JPH0729056B2 - Catalyst for phthalic anhydride production - Google Patents

Catalyst for phthalic anhydride production

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JPH0729056B2
JPH0729056B2 JP3047053A JP4705391A JPH0729056B2 JP H0729056 B2 JPH0729056 B2 JP H0729056B2 JP 3047053 A JP3047053 A JP 3047053A JP 4705391 A JP4705391 A JP 4705391A JP H0729056 B2 JPH0729056 B2 JP H0729056B2
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catalyst
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phthalic anhydride
silver
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竜也 川端
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、無水フタル酸製造用
触媒に関し、詳しくはオルトキシレンおよび/またはナ
フタレンを分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより
気相接触酸化して無水フタル酸を製造するための触媒に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst for producing phthalic anhydride, and more specifically, it produces phthalic anhydride by orthoxylene and / or naphthalene by gas phase catalytic oxidation with molecular oxygen or a gas containing molecular oxygen. For catalysts.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化バナジウムおよび酸化チタンを主成
分とする触媒活性物質を不活性担体に担持させた無水フ
タル酸製造用触媒は、広く知られており、例えば特公昭
47−15323号、特公昭49−41036号、特公
昭52−4538号、特開昭47−5661号、特開昭
49−89694号の各公報に記載されている。これら
の触媒は、それぞれ特徴を有し、工業的に使用されて実
績を上げているものもある。
2. Description of the Related Art A catalyst for producing phthalic anhydride in which a catalytically active substance containing vanadium oxide and titanium oxide as a main component is carried on an inert carrier is widely known. For example, Japanese Patent Publication Nos. 47-15323 and Sho. 49-41036, Japanese Patent Publication No. 52-4538, Japanese Patent Application Laid-Open No. 47-5661, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-89694. Each of these catalysts has its own characteristics, and some of them have been used industrially and have a proven track record.

【0003】しかし、触媒性能の向上の余地はいまだ残
されており、まず、選択率についてみれば、製造装置の
規模からして1パーセントの収率の向上であってもその
経済的効果は大きい。さらに、選択率の向上は、製品を
得るまでの熱処理や蒸留操作を容易にすることから、こ
の選択率の向上によって高品質の製品を安価に製造でき
るという効果も期待することができる。このように、選
択率の向上は、原料を有効に用いるためにも重要であ
る。
However, there is still room for improvement in catalyst performance. First, in terms of selectivity, even if the yield is improved by 1% from the scale of the production apparatus, its economic effect is large. . Further, the improvement of the selectivity facilitates the heat treatment and the distillation operation until the product is obtained. Therefore, the improvement of the selectivity can be expected to produce a high-quality product at a low cost. As described above, the improvement of the selectivity is important for effectively using the raw material.

【0004】そのほかに、生産性の向上および触媒活性
の維持による安定した生産の確保なども重要である。生
産性を向上させる方法の一つは、原料ガス濃度を上げる
など高負荷反応条件下に酸化反応を行うことである。し
かし、オルトキシレンまたはナフタレンから無水フタル
酸を得る反応は、著しい発熱を伴うので、高濃度条件下
ではホットスポット部における温度上昇が激しく、過度
の酸化反応が生じて、無水フタル酸の収率が低下すると
同時に触媒の劣化が著しく促進されることになる。
In addition, it is important to secure stable production by improving productivity and maintaining catalytic activity. One of the methods for improving productivity is to carry out an oxidation reaction under high load reaction conditions such as increasing the concentration of raw material gas. However, since the reaction for obtaining phthalic anhydride from orthoxylene or naphthalene is accompanied by a marked exotherm, the temperature rise in the hot spot portion under a high concentration condition is excessive and an excessive oxidation reaction occurs, resulting in a high yield of phthalic anhydride. At the same time, the deterioration of the catalyst is significantly accelerated.

【0005】このような高負荷反応条件下での使用に耐
える触媒も、例えば本特許出願人により特公昭59−1
378号公報などに提案されている。
A catalyst which can be used under such a high load reaction condition is also disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 59-1 by the present applicant.
It is proposed in Japanese Patent No. 378, etc.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来公知
の触媒に比べて触媒性能が一段と改良され、無水フタル
酸の製造に好適な触媒を提供しようとするものである。
従って、この発明の一つの目的は、オルトキシレンおよ
び/またはナフタレンの気相接触酸化により高選択率で
無水フタル酸を生成する無水フタル酸製造用触媒を提供
することである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to provide a catalyst which is further improved in catalytic performance as compared with conventionally known catalysts and which is suitable for the production of phthalic anhydride.
Accordingly, one object of the present invention is to provide a catalyst for producing phthalic anhydride which produces phthalic anhydride with high selectivity by vapor phase catalytic oxidation of orthoxylene and / or naphthalene.

【0007】この発明の他の目的は、オルトキシレンお
よび/またはナフタレンの気相接触酸化により無水フタ
ル酸を生成する触媒であって、耐久性に優れ、長期間の
使用によっても触媒活性の低下が少なく、無水フタル酸
の安定した生産を可能とする無水フタル酸製造用触媒を
提供することである。この発明のさらに別の目的は、オ
ルトキシレンおよび/またはナフタレンの気相接触酸化
による無水フタル酸の製造において、高負荷反応条件下
においても、高選択率で無水フタル酸の製造を可能と
し、かつ耐久性に優れ、長期間にわたり無水フタル酸の
安定した生産を可能とする無水フタル酸製造用触媒を提
供することである。
Another object of the present invention is a catalyst for producing phthalic anhydride by vapor-phase catalytic oxidation of orthoxylene and / or naphthalene, which is excellent in durability and has a lowered catalytic activity even after long-term use. It is an object of the present invention to provide a catalyst for producing phthalic anhydride that enables stable production of phthalic anhydride in a small amount. Yet another object of the present invention is to produce phthalic anhydride by vapor phase catalytic oxidation of orthoxylene and / or naphthalene, which enables the production of phthalic anhydride with high selectivity even under high load reaction conditions, and It is intended to provide a catalyst for producing phthalic anhydride, which has excellent durability and enables stable production of phthalic anhydride over a long period of time.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、バナジウム−チ
タン系触媒に触媒活性物質の一成分として銀を導入する
ことによって上記目的が達成できることを知り、この知
見に基づいて、この発明を完成するに至った。すなわ
ち、この発明は、オルトキシレンおよび/またはナフタ
レンを分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相
接触酸化して無水フタル酸を製造するための触媒におい
て、酸化バナジウムをV2 5 として1〜20重量部、
比表面積が10〜60m2 /gのアナターゼ型酸化チタ
ンをTiO2 として99〜80重量部、さらにこれら2
成分の合計100重量部当りカリウム、セシウム、ルビ
ジウムおよびタリウムから選ばれる少なくとも1種の元
素を酸化物として0.05〜1.2重量部および銀をA
2 Oとして0.05〜2重量部含有する触媒活性物質
を耐熱性無機質担体に担持させてなることを特徴とする
無水フタル酸製造用触媒(以下、この触媒を「触媒
(1)」という)に関する。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors have achieved the above object by introducing silver as a component of a catalytically active substance into a vanadium-titanium-based catalyst. Knowing what can be achieved, the present invention has been completed based on this finding. That is, the present invention provides a catalyst for producing phthalic anhydride by vapor-phase catalytic oxidation of orthoxylene and / or naphthalene with molecular oxygen or a gas containing molecular oxygen, wherein vanadium oxide is used as V 2 O 5 20 parts by weight,
99 to 80 parts by weight of anatase type titanium oxide having a specific surface area of 10 to 60 m 2 / g as TiO 2 , and these 2
0.05 to 1.2 parts by weight of at least one element selected from potassium, cesium, rubidium and thallium as an oxide and silver as A per 100 parts by weight of the total of components.
A catalyst for the production of phthalic anhydride, characterized in that 0.05 to 2 parts by weight of g 2 O is contained in a heat-resistant inorganic carrier as a catalyst active substance (hereinafter, this catalyst is referred to as “catalyst (1)”). ) Concerning.

