JPH06211767A - アクリロニトリルの製造法 - Google Patents

アクリロニトリルの製造法

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JPH06211767A
JPH06211767A JP5007831A JP783193A JPH06211767A JP H06211767 A JPH06211767 A JP H06211767A JP 5007831 A JP5007831 A JP 5007831A JP 783193 A JP783193 A JP 783193A JP H06211767 A JPH06211767 A JP H06211767A
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Japan
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butane
acrylonitrile
catalyst
ammonia
reaction
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JP5007831A
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Takashi Ushikubo
孝 牛窪
Kazunori Oshima
一典 大島
Toru Ogoshi
徹 大越
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Mitsubishi Kasei Corp
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Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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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】 【構成】 n−ブタンをモリブデン、バナジウム及びテ
ルルを含有する複合酸化物触媒の存在下,アンモニアと
気相接触酸化反応させることを特徴とするアクリロニト
リルの製造法。 【効果】 n−ブタンから効率よくアクリロニトリルを
製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアクリロニトリルの製造
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アクリロニトリルは、繊維、合成樹脂、
合成ゴム等の重要な中間体として工業的に製造されてい
るが、その製造法としては、従来、プロピレンを、触媒
の存在下でアンモニアおよび酸素と気相において高温で
接触反応させる方法が最も一般的な方法として知られて
いる。
【0003】一方、プロパンとプロピレンとの間の価格
差のために、プロパンを出発原料とし、触媒の存在下で
アンモニアおよび酸素と気相で接触反応させる、いわゆ
るアンモ酸化反応法によりアクリロニトリルを製造する
方法の開発に関心が高まっている。
【0004】これらの報告の例として、例えば,本出願
人はMo−V−Te−Nb−O系触媒を用いたアルカン
からニトリル類を製造する方法がある(特開平2−25
7号)これによれば,プロパンからアクリロニトリルを
製造する以外にイソブタンからメタクリロニトリルの製
造が具体的に示されている。また,使用しうるアルカン
原料としてメタン,エタン,ブタン等の例示もあるが,
アンモ酸化反応により原料と炭素数の異なるニトリルが
生成することは示されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来,知
られているアクリロニトリル製造のためのアルカン原料
は専ら炭素数3個のプロパンに限定されており,特に比
較的高純度のプロパン原料を必要としていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の現
状に鑑みアクリロニトリルの製造法について鋭意検討を
続けていたところ,驚くべきことに,特定の触媒を使用
した場合には,アクリロニトリル製造のためのアルカン
原料としてプロパンだけではなくn−ブタンでも有効で
あることを見い出し、本発明に到達したものである。
【0007】すなわち、本発明の要旨は,n−ブタンを
モリブデン,バナジウム及びテルルを含有する複合酸化
物触媒の存在下,アンモニアと気相接触酸化反応させる
ことを特徴とするアクリロニトリルの製造法に存する。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いる複合酸化物触媒は,必須元素としてモリブデン,
バナジウム及びテルルを含有するものであり,その他,
通常,任意元素としてニオブ,アンチモン等を含有す
る。触媒の具体例としては,例えば,以下の式で示され
るものが挙げられる。
【0009】Moa b Tec x n (1) (式(1)において、XはNb,Ta,W,Ti,A
l,Zr,Cr,Mn,Fe,Ru,Co,Rh,N
i,Pd,Pt,Sb,Bi,B,InおよびCeの中
から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を表わし、 a=1とするとき、 b=0.01〜1.0 c=0.01〜1.0 x=0〜1.0 であり、また、nは他の元素の酸化状態により決定され
る。)
【0010】上述の(1)式の触媒では任意成分とし
て、Xで示される上記の元素が用いられるが、好ましく
はNb,Ta,W,Tiである。また、式(1)の係数
として、a=1とするとき、b=0.1〜0.6、c=
0.05〜0.4が特に好ましい。また,x=0.01
〜0.6が好ましい。
【0011】以上の触媒の調製方法は次のようである。
例えば、Moa b Tec Nbx n の場合、所定量の
メタバナジン酸アンモニウム塩を含む水溶液に、テルル
酸の水溶液、シュウ酸ニオブアンモニウム塩の水溶液お
よびパラモリブデン酸アンモニウム塩の水溶液を各々の
金属元素の原子比が所定の割合となるような量比で順次
添加し、蒸発乾固法、噴霧乾燥法、真空乾燥法等で乾燥
させ、最後に、残った乾燥物を、通常350〜700
℃、好ましくは400〜650℃の温度で、通常0.5
