JP5574434B2 - メタクリル酸の製造方法及びメタクリル酸製造用触媒 - Google Patents
メタクリル酸の製造方法及びメタクリル酸製造用触媒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5574434B2 JP5574434B2 JP2010536690A JP2010536690A JP5574434B2 JP 5574434 B2 JP5574434 B2 JP 5574434B2 JP 2010536690 A JP2010536690 A JP 2010536690A JP 2010536690 A JP2010536690 A JP 2010536690A JP 5574434 B2 JP5574434 B2 JP 5574434B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- methacrylic acid
- positive number
- producing methacrylic
- isobutylene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 179
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 96
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 51
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical group CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 102
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 89
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 73
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 71
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 65
- STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N Methacrolein Chemical compound CC(=C)C=O STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 41
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 33
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 24
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 24
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 23
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 21
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 17
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 17
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 17
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 17
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 16
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 14
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 14
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 14
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 13
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 12
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 10
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 9
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 7
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 7
- BYUANIDVEAKBHT-UHFFFAOYSA-N [Mo].[Bi] Chemical compound [Mo].[Bi] BYUANIDVEAKBHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 5
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical group [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 14
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 13
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 13
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 11
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 8
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 8
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 5
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 5
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 4
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 4
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Chemical compound O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940076286 cupric acetate Drugs 0.000 description 4
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 2-amino-1-(2-fluorophenyl)ethanol Chemical compound NCC(O)C1=CC=CC=C1F MFGOFGRYDNHJTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M caesium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Cs+] HUCVOHYBFXVBRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 3
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N Arsenic acid Chemical compound O[As](O)(O)=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229940000488 arsenic acid Drugs 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical class CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical compound O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 1
