JPH07330658A - アクリル酸またはそのエステルの製造方法 - Google Patents

アクリル酸またはそのエステルの製造方法

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JPH07330658A
JPH07330658A JP6121089A JP12108994A JPH07330658A JP H07330658 A JPH07330658 A JP H07330658A JP 6121089 A JP6121089 A JP 6121089A JP 12108994 A JP12108994 A JP 12108994A JP H07330658 A JPH07330658 A JP H07330658A
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JP
Japan
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catalyst
ester
acrylic acid
group
propionic acid
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Application number
JP6121089A
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English (en)
Inventor
Keiko Miki
三木恵子
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Daicel Corp
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Daicel Chemical Industries Ltd
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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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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】高い転化率及び選択率で、プロピオン酸又はそ
のエステルを酸化脱水素して、対応するアクリル酸又は
そのエステルを得る。 【構成】式PaMobVcAdCeeBfOg(式中、
P,Mo,V,Ce及びOはそれぞれリン、モリブデ
ン、バナジウム、セリウム、及び酸素、Aは銅,ヒ素,
アンチモン,ケイ素,タングステン,クロム,銀及びマ
グネシウムからなる群から選ばれる1種もしくは2種以
上の元素、Bはカリウム、ルビジウム、セシウム、タリ
ウムからなる群から選ばれる1種もしくは2種以上の元
素を示し、aないしgは各元素の原子比を示し、b=1
2のときa=0.5〜3, c=0.1〜3,d=0〜
3,e=0.01〜3,f=0.01〜2,gは前記各
成分の原子価を満足するに必要な酸素原子数を示す)で
表される酸化脱水素触媒。 【効果】工業的に実施可能で、かつ高転化率及び高選択
率を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プロピオン酸又はその
エステルから樹脂原料、塗料原料の中間体として重要な
アクリル酸又はそのエステルの製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プロピオン酸又はそのエステルからアク
リル酸又はそのエステルに転化する方法に関しては従来
から多くの方法がある。例えば、英国特許第1,05
8,650号、オランダ特許第6,609,252号、
特公昭43−7208号等である。 これらの提案によ
る方法では、触媒として高価なヨードを用いておりその
分離、回収が困難である。又ヨードにより装置が腐食さ
れるという欠点があり、工業的製造法としては有利でな
い。
【0003】またヨードを用いない方法としては、モリ
ブデンの一部が、バナジウム及び/又はタングステンで
置換されてもよいリン、モリブデン酸触媒を用いる方法
(特開昭48−78120号)、リン、モリブデン及び
タリウム触媒を用いる方法(特開昭50−4017
号)、モリブデンとセレン、コバルト、ウラン、タング
ステン及びアンチモンの群から選ばれる1種又は2種以
上を含む触媒を用いる方法(特公昭47−30088
号)、タングステンとセレン及び/又はテルルを触媒と
して用いる方法(特公昭47−30089号)、及びア
ンチモンとタングステン、チタン、銀、ウラン及びジル
コニウムの群から選ばれる1種又は2種以上を含む触媒
を用いる方法(特公昭47−1922号)がある。
【0004】これらのヨードを用いない方法では、いず
れも目的物であるアクリル酸の収率が低かったり、反応
