic acid can be provided.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明でいう不飽和カルボン酸とは、例えば、メタクリル酸、アクリル酸などのα,β−不飽和カルボン酸であり、不飽和アルデヒドとは、例えば、メタクロレイン、アクロレインなどのα,β−不飽和アルデヒドであり、不飽和カルボン酸に対応する不飽和アルデヒドである。   The unsaturated carboxylic acid referred to in the present invention is, for example, an α, β-unsaturated carboxylic acid such as methacrylic acid or acrylic acid, and the unsaturated aldehyde is, for example, an α, β-unsaturated such as methacrolein or acrolein. It is a saturated aldehyde and is an unsaturated aldehyde corresponding to an unsaturated carboxylic acid.

[不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法]
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、セシウムのうち少なくとも1つの元素とを含み、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素を含んでいてもよい不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法であって、
モリブデンの原料を含有する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つの元素の原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液A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Aとを混合して、水性スラリー又は水溶液bを調製する工程と、
アンモニウムイオンの原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液Bを調製する工程と、
前記水性スラリー又は水溶液bと前記水溶液Bとを混合して、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
を有し、下記(1)〜(3)の条件を全て満たすことを特徴とする。
(1)前記原料混合液のpHが3未満である。
(2)前記原料混合液における硝酸根、炭酸根及び硫酸根の含有濃度が、いずれも0.01mol/l以下である。
(3)前記水溶液Bが、アンモニウムイオンのモル当量に対し、0.1倍以上10倍以下のモル当量のリン、ヒ素、アンチモン及びテルルを含有する。
[Production Method of Unsaturated Carboxylic Acid Synthesis Catalyst]
The method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst of the present invention comprises phosphorous and molybdenum, potassium, rubidium, used when synthesizing an unsaturated carboxylic acid by vapor-phase catalytic oxidation of an unsaturated aldehyde with molecular oxygen. A method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst comprising at least one element of cesium and optionally containing at least one element of arsenic, antimony and tellurium,
Preparing an aqueous slurry or aqueous solution a containing a raw material of molybdenum;
Preparing an aqueous solution A containing a raw material of at least one element of potassium, rubidium and cesium and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium;
Mixing the aqueous slurry or aqueous solution a and the aqueous solution A to prepare an aqueous slurry or aqueous solution b;
Preparing an aqueous solution B containing a raw material of ammonium ions and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium;
Mixing the aqueous slurry or aqueous solution b and the aqueous solution B, preparing a raw material mixture in which all catalyst raw materials are charged, and drying the raw material mixture to obtain a catalyst precursor;
A step of firing the catalyst precursor and satisfying all of the following conditions (1) to (3).
(1) The pH of the raw material mixture is less than 3.
(2) The concentrations of nitrate radical, carbonate radical and sulfate radical in the raw material mixture are all 0.01 mol / l or less.
(3) The aqueous solution B contains phosphorus, arsenic, antimony, and tellurium in a molar equivalent of 0.1 to 10 times the molar equivalent of ammonium ions.

本発明の製造方法により製造される不飽和カルボン酸合成用触媒としては、下記式(I)で表される触媒が好ましい。   The unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst produced by the production method of the present invention is preferably a catalyst represented by the following formula (I).

aMobcCudefgh (I)
(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)。
P a Mo b V c Cu d X e Y f Z g O h (I)
(In the formula (I), P, Mo, V, Cu and O are element symbols indicating phosphorus, molybdenum, vanadium, copper and oxygen, respectively. X is at least one element of arsenic, tellurium and antimony. And Y may contain at least one element selected from the group consisting of bismuth, zirconium, silver, iron, zinc, chromium, magnesium, cobalt, manganese, barium, cerium and lanthanum. Z represents at least one element selected from the group consisting of potassium, rubidium and cesium, a to h represent the atomic ratio of each element, and when b = 12, a = 0.5 to 3, c = 0.01 to 3, d = 0.01 to 2, e = 0.01 to 3, f = 0 to 3, g = 0.01 to 3, h satisfies the valence of each component. Oxygen needed to do It is an atomic ratio).

本発明の不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法は、不飽和カルボン酸合成用触媒の製造一般に用いることが可能である。特に、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されるメタクリル酸合成用触媒の製造方法に好適である。   The method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst of the present invention can be generally used for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst. In particular, it is suitable for a method for producing a catalyst for synthesizing methacrylic acid used when producing methacrylic acid by vapor phase catalytic oxidation of methacrolein with molecular oxygen.

以下に、本発明の不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法における各工程について、詳細を示す。   Details of each step in the method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst of the present invention will be described below.

まず、触媒原料を水中で混合し、原料混合液を調製する。触媒原料としては、触媒を構成する各元素(水素、窒素、酸素を除く)の原料を使用する。   First, a catalyst raw material is mixed in water to prepare a raw material mixture. As a catalyst raw material, a raw material of each element constituting the catalyst (excluding hydrogen, nitrogen and oxygen) is used.

