JPH0232017B2 - - Google Patents

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JPH0232017B2
JPH0232017B2 JP58135740A JP13574083A JPH0232017B2 JP H0232017 B2 JPH0232017 B2 JP H0232017B2 JP 58135740 A JP58135740 A JP 58135740A JP 13574083 A JP13574083 A JP 13574083A JP H0232017 B2 JPH0232017 B2 JP H0232017B2
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JP
Japan
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catalyst
bismuth
tungsten
isobutylene
methacrolein
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JP58135740A
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Japanese (ja)
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JPS6028824A (en
Inventor
Takahisa Sato
Masahiro Takada
Rikuo Uejima
Isao Nagai
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Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/543,150 priority patent/US4537874A/en
Priority to DE19833338380 priority patent/DE3338380A1/en
Priority to FR8316871A priority patent/FR2534904B1/en
Publication of JPS6028824A publication Critical patent/JPS6028824A/en
Publication of JPH0232017B2 publication Critical patent/JPH0232017B2/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はイソブチレンまたはターシヤリーブタ
ノールを分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化
せしめてメタクロレインおよびメタクリル酸をえ
るための触媒の調製方法に関する。 詳しく述べれば本発明はイソブチレンまたはタ
ーシヤリーブタノールを分子状酸素含有ガスたと
えば空気を用いて接触気相酸化しメタクロレイン
およびメタクリル酸、とくに主としてメタクロレ
インを高い選択率かつ高い収率でえるための触媒
の調製方法に関するものであり、長期かつ安定に
工業的に使用しうる触媒の調製方法を提供するも
のである。 従来よりオレフインを接触気相酸化して対応す
る不飽和アルデヒドを製造する触媒としては数多
くの提案がなされている。その例としてモリブデ
ンおよびビスマスを主体とする触媒系がある。具
体例をあげれば等公昭36−3563号公報明細書には
モリブデン酸ビスマスおよびリンモリブデン酸ビ
スマスよりなる触媒、特開昭50−76010号公報明
細書にはモリブデン、コバルト、鉄を構成元素と
する触媒が、特公昭39−3670号公報明細書には
鉄、ビスマス、リンおよびモリブデンを構成元素
とする触媒、米国特許第3522299号明細書にはニ
ツケル、コバルト、鉄、ビスマス、モリブデンお
よびリン、砒素を構成元素とする触媒酸化物がそ
れぞれ開示されている。 また一方にはタングステンおよびビスマス主体
とする触媒系があり、例えば米国特許第3089909
号明細書にはビスマスのタングステン酸塩、特公
昭39−18017号公報明細書にはビスマス、コバル
ト、タングステン系触媒組成物が提案されてい
る。 さらにはモリブデン、ビスマス、タングステン
を主体とする触媒系も提案されている。例えば特
開昭49−9490号、特開昭49−14393号各公報明細
書があり、特公昭47−42241号公報明細書にはモ
リブデン、コバルト、鉄、ビスマス、タングステ
ン、ケイ素、アルカリ金属を構成元素とする触媒
組成物が提案されている。 しかしこれら公報明細書にはプロピレンを接触
気相酸化してアクロレインおよびアクリル酸を製
造する触媒を主目的とするものが多く、メタクロ
レイン製造用触媒についても一応の開示はされて
いるものの実施例がなかつたり、或いは実施例が
あつたとしても収率面で非常に低水準で工業的使
用にはほど遠いものが大部分であつた。近時に至
るにしたがい種々の改良が加えられメタクロレイ
ン製造を主目的とする触媒にも工業的に使用可能
の域に達するものも散見されるようになつた。 しかしながら、これらの提案になる触媒は工業
的規模での使用を考えるときそれらの明細書実施
例に記載されているようにメタクロレインおよび
メタクリル酸を高選択率、高収率でえることがで
きない場合が多い。これは該接触気相酸化反応が
非常に発熱的であるために触媒層の中にホツトス
ポツトという局部的異常高温帯が発生して過度の
酸化反応が起つたり、触媒の充填層高が大きいた
めに触媒層中での圧力が触媒層の入口から出口に
向つて順次変化していくために理想的な反応から
かけはなれること等が考えられる。 又、一方モリブデンを主体とする多成分系触媒
においてはモリブデンが多数の元素と容易に反応
して複雑なモリブデンの錯塩を生じるため、均質
の触媒をえることが困難であり、触媒性能の再現
性に難点があり、かかる触媒組成を工業的規模で
の触媒製造に用いた場合、製造された全ての触媒
性能が明細書実施例の如き高い水準を示しえない
ことは十分納得のいくところである。 本発明者等はモリブデン、ビスマスおよびタン
グステンを含む触媒系でのかかる工業的使用にお
ける欠点を克服し、なおかつ工業的規模での触媒
製造において触媒性能の再現性にすぐれた調製方
法を鋭意研究の結果本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は一般式 Mo12BiaWbFecAdBeCfDgOh 〔ただしMoはモリブデン、Biはビスマス、Wは
タングステン、Feは鉄、Aはコバルト(Co)お
よびニツケル(Ni)から選ばれた少くとも1種
の元素、Bはアルカリ金属、アルカリ土類金属お
よびタリウム(Tl)から選ばれた少くとも1種
の元素、Cはリン(P)、アンチモン(Sb)、ス
ズ(Sn)、セリウム(Ce)、鉛(Pb)、ニオビウ
ム(Nb)から選ばれた少くとも1種の元素、D
はシリコン(SSi)、アルミニウム(Al)、チタニ
ウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)から選らばれた
少くとも1種の元素、Oは酸素を表わし、a、
b、c、d、e、f、g、hはそれぞれの元素の
原子比を表わし、Moを12としたときa=0.1〜
10.0、b=0.5〜10.0でa/bは0.01〜6.0、c=
0.1〜10.0、d=2.0〜20.0、eは0.01〜10.0、f=
0〜10.0、g=0〜30であり、hは各々の元素の
原子価によつて定まる数値をとる〕で表わされる
触媒組成物を調製するに際して、Bi成分はビス
マス化合物とタングステン化合物との混合物をあ
らかじめ600〜900℃の温度で焼成処理してえられ
た酸化物の形で導入することを特徴とするメタク
ロレイン製造用触媒組成物の調製方法を提供する
ものである。 本発明の調製方法によつてえられる触媒(以
下、本発明の触媒という)における特徴は、ビス
マスがタングステンときわめて安定した結合をな
し、しかも長期間にわたる反応においてもその高
い触媒性能を維持することである。このビスマス
とタングステンの安定した結合はビスマスとタン
グステンをあらかじめ600〜900℃の高温で処理し
て形成されるものである。このビスマスとタング
ステンとからなる化合物についての学術的研究も
近年行なわれるようになり、たとえばジヤーナル
オブ キヤタリシス(Journal of Catalysis)
第31巻第200〜208頁(1973年)では種々のビスマ
ス―タングステートの存在を明らかにしている。
当発明者等の実験でもこれらは400℃を越える高
温でイソブチレン又はターシヤリーブタノールの
酸化に活性があることが認められたが、その活性
の水準は工業的使用にあたつてはとても満足のい
くものではなく、このビスマスタングステートを
モリブデン、鉄および他の金属元素とさらに複合
的に結合せしめることにより熱安定性が良好でし
かも低温で触媒性能にすぐれた、空時収率の高い
触媒組成物がえられることが判明したのである。
たしかに特開昭55−47144号公報明細書および特
開昭49−9490号公報明細書の一部にビスマスとタ
ングステンの混合物を別に調製し、これを残りの
触媒成分に加えるという提案がすでにだされてい
るがこの場合は、あらかじめ安定なビスマス―タ
ングステン化合物が形成されるような条件での焼
成は行なわれていない。 これに対して本発明による触媒はビスマスとタ
ングステンをあらかじめ高温で処理しており、こ
れを用いることにより調製法においてきわめて再
現性にすぐれた高水準の触媒がえられ、従来のビ
スマスとモリブデンの化合物を主体とする触媒系
に比し、工業的調製法として、きわめて有利であ
ることが判明した。さらに驚くべきことに本発明
においてビスマスは実質的にタングステンと極め
て強固に結合しており、多成分系触媒とした後も
タングステンとの結合を解かれたビスマスの化合
物、たとえば三酸化ビスマス、ビスマス―モリブ
デートなどは生成しないことがX線回折の分析の
結果明らかとなつたのである。すなわち本発明に
かかる触媒はビスマスとタングステンとが強固な
結合を保ちつつ他の触媒構成元素とさらに複合的
に結合されているものと認められたのである。そ
して長期間にわたるイソブチレン又はターシヤリ
ーブタノールの酸化に供した後もその結合状態に
ほとんど変化のないことが同じX線回折分析の結
果確認されたのである。しかも本発明により製造
された触媒は反応温度を従来のものにくらべ低く
することができ、かつメタクロレイン収率を高め
ることができた。そして本発明者らの知見によれ
ばこのメタクロレインへの高選択性を与える触媒
としてはさらに触媒の形状を以下の如く特定した
ものが推奨されることが明らかとなつた。すなわ
ち、3.0〜10.0mmの外径で長さが外径の0.5〜2.0倍
の外形を有しかつ内径が外径の0.1〜0.7倍となる
ように長さ方向に開孔を有するリング状触媒であ
り、触媒組成物が上記一般式で示されかつ特定さ
れることを特徴とするメタクロレイン製造用触媒
である。 このように本発明触媒の形状を特定すること
は、以下の如き効果を奏するものであることが判
明している。 (i) 触媒の形状を上記特定になるリング状にした
ことにより、触媒の幾何学的表面積が増大し、
それにつれてイソブチレンの転化率が増加し、
かつ触媒細孔内で生成したメタクロレインの細
孔内拡散が脱離、拡散時の通路の短縮とあいま
つて、円柱状のものに比べてすみやかになり、
遂次反応であるメタクロレインからメタクリル
酸、酢酸、二酸化炭素、一酸化炭素への反応が
低下する。 (ii) リング状触媒にすることで当然予想されるの
であるが、触媒層中での圧力損失が減じ、工業
生産におけるブロワーの電力費を低減すること
が可能となる。 (iii) また、本発明の触媒は触媒寿命が伸びるとい
う利点を有している。すなわち、一般に接触気
相酸化が非常に発熱的であるために起こる局所
異常高温帯の温度を、リング状触媒にすること
による除熱効果の増大と、先に述べたメタクリ
ル酸、酢酸、二酸化炭素、一酸化炭素への遂次
反応による発熱の減少があいまつて、ホツトス
ポツトの温度が低下し、反応中に触媒成分の一
つであるモリブデンの飛散が原因で起こる圧力
損失の上昇率が小さくなり触媒の寿命をのばす
結果となる。 本発明の触媒は上記一般式で示される組成範囲
よりなるものであるが、その調製法は上記した如
き特質を具有せしめれば、種々に選ぶことができ
る。 まずビスマスとタングステンの結合体の生成方
法について、好ましい調製法の一例を以下に示
す。 最初にビスマス化合物、たとえば硝酸ビスマ
ス、水酸化ビスマス、酸化ビスマスとタングステ
ンの化合物たとえばパラタングステン酸アンモニ
ウム、酸化タングステンとを少量の水と共によく
混合し乾燥後600〜900℃、好ましくは700〜850℃
の高温で処理を行ない粉砕する。粉砕は小さくす
る方が良いが必要以上の細粉化は無駄であり、
100メツシユ以下程度で充分である。かくしてビ
スマス―タングステン化合物をえることができ
る。ついで触媒を調製する一具体例を以下に示
す。あらかじめモリブデンの化合物たとえばモリ
ブデン酸アンモニウムの水溶液に鉄の化合物たと
えば硝酸鉄の水溶液を加え、一般式中で示される
Aの元素としてコバルトを用いる場合はたとえば
硝酸コバルトの水溶液を、Bとしてアルカリ金属
を用いる場合はアルカリ金属源としてアルカリ金
属水酸化物あるいは硝酸塩を、Cとしてリンを用
いる場合はリン酸水溶液を、Dとしてケイ素を用
いる場合はコロイダルシリカ等を用い各水溶液を
よく混合し、えられた泥状物に対し、先の粉砕さ
れたビスマスタングステンの結合物を添加し、さ
らによく混合して濃縮し、えられた粘土状物質を
成形後350℃〜650℃、好ましくは400℃〜600℃の
温度で空気流通下にて焼成し完成触媒をえる。 なお、必要に応じて粉末状の担体物質を前記泥
状物中に添加して使用することもできる。 担体としては、シリカゲル、アルミナ、シリコ
ンカーバイド、ケイ藻土、酸化チタンおよびセラ
イト(商品名)などから選ばれるがとくにシリカ
ゲル、酸化チタン、セライトが適当である。 本触媒の特徴であるビスマスとタングステンの
酸素含有化合物はビスマスのタングステンに対す
