JP7456727B2 - Acrylonitrile synthesis catalyst, method for producing acrylonitrile synthesis catalyst, and method for producing acrylonitrile - Google Patents
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Description
本発明は、アクリロニトリル合成触媒、アクリロニトリル合成触媒の製造方法及びアクリロニトリルの製造方法に関する。 The present invention relates to an acrylonitrile synthesis catalyst, a method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst, and a method for producing acrylonitrile.
従来、プロピレン又はイソブチレンを気相接触酸化又は気相接触アンモ酸化して対応する不飽和カルボン酸又は不飽和ニトリルを製造する方法がよく知られている。近年、プロピレン又はイソブチレンに替わって、プロパン又はイソブタンを気相接触酸化又は気相接触アンモ酸化によって対応する不飽和カルボン酸又は不飽和ニトリルを製造する方法が着目されており、種々の触媒及び反応方法が提案されている。 BACKGROUND ART Conventionally, a method of producing a corresponding unsaturated carboxylic acid or unsaturated nitrile by subjecting propylene or isobutylene to vapor phase catalytic oxidation or vapor phase catalytic ammoxidation is well known. In recent years, instead of propylene or isobutylene, a method of producing the corresponding unsaturated carboxylic acid or unsaturated nitrile by vapor-phase catalytic oxidation or vapor-phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane has attracted attention, and various catalysts and reaction methods have been used. is proposed.
例えば、特許文献１において、ＳｂとＭｏとＶとＮｂとＭｎ及び／又はＷとを適切な組成で含む触媒を用いることにより、長時間高収率を安定して維持できることが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses that by using a catalyst containing an appropriate composition of Sb, Mo, V, Nb, Mn, and/or W, a high yield can be stably maintained for a long period of time.
特許文献１に記載の触媒は、前述の必須元素の他、アルカリ土類金属及び希土類金属からなる群より選択される任意元素を広く含有することができ、その含有量としてもＭｏ１原子当たりの原子比で０～１と広く許容するものであり、さらに、任意元素を含む態様として具体的に開示されているものは、Ｃｅを原子比０．０１で含有する触媒である。かかる触媒については、高収率を長期間維持する観点からは改善がみられるものの、選択率と活性（転化率）のバランスの観点からは更なる改善の余地がある。 The catalyst described in Patent Document 1 can contain a wide range of arbitrary elements selected from the group consisting of alkaline earth metals and rare earth metals, in addition to the above-mentioned essential elements, and the content thereof is as low as 1 atom per Mo atom. The ratio is widely allowed as 0 to 1, and what is specifically disclosed as an embodiment containing an arbitrary element is a catalyst containing Ce at an atomic ratio of 0.01. Regarding such catalysts, although improvements have been seen from the viewpoint of maintaining high yields over a long period of time, there is still room for further improvement from the viewpoint of the balance between selectivity and activity (conversion rate).
本発明は、以上の従来技術が有する問題点に鑑みなされたものであり、選択率と活性（転化率）のバランスの観点から高い性能を有するアクリロニトリル合成触媒、アクリロニトリル合成触媒の製造方法及びアクリロニトリルの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the problems of the above-mentioned conventional techniques, and aims to provide an acrylonitrile synthesis catalyst that has high performance in terms of the balance between selectivity and activity (conversion rate), a method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst, and a method for producing acrylonitrile.
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、触媒中の必須元素として、ＳｂとＭｏとＶとＮｂとＷに加え、Ｌｉ及び／又はＣａを選択し、さらに、Ｌｉ及び／又はＣａの含有量を所定の範囲に調整することにより、当該課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of extensive studies to solve the above problems, the present inventors selected Li and/or Ca in addition to Sb, Mo, V, Nb, and W as essential elements in the catalyst, and further added Li and/or Ca to the catalyst. The inventors have discovered that the problem can be solved by adjusting the content of Ca and/or Ca within a predetermined range, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の態様を包含する。
［１］
下記の組成式（１）で表される金属酸化物を有する、アクリロニトリル合成触媒：
Ｍｏ1ＶaＳｂbＮｂcＷdＣｅeＭfＯn （１）
（式（１）中、ＭはＬｉ及びＣａの少なくとも一方であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、e及びｆは、Ｍｏ１原子当たりの原子比を表し、かつ、０．１≦ａ＜０．３、０．１５≦ｂ≦０．５、０．０１≦ｃ≦０．５、０.００１≦ｄ≦０．４、０≦ｅ≦０．２、１．０≦ｂ／ａ＜１．５、及び０．０００１≦ｆ≦０．０１２を満たし、ここで、ｎは存在する他の元素の原子価要求を満足させるのに必要な酸素の原子数である。）
［２］
前記組成式（１）において、０．００１２≦ｆ≦０．０１である、［１］に記載のアクリロニトリル合成触媒。
［３］
前記金属酸化物を担持するシリカを有し、前記金属酸化物と前記シリカの合計量に対するシリカ含有量が、ＳｉＯ2換算で、２０～７０質量％である、［１］又は［２］に記載のアクリロニトリル合成触媒。
［４］
Ｍｏ、Ｖ、Ｓｂ、Ｗ及びＮｂを含む第１のスラリーを調製する工程と、
前記第１のスラリーに、Ｌｉ及びＣａの少なくとも一方を含むアルカリ化合物を添加して第２のスラリーを調製する工程と、
前記第２のスラリーを噴霧乾燥して乾燥粒子を得る乾燥工程と、
前記乾燥粒子を焼成する焼成工程と、
を含む、アクリロニトリル合成触媒の製造方法。
［５］
前記アルカリ化合物におけるアルカリのカウンターアニオンがＯＨ-である、［４］に記載のアクリロニトリル合成触媒の製造方法。
［６］
［１］～［３］のいずれかに記載のアクリロニトリル合成触媒を用いる、アクリロニトリルの製造方法。
That is, the present invention includes the following aspects.
[1]
Acrylonitrile synthesis catalyst having a metal oxide represented by the following compositional formula (1):
Mo 1 V a Sb b Nb c W d Ce e M f O n (1)
(In formula (1), M is at least one of Li and Ca, a, b, c, d, e, and f represent the atomic ratio per Mo atom, and 0.1≦a<0. 3, 0.15≦b≦0.5, 0.01≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.4, 0≦e≦0.2, 1.0≦b/a<1. 5, and 0.0001≦f≦0.012, where n is the number of atoms of oxygen necessary to satisfy the valence requirements of other elements present.)
[2]
The acrylonitrile synthesis catalyst according to [1], wherein in the compositional formula (1), 0.0012≦f≦0.01.
[3]
[1] or [2], which has silica supporting the metal oxide, and has a silica content of 20 to 70% by mass in terms of SiO 2 based on the total amount of the metal oxide and the silica. acrylonitrile synthesis catalyst.
[4]
preparing a first slurry containing Mo, V, Sb, W and Nb;
Adding an alkali compound containing at least one of Li and Ca to the first slurry to prepare a second slurry;
a drying step of spray drying the second slurry to obtain dry particles;
a firing step of firing the dry particles;
A method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst, comprising:
[5]
The method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst according to [4], wherein the alkali counter anion in the alkali compound is OH - .
[6]
A method for producing acrylonitrile using the acrylonitrile synthesis catalyst according to any one of [1] to [3].
