JPH0517392A - アクリル酸の製造方法 - Google Patents

アクリル酸の製造方法

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JPH0517392A
JPH0517392A JP3142282A JP14228291A JPH0517392A JP H0517392 A JPH0517392 A JP H0517392A JP 3142282 A JP3142282 A JP 3142282A JP 14228291 A JP14228291 A JP 14228291A JP H0517392 A JPH0517392 A JP H0517392A
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JP
Japan
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acid
formaldehyde
catalyst
acrylic acid
raw material
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JP3142282A
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English (en)
Inventor
Yasuyuki Tomoto
泰行 塔本
Hajime Yokoyama
肇 横山
Susumu Hakozaki
進 箱崎
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Nippon Synthetic Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Synthetic Chemical Industry Co Ltd
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    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はアクリル酸の製造において、酢酸並び
にホルムアルデヒド及び/又はホルムアルデヒド誘導体
を含有する原料ガスを接触させる触媒を提供する。 【構成】バナジウム、チタン、リン、酸素からなる触媒
の成分系に8族元素を更に加えた系からなる触媒を使用
する。 【効果】高空間速度において原料ガスを供給してもアク
リル酸の収率が著しく向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアクリル酸の製造におい
て、酢酸並びにホルムアルデヒド及び/又はホルムアル
デヒド誘導体を含有する原料ガスを接触させる触媒に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】酢酸並びにホルムアルデヒド及び/又は
ホルムアルデヒド誘導体を含有する原料ガスを触媒と接
触させることによりアクリル酸を製造する方法におい
て、かかる原料ガスを接触させる触媒としては、シリカ
やアルミナを主要成分とするものが古くから知られてい
る。しかし、目的物の収率面で不充分であることから、
近時、遷移金属元素を主要成分とするものが提案され、
中でも特開昭64−68335号公報記載のバナジウム
(V)−チタン(Ti)−リン(P)−酸素(O)系触
媒(原料ガス空間速度2700 1/hrで51モル
%)や特開昭64−68334号公報記載のV−ニッケ
ル(Ni)−P−O系触媒(原料ガス空間速度2700
1/hrで52モル%)が実用性の高いものと考えら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
技術においても収率的には満足出来るものではない。た
だ、例えば特開昭64−68335号公報記載の実施例
1には、原料ガス(組成はモル分率で酢酸が9.1%、
ホルムアルデヒド4.3%、窒素86.6%)の空間速
度を300 1/hrと低くして、アクリル酸の収率を
90モル%に向上させた記載があるが、工業的に不利で
あり、原料ガスの空間速度が大きい領域でもアクリル酸
の収率を向上させる更なる改善が望まれているのが実情
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者等はかか
る課題を解決するために鋭意研究を行った結果、V−T
i−P−O系に更に8族元素を加えることにより、アク
リル酸の収率が大幅に向上することを見い出し、本発明