る原子比が0.01〜6.0、好ましくは0.1〜4.0の範囲
に限定される。すなわち、6.0を越える原子比の
ビスマス―タングステン化合物は安定な結合状態
をとりえず、触媒調製中あるいは触媒の長期使用
中にビスマスタングステンの結合がこわれビスマ
スが他の成分と再結合して、触媒の各成分の結合
バランスを崩し、好ましい結果をもたらさないか
らである。もちろんこのような原子比を満足する
と同時に高温処理条件も必須の要件である。ビス
マスとタングステンの酸素含有化合物はこのよう
な温度範囲での処理によつて安定な化合物を形成
し、しかも本発明の触媒組成物中に組み込まれる
ことによつてその触媒性能をきわめて高水準に引
き上げる。600℃に満たない低温部でのビスマス
とタングステンとの化合物の熱処理は、たとえそ
の原子比が上記範囲を満足するものであつても触
媒組成物中で安定化せず、触媒調製中あるいは触
媒の使用中に触媒組成物における結合バランスが
崩れる原因となり好ましくない。また900℃を越
える高温での処理もビスマスとタングステンとの
安定な結合体をえにくく、触媒組成物中において
変化しやすいため好ましくはない。 本発明における触媒原料としては、上記の化合
物に限定するものではなく、ビスマスおよびタン
グステンに関しては塩化ビスマスなどのハロゲン
化ビスマス、炭酸ビスマス、重炭酸ビスマス、水
酸化ビスマス、酢酸ビスマスなどの有機酸ビスマ
ス塩やタングステン酸ナトリウムなどのタングス
テン酸のアルカリ金属塩、塩化タングステン類な
どのハロゲン化タングステン類などが適宜使用さ
れるがハロゲン化物やアルカリ塩を使用した場合
はスラリーを過した後十分な洗滌が必要である
ことはいうまでもない。 モリブデン、鉄およびその他の触媒原料につい
ても、硝酸塩、有機酸塩は勿論のこと触媒調製に
各々の酸化物を形成しうるものであればいかなる
化合物でも使用可能である。もちろん上記触媒を
構成する元素の2種ないし3種を含有する化合物
も同様に使用しうる。 そして、触媒の調製方法としても、上記のほか
に触媒組成物中の各触媒成分が均一に混合されて
存在しうる方法であれば、いかなる方法でも採用
することができ、たとえばビスマスとタングステ
ンの調製された粉末を、粉末化されたコバルト、
ニツケル、鉄、モリブデ、リン、アンチモン、ス
ズ、セリウム、ケイ素、アルミニウム、チタンな
どの酸化物混合物とともに混合し、焼成によつて
消滅するカルボキシメチルセルロースなどの結合
剤を添加して均一に混練し上記と同様にして所望
の触媒組成物をえることができる。 このようにしてえられた触媒を用いて250〜450
℃の反応温度、常圧〜10気圧の圧力下、1〜10容
量%のイソブチレン又はターシヤリーブタノー
ル、3〜20容量%の酸素、0〜60容量%の水蒸気
および20〜80容量%の窒素ガス、炭酸ガスなどの
不活性ガスよりなる原料ガスを接触時間1.0〜
10.0秒で反応せしめる。 また、本発明による触媒は固定床式反応におい
ても流動床式反応においても使用できるもので、
その選択も、当業者が適宜行ないうるところであ
る。 以下、実施例、比較例を示し本発明をさらに詳
細に説明するが、本発明はその主旨に反しないか
ぎり以下の実施例に限定されるものではない。 なお、本発明における反応率、選択率および単
流収率を以下のように定義するものとする。 反応率(モル%)=反応したイソブチレン又はターシ
ヤリーブタノールのモル数/供給したイソブチレン又は
ターシヤリーブタノールのモル数×100 選択率(モル%)=生成したメタクロレインのモル数
/反応したイソブチレンまたはターシヤリーブタノール
のモル数×100 単流収率(モル%)=生成したメタクロレインのモル
数/供給したイソブチレン又はターシヤリーブタノール
のモル数×100 実施例 1 硝酸ビスマス291gを、濃硝酸62mlを加えて酸
性とした蒸留水1000mlに溶解した。この水溶液
に、アンモニア水(28%)660mlを加え白色沈殿
物をえた。これを別水洗し、えられた白色ケー
キ状物質に、278gの三酸化タングステンを加え
充分混合したのち、230℃で16時間乾燥させ、さ
らに空気流通下750℃で2時間熱処理を行なつた。
えられた黄色塊状物を100メツシユ以下に粉砕し
黄色粉体をえた。この粉体をX線回折分析したと
ころ先の文献に示されているd=2.973、3.207、
2.706、1.648、1.915にピークのあるBi2(WO43
d=3.632、3.817、3.739、2.610にピークのある
WO3の混合物であり、酸化ビスマスのピークは
全く認められないことが分つた。 別にモリブデン酸アンモニウム1060gを蒸留水
8000mlに溶解した水溶液に、硝酸コバルト873g
を600mlの蒸留水に溶解した水溶液、硝酸第2鉄
71gを400mlの蒸留水に溶解した水溶液、20重量
%のシリカを含むシリカゾル150gおよび硝酸カ
リウム25gを300mlの蒸留水に溶解した水溶液を
それぞれ加え、室温下撹拌した。 えられた懸濁液を加熱濃縮せしめ乾燥したのち
粉砕した。この粉体に先の黄色粉体を加え十分混
合したのち蒸留水を加えてよく混練し、直径5.5
mm、長さ7mmのペレツト状に成型し乾燥後空気流
通下500℃で6時間焼成して完成触媒とした。 この触媒の酸素をのぞく組成は原子比で Bi1.2W2.4Fe0.35Mo12Co6.0K0.5Si1.0 であつた(以下同様に触媒組成を表現する。)。で
きあがつた触媒をX線回折分析したところ先のビ
スマスタングステートのピークはそのまま認めら
れビスマスが酸素以外の他の元素と結合した、た
とえばビスマスモリブデートなどに関するピーク
は全く認められなかつた。 かくしてえられた触媒を内径25.4mmφの鋼鉄製
反応管に層長3000mmで充填し、外部の熱媒(溶融
塩)温度を340℃に加熱し、イソブチレン6容量
%、酸素13.2容量%、水蒸気10.0容量%、窒素
70.8容量%からなる組成の原料ガスを導入し接触
時間2.5秒(NTP換算)で反応せしめ第1表に示
す結果をえた。 なお、分析はガスクロマトグラフイー法で行な
つた。 この触媒で5000時間反応を行なつた後、抜き出
してX線分析を行なつたところ、使用前の触媒と
変化は認められなかつた。 比較例 1 実施例1においてビスマスとタングステンとの
高温処理物を用いないほかは同様にして行い、下
記の組成の触媒を調製した。 Fe0.35Mo12Co6.0K0.5Si1.0 えられた触媒を実施例1と同じ条件下で反応し
表1に示す結果をえた。 比較例 2 実施例1において三酸化タングステンを用いな
いほかは同様に行ない下記の組成の触媒を調製し
た。 Bi1.2Fe0.35Mo12Co6.0K0.5Si1.0 えられた触媒を実施例1と同じ条件で反応し表
1に示す結果をえた。 比較例 3 実施例1においてビスマスとタングステンを
500℃で2時間熱処理して行なつた以外は同様に
行ない、実施例1における触媒と同じ組成の触媒
をえた。えられた触媒を実施例1と同じ条件下で
反応し表1に示す結果をえた。 実施例 2 硝酸ビスマス873gを、濃硝酸160mlを加えて酸
性とした蒸留水1840mlに溶解し80℃に加熱した。
タングステン酸ナトリウム297gを3500mlの水に