- ZOAIGCHJWKDIPJ-UHFFFAOYSA-M caesium acetate Chemical compound [Cs+].CC([O-])=O ZOAIGCHJWKDIPJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- RFKZUAOAYVHBOY-UHFFFAOYSA-M copper(1+);acetate Chemical compound [Cu+].CC([O-])=O RFKZUAOAYVHBOY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002036 drum drying Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M hexanoate Chemical compound CCCCCC([O-])=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WUJISAYEUPRJOG-UHFFFAOYSA-N molybdenum vanadium Chemical compound [V].[Mo] WUJISAYEUPRJOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BCTWNMTZAXVEJL-UHFFFAOYSA-N phosphane;tungsten;tetracontahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.P.[W].[W].[W].[W].[W].[W].[W].[W].[W].[W].[W].[W] BCTWNMTZAXVEJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical class CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- -1 wheat flour Chemical class 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/88—Molybdenum
- B01J23/887—Molybdenum containing in addition other metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/8876—Arsenic, antimony or bismuth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/14—Phosphorus; Compounds thereof
- B01J27/186—Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J27/195—Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with vanadium, niobium or tantalum
- B01J27/198—Vanadium
- B01J27/199—Vanadium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0018—Addition of a binding agent or of material, later completely removed among others as result of heat treatment, leaching or washing,(e.g. forming of pores; protective layer, desintegrating by heat)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
- B01J37/0027—Powdering
- B01J37/0045—Drying a slurry, e.g. spray drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/25—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
- C07C51/252—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J35/63—Pore volume
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
一方、第一段目反応を99%以上の転化率で、反応を行うと、高温での反応が必要とされ、一段目触媒の寿命が短縮されると共に、メタクロレイン及びメタクリル酸への選択率(有効選択率)も下がる傾向がある。そのため、触媒への熱的負荷も少なく、有効選択率も高い、イソブチレン転化率95〜98モル%程度で行うことは望ましい。そのため、未反応イソブチレンの残存率が2〜5%という比較的高い値においても、未反応イソブチレンでの悪影響の少ない触媒の開発が求められている。
(1)(a)イソブチレンを、酸化触媒の存在下に、分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相にてメタクロレインに酸化し(工程(a))、
(b)得られた、未反応イソブチレン及びメタクロレインを含む、反応生成ガスを、酸化触媒の存在下に、分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相にて酸化してメタクリル酸を製造する(工程(b))、
方法であって、
工程(a)におけるイソブチレンの転化率を95モル%以上、98モル%以下で、反応を行い、工程(b)の酸化触媒が、モリブデン、バナジウム、リン、及び、カリウム、ルビジウム、セシウム及びアンモニア成分からなる群から選ばれる一種又は二種、を含む触媒組成物を成形及び焼成して得られた触媒であることを特徴とするメタクリル酸の製造方法。
(2) 工程(b)における、酸化触媒が、一般式(1)
Mo10VaPb(NH4)cXdYeOf (1)
(式中Moはモリブデン、Vはバナジウム、Pはリン、(NH4)はアンモニウム基を、XはK、Rb、Csから選ばれる少なくとも一種の元素、YはSb、As、Cu、Ag、Mg、Zn、Al、B、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Cr、Re、Bi、W、Fe、Co、Ni、Ce、Thからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素をそれぞれ表し、a〜fは、それぞれの元素の原子比を表し、aは0.1≦a≦6.0の正数、bは0.5≦b≦6.0の正数、cは0.1≦c≦10.0の正数、dは0.1≦d≦3.0の正数、eは0≦e≦3.0の正数をそれぞれ表す。)で表される活性成分組成を有する触媒組成物を成型及び焼成することにより得られたメタクリル酸製造用触媒である上記(1)に記載のメタクリル酸の製造方法。
(4) YがSb、As及びCuからなる群から選ばれる少なくとも2種の元素である上記(2)〜(3)の何れか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
(5) YがAs及びCuの両者である上記(4)に記載のメタクリル酸の製造方法。
(6) 触媒組成物の成型が、該組成物のスラリー乾燥体を、強度向上剤と共に、水又は炭素数1〜4のアルコールをバインダーとし、球状担体上に被覆して、球状被覆触媒とするものである上記(1)〜(5)の何れか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
(7) 触媒組成物の成型が、該組成物のスラリー乾燥体を、強度向上剤及び細孔形成剤と共に、水又は炭素数1〜4のアルコールをバインダーとし、球状担体上に被覆して、球状被覆触媒とするものである上記(1)〜(5)の何れか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
(8) 工程(a)において、ビスマス‐モリブデン含有複合酸化物触媒を使用する上記(1)〜(7)の何れか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
(9) ビスマス‐モリブデン含有複合酸化物触媒が、モリブデン、ビスマス、鉄及びコバルトの4者、及び、ニッケル、錫、亜鉛、タングステン、クロム、マンガン、マグネシウム、アンチモン、セリウム、チタンからなる群から選択される少なくとも一種、更に、アルカリ金属又はタリウムを含む複合酸化物触媒を使用する上記(8)に記載のメタクリル酸の製造方法。
(10) 工程(b)における、未反応イソブチレン及びメタクロレインを含む、反応生成ガスが、反応生成ガスの総量中に、未反応イソブチレンを2〜5モル%含むものである上記(1)〜(9)の何れか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
Mo10VaPb(NH4)cXdYeOf (1)