各元素の原料としては、各元素の酸化物、水酸化物、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。モリブデンの原料としては、モリブデン酸、三酸化モリブデン、モリブデン酸アンモニウム等が使用できるが、アンモニウムイオンを含まないモリブデン酸や三酸化モリブデンが好ましい。リンの原料としては、リン酸、五酸化リン、リン酸アンモニウム、リン酸銅等が使用できる。ヒ素の原料としては、ヒ酸、亜ヒ酸等が使用できる。アンチモンの原料としては、三酸化アンチモン、アンチモン酸アンモニウム等が使用できる。テルルの原料としては、三酸化テルル、テルル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、メタバナジン酸アンモニウム、五酸化二バナジウム等が使用できる。銅の原料としては、リン酸銅、水酸化銅等が使用できる。なお、リン酸銅は、リンの原料としても使用可能である。   As raw materials for each element, oxides, hydroxides, ammonium salts and the like of each element can be appropriately selected and used. As a raw material of molybdenum, molybdic acid, molybdenum trioxide, ammonium molybdate and the like can be used, but molybdic acid and molybdenum trioxide not containing ammonium ions are preferable. As a raw material of phosphorus, phosphoric acid, phosphorus pentoxide, ammonium phosphate, copper phosphate, or the like can be used. As a raw material for arsenic, arsenic acid, arsenous acid or the like can be used. As the raw material of antimony, antimony trioxide, ammonium antimonate and the like can be used. As a raw material for tellurium, tellurium trioxide, ammonium tellurate and the like can be used. As a raw material of vanadium, ammonium metavanadate, divanadium pentoxide, or the like can be used. As a raw material for copper, copper phosphate, copper hydroxide and the like can be used. Copper phosphate can also be used as a raw material for phosphorus.

カリウム、ルビジウム及びセシウムの原料としては、これらの水酸化物が好ましい。この他、リン酸塩、カルボン酸塩等も使用可能である。なお、リン酸塩は、リンの原料としても使用可能である。ただし、カリウム、ルビジウム及びセシウムの原料は、あらかじめ、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料と混合する。よって、特に、リン酸やヒ酸との混合を前提とする場合には、炭酸塩、重炭酸塩を用いてもあらかじめ炭酸根が除去され得るので、炭酸塩、重炭酸塩も使用可能な場合がある。   These hydroxides are preferred as raw materials for potassium, rubidium and cesium. In addition, phosphates, carboxylates and the like can also be used. Phosphate can also be used as a raw material for phosphorus. However, the raw materials of potassium, rubidium and cesium are mixed in advance with raw materials of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium. Therefore, especially when mixing with phosphoric acid or arsenic acid is used, carbonates and bicarbonates can be used in advance, so carbonates and bicarbonates can also be used. There is.

これらの主な各元素の原料の他に、本発明の触媒の製造方法には、アンモニウムイオンが必要である。アンモニウムイオンの原料としては、アンモニア水が好ましい。また、リン酸アンモニウム、ヒ酸アンモニウム、アンチモン酸アンモニウム、テルル酸アンモニウム等の無機酸アンモニウム塩の他、酢酸アンモニウム、シュウ酸二アンモニウム等のカルボン酸アンモニウム塩等も使用可能である。ただし、アンモニウムイオンは、あらかじめ、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料と混合する。よって、特に、リン酸やヒ酸との混合を前提とする場合には、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウムを用いてもあらかじめ炭酸根が除去され得るので、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウムも使用可能な場合がある。   In addition to the raw materials for each of these main elements, ammonium ions are required for the catalyst production method of the present invention. As a raw material for ammonium ions, aqueous ammonia is preferable. In addition to inorganic acid ammonium salts such as ammonium phosphate, ammonium arsenate, ammonium antimonate and ammonium tellurate, ammonium carboxylates such as ammonium acetate and diammonium oxalate can also be used. However, ammonium ions are mixed in advance with a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium. Therefore, especially when mixing with phosphoric acid and arsenic acid is premised, carbonate radicals can be removed in advance using ammonium carbonate or ammonium bicarbonate, so ammonium carbonate or ammonium bicarbonate can also be used. There is.

本発明では、まず、触媒原料のうち、モリブデンの原料を水に加えて水性スラリー又は水溶液aを調製する。モリブデンの原料は、この段階で全てを加える必要はなく、アンモニウムイオンを全量加える前であれば、分割して加えることも可能である。   In the present invention, first, an aqueous slurry or an aqueous solution a is prepared by adding a molybdenum raw material to water among the catalyst raw materials. It is not necessary to add all of the molybdenum raw material at this stage, and it is possible to add it in divided portions before adding the whole amount of ammonium ions.

また、水性スラリー又は水溶液aには、リン、ヒ素及びテルルの原料を加えることもできる。水性スラリー又は水溶液aに含まれるリン、ヒ素及びテルルの合計量は、触媒調製に使用する全モリブデンのモル当量を12とするとき、0.1当量以上1当量以下であることが好ましい。なお、アンチモンの原料を使用する場合、アンチモンの原料をこの段階で加えずに、カリウム、ルビジウム、セシウムの原料とともに加えるか、それ以降に加えることが好ましい。また、カリウム、ルビジウム、セシウム及びアンモニウムイオンは、この段階ではより少ない方が好ましく、水性スラリー又は水溶液aに含まれるカリウム、ルビジウム、セシウム及びアンモニウムイオンの合計量は、触媒調製に使用する全モリブデンのモル当量を12とするとき、1当量以下とすることが好ましい。バナジウム、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、ランタンなどの原料は、この段階で加えてもよく、後の段階で加えることも可能である。   Moreover, the raw material of phosphorus, arsenic, and tellurium can also be added to the aqueous slurry or aqueous solution a. The total amount of phosphorus, arsenic and tellurium contained in the aqueous slurry or aqueous solution a is preferably 0.1 equivalent or more and 1 equivalent or less when the molar equivalent of all molybdenum used for catalyst preparation is 12. In addition, when using the raw material of antimony, it is preferable not to add the raw material of antimony at this stage but to add it together with the raw materials of potassium, rubidium and cesium, or after that. In addition, the amount of potassium, rubidium, cesium and ammonium ions is preferably smaller at this stage, and the total amount of potassium, rubidium, cesium and ammonium ions contained in the aqueous slurry or aqueous solution a is based on the total molybdenum used in the catalyst preparation. When the molar equivalent is 12, it is preferably 1 equivalent or less. Raw materials such as vanadium, bismuth, zirconium, silver, iron, zinc, chromium, magnesium, cobalt, manganese, barium, cerium, and lanthanum may be added at this stage or at a later stage.