溶解し、硝酸でPHを2.2に調整したのち80℃に加
熱し、上記硝酸ビスマス溶液に撹拌下に添加し
た。えられた白色沈殿物を別し、ナトリウムイ
オンが検出されなくなるまで水洗した。えられた
白色ケーキを実施例1におけると同様に処理し黄
色粉体をえた。 別にモリブデン酸アンモニウム1060gを8000ml
の蒸留水に溶解した水溶液に、硝酸コバルト873
gを800mlの蒸留水に溶解した水溶液、硝酸第2
鉄242gを700mlの蒸留水に溶解した水溶液、20重
量%のシリカを含むシリカゾル150gおよび水酸
化ルビジウム25.6gを100mlの蒸留水に溶解した
水溶液をそれぞれ加え室温下撹拌した。 えられた懸濁液に濃硝酸90mlおよび硝酸アンモ
ニウム500gを加えた後、上記黄色粉体を加え、
加熱撹拌下に濃縮せしめ、実施例1におけると同
様に成型乾燥後空気流通下500℃で6時間焼成し
下記組成の触媒をえた。 Bi3.6W1.8Fe1.2Mo12Co6Rb0.5Si1.0 えられた触媒を実施例1と同じ条件下で反応
し、表1に示す結果をえた。 実施例 3 硝酸ビスマス485gを濃硝酸104mlを加えて酸性
とした蒸留水1000mlに溶解した。この水溶液にア
ンモニア水(28%)1100mlを加え白色沈殿物をえ
た。これを別水洗し、えられた白色ケーキ状物
質に278gの三酸化タングステンを加え十分混合
したのち230℃で16時間乾燥させ、さらに空気流
通下750℃で2時間処理を行なつた。えられた黄
色塊状物を100メツシユ以下に粉砕し黄色粉体を
えた。 別にモリブデン酸アンモニウム1060gを蒸留水
8000mlに溶解した水溶液に硝酸コバルト873gを
800mlに溶解した水溶液、硝酸第2鉄323gを1000
mlの蒸留水に溶解した水溶液、20重量%のシリカ
を含むシリカゾル150g及び硝酸セシウム48.7g
を300mlの蒸留水に溶解した水溶液をそれぞれ加
え、室温下撹拌した。 えられた懸濁液に濃硝酸90mlおよび硝酸アンモ
ニウム500gを加えた後上記黄色粉体を加え、加
熱撹拌下濃縮せしめ、実施例1におけると同様に
成型後空気流通下500℃で6時間焼成し下記組成
の触媒をえた。 Bi2.0W2.4Fe1.6Mo12Co6Si1.0Cs0.5 えられた触媒を実施例1と同じ条件下で反応
し、表1に示す結果をえた。 実施例 4〜8 実施例1におけると同様の方法で表1中に示す
組成の触媒を調製した。イソブチレンの酸化反応
条件および結果は表1の通りである。 用いた原料はニツケル、タリウム、バリウム、
ストロンチウム、カルシウム、マグネシウム、セ
リウム、ジルコニウム、鉛源としてはそれぞれの
硝酸塩をリン源としてはリン酸、ニオビウム源と
しては五酸化ニオブ、アンチモン源としては三酸
化アンチモン、チタン源としては二酸化チタンを
それぞれ用いた。 実施例 9 実施例1と同じ組成及び調製法による触媒を外
径6.0mm、長さ6.6mm、穴径2.0mmのリング状に成型
し、実施例1と同様の反応を行ない、表1に示す
結果をえた。 実施例 10 実施例2の触媒を用いてイソブチレンに代えて
ターシヤリーブタノールを使用し、ターシヤリー
ブタノール6容量%、酸素13.2容量%、水蒸気4
容量%、窒素76.8容量%からなる組成の原料ガス
を導入し接触時間2.5秒、溶融塩温度330℃で反応
せしめ下のような結果をえた。 ターシヤリーブタノール反応率 100% イソブチレン選択率 1.5% メタクロレイン 〃 85.2% メタクリル酸 〃 2.6% イソブチレン単流収率 1.5% メタクロレイン 〃 85.2% メタクリル酸 〃 2.6%
The present invention relates to a method for preparing a catalyst for the catalytic gas phase oxidation of isobutylene or tertiary-butanol with a molecular oxygen-containing gas to yield methacrolein and methacrylic acid. Specifically, the present invention provides a catalyst for catalytic gas phase oxidation of isobutylene or tertiary-butanol using a molecular oxygen-containing gas, such as air, to obtain methacrolein and methacrylic acid, particularly mainly methacrolein, with high selectivity and high yield. The purpose of this invention is to provide a method for preparing a catalyst that can be stably used industrially over a long period of time. Conventionally, many proposals have been made as catalysts for producing corresponding unsaturated aldehydes by catalytic gas phase oxidation of olefins. Examples include catalyst systems based on molybdenum and bismuth. To give specific examples, the specification of JP-A-36-3563 discloses a catalyst consisting of bismuth molybdate and bismuth phosphomolybdate, and the specification of JP-A-50-76010 uses molybdenum, cobalt, and iron as constituent elements. The catalyst is a catalyst containing iron, bismuth, phosphorus, and molybdenum as constituent elements in the specification of Japanese Patent Publication No. 39-3670, and nickel, cobalt, iron, bismuth, molybdenum, phosphorus, and arsenic in the specification of U.S. Pat. No. 3,522,299. Catalytic oxides each having as a constituent element are disclosed. On the other hand, there are catalyst systems based on tungsten and bismuth, such as U.S. Pat.