本発明によれば、選択率と活性（転化率）のバランスの観点から高い性能を有するアクリロニトリル合成触媒、アクリロニトリル合成触媒の製造方法及びアクリロニトリルの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an acrylonitrile synthesis catalyst, a method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst, and a method for producing acrylonitrile that have high performance in terms of the balance between selectivity and activity (conversion rate).
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。以下の本実施形態は本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Below, a detailed description of an embodiment of the present invention (hereinafter, simply referred to as the present embodiment) will be given, with reference to the drawings as necessary. The present embodiment is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention to the following content. The present invention can be implemented in various modifications within the scope of its gist.
［アクリロニトリル合成触媒］
本実施形態のアクリロニトリル合成触媒は、下記の組成式（１）で表される金属酸化物を有する：
Ｍｏ1ＶaＳｂbＮｂcＷdＣｅeＭfＯn （１）
（式（１）中、ＭはＬｉ及びＣａの少なくとも一方であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、e及びｆは、Ｍｏ１原子当たりの原子比を表し、かつ、０．１≦ａ＜０．３、０．１５≦ｂ≦０．５、０．０１≦ｃ≦０．５、０.００１≦ｄ≦０．４、０≦ｅ≦０．２、１．０≦ｂ／ａ＜１．５、及び０．０００１≦ｆ≦０．０１２を満たし、ここで、ｎは存在する他の元素の原子価要求を満足させるのに必要な酸素の原子数である。）
このように構成されているため、本実施形態のアクリロニトリル合成触媒は、十分な選択率を有すると共に優れた活性を発揮することができる。
[Acrylonitrile synthesis catalyst]
The acrylonitrile synthesis catalyst of the present embodiment has a metal oxide represented by the following composition formula (1):
Mo1VaSbbNbcWdCeeMfOn ( 1 )
(In formula (1), M is at least one of Li and Ca, and a, b, c, d, e, and f represent atomic ratios per Mo atom and satisfy 0.1≦a<0.3, 0.15≦b≦0.5, 0.01≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.4, 0≦e≦0.2, 1.0≦b/a<1.5, and 0.0001≦f≦0.012, where n is the number of oxygen atoms required to satisfy the valence requirements of the other elements present.)
Because of the above-mentioned constitution, the acrylonitrile synthesis catalyst of the present embodiment has sufficient selectivity and can exhibit excellent activity.
上記式（１）において、ａ～ｆは、それぞれ、元素Ｖ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃｅ、ＭのＭｏ１原子当たりの原子比を表している。ここで、ＭはＬｉ及びＣａの少なくとも一方を表す。すなわち、Ｍとしては、Ｌｉ及びＣａのいずれか単独であってよく、Ｌｉ及びＣａの双方を含んでいてもよい。アルカリ金属やアルカリ土類金属を含むアクリロニトリル合成触媒は、選択率が向上する代わりに活性が低下する傾向にあるが、本実施形態においては、数あるアルカリ金属やアルカリ土類金属の中でも、Ｌｉ及びＣａの少なくとも一方をＭとして選択することとし、かつ、その原子比ｆを所定の範囲に制限しているため、選択率と活性（転化率）のバランスの観点から高い性能を有するアクリロニトリル合成触媒となる。ここで、Ｍの原子比ｆが０．０１２を超える場合、選択率が向上するものの活性が低下するため、結果として所望とする収率を得ることができない。一方、Ｍの原子比ｆが０．０００１に満たない場合、十分な活性が得られたとしても選択率としては十分でなく、結果として所望とする収率を得ることができない。この理由は明らかではないが、Ｍの含有量が触媒表面における活性点に影響しているものと考えられる。すなわち、Ｍの原子比ｆが０．０１２を超える場合は、プロパンからアクリロニトリルへの反応に寄与する活性点が過剰量のＭによって失活し、結果として反応が阻害されるため、活性が低下すると考えられる。一方、Ｍの原子比ｆが０．０００１に満たない場合は、プロパンからアクリロニトリル以外の化合物への副反応に寄与する望ましくない活性点がＭによって失活しないので、十分な選択率が得られないと考えられる。このように、プロパンからアクリロニトリルへの反応に寄与する活性点を確保しつつ、プロパンからアクリロニトリル以外の化合物への副反応に寄与する望ましくない活性点のみを失活させるため、Ｍの範囲（原子比ｆ）を０．０００１以上０．０１２以下とする必要があるものと考えられる。ただし、本実施形態の作用機序を上記に限定する趣旨ではない。したがって、上記式（１）におけるｆは、０．０００１≦ｆ≦０．０１２を満たす必要があり、上記同様の観点から、０．００１２≦ｆ≦０．０１であることがより好ましい。 In the above formula (1), a to f represent the atomic ratio of the elements V, Sb, Nb, W, Ce, and M per Mo1 atom, respectively. Here, M represents at least one of Li and Ca. That is, M may be either Li or Ca alone, or may contain both Li and Ca. Acrylonitrile synthesis catalysts containing alkali metals and alkaline earth metals tend to have lower activity at the expense of improved selectivity; however, in this embodiment, among the many alkali metals and alkaline earth metals, Li and Since at least one of Ca is selected as M and the atomic ratio f is limited to a predetermined range, it is an acrylonitrile synthesis catalyst with high performance from the viewpoint of balance between selectivity and activity (conversion rate). Become. Here, when the atomic ratio f of M exceeds 0.012, although the selectivity improves, the activity decreases, and as a result, the desired yield cannot be obtained. On the other hand, when the atomic ratio f of M is less than 0.0001, even if sufficient activity is obtained, the selectivity is insufficient, and as a result, the desired yield cannot be obtained. Although the reason for this is not clear, it is thought that the M content affects the active sites on the catalyst surface. That is, when the atomic ratio f of M exceeds 0.012, the active sites that contribute to the reaction from propane to acrylonitrile are deactivated by an excessive amount of M, and as a result, the reaction is inhibited, so that the activity decreases. Conceivable. On the other hand, when the atomic ratio f of M is less than 0.0001, sufficient selectivity cannot be obtained because undesirable active sites that contribute to side reactions from propane to compounds other than acrylonitrile are not deactivated by M. it is conceivable that. In this way, the range of M (atomic ratio It is considered that it is necessary to set f) to 0.0001 or more and 0.012 or less. However, this is not intended to limit the mechanism of action of this embodiment to the above. Therefore, f in the above formula (1) needs to satisfy 0.0001≦f≦0.012, and from the same viewpoint as above, it is more preferable that 0.0012≦f≦0.01.
本実施形態において、ａ～ｅの範囲としては、選択率と活性（転化率）のバランスの観点から、それぞれ、０．１≦ａ＜０．３、０．１５≦ｂ≦０．５、０．０１≦ｃ≦０．５、０.００１≦ｄ≦０．４、０≦ｅ≦０．２であり、好ましくは、それぞれ、０．２≦ａ≦０．２５、０．１８≦ｂ≦０．３、０．０１≦ｃ≦０．４、０．０１≦ｄ≦０．３、０．００１≦ｅ≦０．１である。 In this embodiment, the ranges of a to e are, from the viewpoint of the balance between selectivity and activity (conversion rate), 0.1≦a<0.3, 0.15≦b≦0.5, 0.01≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.4, and 0≦e≦0.2, respectively, and preferably 0.2≦a≦0.25, 0.18≦b≦0.3, 0.01≦c≦0.4, 0.01≦d≦0.3, and 0.001≦e≦0.1, respectively.