水性スラリー又は水溶液aの調製は、30〜100℃に加熱、撹拌して行うことが好ましい。水の使用量は、触媒調製に使用するモリブデン原料の合計100質量部に対して、200〜1000質量部が好ましい。   The aqueous slurry or aqueous solution a is preferably prepared by heating and stirring at 30 to 100 ° C. As for the usage-amount of water, 200-1000 mass parts is preferable with respect to a total of 100 mass parts of the molybdenum raw material used for catalyst preparation.

一方、カリウム、ルビジウム及びセシウムの少なくとも1つの元素の原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液Aを調製する。この水溶液Aに含まれるリン、ヒ素、アンチモン及びテルルの合計量は、この水溶液Aに含まれるカリウム、ルビジウム及びセシウムの合計モル当量に対し、0.1倍以上10倍以下のモル当量であることが好ましく、0.2倍以上1倍以下のモル当量であることがより好ましい。   On the other hand, an aqueous solution A containing a raw material of at least one element of potassium, rubidium and cesium and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium is prepared. The total amount of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium contained in this aqueous solution A is 0.1 to 10 times the molar equivalent of the total molar equivalent of potassium, rubidium and cesium contained in this aqueous solution A. It is more preferable that the molar equivalent is 0.2 times or more and 1 time or less.

次いで、水性スラリー又は水溶液aと水溶液Aとを混合して、水性スラリー又は水溶液bを調製する。混合方法には特に制限はないが、混合時の温度は0℃以上50℃以下であることが好ましく、10℃以上30℃以下であることがより好ましい。水溶液Aとして上記のような混合溶液を用いない場合、水溶液Aを水性スラリー又は水溶液aに添加する際、水溶液Aが水性スラリー又は水溶液aに接触する局所において、カリウム、ルビジウム又はセシウムの濃度が高くなりすぎ、pHの上昇が生じ、好ましくない化学構造が生成してしまう。水溶液Aとして上記のような混合溶液を用いることで、硝酸根、炭酸根、硫酸根を加えることなく、この局所pHの上昇を抑制することが可能である。   Next, the aqueous slurry or aqueous solution a and the aqueous solution A are mixed to prepare an aqueous slurry or aqueous solution b. Although there is no restriction | limiting in particular in a mixing method, It is preferable that the temperature at the time of mixing is 0 to 50 degreeC, and it is more preferable that it is 10 to 30 degreeC. When the above mixed solution is not used as the aqueous solution A, when the aqueous solution A is added to the aqueous slurry or aqueous solution a, the concentration of potassium, rubidium or cesium is high in the local area where the aqueous solution A contacts the aqueous slurry or aqueous solution a. This results in an excessive pH increase and an undesirable chemical structure. By using the above mixed solution as the aqueous solution A, this increase in local pH can be suppressed without adding nitrate, carbonate, and sulfate radicals.

次いで、アンモニウムイオンの原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液Bを調製する。この水溶液Bに含まれるリン、ヒ素、アンチモン及びテルルの合計量は、この水溶液Bに含まれるアンモニウムのモル当量に対し、0.1倍以上10倍以下のモル当量であることが必須であり、0.2倍以上1倍以下のモル当量であることが好ましい。   Next, an aqueous solution B containing an ammonium ion raw material and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony, and tellurium is prepared. It is essential that the total amount of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium contained in this aqueous solution B is a molar equivalent of 0.1 to 10 times the molar equivalent of ammonium contained in this aqueous solution B, The molar equivalent is 0.2 times or more and 1 time or less.

ただし、触媒調製に使用する全モリブデンのモル当量12に対して、触媒調製に使用する全アンモニウムイオンのモル当量数は、0.5以上6以下であることが好ましい。アンモニウムイオンのモル当量数が少なすぎると、触媒性能に好ましくない影響を与える結晶構造が生成する場合がある。また、アンモニウムイオンのモル当量数が多くなりすぎると、スラリーもしくは水溶液の最終的なpHが3以上と高くなってしまい、Keggin構造の一部が崩れ、例えばP2Mo18の比率となるDawson構造が形成されるため好ましい化学構造が得られない場合がある。 However, the number of molar equivalents of all ammonium ions used for catalyst preparation is preferably 0.5 or more and 6 or less with respect to 12 molar equivalents of all molybdenum used for catalyst preparation. If the number of molar equivalents of ammonium ions is too small, a crystal structure that adversely affects catalyst performance may be generated. Further, if the number of molar equivalents of ammonium ions increases too much, the final pH of the slurry or aqueous solution becomes as high as 3 or more, and part of the Keggin structure collapses, for example, the Dawson structure that has a ratio of P 2 Mo 18 Therefore, a preferable chemical structure may not be obtained.

