JPH09176102A - メタクリロニトリルの製造方法 - Google Patents

メタクリロニトリルの製造方法

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JPH09176102A
JPH09176102A JP7351325A JP35132595A JPH09176102A JP H09176102 A JPH09176102 A JP H09176102A JP 7351325 A JP7351325 A JP 7351325A JP 35132595 A JP35132595 A JP 35132595A JP H09176102 A JPH09176102 A JP H09176102A
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JP
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catalyst
methacrylonitrile
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isobutane
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JP7351325A
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Kenichi Miyagi
健一 宮氣
Motomu Okita
求 大北
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 イソブタンのアンモ酸化により高選択率でメ
タクリロニトリルを得ることのできる触媒を提供する。 【解決手段】 イソブタン、アンモニア及び分子状酸素
を気相で触媒反応させてメタクリロニトリルを製造する
にあたり、構成成分としてモリブデン、ビスマス、バナ
ジウム、テルル及びニオブを含む触媒を用いることを特
徴とするメタクリロニトリルの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はイソブタンをアンモ
ニアと分子状酸素により気相接触アンモ酸化してメタク
リロニトリルを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】これまでに、飽和炭化水素を気相接触ア
ンモ酸化してα,β−不飽和ニトリルを製造する方法が
提案されている。たとえば、プロパンの気相接触アンモ
酸化によりアクリロニトリルを製造する例として特開昭
63−295545号公報にビスマス−バナジウム系触
媒を用いる方法が、特開平3−58962号公報にモリ
ブデン−ビスマス系触媒を用いる方法が、特開平6−1
35922号公報にバナジウム−アンチモン系触媒を用
いる方法が、特開平6−199768号公報にモリブデ
ン−バナジウム−ニオブ系触媒を用いる方法などが提案
されている。
【0003】また、イソブタンよりメタクリロニトリル
を製造する例としては、特開平1−268668号公報
にバナジウム−アンチモン系触媒を用いる方法が、特開
平6−285372号公報にモリブデン−バナジウム−
テルル系触媒を用いる方法が、特開平7−157461
号公報にクロム−アンチモン−タングステン系触媒を用
いる方法などが提案されている。
【0004】しかしながら、これら公知の反応はいずれ
も触媒活性、選択性の面で満足できるものではない。一
方、特開昭61−189256号公報には、アルカンを
脱水素後アンモ酸化する方法が提案されているが、プロ
セスが複雑になりすぎる傾向にある。従って、飽和炭化
水素を直接アンモ酸化し、高収率でα,β−不飽和ニト
リルを得る触媒系の開発が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、イソブタン
よりメタクリロニトリルを製造するにあたり活性及び選
択性が優れた新規な触媒を用いてメタクリロニトリルを
有利に製造する方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、イソブタン、
アンモニア及び分子状酸素を気相で接触反応させてメタ
クリロニトリルを製造するにあたり、一般式 Moa Bibc Ted Nbefgh Siij (式中のMo,Bi,V,Te,Nb,Si及びOはそ
れぞれモリブデン、ビスマス、バナジウム、テルル、ニ
オブ、ケイ素及び酸素を表し、Xは銀、亜鉛及びゲルマ
ニウムよりなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、