本実施形態のアクリロニトリル合成触媒は、シリカ担持触媒であることが好ましい。本実施形態のアクリロニトリル合成触媒がシリカ担持触媒の場合、高い機械的強度を有するので、流動床反応器を用いたアンモ酸化反応に好適である。シリカ担体の含有量は、触媒構成元素の酸化物とシリカ担体からなるアクリロニトリル合成触媒（シリカ担持触媒）の全質量に対して、ＳｉＯ2換算で２０～７０質量％であることが好ましく、より好ましくは３０～７０質量％である。 The acrylonitrile synthesis catalyst of this embodiment is preferably a silica-supported catalyst. When the acrylonitrile synthesis catalyst of this embodiment is a silica-supported catalyst, it has high mechanical strength and is therefore suitable for an ammoxidation reaction using a fluidized bed reactor. The content of the silica carrier is preferably 20 to 70% by mass in terms of SiO 2 , more preferably is 30 to 70% by mass.
［アクリロニトリル合成触媒の製造方法］
本実施形態に係るアクリロニトリル合成触媒の製造方法は、組成式（１）を構成する元素の原料化合物を含む混合液を乾燥すること以外は、特に限定されず、一般的な方法で調製することができる。ここで、本明細書中、「組成式（１）を構成する元素を含む混合物を乾燥する」とは、原料化合物を含む混合物を乾燥させて触媒前駆体の固体を得ることをいう。この製造方法によると、原料を含む溶液又はスラリーを単に乾燥するだけで触媒前駆体を得ることができるので、水熱合成の場合のように、溶液又はスラリーを加圧したり長時間に渡って高温にして固体を析出させる必要がない。
[Method for producing acrylonitrile synthesis catalyst]
The method for producing the acrylonitrile synthesis catalyst according to the present embodiment is not particularly limited, except for drying the mixed solution containing the raw material compounds of the elements constituting the composition formula (1), and can be prepared by a general method. can. Here, in this specification, "drying the mixture containing the elements constituting the compositional formula (1)" refers to drying the mixture containing the raw material compound to obtain a solid catalyst precursor. According to this production method, the catalyst precursor can be obtained by simply drying the solution or slurry containing the raw materials, so as in the case of hydrothermal synthesis, the solution or slurry is pressurized or heated at high temperature for a long period of time. There is no need to precipitate solids.
本実施形態のアクリロニトリル合成触媒を製造するための成分金属の原料は、特に限定されないが、必須元素を考慮して、Ｍｏ原料、Ｖ原料、Ｓｂ原料、Ｎｂ原料及びＷ原料を使用し、必要に応じて他の任意元素を含む原料を使用することができる。例えば、ＭｏとＶの原料は、それぞれ、ヘプタモリブデン酸アンモニウム［（ＮＨ4）6Ｍｏ7Ｏ24・４Ｈ2Ｏ］と、メタバナジン酸アンモニウム［ＮＨ4ＶＯ3］とを好適に用いることができる。Ｎｂの原料としては、ニオブ酸、ニオブの無機酸塩及びニオブの有機酸塩を用いることができ、ニオブ酸が好ましい。ニオブ酸はＮｂ2Ｏ5・ｎＨ2Ｏで表され、ニオブ水酸化物又は酸化ニオブ水和物とも称される。さらに、ジカルボン酸／ニオブのモル比が１～５、好ましくは１．５～４．５のニオブ酸含有水性混合液として用いることが好ましく、ジカルボン酸はシュウ酸が好ましい。 The raw materials for the component metals for producing the acrylonitrile synthesis catalyst of this embodiment are not particularly limited, but in consideration of the essential elements, Mo raw materials, V raw materials, Sb raw materials, Nb raw materials, and W raw materials are used, and as necessary. Raw materials containing other arbitrary elements can be used as appropriate. For example, as the raw materials for Mo and V, ammonium heptamolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ·4H 2 O] and ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ] can be suitably used, respectively. As a raw material for Nb, niobic acid, an inorganic acid salt of niobium, and an organic acid salt of niobium can be used, and niobic acid is preferable. Niobic acid is represented by Nb 2 O 5 .nH 2 O, and is also called niobium hydroxide or niobium oxide hydrate. Furthermore, it is preferable to use a niobic acid-containing aqueous mixture having a dicarboxylic acid/niobium molar ratio of 1 to 5, preferably 1.5 to 4.5, and the dicarboxylic acid is preferably oxalic acid.
Ｗの原料としてはメタタングステン酸アンモニウム〔（ＮＨ4）6［Ｈ2Ｗ12Ｏ40］・nＨ2Ｏ〕が好ましい。Ｓｂの原料としてはアンチモン酸化物が好適であり、特に三酸化二アンチモン〔Ｓｂ2Ｏ3〕が好ましい。前記組成式（１）中の成分Ｍの原料としては、Ｃａ及び／又はＬｉの水酸化物が好ましい。すなわち、本実施形態では、アルカリ化合物におけるアルカリのカウンターアニオンがＯＨ-であることが好ましい。 As the raw material for W, ammonium metatungstate [(NH 4 ) 6 [H 2 W 12 O 40 ]·nH 2 O] is preferable. Antimony oxide is suitable as a raw material for Sb, and diantimony trioxide [Sb 2 O 3 ] is particularly preferred. The raw material for component M in the composition formula (1) is preferably Ca and/or Li hydroxide. That is, in this embodiment, it is preferable that the alkali counter anion in the alkali compound is OH - .
触媒がシリカ担体に担持された場合のシリカの原料は、シリカゾルを好適に用いることができるが、シリカ原料の一部又は全量に、粉体シリカを用いることもできる。この粉体シリカは高熱法で製造されたものが好ましい。さらに、前記粉体シリカは水に分散させて使用することが好ましい。 Silica sol can be suitably used as the silica raw material when the catalyst is supported on a silica carrier, but powdered silica can also be used for part or all of the silica raw material. This powdered silica is preferably produced by a high-temperature method. Furthermore, it is preferable that the powdered silica is used after being dispersed in water.
原料混合物の水性媒体として通常は水を用いるが、原料化合物の水性媒体に対する溶解性を調節するため、得られる触媒に悪影響のない範囲でアルコールを水に混合して用いてもよい。用いることのできるアルコールの例としては、炭素数１～４のアルコールが挙げられる。 Water is usually used as the aqueous medium for the raw material mixture, but in order to adjust the solubility of the raw material compound in the aqueous medium, alcohol may be mixed with water to the extent that it does not adversely affect the resulting catalyst. Examples of alcohols that can be used include alcohols having 1 to 4 carbon atoms.
本実施形態のアクリロニトリル合成触媒の第１の製造方法として、（ｉ－ａ）原料を調合する工程、（ｉｉ）工程（ｉ－ａ）で得られた原料混合物を乾燥し、触媒前駆体を得る工程、（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られた触媒前駆体を焼成する工程の３つの工程を経る方法がある。 The first method for producing the acrylonitrile synthesis catalyst of the present embodiment includes (ia) preparing raw materials, (ii) drying the raw material mixture obtained in step (ia) to obtain a catalyst precursor. There is a method that involves three steps: step (iii) and firing the catalyst precursor obtained in step (ii).
以下、第１の製造方法の具体例について工程ごとに詳述する。 Hereinafter, a specific example of the first manufacturing method will be described in detail for each step.
