JPH0667477B2 - メタクリル酸製造用触媒の調製法 - Google Patents

メタクリル酸製造用触媒の調製法

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JPH0667477B2
JPH0667477B2 JP63269399A JP26939988A JPH0667477B2 JP H0667477 B2 JPH0667477 B2 JP H0667477B2 JP 63269399 A JP63269399 A JP 63269399A JP 26939988 A JP26939988 A JP 26939988A JP H0667477 B2 JPH0667477 B2 JP H0667477B2
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求 大北
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伸司 山本
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    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 〔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
リル酸を製造する際に使用すする触媒の調製法に関す
る。
〔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
するにあたっては、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。
この原因の1つとして、酸化反応に重要な触媒の有する
比表面積の大きさや細孔分布の制御が不十分であること
が考えられる。これらの点を改良するために、触媒調製
時にカルボン酸、多価アルコールの添加(特開昭51−13
6615号公報参照)、アルコール及びグリコールの添加
(特開昭55−73347号公報参照)、ピリジン類の添加
(特開昭47−38591号、同57−171444号公報参照)、キ
ノリン類の添加(特開昭60−209258号公報参照)等が試
みられているが、反応成績、触媒寿命等より工業用触媒
としては必ずしも充分ではない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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
するための新規な触媒の調製法を提供することを目的と
している。
〔問題点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るため、特に
触媒の物性に着目して研究した結果、従来の方法で調製
された触媒を用いる場合よりも低い反応温度において有
効で、かつメタクリル酸が高収率で得られる新規な触媒
の調製法を見出した。
本発明は、触媒の調製に使用する触媒成分の原料化合物
の水溶液に尿素又は尿素の誘導体を加えたのち水を除去
し、残留物を熱処理することを特徴とする、下記一般式 PMo (式中X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、Yは
銅、マグネシウム、亜鉛、ヒ素、ゲルマニウム、珪素、
タングステン、硼素、ビスマス、バリウム、アンチモ
ン、鉄、テルル及びセリウムからなる群より選ばれた少
なくとも1種の元素、a、b、c、d、e、fは各元素
の原子比率を示し、b=12のときa=0.1〜3、c=0.0
1〜3、d=0.01〜2、e=0.01〜5であり、fは上記
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、メタクロレインの酸化によるメタクリ
ル酸製造用触媒の調製法である。
本発明方法により得られる触媒を用いると、メタクロレ
インからメタクリル酸を経済的に有利に得ることができ
る。
触媒の調製に用いられる触媒成分の原料化合物(以下、
触媒原料とう。)としては各元素の硝酸塩、炭酸塩、ア
ンモニウム塩、ハロゲン化物、酸化物など、並びにこれ
らの混合物があげられる。
本発明を実施するに際しては、まず触媒原料を水に溶解
する。この際、各触媒原料を同時に又は順次溶解しても
よく、また触媒原料を別個に溶解したのち、これらの水
溶液を混合してもよい。本発明においては、この溶液に
尿素又は尿素の誘導体を加えることが好ましい。
尿素の誘導体としては例えばメチル尿素、メチル尿素
塩、N,N−ジメチル尿素などが用いられる。尿素又は尿
素の誘導体の使用量は、触媒原料の総重量の1〜50重量
%特に5〜30重量%が好ましい。
次いで触媒原料のほかに尿素又は尿素の誘導体を含有す
る混合物を熱処理すると、目的の触媒が得られる。熱処
理は例えば300〜550℃の温度で窒素流通下及び/又は空
気流通下に行うことが好ましい。混合物が水溶液の場合
は、通常は水を除去したのち、熱処理を行ことが好まし
い。
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、シリカ・アルミナ、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が好ましい。
本発明により得られた触媒を用いてメタクリル酸を製造
する場合は、原料ガス中のメタクロレインの濃度は広い
範囲で変えることができるが、容量で1〜20%特に3〜
10%が好ましい。原料の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
に応じ純酸素で富化した空気を用いることもできる。
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。反応圧力は常圧ないし数気圧が好
ましい。反応温度は230〜450℃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。
下記実施例及び比較例中のメタクロレインの反応率及び
生成するメタクリル酸の選択率は下記のように定義され
る。
下記実施例及び比較例中の部は重量部を意味し、分析は
ガスクロマトグラフイによつた。
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3.3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。次いで硝酸銅2.3部を純水30部に溶
解した溶液を加え、さらに尿素25部を加え、混合液を加
熱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、加圧成形し、窒素流通下に420℃で
5時間、次いで空気流通下に380℃で3時間熱処理し
た。得られた触媒の酸素以外の元素の組成(以下同じ)
はP1.6Mo12V0.6Cs1Cu0.2であつた。
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285℃、触媒時間3.6秒で通じた。生成物を捕集
しガスクロマトグラフイで分析したところ、メタクロレ
イン反応率83.8%、メタクリル酸選択率83.0%であつ
た。
比較例1 実施例1と同じ組成の触媒を尿素を加えないで調製し、
この触媒を用い、反応温度を290℃に変え、その他は実
施例1と同じ条件で反応させたところ、メタクロレイン
反応率82.0%、メタクリル酸選択率82.1%であつた。
実施例2 実施例1に準じて、組成がP1.3Mo12V0.6K1Cu0.2Si0.1A
s0.5である触媒を調製した。調製時の尿素の添加量は、
パラモリブデン酸アンモニウム100部に対し、30部であ
つた。この触媒を用い、反応温度を270℃に変え、その
他は実施例1と同じ条件で反応させたところ、メタクロ
レイン反応率83.9%、メタクリル酸選択率86.0%であつ
た。
比較例2 実施例2の組成の触媒を尿素を加えないで調製し、この
触媒を用い、反応温度を280℃に変え、その他は実施例
1と同じ条件で反応させたところ、メタクロレイン反応
率80.8%、メタクリル酸選択率84.5%であつた。
実施例3 実施例1に準じて、組成がP1.5Mo12V0.80.8Cs0.3Cu
0.1Fe0.2Mg0.3Te0.2であ触媒を調製した。調製時の尿素
の添加量は、パラモリブデン酸アンモニウム100部に対
し35部であつた。この触媒を用い、反応温度を280℃に
代え、その他は実施例1と同じ条件で反応させたとこ
ろ、メタクロレイン反応率88.4%、メタクリル酸選択率
87.0%であつた。
比較例3 実施例3の組成の触媒を尿素を加えないで調製し、この
触媒を用い、反応温度を290℃に変え、その他は実施例
1と同じ条件で反応させたところ、メタクロレイン反応
率87.6%、メタクリル酸選択率86.2%であつた。
実施例4 実施例1に準じて、組成がP1.5Mo12V0.6Tl0.8Cu0.1Bi
0.2Bb0.7Ba0.1である触媒を調製した。調製時の尿素の
添加量は、パラモリブデン酸アンモニウム100部に対し
1.5部であつた。この触媒を用い、反応温度を280℃に変
え、その他は実施例1と同じ条件で反応させたところ、
メタクロレイン反応率87.8%、メタクリル酸選択率88.0
%であつた。
比較例4 実施例4の組成の触媒を尿素を加えないで調製し、この
触媒を用、反応温度を290℃に変え、その他は実施例1
と同じ条件で反応させたところ、メタクロレイン反応率
87.0%、メタクリル酸選択率87.4%であつた。
実施例5 実施例1に準じて、組成がP1.4Mo12V0.70.3Rb0.6Cu
0.1Fe0.2Ge0.30.3である触媒を調製した。この際、尿
素に代えてN,N−ジメチル尿素をパラモリブデン酸アン
モニウム100部に対し20部加えた。この触媒を用い、反
応温度を275℃に変え、その他は実施例1と同じ条件で
反応させたところ、メタクロレイン反応率89.3%、メタ
クリル酸選択率87.1%であつた。
比較例5 実施例5の組成の触媒をN,N−ジメチル尿素を加えない
で調製し、この触媒を用い、反応温度を290℃に変え、
その他は実施例1と同じ条件で反応させたところ、メタ
クロレイン反応率87.9%、メタクリル酸選択率86.7%で
あつた。
比較例8 実施例9の組成の触媒を硝酸アンモニウムを加えないで
調製し、この触媒を用、反応温度を290℃に変え、その
他は実施例1と同じ条件で反応させたところ、メタクロ
レイン反応率88.0%、メタクリル酸選択率86.9%であつ
た。
実施例6 実施例1に準じて、組成がP1.5Mo12V0.5Tl0.8Cu0.1Zn
0.3Fe0.2Sb0.50.1である触媒を調製した。調製時の尿
素の添加量はパラモリブデン酸アンモニウム100部に対
し15部であつた。この触媒を用い、反応温度を280℃に
変え、その他は実施例1と同じ条件で反応させたとこ
ろ、メタクロレイン反応率89.8%、メタクリル酸選択率
88.3%であつた。
比較例6 実施例6の組成の触媒を尿素を加えないで調製し、この
触媒を用い、反応温度を290℃に変え、その他は実施例
1と同じ条件で反応させたところ、メタクロレイン反応
率88.6%、メタクリル酸選択率87.4%であつた。
実施例7 三酸化モリブデン100部、五酸化バナジウム2.1部及び85
%リン酸6.7部を純水800部に加え、6時間加熱還流し
た。次いで三酸化アンチモン4.2部、酢酸銅1.2部、酸化
第二セリウム1.0部及び酸化第二鉄0.9部を加え、3時間
加熱還流した。これに尿素30部を加え1時間加熱還流し
た。この混合液に、85%リン酸3.3部及び五酸化バナジ
ウム2.1部を純水50部に加えた液を加え、再び1時間加
熱還流した。さらに重炭酸セシウム11.23部を加え、1
時間加熱還流したのち、混合液を加熱しながら蒸発乾固
した。得られた固形物を120℃で16時間乾燥したのち加
圧成形し、窒素流通下に420℃で5時間、次いで空気流
通下に380℃で3時間熱処理した。
得られた触媒の組成はP1.5Mo12V0.8Cs1Cu0.1Ce0.1Fe
0.2Sb0.5であつた。この触媒を用い、反応温度を270℃
に変え、その他は実施例1と同じ条件で反応させたとこ
ろ、メタクロレイン反応率89.5%、メタクリル酸選択率
88.5%であつた。
比較例7 実施例7と同じ組成の触媒を尿素を加えないで実施例7
に準じて調製し、この触媒を用い、反応温度を270℃に
変え、その他は実施例1と同じ条件で反応させたとこ
ろ、メタクロレイン反応率77.0%、メタクリル酸選択率
87.0%であつた。
比較例8 実施例7と同じ組成の触媒を調製し、その際、尿素の代
わりにエチレングリコールを三酸化モリブデン100部に
対し30部加えた。この触媒を用い、反応温度を270℃に
変え、その他は実施例1と同じ条件で反応させたとこ
ろ、メタクロレイン反応率76.8%、メタクリル酸選択率
86.9%であつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 伸司 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイヨ ン株式会社内 (72)発明者 石井 一裕 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイヨ ン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−283352(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒の調製に使用する触媒成分の原料化合
    物の水溶液に尿素又は尿素の誘導体を加えたのち水を除
    去し、残留物を熱処理することを特徴とする、下記一般
    式 PMo (式中X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、Yは
    銅、マグネシウム、亜鉛、ヒ素、ゲルマニウム、珪素、
    タングステン、硼素、ビスマス、バリウム、アンチモ
    ン、鉄、テルル及びセリウムからなる群より選ばれた少
    なくとも1種の元素、a、b、c、d、e、fは各元素
    の原子比率を示し、b=12のときa=0.1〜3、c=0.0
    1〜3、d=0.01〜2、e=0.01〜5であり、fは上記
    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、メタクロレインの酸化によるメタクリ
    ル酸製造用触媒の調製法。
JP63269399A 1988-10-27 1988-10-27 メタクリル酸製造用触媒の調製法 Expired - Lifetime JPH0667477B2 (ja)

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