次いで、水性スラリー又は水溶液bと水溶液Bとを混合する。混合方法には特に制限はないが、混合時の温度は0℃以上50℃以下であることが好ましく、10℃以上30℃以下であることがより好ましい。水溶液Bとして上記のような混合溶液を用いない場合、水溶液Bを水性スラリー又は水溶液bに添加する際、水溶液Bが水性スラリー又は水溶液bに接触する局所において、アンモニウムイオンの濃度が高くなりすぎ、pHの上昇が生じ、好ましくない化学構造が生成してしまう。水溶液Bとして上記のような混合溶液を用いることで、硝酸根、炭酸根、硫酸根を加えることなく、この局所pHの上昇を抑制することが可能である。   Next, the aqueous slurry or aqueous solution b and aqueous solution B are mixed. Although there is no restriction | limiting in particular in a mixing method, It is preferable that the temperature at the time of mixing is 0 to 50 degreeC, and it is more preferable that it is 10 to 30 degreeC. When the mixed solution as described above is not used as the aqueous solution B, when the aqueous solution B is added to the aqueous slurry or the aqueous solution b, the concentration of ammonium ions becomes too high in the local area where the aqueous solution B contacts the aqueous slurry or the aqueous solution b. An increase in pH occurs and an undesirable chemical structure is generated. By using the above mixed solution as the aqueous solution B, this increase in local pH can be suppressed without adding nitrate, carbonate, and sulfate radicals.

この効果は、水溶液Aの場合と同様のメカニズムで生じるが、水溶液Bの方が水溶液Aより、より重要な役割を果たす。水溶液Bに上記のような混合溶液を使用しない場合、スラリー全体のpHが3未満となってもKeggin構造の一部が崩れ、例えばP2Mo18の比率となるDawson構造が形成されるため好ましい化学構造が得られない。 This effect occurs by the same mechanism as in the case of the aqueous solution A, but the aqueous solution B plays a more important role than the aqueous solution A. When the above mixed solution is not used for the aqueous solution B, even if the pH of the whole slurry is less than 3, a part of the Keggin structure is broken, and for example, a Dawson structure having a ratio of P 2 Mo 18 is formed, which is preferable. The chemical structure cannot be obtained.

そして、残りの触媒原料を混合し、全ての触媒原料を投入した原料混合液を調製する。なお、水溶液Bを混合する前に、他の残りの原料は、水性スラリー又は水溶液bに投入されていることが好ましい。   Then, the remaining catalyst raw materials are mixed to prepare a raw material mixed solution in which all the catalyst raw materials are charged. In addition, before mixing the aqueous solution B, it is preferable that the other remaining raw materials are put into the aqueous slurry or the aqueous solution b.

原料混合液のpHは、3未満である必要がある。原料混合液のpHが3未満であることでKeggin構造が維持されるので、この点ではpHが低ければ低いほど好ましい。一方で、アンモニウムイオンも多い方が好ましいため、原料混合液のpHは実質1以上2.8以下が好ましい領域となる。   The pH of the raw material mixture needs to be less than 3. Since the Keggin structure is maintained when the pH of the raw material mixture is less than 3, the lower the pH, the better. On the other hand, since it is preferable that there are many ammonium ions, the pH of a raw material liquid mixture becomes a preferable area | region substantially 1 or more and 2.8 or less.

この原料混合液のpHが3未満である触媒調製法において、必須成分であるリンは、従来、少なくともその一部を初期に投入することが必須であるものと考えられてきた。ところが、我々は本発明に先駆け、触媒の必須成分であるリンの添加のタイミングが常識に反し重要でなく、原料混合液調製過程のどのタイミングで加えても触媒性能にさしたる悪影響を与えないことを見出した。   In the catalyst preparation method in which the pH of the raw material mixture is less than 3, it has been conventionally considered that at least a part of phosphorus, which is an essential component, must be initially introduced. However, prior to the present invention, the timing of the addition of phosphorus, which is an essential component of the catalyst, is not important because it is not important, and it can be added at any timing in the raw material mixture preparation process without adversely affecting the catalyst performance. I found it.

本発明の要点は、硝酸根、炭酸根、硫酸根を極力排除して、水溶液B(及び水溶液A)添加時の局所pHの上昇を抑制することにある。このためには、必須で触媒添加量が比較的多いリンが最も使用しやすいが、ヒ素、アンチモン及びテルルで少なくともその一部を代替することも可能である。   The gist of the present invention is to eliminate nitrate, carbonate and sulfate radicals as much as possible, and to suppress an increase in local pH when adding aqueous solution B (and aqueous solution A). For this purpose, phosphorus, which is essential and has a relatively large amount of added catalyst, is most easily used, but at least part of it can be replaced with arsenic, antimony and tellurium.

原料混合液の調製スケールには特に制限はないが、安定して原料混合液を調製できる観点から、モリブデン原料の使用量としては、100g〜10tが好ましく、1kg〜1tがより好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the preparation scale of a raw material liquid mixture, From a viewpoint which can prepare a raw material liquid mixture stably, as the usage-amount of a molybdenum raw material, 100g-10t are preferable and 1kg-1t are more preferable.

こうして得られた原料混合液を300℃未満で乾燥し、触媒前駆体を調製する。乾燥工程の具体的な方法には特に制限はないが、例えば蒸発乾固法、噴霧乾燥法、ドラム乾燥法、気流乾燥法等が挙げられる。   The raw material mixture thus obtained is dried at less than 300 ° C. to prepare a catalyst precursor. Although there is no restriction | limiting in particular in the specific method of a drying process, For example, the evaporative drying method, the spray drying method, the drum drying method, the airflow drying method etc. are mentioned.

乾燥に使用する乾燥機の種類、機種、乾燥時の温度、雰囲気等には特に制限はなく、例えば、空気雰囲気下100〜180℃で0.1〜20時間乾燥する条件などが挙げられる。しかし、乾燥条件を変えることによって、触媒前駆体の流動性、成形性等の物性を制御できるため、目的に応じた条件を設定することが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular in the kind of drying machine used for drying, a model, the temperature at the time of drying, atmosphere, etc. For example, the conditions etc. which dry at 100-180 degreeC by air atmosphere for 0.1 to 20 hours are mentioned. However, since the physical properties such as fluidity and moldability of the catalyst precursor can be controlled by changing the drying conditions, it is preferable to set conditions according to the purpose.