【0009】さらに、この発明は、オルトキシレンおよ
び/またはナフタレンを分子状酸素または分子状酸素含
有ガスにより気相接触酸化して無水フタル酸を製造する
ための触媒において、酸化バナジウムをV2 5 として
1〜20重量部、比表面積が10〜60m2 /gのアナ
ターゼ型酸化チタンをTiO2 として99〜80重量
部、さらにこれら2成分の合計100重量部当りニオブ
をNb2 5 として0〜1重量部、カリウム、セシウ
ム、ルビジウムおよびタリウムから選ばれる少なくとも
1種の元素を酸化物として0.05〜1.2重量部、リ
ンをP2 5 として0〜1.2重量部、アンチモンをS
2 3 として0〜5重量部および銀をAg 2 Oとして
0.05〜2重量部含有する(ただし、ニオブ、リン、
およびアンチモンのそれぞれの含有量が同時に0となる
ことはない)触媒活性物質を耐熱性無機質担体に担持さ
せてなることを特徴とする無水フタル酸製造用触媒(以
下、この触媒を「触媒(2)」という)に関する。
Further, the present invention relates to orthoxylene and
And / or naphthalene with molecular oxygen or molecular oxygen
Production of phthalic anhydride by gas-phase catalytic oxidation with gas
Vanadium oxide in a catalyst for2OFiveAs
1 to 20 parts by weight, specific surface area 10 to 60 m2/ G Ana
Tase type titanium oxide is TiO2As 99-80 weight
Parts, and also 100 parts by weight of these two components in total, niobium
Nb2OFive0 to 1 part by weight, potassium, cesium
At least selected from aluminum, rubidium and thallium
0.05 to 1.2 parts by weight of one element as an oxide,
To P2OFive0 to 1.2 parts by weight, antimony S
b2O30 to 5 parts by weight and silver as Ag 2As O
0.05 to 2 parts by weight (however, niobium, phosphorus,
And each content of antimony becomes 0 at the same time
(Never) A catalytically active substance is supported on a heat-resistant inorganic carrier.
A catalyst for the production of phthalic anhydride characterized by
Hereinafter, this catalyst is referred to as "catalyst (2)").

【0010】以下、この発明をさらに詳細に説明する。
この発明の特徴の一つは、触媒活性物質の一成分とし
て、比表面積が10〜60m2 /g、好ましくは15〜
40m2 /gのアナターゼ型酸化チタンを使用すること
である。このアナターゼ型酸化チタンの比表面積が10
2 /g未満では、得られる触媒の活性が低く、一方、
60m2 /gを超えると触媒の耐久性が悪くなり、短期
間で収率が低下して好ましくない。
The present invention will be described in more detail below.
One of the features of the present invention is that one component of the catalytically active substance has a specific surface area of 10 to 60 m 2 / g, preferably 15 to
The use of 40 m 2 / g of anatase titanium oxide. The specific surface area of this anatase type titanium oxide is 10
If it is less than m 2 / g, the activity of the obtained catalyst is low, while
When it exceeds 60 m 2 / g, the durability of the catalyst is deteriorated and the yield is reduced in a short period of time, which is not preferable.

【0011】この発明においては、上記アナターゼ型酸
化チタンのなかでも、平均粒子径が0.4〜0.7μ
m、好ましくは0.45〜0.60μmであって、実質
的に球状のものが特に好適に使用される。上記この発明
において特に好適に使用されるアナターゼ型酸化チタン
は、「溶液法」として知られる方法で製造され、多孔性
でありながら機械的強度が高く、通常のボールミルなど
の機械的粉砕ではつぶれず「一次粒子」とみなし得るほ
どの強度を有する。しかし、このアナターゼ型酸化チタ
ンは、0.4〜0.7μmの範囲の大きな平均粒子径を
有するにも拘らず10〜60m2 /gという高い比表面
積を有するもので、本質的には小さな径をもつ一次粒子
の会合体である。従って、このアナターゼ型酸化チタン
は、真球である必要はなく実質的に球状であればよい。
In the present invention, among the above anatase type titanium oxides, the average particle size is 0.4 to 0.7 μm.
m, preferably 0.45 to 0.60 μm, and a substantially spherical one is particularly preferably used. The anatase-type titanium oxide used particularly preferably in the above invention is produced by a method known as a "solution method", and has high mechanical strength while being porous, and is not crushed by mechanical pulverization such as an ordinary ball mill. It has such strength that it can be regarded as "primary particles". However, this anatase type titanium oxide has a high specific surface area of 10 to 60 m 2 / g in spite of having a large average particle diameter in the range of 0.4 to 0.7 μm, and has an essentially small diameter. It is an aggregate of primary particles having Therefore, the anatase-type titanium oxide does not have to be a true sphere and may be a substantially spherical one.

【0012】上記溶液法によれば、イルメナイト(Fe
OTiO2 )を固化法による酸化チタンの製造に比べ濃
度の低い硫酸、通常は70〜80%程度の硫酸で処理
し、硫酸チタンを得、次いで該チタンを150〜180
°Cで加圧下に加水分解し、さらに600〜900°C
で焼成を行うことによって、アナターゼ型酸化チタンを
得ることができる。なお、このアナターゼ型酸化チタン
には、原料鉱石との関係から、鉄、亜鉛、アルミニウ
ム、マンガン、クロム、カルシウム、鉛などが混入する
場合もあるが、酸化チタンに対して酸化物として0.5
重量%以下であれば触媒性能上とくに問題はない。
According to the above solution method, ilmenite (Fe
OTiO 2 ) is treated with sulfuric acid having a lower concentration than in the production of titanium oxide by the solidification method, usually about 70 to 80% sulfuric acid to obtain titanium sulfate, and the titanium is then added to 150 to 180%.
Hydrolyze under pressure at 600C, and 600-900 ° C
The anatase type titanium oxide can be obtained by baking at. It should be noted that iron, zinc, aluminum, manganese, chromium, calcium, lead, etc. may be mixed in this anatase-type titanium oxide due to the relationship with the raw material ore, but 0.5% as an oxide relative to titanium oxide.
There is no particular problem with respect to catalyst performance if the content is at most wt%.

【0013】この発明で使用する耐熱性無機質担体は、
触媒の焼成温度および無水フタル酸を製造する際の触媒
温度よりも充分高い温度で長時間安定であり、また触媒
活性物質と反応しないことが必要である。このような耐
熱無機質担体の例としては、シリコンカーバイド(Si
C)、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどを
使用することができる。これらのうちでも、アルミナ
(Al23 )含量が20重量%以下、好ましくは5重
量%以下であり、また見掛け気孔率が10%以上、好ま
しくは15〜45%以上のシリコンカーバイド担体が好
適に使用される。特に、アルミナ含量が5重量%以下、
シリコンカーバイド含量が95重量%以上で、かつ見掛
け気孔率が15〜45%のシリコンカーバイド担体が好
適に使用される。更に好適なものとしては、純度98%
以上のシリコンカーバイドの粉末を自焼結させて得られ
るシリコンカーバイド担体を挙げることができる。
The heat-resistant inorganic carrier used in the present invention is
It is necessary that the catalyst is stable for a long period of time at a temperature that is sufficiently higher than the calcination temperature of the catalyst and the catalyst temperature for producing phthalic anhydride, and that it does not react with the catalytically active substance. Examples of such a heat-resistant inorganic carrier include silicon carbide (Si
C), alumina, zirconium oxide, titanium oxide and the like can be used. Among these, a silicon carbide carrier having an alumina (Al 2 O 3 ) content of 20% by weight or less, preferably 5% by weight or less, and an apparent porosity of 10% or more, preferably 15 to 45% or more is suitable. Used for. In particular, the alumina content is 5% by weight or less,
A silicon carbide carrier having a silicon carbide content of 95% by weight or more and an apparent porosity of 15 to 45% is preferably used. More preferred is a purity of 98%
The silicon carbide carrier obtained by self-sintering the above silicon carbide powder can be mentioned.