(式中Moはモリブデン、Vはバナジウム、Pはリン、(NH4)はアンモニウム基を、XはK、Rb、Csから選ばれる少なくとも一種の元素、YはSb、As、Cu、Ag、Mg、Zn、Al、B、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Cr、Re、Bi、W、Fe、Co、Ni、Ce、Thから選ばれる少なくとも一種の元素をそれぞれ表し、a〜fは、それぞれの元素の原子比を表し、aは0.1≦a≦6.0の正数、bは0.5≦b≦6.0の正数、cは0.1≦c≦10.0の正数、dは0.1≦d≦3.0の正数、eは0≦e≦3.0の正数をそれぞれ表す。)で表される活性成分組成を有する触媒組成物のスラリー乾燥体を、強度向上剤及び細孔形成剤と共に、水又は炭素数1〜4のアルコールをバインダーとし、球状担体上に被覆して、球状被覆触媒に成形し、100〜450℃で焼成することにより得られた上記(1)における工程(b)用メタクリル酸製造用酸化触媒。
(13) YがAs及びCuからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素である一般式(1)で表される活性成分組成を有する触媒組成物を成型し、次いで250〜400℃で焼成することにより得られた上記(11)又は(12)に記載の工程(b)用メタクリル酸製造用酸化触媒。
(14) 球状被覆触媒全体に対する活性成分の割合が10〜60質量%である上記(11)〜(13)に記載の工程(b)用メタクリル酸製造用酸化触媒。
(15) 細孔形成剤の割合が活性成分に対して1〜40質量%である上記(11)〜(14)に記載の工程(b)用メタクリル酸製造用酸化触媒。
(16) 工程(b)用の、触媒組成物を成型及び焼成することにより得られた触媒が、下記一般式(a’−1)
Mo10VaPb(NH4)c’XddYeOf (a’−1)
(式中,Moはモリブデン、Vはバナジウム、Pはリン、(NH4)はアンモニウム基を、XはK、Rb、Csから選ばれる少なくとも一種の元素、YはSb、As、Cu、Ag、Mg、Zn、Al、B、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Cr、Re、Bi、W、Fe、Co、Ni、Ce、Thから選ばれる少なくとも一種の元素をそれぞれ表し、a、b、c’、dd、g及びfは、それぞれの元素の原子比を表し、aは0.1≦a≦6.0の正数、bは0.5≦b≦6.0の正数、c’は0≦c’≦10の正数、ddは0≦dd≦3.0の正数、eは0≦e≦3.0の正数をそれぞれ表す。)
で表される活性成分組成を有する触媒である上記(1)に記載のメタクリル酸の製造方法。
(17) 触媒組成物の成型が、該組成物のスラリー乾燥体を、強度向上剤及び細孔形成剤と共に、水又は炭素数1〜4のアルコールをバインダーとし、球状担体上に被覆して、球状被覆触媒とするものである上記(16)に記載のメタクリル酸の製造方法。
(18) YがSb、As及びCuからなる群から選ばれる少なくとも2種の元素である上記(16)又は(17)に記載のメタクリル酸の製造方法。
(19) c’が0.01≦c’≦5の正数である上記(16)〜(18)に記載のメタクリル酸の製造方法。
(20) ddが0.1≦dd≦3.0の正数である上記(16)〜(19)の何れか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
原料イソブチレンは、イソブチレンを直接用いても、また、ターシャリーブチルアルコールの脱水反応により生成したイソブチレンであってもよい。
本発明の直結二段接触気相酸化法によるメタクリル酸の製造方法においては、前段(工程(a))のイソブチレンの接触気相酸化反応を、イソブチレンの転化率(モル%:以下同じ)が95%以上で98%以下、より好ましくは96以上で、98%未満、更に好ましくは、97%以上で、98%未満となる条件で行うのが好ましい。また、メタクロレイン及びメタクリル酸の合計選択率(以下前段有効選択率ともいう)が、80%以上、より好ましくは84%以上となるように反応させるのが、メタクリル酸の最終収率を向上させる上で好ましい。上記合計選択率の上限は100%が最も好ましいが、実際は、95%以下、より普通には90%以下である。
前段工程(a)のイソブチレン転化率は、使用触媒、反応温度やガス流量などによって上記の範囲に調節することが出来る。これらは前段反応用触媒の性能及び前段反応器の形状を考慮して、適宜予備的試験を行うことにより、当業者は容易に決定することが出来る。
例えば、最も一般的にはビスマス‐モリブデン含有複合酸化物触媒である。それらは、特開2007−61763、特開平10−216523、特開2009−114119等に開示された触媒を挙げることが出来る。好ましい触媒の一例としては、モリブデン、ビスマス及び鉄の3者、及びコバルト、ニッケル(Ni)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、チタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種(好ましくはコバルト及びニッケルの何れか一種又は二種)、更に、アルカリ金属(好ましくはカリウム、ルビジウム、及びセシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種)又はタリウムを含む複合酸化物触媒を挙げることが出来る。
Mo13 Biaa Febb Cocc XXd’ YYe’ Of’ (2)
(式中,Moはモリブデン、Biはビスマス、Feは鉄、Coはコバルト、 XXはアルカリ金属(好ましくはカリウム、ルビジウム及びセシウムから選ばれる少なくとも一種)又はタリウム、YYはニッケル(Ni)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、タングステン(W)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、チタン(Ti)からなる群から選択される少なくとも一種の元素を表し、aa、bb、cc、d’、e’、f’は、それぞれの元素の原子比を表し、aaは0.1≦aa≦10の正数、bbは0.1≦bb≦10.0の正数、ccは1≦cc≦10.0の正数、d’は0.01≦d’≦2の正数、e’は0≦e’≦2.0の正数をそれぞれ表す、また、f’は焼成による各元素の酸化程度により決まる値を表す。)で表される複合酸化触媒を挙げることが出来る。XXとしてはセシウムがより好ましく、YYとしてはニッケルがより好ましい。
より好ましい触媒としては、上記式(2)において、XXがカリウム、ルビジウム及びセシウムから選ばれる少なくとも一種(好ましくはセシウム)であり、YYがニッケルである触媒である。
本発明において使用する触媒は上記の活性成分(モリブデン、リン、バナジウム、及び、アンモニア、カリウム、ルビジウム及びセシウムから選ばれる少なくとも一種の元素)以外に、活性成分としては、アンチモン、砒素、銅、銀、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム、硼素、ゲルマニウム、錫、鉛、チタン、ジルコニウム、クロム、レニウム、ビスマス、タングステン、鉄、コバルト、ニッケル、セリウム、トリウムから選ばれる少なくとも一種の元素を任意成分として含んでもよい。
Mo10VaPb(NH4)cXddYe (a−1)
(式中の、一般式(1)と同じ記号は、何れも、一般式(1)と同じ意味を表し、ddは0≦d≦3.0を表す。)
上記触媒において、XとしてはCsがより好ましく、YとしてはSb、As及びCuからなる群から選ばれる少なくとも2種の元素がより好ましい。また、場合により、上記式(a−1)において、YがAs及びCuの2種である触媒も好ましい。
後段工程(b)で使用する触媒は、スラリー調製時に、アンモニウム基含有化合物を添加して、スラリーを調製し、前記式(a−1)で表される組成とするのが好ましい。従って、この元素組成を有する乾燥組成物を、成形、焼成して得られた触媒は、本発明の後段工程(b)で使用する触媒として好ましい。
この焼成後の触媒組成は、下記一般式(a’−1)
Mo10VaPb(NH4)c’XddYeOf (a’−1)
(式中,c’は0≦c’≦10の正数を表し、fは焼成による各元素の酸化程度により決まる値を表し、他の記号は、上記一般式(a−1)と同じ意味を表す)
で表すことができる。
上記式において好ましいc’は0.01≦c’≦5の正数であり、好ましいddは0.1≦d≦3.0の正数である。
また、焼成温度を400℃以下にして、焼成後の触媒中にアンモニウム成分が含まれるようにした触媒は、より好ましい。
Mo10VaPb(NH4)cXdYeOf (1)