The specification of Japanese Patent Publication No. 39-18017 proposes a catalyst composition based on bismuth, cobalt, and tungsten. Furthermore, catalyst systems based on molybdenum, bismuth, and tungsten have also been proposed. For example, there are the specifications of JP-A-49-9490 and JP-A-49-14393, and the specification of JP-A-47-42241 describes molybdenum, cobalt, iron, bismuth, tungsten, silicon, and alkali metals. Elemental catalyst compositions have been proposed. However, many of these publications mainly focus on catalysts for producing acrolein and acrylic acid through catalytic gas phase oxidation of propylene, and although they do disclose catalysts for producing methacrolein, there are no examples. Even if there were no examples, most of them had very low yields and were far from being suitable for industrial use. In recent years, various improvements have been made, and some catalysts whose main purpose is to produce methacrolein have reached the level where they can be used industrially. However, when considering the use of these proposed catalysts on an industrial scale, it is difficult to obtain methacrolein and methacrylic acid with high selectivity and high yield as described in their specifications and examples. There are many. This is because the catalytic gas-phase oxidation reaction is extremely exothermic, causing local abnormally high temperature zones called hot spots to occur in the catalyst bed, causing an excessive oxidation reaction, or because the height of the catalyst packed bed is large. Another possibility is that the reaction deviates from an ideal reaction because the pressure in the catalyst layer changes sequentially from the inlet to the outlet of the catalyst layer. On the other hand, in multicomponent catalysts mainly composed of molybdenum, molybdenum easily reacts with many elements to form complex molybdenum complex salts, making it difficult to obtain homogeneous catalysts and the reproducibility of catalyst performance. However, it is quite understandable that when such a catalyst composition is used for catalyst production on an industrial scale, the performance of all the produced catalysts cannot exhibit the high level of performance as shown in the examples in the specification. As a result of intensive research, the present inventors have developed a preparation method that overcomes the drawbacks of catalyst systems containing molybdenum, bismuth, and tungsten in industrial use, and that also provides excellent reproducibility of catalyst performance in catalyst production on an industrial scale. The present invention has now been completed. That is, the present invention is based on the general formula Mo 12 Bi a W b Fe c A d B e C f D g O h [where Mo is molybdenum, Bi is bismuth, W is tungsten, Fe is iron, A is cobalt (Co) and At least one element selected from nickel (Ni); B: at least one element selected from alkali metals, alkaline earth metals, and thallium (Tl); C: phosphorus (P), antimony (Sb); ), at least one element selected from tin (Sn), cerium (Ce), lead (Pb), niobium (Nb), D
is at least one element selected from silicon (SSi), aluminum (Al), titanium (Ti), and zirconium (Zr), O represents oxygen, a,
b, c, d, e, f, g, h represent the atomic ratio of each element, and when Mo is 12, a = 0.1 ~
10.0, b=0.5~10.0, a/b is 0.01~6.0, c=
0.1~10.0, d=2.0~20.0, e is 0.01~10.0, f=
0 to 10.0, g = 0 to 30, and h takes a value determined by the valence of each element], the Bi component is a mixture of a bismuth compound and a tungsten compound. The present invention provides a method for preparing a catalyst composition for producing methacrolein, which is characterized in that the catalyst composition is introduced in the form of an oxide obtained by pre-calcination at a temperature of 600 to 900°C. The catalyst obtained by the preparation method of the present invention (hereinafter referred to as the catalyst of the present invention) is characterized in that bismuth forms an extremely stable bond with tungsten and maintains its high catalytic performance even during long-term reactions. It is. This stable bond between bismuth and tungsten is formed by previously treating bismuth and tungsten at a high temperature of 600 to 900°C. Academic research on this compound consisting of bismuth and tungsten has also begun to be conducted in recent years, for example in the Journal of Catalysis.
Volume 31, pages 200-208 (1973) reveals the existence of various bismuth-tung states.
Experiments conducted by the present inventors have also shown that these compounds are active in the oxidation of isobutylene or tertiary-butanol at high temperatures exceeding 400°C, but the level of activity is very satisfactory for industrial use. By further combining this bismuth tungstate with molybdenum, iron, and other metal elements, we have created a catalyst composition with good thermal stability, excellent catalytic performance at low temperatures, and high space-time yield. It turned out that it was possible to grow.
It is true that a proposal to separately prepare a mixture of bismuth and tungsten and add it to the remaining catalyst components has already been made in some of the specifications of JP-A-55-47144 and JP-A-49-9490. However, in this case, firing was not performed under conditions that would form a stable bismuth-tungsten compound in advance. In contrast, in the catalyst of the present invention, bismuth and tungsten are pretreated at high temperatures, and by using this, a high-quality catalyst with extremely good reproducibility can be obtained in the preparation method, and the conventional bismuth and molybdenum compound can be obtained. It has been found that this is extremely advantageous as an industrial preparation method compared to catalyst systems based on Furthermore, surprisingly, in the present invention, bismuth is substantially bonded extremely strongly to tungsten, and even after being made into a multicomponent catalyst, bismuth compounds that are unbonded to tungsten, such as bismuth trioxide, bismuth As a result of X-ray diffraction analysis, it became clear that no molybdate was produced. That is, it was recognized that in the catalyst of the present invention, bismuth and tungsten maintain a strong bond and are further combined with other catalyst constituent elements in a complex manner. The results of the same X-ray diffraction analysis confirmed that there was almost no change in the bonding state even after isobutylene or tert-butanol was subjected to oxidation over a long period of time. Furthermore, the catalyst produced according to the present invention was able to lower the reaction temperature and increase the methacrolein yield compared to conventional catalysts. According to the findings of the present inventors, it has become clear that as a catalyst that provides high selectivity to methacrolein, a catalyst whose shape is further specified as follows is recommended. That is, a ring-shaped catalyst having an outer diameter of 3.0 to 10.0 mm, a length of 0.5 to 2.0 times the outer diameter, and openings in the length direction such that the inner diameter is 0.1 to 0.7 times the outer diameter. This is a catalyst for producing methacrolein, characterized in that the catalyst composition is represented and specified by the above general formula. It has been found that specifying the shape of the catalyst of the present invention in this way has the following effects. (i) By making the catalyst into the ring shape specified above, the geometric surface area of the catalyst increases,
As the conversion rate of isobutylene increases,
In addition, the pore diffusion of methacrolein generated within the catalyst pores is faster than that of a cylindrical catalyst due to the shortening of the path during desorption and diffusion.