Yはクロム、アルミニウム、マンガン、鉄、ニッケル、
コバルト、鉛及びジルコニウムよりなる群から選ばれた
少なくとも1種の元素、Zはカリウム、ルビジウム、ナ
トリウム、セシウム及びタリウムよりなる群から選ばれ
た少なくとも1種の元素を表す。ただし、a,b,c,
d,e,f,g,h,i及びjは各元素の原子比を表
し、a=12のとき0.1≦b≦5,0.5≦c≦8,
0.5≦d≦5,0.5≦e≦3,0.01≦f≦3,
0≦g≦5,0≦h≦1,0≦i≦20であり、jは前
記各元素の原子価を満足するのに必要な酸素原子数であ
る。)で表される触媒を用いることを特徴とするメタク
リロニトリルの製造方法にある。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いられる触媒を調製す
る場合の各元素の原料としては、触媒を構成する元素の
酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、水酸化物、アンモニ
ウム塩又はそれらの混合物が好ましく用いられる。これ
らの各原料は水や希硝酸水溶液などに溶解するか、ある
いは水や希硝酸水溶液などに微粉末として添加混合して
スラリー状としたのち、加熱撹拌し調製する。触媒調製
にあたっては担体を用いてもよく、担体としては例えば
シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ等を用いることが
できる。
【0008】このように調製したスラリーの乾燥方法
は、その方法及び得られる乾燥物の状態については特に
限定はなく、例えば、通常のスプレードライヤー、スラ
リードライヤー、ドラムドライヤー等を用いて粉体状の
乾燥物を得てもよいし、また、通常の箱形乾燥器、トン
ネル型焼成炉を用いてブロック状又はフレーク状の乾燥
物を得てもよい。乾燥温度は80〜200℃、好ましく
は100〜180℃で行う。
【0009】乾燥物を焼成する際の焼成炉の形式及びそ
の方法については特に限定はなく、例えば通常の箱形焼
成炉、トンネル型焼成炉を用いて乾燥物を固定した状態
で焼成してもよいし、また、ロータリーキルン焼成炉等
を用いて乾燥物を流動させながら焼成してもよい。
【0010】焼成温度は400〜700℃、好ましくは
450〜650℃である。この範囲外の温度で焼成を行
うと高性能な触媒が得られにくいことがある。また所定
の温度に到達してから熱処理を持続する時間については
特に限定はないが、熱処理時間が短すぎると高性能な触
媒が得られにくいことがあるため、0.1〜15時間の
範囲で行うのが好ましい。
【0011】上述の如くして得られた触媒を用いて、イ
ソブタン、アンモニア及び分子状酸素を気相でアンモ酸
化してメタクリロニトリルを製造するに際しては、イソ
ブタンに対する酸素の割合は、イソブタン1モルに対し
て、酸素0.5〜5、好ましくは0.8〜3の範囲であ
る。また、イソブタンに対するアンモニアの割合は0.
3〜3、好ましくは0.5〜2の範囲である。反応圧力
は常圧ないし数気圧まで用いられる。反応温度は350
〜500℃、好ましくは370〜480℃である。反応
は固定床でも流動床でも実施できる。
【0012】
【実施例】本発明の効果を以下実施例により示す。説明
中の「部」は重量部を意味する。分析はガスクロマトグ
ラフィーにより行った。イソブタンの反応率、生成され
るメタクリロニトリル選択率は以下のように定義され
る。
【0013】
【数1】
【0014】
【数2】
【0015】[実施例1]純水1000部にモリブデン
酸アンモニウム500部、メタバナジン酸アンモニウム
99.4部及びテルル酸135.5部を加え65℃に加
熱して溶解した(A液)。これとは別に、純水850部
に60%硝酸250部を加え、均一にしたのち硝酸ビス
マス114.5部を加え溶解し、更に硝酸銀2.0部を
加え溶解した(B液)。
【0016】65℃の温度に保持したA液に30℃のB
液を加えスラリー状としたのち、五酸化ニオブ47.0
部を加え加熱撹拌し、大部分の水分を蒸発させた。得ら
れたケーキ状物質を120℃で乾燥させ、プレス成型し
たのち、破砕して10〜20メッシュ部分を分取し、5
00℃で3時間焼成した。かくして得られた触媒の組成
は次式に示すとおりである。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Ag0.05x (式中、酸素の原子比xは他の元素の原子価により自然
に決まる値であるので以下の表示においては省略す
る。)
【0017】この触媒を石英製反応管に充填し、イソブ
タン8%、酸素16%、アンモニア12%及び窒素64
%の原料混合ガスを接触時間3.6秒で触媒層を通過さ
