JPS5823371B2 - メタクロレインの製造方法 - Google Patents

メタクロレインの製造方法

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JPS5823371B2
JPS5823371B2 JP54092314A JP9231479A JPS5823371B2 JP S5823371 B2 JPS5823371 B2 JP S5823371B2 JP 54092314 A JP54092314 A JP 54092314A JP 9231479 A JP9231479 A JP 9231479A JP S5823371 B2 JPS5823371 B2 JP S5823371B2
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methacrolein
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青島淳
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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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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイソブチレン又はターシャリ−ブタノールを分
子状酸素により酸化してメタクロレインを製造するに際
し、特定の触媒を使用して、メタクロレインを高収率で
製造する方法に関する。
これまでインブチレン又はターシャリ−ブタノールの気
相接触酸化反応用触媒として多くの触媒が提唱されてい
る。
しかし工業的見地からするとまだまだ改良すべき点が多
い。
例えばメタクロレインを製造する際の原料(イソブチレ
ン又はターシャリ−ブタノール)より製品であるメタク
ロレインを得る収率はまだ才だ低く、これまですぐれた
触媒といわれるものでも、インブチレンに対する収率は
高々82〜85係程度であり、さらに高収率の触媒系が
望まれている。
モリブデンを主成分とし、さらにテルルを含んだ触媒は
、反応初期においては、かなりの高収率を示すものがあ
るが、テルルの構造変化や飛散等のため活性低下が著し
く、長期間高収率でメタクロレインを得ることの出来る
触媒はほとんどみられない。
また、ポリマーの製造原料としてメタクロレインを製造
する場合には、精製されたメタクロレインが必要である
メタクロレインに副生物としてイソブチルアルデヒドが
含まれている場合にはイソブチルアルデヒドの沸点(7
2,2℃)とメタクロレインの沸点(73,5℃)が非
常に近接しているので、イソブチルアルデヒドとメタク
ロレインの分離精製が困難である。
イソブチルアルデヒドを多量に含むメタクロレインを原
料として、メチルメタクリレートを製造した場合には、
メチルイソブチレートも同時に生成する。
メチルメタクリレ−+4+に100〜200 PPM以
上のメチルイソブチレートが存在すると、得られる重合
物ににごりが発生したり、クラックが入ったりすること
が知られており、従って、重合原料用としてのメタクロ
レイン中のイソブチルアルデヒドは100〜200 P
PM以下に抑える必要がある。
そのためにイソブチルアルデヒドの副生量を100〜2
00PPM以下に抑える触媒系が望まれている。
また、不飽和アルデヒドより直接不飽和エステルを製造
する反応の原料として用いる場合には、例えばメタクリ
ル酸、酢酸のような副生成物が出来るだけ少ないことが
望まれている等工業触媒として用いるためには数多くの
問題点があげられる。
我々は上記問題を解決すべく鋭意努力し、詳細に検討を
行った結果本発明をなすに至った。
すなわち、本発明はイソブチレン又はターシャリ−ブタ
ノールを分子状酸素により酸化してメタクロレインを製
造するに際し、一般組成Mo1□FeaNibTeoP
bdXeYfOh(ただし、XはRb、Cs、Tl及び
に、YはCu 、Srn 、N d y Gd及びWの
中からそれぞれ選ばれた少なくとも一種の元素を表わし
、e及びfはそれぞれ、X及びYが二種以上の元素を表
