JPH06172250A - メタクロレイン及びメタクリル酸の製造方法 - Google Patents

メタクロレイン及びメタクリル酸の製造方法

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JPH06172250A
JPH06172250A JP4327919A JP32791992A JPH06172250A JP H06172250 A JPH06172250 A JP H06172250A JP 4327919 A JP4327919 A JP 4327919A JP 32791992 A JP32791992 A JP 32791992A JP H06172250 A JPH06172250 A JP H06172250A
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JP
Japan
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methacrylic acid
oxide
methacrolein
butanes
isobutane
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JP4327919A
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English (en)
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Takashi Ushikubo
孝 牛窪
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Mitsubishi Kasei Corp
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Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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    • 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

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ブタン類を分子状酸素を用いて気相接触酸化
反応を行なうにあたり、P−Mo−V−W−O系酸化物
を、Ta2 5 ,Nb2 5 及びZrO2 のうちの少な
くとも1種を硫酸イオンで処理した担体に担持させた触
媒を用いることを特徴とするメタクロレイン及びメタク
リル酸の製造方法。 【効果】 本発明によれば、ブタン類から一段酸化法に
より、メタクロレイン及びメタクリル酸を効率よく生成
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブタン類を分子状酸素に
より気相接触酸化して、メタクロレイン及びメタクリル
酸を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】メタクロレイン及びメタクリル酸は合成
樹脂や塗料などの原料として工業的に重要なメタクリル
酸エステルの中間原料である。従来、イソブテンの様な
不飽和炭化水素を原料として気相接触酸化によりメタク
ロレイン及びメタクリル酸を製造する方法について多く
の提案がなされてきた。
【0003】しかしながら、イソブテンよりも安価なブ
タン類を原料に気相接触酸化してメタクロレイン及びメ
タクリル酸を製造する方法に関しては、いまだ工業的に
満足できる方法は提案されていない。ブタン類のうち、
イソブタンからメタクロレイン及びメタクリル酸を製造
する方法としては、イソブタンを一度イソブテンに転化
させる方法(USP4,413,147)、あるいは第
三ブチルヒドロペルオキシド及び第三級ブタノールに転
化させる方法(USP3,470,239)などがある
が、副生する水素の処理や製造プロセスが複雑であるな
どの欠点があり、一段酸化法が望まれている。
【0004】一方、イソブタンの一段酸化法によるメタ
クロレイン及びメタクリル酸の製造方法、特に使用され
る触媒に関して、
【0005】
【表1】 Mo−Sb−P−O系触媒(特開昭55−62041) P(またはAs)−Mo系ヘテロポリ酸触媒(特開昭6
3−145249) P−Mo−V−B−O系触媒(特開平4−59738) P−Mo−V−O系触媒(特開平4−59739)