また、乾燥工程後、後述する焼成工程前に、必要に応じて、触媒前駆体を成形する成形工程を実施してもよい。成形方法には特に制限はなく、公知の乾式及び湿式の成形方法が適用でき、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、球状等の形状が挙げられる。また、成形時には、触媒前駆体に担体等を添加せず、触媒前駆体のみを成形することが好ましいが、必要に応じて、例えばグラファイトやタルクなどの公知の添加剤を加えてもよい。   Moreover, you may implement the shaping | molding process which shape | molds a catalyst precursor as needed after a drying process and before the baking process mentioned later. There is no restriction | limiting in particular in a shaping | molding method, A well-known dry type and wet shaping | molding method can be applied, For example, tableting shaping | molding, press molding, extrusion molding, granulation shaping | molding etc. are mentioned. The shape of the molded product is not particularly limited, and examples thereof include a columnar shape, a ring shape, and a spherical shape. Further, at the time of molding, it is preferable to mold only the catalyst precursor without adding a carrier or the like to the catalyst precursor, but a known additive such as graphite or talc may be added as necessary.

次いで、触媒前駆体を、300℃以上の温度で焼成する焼成工程を行う。   Next, a firing process is performed in which the catalyst precursor is fired at a temperature of 300 ° C. or higher.

焼成工程で流通させる気体成分には特に制限はないが、空気等の酸素含有ガス流通下又は不活性ガス流通下で焼成するのが好ましい。ここで、不活性ガスとは触媒活性を低下させない気体のことを指し、窒素、炭酸ガス、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。   Although there is no restriction | limiting in particular in the gas component distribute | circulated at a baking process, It is preferable to bake in oxygen-containing gas circulation, such as air, or inert gas circulation. Here, the inert gas refers to a gas that does not decrease the catalytic activity, and examples thereof include nitrogen, carbon dioxide gas, helium, and argon.

焼成容器の形状には特に制限はないが、断面積を2cm2以上100cm2以下とする管状焼成容器を用いるのが好ましい。断面積が2cm2以上の管状焼成容器を用いることで、工業的な生産性が向上する。また、断面積が100cm2以下の管状焼成容器を用いることで、温度コントロールが容易になり、焼成中にホットスポットが発生しにくくなる。 The shape of the firing container is not particularly limited, but it is preferable to use a tubular firing container having a cross-sectional area of 2 cm 2 or more and 100 cm 2 or less. Industrial productivity is improved by using a tubular firing container having a cross-sectional area of 2 cm 2 or more. Further, by using a tubular firing container having a cross-sectional area of 100 cm 2 or less, temperature control becomes easy and hot spots are less likely to occur during firing.

焼成温度は、300℃以上の温度範囲から選択すればよく、その最高温度は320℃以上が好ましい。また、焼成温度の最高温度は、700℃以下が好ましく、450℃以下がより好ましい。   The firing temperature may be selected from a temperature range of 300 ° C. or higher, and the maximum temperature is preferably 320 ° C. or higher. Moreover, 700 degreeC or less is preferable and the maximum temperature of a calcination temperature has more preferable 450 degreeC or less.

以上の工程により、本発明の不飽和カルボン酸合成用触媒を得ることができる。   Through the above-described steps, the unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst of the present invention can be obtained.

[不飽和カルボン酸の製造方法]
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。
[Method for producing unsaturated carboxylic acid]
Using the unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst produced by the above production method, an unsaturated aldehyde is synthesized by vapor-phase catalytic oxidation of the unsaturated aldehyde with molecular oxygen. For example, by bringing a raw material gas containing methacrolein and molecular oxygen into contact with an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst, methacrolein is vapor-phase contact oxidized with molecular oxygen to obtain methacrylic acid.

以下に、不飽和アルデヒドとしてメタクロレインを用い、メタクリル酸を製造する場合の反応条件を示す。   The reaction conditions for producing methacrylic acid using methacrolein as an unsaturated aldehyde are shown below.

原料ガス中のメタクロレイン濃度には制限はなく、任意の濃度に設定できるが、1〜20容量%が適当であり、特に3〜10容量%が好ましい。   There is no restriction | limiting in the methacrolein density | concentration in source gas, Although it can set to arbitrary density | concentrations, 1-20 volume% is suitable, and 3-10 volume% is especially preferable.

原料ガス中の分子状酸素濃度は、メタクロレイン1モルに対して0.5〜4モルが好ましく、より好ましくは1〜3モルである。   The molecular oxygen concentration in the raw material gas is preferably 0.5 to 4 mol, more preferably 1 to 3 mol, relative to 1 mol of methacrolein.

また、原料ガスには、希釈のために窒素、炭酸ガス等の不活性ガスを加えてもよいし、水蒸気を加えてもよい。   In addition, an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide may be added to the raw material gas for dilution, or water vapor may be added.

反応圧力は、通常、常圧(0kPa−G;以下、反応圧力はゲージ圧表記である。)から1000kPaまでの範囲内で設定される。   The reaction pressure is usually set within a range from normal pressure (0 kPa-G; hereinafter, reaction pressure is expressed in gauge pressure) to 1000 kPa.

反応温度は、通常、230〜450℃の範囲内で設定され、メタクリル酸の収率の点からは、250〜400℃が好ましい。   The reaction temperature is usually set within the range of 230 to 450 ° C, and is preferably 250 to 400 ° C from the viewpoint of the yield of methacrylic acid.

以下、本発明について、メタクロレインの酸化に関して実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is concretely demonstrated about an oxidation of methacrolein, this invention is not limited to these Examples.

