JPH0596172A - メタクリル酸の製造方法 - Google Patents

メタクリル酸の製造方法

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JPH0596172A
JPH0596172A JP3262430A JP26243091A JPH0596172A JP H0596172 A JPH0596172 A JP H0596172A JP 3262430 A JP3262430 A JP 3262430A JP 26243091 A JP26243091 A JP 26243091A JP H0596172 A JPH0596172 A JP H0596172A
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molybdenum
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methacrylic acid
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Masako Ubuki
昌子 宇吹
Motomu Okita
求 大北
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタクロレインの気相接触酸化とメタクリル
酸を製造する際に、新規な調整法で得られる触媒を使用
して高収率を達成する。 【構成】 上記の反応に用いるリン、モリブデン、バナ
ジウム、及び銅を含有する多成分系触媒を調製する際
に、モリブデン成分の原料として、パラモリブデン酸ア
ンモニウムを用いて調製した触媒と三酸化モリブデンを
用いて調製した触媒とを混合して得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メタクロレインの気相
接触酸化によりメタクリル酸を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】メタクロレインを気相接触酸化してメタ
クリル酸を製造するにあたって、リン、モリブデン、バ
ナジウム系の多成分系触媒が多数知られており、これら
の触媒を用いる場合に触媒の寿命、副反応の抑制、装置
価格等の見地より、低い反応温度で収率を高く保つこと
が有利であることも知られているが、従来の方法で調製
された触媒を使用すると必ずしも満足できる結果が得ら
れていない。また上述の触媒を調製する際のモリブデン
原料としてパラモリブデン酸アンモニウム又は三酸化モ
リブデンを用い得ることも各々良く知られている。しか
し、反応成績が充分でなかったり、触媒活性の経時低下
が大きかったり、反応温度が高すぎたり、あるいは触媒
の調製法の再現性に欠けたりする欠点を有し、工業用触
媒としての使用に際しては更に改良が望まれているのが
現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、メタクロレ
インからメタクリル酸を有利に製造する方法のための触
媒の提供を目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、リン、モリブ
デン、バナジウム及び銅を含有する多成分系固体触媒に
おいてモリブデン成分の原料としてパラモリブデン酸ア
ンモニウムを使用して調製した触媒乾燥粉と三酸化モリ
ブデンを使用して調製した触媒乾燥粉とを混合して得ら
れる触媒を使用することを特徴とする、メタクロレイン
の気相接触酸化によるメタクリル酸の製造方法である。
【0005】本発明方法により得られるメタクリル酸製
造用触媒としては、一般式 Pa Mob c Cud e f g h (式中P、Mo、V、Cu及びOはそれぞれリン、モリ
ブデン、バナジウム、銅及び酸素、Xは砒素、ビスマ
ス、アンチモン、ゲルマニウム、ジルコニウム、テル
ル、銀、珪素及びホウ素からなる群より選ばれた少なく
とも一種の元素、Yはチタン、タングステン、鉄、亜
鉛、クロム、マグネシウム、タンタル、マンガン、バリ
ウム、ガリウム、セリウム及びランタンからなる群より
選ばれた少なくとも一種の元素、Zはカリウム、ルビジ
ウム、セシウム及びタリウムからなる群より選ばれた少
なくとも一種の元素、a、b、c、d、e、f、g及び
hは各元素の原子比率を示し、b=12のときa=0.
1〜3、c=0.01〜2、d=0.01〜1、e=0
〜3、f=0〜3、g=0.01〜3であり、hは前記
各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数であ
る)で表わされる組成を有することが好ましい。
【0006】本発明においては、パラモリブデン酸アン
モニウムをモリブデン原料としてリン、モリブデン、バ
ナジウム及び銅を含有する多成分系触媒の乾燥粉を製造
し、一方で三酸化モリブデンをモリブデン原料とする同
種の多成分系触媒の乾燥粉を製造し、両者を混合して成
型触媒を調製する。
【0007】これら二種類の触媒の調製法は、従来公知
の調製法を用いればよい。例えば、モリブデンの原料と
してパラモリブデン酸アンモニウムを使用して調製する
触媒の調製例としては、特開平2−22243号公報が
ある。具体的には、リン、モリブデン及びバナジウムを
含む触媒原料を水に溶解又は分散する。該原料混合液又
はスラリーを加熱攪拌しながら蒸発乾固する。得られた
固形物を乾燥後、紛砕し触媒乾燥粉を得る。また、モリ
ブデンの原料として三酸化モリブデンを使用して調製す