(式中Moはモリブデン、Vはバナジウム、Pはリン、(NH4)はアンモニウム基を、XはK、Rb、Csから選ばれる少なくとも一種の元素、YはSb、As、Cu、Ag、Mg、Zn、Al、B、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Cr、Re、Bi、W、Fe、Co、Ni、Ce、Thから選ばれる少なくとも一種の元素をそれぞれ表し、a〜hは、それぞれの元素の原子比を表し、aは0.1≦a≦6.0、好ましくは0.3≦a≦2.0、bは0.5≦b≦6.0、好ましくは0.7≦b≦2.0、cは0.1≦c≦10.0、好ましくは0.5≦c≦5.0、dは0.1≦d≦3.0、好ましくは0.4≦d≦1.5、eは0≦e≦3.0、好ましくは0.01≦e≦0.5、fは焼成後の酸化状態により決まる値である)
で表される。
従って、上記より好ましい態様における焼成後の組成は、下記一般式(1’)
Mo10VaPb(NH4)c’XdYeOf (1’)
(式中、c’は0≦c’≦10の正数を表し、他の記号は、上記一般式(1)と同じ意味を表す)
で表される元素組成を有し、c’が0.01〜5の時より好ましく、0.01〜1の時、更に好ましい。
上記式(1)及び(1’)の触媒において、XとしてはCsがより好ましく、YとしてはSb、As及びCuからなる群から選ばれる少なくとも2種の元素がより好ましい。また、場合により、上記式(a−1)において、YがAs及びCuの2種である触媒も好ましい。
また、上記の被覆の際に、後記するバインダーを使用するのが好ましい。
更に、触媒の強度向上剤及び細孔形成剤を配合して得られる被覆触媒は、本発明の工程(b)用触媒として、更に好ましい。特に、細孔形成剤を使用した触媒は、未反応イソブチレンでの被毒を受けにくく、直結二段接触気相酸化によるメタクリル酸の製造に適しており、メタクリル酸の収率向上、及び、触媒寿命の延長に好ましい。
本発明の工程(b)で使用する触媒は、上記の条件を満たす触媒であれば、未反応イソブチレンの存在下においても、被毒が少なく、前段工程(a)を前記した最適条件下において、反応させても、未反応イソブチレン被毒によるメタクロレインの転化率の低下が少なく、メタクリル酸の収率向上を図ることが出来る。
上記のような特定の酸化触媒を、工程(b)で使用すると、他の触媒を使用した場合に比して、未反応イソブチレンでの被毒による、メタクロレイン転化率の低下が少なく、メタクリル酸の収量を多くできると共に、被毒による触媒寿命の短命化が少なくて済むことから、触媒寿命を長くすることが出来る。
(1)前段工程(a)をイソブチレン転化率を99%より高い転化率で反応させた、未反応イソブチレンがほとんど存在しない状態の反応生成ガスと、
(2)前段工程(a)をイソブチレン転化率を96%より高く、98未満の転化率で反応させた、未反応イソブチレンが2%より多く、4%未満である反応生成ガスを用いて、その他の条件を全く同一として、直結二段接触気相酸化反応行い、両者のメタクロレイン転化率及びメタクリル酸の選択率の違いを見た結果、下記の事実が判明した。
1.上記工程(b)用酸化触媒を用いても、最も好ましい実施例2を除き、実施例1,3〜4では、未反応イソブチレンの存在する反応生成ガスを用いた場合は、未反応イソブチレンの存在しない反応生成ガスを用いた場合に比して、メタクリル酸の選択率は多少上がっているが、何れもメタクロレイン転化率はそれ以上に低下している。
即ち、未反応イソブチレンが2%より多く3%より少ない量で存在する反応生成ガスを用いた場合、メタクロレイン転化率は8〜12%低下し、メタクリル酸の選択率の1〜2%の上昇では、到底補い得ない、低下である。更に、未反応イソブチレンの多い方が、メタクロレイン転化率の低下が大きい。未反応イソブチレンが3%より多く4%より少ない量で存在する反応生成ガスを用いた場合、メタクロレイン転化率は19〜23%低下し、メタクリル酸の選択率の4〜8%の上昇では、到底補い得ない、低下である。
なお本発明中に記載されている触媒活性成分の原子比は、特に断りの無い限り、原料仕込み量から算出されたものである。また、一般式(1)における酸素のfは焼成条件等により、自然に決まる値である。
工程1:スラリーの調製
本発明において、触媒調製用に用いられる活性成分含有化合物としては、活性成分元素の塩化物、硫酸塩、硝酸塩、酸化物又は酢酸塩等が挙げられる。好ましい化合物をより具体的に例示すると硝酸カリウム又は硝酸コバルト等の硝酸塩、酸化モリブデン、五酸化バナジウム、三酸化アンチモン、酸化セリウム、酸化亜鉛又は酸化ゲルマニウム等の酸化物、酢酸セシウム、酢酸アンモニウム等の酢酸塩、水酸化セシウム、水酸化アンモニウム等の水酸化物、正リン酸、リン酸、硼酸、リン酸アルミニウム又は12タングストリン酸等の酸(又はその塩)等が挙げられる。これら活性成分を含む化合物は単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。スラリーは、各活性成分含有化合物と水とを均一に混合して得ることができる。スラリーを調製する際の活性成分含有化合物の添加順序は、モリブデン、バナジウム、リン及び必要により他の金属元素を含有する化合物を十分に溶解し、その後、カリウム、ルビジウム及びセシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む化合物及びアンモニウム化合物をスラリーに添加する方が好ましい。この場合の必須活性成分以外の金属化合物として例えば、銅化合物としては酢酸銅(酢酸第一銅、酢酸第二銅、又は塩基性酢酸銅等、好ましくは酢酸第二銅)または酸化銅(酸化第一銅、酸化第二銅)を使用すると好ましい効果を奏する場合がある。
アンモニウム成分のためには、アンモニウム基を有する化合物であればよいが、水酸化アンモニウム、酢酸アンモニウム等が好ましく、酢酸アンモニウムが最も好ましい。
次いで上記で得られたスラリーを乾燥し、乾燥粉体(複合酸化物)とする。乾燥方法は、スラリーが完全に乾燥できる方法であれば特に制限はないが、例えばドラム乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥、蒸発乾固などが挙げられる。これらのうち本発明においては、スラリー状態から短時間に粉末又は顆粒に乾燥することができる噴霧乾燥が特に好ましい。
噴霧乾燥の乾燥温度はスラリーの濃度、送液速度等によって異なるが、概ね乾燥機の出口における温度が70〜150℃である。また、この際得られるスラリー乾燥体の平均粒径が30〜700μmとなるように乾燥するのが好ましい。
工程2で得られた乾燥粉体(活性成分粉体)は、酸化反応において反応ガスの圧力損失を小さくするために、柱状物、錠剤、リング状、球状等に成型し使用する。このうち選択性の向上や反応熱の除去が期待できることから、不活性担体にこれらを被覆し、被覆触媒とするのが特に好ましい。
この被覆工程は以下に述べる転動造粒法が好ましい。この方法は、例えば固定容器内の底部に、平らなあるいは凹凸のある円盤を有する装置中で、円盤を高速で回転することにより、容器内の担体を自転運動と公転運動の繰返しにより激しく撹拌させ、ここにバインダーと乾燥粉体並びにこれらに、必要により、他の添加剤例えば成型助剤、強度向上剤及び細孔形成剤を添加した被覆用混合物を担体に被覆する方法である。バインダーの添加方法は、1)前記被覆用混合物に予め混合しておく、2)被覆用混合物を固定容器内に添加するのと同時に添加、3)被覆用混合物を固定容器内に添加した後に添加、4)被覆用混合物を固定容器内に添加する前に添加、5)被覆用混合物とバインダーをそれぞれ分割し、2)〜4)を適宜組み合わせて全量添加する等の方法が任意に採用しうる。このうち5)においては、例えば被覆用混合物の固定容器壁への付着、被覆用混合物同士の凝集がなく担体上に所定量が担持されるようオートフィーダー等を用いて添加速度を調節して行うのが好ましい。
バインダーは水及び1気圧下での沸点が150℃以下の有機化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であれば特に制限はない。水以外のバインダーの具体例としてはメタノール、エタノール、プロパノール類、ブタノール類等のアルコール、好ましくは炭素数1〜4のアルコール、エチルエーテル、ブチルエーテル又はジオキサン等のエーテル、酢酸エチル又は酢酸ブチル等のエステル、アセトン又はメチルエチルケトン等のケトン等並びにそれらの水溶液が挙げられ、特にエタノールが好ましい。バインダーとしてエタノールを使用する場合、エタノール/水=10/0〜0/10(質量比)、好ましくは水と混合し9/1〜1/9(質量比)とすることが好ましい。これらバインダーの使用量は、被覆用混合物100質量部に対して通常2〜60質量部、好ましくは10〜50質量部である。
被覆用混合物の割合が大きい場合、被覆触媒の反応活性は大きくなるが、機械的強度が小さくなる傾向にある。逆に、被覆用混合物の割合が小さい場合、機械的強度は大きいが、反応活性は小さくなる傾向がある。
なお、前記において必要により使用する成型助剤としては、シリカゲル、珪藻土、アルミナ粉末等が挙げられる。成型助剤の使用量は、乾燥粉体100質量部に対して通常1〜60質量部である。
また、更に必要により触媒活性成分及び反応ガスに対して不活性な無機繊維(例えば、セラミックス繊維又はウイスカー等)を強度向上剤として用いることは、触媒の機械的強度の向上に有用であり、好ましい。これら繊維の使用量は、乾燥粉体100質量部に対して通常1〜30質量部である。