せ、400℃で反応させた。その結果、イソブタンの反
応率21.2%、メタクリロニトリルの選択率22.8
%であった。
【0018】[実施例2]実施例1におけるB液調製に
おいて硝酸銀0.2部に代えて硝酸亜鉛35.1部及び
酸化クロム23.6部を用いたほかは実施例1と同様に
して、次式に示す組成の触媒を得た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Zn0.5 Cr1
【0019】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率25.0
%、メタクリロニトリルの選択率20.1%であった。
【0020】[実施例3]実施例1におけるB液調製に
おいて硝酸銀2.0部に代えて硝酸亜鉛70.2部、硝
酸アルミニウム88.5部及び硝酸第二鉄95.3部を
用いたほかは実施例1と同様にして、次式に示す組成の
触媒を得た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Zn1 Al1 Fe
1
【0021】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率39.6
%、メタクリロニトリルの選択率15.3%であった。
【0022】[実施例4]純水1000部にモリブデン
酸アンモニウム500部、メタバナジン酸アンモニウム
99.4部、テルル酸135.5部、二酸化ゲルマニウ
ム7.4部及び硝酸カリウム1.2部を加え、65℃に
加熱溶解した(A液)。これとは別に、純水850部に
60%硝酸250部を加え、均一にしたのち硝酸ビスマ
ス114.5部を加え溶解し、更に硝酸亜鉛35.1部
及び硝酸ニッケル68.6部を加え溶解した(B液)。
以下、実施例1と同様にして次式に示す組成の触媒を得
た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Zn0.5 Ge0.3
Ni10.05
【0023】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率15.8
%、メタクリロニトリルの選択率31.0%であった。
【0024】[実施例5]純水1000部にモリブデン
酸アンモニウム500部、メタバナジン酸アンモニウム
99.4部、テルル酸135.5部、硝酸ルビジウム
0.3部及び硝酸ナトリウム0.2部を加え、65℃に
加熱して溶解した(A液)。これとは別に、純水850
部に60%硝酸250部を加え、均一にしたのち硝酸ビ
スマス114.5部を加え溶解し、更に硝酸亜鉛35.
1部、硝酸マンガン67.7部及び硝酸銀2.0部を加
え溶解した(B液)。以下、実施例1と同様にして次式
に示す組成の触媒を得た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Zn0.5 Ag0.05
Mn1 Rb0.01Na0.01
【0025】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率18.3
%、メタクリロニトリルの選択率29.8%であった。
【0026】[実施例6]実施例1と同じ組成のA液を
調製した。これとは別に純水1250部に60%硝酸2
50部を加え、均一にしたのち硝酸ビスマス114.5
部を加え溶解し、更に硝酸亜鉛70.2部及び硝酸鉛7
8.2部を加え溶解した(B液)。65℃の温度に保持
したA液に30℃のB液を加えてスラリー状としたの
ち、五酸化ニオブ47.0部及び30%シリカゾル47
2.6部を加え加熱撹拌し、大部分の水分を蒸発させ
た。以下、実施例1と同様にして次式に示す組成の触媒
を得た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Zn1 Pb1 Si
10
【0027】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率17.5
%、メタクリロニトリルの選択率25.1%であった。
【0028】[実施例7]純水1000部にモリブデン
酸アンモニウム500部、メタバナジン酸アンモニウム
99.4部、テルル酸135.5部、二酸化ゲルマニウ
ム7.4部及び硝酸タリウム0.6部を加え、65℃に
加熱して溶解した(A液)。これとは別に、純水850
部に60%硝酸250部を加え、均一にしたのち硝酸ビ
スマス114.5部を加え溶解し、更に硝酸コバルト6
8.7部を加え溶解した(B液)。65℃の温度に保持
したA液に30℃のB液を加えスラリー状としたのち、
五酸化ニオブ47.0部及び30%シリカゾル236.