初期には目的物がかなり高収率で得られるが、反応を継
続するに従って触媒活性が急速に低下するという欠点を
有し、工業的見地からは実用性に乏しい。
【0005】特公昭59−49214号には触媒の金属
成分としてリン,モリブデン,バナジウム、アルカリ金
属を必須成分として用いることで、これら欠点の改良が
なされている。しかし実施例をみると、10〜20メッ
シュに粉砕した微粉末を用いることで、目的物の収率が
高く、かつ触媒寿命も長い。本研究者が工業的に使用可
能な5mmφ×3mmのタブレット状に成型して反応させた
ところ、変化率が低く、工業的に使用するには問題があ
ることが分かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、プロピオン酸もしくはそのエステルを酸化脱水素し
て、対応するアクリル酸又はそのエステルを製造するた
め、高い転化率でしかも高選択率及び触媒寿命の長い工
業的に使用可能な触媒を開発することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の目的を
達成すべく、鋭意検討の結果、本発明に到達したもので
ある。
【0008】すなわち、本発明は、プロピオン酸もしく
はそのエステルを酸化脱水素して、対応するアクリル酸
又はそのエステルを製造する際に、触媒として、下記一
般式[1]PaMobVcAdCeeBfOg(式中、
P,Mo,V,Ce,及びOはそれぞれリン、モリブデ
ン、バナジウム、セリウム及び酸素、Aは銅,ヒ素,ア
ンチモン,ケイ素,タングステン,クロム,銀及びマグ
ネシウムからなる群から選ばれる1種もしくは2種以上
の元素、Bはカリウム、ルビジウム、セシウム、タリウ
ムからなる群から選ばれる1種もしくは2種以上の元素
を示し、aないしgは各元素の原子比を示し、b=12
のときa=0.5〜3,c=0.1〜3,d=0〜3,
e=0.01〜3,f=0.01〜2,gは前記各成分
の原子価を満足するに必要な酸素原子数を示す)で表さ
れる触媒を使用することを特徴とするアクリル酸又はそ
のエステルの製造方法である。
【0009】本発明で用いる触媒では、リン、モリブデ
ン、バナジウムを主成分とするヘテロポリ酸及びその塩
にセリウムを混合することにより、活性および触媒寿命
が向上するということである。セリウムの添加量はMo
12原子当たりに対し、原子比で0.01〜3の範囲で
好ましいが、より好ましい範囲は0.03〜1.0であ
る。
【0010】原子比が0.01以下であるとプロピオン
酸変化率が低く、アクリル酸選択率も低くなる。また、
原子比が3以上であると、プロピオン酸変化率は高くな
るが、COなどの副生成物が生成するため、アクリル
酸選択率は低くなる。
【0011】また本発明において触媒にA成分(銅、ヒ
素、アンチモン、ケイ素、タングステン、クロム、銅及
びマグネシウムからなる群から選ばれる1種もしくは2
種以上の元素)を含有させると更にアクリル酸の収率が
向上する。A成分の添加量はMo12原子当たりに対
し、原子比0.1〜3の範囲が好ましい。
【0012】原子比が0.1以下であるとプロピオン酸
変化率が低く、アクリル酸選択率も低くなる。また、原
子比が3以上であると、プロピオン酸変化率は高くなる
が、COなどの副生成物が生成するため、アクリル酸
選択率は低くなる。
【0013】本発明に用いる触媒を製造する方法として
は特殊な方法である必要はなく、従来からよく知られて
いる調製法が採用できる。例えば各成分元素を含有する
化合物を水の存在下に溶解して混合させ、得られた混合
用液又はスラリーを蒸発乾固し、乾燥後成型し、焼成し
て触媒を得る。
【0014】触媒の調製に用いる原料化合物としては、
各元素の硝酸塩、アンモニウム塩、ハロゲン化物、炭酸
塩、硫酸塩あるいは酸化物などを組み合せて使用するこ
とができる。例えばモリブデン原料としてパラモリブデ
ン酸アンモニウム、三酸化モリブデン、バナジウム原料
としてメタバナジン酸アンモニウム、五酸化バナジウ
ム、燐原料として燐酸、燐酸アンモニウム等が使用でき
る。
【0015】本発明の触媒を製造する場合、各成分化合
物の混合順序は特に制限はない。混合する場合の温度は
20〜100℃が適当であり、混合時間は均一に混合出
来れば特に制限されず、混合後50〜100℃で1〜2
0時間熟成するのが望ましい。 こうして得られた触媒
前駆体スラリーを濃縮乾固した後焼成工程を経て触媒と
するが、焼成条件は空気中ならば300〜400℃が適
当であるが、窒素などの不活性気流中で焼成する場合は
380〜500℃の温度で焼成するのが好ましい。 用
いる不活性気体としては、窒素、アルゴン、炭酸ガスな
どが挙げられる。空気中で400℃以上の高い温度で焼
成した場合はヘテロポリ酸の構造が崩れ活性が著しく低
下するので好ましくない。
【0016】本発明の方法で用いる触媒の形状は、特に
規制するものではなく円柱状、リング状、球状に触媒粉
末を単独で成型したもの、不活性な担体と混合し成型し