また、前記において必要により使用する細孔形成剤としては、小麦粉、精製デンプンやセルロース等の有機高分子化合物が挙げられ、好ましくは分解点もしくは転移点が430℃未満のものを使用する。更に好ましくは小麦粉又は精製デンプン等デンプン類であり、最も好ましくは小麦粉である。細孔形成剤の使用量は、前記乾燥粉体(活性成分粉体)100質量部に対して通常1〜40質量部、好ましくは1〜30質量部である。
細孔形成剤を加えて焼成した触媒は、前記した何れの触媒であっても、未反応イソブチレンの残存下においても、悪影響を受けにくくなることから、細孔形成剤の添加は好ましい。
このようにして乾燥粉体を担体に被覆するが、この際得られる被覆品は通常直径が3〜15mm程度である。
前記のようにして得られた被覆触媒はそのまま触媒として接触気相酸化反応に供することができるが、焼成すると触媒活性が向上する場合があり好ましい。この場合の焼成温度は通常100〜450℃、好ましくは250〜420℃、より好ましくはアンモニウム成分を残存させるため、250〜400℃未満であり、更に好ましくは300〜400℃未満である。焼成時間は1〜20時間である。
上記のようにして得られた被覆触媒全体に対する、活性成分の割合は、10〜60質量%である。
本発明の直結二段接触気相反応によるメタクリル酸の製造方法においては、前段(工程(a))の反応器に、イソブチレンをメタクロレインに酸化する酸化触媒を充填し、それと直結した、後段(工程(b))の反応器に、後段用の前記触媒を充填し、イソブチレン、酸素及び希釈ガスの混合ガスを、前段の反応器に供給して、前段の酸化反応及び後段の酸化反応を行うことにより、目的のメタクリル酸を製造することが出来る。
上記酸素としては、純酸素ガス、及び空気等の酸素を含むガスが挙げられる。また、上記希釈ガスの例としては、窒素、二酸化炭素、水蒸気及びこれらの混合ガス等が挙げられる。
前段の接触気相酸化反応は、イソブチレン、酸素及び希釈ガスの混合ガス、例えば、イソブチレン:酸素:水蒸気:窒素をモル比で、イソブチレン1:酸素2−5:水蒸気1:窒素10−20からなる混合ガスを、前段反応器に供給し、前段反応浴温度200℃〜450℃で、前記した、イソブチレン転化率95〜98%となるように、調製して反応させる。この場合好ましくは前段有効選択率が80%以上になるよう反応させるのが好ましい。原料ガスの供給速度は、通常空間速度400〜4000/hr[常温常圧(NTP)条件下]で供給し、上記イソブチレン転化率を維持すればよい。次いで、反応生成ガスは、そのまま後段の反応器に供給される。該反応生成ガスは、2%〜5%の未反応イソブチレンを含む。
後段の酸化反応は、反応浴温度200〜450℃、好ましくは250〜400℃、更に好ましくは、260℃〜360℃程度である。メタクロレインの転化率が50%以上で85%以下、好ましくは60%以上85%以下、更に好ましくは70%以上85%以下程度で反応させるのが好ましい。
また、上記前段及び後段における接触気相酸化反応は加圧下または減圧下でも可能ではあるが、一般的には大気圧付近の圧力が適している。
なお下記において転化率、選択率及び収率は次のとおりに定義される。
イソブチレン転化率=(反応したイソブチレンのモル数/供給したイソブチレンのモル数)×100
メタクロレイン転化率=(後段で反応したメタクロレインのモル数/後段に供給されたメタクロレインのモル数)×100
前段有効選択率={(前段で生成したメタクロレインのモル数+前段で生成したメタクリル酸のモル数)/反応したイソブチレンのモル数}×100
後段メタクリル酸選択率=(後段で生成したメタクリル酸のモル数/後段で反応したメタクロレインのモル数)×100
メタクリル酸収率=(前段及び後段において生成したメタクリル酸の合計モル数/供給したイソブチレンのモル数)×100
以下の実施例における触媒組成は、酸素を除く活性成分組成で示す。
1)触媒の調製
純水5680mlに三酸化モリブデン800g、五酸化バナジウム40.43g、85質量%正燐酸73.67g及び60質量%砒酸水溶液26.29gを添加し、92℃で3時間加熱撹拌して赤褐色の透明溶液を得た。続いて、この溶液を15〜20℃に冷却して、撹拌しながら9.1質量%の水酸化セシウム水溶液944.8gを徐々に添加し、15〜20℃で1時間熟成させて黄色のスラリーを得た。
続いて、さらにそのスラリーに酢酸アンモニウム89.87gを添加し、さらに15〜20℃で30分熟成した。
続いて、さらにそのスラリーに酢酸第二銅44.37gを添加し、さらに15〜20℃で30分熟成した。
続いて、このスラリーを噴霧乾燥し複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の組成は
Mo10V0.8P1.15As0.2Cu0.4Cs1.0(NH4)2.1
である。
次いで複合酸化物144g、強度向上剤(セラミック繊維)24gを均一に混合して、球状多孔質アルミナ担体(粒径4.0mm)166gに90質量%エタノール水溶液約80gをバインダーとして被覆成型した。次いで得られた成型物を空気流通下において360℃で5時間かけて焼成を行い目的とする被覆触媒を得た。得られた触媒の組成はアンモニウム成分が焼成により、大部分失われて、0.01〜1.0程度となっていると考えられる以外は、上記組成と同じである。
2本の反応管を直列に配置し、それぞれにメタクロレイン製造用触媒及びメタクリル酸製造用触媒を充填し、原料ガスを供給することによりメタクリル酸を得る反応を行った。以下に詳細を示す。
前段酸化反応用の触媒としてビスマス‐モリブデン系複合酸化物を上記実施例1の触媒と同様に成型して得られた被覆触媒を用いた。この触媒の活性成分組成は
Mo12Bi1.7Fe1.8Co7.0Ni0.8Cs0.1
である。触媒を内径22.2mmのステンレス反応管に17ml充填し、原料ガス(組成(モル比);イソブチレン:酸素:水蒸気:窒素=1:2.2:1:12.5)を空間速度(SV)1200h−1の条件でイソブチレンの酸化反応を実施した。
前段酸化反応においては、イソブチレン転化率を最初に約99%を超えるように調整し、順次同転化率を、97%台、及び96%台へ下げて、反応を行った。この際の反応浴温度は、イソブチレン転化率が99%以上の場合は、360〜 370 ℃、イソブチレン転化率が97%台の場合は、345〜350℃、イソブチレン転化率が96%台の場合は、340〜342℃であった。
後段酸化反応用には上記1)で調製した触媒を用いた。触媒を内径18.4mmのステンレス反応管に25ml充填し、上記前段酸化反応の生成ガスを導入し、後段酸化反応を実施した。後段反応浴温度は275℃で一定とし、前段酸化反応で生成した反応ガス組成が、上記前段酸化反応でのイソブチレン転化率の相違により変わる以外は、後段反応条件を一定とし、前段でのイソブチレンの転化率の相違(未反応イソブチレン量の相違)で、後段におけるメタクロレインの転化率、メタクリル酸選択率がどのように変化するか反応成績の測定を行った。
結果を表1に示す。
実施例1において複合酸化物144g、強度向上剤(セラミック繊維)24g及び細孔形成剤(小麦粉)14gを混合したこと以外は実施例1と同様の方法で被覆触媒を調製した。焼成前の複合酸化物における活性成分組成は
Mo10V0.8P1.15As0.2Cu0.4Cs1.0(NH4)2.1
である。
焼成後の触媒の組成は、アンモニウム成分が焼成により、大部分失われて、0.01〜1.0程度となっていると考えられること以外は、上記組成と同じである。
この被覆触媒を使用したことと後段酸化反応の反応浴温度を280℃としたこと以外は、実施例1と同様にイソブチレンの二段酸化反応を行った。結果を表1に示す。
純水5680mlに三酸化モリブデン800g、五酸化バナジウム40.43g及び85質量%正燐酸73.67gを添加し、92℃で3時間加熱撹拌して赤褐色の透明溶液を得た。続いて、この溶液を15〜20℃に冷却して、そこに、撹拌しながら9.1質量%の水酸化セシウム水溶液283.4gを徐々に添加した。得られた混合物を15〜20℃で1時間熟成させて黄色のスラリーを得た。
続いて、さらにそのスラリーに酢酸アンモニウム89.87gを添加し、さらに15〜20℃で30分熟成した。
続いて、さらにそのスラリーに酢酸第二銅44.37gを添加し、さらに15〜20℃で30分熟成した。
続いて、このスラリーを噴霧乾燥し複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の組成は
Mo10V0.8P1.15As0.2Cu0.4Cs0.3(NH4)2.1
である。
次いで、この複合酸化物顆粒を空気流通下310℃で5時間かけて焼成し、予備焼成顆粒を得た。予備焼成により約4%の質量減があった。この予備焼成顆粒131gに三酸化アンチモン10g、強度向上剤(セラミック繊維)7gを均一に混合した。得られた顆粒を、球状多孔質アルミナ担体(粒径4.0mm)179g上に、50質量%エタノール水溶液約70gをバインダーとして、被覆成型した。次いで得られた成型物を空気流通下において380℃で5時間かけて焼成を行い目的とする被覆触媒を得た。得られた触媒の組成は、アンモニウム成分が焼成により、大部分失われて、0.01〜1.0程度となっていると考えられる以外は、上記組成と同じである。