The sequential reaction from methacrolein to methacrylic acid, acetic acid, carbon dioxide, and carbon monoxide decreases. (ii) As expected, by using a ring-shaped catalyst, pressure loss in the catalyst layer is reduced, making it possible to reduce power costs for blowers in industrial production. (iii) Furthermore, the catalyst of the present invention has the advantage that the catalyst life is extended. In other words, the use of a ring-shaped catalyst increases the heat removal effect in the locally abnormally high temperature zone that occurs because catalytic gas phase oxidation is generally extremely exothermic, and the above-mentioned methacrylic acid, acetic acid, and carbon dioxide , the reduction in heat generation due to the sequential reaction to carbon monoxide together lowers the temperature of the hot spot, which reduces the rate of increase in pressure drop caused by the scattering of molybdenum, one of the catalyst components, during the reaction, reducing the catalyst. This results in a longer lifespan. The catalyst of the present invention has a composition range shown by the above general formula, and its preparation method can be selected from various methods as long as it has the above-mentioned characteristics. First, an example of a preferred method for producing a bismuth-tungsten bond is shown below. First, a bismuth compound such as bismuth nitrate, bismuth hydroxide, bismuth oxide and a tungsten compound such as ammonium paratungstate or tungsten oxide are mixed well with a small amount of water and dried at 600-900°C, preferably 700-850°C.
Process and crush at high temperatures. It is better to make the powder smaller, but it is wasteful to make it finer than necessary.
About 100 meshes or less is sufficient. In this way, a bismuth-tungsten compound can be obtained. Next, a specific example of preparing a catalyst is shown below. Add an iron compound such as an aqueous solution of iron nitrate to an aqueous solution of a molybdenum compound such as ammonium molybdate in advance, and when using cobalt as the element A shown in the general formula, use an aqueous solution of cobalt nitrate, for example, and use an alkali metal as B. When using an alkali metal source, use an alkali metal hydroxide or nitrate, when using phosphorus as C, use a phosphoric acid aqueous solution, and when using silicon as D, use colloidal silica, etc., and mix each aqueous solution thoroughly, and the resulting mud Add the previously pulverized bismuth tungsten binder to the mixture, mix well and concentrate, and mold the resulting clay-like material, then heat at 350°C to 650°C, preferably 400°C to 600°C. Calcinate at high temperature under air circulation to obtain the finished catalyst. Note that, if necessary, a powdered carrier material may be added to the slurry. The carrier is selected from silica gel, alumina, silicon carbide, diatomaceous earth, titanium oxide, Celite (trade name), etc., and silica gel, titanium oxide, and Celite are particularly suitable. The oxygen-containing compound of bismuth and tungsten, which is a feature of the present catalyst, has an atomic ratio of bismuth to tungsten of 0.01 to 6.0, preferably 0.1 to 4.0. In other words, a bismuth-tungsten compound with an atomic ratio exceeding 6.0 cannot form a stable bond, and during catalyst preparation or long-term use of the catalyst, the bonds of bismuth tungsten are broken and bismuth recombines with other components, causing the catalyst to deteriorate. This is because it disrupts the bond balance of each component and does not produce desirable results. Of course, in addition to satisfying such an atomic ratio, high-temperature treatment conditions are also essential. Oxygen-containing compounds of bismuth and tungsten form stable compounds when treated in this temperature range, and when incorporated into the catalyst composition of the present invention, their catalytic performance is raised to an extremely high level. . Heat treatment of a compound of bismuth and tungsten at a low temperature below 600°C will not stabilize it in the catalyst composition even if its atomic ratio satisfies the above range, and it will not be stabilized during catalyst preparation or during catalyst preparation. This is undesirable because it causes the bond balance in the catalyst composition to collapse during use. Furthermore, treatment at a high temperature exceeding 900° C. is also not preferred because it is difficult to obtain a stable bond of bismuth and tungsten and the bond is likely to change in the catalyst composition. The catalyst raw materials in the present invention are not limited to the above-mentioned compounds, and for bismuth and tungsten, bismuth halides such as bismuth chloride, bismuth salts of organic acids such as bismuth carbonate, bicarbonate, bismuth hydroxide, and bismuth acetate are used. Alkali metal salts of tungstic acid such as sodium tungstate, tungsten halides such as tungsten chloride, etc. are used as appropriate, but when halides or alkali salts are used, thorough cleaning is required after passing through the slurry. It goes without saying that there is. Regarding molybdenum, iron, and other catalyst raw materials, not only nitrates and organic acid salts, but also any compounds that can form their respective oxides in catalyst preparation can be used. Of course, compounds containing two or three of the elements constituting the above catalyst may also be used. In addition to the above methods, any method can be used to prepare the catalyst as long as each catalyst component in the catalyst composition can be uniformly mixed. For example, the preparation of bismuth and tungsten can be used. powder, powdered cobalt,
It is mixed with a mixture of oxides such as nickel, iron, molybdenum, phosphorus, antimony, tin, cerium, silicon, aluminum, titanium, etc., and a binder such as carboxymethyl cellulose that disappears by baking is added and kneaded uniformly. A desired catalyst composition can be obtained in the same manner. 250 to 450 using the catalyst obtained in this way.
℃ reaction temperature, under pressure of normal pressure to 10 atmospheres, 1-10% by volume of isobutylene or tert-butanol, 3-20% by volume of oxygen, 0-60% by volume of water vapor and 20-80% by volume of nitrogen gas. , contact time of raw material gas consisting of inert gas such as carbon dioxide 1.0 ~
It reacts in 10.0 seconds. Furthermore, the catalyst according to the present invention can be used in both fixed bed reactions and fluidized bed reactions.
The selection can also be made appropriately by those skilled in the art. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail by showing examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it goes against the gist thereof. In addition, the reaction rate, selectivity, and single flow yield in this invention shall be defined as follows. Reaction rate (mol%) = Number of moles of reacted isobutylene or tertiary-butanol / Number of moles of supplied isobutylene or tertiary-butanol x 100 Selectivity (mol%) = Number of moles of methacrolein produced / Number of moles of reacted isobutylene or tertiary-butanol Number of moles of Libutanol x 100 Single flow yield (mol%) = Number of moles of methacrolein produced/Number of moles of supplied isobutylene or tertiary butanol x 100 Example 1 291g of bismuth nitrate was added with 62ml of concentrated nitric acid. Dissolved in 1000 ml of acidified distilled water. To this aqueous solution, 660 ml of aqueous ammonia (28%) was added to obtain a white precipitate. This was washed separately with water, and 278 g of tungsten trioxide was added to the obtained white cake-like substance and thoroughly mixed, followed by drying at 230°C for 16 hours and further heat treatment at 750°C for 2 hours under air circulation.
