JPH0219813B2 - - Google Patents

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JPH0219813B2
JPH0219813B2 JP56166520A JP16652081A JPH0219813B2 JP H0219813 B2 JPH0219813 B2 JP H0219813B2 JP 56166520 A JP56166520 A JP 56166520A JP 16652081 A JP16652081 A JP 16652081A JP H0219813 B2 JPH0219813 B2 JP H0219813B2
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JP
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catalyst
fep
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isobutyric acid
gram
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Danieru Sheria
Eru Buruusukii Fuirisu
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Ashland LLC
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Ashland Oil Inc
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    • B01J27/1853Phosphorus; Compounds thereof with iron group metals or platinum group metals with iron, cobalt or nickel
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/377Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups

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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はイソ酪酸またはイソ酪酸メチルをメタ
クリル酸に接触的に転化する方法に関するもので
ある。 低級飽和モノカルボン酸を酸化脱水素して対応
するα,β−エチレン系不飽和酸を製造すること
に関する従来技術は多数知られている。この分野
において報告された最初の研究は、酸基物質
(acidsubstrate)と沃素及び酸素との気相反応に
より上述の酸化脱水素を熱的に行うことに関する
ものである。この方法は基礎となる反応を商業的
に実施するための潜在的に生育し得る方法として
は関心を集めなかつた。このことは、沃素は価格
が高く、腐食性が極めて大きく、かつプロセスで
必要な比較的多量の沃素の完全な回収を実現する
ことに大きな問題があるから、理解できることで
ある。 その後の従来技術から明らかなように、酸化脱
水素反応を行うための均一触媒方法は、潜在的な
商業的適用性の点から極めて魅力あるものと見做
されている。一層最近の関連する従来技術は主と
してこの目的に2種類の触媒組成物を使用するこ
とに集中している。一方の種類は普通ヘテロポリ
酸であり、その代表的な例は12−モリブドリン酸
塩で、場合によつては同様な構造的配置にバナジ
ウム及び/またはタングステン元素を含有するも
のを包含する。他方の種類の触媒はか焼したリン
酸マトリツクスを共通して有する系である。 か焼したリン酸鉄は複数個の結晶相または結晶
の種類で存在する。基礎となる反応に包含される
酸化/還元カツプルはリン酸鉄によるものと考え
られるが、どの結晶の種類が触媒として活性であ