【0006】などが提案されているが、目的とするメタ
クロレイン及びメタクリル酸の収率が低いという欠点を
有し、改良が望まれている。さらに上記した様な提案に
おいてはメタクロレイン及びメタクリル酸の原料がイソ
ブタンに限定されており、n−ブタンを含むブタン類を
使用した例は報告されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点を解決し、ブタン類からメタクロレイン及びメタク
リル酸を効率よく生成させる方法の提供を目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者はブタン類を活
性化してメタクロレイン及びメタクリル酸を生成させる
ための有効な触媒の探索を行なった結果、本発明に到達
した。即ち、本発明の要旨は、ブタン類を分子状酸素を
用いて気相接触酸化反応させることによりメタクロレイ
ン及びメタクリル酸を製造するにあたり、一般式
(I):
【0009】
【化2】Pa Mob c d x …(I)
【0010】(式中、P,Mo,V,W及びOはそれぞ
れリン、モリブデン、バナジウム、タングステン及び酸
素を示し、また、a,b,c,d及びxは各元素の原子
比率を表わし、a=1のときb=1〜18、c=0〜
4、d=0〜4、であり、x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
を有する酸化物を、酸化タンタル、酸化ニオブ及び酸化
ジルコニウムからなる群より選ばれた少なくとも1種の
酸化物を硫酸イオンで処理することによって得られた担
体に担持させた触媒を用いることを特徴とするメタクロ
レイン及びメタクリル酸の製造方法に存する。
【0011】以下に本発明について詳細に説明する。本
発明方法において使用される触媒のうちのP,Mo,V
及びWからなる酸化物は少なくともその一部がヘテロポ
リ酸構造をとっていることが好ましい。これらの元素か
らなるヘテロポリ酸の製造方法として例えば特開昭52
−138499に記されている様なMo,V及びPの各
酸化物及び/又はオキシ酸を含有し、さらにWの酸化物
及び/又はオキシ酸を含有していてもよい水性スラリー
を水熱反応させる方法が挙げられる。ブタン類をメタク
ロレイン及びメタクリル酸に転化させる上で好ましく
は、一般式(I):
【0012】
【化3】Pa Mob c d x …(I)
【0013】の各元素の原子比率は、a=1のとき、b
=7〜12、c=1〜3、d=0〜2であり、x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表わ
される。さらに、上記一般式(I)で示された酸化物
は、アンチモン、銅、鉄、セシウム、ホウ素、カリウ
ム、ヒ素及びルテニウムからなる群より選ばれた元素を
含んでいてもよく、このときリン原子1に対して0〜4
の原子比率となるのが好ましい。その際、一般式(I)
は、一般式(II):
【0014】
【化4】Pa Mob c d e x …(II)
【0015】(式中、P,Mo,V,W及びOはそれぞ
れリン、モリブデン、バナジウム、タングステン及び酸
素を示し、Qはアンチモン、銅、鉄、セシウム、ホウ
素、カリウム、ヒ素及びルテニウムからなる群より選ば
れた元素を示し、また、a,b,c,d,e及びxは各
元素の原子比率を表わし、a=1のときb=1〜18、
c=0〜4、d=0〜4、e=0〜4であり、x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)と表わすことができる。
【0016】本発明方法においては上記したP,Mo,
V及びWからなる酸化物を担持する担体の選択がきわめ
て重要であり、担体として酸化タンタル、酸化ニオブ及
び酸化ジルコニウムからなる群より選ばれた少なくとも
1種を硫酸イオンで処理して得られた酸化物担体を使用
することを特徴とする。特に硫酸イオンで処理された酸
化タンタルが好ましい。これら酸化物を担体に使用した
場合、イソブタンのみでなく、n−ブタンからもメタク
ロレインおよびメタクリル酸が生成する。
【0017】この様な現象の化学的な説明は未だ不十分
であるが、特開平2−56439及びApplied
Catalysis 67巻、25ページによると、硫
酸イオンで処理された酸化タンタル上でn−ブタンがイ
ソブタンに異性化すると報告されており、生成したイソ
ブタンあるいは異性化の中間体が気相接触酸化反応を受
けてメタクロレイン及びメタクリル酸を生成すると推定
される。
