JPH0753435A - メタクロレインの製造法 - Google Patents

メタクロレインの製造法

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JPH0753435A
JPH0753435A JP5198584A JP19858493A JPH0753435A JP H0753435 A JPH0753435 A JP H0753435A JP 5198584 A JP5198584 A JP 5198584A JP 19858493 A JP19858493 A JP 19858493A JP H0753435 A JPH0753435 A JP H0753435A
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JP
Japan
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catalyst
methacrolein
reaction
isobutyraldehyde
lead
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JP5198584A
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English (en)
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Mamoru So
衛 相
Kyoji Odan
恭二 大段
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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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
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 イソブチルアルデヒドの接触酸化脱水素反応
によってメタクロレインを高選択率及び高収率で製造す
る方法を提供する。 【構成】 イソブチルアルデヒドと分子状酸素を触媒の
存在下に気相で接触酸化脱水素反応させてメタクロレイ
ンを製造する方法において、触媒として一般式1の組成
物を使用する。 FePb (1) (添字のa、b、c、及びdは原子数を示し、aを1と
すると、bは0.7〜3、cは0.01〜3の値をと
る)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イソブチルアルデヒド
と分子状酸素を改良された触媒の存在下に気相で接触酸
化脱水素反応させて、高選択率及び高収率でメタクロレ
インを製造する方法に関するものである。メタクロレイ
ンは、メタクリル樹脂の原料であるメタクリル酸の合成
中間体として工業的に非常に有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】イソブチルアルデヒドと分子状酸素を触
媒の存在下に気相で接触酸化脱水素反応させてメタクロ
レインを製造する方法としては、多くの方法が既に知ら
れていて、例えば、Fe−P−X−O系触媒(X=A
g、Al、B、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Ga、
Ge、In、Mn、Ni、Te、Th、Ti、U、V、
Zn、Zr、希土類金属)を用いる方法(アメリカ特許
第4381411号参照)、Sb2 3 系触媒を用いる
方法(特開昭51−17523号公報参照)、Ag系触
媒を用いる方法(ドイツ公開特許公報第2428633
号参照)、Mo−P−X−O系触媒(X=Zn、Cu、
Ag)を用いる方法(特開昭54−46705号公報参
照)が公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、公知の
接触酸化脱水素反応によるイソブチルアルデヒドからの
メタクロレインの製造法においては、イソブチルアルデ
ヒドの反応率を上げることは比較的容易であるが、イソ
ブチルアルデヒドの反応率が高い状態でメタクロレイン
を高選択率で得ることは困難であり、メタクロレインの
収率は80%程度にとどまっていた。本発明の目的は、
公知のメタクロレインの製造法に代わる、イソブチルア
ルデヒドの反応率を高い状態に維持してメタクロレイン
を高い選択率及び収率で得ることができる経済的なメタ
クロレインの製造法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、公知のメ
タクロレインの製造法における前述したような問題点を
解決すべく鋭意研究を行った結果、新規なFe−P−P
b−O系の触媒を用いることによって、イソブチルアル
デヒドの反応率が高い状態でメタクロレインが一段と高
い選択率で生成し、その結果、80%以上の高収率でメ
タクロレインが得られることを見出して、本発明に到達
した。
【0005】即ち、本発明は、イソブチルアルデヒドと
分子状酸素を触媒の存在下に気相で接触酸化脱水素反応
させてメタクロレインを製造する方法において、一般
式、
【0006】
【化2】 (式中、Feは鉄、Pはリン、Pbは鉛、Oは酸素を示
し、添字のa、b、c、及びdは原子数を示し、aを1
とすると、bは0.7〜3、cは0.01〜3の値をと
る)で表される組成物を触媒として使用することを特徴
とするメタクロレインの製造法に関する。
【0007】以下に本発明の方法を詳しく説明する。本
発明において使用される触媒は前記一般式で表される
が、触媒中の各元素の組成は、鉄を1原子と固定したと