るかについては従来確認されていない。しかし、
本質的関係のない金属成分を予め存在させること
が触媒として活性な種類のものの生成を容易にす
る作用をすることが明らかにされている。例え
ば、米国特許第3,948,959号は特に、本質的関
係のない金属成分であるアルカリまたはアルカリ
土類金属がこの目的に有効であることを教示して
いる。従つて、本発明の目的は上述の技術の現状
のかかる特定の面を発展させるることにある。 本発明はイソ酪酸またはイソ酪酸メチルを酸化
脱水素して対応するα,β−エチレン系不飽和誘
導体を生成する触媒方法を提供する。 本発明方法は300〜500℃の温度において不均一
触媒とイソ酪酸またはイソ酪酸メチル及び希釈酸
素ガスの同時供給物質(co−feed)とを接触させ
るに当り、上記触媒が本質的関係のない金属であ
る銀、ランタン、コバルトまたはテルルを変性剤
すなわちドーパント成分として含有するか焼した
リン酸鉄であることを特徴とする。本発明の最も
広い観点においては、使用触媒をグラム原子実験
式;FeP1〜2M0.01〜1Ox(式中のxは触媒中で他の
金属にそれぞれの酸化状態において結合している
酸素原子の数であつて3.6〜9.5の範囲の数を示
す)で表わされる。 本発明を実施する際に有用な触媒の製造に適用
できるいくつかの技術がある。かかる技術のうち
比較的容易な方法ではか焼前に完全な組成物を作
る。これはいわゆるスラリ法または沈殿法を使用
することにより容易に達成することができる。後
者の方法では、先ず目的とする金属とリン酸との
塩の水溶液を作り、次いで適当な塩基で中和して
リン酸の混合金属塩を沈殿させる。この沈殿を好
ましくは注意して洗浄してすべてのこん跡量の水
溶性物質を除去し、次いで乾燥し、しかる後にか
焼する。別法では、金属塩溶液にリン酸アンモニ
ウムを添加してリン酸の金属塩を直接沈殿させ
る。上述のように、鉄または銀の任意の水溶性塩
を使用することができる。しかし、なかんずく硝
酸塩の溶解特性の故に、硝酸塩が好ましい。 いわゆるスラリ法は一層好都合に実施でき、こ
の理由で好ましい方法である。この方法では上述
のようにして鉄及び銀の塩のほかにリン酸を含有
する溶液を作る。しかし、この溶液をかきまぜな
がら加熱して水を除去するので、沈殿は生じな
い。全体をかきまぜることができなくなるまで加
熱を続ける。残留物は断片状態となる。再度約
120℃程度の中程度の高い温度で完全に乾燥する
まで加熱する。次いで乾燥した複合体を微粒にし
(size)、か焼する。適当なか焼温度は400〜550℃
という広い範囲である。適用できるか焼時間は2
〜16時間の範囲である。 これらの技術のいずれかの方法で担持触媒を作
ることができる。例えば、スラリ法では、コロイ
ド状シリカまたは他の形態のシリカ、並びにアル
ミナ、石英、二酸化チタン等のような他の担体を
水分除去前に添加することができる。同様に、上
述の別法においても、使用する担体の懸濁粒子の
存在下にリン酸の金属塩を沈殿させることができ
る。 本発明に係る触媒組成物は流動・撹拌型タンク
反応器または固定床型反応器で使用することがで
きる。小規模操作における固定床反応器の使用に
関連する好都合の故に、以下にかかる反応器を使
用する場合について例示する。好適操作方法では
反応器への供給物質はイソ酪酸またはイソ酪酸メ
チルと分子状酸素と水蒸気と不活性希釈ガスとの
予熱されたガス状混合物である。普通約300〜350
℃の範囲の予熱温度を使用する。適用できる広い
反応温度範囲は300〜500℃であるが、普通375〜
425℃の温度が最適処理条件である。 分子状酸素イソ酪酸またはイソ酪酸メチルのモ
ル比は0.5〜1.5であり、イソ酪酸の場合には0.6〜
0.75であるのが一層好しい。反応させるためには
水蒸気は不必要であるが、供給物質中に水蒸気を
存在させることは水蒸気がヒートシンクとして作
用する限り特に望ましく、かかる性質を持つてい
るので酸素原子の数であつて、3.6〜9.5の範囲の
数の燃焼を最小にする作用をする。供給物質にお
ける水対イソ酪酸またはイソ酪酸メチルの適用で
きるモル比は約8〜20である。最適比は12〜15程