【0018】酸化タンタル、酸化ニオブ及び酸化ジルコ
ニウムの硫酸イオンによる処理は、通常0.1N〜2N
程度の硫酸水溶液に含浸させたのち、濾過、乾燥し、次
いで100〜500℃で加熱処理する方法が一般的であ
る。なお、硫酸以外でも、熱分解、加水分解等により硫
酸イオンを生成する化合物、例えば硫酸アンモニウム、
塩化スルフリル等を使用することができる。
【0019】この様にして得られた硫酸イオンで処理さ
れた酸化物に、前記したP,Mo,V及びWからなる酸
化物を担持させることにより、本発明で使用する触媒が
調製される。硫酸イオンで処理された酸化物担体とそれ
に担持されているP,Mo,V及びWからなる酸化物と
の合計重量に対するP,Mo,V及びWからなる酸化物
の担持量は20〜70重量%が一般的である。
【0020】さらに本反応に実質的に不活性な物質、例
えばシリカ、シリコンカーバイド、アルミナ等を担体、
あるいは希釈剤として添加することも可能である。本発
明の原料物質であるブタン類は、イソブタン及び/又は
n−ブタンであるが、イソブタン濃度が高い方が好まし
い。また、窒素、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、水
蒸気などにより希釈することも可能である。
【0021】酸素源としては例えば純酸素あるいは空気
を使用することができる。反応圧力は大気圧及び若干の
減圧あるいは加圧のもとで実施可能である。反応温度は
通常270〜450℃、好ましくは300〜400℃で
ある。また反応方式は固定床、流動床、移動床いずれを
採用してもよい。
【0022】
【実施例】以下に本発明の具体的態様を実施例によりさ
らに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない
限り、以下の実施例によってその範囲を制約されるもの
ではない。
【0023】実施例1 (1)実験組成P1 Mo111 n を有する酸化物を次
の様に調製した。三酸化モリブデン158.3g、五酸
化バナジウム9.05g及びリン酸(85%水溶液)1
1.5gを秤量し、水1リットルを加えて橙色のスラリ
ーを調製した。これを還流冷却器を備えたフラスコに入
れ、水洗した空気を吹きこみ、加熱した。沸騰状態で1
00時間保持したところ鮮赤色の溶液を得た。微量の不
溶物を濾過除去し、水溶液をロータリーエバポレーター
を用いて約150mlに濃縮し、室温で静置し結晶を得
た。
【0024】(2)酸化タンタルの調製、硫酸による処
理を行なった。五塩化タンタル25gをエタノール25
0ml中に溶解し、この溶液中に水酸化カリウム(含量
85%)23.1gをエタノール250mlに溶解して
得た液を、少量ずつ滴下して白色の沈殿を生成させた
後、これを1日静置して沈殿の熟成を行なった。続いて
遠心分離器により白色沈殿と上澄液とを分離した。1N
塩酸水溶液1リットル中にこの沈殿物を分散させ、液を
加熱沸騰させて1時間保持した。室温まで冷却した後、
遠心分離器により沈殿物と液とを分離した。再び同様に
1N塩酸水溶液中での煮沸分散洗浄を1時間行なった。
続いて脱イオン水1リットル中での煮沸分散洗浄を1時
間ずつ3回行なった。各回の洗浄ごとに遠心分離を行な
い、沈殿物と液とを分離した。次に沈殿物を真空乾燥器
中で120℃、6時間乾燥した。この様にして得た酸化
タンタル5gを1N硫酸100ml中に1日浸漬した
後、濾過し、次いで真空乾燥器中で120℃、5時間乾
燥した。さらに乾燥空気流通下、300℃で2時間焼成
した。
【0025】(3)上記(1)で得られた酸化物2gを
水10mlに溶解し、上記(2)で得られた硫酸処理さ
れた酸化タンタル2gを添加し、ロータリーエバポレー
ターを用いて水分を除去した。得られた物質を150℃
で6時間乾燥させ、実験組成P 1 Mo111 x (50
wt%)/硫酸処理酸化タンタルの固体を得た。
【0026】(4)上記(3)のようにして得た固体を
粉砕し、16〜28メッシュに篩分し、0.5mlを固
定床流通式反応器に充填した。反応温度350℃、空間
速度(SV)1800h-1のもとでイソブタン/酸素/
窒素=4/8/88(容量%)の反応ガスを供給した。
イソブタンの転化率は28.5%、メタクロレインの収
率は3.8%、メタクリル酸の収率は11.7%であっ
た。但し、イソブタンの転化率は以下のように定義する
ものとする。
【0027】
【数1】
【0028】実施例2 実施例1(1)における三酸化モリブデン、五酸化バナ
ジウム及びリン酸(85%水溶液)の量を各々144.
0g、18.2g、11.4gとした以外は実施例1と
同様に酸化物の調製、硫酸で処理された酸化タンタルへ
の担持を行ない、実験組成P1 Mo102 x (50w
t%)/硫酸処理酸化タンタルを有する物質を得た。こ
の様にして得た物質を用いて実施例1(4)と同様の条
件のもとでイソブタンの気相接触酸化反応を行なった。
反応結果を表−1に示す。
【0029】実施例3 三酸化モリブデン、五酸化バナジウム、リンタングステ
ン酸及びリン酸(85wt%水溶液)を各々144.0
g、9.05g、28.3g、11.5g用いて、実施
例1(1)と同様に酸化物の調製を行なった。以下、実
施例1と同様に硫酸で処理された酸化タンタルへの担持
を行ない、実験組成P1 Mo101 1x (50wt
%)/硫酸処理酸化タンタルを有する物質を得た。この
様にして得た物質を用いて実施例1(4)と同様の条件
のもとでイソブタンの気相接触酸化反応を行なった。反
応結果を表−1に示す。
【0030】比較例1 実施例1(2)に記した酸化タンタルの硫酸処理を実施
しなかった以外は実施例1と同様の調製を行ない、実験
組成P1 Mo111 x (50wt%)/酸化タンタル
を有する物質を得た。この様にして得た物質を用いて実
施例1(4)と同様の条件のもとでイソブタンの気相接
触酸化反応を行なった。反応結果を表−1に示す。
【0031】比較例2 実施例1における硫酸処理された酸化タンタルのかわり
に粉末状珪藻土担体を用いた以外は実施例1と同様の調
製を行ない、実験組成P1 Mo111 x (50wt
%)/珪藻土を有する物質を得た。この様にして得た物
質を用いて、実施例1(4)と同様の条件のもとでイソ
ブタンの気相接触酸化反応を行なった。反応結果を表−
1に示す。
【0032】実施例4 実施例1(2)における酸化タンタルのかわりにCBM
M社製水酸化ニオブを用いて実施例1(2)と同様に硫
酸による処理を行なった。以下、実施例1(3)と同様
の調製を行ない、実験組成P1 Mo111 x (50w
t%)/硫酸処理酸化ニオブを有する物質を得た。この
様にして得た物質を用いて実施例1(4)と同様の条件
のもとでイソブタンの気相接触酸化反応を行なった。反
応結果を表−1に示す。
【0033】実施例5 実施例1(2)における酸化タンタルのかわりに市販の
含水酸化ジルコニウムを用いて実施例1(2)と同様に
硫酸による処理を行なった。以下、実施例1(3)と同
様の調製を行ない、実験組成P1 Mo111 x (50
wt%)/硫酸処理酸化ジルコニウムを有する物質を得
た。この様にして得た物質を用いて実施例1(4)と同
様の条件のもとでイソブタンの気相接触酸化反応を行な
った。反応結果を表−1に示す。
【0034】
【表2】
【0035】実施例6 実施例1においてイソブタンのかわりにn−ブタンを供
給した以外は実施例1と同様に触媒の調製、気相接触酸
化反応を行なった。その結果n−ブタンの転化率は8.
2%、メタクロレインの収率は0.18%、メタクリル
酸の収率は0.85%であった。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、ブタン類から一段酸化
法により、メタクロレイン及びメタクリル酸を効率よく
生成させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 57/05 9356−4H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブタン類を分子状酸素を用いて気相接触
    酸化反応させることによりメタクロレイン及びメタクリ
    ル酸を製造するにあたり、一般式(I): 【化1】Pa Mob c d x …(I) (式中、P,Mo,V,W及びOはそれぞれリン、モリ
    ブデン、バナジウム、タングステン及び酸素を示し、ま
    た、a,b,c,d及びxは各元素の原子比率を表わ
    し、a=1のときb=1〜18、c=0〜4、d=0〜
    4、であり、x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酸化
    物を、酸化タンタル、酸化ニオブ及び酸化ジルコニウム
    からなる群より選ばれた少なくとも1種の酸化物を硫酸
    イオンで処理することによって得られた担体に担持させ
    た触媒を用いることを特徴とするメタクロレイン及びメ
    タクリル酸の製造方法。
JP4327919A 1992-12-08 1992-12-08 メタクロレイン及びメタクリル酸の製造方法 Pending JPH06172250A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6747172B1 (en) 1999-10-12 2004-06-08 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for preparing methacrylic acid

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6747172B1 (en) 1999-10-12 2004-06-08 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for preparing methacrylic acid

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