を完成した。即ち、本発明は、「酢酸並びにホルムアル
デヒド及び/又はホルムアルデヒド誘導体を含有する原
料ガスを触媒と接触させることによりアクリル酸を製造
する方法において、 (ここでV,Ti,P,Oはそれぞれバナジウム、チタ
ン、リン、酸素を示し、Mは鉄、コバルト、ニッケル等
の8族元素から選ばれる元素を示す。a,b,c,dは
それぞれTi,P,M,Oの原子数を示し、aは0.3
−6.0、好ましくは1.0−4.0、bは2.0−1
3.0、好ましくは4.0−10.0、Cは0.1−
1.0、好ましくは0.1−0.6の範囲の値をとり、
dは酸素を除く他の成分の原子価を満足するに要する原
子数である。)なる成分を有する触媒を使用することを
特徴とするアクリル酸の製造方法。」である。かかる触
媒の各成分元素の原子数が上記規定範囲を外れた場合
に、アクリル酸の収率は低下する。
【0005】本発明の特徴は、触媒の成分元素として
V,Ti,P,Oの他に8族元素(M)を加えた点にあ
り、かかる元素Mの添加によりアクリル酸の収率を著し
く向上することができる。本発明の方法で用いる触媒は
成分元素のアンモニウム塩、ハロゲン化物、酸素酸、酸
素酸塩、水酸化物、酸化物等の混合物又は反応物を熱処
理して製造される。
【0006】該化合物の実用的な代表例を挙げれば、バ
ナジウム源としてはメタバナジウム酸アンモニウム、三
塩化バナジル、五酸化バナジウム、チタン源としては四
塩化チタン、水酸化チタン、硫酸チタン、チタンアルコ
キシド、リン酸源としては正リン酸、ピロリン酸、五酸
化リン、鉄源としては硝酸鉄、塩化鉄、硫酸鉄、コバル
ト源としては硝酸コバルト、塩化コバルト、硫酸コバル
ト、ニッケル源としては硝酸ニッケル、塩化ニッケル、
硫酸ニッケル等である。また、かかる各成分元素を含有
する化合物の混合物又は反応物の熱処理時までに乳酸、
グリコール酸、エチレングリコール、ブタンジオール、
ヘキサンジオール、ペンタンジオール等の二官能基含有
化合物を加えることにより、触媒の表面積が増し、反応
効率をよくすることができる。
【0007】かかる触媒は、そのままで使用され得る
が、担体に担持させても使用できる。担体としては、活
性炭、シリカゲル、アルミナ、シリカ−アルミナ等の表
面積の大きなものやアランダム、コランダム、軽石等の
表面積の小さなもの、ケイソウ土、アスベスト等の表面
積の中程度のものが挙げられる。また、表面積の大きな
シリカゲル、アルミナ、シリカ−アルミナ等を高温で焼
成処理して必要な表面積に低下させて使用することもあ
る。
【0008】次にかかる触媒の調製手段の一例を示す。
まず、四塩化チタンを低温で水に溶解し、これにアンモ
ニア水を加え、PHを調整して水酸化チタンのヒドロキ
シゲルを得る。これにリン酸を加えてスラリー状にして
おく。他方、メタバナジウム酸アンモニウムを乳酸とと
もに水に溶解し、バナジウムを5価から4価にする。
【0009】かかるバナジウム酸水溶液と8族元素の硝
酸塩を上述のチタンヒドロキシゲルのスラリーに加え、
撹拌下加熱し、ペースト状になるまで水分を蒸発させ、
その後50℃から200℃まで6時間かけて乾燥し、更
に200℃で6時間乾燥する。得られた固形物を8〜2
0メッシュに破砕・篩分した後1ml/分・gcatの
空気流通下300℃で2〜6時間、450℃で4〜6時
間熱処理して目的の触媒を得る。担体に触媒を担持させ
る場合には、上述のバナジウム酸水溶液と8族元素の硝
酸塩をチタンヒドロキシゲルのスラリーに加え、撹拌し
た後、かかるスラリー液を担体に含浸せしめて上記と同
様に乾燥熱処理して触媒を得る。
【0010】本発明のホルムアルデヒド誘導体とはホル
ムアルデヒドのメタノール溶液(モノメチルアセター
ル)、メチラール、トリオキサン、パラホルムアルデヒ
ド等であり、これらはホルムアルデヒド及び/又はホル
ムアルデヒド水溶液と混合して使用してもよい。
【0011】本発明の方法を実施するにあたっては、上
述の触媒を反応器に充填し、これに酢酸並びにホルムア
ルデヒド及び/又はホルムアルデヒド誘導体を含有する
原料ガスを通じて接触反応させる。その際、酢酸並びに
ホルムアルデヒド及び/又はホルムアルデヒド誘導体の
供給量のモル比は、ホルムアルデヒド誘導体をホルムア
ルデヒドに換算して、理論上は1:1が適当であるが、
実際上の供給比は個々の場合の反応条件に応じて適宜定
められ、通常は1:10〜10:1、好ましくは1:5
〜5:1で反応が行われる。この原料ガスは純粋な酢酸
やホルムアルデヒド、その誘導体のみではなく、窒素、
炭酸ガス等の不活性ガスで希釈されてもよく、また水蒸
気を含んでいてもよい。
【0012】この原料ガスを仕込む時の触媒に対する空
間速度(容積基準)は50〜5000 1/hr、好ま
しくは100〜3000 1/hrの範囲から選択する
のが適当である。本発明の触媒を使用する場合、特に2
000〜30001/hrの範囲において、従来の触媒
を使用した場合より顕著な収率の向上が認められる。反
応時の温度は200〜500℃、好ましくは300〜4
50℃の範囲で選ばれる。また反応圧力については常
圧、減圧、加圧の何れも採用できるが、通常、常圧程度
ないし若干の加圧とするのが適当である。
【0013】反応終了後のガスからアクリル酸を単離す
る方法としては、例えば、生成ガスをウォータースクラ
バー等を用い水と接触させ、アクリル酸と酢酸とからな
る水溶液混合物とホルムアルデヒドとを分離し、ついで
該混合物を蒸留して目的のアクリル酸を単離する方法が
挙げられる。未反応のホルムアルデヒドや酢酸は原料と
して再使用される。
【0014】
【作用】本発明の触媒は酢酸並びにホルムアルデヒド及
び/又はホルムアルデヒド誘導体からアクリル酸を製造
する反応において、その収率を著しく向上させる作用を
有する。
【0015】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。 実施例1 四塩化チタン15.8重量部を水2750重量部に溶解
した水溶液にアンモニア水を加え、PH8〜9に調整
し、生成した沈澱を濾過後水洗した。この沈澱のケーキ
に85重量%リン酸28.7重量部を加えて撹拌し、ス
ラリー状にした。一方、イオン交換水100重量部に乳
酸25重量部、メタバナジウム酸アンモニウム4.83
重量部を加え、撹拌下溶液が青色を呈するまで加熱し
た。
【0016】得られた溶液に硝酸鉄(9水和物)5.6
6重量部を溶解した。これを上記のチタンとリンを含む
スラリーに加え、撹拌下加熱し、ペースト状になるまで
水分を蒸発させた。その後、50℃から200℃まで6
時間かけて乾燥し、更に200℃で6時間乾燥した。得
られた固形物を8〜20メッシュに破砕・篩分した後1
ml/分・g catの空気流通下300℃で2時間、
450℃で4時間熱処理を行った。この触媒の原子組成
はV/Ti/P/Fe=1/2/6/0.33であっ
た。
【0017】この触媒を反応器に充填して350℃に保
ち、酢酸とホルムアルデヒドを含む原料ガス〔ホルムア
ルデヒド/酢酸/窒素=1/5/40(モル比)〕を空
間速度2100 1/hrで供給した。生成物を補集し
ガスクロマトグラフィーで分析したところ、ホルムアル
デヒドに対しアクリル酸の収率が63モル%であった。
【0018】実施例2−7 実施例1と同様にして、組成比をかえた触媒を調製し、
同例と同様の反応を行いアクリル酸を製造した。かかる
触媒の組成比とアクリル酸の収率を表1に示した。
【0019】
【表1】
【0020】比較例 実施例1に準じてV/Ti/P=1/2/6の触媒を調
製し、かかる触媒を用いて同例と同様にアクリル酸を製
造したところ、収率は50モル%であった。
【0021】実施例8,9 実施例1の硝酸鉄を硝酸ニッケル及び硝酸コバルトにか
えて調製した触媒を用いて同様の反応を行った。結果を
表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】
【発明の効果】本発明のV/Ti/P/8族元素/Oよ
りなる触媒は酢酸並びにホルムアルデヒド及び/又はホ
ルムアルデヒド誘導体からアクリル酸を製造する反応に
おいて、原料ガスの高空間速度においてもその収率を著
しく向上させるので、産業上極めて有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 酢酸並びにホルムアルデヒド及び/又は
    ホルムアルデヒド誘導体を含有する原料ガスを触媒と接
    触させることによりアクリル酸を製造する方法におい
    て、 (ここでV,Ti,P,Oはそれぞれバナジウム、チタ
    ン、リン、酸素を示し、Mは鉄、コバルト、ニッケル等
    の8族元素から選ばれる元素を示す。a,b,c,dは
    それぞれTi,P,M,Oの原子数を示し、aは0.3
    −6.0、bは2.0−13.0、Cは0.1−1.0
    の範囲の値をとり、dは酸素を除く他の成分の原子価を
    満足するに要する原子数である。)なる成分を有する触
    媒を使用することを特徴とするアクリル酸の製造方法。
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