この被覆触媒を使用したことと後段酸化反応の反応浴温度を300℃としたこと以外は、実施例1と同様にイソブチレンの二段酸化反応を行った。結果を表1に示す。
純水5680mlに三酸化モリブデン800g、五酸化バナジウム40.43g、85質量%正燐酸73.67g及び60質量%砒酸水溶液65.73gを添加し、92℃で3時間加熱撹拌して赤褐色の透明溶液を得た。
続いて、さらにその溶液に酢酸第二銅44.37gを添加し、さらに92℃で30分熟成した。
続いて、このスラリーを噴霧乾燥し複合酸化物を得た。得られた複合酸化物の組成は
Mo10V0.8P1.15Cu0.4As0.5
である。
次いで複合酸化物214g、強度向上剤(セラミック繊維)30gを均一に混合して、球状多孔質アルミナ担体(粒径4.0mm)200gに90質量%エタノール水溶液約50gをバインダーとして被覆成型した。次いで得られた成型物を空気流通下において310℃で5時間かけて焼成を行い目的とする被覆触媒を得た。得られた触媒の組成は上記と同じである。
この被覆触媒を使用したことと後段酸化反応の反応浴温度を305℃としたこと以外は、実施例1と同様にイソブチレンの二段酸化反応を行った。
結果を表1に示す。
イソブチレン転化率を下げることによるメタクロレイン転化率の低下が少ない触媒ほどイソブチレンの吸着被毒の影響を受けにくいといえる。
実施例1のようにモリブデン10に対してX成分の添加量が0.4〜1.5である触媒はイソブチレンの吸着被毒の影響を受けにくい。
実施例2のように細孔形成剤を適宜添加することにより、イソブチレンの吸着被毒の影響は大幅に低減する。
また、実施例3のように、請求項2に記載した組成を満たしている触媒であれば、イソブチレンの吸着被毒の影響を低減する効果がある。
なお、上表では、未反応残存イソブチレンの、メタクロレイン転化率への悪影響を見ている関係で、メタクリル酸収率が記載されていないが、上記実施例におけるメタクリル酸収率は、前段で生成したメタクリル酸及び後段で生成したメタクリル酸を合わせて、供給したイソブチレンに対して48モル%〜59モル%弱であった。実施例1、3及び4の何れにおいても、イソブチレン転化率が99%以上の場合に、最も高いメタクリル酸収率を達成したが、イソブチレン転化率99%以上では、第1段目触媒が熱的負荷が大きいことから、触媒寿命が短くなることを考慮すると、イソブチレン転化率95モル%以上、98モル%以下、特に96モル%以上、98モル%未満での反応が最も好ましいと考えられる。
特に、実施例2においては、未反応イソブチレンの存在での悪影響が見られず、イソブチレン転化率が、99.01モル%の場合に比して、イソブチレン転化率97.92モル%及び96.43モル%の場合、後段におけるメタクロレイン転化率はむしろ、向上している。即ち、メタクリル酸の収率も、それぞれ、54.65モル%(イソブチレン転化率が、99.01モル%の場合)、56.10モル%(イソブチレン転化率が、97.92モル%の場合)及び55.41モル%(イソブチレン転化率が、96.43モル%の場合)となっており、アンモニウム成分及び細孔形成剤の共存は、特に好ましいことを示している。
Claims (16)
- (a)イソブチレンを、ビスマス‐モリブデン含有複合酸化物触媒の存在下に、分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相にてメタクロレインに酸化し(工程(a))、
(b)得られた、未反応イソブチレン及びメタクロレインを含む、反応生成ガスを、酸化触媒の存在下に、分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相にて酸化してメタクリル酸を製造する(工程(b))、
第1段目(工程(a))の酸化反応器と第2段目(工程(b))の酸化反応器の間に精製装置を設けない直結二段接触気相酸化によるメタクリル酸の製造方法であって、工程(a)におけるイソブチレンの転化率を95モル%以上、98モル%以下で、反応を行い、工程(b)の酸化触媒が、一般式(a−1)
Mo10VaPb(NH4)cXddYe (a−1)
(式中Moはモリブデン、Vはバナジウム、Pはリン、(NH4)はアンモニウム基を、XはK、Rb、Csから選ばれる少なくとも一種の元素、YはSb、As、Cu、Ag、Mg、Zn、Al、B、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Cr、Re、Bi、W、Fe、Co、Ni、Ce、Thからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素をそれぞれ表し、a、b、c、dd、及びeは、それぞれの元素の原子比を表し、aは0.1≦a≦6.0の正数、bは0.5≦b≦6.0の正数、cは0.1≦c≦10.0の正数、ddは0≦dd≦3.0の正数、eは0≦e≦3.0の正数をそれぞれ表す。)
で表される活性成分組成を有する触媒組成物を細孔形成剤と共に成型及び焼成することにより得られたメタクリル酸製造用触媒であることを特徴とするメタクリル酸の製造方法。 - 一般式(a−1)で表される活性成分組成を有する触媒組成物を焼成する温度が300〜400℃未満で焼成することにより得られたメタクリル酸製造用触媒を使用する請求項1に記載のメタクリル酸の製造方法。
- YがSb、As及びCuからなる群から選ばれる少なくとも2種の元素である請求項1又は2に記載のメタクリル酸の製造方法。
- YがAs及びCuの両者である請求項3に記載のメタクリル酸の製造方法。
- 一般式(a−1)で表される活性成分組成を有する触媒組成物の成型が、該組成物のスラリー乾燥体を、強度向上剤と共に、水又は炭素数1〜4のアルコールをバインダーとし、球状担体上に被覆して、球状被覆触媒とするものである請求項1から4のいずれか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
- 一般式(a−1)で表される活性成分組成を有する触媒組成物の成型が、該組成物のスラリー乾燥体を、強度向上剤及び細孔形成剤と共に、水又は炭素数1〜4のアルコールをバインダーとし、球状担体上に被覆して、球状被覆触媒とするものである請求項1から4のいずれか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
- 前記工程(a)におけるビスマス‐モリブデン含有複合酸化物触媒が、モリブデン、ビスマス及び鉄の3者、及びコバルト、ニッケル、錫、亜鉛、タングステン、クロム、マンガン、マグネシウム、アンチモン、セリウム、チタンからなる群から選択される少なくとも一種、更に、アルカリ金属又はタリウムを含む複合酸化物触媒である、請求項1から6のいずれか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
- 工程(b)における、未反応イソブチレン及びメタクロレインを含む、反応生成ガスが、反応生成ガスの総量中に、未反応イソブチレンを2〜5モル%含むものである請求項1から7のいずれか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。
- 一般式(a−1)
Mo 10 V a P b (NH 4 ) c X dd Y e (a−1)
(式中Moはモリブデン、Vはバナジウム、Pはリン、(NH4)はアンモニウム基を、XはK、Rb、Csから選ばれる少なくとも一種の元素、YはSb、As、Cu、Ag、Mg、Zn、Al、B、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Cr、Re、Bi、W、Fe、Co、Ni、Ce、Thから選ばれる少なくとも一種の元素をそれぞれ表し、a、b、c、dd、及びeは、それぞれの元素の原子比を表し、aは0.1≦a≦6.0の正数、bは0.5≦b≦6.0の正数、cは0.1≦c≦10.0の正数、ddは0≦dd≦3.0の正数、eは0≦e≦3.0の正数をそれぞれ表す。)
で表される活性成分組成を有する触媒組成物のスラリー乾燥体を、強度向上剤及び細孔形成剤と共に、水又は炭素数1〜4のアルコールをバインダーとし、球状担体上に被覆して、球状被覆触媒に成形し、100〜450℃で焼成することにより得られた請求項1から8のいずれか1項に記載の製造方法における工程(b)用メタクリル酸製造用酸化触媒。 - YはSb、As及びCuからなる群から選ばれる少なくとも2種の元素である請求項9に記載の工程(b)用メタクリル酸製造用触媒。
- YがAs及びCuからなる群から選ばれる2種の元素である一般式(1)で表される活性成分組成を有する触媒組成物を成型し、次いで250〜400℃で焼成することにより得られた請求項10に記載の工程(b)用メタクリル酸製造用触媒。