【0014】上記耐熱性無機質担体の形状については、
特に制限はないが、球状または円柱状のものが取扱い上
好適であり、その平均直径が2〜15mm程度のものが
好適に使用される。この発明の触媒(1)は、上記耐熱
性無機質担体に、酸化バナジウムをV2 5 として1〜
20重量部、アナターゼ型酸化チタンをTiO2 として
99〜80重量部、さらにこれら2成分の合計100重
量部当りカリウム、セシウム、ルビジウムおよびタリウ
ムから選ばれる少なくとも1種の元素を酸化物として
0.05〜1.2重量部、および銀をAg2 Oとして
0.05〜2重量部含有する触媒活性成分を担持させる
と得られる。
Regarding the shape of the above heat-resistant inorganic carrier,
There is no particular limitation, but spherical or cylindrical ones are easy to handle.
It is preferable that the average diameter is about 2 to 15 mm.
It is preferably used. The catalyst (1) of the present invention has the above heat resistance
Vanadium oxide as V2O FiveAs 1
20 parts by weight, anatase type titanium oxide was added to TiO2As
99-80 parts by weight and a total of 100 parts by weight of these two components
Potassium, cesium, rubidium and tariu per part
At least one element selected from
0.05-1.2 parts by weight, and Ag for silver2As O
Support the catalytically active component in an amount of 0.05 to 2 parts by weight.
Is obtained.

【0015】この発明の一つの特徴は、前記したよう
に、触媒活性物質の一成分として銀を導入したことであ
り、触媒(1)における銀含量はAg2 Oとして0.0
5〜2重量部であり、好ましくは0.1〜1重量部であ
る。銀含量が多すぎても少なすぎても、この発明の目的
を達成することができない。すなわち、銀の添加量がA
2 Oとして0.05重量部未満では、銀の添加による
性能の向上の効果が低くなる。また、銀の添加量が2重
量部を越えると、触媒の性能に逆に悪影響を与え、無水
フタル酸への選択率を下げる。
One feature of the present invention is that silver is introduced as one component of the catalytically active substance as described above, and the silver content in the catalyst (1) is 0.02 as Ag 2 O.
It is 5 to 2 parts by weight, preferably 0.1 to 1 part by weight. If the silver content is too high or too low, the object of the present invention cannot be achieved. That is, the amount of silver added is A
When the amount of g 2 O is less than 0.05 part by weight, the effect of improving the performance by adding silver becomes low. Further, if the amount of silver added exceeds 2 parts by weight, the performance of the catalyst is adversely affected, and the selectivity to phthalic anhydride is reduced.

【0016】この発明の触媒(2)は、耐熱性無機質担
体に、酸化バナジウムをV2 5 として1〜20重量
部、アナターゼ型酸化チタンをTiO2 として99〜8
0重量部、さらにこれら2成分の合計100重量部当り
ニオブをNb2 5 として0〜1重量部、カリウム、セ
シウム、ルビジウムおよびタリウムから選ばれる少なく
とも1種の元素を酸化物として0.05〜1.2重量
部、リンをP2 5 として0〜1.2重量部、アンチモ
ンをSb2 3 として0〜5重量部、さらに銀をAg2
Oとして0.05〜2重量部含有する(ただし、ニオ
ブ、リン、およびアンチモンのそれぞれの含有量が同時
に0となることはない)触媒活性物質を担持させると得
られる。
The catalyst (2) of the present invention comprises 1 to 20 parts by weight of vanadium oxide as V 2 O 5 and 99 to 8 of anatase type titanium oxide as TiO 2 on a heat-resistant inorganic carrier.
0 parts by weight, and 0 to 1 parts by weight of niobium as Nb 2 O 5 per 100 parts by weight of the total of these two components, and 0.05 to at least one element selected from potassium, cesium, rubidium and thallium as an oxide. 1.2 parts by weight, phosphorus is P 2 O 5 as 0 to 1.2 parts by weight, antimony is Sb 2 O 3 as 0 to 5 parts by weight, and silver is Ag 2
It can be obtained by supporting a catalytically active substance containing 0.05 to 2 parts by weight of O (however, the respective contents of niobium, phosphorus and antimony do not become 0 at the same time).

【0017】この触媒(2)においても、触媒(1)と
同様に、銀含量はAg2 Oとして0.05〜2重量部で
あり、好ましくは0.1〜1重量部である。銀含量が多
すぎても少なすぎても、この発明の目的を達成すること
ができない。なお、触媒(2)において、ニオブをNb
2 5 として0.01〜1重量部、リンをP2 5 とし
て0.2〜1.2重量部、およびアンチモンをSb2
3 として0.5〜5重量部含有する触媒活性物質を耐熱
性無機質担体に担持させてなる触媒は、無水フタル酸の
選択率を向上させるので特に好ましい。
Also in this catalyst (2), the silver content is 0.05 to 2 parts by weight as Ag 2 O, preferably 0.1 to 1 part by weight, like the catalyst (1). If the silver content is too high or too low, the object of the present invention cannot be achieved. In the catalyst (2), niobium was added to Nb
0.01 parts by weight 2 O 5, 0.2 to 1.2 parts by weight of phosphorus as P 2 O 5, and antimony Sb 2 O
A catalyst in which 0.5 to 5 parts by weight of 3 as a catalytically active substance is supported on a heat-resistant inorganic carrier is particularly preferable because it improves the selectivity of phthalic anhydride.

【0018】触媒(1)および触媒(2)を調製する際
の、バナジウム、ニオブ、カリウム、セシウム、ルビジ
ウム、タリウム、リンおよびアンチモンの各成分の出発
原料としては、V2 5 、Nb2 5 、K2 O、Cs2
O、Rb2 O、Tl2 O、P 2 5 、Sb2 3 などの
酸化物の他に、各元素のアンモニウム塩、硝酸塩、硫酸
塩、ハロゲン化物、有機酸塩、水酸化物など加熱によっ
て上記のような酸化物に変化する化合物から適宜選択す
ることができる。
When preparing catalyst (1) and catalyst (2)
, Vanadium, niobium, potassium, cesium, rubid
Starting of each component of um, thallium, phosphorus and antimony
As a raw material, V2OFive, Nb2OFive, K2O, Cs2
O, Rb2O, Tl2O, P 2OFive, Sb2O3Such as
In addition to oxides, ammonium salts of each element, nitrates, sulfuric acid
Heating salts, halides, organic acid salts, hydroxides, etc.
Selected from the compounds that change into oxides as described above.
You can

【0019】銀成分に関しては、Ag2 Oの他、硝酸
塩、アンモニウム塩、硫酸塩、ハロゲン化物、有機酸
塩、水酸化物、アミン錯体、リン酸塩、硫化物などを使
用することができる。なお、これらのうちには、ハロゲ
ン化銀やリン酸銀のように触媒調製時における加熱条件
下では、酸化物にならないものもあるが、この発明にお
いては支障なく使用することができる。また、リン酸銀
を用いた場合、さらに触媒活性物質としてリン成分を添
加する際には、このリン酸銀中のリンの量は考慮する必
要はなく、リン成分の酸化物としての量が上記範囲内に
あるようにすればよい。
With respect to the silver component, besides Ag 2 O, nitrates, ammonium salts, sulfates, halides, organic acid salts, hydroxides, amine complexes, phosphates, sulfides and the like can be used. Among these, there are some such as silver halides and silver phosphates, which do not become oxides under the heating conditions during catalyst preparation, but can be used in the present invention without any trouble. In addition, when silver phosphate is used, it is not necessary to consider the amount of phosphorus in the silver phosphate when adding the phosphorus component as a catalytically active substance, and the amount of the phosphorus component as an oxide is It should be set within the range.

【0020】この発明の触媒調製時における、上記触媒
活性物質を耐熱性無機質担体に担持させる方法について
は特に制限はなく、一般に用いられている方法によって
担持させることができる。特に、外部から加熱可能な回
転ドラムに一定量の担体を入れ、これを200〜300
°Cに保ちつつ触媒活性物質を含有するスラリーを噴霧
して触媒活性物質を担持させるようにする方法が最も簡
便である。
There is no particular limitation on the method for supporting the above-mentioned catalytically active substance on the heat-resistant inorganic carrier at the time of preparing the catalyst of the present invention, and it can be supported by a generally used method. Especially, a certain amount of carrier is put into a rotary drum that can be heated from the outside,
The most convenient method is to spray the slurry containing the catalytically active substance while keeping the temperature at ° C so that the catalytically active substance is supported.