The obtained yellow lumps were crushed to less than 100 mesh to obtain yellow powder. X-ray diffraction analysis of this powder revealed that d = 2.973, 3.207, as shown in the previous literature.
Bi 2 (WO 4 ) 3 with peaks at 2.706, 1.648, 1.915 and peaks at d=3.632, 3.817, 3.739, 2.610
It was found that it was a mixture of WO 3 and no bismuth oxide peak was observed. Separately, add 1060g of ammonium molybdate to distilled water.
873g of cobalt nitrate in 8000ml of aqueous solution
Aqueous solution of ferric nitrate dissolved in 600ml of distilled water
An aqueous solution of 71 g dissolved in 400 ml of distilled water, 150 g of silica sol containing 20% by weight of silica, and an aqueous solution of 25 g of potassium nitrate dissolved in 300 ml of distilled water were added and stirred at room temperature. The resulting suspension was concentrated by heating, dried, and then ground. Add the previous yellow powder to this powder and mix thoroughly, then add distilled water and mix well.
The catalyst was molded into a pellet with a length of 7 mm and dried, and then calcined at 500°C for 6 hours under air circulation to obtain a finished catalyst. The composition of this catalyst, excluding oxygen, was Bi 1.2 W 2.4 Fe 0.35 Mo 12 Co 6.0 K 0.5 Si 1.0 in atomic ratio (hereinafter, the catalyst composition will be expressed in the same manner). When the resulting catalyst was subjected to X-ray diffraction analysis, the bismuth tungstate peak was observed as is, and no peaks related to bismuth combined with other elements other than oxygen, such as bismuth molybdate, were observed. The thus obtained catalyst was packed into a steel reaction tube with an inner diameter of 25.4 mmφ to a layer length of 3000 mm, the external heating medium (molten salt) was heated to 340°C, and 6% by volume of isobutylene, 13.2% by volume of oxygen, and 10.0% by volume of water vapor were added. Volume %, nitrogen
A raw material gas having a composition of 70.8% by volume was introduced and the reaction was carried out for a contact time of 2.5 seconds (in terms of NTP), and the results shown in Table 1 were obtained. The analysis was performed using gas chromatography. After reacting with this catalyst for 5,000 hours, it was extracted and subjected to X-ray analysis, and no changes were observed compared to the catalyst before use. Comparative Example 1 A catalyst having the following composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the high-temperature treated product of bismuth and tungsten was not used. Fe 0.35 Mo 12 Co 6.0 K 0.5 Si 1.0 The obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. Comparative Example 2 A catalyst having the following composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that tungsten trioxide was not used. Bi 1.2 Fe 0.35 Mo 12 Co 6.0 K 0.5 Si 1.0 The obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. Comparative Example 3 In Example 1, bismuth and tungsten were
A catalyst having the same composition as the catalyst in Example 1 was obtained by carrying out the same procedure except that heat treatment was performed at 500° C. for 2 hours. The obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. Example 2 873 g of bismuth nitrate was dissolved in 1840 ml of distilled water which had been made acidic by adding 160 ml of concentrated nitric acid and heated to 80°C.
297 g of sodium tungstate was dissolved in 3500 ml of water, the pH of the solution was adjusted to 2.2 with nitric acid, heated to 80° C., and added to the bismuth nitrate solution with stirring. The resulting white precipitate was separated and washed with water until no sodium ions were detected. The obtained white cake was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a yellow powder. Separately, add 1060g of ammonium molybdate to 8000ml.
cobalt nitrate 873 in an aqueous solution dissolved in distilled water.
Aqueous solution of g dissolved in 800 ml of distilled water, nitric acid 2nd
An aqueous solution of 242 g of iron dissolved in 700 ml of distilled water, 150 g of silica sol containing 20% by weight of silica, and an aqueous solution of 25.6 g of rubidium hydroxide dissolved in 100 ml of distilled water were added and stirred at room temperature. After adding 90 ml of concentrated nitric acid and 500 g of ammonium nitrate to the resulting suspension, the above yellow powder was added,
The mixture was concentrated under heating and stirring, molded and dried in the same manner as in Example 1, and then calcined at 500° C. for 6 hours under air circulation to obtain a catalyst having the following composition. Bi 3.6 W 1.8 Fe 1.2 Mo 12 Co 6 Rb 0.5 Si 1.0 The obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. Example 3 485 g of bismuth nitrate was dissolved in 1000 ml of distilled water which had been made acidic by adding 104 ml of concentrated nitric acid. 1100 ml of ammonia water (28%) was added to this aqueous solution to obtain a white precipitate. This was washed separately with water, and 278 g of tungsten trioxide was added to the obtained white cake-like substance and thoroughly mixed, dried at 230°C for 16 hours, and further treated at 750°C for 2 hours under air circulation. The obtained yellow lumps were crushed to less than 100 mesh to obtain yellow powder. Separately, add 1060g of ammonium molybdate to distilled water.
873g of cobalt nitrate was dissolved in 8000ml of aqueous solution.
1000ml of 323g of ferric nitrate dissolved in 800ml of aqueous solution
150 g of silica sol containing 20% by weight of silica and 48.7 g of cesium nitrate in an aqueous solution dissolved in ml of distilled water.
An aqueous solution prepared by dissolving the above in 300 ml of distilled water was added to each, and the mixture was stirred at room temperature. After adding 90 ml of concentrated nitric acid and 500 g of ammonium nitrate to the resulting suspension, the above yellow powder was added, concentrated under heating and stirring, molded in the same manner as in Example 1, and then calcined at 500°C under air circulation for 6 hours to obtain the following. A catalyst with the following composition was obtained. Bi 2.0 W 2.4 Fe 1.6 Mo 12 Co 6 Si 1.0 Cs 0.5 The obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. Examples 4 to 8 Catalysts having the compositions shown in Table 1 were prepared in the same manner as in Example 1. The oxidation reaction conditions and results of isobutylene are shown in Table 1. The raw materials used were nickel, thallium, barium,
Strontium, calcium, magnesium, cerium, zirconium, nitrates are used as lead sources, phosphoric acid is used as phosphorus source, niobium pentoxide is used as niobium source, antimony trioxide is used as antimony source, and titanium dioxide is used as titanium source. there was. Example 9 A catalyst with the same composition and preparation method as in Example 1 was molded into a ring shape with an outer diameter of 6.0 mm, a length of 6.6 mm, and a hole diameter of 2.0 mm, and the same reaction as in Example 1 was carried out, and the results are shown in Table 1. I got the results. Example 10 Using the catalyst of Example 2 and using tertiary-butanol in place of isobutylene, 6% by volume of tertiary-butanol, 13.2% by volume of oxygen, and 4% by volume of water vapor.