（工程ｉ－ａ：原料調合工程）
ヘプタモリブデン酸アンモニウム、メタバナジン酸アンモニウム、三酸化二アンチモン粉末を水に添加し、８０℃以上に加熱して混合液（Ａ）を調製する。例えば硝酸セリウムを用いる場合は、同時に添加することができる。
また、上記とは別途、ニオブ酸とシュウ酸を水中で加熱撹拌して混合液（Ｂ）を調製する。混合液（Ｂ）は、例えば、以下に示す方法で得られる。すなわち、水にニオブ酸とシュウ酸を加え、撹拌することによって予備的ニオブ水溶液又は予備的ニオブ水性懸濁液を得る。懸濁する場合は、少量のアンモニア水を添加するか、又は加熱することによってニオブ化合物の溶解を促進することができる。このとき、ジカルボン酸の使用量は、ニオブ換算のニオブ化合物に対するジカルボン酸のモル比が３～６程度となるようにすることが好ましい。ジカルボン酸の使用量が多すぎると、ニオブ化合物は充分溶解するが、得られた予備的ニオブ含有水溶液又は水性懸濁液を冷却した際に過剰のジカルボン酸が多量に析出する。その結果、添加したジカルボン酸のうち実際に利用される量が少なくなる傾向にある。逆に、ジカルボン酸の使用量が少なすぎると、ニオブ化合物が充分溶解しないために、添加したニオブ化合物のうち実際に利用される量が少なくなる傾向にある。また、加熱する場合の加熱温度は通常は５０～１００℃、好ましくは７０～９９℃、更に好ましくは８０～９８℃である。上記予備的ニオブ水溶液又は予備的ニオブ水性懸濁液におけるニオブ化合物の濃度（ニオブ換算）は、０．２～０．８（ｍｏｌ－Ｎｂ／ｋｇ－液）程度とすることが好ましい。次いで、この水溶液又は水性懸濁液を冷却し、濾別することによって、ニオブ原料液を得る。冷却は簡便には氷冷によって、濾別は簡便にはデカンテーション又は濾過によって実施できる。得られたニオブ原料液にシュウ酸を適宜加え、好適なシュウ酸／ニオブ比に調製することもできる。シュウ酸／ニオブのモル比は２～５とすることが好ましく、２～４とすることがより好ましい。さらに、得られたニオブ混合液（Ｂ）に過酸化水素を添加し、混合液（Ｂ0）を調製してもよい。このとき、過酸化水素／ニオブのモル比は０．５～２０とすることが好ましく、１～１０とすることがより好ましい。
目的とする組成に合わせて、混合液（Ａ）、混合液（Ｂ）（又は混合液（Ｂ0））を好適に混合して、原料混合物を得る。組成式（１）にＷやＣｅを含む場合、ＷやＣｅを含む化合物を好適に混合して原料混合物を得る。ＷやＣｅを含む化合物としては、通常、硝酸塩、カルボン酸塩、カルボン酸アンモニウム塩、シュウ酸塩、ペルオキソカルボン酸アンモニウム塩等を使用することができる。好ましくは、硝酸セリウムやメタタングステン酸アンモニウムが使用される。Ｃｅを含む化合物やＷを含む化合物は、混合液（Ａ）の中に添加することもできるし、混合液（Ｂ）（又は混合液（Ｂ0））と（Ａ）を混合する際に、混合液（Ｂ）（又は混合液（Ｂ0））や（Ａ）とは別に添加することもできる。本実施形態のアクリロニトリル合成触媒がシリカ担持触媒の場合、シリカゾルを含むように原料混合物が調製され、シリカゾルは適宜添加することができる。
また、混合液（Ａ）又は調合途中の混合液（Ａ）の成分を含む液に、過酸化水素を添加することが好ましい。このとき、Ｈ2Ｏ2／Ｓｂ（モル比）は０．０１～５とすることが好ましく、０．０５～４とすることがより好ましい。また、このとき、３０℃～７０℃で、３０分～２時間撹拌を続けることが好ましい。このようにして得られる原料混合物は均一な溶液の場合もあるが、通常はスラリーである。
(Step ia: Raw material preparation step)
Ammonium heptamolybdate, ammonium metavanadate, and diantimony trioxide powder are added to water and heated to 80° C. or higher to prepare a mixed solution (A). For example, when using cerium nitrate, it can be added at the same time.
Separately from the above, a mixed solution (B) is prepared by heating and stirring niobic acid and oxalic acid in water. The mixed liquid (B) can be obtained, for example, by the method shown below. That is, a preliminary niobium aqueous solution or a preliminary niobium aqueous suspension is obtained by adding niobic acid and oxalic acid to water and stirring. When suspending, the dissolution of the niobium compound can be promoted by adding a small amount of aqueous ammonia or by heating. At this time, the amount of dicarboxylic acid used is preferably such that the molar ratio of dicarboxylic acid to the niobium compound in terms of niobium is about 3 to 6. If the amount of dicarboxylic acid used is too large, the niobium compound will be sufficiently dissolved, but when the obtained preliminary niobium-containing aqueous solution or suspension is cooled, a large amount of excess dicarboxylic acid will precipitate. As a result, the amount of added dicarboxylic acid that is actually utilized tends to decrease. On the other hand, if the amount of dicarboxylic acid used is too small, the niobium compound is not sufficiently dissolved, so that the amount of the added niobium compound that is actually utilized tends to be small. Further, the heating temperature when heating is usually 50 to 100°C, preferably 70 to 99°C, and more preferably 80 to 98°C. The concentration of the niobium compound (in terms of niobium) in the preliminary aqueous niobium solution or suspension is preferably about 0.2 to 0.8 (mol-Nb/kg-liquid). Next, this aqueous solution or aqueous suspension is cooled and filtered to obtain a niobium raw material liquid. Cooling can be conveniently carried out by ice cooling, and separation by filtration can be carried out simply by decantation or filtration. It is also possible to adjust the oxalic acid/niobium ratio to a suitable ratio by appropriately adding oxalic acid to the obtained niobium raw material liquid. The molar ratio of oxalic acid/niobium is preferably 2 to 5, more preferably 2 to 4. Furthermore, hydrogen peroxide may be added to the obtained niobium mixture (B) to prepare a mixture (B 0 ). At this time, the hydrogen peroxide/niobium molar ratio is preferably 0.5 to 20, more preferably 1 to 10.
Mixed liquid (A) and mixed liquid (B) (or mixed liquid (B 0 )) are suitably mixed according to the desired composition to obtain a raw material mixture. When compositional formula (1) contains W or Ce, a raw material mixture is obtained by suitably mixing a compound containing W or Ce. As the compound containing W or Ce, nitrates, carboxylates, ammonium carboxylates, oxalates, ammonium peroxocarboxylate, etc. can be used. Preferably, cerium nitrate or ammonium metatungstate is used. A compound containing Ce or a compound containing W can be added to the mixed solution (A), or when mixing the mixed solution (B) (or mixed solution (B 0 )) and (A), It can also be added separately from the mixed solution (B) (or mixed solution (B 0 )) and (A). When the acrylonitrile synthesis catalyst of this embodiment is a silica-supported catalyst, the raw material mixture is prepared to contain silica sol, and the silica sol can be added as appropriate.
Further, it is preferable to add hydrogen peroxide to the liquid mixture (A) or a liquid containing the components of the liquid mixture (A) during preparation. At this time, H 2 O 2 /Sb (molar ratio) is preferably 0.01 to 5, more preferably 0.05 to 4. Further, at this time, it is preferable to continue stirring at 30° C. to 70° C. for 30 minutes to 2 hours. The raw material mixture thus obtained may be a homogeneous solution, but is usually a slurry.