き、リンが0.7〜3原子、鉛が0.01〜3原子であ
り、酸素は酸素以外の前記元素の原子価によっておのず
と定まる値で通常4〜20原子である。このとき、リン
及び鉛が前記範囲を外れたり、いずれかの成分を欠いた
りすると、イソブチルアルデヒドの反応率が低くなるか
又はメタクロレインの選択率が低くなって、結局、メタ
クロレインの収率が低下することになるため好ましくな
い。
【0008】また、本発明においては、メタクロレイン
の選択率又は収率を向上させるために触媒にコバルト
(Co)又はセリウム(Ce)を含有させることもでき
る。コバルトは鉄1原子に対して2原子以下の割合で、
セリウムは鉄1原子に対して0.01〜3原子、好まし
くは0.05〜2原子の割合でそれぞれ含有させること
が好ましい。
【0009】本発明において使用される触媒は通常の触
媒調製法により容易に調製することができる。例えば、
前記触媒を構成する各元素を含有する各元素の塩、酸化
物などの化合物を水の存在下で混合した後、乾燥、焼成
する方法によって、また、各元素の硝酸塩やアンモニウ
ム塩などから共沈澱物を生成させた後、これを分離、乾
燥、焼成する方法によって、更には、予め別々にリン酸
鉄、リン酸鉛などを調製した後、これらを水の存在下に
混合し、乾燥、焼成する方法によって調製することがで
きる。
【0010】上記の触媒調製法のうち、本発明において
好適に用いられる触媒調製法の一例を、鉄、リン、鉛及
び酸素からなる触媒を例にとって説明する。まず、所定
量の水溶性の鉄及び鉛の化合物、例えば、鉄及び鉛の硝
酸塩をそれぞれ水に溶解して、これに所定量のリン酸化
合物水溶液、例えば、リン酸アンモニウム水溶液を加
え、各触媒成分元素を含有する沈澱物を生成させる。次
いで、この沈澱物を必要に応じて分離した後、乾燥、成
形し、酸素雰囲気下に450〜700℃で2〜10時間
焼成することによって目的とする触媒を得ることができ
る。
【0011】なお、上記の触媒調製において出発原料と
して使用される各元素の塩、酸化物としては、例えば、
硝酸第一鉄、硝酸第二鉄、炭酸第一鉄、炭酸第二鉄、塩
化第一鉄、塩化第二鉄、水酸化第一鉄、水酸化第二鉄、
酸化第一鉄、酸化第二鉄の鉄化合物、ピロリン酸、メタ
リン酸、正リン酸、リン酸アンモニウム、三塩化リン、
四塩化リン、五塩化リン等のリン化合物、硝酸鉛、リン
酸鉛、塩化鉛、水酸化鉛、酢酸鉛、酸化鉛の鉛化合物、
硝酸コバルト、炭酸コバルト、塩化コバルト、水酸化コ
バルト、酸化コバルトのコバルト化合物、硝酸セリウ
ム、塩化セリウム等のセリウム化合物を挙げることがで
きる。
【0012】本発明においては、上記の調製法で得られ
た触媒だけでなく、各触媒成分元素を担体に担持させた
ものを触媒として使用することもできる。各触媒成分元
素は、それ自体公知の方法、例えば、含浸法、混練法、
沈着法、蒸発乾固法、共沈法によって担持させることが
できるが、上記の方法の中でも、簡便であることから、
共沈法、含浸法又は蒸発乾固法が担持法として好ましく
採用される。各元素の担持量は一般には金属換算で担体
に対して10〜90重量%であることが好ましく、担体
としては、公知のもの、例えば、シリカ、アルミナ、シ
リカルミナ、ジルコニア、酸化チタン、カーボランダ
ム、ケイソウ土を使用することができる。
【0013】本発明の接触酸化脱水素反応を実施するに
あたっては、イソブチルアルデヒド及び分子状酸素以外
に実質的に反応に不活性なガスを希釈ガスとして混合し
て使用することができる。希釈ガスとしては、例えば、
水蒸気、窒素ガス、炭酸ガスを挙げることができるが、
中でも、水蒸気は、メタクロレインの選択率及び収率を
向上させ、更には触媒活性を持続させる作用も有するた
め、希釈ガスとして最も好ましい。
【0014】水蒸気の使用量は、イソブチルアルデヒド
1モルに対して通常5〜100モル、好ましくは15〜
80モル、特に好ましくは18〜70モルである。水蒸
気は使用量がイソブチルアルデヒドに対して多くなると
メタクロレインの選択率及び収率を向上させるが、過度
に多くなるとメタクロレインの空時収量を低下させると
共に経済性を低下させることになる。
【0015】また、分子状酸素は特に高純度の酸素ガス
を使用する必要はなく、一般には酸素含有ガス、例え
ば、上記希釈ガスで希釈したガス又は空気が使用され
る。分子状酸素の使用量は、イソブチルアルデヒド1モ
ルに対して通常0.1〜1モル、好ましくは0.5〜
0.9モルである。
【0016】本発明の接触酸化脱水素反応はイソブチル
アルデヒドと分子状酸素を前記触媒の存在下に気相で接
触させることにより実施される。反応温度は生成したメ
タクロレインの分解反応を抑えるため、250〜550
℃、特に300〜450℃の範囲であることが好まし
く、反応圧は常圧、低度の加圧或いは減圧のいずれでも
よいが、一般には常圧が適当である。また、接触時間は
0.1〜7秒、特に0.2〜5秒であることが好まし
い。なお、本発明の反応形式としては連続式が好まし
く、触媒の存在形態としては固定床、移動床、流動床な
どいずれの形態でもよいが、工業的には固定床で反応を
実施することが有利である。
【0017】
【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を具
体的に説明する。なお、各実施例及び比較例におけるイ
ソブチルアルデヒドの反応率(%)、メタクロレインの
選択率(%)及び収率(%)は次式により求めた。
【0018】
【数1】
【0019】
【数2】
【0020】
【数3】
【0021】実施例1 水1000mlに硝酸第二鉄〔Fe(NO3 3 ・9H
2 O〕202g及び硝酸鉛〔Pb(NO3 2 〕33.
1gを溶解し、この溶液に、水1000mlにリン酸ア
ンモニウム〔(NH4 3 PO4 ・3H2 O〕146.