【0021】触媒活性物質の耐熱性無機質担体に対する
担持量は、使用する担体の大きさによって異なるが、通
常、担体100cc当り3〜20gとするのが好適であ
る。上記担体に触媒活性物質を担持させて得られる触媒
活性物質層は、0.15〜0.45μmの直径を有する
細孔が占める合計細孔容積が10μm以下の直径を有す
る細孔が占める全細孔容積の50%以上であるような表
面特性を有するのが好ましく、特に0.15〜0.45
μmの直径を有する細孔が占める合計細孔容積を10μ
m以下の直径を有する細孔が占める全細孔容積の75%
以上を占めるような表面特性を有するのが好ましい。
The amount of the catalytically active substance supported on the heat-resistant inorganic carrier varies depending on the size of the carrier used, but it is usually preferably 3 to 20 g per 100 cc of the carrier. The catalytically active substance layer obtained by supporting the catalytically active substance on the carrier has a total fine pore size of 0.15 to 0.45 μm and a total fine pore volume of 10 μm or less. It preferably has surface characteristics such that it is 50% or more of the pore volume, especially 0.15 to 0.45.
The total pore volume occupied by pores having a diameter of μm is 10 μm.
75% of the total pore volume occupied by pores having a diameter of m or less
It is preferable to have surface characteristics that occupy the above.

【0022】このような表面特性を有する触媒活性層を
設けることによって、この発明の目的をさらに効果的に
達成することができる。上記のような表面特性を有する
触媒活性物質層は、例えば前記回転ドラムを用いた担持
方法において、アナターゼ型酸化チタンの本質的な一次
粒子の粒径に応じてスラリー濃度を調整することによっ
て容易に形成することができる(特公昭49−4103
6号公報参照)。具体的には、一次粒子の粒径が0.0
05〜0.05μmであるアナターゼ型酸化チタンを使
用する場合、スラリー濃度を5〜25重量%、好ましく
は10〜20重量%に、また一次粒子の粒径が0.05
μmより大きいアナターゼ型酸化チタンを使用する場合
には、スラリー濃度を10〜40重量%、好ましくは1
5〜25重量%に調整することによって、上記表面特性
を有する触媒活性物質層を形成することができる。
By providing the catalytically active layer having such surface characteristics, the object of the present invention can be achieved more effectively. The catalytically active substance layer having the above-mentioned surface characteristics can be easily prepared, for example, in the supporting method using the rotating drum by adjusting the slurry concentration according to the particle diameter of the essential primary particles of anatase type titanium oxide. Can be formed (Japanese Patent Publication No. 49-4103)
No. 6 publication). Specifically, the particle size of the primary particles is 0.0
When anatase type titanium oxide having a particle size of 05 to 0.05 μm is used, the slurry concentration is 5 to 25% by weight, preferably 10 to 20% by weight, and the primary particle size is 0.05.
When using anatase type titanium oxide having a size larger than μm, the slurry concentration is 10 to 40% by weight, preferably 1
By adjusting the amount to 5 to 25% by weight, the catalytically active substance layer having the above surface characteristics can be formed.

【0023】この発明において、細孔容積は水銀圧入式
ポロシメーターによって測定した細孔径分布から求め
た。アナターゼ型チタンの比表面積はBET法により測
定し、また平均直径は透過型電子顕微鏡を用いて測定し
た。上記のように触媒活性物質層を担持した後、450
〜700°C、好ましくは500〜600°Cの温度
で、空気流通下2〜10時間程度焼成すると、この発明
の触媒が得られる。
In the present invention, the pore volume was determined from the pore size distribution measured by a mercury porosimetry porosimeter. The specific surface area of anatase type titanium was measured by the BET method, and the average diameter was measured by using a transmission electron microscope. After supporting the catalytically active material layer as described above, 450
The catalyst of the present invention can be obtained by calcination at a temperature of ˜700 ° C., preferably 500˜600 ° C. for 2 to 10 hours under air flow.

【0024】この発明の触媒を用いたオルトキシレンお
よび/またはナフタレンの酸化反応は、通常の反応条件
下に実施することができる。例えば、内径が5〜40m
m、好ましくは15〜27mmの反応管に触媒を1〜5
m、好ましくは1.5〜3mの高さに充填し、この反応
管を熱媒体によって300〜400°C、好ましくは3
30〜380°Cの温度に保持し、この反応管に原料の
オルトキシレンおよび/またはナフタレンを空気または
5〜21容量%の分子状酸素を含有するガスとともに、
空気の場合は5〜70g/Nm3 (空気)、また分子状
酸素含有ガスの場合は5〜110g/Nm3 (分子状酸
素含有ガス)の割合で、空間速度1000〜6000h
-1(STP)、好ましくは1000〜4000hr-1
(STP)で導入する。
The oxidation reaction of orthoxylene and / or naphthalene using the catalyst of the present invention can be carried out under usual reaction conditions. For example, the inner diameter is 5-40m
m, preferably 15-27 mm reaction tube with 1-5 catalyst
m, preferably 1.5 to 3 m, and the reaction tube is heated to 300 to 400 ° C., preferably 3 to 400 ° C.
The temperature is maintained at 30 to 380 ° C., and the raw material orthoxylene and / or naphthalene is added to the reaction tube together with air or a gas containing 5 to 21% by volume of molecular oxygen.
At a rate of 5 to 70 g / Nm 3 (air) in the case of air, and at a rate of 5 to 110 g / Nm 3 (molecular oxygen containing gas) in the case of a molecular oxygen-containing gas, a space velocity of 1000 to 6000 h.
r -1 (STP), preferably 1000 to 4000 hr -1
Introduced in (STP).

【0025】上記酸化反応において、反応管内の触媒層
を2層以上に分割して複数個の反応帯を設け、これら反
応帯に触媒活性を制御した複数個の触媒を、反応管の原
料ガス導入入口部から出口部に向かって、より活性が高
くなるように配置することにより、この発明の触媒を有
利に使用することができる。この発明の触媒(2)を例
にして具体的に説明すれば、まず反応管を2層に分けて
入口部には全触媒層高の30〜70%となる層高に所定
の触媒(前段触媒)を、出口部の残りの層高に前段触媒
に比べて活性がより高い触媒(後段触媒)を充填する。
触媒組成が同一であるが活性の異なる触媒は、例えばリ
ン成分の含量を変更することによって容易に調製するこ
とができる。具体的には、リン成分を酸化物として0.
2〜0.4重量部使用することによって前段触媒を、ま
た0.4〜1.2重量部使用することによって、前段触
媒に比べて活性のより高い後段触媒を調製することがで
きる。また、カリウム、セシウム、ルビジウムおよびタ
リウムから選ばれる元素の種類および/または量を変更
することによっても触媒活性を制御することができる。
In the above oxidation reaction, the catalyst layer in the reaction tube is divided into two or more layers to provide a plurality of reaction zones, and a plurality of catalysts whose catalytic activity is controlled are introduced into these reaction zones as the raw material gas of the reaction tube. The catalyst of the present invention can be advantageously used by arranging the catalyst so that the activity becomes higher from the inlet portion toward the outlet portion. Specifically, the catalyst (2) of the present invention will be described as an example. First, the reaction tube is divided into two layers, and the inlet portion is provided with a predetermined catalyst (previous stage) at a layer height of 30 to 70% of the total catalyst layer height. (Catalyst) is filled in the remaining bed height at the outlet with a catalyst having higher activity (post-catalyst) than the pre-catalyst.
Catalysts having the same catalyst composition but different activities can be easily prepared, for example, by changing the content of the phosphorus component. Specifically, the phosphorus component as an oxide is adjusted to 0.
By using 2 to 0.4 parts by weight, the pre-stage catalyst can be prepared, and by using 0.4 to 1.2 parts by weight, the post-stage catalyst having higher activity than the pre-stage catalyst can be prepared. The catalytic activity can also be controlled by changing the type and / or amount of the element selected from potassium, cesium, rubidium and thallium.

【0026】上記のような条件下に酸化反応を行うこと
により、触媒層内のホットスポットにおける蓄熱が抑制
され、これによって熱負荷による触媒の劣化が防止さ
れ、工業的に長期間安定した運転を実施することができ
る。また、ホットスポットにおける過度の酸化反応が防
止されて、選択率の向上など種々の効果が得られる。こ
のような効果は、原料ガス濃度を上げるなどの高負荷反
応条件下において顕著であり、オルトキシレンまたはナ
フタレン濃度を上げることによって生産性を著しく向上
させることができる。
By carrying out the oxidation reaction under the conditions as described above, the heat storage in the hot spots in the catalyst layer is suppressed, whereby the deterioration of the catalyst due to the heat load is prevented, and the stable operation for a long term is industrially performed. It can be carried out. Further, excessive oxidation reaction at the hot spot is prevented, and various effects such as improvement in selectivity can be obtained. Such an effect is remarkable under high load reaction conditions such as increasing the concentration of the raw material gas, and the productivity can be significantly improved by increasing the concentration of orthoxylene or naphthalene.