本実施形態においては、上記のようにして得られるスラリーを乾燥工程に供する前に、当該スラリーに対し、Ｌｉ及びＣａの少なくとも一方を含むアルカリ化合物を添加することが好ましい。すなわち、本実施形態に係るアクリロニトリル合成触媒の製造方法は、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｂ、Ｗ及びＮｂを含む第１のスラリーを調製する工程と、前記第１のスラリーに、Ｌｉ及びＣａの少なくとも一方を含むアルカリ化合物を添加して第２のスラリーを調製する工程と、前記第２のスラリーを噴霧乾燥して乾燥粒子を得る乾燥工程と、前記乾燥粒子を焼成する焼成工程と、を含むことが好ましい。このように、アルカリ化合物を添加するタイミングを乾燥工程直前とすることにより、ｐＨの観点からスラリーの状態が好ましくなり、結果として選択率と活性（転化率）のバランスの観点からより高い性能を有するアクリロニトリル合成触媒を得ることができる。 In this embodiment, it is preferable to add an alkali compound containing at least one of Li and Ca to the slurry obtained as described above before subjecting it to the drying step. That is, the method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst according to the present embodiment includes a step of preparing a first slurry containing Mo, V, Sb, W, and Nb, and adding at least one of Li and Ca to the first slurry. It is preferable to include the steps of: preparing a second slurry by adding an alkali compound containing the slurry; a drying step of spray-drying the second slurry to obtain dry particles; and a firing step of firing the dry particles. . In this way, by adding the alkaline compound immediately before the drying process, the slurry state becomes favorable from the viewpoint of pH, and as a result, it has higher performance from the viewpoint of the balance between selectivity and activity (conversion rate). An acrylonitrile synthesis catalyst can be obtained.
（工程ｉｉ：乾燥工程）
原料調合工程で得られた混合物（第２のスラリー）を噴霧乾燥法によって乾燥させ、乾燥粉体を得る。噴霧乾燥法における噴霧化は、遠心方式、二流体ノズル方式又は高圧ノズル方式によって行うことができる。乾燥熱源は、スチーム、電気ヒーターなどによって加熱された空気を用いることができる。熱風の乾燥機入口温度は１５０～３００℃が好ましい。得られた乾燥粉体は、通常、速やかに次の焼成工程に供給される。乾燥粉体を保管する必要がある場合は、吸湿しないように保管することが好ましい。
(Step ii: Drying step)
The mixture (second slurry) obtained in the raw material preparation step is dried by a spray drying method to obtain a dry powder. Atomization in the spray drying method can be performed by a centrifugal method, a two-fluid nozzle method, or a high-pressure nozzle method. As the drying heat source, air heated by steam, an electric heater, etc. can be used. The hot air dryer inlet temperature is preferably 150 to 300°C. The obtained dry powder is usually immediately supplied to the next firing step. If it is necessary to store dry powder, it is preferable to store it so that it does not absorb moisture.
（工程ｉｉｉ：焼成工程）
乾燥工程で得られた乾燥粉体を焼成することによって酸化物触媒を得る。焼成は窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの実質的に酸素を含まない不活性ガス雰囲気下あるいは真空下、好ましくは、不活性ガスを流通させながら実施する。一方、焼成雰囲気中に酸化性成分又は還元性成分を添加してもよい。焼成工程は、前段焼成と本焼成に分けることが可能である。本焼成とは、触媒とするために焼成された過程の中で最も高い温度で保持された段階をいい、前段焼成とはそれ以前の焼成段階をいう。前段焼成は、不活性ガス流通下、２５０℃～４５０℃、好ましくは３００℃～４００℃で、一旦保持することが好ましい。保持時間は３０分以上、好ましくは３～８時間である。前段焼成が更に数段に分かれていてもよい。焼成をバッチ式で行う場合は、不活性ガスの供給量は乾燥触媒前駆体１ｋｇ当たり、５０Ｎリットル／Ｈｒ以上である。好ましくは５０～５０００Ｎリットル／Ｈｒ、更に好ましくは５０～３０００Ｎリットル／Ｈｒである（Ｎリットルは、標準温度・圧力条件、即ち０℃、１気圧で測定したリットルを意味する）。
焼成を連続式で行う場合は、不活性ガスの供給量は乾燥触媒前駆体１ｋｇ当たり、５０Ｎリットル以上であることが好ましく、より好ましくは５０～５０００Ｎリットルであり、更に好ましくは５０～３０００Ｎリットルである。連続流通式焼成の場合、焼成管に供給される乾燥粉体とともに空気が混入する可能性があるが、不活性ガスを向流で流通すれば問題ない。前段焼成後に粉体を焼成装置から回収する場合は、空気と接触させないように回収することが好ましい。本焼成は、酸素不存在下、好ましくは５００～８００℃であり、より好ましくは５５０～７２０℃で実施することができる。焼成時間は好ましくは０．５～４０時間であり、より好ましくは１～３０時間である。
焼成は、回転炉（ロータリーキルン）、トンネル炉、管状炉、流動焼成炉等を用いて行うことができる。焼成は反復することができる。特に回転炉（ロータリーキルン）、流動焼成炉を好適に用いることができる。
(Step iii: Firing step)
An oxide catalyst is obtained by firing the dry powder obtained in the drying step. The firing is carried out under an atmosphere of an inert gas substantially free of oxygen, such as nitrogen gas, argon gas, or helium gas, or under vacuum, preferably while circulating an inert gas. On the other hand, an oxidizing component or a reducing component may be added to the firing atmosphere. The firing process can be divided into pre-stage firing and main firing. Main calcination refers to the stage in which the catalyst is held at the highest temperature during the calcination process, and pre-calcination refers to the previous calcination stage. In the first stage firing, it is preferable to temporarily maintain the temperature at 250° C. to 450° C., preferably 300° C. to 400° C., under an inert gas flow. The holding time is 30 minutes or more, preferably 3 to 8 hours. The pre-stage firing may be further divided into several stages. When the calcination is carried out batchwise, the amount of inert gas supplied is 50 N liters/Hr or more per 1 kg of dry catalyst precursor. It is preferably 50 to 5000 N liters/Hr, more preferably 50 to 3000 N liters/Hr (N liters means liters measured under standard temperature and pressure conditions, ie, 0° C. and 1 atm).
When the calcination is carried out continuously, the amount of inert gas supplied is preferably 50 N liters or more, more preferably 50 to 5000 N liters, and still more preferably 50 to 3000 N liters per kg of dry catalyst precursor. be. In the case of continuous flow firing, there is a possibility that air will be mixed in with the dry powder supplied to the firing tube, but this will not be a problem if the inert gas is passed in a countercurrent flow. When collecting the powder from the firing apparatus after the pre-stage firing, it is preferable to collect the powder so that it does not come into contact with air. The main firing can be carried out in the absence of oxygen, preferably at 500 to 800°C, more preferably at 550 to 720°C. The firing time is preferably 0.5 to 40 hours, more preferably 1 to 30 hours.
Firing can be performed using a rotary kiln, a tunnel furnace, a tubular furnace, a fluidized fluidized furnace, or the like. Firing can be repeated. In particular, a rotary kiln and a fluidized fluidized kiln can be suitably used.