2gを溶解した溶液を加えて、沈澱物を生成させた。生
成した沈澱物を濾過、洗浄して120℃で乾燥した後、
破砕して4〜10メッシュに整粒し、次いで500℃で
5時間焼成して、酸素を除く触媒組成が表1に記載の原
子比から成る触媒を調製した。
【0022】上記触媒10mlを内径18mmのステン
レス製反応管に充填した後、これにイソブチルアルデヒ
ド:水蒸気:窒素:酸素のモル比が1:10:16.
3:0.7の混合ガスを10.3l/hrの流量で流
し、反応温度390℃、接触時間3秒で、常圧下、イソ
ブチルアルデヒドの接触酸化脱水素反応を行った。反応
生成物をガスクロマトグラフィーで分析した結果を表1
に示す。なお、副生成物としては、一酸化炭素、炭酸ガ
ス、プロピレンが認められた。
【0023】
【表1】
【0024】実施例2 水1000mlに硝酸第二鉄〔Fe(NO3 3 ・9H
2 O〕202g、硝酸鉛〔Pb(NO3 2 〕66.2
g及び硝酸コバルト〔Co(NO3 2 ・6H 2 O〕2
9.1gを溶解し、この溶液に、水1000mlにリン
酸アンモニウム〔(NH4 3 PO4 ・3H2 O〕18
8gを溶解した溶液を加えて、実施例1と同様の方法及
び操作で表1に記載の組成の触媒を調製した後、反応条
件を一部表1に記載の条件に変えた以外は、実施例1と
同様に反応を行って反応生成物を分析した。その結果を
表1に示す。
【0025】実施例3 水1000mlに硝酸第二鉄〔Fe(NO3 3 ・9H
2 O〕202g、硝酸鉛〔Pb(NO3 2 〕99.3
g、硝酸コバルト〔Co(NO3 2 ・6H2O〕7.
3g及び硝酸セリウム〔Ce(NO3 3 ・6H2 O〕
43.4gを溶解し、この溶液に、水1000mlにリ
ン酸アンモニウム〔(NH4 3 PO4・3H2 O〕1
67gを溶解した溶液を加えて、実施例1と同様の方法
及び操作で表1に記載の組成の触媒を調製した後、反応
条件を一部表1に記載の条件に変えた以外は、実施例1
と同様に反応を行って反応生成物を分析した。その結果
を表1に示す。
【0026】比較例1 水1000mlに硝酸第二鉄〔Fe(NO3 3 ・9H
2 O〕202gを溶解し、この溶液に、水1000ml
にリン酸アンモニウム〔(NH4 3 PO4 ・3H
2 O〕104gを溶解した溶液を加えて、実施例1と同
様の方法及び操作で表1に記載の鉄、リン及び酸素のみ
の組成から成る触媒を調製し、反応条件を一部表1に記
載の条件に変えた以外は、実施例1と同様に反応を行っ
て反応生成物を分析した。その結果を表1に示す。
【0027】
【発明の効果】本発明の方法により、イソブチルアルデ
ヒドの反応率を高い値に維持した状態で、メタクロレイ
ンを高選択率で生成させることが可能になり、その結
果、メタクロレインを80%以上の高収率で製造するこ
とができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イソブチルアルデヒドと分子状酸素を触
    媒の存在下に気相で接触酸化脱水素反応させてメタクロ
    レインを製造する方法において、一般式、 【化1】 (式中、Feは鉄、Pはリン、Pbは鉛、Oは酸素を示
    し、添字のa、b、c、及びdは原子数を示し、aを1
    とすると、bは0.7〜3、cは0.01〜3の値をと
    る)で表される組成物を触媒として使用することを特徴
    とするメタクロレインの製造法。
JP5198584A 1993-08-10 1993-08-10 メタクロレインの製造法 Pending JPH0753435A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012514590A (ja) * 2009-01-06 2012-06-28 アルケマ フランス バイオマス由来のメチルメタクリレートの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012514590A (ja) * 2009-01-06 2012-06-28 アルケマ フランス バイオマス由来のメチルメタクリレートの製造方法
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