【0027】[0027]

【発明の効果】この発明の触媒を使用することによっ
て、オルトキシレンおよび/またはナフタレンから高選
択率で無水フタル酸を製造することができる。従って、
無水フタル酸製品を得るまでの熱処理や蒸留操作が容易
となり、従来法に比べて、より安価に高品質の製品を得
ることができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY By using the catalyst of the present invention, phthalic anhydride can be produced from orthoxylene and / or naphthalene with high selectivity. Therefore,
The heat treatment and the distillation operation until obtaining the phthalic anhydride product becomes easy, and a high-quality product can be obtained at a lower cost than the conventional method.

【0028】この発明の触媒は、耐久性に優れ、このた
め工業的に長時間安定した運転が可能となる。この発明
の触媒は、原料ガス濃度を上げるなど高負荷反応条件下
においても、高選択率で無水フタル酸を生成し、また長
期間使用しても耐久性に優れていることから、この発明
の触媒の使用によって無水フタル酸製造の生産性が著し
く向上する。
The catalyst of the present invention is excellent in durability and therefore can be stably operated for a long time industrially. The catalyst of the present invention produces phthalic anhydride with a high selectivity even under a high load reaction condition such as increasing the concentration of the raw material gas, and is excellent in durability even when used for a long time. The use of a catalyst significantly improves the productivity of phthalic anhydride production.

【0029】従って、この発明の触媒は、無水フタル酸
の製造に極めて有用な触媒であるということができる。
Therefore, it can be said that the catalyst of the present invention is a very useful catalyst for the production of phthalic anhydride.

【0030】[0030]

【実施例】以下に、実施例を上げて、この発明を更に具
体的に説明する。 −実施例1− (触媒の調製) イルメナイトに80%の濃硫酸を混合し、充分反応を行
った後、水で希釈して硫酸チタン水溶液を得た。これに
還元剤として鉄片を加え、イルメナイト中の鉄分を第一
鉄イオンに還元した後、冷却して硫酸第一鉄として析出
分離した。このようにして得られた硫酸チタン水溶液に
150°Cに加熱した水蒸気を吹き込み、含水酸化チタ
ンを沈澱させた。これを水洗、酸洗および二次水洗した
後、800°Cの温度で空気流通下に4時間焼成した。
これをジェット気流粉砕処理し、平均粒子径約0.5μ
mで比表面積22m2 /gのアナターゼ型酸化チタン
(以下、単に「酸化チタン」という場合もある)を得
た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. -Example 1- (Preparation of catalyst) After ilmenite was mixed with 80% concentrated sulfuric acid and sufficiently reacted, it was diluted with water to obtain a titanium sulfate aqueous solution. Iron pieces were added as a reducing agent to this, and the iron content in the ilmenite was reduced to ferrous ions, followed by cooling and precipitation separation as ferrous sulfate. Water vapor heated to 150 ° C. was blown into the titanium sulfate aqueous solution thus obtained to precipitate hydrous titanium oxide. This was washed with water, pickled and secondary water, and then calcined at a temperature of 800 ° C. for 4 hours under air flow.
This is pulverized with a jet stream, and the average particle size is about 0.5μ.
Anatase type titanium oxide having a specific surface area of 22 m 2 / g in m (hereinafter, sometimes referred to simply as “titanium oxide”) was obtained.

【0031】脱イオン水6400ccに蓚酸200gを
溶解して蓚酸水溶液とし、これにメタバナジン酸アンモ
ニウム47.25g、第一リン酸アンモニウム5.98
g、塩化ニオブ18.79g、硫酸セシウム5.90
g、硝酸銀5.39gおよび三酸化アンチモン36.7
3gを添加し、充分攪拌した。このようにして得られた
溶液に酸化チタン1800gを加え、乳化機により攪拌
して触媒スラリー液を調整した。
200 g of oxalic acid was dissolved in 6400 cc of deionized water to prepare an aqueous oxalic acid solution, and 47.25 g of ammonium metavanadate and 5.98 of ammonium monophosphate were added to the solution.
g, niobium chloride 18.79 g, cesium sulfate 5.90
g, 5.39 g of silver nitrate and 36.7 antimony trioxide.
3 g was added and thoroughly stirred. 1800 g of titanium oxide was added to the solution thus obtained and stirred by an emulsifier to prepare a catalyst slurry liquid.

【0032】外部から加熱できる直径35cm、長さ8
0cmのステンレス製回転炉中に直径6mmの球状で、
見掛け気孔率35%のSiC自焼結担体2000ccを
入れ、200〜250°Cに予熱しておき、炉を回転さ
せながら担体上に上記触媒スラリー液を噴霧して、触媒
活性物質を8g/100cc(担体)の割合で担持させ
た。その後、空気を流通させながら電気炉中で580°
Cの温度で6時間焼成して、触媒(A)を調製した。
Externally heatable diameter 35 cm, length 8
In a 0 cm stainless steel rotary furnace, spherical with a diameter of 6 mm,
2000 cc of SiC self-sintering carrier with apparent porosity of 35% was put in it, preheated to 200 to 250 ° C., the catalyst slurry liquid was sprayed on the carrier while rotating the furnace, and 8 g / 100 cc of catalytically active substance was added. (Carrier) was carried. Then, 580 ° in an electric furnace while circulating air.
The catalyst (A) was prepared by calcining at a temperature of C for 6 hours.

【0033】触媒(A)の組成および触媒活性物質層に
おける、0.15〜0.45μmの直径を有する細孔が
占める合計細孔容積の10μm以下の細孔が占める全細
孔容積に対する割合(容量%)、ならびに触媒の調製に
使用した酸化チタンの平均粒子径および比表面積(以
下、これらを「触媒特性」と総称する)を表1に示す。
なお、0.15〜0.45μmの直径を有する細孔が占
める容積の全細孔容積に対する割合は、水銀圧入式ポロ
シメーターによる細孔分布の測定結果より求めた。
The composition of the catalyst (A) and the ratio of the total pore volume occupied by pores having a diameter of 0.15 to 0.45 μm in the catalyst active material layer to the total pore volume occupied by pores of 10 μm or less ( Table 1 shows the average particle diameter and specific surface area of titanium oxide used for the preparation of the catalyst (hereinafter, these are collectively referred to as “catalytic properties”).
The ratio of the volume occupied by pores having a diameter of 0.15 to 0.45 μm to the total pore volume was determined from the measurement result of the pore distribution by the mercury porosimetry porosimeter.

【0034】上記触媒(A)の調製において、第一リン
酸アンモニウムの添加量を23.92gに変更した以外
は上記方法と同様にして触媒(B)を調製した。 触媒(B)の触媒特性を表1に示す。 なお、触媒(B)中のリン成分含量は触媒(A)のそれ
よりも多く、触媒(B)の活性は触媒(A)の活性より
も高い。 (酸化反応) 355°Cの温度に保たれた溶融塩浴中に浸した内径2
5mm、長さ3mの鉄製反応管に、先ず触媒(B)を後
段触媒として原料ガス出口部に1mの高さに充填し、次
いで触媒(A)を前段触媒として入口部に1.5mの高
さに充填した。
A catalyst (B) was prepared in the same manner as in the above-mentioned method except that the amount of ammonium monophosphate added was changed to 23.92 g in the preparation of the catalyst (A). Table 1 shows the catalyst characteristics of the catalyst (B). The phosphorus content of the catalyst (B) is higher than that of the catalyst (A), and the activity of the catalyst (B) is higher than that of the catalyst (A). (Oxidation reaction) Inner diameter 2 immersed in a molten salt bath maintained at a temperature of 355 ° C
In an iron reaction tube having a length of 5 mm and a length of 3 m, the catalyst (B) was first filled as a post-catalyst at a height of 1 m at the material gas outlet, and then the catalyst (A) was used as a pre-catalyst at a height of 1.5 m at the inlet. Filled.