［アクリロニトリルの製造方法］
本実施形態に係るアクリロニトリルの製造方法は、本実施形態のアクリロニトリル合成触媒を用いるものである。より詳細には、本実施形態のアクリロニトリル合成触媒の存在下、プロパンを気相接触アンモ酸化反応させて、アクリロニトリルを製造することができる。触媒は焼成後そのまま反応に用いることができる。
[Method for producing acrylonitrile]
The method for producing acrylonitrile according to this embodiment uses the acrylonitrile synthesis catalyst of this embodiment. More specifically, acrylonitrile can be produced by subjecting propane to a vapor phase catalytic ammoxidation reaction in the presence of the acrylonitrile synthesis catalyst of this embodiment. The catalyst can be used for the reaction as it is after calcination.
プロパンとアンモニアの供給原料は必ずしも高純度である必要はなく、工業グレードのガスを使用できる。供給酸素源として空気、酸素を富化した空気又は純酸素を用いることができる。さらに、希釈ガスとしてヘリウム、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気、窒素などを供給してもよい。 The propane and ammonia feedstocks do not necessarily have to be of high purity; technical grade gases can be used. Air, oxygen-enriched air or pure oxygen can be used as the source of oxygen supply. Furthermore, helium, argon, carbon dioxide, water vapor, nitrogen, or the like may be supplied as a diluent gas.
プロパンのアンモ酸化反応は、例えば、以下の条件で行うことができる。
反応系に供給するアンモニアのプロパンに対するモル比は０．３～１．５が好ましく、より好ましくは０．８～１．２である。
反応系に供給する分子状酸素のプロパンに対するモル比は０．１～６が好ましく、より好ましくは０．１～４である。
反応圧力は０．５～５ａｔｍが好ましく、より好ましくは１～３ａｔｍである。
反応温度は３５０℃～５００℃が好ましく、より好ましくは３８０℃～４７０℃である。
接触時間は０．１～１０（ｓｅｃ・ｇ／ｃｃ）が好ましく、より好ましくは０．５～５（ｓｅｃ・ｇ／ｃｃ）である。接触時間は次式で定義される。
接触時間（ｓｅｃ・ｇ／ｃｃ）＝（Ｗ／Ｆ）×２７３／（２７３＋Ｔ）
ここで、Ｗ＝充填触媒量（ｇ）、Ｆ＝標準状態（０℃、１．１３＊１０5Ｐａ）での原料混合ガス流量（Ｎｃｃ／ｓｅｃ）、Ｔ＝反応温度（℃）である。
The ammoxidation reaction of propane can be carried out, for example, under the following conditions.
The molar ratio of ammonia to propane supplied to the reaction system is preferably 0.3 to 1.5, more preferably 0.8 to 1.2.
The molar ratio of molecular oxygen to propane supplied to the reaction system is preferably 0.1 to 6, more preferably 0.1 to 4.
The reaction pressure is preferably 0.5 to 5 atm, more preferably 1 to 3 atm.
The reaction temperature is preferably 350°C to 500°C, more preferably 380°C to 470°C.
The contact time is preferably 0.1 to 10 (sec.g/cc), more preferably 0.5 to 5 (sec.g/cc). The contact time is defined by the following equation.
Contact time (sec・g/cc)=(W/F)×273/(273+T)
Here, W=amount of catalyst packed (g), F=flow rate of raw material mixed gas (Ncc/sec) under standard conditions (0° C., 1.13*10 5 Pa), and T=reaction temperature (° C.).
反応方式は、固定床、流動床、移動床など従来の方式を採用できるが、反応熱の除去が容易な流動床反応器が好ましい。また、本発明の反応は、単流式であってもリサイクル式であってもよい。 Conventional methods such as fixed bed, fluidized bed, and moving bed can be used as the reaction method, but a fluidized bed reactor is preferred because it allows easy removal of reaction heat. Moreover, the reaction of the present invention may be a single flow type or a recycling type.
次に、本実施形態を実施例及び比較例により更に詳細に説明する。ただし、本実施形態はその要旨を逸脱しない限り、下記の実施例に限定されるものではない。 Next, this embodiment will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, this embodiment is not limited to the following examples unless it departs from the gist thereof.
プロパンのアンモ酸化反応の成績は、反応ガスを分析した結果を基に、次式で定義されるプロパン転化率、アクリロニトリル選択率及び活性を指標として評価した。
プロパン転化率（％）＝（反応したプロパンのモル数）／（供給したプロパンのモル数）×１００
アクリロニトリル選択率（％）＝（生成したアクリロニトリルのモル数）／（反応したプロパンのモル数）×１００
活性（１／ｈｒ）＝３６００／（接触時間×ｌｎ（（１００－プロパン転化率）／１００））
The results of the propane ammoxidation reaction were evaluated based on the analysis of the reaction gas, using as indicators the propane conversion, acrylonitrile selectivity and activity, which are defined by the following equations.
Propane conversion rate (%) = (number of moles of reacted propane) / (number of moles of supplied propane) x 100
Acrylonitrile selectivity (%)=(number of moles of acrylonitrile produced)/(number of moles of propane reacted)×100
Activity (1/hr) = 3600/(contact time x ln((100-propane conversion)/100))
（ニオブ原料液の調製）
以下の方法でニオブ原料液を調製した。
水５６３０ｇにＮｂ2Ｏ5として８０．２質量％を含有するニオブ酸８６０ｇとシュウ酸二水和物〔Ｈ2Ｃ2Ｏ4・２Ｈ2Ｏ〕３２７０ｇを混合した。仕込みのシュウ酸／ニオブのモル比は５．０、仕込みのニオブ濃度は０．５３（ｍｏｌ－Ｎｂ／ｋｇ－液）であった。この混合液を９５℃で１時間加熱撹拌することによって、ニオブが溶解した水溶液を得た。この水溶液を静置、氷冷後、固体を吸引濾過によって濾別し、均一なニオブ含有液を得た。このニオブ含有液のシュウ酸／ニオブのモル比は下記の分析により２．２８であった。
るつぼにこのニオブ含有液１０ｇを精秤し、９５℃で一夜乾燥後、６００℃で１時間熱処理し、Ｎｂ2Ｏ5 ０．８９１２ｇを得た。この結果から、ニオブ濃度は０．６７０６（ｍｏｌ－Ｎｂ／ｋｇ－液）であった。３００ｍＬのガラスビーカーにこのニオブ含有液３ｇを精秤し、約８０℃の熱水２００ｍＬを加え、続いて１：１硫酸１０ｍＬを加えた。得られた溶液をホットスターラー上で液温７０℃に保ちながら、攪拌下、１／４規定ＫＭｎＯ4を用いて滴定した。ＫＭｎＯ4によるかすかな淡桃色が約３０秒以上続く点を終点とした。シュウ酸の濃度は、滴定量から次式に従って計算した結果、１．５２７（ｍｏｌ－シュウ酸／ｋｇ）であった。
２ＫＭｎＯ4＋３Ｈ2ＳＯ4＋５Ｈ2Ｃ2Ｏ4→Ｋ2ＳＯ4＋２ＭｎＳＯ4＋１０ＣＯ2＋８Ｈ2Ｏ
得られたニオブ含有液は、シュウ酸／ニオブのモル比を調整することなく、下記の触媒調製のニオブ原料液として用いた。
(Preparation of niobium raw material liquid)
A niobium raw material solution was prepared by the following method.