- 球状被覆触媒全体に対する活性成分の割合が10〜60質量%である請求項9から11のいずれか1項に記載の工程(b)用メタクリル酸製造用触媒。
- 細孔形成剤の割合が活性成分に対して1〜40質量%である請求項9から12のいずれか1項に記載の工程(b)用メタクリル酸製造用触媒。
- 工程(b)用の、触媒組成物を細孔形成剤と共に成型及び焼成することにより得られた触媒が、下記一般式(a’−1)
Mo10VaPb(NH4)c’XddYeOf (a’−1)
(式中,Moはモリブデン、Vはバナジウム、Pはリン、(NH4)はアンモニウム基を、XはK、Rb、Csから選ばれる少なくとも一種の元素、YはSb、As、Cu、Ag、Mg、Zn、Al、B、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr、Cr、Re、Bi、W、Fe、Co、Ni、Ce、Thから選ばれる少なくとも一種の元素をそれぞれ表し、a、b、c’、dd、及びfは、それぞれの元素の原子比を表し、aは0.1≦a≦6.0の正数、bは0.5≦b≦6.0の正数、c’は0≦c’≦10の正数、ddは0≦dd≦3.0の正数、eは0≦e≦3.0の正数、fは焼成による各元素の酸化程度により決まる値をそれぞれ表す。)
で表される活性成分組成を有する触媒である請求項1から8のいずれか1項に記載のメタクリル酸の製造方法。 - c’が0.01≦c’≦5の正数である請求項14に記載のメタクリル酸の製造方法。
- ddが0.1≦dd≦3.0の正数である請求項14又は15に記載のメタクリル酸の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010536690A JP5574434B2 (ja) | 2008-11-06 | 2009-11-05 | メタクリル酸の製造方法及びメタクリル酸製造用触媒 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008285291 | 2008-11-06 | ||
JP2008285291 | 2008-11-06 | ||
JP2010536690A JP5574434B2 (ja) | 2008-11-06 | 2009-11-05 | メタクリル酸の製造方法及びメタクリル酸製造用触媒 |
PCT/JP2009/005873 WO2010052909A1 (ja) | 2008-11-06 | 2009-11-05 | メタクリル酸の製造方法及びメタクリル酸製造用触媒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2010052909A1 JPWO2010052909A1 (ja) | 2012-04-05 |
JP5574434B2 true JP5574434B2 (ja) | 2014-08-20 |
Family
ID=42152722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010536690A Expired - Fee Related JP5574434B2 (ja) | 2008-11-06 | 2009-11-05 | メタクリル酸の製造方法及びメタクリル酸製造用触媒 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5574434B2 (ja) |
KR (1) | KR20110092272A (ja) |
CN (1) | CN102203040B (ja) |
WO (1) | WO2010052909A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5892826B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2016-03-23 | 住友化学株式会社 | メタクリル酸の製造方法 |
CN104302391A (zh) * | 2012-05-18 | 2015-01-21 | 日本化药株式会社 | 甲基丙烯酸制造用催化剂、其制造方法及使用该催化剂的甲基丙烯酸的制造方法 |
CN103664554B (zh) * | 2012-09-05 | 2016-01-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 用于制备甲基丙烯醛的方法 |
JP6078387B2 (ja) * | 2013-03-19 | 2017-02-08 | 住友化学株式会社 | メタクリル酸の製造方法 |
JP6341094B2 (ja) * | 2013-09-11 | 2018-06-13 | 三菱ケミカル株式会社 | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 |
KR101511449B1 (ko) * | 2013-11-28 | 2015-04-10 | 롯데케미칼 주식회사 | 메타아크롤레인 또는 메타아크릴산 제조용 촉매 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 촉매 |
JP6837749B2 (ja) * | 2015-03-09 | 2021-03-03 | 日本化薬株式会社 | メタクリル酸製造用触媒 |
CN105749944A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-07-13 | 重庆紫光海力催化剂有限公司 | 一种由2-甲基丙烯醛气相催化氧化法制备α-甲基丙烯酸的催化剂 |
CN111757779A (zh) * | 2018-02-20 | 2020-10-09 | 日本化药株式会社 | 催化剂以及使用该催化剂的直接连接两段气相催化氧化方法 |
CN110420643A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-08 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种蛋壳型复合金属催化剂的制备方法及其应用 |
CN114425355B (zh) * | 2020-09-27 | 2023-08-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于固定床的制备甲基丙烯醛的催化剂、制备方法及应用 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03109946A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-05-09 | Degussa Ag | オレフインから不飽和アルデヒドを製造するための触媒および該触媒の製造法 |
JP2004082099A (ja) * | 2002-06-27 | 2004-03-18 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 固体触媒の充填方法 |
WO2004073857A1 (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-02 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | メタクリル酸製造用触媒及びその製法 |
WO2004105941A1 (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 |
JP2006272151A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nippon Kayaku Co Ltd | メタクリル酸製造用触媒及びその製造方法 |
WO2006121100A1 (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 |
JP2008036527A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 固体触媒の充填方法並びに不飽和アルデヒド及び不飽和カルボン酸を製造する方法 |
WO2008104432A1 (de) * | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Evonik Degussa Gmbh | Aus hohlen formen bestehende mischoxidkatalysatoren |
JP2008238161A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-10-09 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 触媒の製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1028224C (zh) * | 1990-06-09 | 1995-04-19 | 齐鲁石油化工公司研究院 | 异丁烯或叔丁醇两步氧化制甲基丙烯酸 |