る触媒の調製例としては、特願平2−32585号公報
がある。同じように調製し触媒乾燥粉を得る。モリブデ
ン以外の他の触媒構成元素の原料化合物としては、酸化
物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物等を組合せて使
用することができる。二種類の触媒組成は同一である事
が好ましいが異ってもよい。
【0008】このようにして得られた二種類の乾燥粉の
混合方法としては、乾燥状態での混合、すなわち乾式混
合でもよいし、また、適当量の水を加えてスラリーに
し、スラリー状態での混合、すなわち湿式混合でもよ
い。パラモリブデン酸アンモニウムから調製した乾燥粉
と三酸化モリブデンから調製した乾燥粉との混合割合
は、重量比で0.05対0.95から0.95対0.0
5の範囲で選ぶことができるが、特に0.1対0.9か
ら0.9対0.1の範囲で選ぶことが好ましい。こうし
て得られた乾燥混合粉を成型し、空気流通下に熱処理す
ると目的の触媒が得られる。
【0009】本発明方法により得られた触媒は、無担体
でも有効であるが、シリカ、アルミナ、マグネシア、チ
タニア、シリカ・アルミナ、シリコンカーバイド等の不
活性担体に担持させるか、あるいはこれで混合希釈して
用いることもできる。
【0010】本発明の実施に際して、原料ガス中のメタ
クロレインの濃度は特に限定されるものではないが、通
常1〜20容量%が適当であり、特に3〜10容量%が
好ましい。原料メタクロレインは水、低級飽和アルデヒ
ド等の不純物を少量含んでいてもよく、これらの不純物
は反応に実質的に悪影響を与えない。
【0011】酸素源としては空気を用いるのが経済的で
あるが、必要ならば純酸素で富化した空気も用い得る。
原料ガス中の酸素濃度はメタクロレインに対するモル比
で規定され、この値は0.3〜4、特に0.4〜2.5
が好ましい。原料ガスは窒素、水蒸気、炭酸ガス等の不
活性ガスを加えて希釈してもよい。反応圧力は常圧から
数気圧までがよい。反応温度は230〜450℃の範囲
で選ぶことができるが、特に、250〜400℃が好ま
しい。反応は固定床でも流動床でも行うことができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明による触媒の調製法、および、
それを用いての反応例を具体的に説明する。実施例、比
較例中、メタクロレインの反応率、生成するメタクリル
酸の選択率は以下のように定義される。
【0013】
【数1】
【0014】下記実施例、比較例中の部は重量部であ
り、分析はガスクロマトグラフィーにより行った。
【0015】実施例1 パラモリブデン酸アンモニウム100部、メタバナジン
酸アンモニウム2.8部及び硝酸セシウム9.2部を純
水100部に溶解した。これに85%リン酸8.7部を
純水30部に溶解した溶液を加えた。次に、硝酸銅1.
1部を純水30部に溶解した溶液を加えた。得られた混
合液をA液とする。一方、三酸化モリブデン100部、
五酸化バナジウム2.6部及び85%リン酸10.7部
を純水400部に加え、3時間加熱還流した。これに酸
化銅0.5部を加え、更に2時間加熱還流した。還流
後、純水100部で溶解した重炭酸セシウム11.2部
を加え、次に純水50部に溶解した炭酸アンモニウム5
部を加えた。得られた混合液をB液とする。A液及びB
液をそれぞれ別々に加熱攪拌しながら蒸発乾固した。得
られた固形物を120℃で16時間乾燥したのち、粉砕
した。
【0016】次に、A液から得られた粉末とB液から得
られた粉末を1対1の重量比で混合したのち加圧成型
し、空気流通下に380℃で3時間熱処理したものを触
媒として用いた。得られた触媒の酸素以外の元素の組成
(以下同じ)は、P1.6 Mo120.5 Cu0.1 Cs1
あった。この触媒を反応器に充填し、メタクロレイン5
%、酸素10%、水蒸気30%及び窒素55%(容量
%)の混合ガスを反応温度290℃、接触時間3.6秒
で通じた。生成物を捕集しガスクロマトグラフィーで分
析したところ、メタクロレイン反応率86.0%、メタ
クリル酸選択率84.4%であった。
【0017】比較例1 実施例1のA液から得られた粉末だけを使用して加圧成
型した以外は実施例1と同じ方法で触媒を調製した。こ
の触媒の元素の組成は実施例1と同じである。この触媒
を用い、実施例1と同じ条件で反応を行ったところ、メ
タクロレイン反応率82.0%、メタクリル酸選択率8
2.1%であった。
【0018】比較例2 実施例1のB液から得られた粉末だけを使用して加圧成
型した以外は実施例1と同じ方法で触媒を調製した。こ
の触媒を用い、実施例1と同じ条件で反応を行ったとこ
ろ、メタクロレイン反応率86.1%、メタクリル酸選
択率82.5%であった。
【0019】実施例2 パラモリブデン酸アンモニウム100部、メタバナジン
酸アンモニウム3.9部、硝酸カリウム1.4部及び硝
酸ルビジウム4.9部を純水100部に溶解した。これ
に85%リン酸7.6部、硝酸銅1.1部及び硝酸第二
鉄3.8部をそれぞれ純水30部に溶解した溶液を順次
加えた。続いて、酸化ゲルマニウム1.5部とホウ酸
0.6部を加えた。得られた混合液をA液とする。
【0020】一方、三酸化モリブデン100部、メタバ
ナジン酸アンモニウム4.7部、85%リン酸9.3
部、酸化ゲルマニウム1.8部及びホウ酸0.7部を純
水400部に加え、3時間加熱還流した。これに硝酸銅
1.4部と硝酸第二鉄4.7部をそれぞれ純水30部に
溶解した溶液を加え、更に2時間加熱還流した。還流
後、純水30部に溶解した硝酸カリウム1.8部と純水
50部に溶解した硝酸ルビジウム6.0部を加え、続い
て、純水100部に溶解した硝酸アンモニウム10部を
加えた。得られた混合液をB液とする。A液及びB液を
それぞれ別々に加熱攪拌しながら蒸発乾固した。得られ
た固形物を120℃で16時間乾燥したのち、粉砕し
た。
【0021】次に、A液から得られた粉末100部とB
液から得られた粉末100部にそれぞれ30部の純水を
加えてスラリーにし、混合した。得られた混合スラリー
を再び120℃で16時間乾燥したのち、粉砕した。こ
の粉末を加圧成型し、空気流通下に380℃で3時間熱
処理したものを触媒として用いた。得られた触媒の元素
の組成は、 P1.4 Mo120.7 Cu0.1 Fe0.2 Ge0.3 0.2
0.3 Rb0.7 であった。この触媒を用い、実施例1と同じ条件で反応
を行ったところ、メタクロレイン反応率90.5%、メ
タクリル酸選択率89.6%であった。
【0022】比較例3 実施例2のA液から得られた粉末だけを使用して加圧成
型した以外は実施例2と同じ方法で触媒を調製した。こ
の触媒を用い、実施例1と同じ条件で反応を行ったとこ
ろ、メタクロレイン反応率88.0%、メタクリル酸選
択率86.5%であった。
【0023】比較例4 実施例2のB液から得られた粉末だけを使用して加圧成
型した以外は実施例2と同じ方法で触媒を調製した。こ
の触媒を用い、実施例1と同じ条件で反応を行ったこと
ろ、メタクロレイン反応率90.6%、メタクリル酸選
択率87.7%であった。
【0024】実施例3〜8 A液(モリブデン成分の原料としてパラモリブデン酸ア
ンモニウム使用)から得られた乾燥粉末とB液(モリブ
デン成分の原料として三酸化モリブデン使用)から得ら
れた乾燥粉末の重量混合割合を変えた以外は実施例1に
準じて表−1の各触媒を調製した。実施例1と反応温度
以外は同一条件で反応し表−1の結果を得た。
【0025】比較例5〜10 それぞれ実施例3〜8のA液から得られた粉末だけを使
用して表−1の各比較触媒を調製した。実施例1と反応
温度以外は同一条件で反応し表−1の結果を得た。
【0026】比較例11〜16 それぞれ実施例3〜8のB液から得られた粉末だけを使
用して表−1の各比較触媒を調製した。実施例1と反応
温度以外は同一条件で反応し表−1の結果を得た。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】本発明方法で用いる触媒はモリブデン成
分の原料としてパラモリブデン酸アンモニウムを使用し
た場合及び三酸化モリブデンを使用した場合のいずれよ
りも成績が向上する効果を有している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リン、モリブデン、バナジウム及び銅を
    含有する多成分系触媒においてモリブデン成分の原料と
    してパラモリブデン酸アンモニウムを使用して調製した
    触媒乾燥粉と三酸化モリブデンを使用して調製した触媒
    乾燥粉とを混合して得られる触媒を使用することを特徴
    とする、メタクロレインの気相接触酸化によるメタクリ
    ル酸の製造方法。
  2. 【請求項2】 メタクリル酸製造用触媒が、一般式 Pa Mob c Cud e f g h (式中P、Mo、V、Cu及びOはそれぞれリン、モリ
    ブデン、バナジウム、銅及び酸素、Xは砒素、ビスマ
    ス、アンチモン、ゲルマニウム、ジルコニウム、テル
    ル、銀、珪素及びホウ素からなる群より選ばれた少なく
    とも一種の元素、Yはチタン、タングステン、鉄、亜
    鉛、クロム、マグネシウム、タンタル、マンガン、バリ
    ウム、ガリウム、セリウム及びランタンからなる群より
    選ばれた少なくとも一種の元素、Zはカリウム、ルビジ
    ウム、セシウム及びタリウムからなる群より選ばれた少
    なくとも一種の元素、a、b、c、d、e、f、g及び
    hは各元素の原子比率を示し、b=12のときa=0.
    1〜3、c=0.01〜2、d=0.01〜1、e=0
    〜3、f=0〜3、g=0.01〜3であり、hは前記
    各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数であ
    る)で表わされる組成を有する触媒であることを特徴と
    する、第1請求項に記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003518429A (ja) * 1998-09-09 2003-06-10 ブーバイヤン・ペトロケミカル・カンパニー(ケイ・エス・シー) 多価二官能性触媒及びこのような触媒の実現方法
US7253309B2 (en) 2002-02-07 2007-08-07 Nippon Shokubai Co., Ltd Method for production of methacrylic acid
KR100760461B1 (ko) * 2004-12-09 2007-10-04 주식회사 엘지화학 헤테로폴리산 촉매의 제조방법
EP2505577A1 (en) 2003-06-05 2012-10-03 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for production of (meth)acrylic acid

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