860 g of niobic acid containing 80.2% by mass as Nb 2 O 5 and 3270 g of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 .2H 2 O] were mixed with 5,630 g of water. The molar ratio of oxalic acid/niobium in the charge was 5.0, and the concentration of niobium in the charge was 0.53 (mol-Nb/kg-liquid). This mixed solution was heated and stirred at 95° C. for 1 hour to obtain an aqueous solution in which niobium was dissolved. This aqueous solution was allowed to stand still and cooled on ice, and then solids were filtered off by suction filtration to obtain a homogeneous niobium-containing liquid. The oxalic acid/niobium molar ratio of this niobium-containing liquid was found to be 2.28 by the following analysis.
10 g of this niobium-containing liquid was accurately weighed in a crucible, dried at 95° C. overnight, and then heat treated at 600° C. for 1 hour to obtain 0.8912 g of Nb 2 O 5 . From this result, the niobium concentration was 0.6706 (mol-Nb/kg-liquid). 3 g of this niobium-containing liquid was accurately weighed in a 300 mL glass beaker, 200 mL of hot water at about 80° C. was added, and then 10 mL of 1:1 sulfuric acid was added. The obtained solution was titrated with 1/4N KMnO 4 while stirring while maintaining the liquid temperature at 70° C. on a hot stirrer. The end point was the point where the faint pink color caused by KMnO 4 continued for about 30 seconds or more. The concentration of oxalic acid was calculated from the titration amount according to the following formula, and was found to be 1.527 (mol-oxalic acid/kg).
2KMnO 4 +3H 2 SO 4 +5H 2 C 2 O 4 →K 2 SO 4 +2MnSO 4 +10CO 2 +8H 2 O
The obtained niobium-containing liquid was used as a niobium raw material liquid for the following catalyst preparation without adjusting the oxalic acid/niobium molar ratio.
（実施例１）
（触媒の調製）
仕込み組成式が、Ｍｏ1Ｖ0.22Ｓｂ0.2Ｎｂ0.12Ｗ0.03Ｃｅ0.005Ｃａ0.0013Ｏn／５０質量％－ＳｉＯ2で示される酸化物触媒を次のようにして調製した。
水３５５８ｇにヘプタモリブデン酸アンモニウム〔（ＮＨ4）6Ｍｏ7Ｏ24・４Ｈ2Ｏ〕を５２３．８ｇ、メタバナジン酸アンモニウム〔ＮＨ4ＶＯ3〕を７５．８ｇ、三酸化二アンチモン〔Ｓｂ2Ｏ3〕を８６．０ｇ、硝酸セリウム〔Ｃｅ（ＮＯ3）3・６Ｈ2Ｏ〕６．５２ｇを加え、攪拌しながら９０℃で２時間加熱した後、約６８℃まで冷却して混合液Ａ－１を得た。得られた混合液Ａ－１にＳｉＯ2として３４．２質量％を含有するシリカゾル８９１．２ｇを添加した。更に、Ｈ2Ｏ2として３０質量％を含有する過酸化水素水１６６．５ｇを添加し、６４℃で１時間撹拌を続けて混合液Ａ－２を得た。
別の容器に、粉体シリカ３００．０ｇを水３０３０ｇに分散させ、室温で３時間以上撹拌混合した粉体シリカ分散液を調製した。次に、前述にて調製したニオブ原料液４５１．６ｇにシュウ酸２．５１ｇ、水１００．７ｇを混合したもの、ＷＯ3として４９．９質量％を含むメタタングステン酸アンモニウム４１．０６ｇ、粉体シリカ分散液、２７．８ｗｔ%のアンモニア水溶液５４．８ｇを混合液Ａ－２に添加して混合液Ａ－３を得た。
さらに別の容器に水を２００ｇ、水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）2〕を０．３１６ｇ添加して得られたアルカリ溶液を混合液Ａ－３に添加して原料混合物を得た。
上記のようにして得られた原料混合物を、遠心式噴霧乾燥器に供給して乾燥し、微小球状の乾燥粉体を得た。乾燥機の入口温度は２１０℃、そして出口温度は１２０℃であった。得られた乾燥粉体１００ｇをガラス製キルン炉に充填し、１．７５ＮＬ／ｈｒの窒素ガス流通下、６８０℃で５時間焼成して触媒を得た。
(Example 1)
(Preparation of catalyst)
An oxide catalyst having a charging compositional formula of Mo 1 V 0.22 Sb 0.2 Nb 0.12 W 0.03 Ce 0.005 Ca 0.0013 O n /50% by mass-SiO 2 was prepared as follows.
To 3558 g of water, 523.8 g of ammonium heptamolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O], 75.8 g of ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ], and diantimony trioxide [Sb 2 O 3 ] and 6.52 g of cerium nitrate [Ce(NO 3 ) 3.6H 2 O] were added, heated at 90°C for 2 hours with stirring, and then cooled to about 68°C to form a mixture A-1. I got it. 891.2 g of silica sol containing 34.2% by mass of SiO 2 was added to the obtained mixed liquid A-1. Furthermore, 166.5 g of hydrogen peroxide solution containing 30% by mass of H 2 O 2 was added, and stirring was continued for 1 hour at 64° C. to obtain a mixed solution A-2.
In a separate container, 300.0 g of powdered silica was dispersed in 3030 g of water, and the mixture was stirred and mixed at room temperature for 3 hours or more to prepare a powdered silica dispersion. Next, 451.6 g of the niobium raw material solution prepared above was mixed with 2.51 g of oxalic acid and 100.7 g of water, 41.06 g of ammonium metatungstate containing 49.9% by mass as WO 3 , and powder. A silica dispersion liquid and 54.8 g of a 27.8 wt % ammonia aqueous solution were added to the mixed liquid A-2 to obtain a mixed liquid A-3.
Furthermore, an alkaline solution obtained by adding 200 g of water and 0.316 g of calcium hydroxide [Ca(OH) 2 ] to a separate container was added to the mixed solution A-3 to obtain a raw material mixture.
The raw material mixture obtained as described above was supplied to a centrifugal spray dryer and dried to obtain microspherical dry powder. The inlet temperature of the dryer was 210°C and the outlet temperature was 120°C. 100 g of the obtained dry powder was filled into a glass kiln and fired at 680° C. for 5 hours under nitrogen gas flow of 1.75 NL/hr to obtain a catalyst.
（プロパンのアンモ酸化反応）
内径２５ｍｍのバイコールガラス流動床型反応管に、実施例１（触媒の調製）工程で得られた触媒を３５ｇ充填し、反応温度４５０℃、反応圧力常圧下にプロパン：アンモニア：酸素：ヘリウム＝１：０．８：２．８：１５のモル比の混合ガスを接触時間２．８（ｓｅｃ・ｇ／ｃｃ）で供給した。反応ガスを分析した結果を表１に示す。なお、ここでの接触時間は次式で定義される値とした。
接触時間（ｓｅｃ・ｇ／ｃｃ）＝（Ｗ／Ｆ）×２７３／（２７３＋Ｔ）
（上記式中、Ｗ＝充填触媒量（ｇ）、Ｆ＝標準状態（０℃、１．１３＊１０5Ｐａ）での原料混合ガス流量（Ｎｃｃ／ｓｅｃ）、Ｔ＝反応温度（℃）である。）
(Propane ammoxidation reaction)
A Vycor glass fluidized bed type reaction tube with an inner diameter of 25 mm was filled with 35 g of the catalyst obtained in the step of Example 1 (catalyst preparation), and propane: ammonia: oxygen: helium = 1 at a reaction temperature of 450°C and a reaction pressure of normal pressure. A mixed gas having a molar ratio of :0.8:2.8:15 was supplied for a contact time of 2.8 (sec·g/cc). Table 1 shows the results of analyzing the reaction gas. Note that the contact time here was a value defined by the following formula.
