JPS5823853B2 - 不飽和アルデヒドの製造方法 - Google Patents

不飽和アルデヒドの製造方法

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JPS5823853B2
JPS5823853B2 JP53125133A JP12513378A JPS5823853B2 JP S5823853 B2 JPS5823853 B2 JP S5823853B2 JP 53125133 A JP53125133 A JP 53125133A JP 12513378 A JP12513378 A JP 12513378A JP S5823853 B2 JPS5823853 B2 JP S5823853B2
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JP
Japan
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catalyst
methacrolein
reaction
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isobutyraldehyde
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三井良一
山口辰男
青島淳
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プロピレン、イソブチレンまたはターシャリ
−ブタノールを分子状酸素により酸化し、アクロレイン
およびメタクロレインを製造するに際し、特定の触媒を
使用することにより、高収率でアクロレインおよびメタ
クロレインを製造する方法に関するものである。
これまでプロピレン、インブチレンまたはターシャリ−
ブタノールの気相接触酸化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、まだまだ改良されるべ
き点が数多く残されている。
たとえばアクロンインまたはメタクロレインの選択率が
低いことの他、ポリマーの素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
あるが、副成物としてイソブチルアルデヒドが生成する
場合には、イソブチルアルデヒドの沸点(722°C)
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。
そのためにできるだけイソブチルアルデヒドの生成の少
ない触媒系が望まれている。
また、装置設計上の面からみると、オレフィンに対する
酸素の比が低い方が安全面、経済面で望ましいが、これ
までの触媒系では比較的高酸素比の条件下で反応を行な
わなければ触媒の劣化がさけられないなど多(の問題が
ある。
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意努力し、詳
細な検討を行なった結果、以下の発明に到達した。
すなわち本発明は、プロピレン、インブチレンまたはタ
ーシャリ−ブタノールを分子状酸素により酸化し、アク
ロレインおよびメタクロレインを製造するに際し、一般
組成 Pba、 Feb、 Nic、 B id、 Xe、
Yf、 Mo 12、Og(たrLXはRb及び/又は
Cs、eはXがRb及びCsを表わす場合にはRbとC
sの和を表わし、YはSi及び/又はB、fはYがSi
及びBを表わす場合にはSiとBの和を表わし、aは0
.05から5までの値、bは0.05から10までの値
、Cは0.05から5までの値、dはo、iかも10ま
での値、eは0.01から2までの値、fは0から4ま
での値であり、gは存在する他の原子の原子価を満足す
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不飽和
アルデヒドの製造方法である。
本発明の特色としては、比較的メタアクリル酸の生成が
少な(、メタクロレインの選択率が非常に高いことが挙
げられる。
したがって、特に不飽和アルデヒドより直接不飽和エス
テルを製造する原料として最高である。
また、他の特色としてはメタクロレインとの分離が難か
しいイソブチルアルデヒドの生成を極端に減少させるこ
とができることである。
また副成物である酢酸の生成が少ないので、廃水処理が
容易である。
さらには、従来の触媒に比べて比較的オレフィンと酸素
の比が低い条件で反応が可能なので、安全性および経済
性の面からも工業触媒として非常に優れた触媒組成であ
ることがわかる。
これらの効果を生み出す本発明に係る触媒組成物の特徴
的な成分の一つは鉛である。
鉛の添加効果は、まず第一に触媒性能(特にメタクロレ
インおよびアクロレインの選択率)を著しく向上させる
ことである。
つまり触媒中に鉛を含有させることにより、完全酸化物
(CO+ CO2)の生成を抑え、メタクロレインおよ
びアクロレインの選択率を著しく高めることができる。
上記効果に対しては鉛が特に著しい効果がある。
たとえばスズ、ゲルマニウム、インジウム、マンガン、
ランタン等公知の元素を鉛の代わりに用いても、無添加
と同じか、あるいはかえってメタクロレインおよびアク