【0035】オルトキシレンを酸素10容量%、水蒸気
10容量%および窒素80容量%よりなる合成ガスに対
して85g/Nm3 (合成ガス)の割合で混合した混合
ガスを上記反応管の上部入口から空間速度(SV)25
00hr-1(STP)で導入してオルトキシレンの酸化
反応を行った。反応初期、反応開始から3ヵ月後、反応
開始から6ヵ月後の無水フタル酸の収率を測定し、その
結果を表2に示した。なお、オルトキシレンの転化率は
ほぼ100%であり、上記収率は無水フタル酸の選択率
とみなし得るものである。
A mixed gas obtained by mixing ortho-xylene at a rate of 85 g / Nm 3 (synthesis gas) with respect to a synthesis gas consisting of 10% by volume of oxygen, 10% by volume of steam and 80% by volume of nitrogen was introduced from the upper inlet of the reaction tube. Space velocity (SV) 25
It was introduced at 00 hr -1 (STP) to carry out the oxidation reaction of orthoxylene. The yield of phthalic anhydride was measured in the initial stage of the reaction, 3 months after the start of the reaction, and 6 months after the start of the reaction. The results are shown in Table 2. The conversion of orthoxylene is almost 100%, and the above yield can be regarded as the selectivity of phthalic anhydride.

【0036】 −実施例2− 実施例1(触媒の調製)において、硝酸銀5.39gの
代わりに硫酸銀4.94gを使用した以外は実施例1
(触媒の調製)と同様にして触媒(C)、(D)を調製
し、以下実施例1(酸化反応)と同様にして酸化反応を
行った。触媒(C)、(D)の触媒特性を表1に、酸化
反応の結果を表2に示す。
-Example 2-Example 1 (Preparation of catalyst) except that 4.94 g of silver sulfate was used in place of 5.39 g of silver nitrate.
Catalysts (C) and (D) were prepared in the same manner as in (Preparation of catalyst), and then an oxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 1 (oxidation reaction). Table 1 shows the catalyst characteristics of the catalysts (C) and (D), and Table 2 shows the results of the oxidation reaction.

【0037】 −実施例3− 実施例1(触媒の調製)において、硝酸銀5.39gの
代わりにリン酸銀4.42gを使用した以外は実施例1
(触媒の調製)と同様にして触媒(E)、(F)を調製
し、以下実施例1(酸化反応)と同様にして酸化反応を
行った。触媒(E)、(F)の触媒特性を表1に、酸化
反応の結果を表2に示す。
-Example 3-Example 1 except that in Example 1 (preparation of catalyst), 4.42 g of silver phosphate was used instead of 5.39 g of silver nitrate.
Catalysts (E) and (F) were prepared in the same manner as in (Catalyst preparation), and then an oxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 1 (oxidation reaction). Table 1 shows the catalyst characteristics of the catalysts (E) and (F), and Table 2 shows the results of the oxidation reaction.

【0038】 −比較例1− 実施例1(触媒の調製)において、硫酸セシウムの添加
量を8.25gとし、また銀を添加しなかった以外は実
施例1(触媒の調製)と同様にして触媒(K)、(L)
を調製し、以下実施例1(酸化反応)と同様にして酸化
反応を行った。触媒(K)、(L)の触媒特性を表1
に、酸化反応の結果を表2に示す。
-Comparative Example 1-In the same manner as in Example 1 (preparation of catalyst), except that the amount of cesium sulfate added was 8.25 g and silver was not added in Example 1 (preparation of catalyst). Catalyst (K), (L)
Was prepared, and the oxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 1 (oxidation reaction). Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (K) and (L).
Table 2 shows the results of the oxidation reaction.

【0039】 −実施例4− (触媒の調製) イルメナイトに80%の濃硫酸を混合し、充分反応を行
った後、水で希釈して硫酸チタン水溶液とした。これに
還元剤として鉄片を加え、イルメナイト中の鉄分を第一
鉄イオンに還元した後、冷却して硫酸第一鉄として析出
分離した。このようにして得られた硫酸チタン水溶液
に、150°Cに加熱された水蒸気を吹き込み、含水酸
化チタンを沈澱させた。これを水洗、酸洗および二次水
洗した後、700°Cの温度で空気流通下4時間焼成し
た。これをジェット気流粉砕処理し、平均粒子径約0.
45μmでBET法で測定した比表面積33m2 /gの
アナターゼ型酸化チタンを得た。
-Example 4- (Preparation of catalyst) After ilmenite was mixed with 80% concentrated sulfuric acid and sufficiently reacted, it was diluted with water to obtain a titanium sulfate aqueous solution. Iron pieces were added as a reducing agent to this, and the iron content in the ilmenite was reduced to ferrous ions, followed by cooling and precipitation separation as ferrous sulfate. Water vapor heated to 150 ° C. was blown into the aqueous titanium sulfate solution thus obtained to precipitate hydrous titanium oxide. This was washed with water, pickled and secondary water, and then fired at a temperature of 700 ° C. for 4 hours under air flow. This was subjected to jet stream pulverization treatment, and the average particle size was about 0.
Anatase type titanium oxide having a specific surface area of 33 m 2 / g measured by BET method at 45 μm was obtained.

【0040】脱イオン水6400ccに蓚酸900gを
溶解させて蓚酸水溶液とし、この水溶液にメタバナジン
酸アンモニウム408.60g、第一リン酸アンモニウ
ム10.34g、塩化ニオブ17.33g、硫酸セシウ
ム2.72g、硫酸カリウム3.92g、硝酸銀31.
05gおよび三酸化アンチモン42.35gを添加し、
充分攪拌した。このようにして得られた溶液に上記酸化
チタン1800gを加え、乳化機により攪拌して、触媒
スラリーを調製した。
900 g of oxalic acid was dissolved in 6400 cc of deionized water to prepare an oxalic acid aqueous solution. In this aqueous solution, 408.60 g of ammonium metavanadate, 10.34 g of ammonium primary phosphate, 17.33 g of niobium chloride, 2.72 g of cesium sulfate and sulfuric acid were added. Potassium 3.92 g, silver nitrate 31.
05 g and antimony trioxide 42.35 g were added,
Stir well. 1800 g of the above titanium oxide was added to the solution thus obtained, and the mixture was stirred by an emulsifier to prepare a catalyst slurry.

【0041】上記スラリーを用い、実施例1と同様にし
て触媒活性物質を担持させた。担持率は8.0g/10
0cc(担体)であった。その後、空気を流通させなが
ら電気炉中560°Cの温度で6時間焼成して触媒
(G)を調製した。上記触媒(G)の調製において、第
一リン酸アンモニウムの使用量を31.02gとした以
外は触媒(G)の調製と同様にして触媒(H)を調製し
た。 (酸化反応) 365°Cに保たれた溶融塩浴中に浸した内径25m
m、長さ3mの鉄製反応管に先ず後段触媒として触媒
(H)を1mの高さに充填し、次いで前段触媒として触
媒(G)を1.5mの高さに充填し、反応管上部からナ
フタレンを酸素10容量%、水蒸気10容量%および窒
素80容量%からなる合成ガスに対して85g/Nm3
(合成ガス)の割合で混合したガスを空間速度2500
hr-1(STP)で導入して酸化反応を行った。
Using the above slurry, a catalytically active substance was loaded in the same manner as in Example 1. Carrying rate is 8.0 g / 10
It was 0 cc (carrier). Then, the catalyst (G) was prepared by firing in an electric furnace at a temperature of 560 ° C. for 6 hours while circulating air. In the preparation of the catalyst (G), a catalyst (H) was prepared in the same manner as the preparation of the catalyst (G) except that the amount of the monobasic ammonium phosphate used was 31.02 g. (Oxidation reaction) Inside diameter 25m immersed in molten salt bath kept at 365 ° C
First, a catalyst (H) as a post-catalyst was filled at a height of 1 m into an iron reaction tube having a length of 3 m and a length of 3 m, and then a catalyst (G) was filled at a height of 1.5 m as a pre-catalyst. 85 g / Nm 3 of naphthalene to a synthesis gas consisting of 10% by volume of oxygen, 10% by volume of steam and 80% by volume of nitrogen.
(Synthesis gas) mixed gas at a space velocity of 2500
It was introduced by hr -1 (STP) to carry out an oxidation reaction.