〜30時間、好ましくは1〜10時間、焼成して目的の
複合酸化物とする。
【0012】また、上記の焼成処理方法については、酸
素雰囲気中で行なう方法が最も一般的であるが、焼成の
雰囲気をむしろ酸素不存在下とすることが好ましい。具
体的には、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰
囲気中、または真空中で実施される。なお、上記の触媒
の原料は前述したものに限定されるのではなく、メタバ
ナジン酸アンモニウムの代わりに例えば、V2 5 ,V
2 3 ,VOCl3 あるいはVCl4 等を使用すること
ができ、テルル酸の代わりにTeO2 等が使用され、シ
ュウ酸ニオブアンモニウム塩の代わりに、NbCl5
Nb2 5 ,ニオブ酸等が使用され、パラモリブデン酸
アンモニウム塩の代わりにMoO3 ,MoCl 5 等を使
用することができる。
【0013】以上のように調製された複合酸化物は、そ
のままでも触媒としての活性を有するものであるが、ア
クリロニトリルの選択率および収率を、更に高めるため
に、該複合酸化物に特定酸化物を後添加した物質を触媒
として使用してもよい。この特定の酸化物としては、ア
ンチモン、ビスマス、セリウム,ホウ素等の酸化物が用
いられ、アンチモン酸化物が特に好ましい。これらの特
定の酸化物としては,例えば,アンチモン酸化物として
は、Sb2 3 ,Sb2 4 ,Sb2 5 のアンチモン
酸化物が例示される。また、場合によっては、酒石酸ア
ンチモニルアンモニウム、シュウ酸アンチモン等のアン
チモンを含有する有機化合物を(1)式の複合酸化物に
添加し、焼成した物質を触媒として用いてもよい。この
場合、アンチモンを含有する有機化合物を焼成すること
によりアンチモン酸化物に変換される。
【0014】以上の特定酸化物の複合酸化物への添加方
法としては、特定酸化物の複合酸化物との接触が有効に
行なわれるように両者を粉砕し混合しつつ実施される。
複合酸化物への特定酸化物の添加量は、複合酸化物に対
して重量比で、通常0.0001〜0.2、好ましく
は、0.001〜0.05である。添加後は、好ましく
は、通常300〜650℃、特に350〜600℃で焼
成する。焼成は窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
ス雰囲気中が好ましい。
【0015】本発明における触媒は、単独で用いること
ができるが、周知の担体、例えば、シリカ、アルミナ、
チタニア、アルミノシリケート、珪藻土等と共に使用す
ることもでき、反応の規模、方式等により適宜の形状お
よび粒径に成型される。
【0016】本発明の方法は、上述の触媒の存在下で、
n−ブタンをアンモニアと気相接触酸化反応させること
によりアクリロニトリルを製造するものである。原料の
n−ブタンは,反応生成物の精製等を考慮した場合,純
度の高いものが好ましいが,上述の触媒ではプロパンや
プロピレンからも有利にアクリロニトリルを製造するこ
とができるので,原料のn−ブタン中にプロパンやプロ
ピレンが含まれていても何ら支障はない。
【0017】本発明での酸化反応の機構の詳細は明らか
ではないが、上述の酸化物中に存在する酸素原子、ある
いは供給ガス中に存在させる分子状酸素によって行なわ
れる。供給ガス中に分子状酸素を存在させる場合、分子
状酸素は純酸素ガスでもよいが、特に純度は要求されな
いので、一般には空気のような酸素含有ガスを使用する
のが経済的である。供給ガスとしては、通常、n−ブタ
ン、アンモニアと酸素含有ガスの混合ガスを使用する
が、n−ブタンとアンモニアの混合ガスと酸素含有ガス
とを交互に供給してもよい。
【0018】また、実質的に分子状酸素が存在しないn
−ブタンとアンモニアのみを供給ガスとして気相接触反
応させることもできる。かかる場合は、反応帯域より触
媒の一部を適宜、抜き出して、該触媒を酸化再生器に送
り込み、再生後、触媒を反応帯域に再供給する方法が好
ましい。触媒の再生方法としては、触媒を、酸素、空
気、一酸化窒素等の酸化性ガスを再生器内の触媒に対し
て、通常300〜600℃で流通させる方法が例示され
る。
【0019】反応器方式は固定床、流動層等いずれも採
用できるが、発熱反応であるため、流動層方式の方が反
応温度の制御が容易である。反応に供給する空気の割合
は、生成するアクリロニトリルの選択率に関して重要で
あり、空気は、通常n−ブタンに対して25モル倍量以
下、特に1〜18モル倍量の範囲が高いアクリロニトリ
ル選択率を示す。また、反応に供与するアンモニアの割
合は、n−ブタンに対して0.2〜5モル倍量、特に
0.5〜3モル倍量の範囲が好適である。なお、本反応
は通常大気圧下で実施されるが、低度の加圧下または減
圧下で行なうこともできる。
【0020】本発明方法における反応温度としては,通
常350〜500℃,好ましくは380〜480℃程度
である。また、気相反応におけるガス空間速度SVは、
通常100〜10000h-1、好ましくは300〜20
00h-1である。また,空間速度と酸素分圧を調整する
ための希釈ガスとして、窒素、アルゴン、ヘリウム等の
不活性ガスを用いることができる。なお,反応生成物と
して,アクリロニトリルの外にアセトニトリル、青酸等
が副生するが、その生成量は極めて少ない。
【0021】
【実施例】以下、本発明を、実施例および比較例を挙げ
てさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えな
いかぎりこれらの実施例に限定されるものではない。ま
た,生成物の分析はガスクロマトグラフィーにて行っ
た。なお、以下の実施例および比較例における転化率
(%)、選択率(%)および収率(%)は、各々次式で
示される。
【0022】
【数1】n−ブタンの転化率(%)=(消費n−ブタン
のモル数/供給n−ブタンのモル数)×100 アクリロニトリルの収率(%)=(アクリロニトリルの
モル数/供給n−ブタンのモル数)×100
【0023】実施例1 実験式Mo1 0.3 Te0.23Nb0.12n で示される複
合酸化物と,該複合酸化物に対して20重量%SiO2
から成る触媒を次のように調製した。温水325ミリリ
ットルに15.7gのメタバナジン酸アンモニウム塩を
溶解し、これにテルル酸23.6g、パラモリブデン酸
アンモニウム塩78.9gを順次添加し、均一な水溶液
を調製した。該水溶液に、ニオブの濃度が0.456モ
ル/kgのシュウ酸ニオブアンモニウム水溶液117.