ロレインの選択率の低下を示すのみであった。
第二に鉛の添加により、酸素とインブチレン、ターシャ
リ−ブタノールまたはプロピレンの比が、比較的小さい
範囲で該反応を行なっても触媒性能が長時間低下しない
ことである。
この効果は、鉛が酸素と非常に親和性があり、酸素濃度
が低(ても触媒内にうまく酸素をとり込むことができる
ためと考えられる。
したがって、この効果のため鉛を含有した系では鉛を含
有しない系に較べてより還元性の雰囲気に強(、低酸素
比で該反応が可能になる。
ン 本発明に係る触媒組成物の特徴的な成分の他の一つ
は微量のニッケルである。
該触媒組成においてニッケルを微量添加すると活性が著
しく向上し、さらに添加量を増すと共にその活性の増大
は認められるが、一方多量のニッケルの添加はメタクロ
レインあるいはアクロレインの選択率を低下させるだけ
でなく、イソブチルアルデヒドの副成量が増大するとい
う大きな欠陥を有すること力車明した。
イソブチルアルデヒドはメタクロレインとの沸点差が2
℃しかなく、この分離は極めて困難であ□す、また、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
としてメチルメタアクリレートを製造した場合には、メ
チルインブチレートも同時に生成され、重合原料として
十分な規格とはならないので、このイソブチルアルデヒ
ドの副成は可及的に低(抑えることが工業触媒としては
極めて重要である。
本発明者らは、該触媒組成において、ニッケルを5より
多く添加するとイソブチルアルデヒドがメタクロレイン
に対し500〜3000ppm生成してしまい、メチル
メタアクリレート製造用のメタクロレイン純度としては
不十分であり、ニッケルは5以下にする必要があること
を見出した。
特にニッケル添加量を2より少なくするとイソブチルア
ルデヒドの生成量が100 ppm以下となり、メチル
メタアクリレート原料としても充分満足なメタクロレイ
ンが製造できることを見出し、本発明に到達した。
X成分はルビジウム、セシウムである。
X成分は本触媒において必須成分である。
X成分の含有しない系および他のアルカリ(Na、Li
)の添加系では、メタクロレインおよびアクロレインの
選択率の著しい低下が見られる。
本触媒の担体としては、たとえばシリカゾル、シリカゲ
ル、シリコンカーバイド、アルミナ等公知のものが用い
られるが、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、たとえば次のようにして調製すること
ができる。
モルブテン酸アンモニウムの水溶液に、水溶性のビスマ
ス、鉄、ニッケル、ルビジウム(または/およびセシウ
ム)の化合物および水溶性の鉛を添加し、さらに担体と
してシリカゾルを添加し、湯浴上で蒸発乾固し、空気ま
たは酸素の存在下で、予備焼成および本焼成を行なう。
通常、予備焼成温度は100〜500℃、好ましくは2
00〜400℃で行なわれる。
本焼成は通常400〜1000℃、好ましくは500y
700℃、さらに好ましくは500〜630℃で行なわ
れる。
本発明の触媒の調製に用いられる各元素の原料物質とし
ては、酸化物のみでなく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できる。
たとえば各元素のアンモニウム塩、硝酸塩、炭酸塩、有
機酸塩、遊離酸、縮合酸等を挙げることができる。
触媒は粒状、錠剤あるいは粉状として用いることができ
る。
反応器は固定床、流動層のどちらを使用してもよい。
該反応は250〜550℃、好ましくは350〜450
℃の温度範囲で、圧力は0.5〜10気圧、好ましくは
常圧〜2気圧で行なりれる。
プロピレン、イソブチレンまたはターシャリ−ブタノー
ル、空気(または酸素)、水蒸気、不活性ガスの混合原
料ガスと該触媒の接触時間は、常圧の場合0.1〜15
秒、好ましくは0.2〜10秒である。
また、ガス混合物の組成は、プロピレン、イソブチレン
またはターシャリ−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、水蒸気は1〜
30モル、好ましくは2〜15モルであることが好まし
い。
その他年活性ガス(たとえばN2、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
とができる。
また、本発明の触媒は原料がイソブチレンであってもタ
ーシャリ7−ブタノールであってもはg同様な反応成績
を示す。
本発明の触媒は、従来提唱されている触媒よりもメタク
ロレインの選択率がすぐれており、メタクロレインと非
常に分離のむずかしいイソブチルアルデヒドの生成が微
量に抑えられる。
また本発明の触媒は、毒性の強いヒ素、テルル等を含有
しておらず、低酸素比で該反応を行なうことができるの
で、安全面、経済性の面から見ても工業触媒として非常
に優れた触媒組成であることがわかる。
以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。
実施例 1 パラモリブデン酸アンモニウム212グを200rul
の蒸留水に溶解し、硝酸ルビジウム0.31Pを加え溶
解する。
これをA溶液とする。硝酸ニッケル2.91を200m