【0042】触媒(G)、(H)の触媒特性を表1に、
酸化反応の結果を表2に示す。 −比較例2− 実施例4(触媒の調製)において、硫酸カリウムの添加
量を1.96gとし、また硝酸銀の添加量を77.63
gとした以外は触媒(G)、(H)の調製と同様にして
触媒(M)、(N)を調製し、以下実施例4(酸化反
応)と同様にして反応を行った。
Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (G) and (H).
The results of the oxidation reaction are shown in Table 2. -Comparative Example 2-In Example 4 (preparation of catalyst), the amount of potassium sulfate added was 1.96 g, and the amount of silver nitrate added was 77.63.
Catalysts (M) and (N) were prepared in the same manner as the preparation of catalysts (G) and (H) except that the amount was changed to g, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 4 (oxidation reaction).

【0043】触媒(M)、(N)の触媒特性を表1に、
酸化反応の結果を表2に示す。 −実施例5− (触媒の調製) 脱イオン水6400ccに蓚酸200gを溶解して蓚酸
水溶液を調製し、この水溶液にメタバナジン酸アンモニ
ウム96.48g、硫酸セシウム4.82g、硝酸タリ
ウム1.18gおよび硝酸銀2.75gを添加し、充分
攪拌した。このようにして得られた溶液に実施例1で使
用したと同じアナターゼ型チタンをTiO2 として18
00gを添加し、乳化機により攪拌してスラリーを得
た。
Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (M) and (N).
The results of the oxidation reaction are shown in Table 2. -Example 5- (Preparation of catalyst) 200 g of oxalic acid was dissolved in 6400 cc of deionized water to prepare an oxalic acid aqueous solution. In this aqueous solution, 96.48 g of ammonium metavanadate, 4.82 g of cesium sulfate, 1.18 g of thallium nitrate and silver nitrate were prepared. 2.75 g was added and stirred well. In the solution thus obtained, the same anatase type titanium used in Example 1 was used as TiO 2.
00 g was added and stirred with an emulsifier to obtain a slurry.

【0044】上記スラリーを用い、実施例1と同様の方
法で触媒活性物質を担持させた。担持量は、8.0g/
100cc(担体)であった。その後、空気を流通させ
ながら電気炉中で550℃の温度で6時間焼成して触媒
(I)(前段触媒)を調製した。上記触媒(I)の調製
において、硫酸セシウムおよび硝酸タリウムの代わりに
硝酸ルビジウム2.96gを使用した以外は触媒(I)
の調製と同様にして触媒(J)(後段触媒)を調製し
た。 (酸化反応) 実施例1において、原料ガスとして、酸素21容量%お
よび窒素79容量%からなる合成ガスに対し、オルトキ
シレンを70g/Nm3 (合成ガス)の割合で混合した
混合ガスを使用し、これを反応管の上部入口から空間速
度3000hr -1(STP)で導入した以外は実施例1
と同様にして酸化反応を行った。
The same method as in Example 1 using the above slurry
The catalytically active substance was supported by the method. The carrying amount is 8.0 g /
It was 100 cc (carrier). Then let the air flow
While calcining in an electric furnace at a temperature of 550 ° C for 6 hours, the catalyst
(I) (pre-stage catalyst) was prepared. Preparation of the above catalyst (I)
In place of cesium sulfate and thallium nitrate
Catalyst (I) except that 2.96 g of rubidium nitrate was used
A catalyst (J) (second stage catalyst) was prepared in the same manner as in
It was (Oxidation reaction) In Example 1, 21% by volume of oxygen was used as a raw material gas.
And syngas consisting of 79% by volume of nitrogen and
70g / Nm of siren3(Syngas) mixed in proportion
A mixed gas is used, which is fed through the upper inlet of the reaction tube at a space velocity.
3000 hours -1Example 1 except that it was introduced at (STP)
The oxidation reaction was performed in the same manner as in.

【0045】触媒(I)、(J)の触媒特性を表1に、
酸化反応の結果を表2に示す。 −実施例6− 実施例5(触媒の調製)における触媒(I)の調製にお
いて、塩化ニオブ19.06gを加える以外は触媒
(I)の調製と同様にして触媒(Q)を調製した。ま
た、触媒(J)の調製において、硝酸ルビジウムの添加
量を4.44gとしリン酸第一アンモニウム6.08g
を加えた以外は触媒(J)の調製と同様にして触媒
(R)を調製した。
Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (I) and (J).
The results of the oxidation reaction are shown in Table 2. -Example 6-The catalyst (Q) was prepared in the same manner as the preparation of the catalyst (I) except that 19.06 g of niobium chloride was added in the preparation of the catalyst (I) in Example 5 (preparation of catalyst). In addition, in the preparation of the catalyst (J), the amount of rubidium nitrate added was 4.44 g, and the amount of primary ammonium phosphate was 6.08 g.
A catalyst (R) was prepared in the same manner as the catalyst (J) except that was added.

【0046】以下実施例5(酸化反応)と同様にして酸
化反応を行った。触媒(Q)、(R)の触媒特性を表1
に、酸化反応の結果を表2に示す。 −実施例7− 実施例5(触媒の調製)において、三酸化アンチモン1
8.75gを加えた以外は実施例5(触媒の調製)と同
様にして触媒(S)、(T)を調製し、以下実施例5
(酸化反応)と同様にして酸化反応を行った。
Then, an oxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 5 (oxidation reaction). Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (Q) and (R).
Table 2 shows the results of the oxidation reaction. -Example 7-In Example 5 (preparation of catalyst), antimony trioxide 1
Catalysts (S) and (T) were prepared in the same manner as in Example 5 (preparation of catalyst), except that 8.75 g was added.
The oxidation reaction was performed in the same manner as (oxidation reaction).

【0047】触媒(S)、(T)の触媒特性を表1に、
酸化反応の結果を表2に示す。 −実施例8− 実施例5(触媒の調製)における触媒(I)の調製にお
いて、硫酸セシウムの添加量を6.02gとし塩化ニオ
ブ19.06gおよびリン酸第一アンモニウム6.08
gを加えた以外は触媒(I)の調製と同様にして触媒
(U)調製した。
Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (S) and (T).
The results of the oxidation reaction are shown in Table 2. -Example 8--In the preparation of the catalyst (I) in Example 5 (preparation of catalyst), the addition amount of cesium sulfate was 6.02 g, niobium chloride 19.06 g and primary ammonium phosphate 6.08.
A catalyst (U) was prepared in the same manner as the catalyst (I) except that g was added.

【0048】また、触媒(J)の調製において、硝酸ル
ビジウムの添加量を4.44gとしリン酸第一アンモニ
ウム6.08gおよび三酸化アンチモン18.75gを
加えた以外は触媒(J)の調製と同様にして触媒(V)
を調製した。以下実施例5(酸化反応)と同様にして酸
化反応を行った。触媒(U)、(V)の触媒特性を表1
に、酸化反応の結果を表2に示す。
Further, in the preparation of the catalyst (J), the addition amount of rubidium nitrate was 4.44 g, and 6.08 g of primary ammonium phosphate and 18.75 g of antimony trioxide were added. Similarly, catalyst (V)
Was prepared. Then, an oxidation reaction was performed in the same manner as in Example 5 (oxidation reaction). Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (U) and (V).
Table 2 shows the results of the oxidation reaction.

【0049】 −実施例9− 実施例5(触媒の調製)における触媒(I)の調製にお
いて、塩化ニオブ19.06gおよび三酸化アンチモン
18.75gを加えた以外は触媒(I)の調製と同様に
して触媒(W)調製した。また、触媒(J)の調製にお
いて、硝酸ルビジウムの添加量を4.44gとし塩化ニ
オブ19.06g、リン酸第一アンモニウム6.08g
および三酸化アンチモン18.75gを加えた以外は触
媒(J)の調製と同様にして触媒(X)を調製した。
-Example 9-Similar to the preparation of catalyst (I) except that 19.06 g of niobium chloride and 18.75 g of antimony trioxide were added in the preparation of catalyst (I) in Example 5 (preparation of catalyst). To prepare a catalyst (W). In addition, in the preparation of the catalyst (J), the amount of rubidium nitrate added was 4.44 g, niobium chloride 19.06 g, and primary ammonium phosphate 6.08 g.
A catalyst (X) was prepared in the same manner as the preparation of the catalyst (J), except that 18.75 g of antimony trioxide was added.