5gと所定料のSiO2を含むシリカゾル水溶液を混合
し、スラリーを調製した。該スラリーを蒸発乾固させ、
固体を得た。この固体を打錠成型器を用いて5mmΦ×
3mmLに成型したのち、粉砕し、16〜28メッシュ
に篩別し、窒素気流中窒素気流中600℃、2時間焼成
した。
【0024】このようにして得た固体触媒0.5mlを
反応器に充填し、反応温度410℃、空間速度SVを1
000h-1に固定して、n−ブタン:アンモニア:空気
=1:1.2:15のモル比でガスを供給し、気相接触
反応を行なった。その結果,n−ブタンの転化率は83
%,アクリロニトリルの収率は13%であり,青酸は
0.1%未満(検出限界以下)であった。
【0025】実施例2 実験式Mo1 0.3 Te0.23Nb0.12nの複合酸化物
を次のように調製した。温水325ミリリットルに1
5.7gのメタバナジン酸アンモニウム塩を溶解し、こ
れにテルル酸23.6g、パラモリブデン酸アンモニウ
ム塩78.9gを順次添加し、均一な水溶液を調製し
た。該水溶液に、ニオブの濃度が0.456モル/kg
のシュウ酸ニオブアンモニウム水溶液117.5gを混
合し、スラリーを調製した。該スラリーを蒸発乾固さ
せ、固体を得た。この固体を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型したのち、粉砕し、16〜28メッ
シュに篩別し、窒素気流中,600℃、2時間焼成し
た。
【0026】次に,該複合酸化物30gをメノウ乳鉢中
で粉砕し、これに4価の酸化アンチモン(Sb2 4
を0.23g添加混合した。この混合物を打錠成型器を
用いて5mmΦ×3mmLに成型したのち、粉砕し、1
6〜28メッシュに篩別し、窒素気流中,550℃、2
時間焼成した。このようにして得た触媒0.5mlを反
応器に充填し、反応温度440℃、空間速度SVを10
00h-1に固定して、n−ブタン:アンモニア:空気=
1:1.2:15のモル比でガスを供給し、気相接触反
応を行なった。その結果,n−ブタンの転化率は76
%,アクリロニトリルの収率は17%であり,青酸は
0.1%未満(検出限界以下)であった。
【0027】
【発明の効果】本発明により,n−ブタンよりアクリロ
ニトリルを効率よく製造することができる。従来,アク
リロニトリルの工業的製造原料として考えうるものとし
てはプロピレン,プロパンに限られていたので,原料の
多様化という面においても本発明の価値は大である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n−ブタンをモリブデン,バナジウム及
    びテルルを含有する複合酸化物触媒の存在下,アンモニ
    アと気相接触酸化反応させることを特徴とするアクリロ
    ニトリルの製造法。
  2. 【請求項2】 n−ブタンを下記(1)式で表される複
    合酸化物から成る触媒の存在下,アンモニアと気相接触
    酸化反応させることを特徴とするアクリロニトリルの製
    造法。 Moa b Tec x n (1) (式(1)において、XはNb,Ta,W,Ti,A
    l,Zr,Cr,Mn,Fe,Ru,Co,Rh,N
    i,Pd,Pt,Sb,Bi,B,InおよびCeの中
    から選ばれた1つまたはそれ以上の元素を表わし、 a=1とするとき、 b=0.01〜1.0 c=0.01〜1.0 x=0〜1.0 であり、また、nは他の元素の酸化状態により決定され
    る。)
  3. 【請求項3】 n−ブタンを請求項2の複合酸化物にア
    ンチモン酸化物を後添加して成る触媒の存在下,アンモ
    ニアと気相接触酸化反応させることを特徴とするアクリ
    ロニトリルの製造法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122625A (ja) * 1999-10-26 2001-05-08 Mitsubishi Chemicals Corp ニオブ含有複合金属酸化物の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001122625A (ja) * 1999-10-26 2001-05-08 Mitsubishi Chemicals Corp ニオブ含有複合金属酸化物の製造方法

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