また、下記の実施例及び比較例中の「部」は質量部である。また、触媒の組成はICP発光分析法及び原子吸光分析法を用いて求めた。   Further, “parts” in the following examples and comparative examples are parts by mass. The composition of the catalyst was determined using ICP emission analysis and atomic absorption analysis.

原料ガス及び生成物の分析は、ガスクロマトグラフィーを用いて行った。なお、メタクロレインの反応率、並びに生成するメタクリル酸の選択率及び単流収率は、以下のように定義される。   The analysis of the raw material gas and the product was performed using gas chromatography. In addition, the reaction rate of methacrolein, the selectivity of the methacrylic acid to produce | generate, and a single flow yield are defined as follows.

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。
Reaction rate of methacrolein (%) = (B / A) × 100
Methacrylic acid selectivity (%) = (C / B) × 100
Single flow yield (%) of methacrylic acid = (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。   Here, A is the number of moles of methacrolein supplied, B is the number of moles of reacted methacrolein, and C is the number of moles of methacrylic acid produced.

[実施例1]
純水600部に、三酸化モリブデン100部、五酸化二バナジウム3.16部、60質量%ヒ酸水溶液6.85部、及び80質量%リン酸銅水溶液2.75部を加え、100℃の還流下で5時間攪拌して、水性スラリーaを得た。なお、水性スラリーaに含まれるリン及びヒ素の合計量は、触媒調製に使用する全モリブデンのモル当量を12とするとき、0.6当量である。
[Example 1]
To 600 parts of pure water, 100 parts of molybdenum trioxide, 3.16 parts of divanadium pentoxide, 6.85 parts of 60% by mass aqueous arsenic acid solution and 2.75 parts of 80% by mass copper phosphate aqueous solution were added, The mixture was stirred for 5 hours under reflux to obtain an aqueous slurry a. The total amount of phosphorus and arsenic contained in the aqueous slurry a is 0.6 equivalent when the molar equivalent of all molybdenum used for catalyst preparation is 12.

重炭酸セシウム10.11部を純水30部に溶解させ、85質量%リン酸水溶液2.00部を加え、50℃に1時間加温して炭酸イオンを気化させ、水溶液Aを調製した。なお、水溶液Aに含まれるリンの量は、水溶液Aに含まれるセシウムのモル当量に対し、0.33倍のモル当量である。   An aqueous solution A was prepared by dissolving 10.11 parts of cesium bicarbonate in 30 parts of pure water, adding 2.00 parts of 85 mass% phosphoric acid aqueous solution, and heating to 50 ° C. for 1 hour to vaporize carbonate ions. The amount of phosphorus contained in the aqueous solution A is 0.33 times the molar equivalent of the cesium molar equivalent contained in the aqueous solution A.

水溶液Aと水性スラリーaをともに25℃まで冷却し、水性スラリーaに水溶液Aを添加して、水性スラリーbを得た。   The aqueous solution A and the aqueous slurry a were both cooled to 25 ° C., and the aqueous solution A was added to the aqueous slurry a to obtain an aqueous slurry b.

85質量%リン酸水溶液3.34部を純水30部に加えた後に5℃に冷却し、14質量%アンモニア水14.06部を少量ずつ添加し、水溶液Bを調製した。なお、水溶液Bに含まれるリンの量は、水溶液Bに含まれるアンモニウムイオンのモル当量に対し、0.25倍のモル当量である。   After adding 3.34 parts of 85 mass% phosphoric acid aqueous solution to 30 parts of pure water, it cooled to 5 degreeC, 14.06 parts of 14 mass% ammonia water was added little by little, and the aqueous solution B was prepared. Note that the amount of phosphorus contained in the aqueous solution B is 0.25 times the molar equivalent of the ammonium ion contained in the aqueous solution B.

水性スラリーb(25℃)に、水溶液Bを添加して、原料混合液を得た。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、硝酸根、炭酸根及び硫酸根は検出されず、含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認した。また、pHは2.1であり、3未満であることを確認した。   The aqueous solution B was added to the aqueous slurry b (25 ° C.) to obtain a raw material mixture. When a part of the raw material mixture was collected and analyzed by ion chromatography, nitrate, carbonate and sulfate radicals were not detected, and it was confirmed that the content was 0.01 mol / l or less. Moreover, pH was 2.1 and it confirmed that it was less than 3.

この原料混合液を101℃まで加熱し、撹拌しながら蒸発乾固した後、さらに130℃で16時間乾燥して、触媒前駆体を得た。   This raw material mixture was heated to 101 ° C., evaporated to dryness with stirring, and further dried at 130 ° C. for 16 hours to obtain a catalyst precursor.

得られた触媒前駆体を打錠成形機により、外径5mm、内径2mm、長さ5mmのリング状に成形した。   The obtained catalyst precursor was molded into a ring shape having an outer diameter of 5 mm, an inner diameter of 2 mm, and a length of 5 mm by a tableting machine.

内径3cmの円筒状石英ガラス製焼成容器に、成形した触媒前駆体を入れた。空気流通下、10℃/hで昇温、380℃にて2時間焼成して、触媒を得た。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3As0.5Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、下記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。 The molded catalyst precursor was put into a cylindrical quartz glass baking vessel having an inner diameter of 3 cm. The catalyst was obtained by heating at 10 ° C./h under air flow and calcining at 380 ° C. for 2 hours. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 As 0.5 Cs 0.9 . This catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the following conditions. The results are shown in Table 1.

(反応条件)
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。
(Reaction conditions)
Reaction gas: 5% by volume of methacrolein, 10% by volume of oxygen, 30% by volume of water vapor, 55% by volume of nitrogen Reaction temperature: 290 ° C.
Reaction pressure: 101 kPa
Contact time: 3.6 seconds.