度である。 他の重要なパラメータは供給物質中のイソ酪酸
およびイソ酪酸メチルの濃度である。モル%で表
わした場合に、使用するイソ酪酸またはイソ酪酸
メチルの濃度は0.1〜20.0の広い範囲である。か
かる種類の反応において普通であるように、所望
の生成物の収率は濃度の逆関数である。受入れら
れる収率と結び付いた適当な処理量を達成する見
地から、供給物質中のイソ酪酸またはイソ酪酸メ
チルの濃度を約3〜6モル%とする。濃度は供給
物質流中に存在する不活性ガス量により制御され
る。好適な希釈ガスは窒素であるが、二酸化炭
素、ヘリウム、アルゴン等のような他のガスも適
当である。勿論、所要の基物質濃度が許容する場
合には、空気が適当な希釈された酸化剤である。 他の重要なパラメータは接触時間である。接触
時間すなわち反応時間は触媒容積を反応温度にお
ける1秒当りのガス状供給物質の容積で除した値
であると定義する。触媒容積とは反応器内の触媒
の占める嵩容積である。ここに触媒と称するは変
性リン酸鉄そのもののほか存在することのある担
体をも包含する。従つて、適用できる反応時間は
0.05〜3.0秒の範囲、一層普通には0.1〜1.0秒の程
度である。反応は大気圧で行うのが好ましいが、
約10気圧までの一層高い圧力を使用することがで
きる。 次に本発明を実施例及び参考例について説明す
る。 参考例 1 この例の目的は上述のスラリ法により本発明を
実施するのに有用な担持触媒を製造する場合を例
示することにある。103.21gの硝酸鉄・9H2Oを
7.47gの硝酸銀と共に200mlの蒸留水に溶解した。
35.8gの濃リン酸を20%SiO2含有シリカゲル30.0
c.c.と共に上記金属塩溶液に添加した。次いでこの
溶液を85℃において多量の水が蒸発するまでかき
まぜた。生成したペーストを120℃において断片
状態になるまで乾燥し、次いで150℃で12時間乾
燥を続けた。この乾燥混合物を450℃で16時間、
次いで520℃でさらに2時間か焼した。か焼した
リン酸の鉄銀混合塩のグラム原子実験式はFeP1.
44Ag0.176O3.6〜9.5であつた。 参考例 2 参考例1と同様にして、触媒系の30%が担体で
あるシリカ及び二酸化チタンからなる担持触媒を
製造した。シリカ及び二酸化チタンはそれぞれ
1:2の比で存在させた。リン酸の鉄銀混合塩の
グラム原子実験式はFeP1.45Ag0.2O3.6〜9.5であつ
た。 参考例 3 担体を使用しなかつた点を除き、参考例1と同
様にして他の触媒系を製造した。生成したリン酸
の鉄銀混合塩のグラム原子実験式はFeP1.44Ag0.
16O3.6〜9.5であつた。 参考例 4 この例の目的は上述のスラリ法により本発明を
実施するのに有用なリン酸のランタンドープ鉄塩
を担持させた触媒を製造する場合を例示する。 404.0gの硝酸鉄・9H2Oを86.2gの硝酸ランタ
ン・6H2O及び140gの80%リン酸と共に400mlの
蒸留水に溶解した。この金属塩及び酸の溶液を
100mlのルドクス(LUDOX)40HS(商品名)と
混合し、85℃において多量の水が蒸発するまでか
きぜた。生成したペーストを120℃において微粒
状態になるまで乾燥し、次いで6時間乾燥を続け
た。次いで乾燥した微粒子を450℃で6時間か焼
した。か焼した組成物のグラム原子実験式は
FeP1.44La0.2O3.6〜9.5/20%SiO2であつた。 参考例 5 参考例1と同様にして、リン酸のコバルトドー
プ鉄塩触媒組成物を製造した。生成した組成物の
グラム原子実験式はFeP1.44Co0.1O3.6〜9.5/3.5%
SiO2であつた。 参考例 6 404.4gの硝酸鉄・9H2Oを8.02gの二酸化テル
ル及び127.16gの85%リン酸と共に400mlの蒸留
水に溶解した。生成した溶液に100mlの40%SiO2
含有シリカゲルを添加した。次いでこの溶液を85
℃において多量の水が蒸発するまでかきまぜた。
生成したペーストをさらに120℃において断片状
態になるまで乾燥し、次いで12時間乾燥を続け
た。この乾燥混合物を450℃で6時間か焼した。
か焼した組成物のグラム原子実験式はFeP1.3Te0.