-
2009
- 2009-11-05 CN CN200980144313.1A patent/CN102203040B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-05 KR KR1020117010782A patent/KR20110092272A/ko active Search and Examination
- 2009-11-05 WO PCT/JP2009/005873 patent/WO2010052909A1/ja active Application Filing
- 2009-11-05 JP JP2010536690A patent/JP5574434B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03109946A (ja) * | 1989-09-13 | 1991-05-09 | Degussa Ag | オレフインから不飽和アルデヒドを製造するための触媒および該触媒の製造法 |
JP2004082099A (ja) * | 2002-06-27 | 2004-03-18 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 固体触媒の充填方法 |
WO2004073857A1 (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-02 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | メタクリル酸製造用触媒及びその製法 |
WO2004105941A1 (ja) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 |
JP2006272151A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nippon Kayaku Co Ltd | メタクリル酸製造用触媒及びその製造方法 |
WO2006121100A1 (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 |
JP2006314923A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Nippon Kayaku Co Ltd | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 |
JP2008036527A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 固体触媒の充填方法並びに不飽和アルデヒド及び不飽和カルボン酸を製造する方法 |
JP2008238161A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-10-09 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 触媒の製造方法 |
WO2008104432A1 (de) * | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Evonik Degussa Gmbh | Aus hohlen formen bestehende mischoxidkatalysatoren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110092272A (ko) | 2011-08-17 |
WO2010052909A1 (ja) | 2010-05-14 |
CN102203040A (zh) | 2011-09-28 |
CN102203040B (zh) | 2014-04-16 |
JPWO2010052909A1 (ja) | 2012-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5574434B2 (ja) | メタクリル酸の製造方法及びメタクリル酸製造用触媒 | |
JP4756890B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒及びその製造方法 | |
JP5973999B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒及びそれを用いたメタクリル酸の製造方法 | |
US8148291B2 (en) | Method for manufacturing catalyst for use in production of methacrylic acid | |
KR101579702B1 (ko) | 포화 및 불포화 알데히드의 불포화 카복실산으로의 산화 촉매, 이의 제조방법 및 사용방법 | |
JP4421558B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 | |
US8586499B2 (en) | Method for producing catalyst for preparation of methacrylic acid and method for preparing methacrylic acid | |
JP4478107B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒及びその製法 | |
KR101925641B1 (ko) | 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법 및 메타크릴산의 제조 방법 | |
JP5214500B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒の製造方法及びメタクリル酸の製造方法 | |
JP2016168588A (ja) | メタクリル酸製造用触媒 | |
JP2015120133A (ja) | アクリル酸製造用の触媒および該触媒を用いたアクリル酸の製造方法 | |
JP6628386B1 (ja) | 不飽和カルボン酸製造用触媒 | |
JP2994706B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒および該触媒を用いたメタクリル酸の製造方法 | |
JP2011152543A (ja) | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 | |
WO2022163725A1 (ja) | 触媒及びそれを用いた不飽和カルボン酸の製造方法 | |
JP7105397B1 (ja) | 触媒及びそれを用いた不飽和カルボン酸の製造方法 | |
WO2022163727A1 (ja) | 触媒及びそれを用いた不飽和カルボン酸の製造方法 | |
JP5269046B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒の製造方法 | |
JP4900532B2 (ja) | メタクリル酸製造用触媒の製造方法及びメタクリル酸の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120510 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140114 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Effective date: 20140306 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Effective date: 20140306 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140311 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140408 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140528 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140624 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140626 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5574434 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |