JPH06374A - 不飽和カルボン酸製造用触媒の調製法 - Google Patents

不飽和カルボン酸製造用触媒の調製法

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JPH06374A
JPH06374A JP4161409A JP16140992A JPH06374A JP H06374 A JPH06374 A JP H06374A JP 4161409 A JP4161409 A JP 4161409A JP 16140992 A JP16140992 A JP 16140992A JP H06374 A JPH06374 A JP H06374A
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徹 塩谷
Hiroyuki Naito
啓幸 内藤
Motomu Okita
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不飽和アルデヒドの気相接触酸化による不飽
和カルボン酸製造用触媒の新規な製造法を提供する。 【構成】 少くともモリブデン及びバナジウムを含む触
媒成分に活性炭粉末を加えて賦型し、熱処理する触媒の
調製法。 【効果】 触媒の成型性が改善され、不飽和カルボン酸
の収率も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不飽和アルデヒドの気
相接触酸化により不飽和カルボン酸を製造する際に使用
する触媒の調製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、不飽和アルデヒドを気相接触酸化
して不飽和カルボン酸を製造する方法及び触媒に関し、
数多くの提案がなされている。その中には触媒調製時に
アルコール類、含窒素ヘテロ環化合物やその他の種々な
化合物が使用されたものがある。例えば特開昭60−2
39439号、特開昭55−73347号等の報告があ
る。しかしこれらは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、後処理が煩雑であるなど
の欠点を有し、工業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、不飽和アル
デヒドから不飽和カルボン酸を有利に製造する新規な触
媒の調製法の提供を目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の触
媒調製法を改善すべく鋭意研究した結果、従来の方法よ
り触媒の成型性が向上し、しかも不飽和カルボン酸が高
収率で得られる新規な触媒の調製法を見い出した。本発
明は、不飽和アルデヒドを分子状酸素で気相接触酸化し
不飽和カルボン酸を製造するための触媒であって、少な
くともモリブデン及びバナジウムを含む触媒成分に、平
均粒径1〜500μmの活性炭粉末を添加して賦型し、
熱処理することを特徴とする不飽和カルボン酸製造用触
媒の調製法である。
【0005】本発明においては、特定の範囲の粒径を持
つ活性炭粉末が触媒の賦型時に添加されていることが重
要である。活性炭粉末の平均粒径が1μm未満だと使用
する活性炭粉末の二次凝集が起こったり、粉塵が舞いや
すいなど、取り扱いが煩雑になるわりには活性炭粉末の
添加効果が少ない。また、添加する活性炭粉末の平均粒
径が500μmを超えた場合、工業用触媒としての機械
的強度が弱くなるため好ましくない。
【0006】また、添加する活性炭粉末の量は、触媒に
対し0.1〜20重量%が適当であり、特に0.5〜1
0重量%が好ましい。活性炭粉末含有量が、触媒に対し
0.1重量%未満では、活性炭粉末添加による効果が少
なく、また20重量%を超えた場合は、賦型の際の成型
性が悪くなり工業用触媒として適さなくなる。触媒と活
性炭粉末を混合する際には、従来公知の添加剤、例え
ば、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロー
ス、無機ファイバー等をさらに添加しても差し支えな
い。
【0007】本発明において、触媒と活性炭粉末を混合
させて賦型する方法及びその形状は、特に限定されるも
のではなく、打錠成型機、押出し成型機、転動造粒機等
の一般的な粉体用成型機を用いて、球状、リング状、円
柱状及び星型状等の任意の形状に賦型できる。賦型され
た触媒のサイズ(直径、長さなど)は3〜10mmが適
当である。このようにして得られた賦型触媒は、次いで
熱処理される。本発明においては、この処理条件には特
に限定はなく、公知の処理条件を適用することができ
る。通常、熱処理は300〜500℃で行なわれる。
【0008】本発明に用いられる触媒を調製する方法と
しては特殊な方法に限定する必要はなく、成分の著しい
偏在を伴わない限り、従来からよく知られている蒸発乾
固法、沈殿法、酸化物混合法等の種々の方法を用いるこ
とができる。触媒の調製に用いる原料としては各元素の
酸化物、硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、ハロゲン化
物などを組合せて使用することができる。例えば、モリ
ブデン原料としてはパラモリブデン酸アンモニウム、三
酸化モリブデン、塩化モリブデン等、バナジウム原料と
してはメタバナジン酸アンモニウム、五酸化バナジウ
ム、塩化バナジウム等が使用できる。
【0009】本発明の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、シリカ・アルミ
ナ、マグネシア、チタニア、シリコンカーバイト等の不
活性担体に担持させるか、あるいはこれで希釈して用い
ることもできる。本発明の方法により得られた触媒を用
いて不飽和カルボン酸を製造する際には、原料ガス中の
不飽和アルデヒドの濃度は広い範囲で変えることができ
るが、容量で1〜20%が適当であり、特に3〜10%
が好ましい。
【0010】原料不飽和アルデヒドは、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な影響を与えない。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うる。原料ガス中の酸素濃度は不
飽和アルデヒド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
も流動床でも行なうことができる。
【0011】本発明における不飽和アルデヒドの気相接
触酸化による不飽和カルボン酸製造の例としては、アク
ロレインの酸化によるアクリル酸製造やメタクロレイン
の酸化によるメタクリル酸製造等が挙げられる。アクロ
レインの酸化によるアクリル酸製造用触媒としては、一
般式 Moa b c d e f (ここで式中Mo、V及びOはそれぞれモリブデン、バ
ナジウム及び酸素を示し、Aは鉄、コバルト、クロム、
アルミニウム及びストロンチウムからなる群より選ばれ
た少なくとも一種の元素を示し、Xはゲルマニウム、ホ
ウ素、ヒ素、セレン、銀、ケイ素、ナトリウム、テル
ル、リチウム、アンチモン、リン、カリウム及びバリウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を示
し、Yはマグネシウム、チタン、マンガン、銅、亜鉛、
ジルコニウム、ニオブ、タングステン、タンタル、カル
シウム、スズ及びビスマスからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素を示す。a、b、c、d、e及びfは
各元素の原子比率を表し、a=12のときb=0.01
〜6、c=0.1〜5、d=0〜10、e=0〜5であ
り、f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。)で表される組成を有するものが挙げら
れる。
【0012】また、メタクロレインの酸化によるメタク
リル酸製造用触媒としては、一般式 Pa Mob c Cud e f g h (ここで式中P、Mo、V、Cu及びOはそれぞれリ
ン、モリブデン、バナジウム、銅及び酸素を示し、Xは
ヒ素、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、ジルコニ
ウム、テルル、銀、セレン、ケイ素、タングステン及び
ホウ素からなる群より選ばれた少なくとも1種の元素を
示し、Yは鉄、亜鉛、クロム、マグネシウム、タンタ
ル、マンガン、コバルト、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1種
の元素を示し、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1種の元
素を示す。a、b、c、d、e、f、g及びhは各元素
の原子比率を表し、b=12のときa=0.5〜3、c
=0.01〜3、d=0〜2、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。)で表される
組成を有するものが挙げられる。
【0013】
【実施例】以下、本発明による触媒の調製法及び、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、不飽和アルデヒドの反応率、生成する不飽和カルボ
ン酸の選択率は以下のように定義される。
【0014】
【数1】
【0015】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った。
【0016】実施例1 パラモリブデン酸アンモニウム100部及びメタバナジ
ン酸アンモニウム16.6部を純水1000部に溶解し
た。これに硝酸第二鉄19.1部を純水200部に溶解
した溶液を加え、つづいて、硝酸バリウム2.5部を純
水200部に溶解した溶液を加えた。次に、一般式Na
2 O・2.2SiO2 ・2.2H2 Oで表される水ガラ
ス3.9部を純水30部に溶解した溶液を加え、さら
に、20%シリカゾル52.4部を加えた。この混合液
を加熱撹拌しながら蒸発乾固した後、得られた固形物を
130℃で16時間乾燥した。
【0017】この乾燥粉100部に対して水20部、平
均粒径50μmの活性炭粉末5部及び平均長さ200μ
mの無機ファイバー10部を混合し、押出し成型機によ
り、外径5mm、内径2mm、平均長さ4mmのリング
状に賦型した。該賦型触媒を130℃で6時間乾燥し、
次いで空気流通下に380℃で5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、Mo123 Fe1 Si4.5 Na0.7
Ba0.2 であった。本触媒を反応管に充填し、アクロレ
イン5%、酸素10%、水蒸気30%、窒素55%(容
量%)の混合ガスを反応温度270℃、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、アクロレイン反応率99.5%、ア
クリル酸選択率95.5%であった。
【0018】比較例1 実施例1において、乾燥粉100部と混合する活性炭粉
末の平均粒径を0.5μmとした以外は実施例1と同様
にして賦型及び反応を行なった。その結果、アクロレイ
ン反応率98.9%、アクリル酸選択率95.2%であ
った。
【0019】比較例2 実施例1において、乾燥粉100部と混合する活性炭粉
末の平均粒径を10000μmとした以外は実施例1と
同様にして賦型を行なったところ、賦型時の成型性が悪
く、機械的強度が弱くなり、工業用触媒として使用でき
る賦型物を得ることができなかった。
【0020】比較例3 実施例1において、活性炭粉末を添加しない点以外は実
施例1と同様にして賦型及び反応を行なった。その結
果、アクロレイン反応率98.9%、アクリル酸選択率
95.0%であった。
【0021】実施例2 実施例1に準じて、Mo123.5 Fe0.7 Sr0.5 Co
0.5 Si4.5 Na0.7 Ag0.08の触媒成分を含む混合溶
液を調製し、これを蒸発乾固後、得られた固形物を13
0℃で16時間乾燥した。この乾燥粉100部に対し
て、平均粒径100μmの活性炭粉末3部混合し、打錠
成型機により、外径5mm、内径2mm、平均長さ4m
mのリング状に賦型した。これを空気流通下に380℃
で5時間熱処理したものを触媒として用いた。この触媒
を用いて、実施例1と同じ条件で反応を行なった。その
結果、アクロレイン反応率99.6%、アクリル酸選択
率94.1%であった。
【0022】比較例4 実施例2において、活性炭粉末を添加しない点以外は実
施例2と同様にして賦型及び反応を行なった。その結
果、アクロレイン反応率99.3%、アクリル酸選択率
93.2%であった。
【0023】実施例3 実施例1に準じて、Mo123 Fe1 Si4.5 Na0.7
Sn0.4 Mn0.1 Ta0.2 の触媒成分を含む混合溶液を
調製し、これを蒸発乾固後、得られた固形物を130℃
で16時間乾燥した。この乾燥粉100部に対して水2
0部、平均粒径50μmの活性炭粉末5部及び平均長さ
200μmの無機ファイバー10部を混合し、転動造粒
機により平均粒径5mmの球状に造粒した。該造粒触媒
を130℃で6時間乾燥し、次いで空気流通下に380
℃で5時間熱処理したものを触媒として用いた。この触
媒を用いて、実施例1と同じ条件で反応を行なった。そ
の結果、アクロレイン反応率99.6%、アクリル酸選
択率95.1%であった。
【0024】比較例5 実施例3において、活性炭粉末を添加しない点以外は実
施例3と同様にして同流及び反応を行なった。その結
果、アクロレイン反応率98.9%、アクリル酸選択率
94.7%であった。
【0025】実施例4 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4.42部及び硝酸カリウム4.77部
を純水400部に溶解した。これを撹拌しながら、85
%リン酸8.16部を純水10部に溶解した溶液を加
え、さらに硝酸銅1.14部を純水10部に溶解した溶
液を加えた。次に硝酸ビスマス6.87部に60%硝酸
6.96部及び純水40部を加え、得られた硝酸ビスマ
スの均一溶液を前記混合液に加えた後、95℃に昇温し
た。これに60%ヒ酸2.23部を純水10部に溶解し
た溶液を加え、つづいて三酸化アンチモン2.06部及
び二酸化セリウム1.62部を加えた。この混合液を加
熱撹拌しながら蒸発乾固した後、得られた固形物を13
0℃で16時間乾燥した。
【0026】この乾燥粉100部に対して重合度500
のポリビニルアルコール3部、水15部及び平均粒径3
0μmの活性炭粉末7部を混合し、押出し成型機によ
り、外径5mm、内径2mm、平均長さ5mmのリング
状に賦型した。該賦型触媒を130℃で6時間乾燥し、
次いで空気流通下に380℃で5時間熱処理したものを
触媒として用いた。得られた触媒の組成は、P1.5 Mo
120.8 Cu0.1 Sb0.3 Bi0.3 As0.2 Ce0.2
1 であった。本触媒を反応管に充填し、メタクロレイン
5%、酸素10%、水蒸気30%、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91.3%、メ
タクリル酸選択率88.5%であった。
【0027】比較例6 実施例4において、活性炭粉末を添加しない点以外は実
施例4と同様にして賦型及び反応を行なった。その結
果、メタクロレイン反応率90.1%、メタクリル酸選
択率88.4%であった。
【0028】
【発明の効果】本発明の方法で調製した触媒は不飽和ア
ルデヒドの気相接触酸化反応において、生成する不飽和
カルボン酸の収率を向上させる効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大北 求 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイヨ ン株式会社中央研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともモリブデン及びバナジウムを
    含む触媒成分に、平均粒径1〜500μmの活性炭粉末
    を添加して賦型し、熱処理することを特徴とする不飽和
    アルデヒドの気相接触酸化による不飽和カルボン酸製造
    用触媒の調製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1996027437A1 (fr) * 1995-03-03 1996-09-12 Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha Catalyseur et procede de fabrication
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