たもの或いは不活性担体に担持したもの等が挙げられ
る。
【0017】用いられる不活性担体としてはアルミナ、
シリカ、シリコンカーバイド、軽石などである。好まし
い形態の一例としては3.0〜10.0mmの外径で、外
径の0.5〜2.0倍の長さを有し、かつその縦軸方向
に外径の0.1〜0.7倍の内径を有する貫通孔を有す
るリング状触媒あるいは1〜10mmの径を有する不活性
担体に触媒粉末を担体1部に対して0.1〜2部を被覆
した触媒である。
【0018】このような触媒の形状にすることにより、
触媒層における圧損の減少、除熱効果の増大により、ホ
ットスポットと呼ばれ局所的な異常発熱の減少で二酸化
炭素、一酸化炭素への逐次反応が抑制され選択率の向
上、触媒の熱的な構造の崩壊が抑制され触媒の寿命を延
ばす結果となるのではないかと考えられる。
【0019】通常出発原料は窒素、水蒸気、炭酸ガス等
の不活性ガスで希釈して反応に供する。特に、水蒸気の
存在は目的の不飽和化合物の収率を向上させることがあ
り、水蒸気を共存させることが望ましい。
【0020】本発明の実施に際し、原料ガス中の組成は
広い範囲で変える事が出来るが、プロピオン酸及びその
エステルと酸素がそれぞれ1〜20モル%の範囲が適当
であり、特に3〜15モル%が好ましい。不活性ガスが
60〜98モル%の範囲にあることが好ましい。
【0021】反応は常圧でよいが、若干の減圧もしくは
若干の加圧下、例えば0.5〜20気圧(絶対圧)でも
行いうる。反応温度は230〜400℃、特に240〜
350℃が好ましい。接触時間は、反応温度により異な
るが0.1〜15秒、好ましくは0.5〜10秒が適当
である。
【0022】以下実施例及び比較例を用いて本発明の内
容を具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない
限り本実施例により規制されるものではない。部は全て
重量部を表す。
【0023】実施例、比較例中、プロピオン酸の変化
率、生成するアクリル酸の選択率は以下のように定義さ
れる。
【0024】
【数1】
【数2】
【0025】
【実施例】
【0026】
【実施例1】イオン交換水3000部にパラモリブデン
酸アンモニウム1000部を加え75℃に加熱し溶解し
た。この溶液にさらにメタバナジン酸アンモニウム28
部を加え溶解した。イオン交換水250部に硝酸セシウ
ム138部を加え75℃に加熱し溶解し前記の溶液に加
えた。この溶液に85%りん酸65.3部を含む75℃
に加熱された水溶液160部を添加した。
【0027】一方イオン交換水300部に硝酸銅22.
8部を加熱溶解し更に酸化セリウム8.1部を加え懸濁
溶液を調製し前記の溶液に加えて、加熱撹拌してスラリ
ーを得、蒸発乾固した。
【0028】得られた固形物を160℃10時間乾燥
し、粉砕した後、外径5mm,長さ3mm,貫通孔内径2mm
に加圧成形し、空気流通下に350℃で30時間焼成し
て触媒を得た。
【0029】この触媒の活性物質層の組成(酸素を除
く)は原子比でP1.2 Mo120.5 Cu0.2 Ce0.1
1.5 である。得られた触媒を反応器に充填し、プロピ
オン酸4%,酸素10%、水蒸気30%、窒素56%
(いずれもモル%)の混合ガスを空間速度1200hr
−1で反応浴温305℃で反応を行った。
【0030】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、プロピオン酸変化率45.4%アク
リル酸選択率45.3%であった。同一条件下で100
0時間反応続行した。1000時間後の活性はプロピオ
ン酸変化率45.1%、アクリル酸選択率45.8%で
あった。
【0031】
【実施例2】実施例1の触媒を用い、プロピオン酸4
%,酸素10%、水蒸気30%、窒素56%の混合ガス
を反応浴温315℃で触媒層を通過させた。プロピオン
酸変化率69.1%、アクリル酸選択率31.2%であ
った。
【0032】
【比較例1】反応温度を320℃にした以外は実施例1
と同様にして反応した。その結果、プロピオン酸変化率
32.1%、アクリル酸選択率40.1%であった。
【0033】
【比較例2】実施例1と同一の方法で原子比(酸素を除
く)P1.2 Mo120.5 Cu0.2 Ce0.005Cs
1.5からなる触媒を調整し、実施例1と同様にして反
応した。その結果、プロピオン酸変化率39.6%、ア
クリル酸選択率45.4%であった。
【0034】
【比較例3】実施例1と同一の方法で原子比(酸素を除
く)P1.2 Mo120.5 Cu0.2 CeCs1.5 からな
る触媒を調整し、実施例1と同様にして反応した。その
結果、プロピオン酸変化率72.3%、アクリル酸選択
率29.8%であった。
【0035】
【比較例4】実施例1と同一の方法で原子比(酸素を除
く)PMo12Asからなる触媒粉末を5mmφ×
3mmのタブレット状に成型して反応した。その結果、プ
ロピオン酸変化率30.8%、アクリル酸選択率41.