A raw material gas having a composition of 76.8% by volume and nitrogen was introduced, and the reaction was carried out at a contact time of 2.5 seconds and a molten salt temperature of 330°C, and the following results were obtained. Tertiary-butanol reaction rate 100% Isobutylene selectivity 1.5% Methacrolein 〃 85.2% Methacrylic acid 〃 2.6% Isobutylene single stream yield 1.5% Methacrolein 〃 85.2% Methacrylic acid 〃 2.6%

【表】【table】

【表】 比較例 4 実施例1においてビスマスとタングステンを
950℃で2時間熱処理して行つた以外は同様に行
い、実施例1における触媒と同じ組成の触媒を得
た。得られた触媒を実施例1と同じ条件下で反応
したところ、イソブチレン転化率93.6%、メタク
ロレイン選択率85.0%、メタクリル酸選択率は
3.1%であつた。また、この触媒を使用して2000
時間反応を行つた後、抜き出してX線分析を行つ
たところ、モリブデン酸ビスマス化合物が少量で
あるが生成していた。 実施例 11 実施例1においてビスマスとタングステンを
650℃で2時間熱処理を行つた以外は同様に行い、
実施例1における触媒と同じ組成の触媒をえた。
えられた触媒を実施例1と同じ条件下で反応した
ところ、イソブチレン転化率98.9%、メタクロレ
イン選択率85.1%、メタクリル酸選択率2.5%で
あつた。また、この触媒を使用して5000時間反応
を行つた後、抜き出してX線分析を行つたとこ
ろ、使用前の触媒と変化は認められなかつた。 実施例 12 実施例1においてビスマスとタングステンを
850℃で2時間熱処理を行つた以外は同様に行い、
実施例1における触媒と同じ組成の触媒をえた。
えられた触媒を実施例1と同じ条件下で反応とた
ところ、イソブチレン転化率97.8%、メタクロレ
イン選択率84.9%、メタクリル酸選択率2.8%で
あつた。また、この触媒を使用して5000時間反応
を行つた後、抜き出しX線分析を行つたところ、
使用前の触媒と変化は認められなかつた。
[Table] Comparative example 4 In Example 1, bismuth and tungsten were
A catalyst having the same composition as the catalyst in Example 1 was obtained by carrying out the same procedure except that the heat treatment was performed at 950° C. for 2 hours. When the obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, the isobutylene conversion rate was 93.6%, the methacrolein selectivity was 85.0%, and the methacrylic acid selectivity was
It was 3.1%. Also using this catalyst 2000
After reacting for a period of time, it was extracted and subjected to X-ray analysis, and it was found that a bismuth molybdate compound was produced, albeit in a small amount. Example 11 In Example 1, bismuth and tungsten were
The same procedure was carried out except that heat treatment was performed at 650℃ for 2 hours.
A catalyst having the same composition as the catalyst in Example 1 was obtained.
When the obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, the isobutylene conversion rate was 98.9%, the methacrolein selectivity was 85.1%, and the methacrylic acid selectivity was 2.5%. Further, after performing a reaction using this catalyst for 5,000 hours, it was extracted and subjected to X-ray analysis, and no change was observed compared to the catalyst before use. Example 12 In Example 1, bismuth and tungsten were
The same procedure was carried out except that heat treatment was performed at 850℃ for 2 hours.
A catalyst having the same composition as the catalyst in Example 1 was obtained.
When the obtained catalyst was reacted under the same conditions as in Example 1, the conversion of isobutylene was 97.8%, the selectivity of methacrolein was 84.9%, and the selectivity of methacrylic acid was 2.8%. In addition, after 5000 hours of reaction using this catalyst, it was extracted and subjected to X-ray analysis.
No changes were observed with the catalyst before use.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 イソブチレン又はターシヤリーブタノールを
接触気相酸化してメタクロレインを製造するに際
して使用される、一般式組成が、 Mo12BiaWbFecAdBeCfDgOh (但し、Aはコバルトおよびニツケルから選ばれ
た少くとも1種の元素、Bはアルカリ金属、アル
カリ土類金属およびタリウムから選ばれた少くと
も1種の元素、Cはリン、アンチモン、スズ、セ
リウム、鉛、ニオビウムから選ばれた少くとも1
種の元素、Dはシリコン、アルミニウム、チタニ
ウム、ジルコニウムから選ばれた少くとも1種の
元素を表わし、a、b、c、d、e、f、g、h
はそれぞれの元素の原子比を表わし、モリブデン
を12としたときa=0.1〜10.0、b=0.5〜10.0で
a/bは0.01〜6.0、c=0.1〜10.0、d=2.0〜
20.0、eは0.01〜10.0、f=0〜10.0、g=0〜
30であり、hは各々の元素の原子価によつて定ま
る数値をとる)で表わされる触媒組成物を調製す
るに際して、Bi成分とW成分はビスマス化合物
とタングステン化合物との混合物をあらかじめ
600〜900℃の温度で焼成処理してえられた酸化物
の形で導入することを特徴とするメタクロレイン
製造用触媒組成物の調製方法。
[Claims] 1 The general formula composition used in producing methacrolein by catalytic gas phase oxidation of isobutylene or tertiary-butanol is Mo 12 Bi a W b Fe c A d B e C f D g O h (However, A is at least one element selected from cobalt and nickel, B is at least one element selected from alkali metals, alkaline earth metals, and thallium, and C is phosphorus, antimony, and tin. At least one selected from , cerium, lead, and niobium
The seed element D represents at least one element selected from silicon, aluminum, titanium, and zirconium, and a, b, c, d, e, f, g, h
represents the atomic ratio of each element, and when molybdenum is 12, a=0.1-10.0, b=0.5-10.0, a/b is 0.01-6.0, c=0.1-10.0, d=2.0-
20.0, e is 0.01~10.0, f=0~10.0, g=0~
30, and h is a value determined by the valence of each element.
A method for preparing a catalyst composition for producing methacrolein, which comprises introducing the catalyst composition in the form of an oxide obtained by calcination at a temperature of 600 to 900°C.
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