わす場合にはそれら元素の和を表わし:aば0.2から
6までの値であり、bは0.2から6までの値であり、
a+bは1から10までの値であり、Cは0.1から5
までの値であり、dは0.1から5までの値であり、e
は0.01から3までの値であり、fは0.1から5ま
での値であり、hは存在する他の原子価を満足する酸素
の原子数である。
)を有する触媒組成物を用いることを特徴とするメタク
ロレインの製造法である。
本発明の特色は、前記触媒を用いるとメタクロレインの
選択率が90%以上もあり、イソブチレン又はターシャ
リ−ブタノールよりメタクロレインが89条〜91係の
高収率で得られ、従ってメタクリル酸、酢酸、アセトン
、メチルエチルケトン(IVIEK)等の副生物も非常
に少ないことである。
たとえば、従来の触媒では0.5〜1%程度の酢酸が副
生ずるのに対し、本発明の触媒では、酢酸の副生量が極
めて少なく、0.05〜0.1%程度しか生成しない。
従って、副生物を処理するためのプロセス、例えば排水
処理施設等を小型のものにすることが出来る。
さらに本発明に用いる前記触媒は、プロモーターとして
テルルを含有する触媒でありながら、活性低下がほとん
どなく、長期間、高メタクロレイン収率を維持すること
が出来る。
さらに、この触媒はメタクロレインと沸点差が2℃しか
なく、分離の極めて困難であるイソブチルアルデヒドの
生成が極めて少ない特徴を有しており、イソブチルアル
デヒドのむずかしい蒸留操作などを伴う分離工程を必要
としない。
本発明の触媒においてモリブデンは必須成分である。
触媒組成よりモリブデンをのぞいた系では極めて活性が
低くメタクロレインの向上は望めない。
またテルルはプロモーターとして用いられる。
なお、プロモーターとしてテルルを用いた触媒は従来か
らも触媒活性および選択率を高めるために用いられてい
たが初期活性および選択率はすぐれているがその活性が
すぐに低下し実用化されにくいとされてきた。
本発明はプロモーターとしてテルルを用いた触媒の欠点
の一つである触媒の活性が低下することを防止し、さら
に高活性を付与するために本発明の触媒系においては、
鉄およびニッケルを共に含有させている。
X成分は鉄およびニッケルの上記効果を更に助けるもの
であり三者が共存することにより長期間、安定に高活性
を維持する効果を示したものである。
鉄およびニッケルの効果はどちらが欠けても失なわれ、
また鉄及びニッケルの合計量がモリブデンに比して多く
含まれるようになるとモリブデンの主触媒の機能に影響
を与えるので好ましくない。
X成分はモリブデン12モルに対し0.1〜5モルの割
合であるのが好ましく、0.5〜3モルが更に好ましい
X成分の割合がこの範囲外では活性、選択率が低下する
鉛成分も本発明触媒において非常に重要な役割をはたし
ており、必須成分である。
鉛を用いることにより、まず第一に本発明触媒の活性を
著しく高める効果がある。
第二に鉛の添加によってメタクロレイン又はアクロレイ
ンの選択率を極めて高い水準に維持させることも可能に
することが出来る。
第三にイソブチレンに対する酸素の割合を低下させても
メタクロレインの選択率が低下しない特徴を持っている
上記効果を発現させるために鉛はモリブデン12モルに
対し0.1〜5モルの割合であるのが好ましい。
本発明触媒に於けるX成分は微量でも効果を発揮する成
分であり、ルビジウム、セシウム、タリウム及びカリウ
ムから選ばれた少なくとも一種の元素であり、本発明触
媒においては必須成分である。
X成分の含有しない系、および他のアルカリ(ナトリウ
ム、リチウム)の系ではメタクロレインの選択率を向上
ゼしめることは出来ない。
本発明触媒の担体としては、例えばシリカ、シリコンカ
ーバイド、アルミナ等の公知のものを使用することがで
きるが、特にシリカゾル、シリカゲルがすぐれている。
本発明の触媒は例えば次のように調製することが出来る
モリブデン酸アンモニウムの水溶液に水溶性の鉄、ニッ
ケル、X成分の化合物、鉛の化合物及び水溶性のY成分
化合物添加し、次にテルルの酸化物を添加し、さらに担
体としてシリカゾルを添加して湯浴上で蒸発乾固し、空
気又は酸素の存在下で予備焼成、続いて、本焼成を行う
通常予備焼成温度は100〜500℃、奸才しくけ20
0〜400℃で行なわれる。