2%であった。
【0036】
【実施例3】実施例1で得た触媒を用い、プロピオン酸
4%,酸素12%、水蒸気30%、窒素54%の混合ガ
スを反応浴温305℃で触媒層を通過させた。プロピオ
ン酸変化率48.8%、アクリル酸選択率44.1%で
あった。
【0037】
【実施例4】実施例1で得た触媒粉末100部を3.5
mmφのαAl2 3 100部にコーティングした触媒を
調製し、実施例1と同一の反応条件で反応した結果、プ
ロピオン酸変化率42.3%、アクリル酸選択率51.
7%であった。
【0038】
【実施例5】実施例1の方法で原子比(酸素を除く)P
1.2 Mo120.5 Ce0.1 Cs1.5の組成を有する触媒
粉末を調製し実施例1と同一の形状のリング触媒に成型
し実施例1と同一の反応条件で反応した結果、プロピオ
ン酸変化率40.3%、アクリル酸選択率40.1%で
あった。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プロピオン酸もしくはそのエステルを酸化
    脱水素して、対応するアクリル酸又はそのエステルを製
    造する際に、触媒として、下記一般式[1]PaMob
    VcAdCeeBfOg(式中、P,Mo,V,Ce及
    びOはそれぞれリン、モリブデン、バナジウム、セリウ
    ム及び酸素、Aは銅,ヒ素,アンチモン,ケイ素,タン
    グステン,クロム,銀及びマグネシウムからなる群から
    選ばれる1種もしくは2種以上の元素、Bはカリウム、
    ルビジウム、セシウム、タリウムからなる群から選ばれ
    る1種もしくは2種以上の元素を示し、aないしgは各
    元素の原子比を示し、b=12のときa=0.5〜3,
    c=0.1〜3,d=0〜3,e=0.01〜3,f=
    0.01〜2,gは前記各成分の原子価を満足するに必
    要な酸素原子数を示す)で表される触媒を使用すること
    を特徴とするアクリル酸又はそのエステルの製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1の触媒の形状が、3.0〜10.
    0mmの外径で、外径の0.5〜2.0倍の長さを有し、
    かつその縦軸方向に外径の0.1〜0.7倍の内径を有
    する貫通孔を有するリング状触媒であることを特徴とす
    る請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1の触媒粉末を1〜10mm径の球状
    の不活性担体上に担体に対して10〜200%担持する
    ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】反応温度240〜350℃の気相で反応さ
    せることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
JP6121089A 1994-06-02 1994-06-02 アクリル酸またはそのエステルの製造方法 Pending JPH07330658A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009078262A (ja) * 2007-09-19 2009-04-16 Rohm & Haas Co (メタ)アクリル酸生成物流からのプロピオン酸の選択的減少のための改良された方法

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JP2009078262A (ja) * 2007-09-19 2009-04-16 Rohm & Haas Co (メタ)アクリル酸生成物流からのプロピオン酸の選択的減少のための改良された方法

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