[比較例1]
水溶液Bを調製せず、水性スラリーbに、85質量%リン酸水溶液3.34部を純水30部に加えたものと、14質量%アンモニア水14.06部を別々に加えた以外は、実施例1と同様にして触媒を製造した。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、硝酸根、炭酸根及び硫酸根は検出されず、含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認した。また、pHは2.1であった。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3As0.5Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同様の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。
[Comparative Example 1]
Aqueous slurry b was not prepared except that 3.34 parts of 85 mass% phosphoric acid aqueous solution was added to 30 parts of pure water and 14.06 parts of 14 mass% aqueous ammonia were separately added to aqueous slurry b. A catalyst was produced in the same manner as in Example 1. When a part of the raw material mixture was collected and analyzed by ion chromatography, nitrate, carbonate and sulfate radicals were not detected, and it was confirmed that the content was 0.01 mol / l or less. The pH was 2.1. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 As 0.5 Cs 0.9 . The catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
60質量%ヒ酸水溶液6.85部にかえて、三酸化テルル2.40部を使用した以外は、実施例1と同様にして触媒を製造した。なお、水性スラリーaに含まれるリン及びテルルの合計量は、触媒調製に使用する全モリブデンのモル当量を12とするとき、0.35当量である。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、硝酸根、炭酸根及び硫酸根は検出されず、含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認した。また、pHは2.6であった。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3Te0.25Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同様の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。
[Example 2]
A catalyst was produced in the same manner as in Example 1 except that 2.40 parts of tellurium trioxide was used instead of 6.85 parts of the 60 mass% arsenic acid aqueous solution. The total amount of phosphorus and tellurium contained in the aqueous slurry a is 0.35 equivalents when the molar equivalent of all molybdenum used for catalyst preparation is 12. When a part of the raw material mixture was collected and analyzed by ion chromatography, nitrate, carbonate and sulfate radicals were not detected, and it was confirmed that the content was 0.01 mol / l or less. The pH was 2.6. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 Te 0.25 Cs 0.9 . The catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[比較例2]
水溶液Bを調製せず、水性スラリーbに、85質量%リン酸水溶液3.34部を純水30部に加えたものと、14質量%アンモニア水14.06部を別々に加えた以外は、実施例2と同様にして触媒を製造した。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、硝酸根、炭酸根及び硫酸根は検出されず、含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認した。また、pHは2.6であった。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3Te0.25Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同様の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。
[Comparative Example 2]
Aqueous slurry b was not prepared except that 3.34 parts of 85 mass% phosphoric acid aqueous solution was added to 30 parts of pure water and 14.06 parts of 14 mass% aqueous ammonia were separately added to aqueous slurry b. A catalyst was produced in the same manner as in Example 2. When a part of the raw material mixture was collected and analyzed by ion chromatography, nitrate, carbonate and sulfate radicals were not detected, and it was confirmed that the content was 0.01 mol / l or less. The pH was 2.6. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 Te 0.25 Cs 0.9 . The catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
60質量%ヒ酸水溶液6.85部を使用せず、水性スラリーbに、三酸化二アンチモン1.69部を添加した以外は、実施例1と同様にして触媒を製造した。なお、水性スラリーaに含まれるリンの量は、触媒調製に使用する全モリブデンのモル当量を12とするとき、0.3当量である。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、硝酸根、炭酸根及び硫酸根は検出されず、含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認した。また、pHは2.6であった。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3Sb0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同様の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。
[Example 3]
A catalyst was produced in the same manner as in Example 1 except that 6.85 parts of 60 mass% arsenic acid aqueous solution was not used and 1.69 parts of antimony trioxide was added to the aqueous slurry b. The amount of phosphorus contained in the aqueous slurry a is 0.3 equivalent when the molar equivalent of all molybdenum used for catalyst preparation is 12. When a part of the raw material mixture was collected and analyzed by ion chromatography, nitrate, carbonate and sulfate radicals were not detected, and it was confirmed that the content was 0.01 mol / l or less. The pH was 2.6. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 Sb 0.2 Cs 0.9 . The catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[比較例3]
水溶液Aの調製の際に、重炭酸セシウム10.11部にかえて、硝酸セシウム10.16部を使用した以外は、実施例3と同様にして触媒を製造した。なお、水溶液Aに含まれるリンの量は、水溶液Aに含まれるセシウムのモル当量に対し、0.33倍のモル当量である。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、炭酸根及び硫酸根は検出されず、含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認したが、硝酸根は検出され、含有量は約0.08mol/lであることを確認した。また、pHは1.8であった。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3Sb0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同様の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。
[Comparative Example 3]
A catalyst was produced in the same manner as in Example 3, except that 10.16 parts of cesium nitrate was used instead of 10.11 parts of cesium bicarbonate in the preparation of aqueous solution A. The amount of phosphorus contained in the aqueous solution A is 0.33 times the molar equivalent of the cesium molar equivalent contained in the aqueous solution A. When a part of the raw material mixture was collected and analyzed by ion chromatography, carbonate and sulfate radicals were not detected, and it was confirmed that both contents were 0.01 mol / l or less. As a result, it was confirmed that the content was about 0.08 mol / l. The pH was 1.8. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 Sb 0.2 Cs 0.9 . The catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[比較例4]
水溶液Bを調製せず、水性スラリーbに、85%質量%リン酸水溶液3.34部を純水30部に加えたものと、14質量%アンモニア水14.06部を別々に加えた以外は、実施例3と同様にして触媒を製造した。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、硝酸根、炭酸根及び硫酸根は検出されず、その含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認した。また、pHは2.6であった。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3Sb0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同様の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。
[Comparative Example 4]
Aqueous slurry b was not prepared except that 3.34 parts of 85% by mass phosphoric acid aqueous solution was added to 30 parts of pure water and 14.06 parts of 14% by mass ammonia water were separately added to aqueous slurry b. A catalyst was produced in the same manner as in Example 3. When a part of the raw material mixture was sampled and analyzed by ion chromatography, nitrate radical, carbonate radical and sulfate radical were not detected, and it was confirmed that the contents were all 0.01 mol / l or less. The pH was 2.6. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 Sb 0.2 Cs 0.9 . The catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