Contact time (sec・g/cc)=(W/F)×273/(273+T)
(In the above formula, W = amount of catalyst packed (g), F = raw material mixed gas flow rate (Ncc/sec) under standard conditions (0°C, 1.13*10 5 Pa), T = reaction temperature (°C) be.)
（実施例２）
（触媒の調製）
仕込み組成式が、Ｍｏ1Ｖ0.22Ｓｂ0.2Ｎｂ0.12Ｗ0.03Ｃｅ0.005Ｌｉ0.0013Ｏn／５０質量％－ＳｉＯ2で示される酸化物触媒を次のようにして調製した。
実施例１の水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）2〕を水酸化リチウム〔ＬｉＯＨ〕に変えて０．１７３ｇを水２００ｇに添加した以外は実施例１と同様にして実施例２に係る触媒を得た。
(Example 2)
(Preparation of catalyst)
An oxide catalyst having a charging compositional formula of Mo 1 V 0.22 Sb 0.2 Nb 0.12 W 0.03 Ce 0.005 Li 0.0013 O n /50% by mass-SiO 2 was prepared as follows.
A catalyst according to Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that calcium hydroxide [Ca(OH) 2 ] in Example 1 was replaced with lithium hydroxide [LiOH] and 0.173 g was added to 200 g of water. Ta.
（プロパンのアンモ酸化反応）
実施例２で得られた触媒を用いて、実施例１と同様の方法でアンモ酸化反応を行った。実施例１と同様に反応ガスを分析した結果を表１に示す。
(Propane ammoxidation reaction)
Using the catalyst obtained in Example 2, an ammoxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results of analyzing the reaction gas in the same manner as in Example 1.
（比較例１）
仕込み組成式が、Ｍｏ1Ｖ0.22Ｓｂ0.2Ｎｂ0.12Ｗ0.03Ｃｅ0.005Ｌｉ0.0130Ｏn／５０質量％－ＳｉＯ2で示される酸化物触媒を次のようにして調製した。
実施例１の水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）2〕を水酸化リチウム〔ＬｉＯＨ〕に変えて１．７３ｇを水２００ｇに添加した以外は実施例１と同様にして比較例１に係る触媒を得た。
(Comparative example 1)
An oxide catalyst having a charging composition formula of Mo 1 V 0.22 Sb 0.2 Nb 0.12 W 0.03 Ce 0.005 Li 0.0130 O n /50% by mass-SiO 2 was prepared as follows.
A catalyst according to Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that calcium hydroxide [Ca(OH) 2 ] in Example 1 was replaced with lithium hydroxide [LiOH] and 1.73 g was added to 200 g of water. Ta.
（比較例２）
仕込み組成式が、Ｍｏ1Ｖ0.22Ｓｂ0.2Ｎｂ0.12Ｗ0.03Ｃｅ0.005Ｎａ0.0013Ｏn／５０質量％－ＳｉＯ2で示される酸化物触媒を次のようにして調製した。
実施例１の水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）2〕を水酸化ナトリウム〔ＮａＯＨ〕に変えて０.１７２ｇを水２００ｇに添加した以外は実施例１と同様にして比較例１に係る触媒を得た。
(Comparative example 2)
An oxide catalyst having a charging compositional formula of Mo 1 V 0.22 Sb 0.2 Nb 0.12 W 0.03 Ce 0.005 Na 0.0013 O n /50% by mass-SiO 2 was prepared as follows.
A catalyst according to Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that calcium hydroxide [Ca(OH) 2 ] in Example 1 was replaced with sodium hydroxide [NaOH] and 0.172 g was added to 200 g of water. Ta.
（プロパンのアンモ酸化反応）
比較例１、２で得られた触媒を用いて、実施例１と同様の方法でアンモ酸化反応を行った。実施例１と同様に反応ガスを分析した結果を表１に示す。
(Propane ammoxidation reaction)
Using the catalysts obtained in Comparative Examples 1 and 2, an ammoxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results of analyzing the reaction gas in the same manner as in Example 1.
（比較例３）
仕込み組成式が、Ｍｏ1Ｖ0.22Ｓｂ0.2Ｎｂ0.12Ｗ0.03Ｃｅ0.005Ｏn／５０質量％－ＳｉＯ2で示される酸化物触媒を次のようにして調製した。
実施例１の水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）2〕を添加しなかった以外は実施例１と同様にして比較例２に係る触媒を得た。
(Comparative Example 3)
An oxide catalyst having a composition formula of Mo 1 V 0.22 Sb 0.2 Nb 0.12 W 0.03 Ce 0.005 O n /50 mass %-SiO 2 was prepared as follows.
A catalyst according to Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that calcium hydroxide [Ca(OH) 2 ] was not added.
（プロパンのアンモ酸化反応）
比較例３で得られた触媒を用いて、実施例１と同様の方法でアンモ酸化反応を行った。実施例１と同様に反応ガスを分析した結果を表１に示す。
(Propane ammoxidation reaction)
Using the catalyst obtained in Comparative Example 3, an ammoxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results of analyzing the reaction gas in the same manner as in Example 1.
Claims (6)
Ｍｏ1ＶaＳｂbＮｂcＷdＣｅeＭfＯn （１）
（式（１）中、ＭはＬｉ及びＣａの少なくとも一方であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、e及びｆは、Ｍｏ１原子当たりの原子比を表し、かつ、０．１≦ａ＜０．３、０．１５≦ｂ≦０．５、０．０１≦ｃ≦０．５、０.００１≦ｄ≦０．４、０≦ｅ≦０．２、１．０≦ｂ／ａ＜１．５、及び０．０００１≦ｆ≦０．０１２を満たし、ここで、ｎは存在する他の元素の原子価要求を満足させるのに必要な酸素の原子数である。） Acrylonitrile synthesis catalyst having a metal oxide represented by the following compositional formula (1):
Mo 1 V a Sb b Nb c W d Ce e M f O n (1)
(In formula (1), M is at least one of Li and Ca, a, b, c, d, e, and f represent the atomic ratio per Mo atom, and 0.1≦a<0. 3, 0.15≦b≦0.5, 0.01≦c≦0.5, 0.001≦d≦0.4, 0≦e≦0.2, 1.0≦b/a<1. 5, and 0.0001≦f≦0.012, where n is the number of atoms of oxygen necessary to satisfy the valence requirements of other elements present.)
Ｍｏ、Ｖ、Ｓｂ、Ｗ及びＮｂを含む第１のスラリーを調製する工程と、
前記第１のスラリーに、Ｌｉ及びＣａの少なくとも一方を含むアルカリ化合物を添加して第２のスラリーを調製する工程と、
前記第２のスラリーを噴霧乾燥して乾燥粒子を得る乾燥工程と、
前記乾燥粒子を焼成する焼成工程と、
を含む、アクリロニトリル合成触媒の製造方法。 A method for producing the acrylonitrile synthesis catalyst according to any one of claims 1 to 3,
preparing a first slurry containing Mo, V, Sb, W and Nb;
adding an alkaline compound containing at least one of Li and Ca to the first slurry to prepare a second slurry;
A drying step of spray drying the second slurry to obtain dried particles;
A calcination step of calcining the dried particles;
A method for producing an acrylonitrile synthesis catalyst comprising the steps of:
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