【0050】以下実施例5(酸化反応)と同様にして酸
化反応を行った。触媒(W)、(X)の触媒特性を表1
に、酸化反応の結果を表2に示す。 −比較例3− 実施例5(触媒の調製)における触媒(I)の調製にお
いて、硫酸セシウムの添加量を6.03gとし、また硝
酸銀を添加しなかった以外は触媒(I)の調製と同様に
して触媒(O)(前段触媒)を調製した。
Then, an oxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 5 (oxidation reaction). Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (W) and (X).
Table 2 shows the results of the oxidation reaction. -Comparative Example 3-Similar to the preparation of the catalyst (I) except that the amount of cesium sulfate added was 6.03 g and silver nitrate was not added in the preparation of the catalyst (I) in Example 5 (preparation of catalyst). To prepare a catalyst (O) (first-stage catalyst).

【0051】また、触媒(O)の調製において、硝酸ル
ビジウムの添加量を4.44gとし、また硝酸銀を添加
しなかった以外は触媒(O)の調製と同様にして触媒
(P)(後段触媒)を調製した。以下、実施例5と同様
にして酸化反応を行った。触媒(O)、(P)の触媒特
性を表1に、酸化反応の結果を表2に示す。
Further, in the preparation of the catalyst (O), the addition amount of rubidium nitrate was 4.44 g, and the silver nitrate was not added in the same manner as in the preparation of the catalyst (O). ) Was prepared. Thereafter, the oxidation reaction was performed in the same manner as in Example 5. Table 1 shows the catalytic properties of the catalysts (O) and (P), and Table 2 shows the results of the oxidation reaction.

【0052】上記実施例および比較例において、酸化反
応は触媒に対する負荷を一定にして継続し、その間、オ
ルソキシレンの酸化反応の場合は副生するフタリドの量
を0.1重量%以下に制御するように溶融塩温度を設定
し、またナフタレンの酸化反応の場合は副生するナフト
キノンの量を0.5重量%以下に制御するように溶融塩
温度を設定した。
In the above Examples and Comparative Examples, the oxidation reaction is continued with the load on the catalyst kept constant, during which the amount of phthalide by-produced in the case of the oxidation reaction of orthoxylene is controlled to 0.1% by weight or less. Thus, the molten salt temperature was set, and in the case of the oxidation reaction of naphthalene, the molten salt temperature was set so that the amount of naphthoquinone by-produced was controlled to 0.5% by weight or less.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】[0054]

【表2】 [Table 2]

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】実施例1から3と比較例1との比較、およ
び実施例5から9と比較例3との比較から、銀を添加す
ることによる無水フタル酸収率の向上は明かであり、ま
た実施例4と比較例2との比較から、銀の添加量に制限
があることが分かる。表1および表2に示したように、
この発明にかかる銀を添加した触媒は、添加しないもの
に比べ、約2%の無水フタル酸収率の向上が認められ、
さらに、3ヵ月および6ヵ月経過後の性能も非常に安定
しており、大きな経済効果が期待できる。例えば、現
在、年間4万トンの無水フタル酸を製造しているとすれ
ば、2%の収率の向上により百トンの無水フタル酸が
原料の消費量を増やすことなく得られることとなるので
ある。
From the comparison between Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and the comparison between Examples 5 to 9 and Comparative Example 3, the improvement of the phthalic anhydride yield due to the addition of silver is clear, and From the comparison between Example 4 and Comparative Example 2, it can be seen that the amount of silver added is limited. As shown in Table 1 and Table 2,
The silver-added catalyst according to the present invention was found to improve the phthalic anhydride yield by about 2% as compared with the catalyst not added,
Furthermore, the performance after 3 months and 6 months is also very stable, and a great economic effect can be expected. For example, if we are currently producing 40,000 tons of phthalic anhydride annually, a yield increase of 2% would give us 8 million tons of phthalic anhydride without increasing the consumption of raw materials. Of.

フロントページの続き (72)発明者 西尾 知佐子 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の 1日本触媒化学工業株式会社触媒研究所内 (72)発明者 田中 信也 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の 1日本触媒化学工業株式会社触媒研究所内Front Page Continuation (72) Inventor Chisako Nishio 1 992 Nishikioki, Akihama, Aboshi Ward, Himeji City, Hyogo Prefecture Catalytic Research Institute, Nippon Catalysis Chemical Industry Co., Ltd. Catalysis Chemical Industry Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 オルトキシレンおよび/またはナフタレ
ンを分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相接
触酸化して無水フタル酸を製造するための触媒におい
て、酸化バナジウムをV2 5 として1〜20重量部、
比表面積が10〜60m2 /gのアナターゼ型酸化チタ
ンをTiO2 として99〜80重量部、さらにこれら2
成分の合計100重量部当りカリウム、セシウム、ルビ
ジウムおよびタリウムから選ばれる少なくとも1種の元
素を酸化物として0.05〜1.2重量部および銀をA
2 Oとして0.05〜2重量部含有する触媒活性物質
を耐熱性無機質担体に担持させてなることを特徴とする
無水フタル酸製造用触媒。
1. A catalyst for producing phthalic anhydride by vapor-phase catalytic oxidation of orthoxylene and / or naphthalene with molecular oxygen or a gas containing molecular oxygen, wherein vanadium oxide is V 2 O 5 as 1 to 20. Parts by weight,
99 to 80 parts by weight of anatase type titanium oxide having a specific surface area of 10 to 60 m 2 / g as TiO 2 , and these 2
0.05 to 1.2 parts by weight of at least one element selected from potassium, cesium, rubidium and thallium as an oxide and silver as A per 100 parts by weight of the total of components.
A catalyst for producing phthalic anhydride, which comprises a heat-resistant inorganic carrier carrying a catalytically active substance in an amount of 0.05 to 2 parts by weight as g 2 O.
【請求項2】 オルトキシレンおよび/またはナフタレ
ンを分子状酸素または分子状酸素含有ガスにより気相接
触酸化して無水フタル酸を製造するための触媒におい
て、酸化バナジウムをV2 5 として1〜20重量部、
比表面積が10〜60m2 /gのアナターゼ型酸化チタ
ンをTiO2 として99〜80重量部、さらにこれら2
成分の合計100重量部当りニオブをNb2 5 として
0〜1重量部、カリウム、セシウム、ルビジウムおよび
タリウムから選ばれる少なくとも1種の元素を酸化物と
して0.05〜1.2重量部、リンをP2 5 として0
〜1.2重量部、アンチモンをSb2 3 として0〜5
重量部、および銀をAg2 Oとして0.05〜2重量部
含有する(ただし、ニオブ、リン、およびアンチモンの
それぞれの含有量が同時に0となることはない)触媒活
性物質を耐熱性無機質担体に担持させてなることを特徴
とする無水フタル酸製造用触媒。
2. A catalyst for producing phthalic anhydride by vapor-phase catalytic oxidation of orthoxylene and / or naphthalene with molecular oxygen or a gas containing molecular oxygen, wherein vanadium oxide is V 2 O 5 as 1 to 20. Parts by weight,
99 to 80 parts by weight of anatase type titanium oxide having a specific surface area of 10 to 60 m 2 / g as TiO 2 , and these 2
0 to 1 part by weight of niobium as Nb 2 O 5 and 0.05 to 1.2 parts by weight of at least one element selected from potassium, cesium, rubidium and thallium as an oxide per 100 parts by weight of the total of components, phosphorus. 0 as P 2 O 5
1.2 parts by weight, the antimony Sb 2 O 3 0 to 5
Parts by weight and 0.05 to 2 parts by weight of silver as Ag 2 O (however, the respective contents of niobium, phosphorus and antimony do not become 0 at the same time), and the catalytically active substance is a heat-resistant inorganic carrier. A catalyst for producing phthalic anhydride, characterized in that the catalyst is supported on.
【請求項3】 耐熱性無機質担体に担持した触媒活性物
質層において、0.15〜0.45μmの直径を有する
細孔が占める合計細孔容積が10μm以下の直径を有す
る細孔が占める全細孔容積の50%以上である請求項1
または2記載の無水フタル酸製造用触媒。
3. In the catalytically active substance layer carried on a heat-resistant inorganic carrier, the total fine pores occupied by pores having a diameter of 0.15 to 0.45 μm and the total pore volume being 10 μm or less. It is 50% or more of the pore volume.
Or the catalyst for producing phthalic anhydride according to 2.
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