3部を加え加熱撹拌し、大部分の水分を蒸発させた。以
下、実施例1と同様にして次式に示す組成の触媒を得
た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Ge0.3 Co1
0.01Si5
【0029】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率25.1
%、メタクリロニトリルの選択率20.2%であった。
【0030】[実施例8]純水1000部にモリブデン
酸アンモニウム500部、メタバナジン酸アンモニウム
99.4部、テルル酸135.5部及び硝酸セシウム
1.8部を加え、65℃に加熱して溶解した(A液)。
これとは別に、純水850部に60%硝酸250部を加
え、均一にしたのち硝酸ビスマス114.5部を加え溶
解し、更に硝酸亜鉛35.1部及び硝酸ジルコニル6
3.1部を加え溶解した(B液)。以下、実施例1と同
様にして、次式に示す組成の触媒を得た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Zn0.5 Zr1
0.04
【0031】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率17.8
%、メタクリロニトリルの選択率25.8%であった。
【0032】[実施例9]実施例1と同じ組成のA液を
調製した。これとは別に、純水1250部に60%硝酸
250部を加え、均一にしたのち硝酸ビスマス114.
5部を加え溶解し、更に硝酸銀2.0部、硝酸第二鉄9
5.3部及び硝酸鉛78.2部を加え溶解した(B
液)。以下、実施例1と同様にして、次式に示す組成の
触媒を得た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5 Ag0.05Fe1
1
【0033】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率18.1
%、メタクリロニトリルの選択率23.1%であった。
【0034】[比較例1]実施例1と同じ組成のA液を
調製した。これとは別に、純水100部に硝酸銀2.0
部を加え溶解した(B液)。以下実施例1と同様にして
次式に示す組成の触媒を得た。 Mo123.6 Te2.5 Nb1.5 Ag0.05
【0035】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率15.1
%、メタクリロニトリルの選択率22.0%であり、ビ
スマスを含まない本例の触媒は活性が低下し、メタクリ
ロニトリルの選択率も若干低下した。
【0036】[比較例2]実施例1と同じ組成のA液を
調製した。これとは別に、純水850部に60%硝酸2
50部を加え、均一にしたのち硝酸ビスマス114.5
部を加え溶解した(B液)。以下実施例1と同様にして
次式に示す組成の触媒を得た。 Mo12Bi13.6 Te2.5 Nb1.5
【0037】この触媒を用いて実施例1と同じ条件で反
応を行った。その結果、イソブタンの反応率14.5
%、メタクリロニトリルの選択率20.5%であり、銀
を含まない本例の触媒は、活性及びメタクリロニトリル
の選択率が低下した。
【0038】
【発明の効果】本発明は使用する触媒の活性が高く、イ
ソブタンとアンモニアと分子状酸素より気相接触アンモ
酸化法により高選択率でメタクリロニトリルを製造でき
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イソブタン、アンモニア及び分子状酸素
    を気相で接触反応させてメタクリロニトリルを製造する
    にあたり、一般式 Moa Bibc Ted Nbefgh Siij (式中のMo,Bi,V,Te,Nb,Si及びOはそ
    れぞれモリブデン、ビスマス、バナジウム、テルル、ニ
    オブ、ケイ素及び酸素を表し、Xは銀、亜鉛及びゲルマ
    ニウムよりなる群より選ばれた少なくとも一種の元素、
    Yはクロム、アルミニウム、マンガン、鉄、ニッケル、
    コバルト、鉛及びジルコニウムよりなる群から選ばれた
    少なくとも1種の元素、Zはカリウム、ルビジウム、ナ
    トリウム、セシウム及びタリウムよりなる群から選ばれ
    た少なくとも1種の元素を表す。ただし、a,b,c,
    d,e,f,g,h,i及びjは各元素の原子比を表
    し、a=12のとき0.1≦b≦5,0.5≦c≦8,
    0.5≦d≦5,0.5≦e≦3,0.01≦f≦3,
    0≦g≦5,0≦h≦1,0≦i≦20であり、jは前
    記各元素の原子価を満足するのに必要な酸素原子数であ
    る。)で表される触媒を用いることを特徴とするメタク
    リロニトリルの製造方法。
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