[比較例5]
水溶液Bに添加する14質量%アンモニア水を28.12部にした以外は、実施例3と同様にして触媒を製造した。なお、水溶液Bに含まれるリンの量は、水溶液Bに含まれるアンモニウムイオンのモル当量に対し、0.175倍のモル当量である。原料混合液の一部を採取してイオンクロマトグラフィーによって分析したところ、硝酸根、炭酸根及び硫酸根は検出されず、その含有量はいずれも0.01mol/l以下であることを確認した。また、pHは3.5であった。得られた触媒の水素、窒素、酸素を除く組成は、P1Mo120.5Cu0.3Sb0.2Cs0.9であった。この触媒を反応管に充填し、実施例1と同様の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。
[Comparative Example 5]
A catalyst was produced in the same manner as in Example 3 except that 14 mass% aqueous ammonia added to the aqueous solution B was changed to 28.12 parts. The amount of phosphorus contained in the aqueous solution B is 0.175 times the molar equivalent of the molar equivalent of ammonium ions contained in the aqueous solution B. When a part of the raw material mixture was sampled and analyzed by ion chromatography, nitrate radical, carbonate radical and sulfate radical were not detected, and it was confirmed that the contents were all 0.01 mol / l or less. The pH was 3.5. The composition of the obtained catalyst excluding hydrogen, nitrogen, and oxygen was P 1 Mo 12 V 0.5 Cu 0.3 Sb 0.2 Cs 0.9 . The catalyst was filled in a reaction tube, and methacrylic acid was produced by gas phase catalytic oxidation under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 0005149138
Figure 0005149138

表1に示すように、各実施例で得られたメタクリル酸合成用触媒を使用した場合、比較例より高選択率かつ高収率でメタクリル酸を製造することができる。   As shown in Table 1, when the catalyst for synthesizing methacrylic acid obtained in each example is used, methacrylic acid can be produced with higher selectivity and higher yield than the comparative example.

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、セシウムのうち少なくとも1つの元素とを含み、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素を含んでいてもよい不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法であって、
モリブデンの原料を含有する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つの元素の原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液A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Aとを混合して、水性スラリー又は水溶液bを調製する工程と、
アンモニウムイオンの原料と、リン、ヒ素、アンチモン及びテルルの少なくとも1つの元素の原料とを含有する水溶液Bを調製する工程と、
前記水性スラリー又は水溶液bと前記水溶液Bとを混合して、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
を有し、下記(1)〜(3)の条件を全て満たす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。
(1)前記原料混合液のpHが3未満である。
(2)前記原料混合液における硝酸根、炭酸根及び硫酸根の含有濃度が、いずれも0.01mol/l以下である。
(3)前記水溶液Bが、アンモニウムイオンのモル当量に対し、0.1倍以上10倍以下のモル当量のリン、ヒ素、アンチモン及びテルルを含有する。
Used in the synthesis of unsaturated carboxylic acid by vapor-phase catalytic oxidation of unsaturated aldehyde with molecular oxygen, containing phosphorus and molybdenum and at least one element of potassium, rubidium, cesium, arsenic, antimony and A method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst which may contain at least one element of tellurium,
Preparing an aqueous slurry or aqueous solution a containing a raw material of molybdenum;
Preparing an aqueous solution A containing a raw material of at least one element of potassium, rubidium and cesium and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium;
Mixing the aqueous slurry or aqueous solution a and the aqueous solution A to prepare an aqueous slurry or aqueous solution b;
Preparing an aqueous solution B containing a raw material of ammonium ions and a raw material of at least one element of phosphorus, arsenic, antimony and tellurium;
Mixing the aqueous slurry or aqueous solution b and the aqueous solution B, preparing a raw material mixture in which all catalyst raw materials are charged, and drying the raw material mixture to obtain a catalyst precursor;
And a step of calcining the catalyst precursor, which satisfies all the following conditions (1) to (3):
(1) The pH of the raw material mixture is less than 3.
(2) The concentrations of nitrate radical, carbonate radical and sulfate radical in the raw material mixture are all 0.01 mol / l or less.
(3) The aqueous solution B contains phosphorus, arsenic, antimony, and tellurium in a molar equivalent of 0.1 to 10 times the molar equivalent of ammonium ions.
前記水溶液Aが、カリウム、ルビジウム及びセシウムの合計モル当量に対し、0.1倍以上10倍以下のモル当量のリン、ヒ素、アンチモン及びテルルを含有することを特徴とする請求項1に記載の不飽和カルボン酸合成用触媒の製造方法。   The aqueous solution A contains phosphorus, arsenic, antimony and tellurium in a molar equivalent of 0.1 to 10 times the total molar equivalent of potassium, rubidium and cesium. A method for producing an unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst. 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。   An unsaturated carboxylic acid synthesis catalyst produced by the production method according to claim 1 or 2. 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。   A method for producing an unsaturated carboxylic acid, comprising using the catalyst for synthesizing an unsaturated carboxylic acid according to claim 3 to synthesize an unsaturated carboxylic acid by vapor-phase catalytic oxidation of an unsaturated aldehyde with molecular oxygen. .
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