本焼成は通常400〜1000℃好ましくは500へ7
00℃、さらに好ましくは500〜650℃の温度範囲
で行なわれる。
本発明の調製に用いられる各元素の原料物質としては、
酸化物のみならず、焼成により本発明の触媒を構成する
ものであればいかなるものでも使用出来る。
例えば各元素のアンモニウム塩、硝酸塩、炭酸塩などの
無機酸塩、酢酸塩などの有機酸塩を挙げることが出来る
触媒は粉状あるいは粒状あるいは錠剤として用いること
が出来る。
反応器は、固定床、流動床のどちらを使用しても良い。
本発明に係る反応は250℃〜550℃、好ましくは3
50〜450℃の温度範囲で、圧力は0.5〜10気圧
、好ましくは常圧〜2気圧で行なわれる。
インブチレン又はターシャリ−ブタノール、空気(又は
酸素)、水蒸気及び不活性ガスの混合原料ガスと前記触
媒との接触時間は、常圧の場合0.1〜15秒であり、
好ましくは0.2〜10秒である。
触媒に対する原料ガスの流量は空筒速度(SV)で一般
に100〜5000Hr ’であり、好ましくは20
0〜2000Hr−1である。
ガス混合物の組成は、イソブチレン又はターシャリ−ブ
タノール1モル当り酸素0.5〜4モル、好ましくは1
.4〜2.5モルで、水蒸気は必須ではないが、インブ
チレン又はターシャリ−ブタノール1モル当り1〜30
モル、好ましくは2〜15モル加えるのが収率面で有利
である。
その他年活性ガス(例えばN22 He 、 Ar 、
CO2等)の添加は、他の組成の変化に応じて自由に
変えることが出来る。
以上詳細に説明した本発明の触媒を用いると、メタクロ
レインの選択率は90〜94%にも達し、原料(イソブ
チレン又はターシャリ−ブタノール)に対する収率は8
9%〜91g)になり、このような高選択率でしかも長
期間安定に活性を依持する触媒は極めて画期的である。
以下に実施例を示すが、本発明をこれに限定するもので
はない。
実施例 1 パラモリブデン酸アンモニウム21.iを200−の蒸
留水に溶解し、これに硝酸ルビジウム0.31.9を加
えて溶解する(これをA液とする)。
さらに、硝酸ニッケル2.9gを200彪の蒸留水に溶
解し、硝酸第二鉄4.04..9、硝酸鉛6.6g及び
硝酸銅24ソを溶解する。
これを先に調製したA液と混合し、シリカゾル(Cat
aloid 520H)32.779を添加し、この溶
液に二酸化テルル3.2gを攪拌しながら添加する。
次にこの溶液を湯浴上で蒸発乾固し、その後300℃空
気中で2時間仮焼成を行ない、その焼成物を10〜28
メツシユに粉砕し、600℃で4時間空気中で焼成を行
った。
触媒組成は次の通りであった。
Mo12Pb2Fe、NtIRb□、2CuITe20
xCu側 2 実施例1で調製した触媒5Iを内径5罷φのパイレック
ス反応管に充填し、反応温度380℃〜440℃で反応
した。
原料ガス組成はイソブチレン/ 02 / H20/
Heのモル比が3/6/20/71で接触時間は2.5
秒であった。
分析はシマズ 6APPTF型ガスクロを用い、カラム
はクロモソルブ101及びカーボーブを用いた。
結果は表1に示す。
実施例 3 実施例1と同様な調製条件で硝酸銅のかわりにタングス
テン酸アンモンを使用した触媒について、実施例2と同
様な反応条件で反応を行った。
結果は表1に示す。
実施例 4 実施例1と同様な調製条件で硝酸銅のかわりに硝酸サマ
リウムを添加した触媒について実施例2と同様な反応条
件で反応を行った。
結果は表1に示す。
実施例 5 実施例1と同様な調製条件で硝酸銅のかわりに硝酸ネオ
ジウムを添加した触媒について実施例2と同様な反応条
件で反応を行った。
結果は表1に示す。
実施例 6 実施例1と同様な調製条件で硝酸銅のかわりに硝酸ガド
リニウムを添加した触媒について実施例;ぐ2と同様な
反応条件で反応を行った。
結果は表1に示す。
比較例 1〜4 実施例1と同様な調製条件で表1に示すような組成の触
媒を調製した。
この触媒について実施例2と同様な反応条件で反応を行
った。
結果は表1に示す。
実施例 7 実施例1で調製した触媒を実施例2と同様な条件で50
時間連続反応を行った。
結果を表2に示す。
実施例 8〜11 実施例3〜6で使用した触媒を用いてそれぞれ50時間
連続反応を行った。
結果を表2に示す。比較例 5〜7 比較例1〜3で使用した触媒を用いてそれぞれ50時間