05O3.6〜9.5であつた。 実施例 1 この例は上述の参考例の触媒組成物をイソ酪酸
の酸化脱水素並びにイソ酪酸メチルの同様な転化
に使用する場合を例示する。反応器及び反応を実
施する一般的方法は次表に示す実験のそれぞれに
おいて同一とした。外径12.7mm(1/2″)、内径9.5
mm(3/8″)、長さ約457.2mm(18″)のステンレス
管に試験触媒を15c.c.の充填床として入れ、これを
特定の実験において使用した反応温度に維持し、
次いでこれに使用できる基物質、酸素、窒素及び
水蒸気の予熱混合物を供給した。 予熱器は反応器と同様な長さのステンレス管で
あつたが、充填したのはガラスビーズであつた。
反応の過程で生成する二酸化炭素は未凝縮水用硫
酸カルシウム吸収器により保護したアスカライト
(商品名)管で吸収させた。凝縮した有機生成物
を水から分離し、捕集し、ガスクロマトグラフイ
ーの内部標準法によつて分析した。 個々の実験に使用した他の関連する操作条件並
びに使用触媒の種類を次表に示した。選択率およ
び転化率として得た結果も次表に示した。転化率
は反応器に装入した基物質に対する消費された基
物質のモル比を示す。実験No.1〜No.4におけるメ
タクリル酸に対する選択率は反応で消費されたイ
ソ酪酸(IBA)に対する流出物中に存在するメタ
クリル酸のモル比を示す。実験No.5では、転化生
成物はメタクリル酸(MAA)及びメタクリル酸
エチル(MMA)からなつていた。
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 300〜500℃の温度においてイソ酪酸またはイ
    ソ酪酸メチル及び酸素を含有するガス状供給物質
    流をリン酸鉄触媒と接触させることにより酸化脱
    水素反応によりイソ酪酸またはイソ酪酸メチルを
    対応するα,β−エチレン系不飽和誘導体に接触
    的に転化するに当り、 グラム原子実験式:FeP1〜2M0.01〜1Ox(式中の
    Mはコバルト、ランタン、テルルまたは銀、xは
    触媒中で他の元素にそれぞれの酸化状態において
    結合している酸素原子の数であつて3.6〜9.5の範
    囲の数を示す)で表わされる変性リン酸鉄触媒の
    存在下に上記酸化脱水素反応を行うことを特徴と
    するイソ酪酸またはイソ酪酸メチルを接触的に酸
    化する方法。 2 原料がイソ酪酸である特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 3 原料がイソ酪酸メチルである特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 4 Mが銀である特許請求の範囲1〜3のいずれ
    か一つの項に記載の方法。 5 触媒がグラム原子実験式FeP1.4Ag0.140.
    18O3.6〜9.5で表わされる特許請求の範囲1〜3の
    いずれか一つの項に記載き方法。 6 触媒がグラム原子実験式FeP1.4Ag0.16O3.6〜9.5
    で表わされる特許請求の範囲1〜3のいずれか一
    つの項に記載の方法。 7 Mがコバルトである特許請求の範囲1〜3の
    いずれか一つの項に記載の方法。 8 触媒がグラム原子実験式FeP1.4Co0.1O3.6〜9.5
    で表わされる特許請求の範囲1〜3のいずれか一
    つの項に記載の方法。 9 Mがランタンである特許請求の範囲1〜3の
    いずれか一つの項に記載の方法。 10 触媒がグラム原子実験式FeP1.4La0.2O3.
    6〜9.5で表わされる特許請求の範囲1〜3のいずれ
    か一つの項に記載の方法。 11 Mがテルルである特許請求の範囲1〜3の
    いずれか一つの項に記載の方法。 12 触媒がグラム原子実験式:FeP1.3Te0.05O3.
    6〜9.5で表わされる特許請求の範囲1〜3のいずれ
    か一つの項に記載の方法。
JP56166520A 1980-02-25 1981-10-20 イソ酪酸またはイソ酪酸メチルを接触的に転化する方法 Granted JPS5872537A (ja)

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FR8119520A FR2514756B1 (fr) 1980-02-25 1981-10-16 Procede de conversion catalytique de l'acide butyrique ou d'un de ses equivalents fonctionnels en le derive a insaturation a,b-ethylenique correspondant par oxydeshydrogenation
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