連続反応を行った。
結果を表2に示す。実施例 12〜24 実施例1と同様な調製条件で表3に示すような組成の触
媒を調製した。
この触媒について実施例2と同様な反応条件で反応を行
った。
結果は表3に示す。
比較例 8〜15 実施例1と同様な調製条件で表3に示すような組成の触
媒を調製した。
この触媒について実施例2と同様な反応条件で反応を行
った。
結果は表3に示す。
実施例 25〜42 実施例1と同様な調製条件で表4に示すような組成の触
媒5Fを内径5朋φのパイレックス反応管に充填し反応
温度400〜440℃で反応した。
原料ガス組成はターシャリーブクノール102/H20
/Heのモル比が3/6/20/71で、接媒時間は2
.5秒であった。
結果は表4に示す。比較例 16〜26 実施例1と同様な調製条件で表5に示すような組成の触
媒を実施例25〜42と同様な反応条件で反応を行った
結果は表5に示す。実施例 43 実施例2〜6で用いた触媒を実施例2と同様な反応条件
で反応させ、反応生成ガスを1時間水(0℃)に吸収さ
せた。
この吸収液を用いてイソブチルアルデヒドの分析を行っ
た結果、原料イソブチレンに対し、イソブチルアルデヒ
ドの生成ハきわめて少なく50PPM以下であった。
実施例 44 パラモリブデン酸アンモニウム1.06に9を51の蒸
留水に溶解し、硝酸ルビジウム15.5.!i’を加え
溶解する。
さらに硝酸ニッケル145gを54の蒸留水に溶解し、
硝酸第二鉄202g、硝酸鉛330g及び硝酸銅120
gを溶解する。
これを先に調製した溶液と混合し、シリカゾル(Cat
−aloiciS20H)1.63 K9を添加する。
この溶液に二酸化テルル160gを攪拌しながら添加し
、次にこの溶液をスプレードライヤーを用いて微粉化す
る。
その後300℃空気中で2時間仮焼成を行ない、その仮
焼成物を成型機(フジパラダル:EXKFS−1)にて
成型(円柱状3朋φ)し、その成型物を600℃で4時
間空気中で焼成を行った。
この触媒を用いて以下の反応を行った。
触媒800.!i+をフインチ径の反応器に充填し、ナ
イターバス(400℃)で反応を行った。
原料ガス組成はターシャリ−ブタノール/Air/H2
0/ N2のモル比が5150/30/15で接触時間
3秒にて反応を行った。
分析はガスクロ(シマズ 6AMPrFT、カラムはク
ロモソルブ101、モレキュラーシーブ13X、ボラパ
ックQを用いた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 イソブチレン又はターシャリ−ブタノールを分子状
    酸素により酸化してメタクロレインを製造するに際し、
    一般組成Mo1□FeaNibTeoPbdXeYfO
    h(ただし、a、b、c、d、e、f。 hはモリブデン12m□lに対するモル比を表わしXは
    Rb、Cs、TA及びに、YはCu 、 Sm 、Nd
    。 Gd及びWの中からそれぞれ選ばれた少なくとも一種の
    元素を表わし、e及びfは、それぞれ、X及びYが二種
    以上の元素を表わす場合にはそれら元素の和を表わし;
    aは0.2から6までの値であり、bは0.2から6ま
    での値であり、a+bは1から10までの値であり、C
    は0.1から4までの値であり、dは0.1から5まで
    の値であり、eは0.01から3までの値であり、fは
    0.1から5までの値であり、hは存在する他の原子価
    を満足する酸素の原子数である。 )を有する触媒を用いることを特徴とするメタクロレイ
    ンの製造方法。
JP54092314A 1979-07-20 1979-07-20 メタクロレインの製造方法 Expired JPS5823371B2 (ja)

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KR950004031B1 (ko) * 1991-02-27 1995-04-22 미쓰이도오아쓰가가꾸 가부시끼가이샤 메타크롤레인의 제조방법 및 메타크롤레인의 제조에 사용하는 촉매의 제조방법

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