1の蒸留水に溶解し、硝酸第二鉄4.04?、硝酸鉛3
.31Pを溶解する。
これを先に調製したA溶液と混合し、シリカゾル(Ca
taloids 20 H) 32.77 ?添加す
る。
この溶液に硝酸ビスマス4.849含有した硝酸水溶液
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℃で
空気中で2時間仮焼成を行ない、その焼成物を10〜2
8meshに粉砕し、620℃で4時間空気中で焼成を
行なった。
この触媒の組成はMo12Bi1Fe1NiIPblR
bo、20xである。
この触媒5グを内径5mmφのパイレックス反応管に充
填し、反応温度360〜450℃でイソブチレン/ 0
2 /H20/N2のモル比が2.174.2/20/
72.7の混合ガスを接触時間2.5秒で反応させたと
ころ、反応温度400℃でイソブチレンの反応率は94
.2%、メタクロレインの選択率は90.0%であった
なお、この結果は表1に示す。比較例 1 実施例1で示した調製条件で硝酸鉛を添加しない触媒に
ついて反応を行なった。
結果は表1に示す。
実施例 2 実施例1と同様な調製条件で硝酸鉛を添加すると同時に
、ホウ酸を添加した触媒について反応を行なった。
結果は表1に示す。実施例 3 実施例2と同様な調製条件でホウ酸の添加量を%にした
結果は表1に示す。比較例 2 実施例3と同様な調製条件で硝酸鉛の代わりに塩化スズ
3.34Pを添加した。
結果は表1に示す。比較例 3 実施例3と同様な調製条件で硝酸鉛の代わりに酸化ゲル
マニウム1.05f添加した。
結果は表1に示す。
比較例 4 実施例3と同様な調製条件で、硝酸鉛を添加し暑くない
で調製を行なった。
結果は表1に示す。実施例 4 実施例1で調製した触媒を内径5mmφのパイレックス
反応管に充填し、420℃でイソブチンlO□/H20
/N2のモル比が577/20/68の混合ガスを接触
時間2.5秒で反応させた。
結果は図面に示す。
比較例 5 比較例1で調製した触媒を、反応温度400℃、あとの
条件は実施例4と同じ条件で反応させた。
結果は図面に示す。
実施例 5 炎ぐ
実施例1と同様な調製条件で硝酸ビスマスを2.42S
’にして添加した。
結果は表2に示す。実施例 6〜10 実施例1と同様な調製条件で、たgし組成を変えて調製
し、反応温度以外は同じ条件で反応させた。
組成および反応成績は表2に示す。比較例 6〜14 実施例1と同様な調製条件で、たgし組成を変えて調製
し、反応温度以外は同じ条件で反応させた。
組成および反応成績は表2に示す。実施例 11〜19 実施例1と同様な調製条件で調製し、原料をターシャリ
−ブタノールに変え、その他の条件は実施例1と同様な
実験条件で反応させた。
組成およ〉び反応成績は表3に示す。
比較例 15〜20 実施例15〜26と同様な実験条件で反応させた。
組成および反応成績は表3に示す。実施例 20〜22 実施例1と同様に調製した触媒を実施例1と同じ反応条
件で反応させ、イソブチルアルデヒドおよび酢酸の生成
を調べた。
結果は表4に示す。′比較例 21〜24 実施例27〜29と同じ反応条件でイソブチルアルデヒ
ドおよび酢酸の生成を調べた。
触媒組成および反応結果は表4に示す。
実施例 23 実施例1で調製した触媒5′?を反応管に充填し、反応
温度380℃、02/プロピレンのモル比が1.5の混
合ガスを接触時間2.5秒で反応させたところ、プロピ
レンの転化率は95.5%、アクロレインの選択率は8
4%、アクリル酸選択率9%であった。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明に係る触媒と比較例の触媒を用いた反応
において、メタクロレインの選択率の比較を示す図表で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 プロピレン、インブチレンまたはターシャリ−ブタ
    ノールを分子状酸素により酸化し、アクロンインあるい
    はメタクロレインを製造するに際し一般組成 pba、 Feb、 Nic、 B id、 Xe、
    Yf、 MOl 2、Og(たgし、XはRb及び/又
    はCs、eはXがRb及びC8を表わす場合にはRbと
    Csの和を表わし、YはSi及び/又はB、fはYがS
    i及びBを表わす場合にはSi とBの和を表わし、a
    は0.05から5までの値、bは0.05から10まで
    の値、Cは0.05から5までの値、dは0.1から1
    0までの値、eは0.01から2までの値、fは0から
    4までの値であり、g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不飽和
    アルデヒドの製造方法。 2 cが0.05から2より少ない値である特許請求の
    範囲第1項記載の不飽和アルデヒドの製造方法。
JP53125133A 1978-10-13 1978-10-13 不飽和アルデヒドの製造方法 Expired JPS5823853B2 (ja)

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US06/083,878 US4258217A (en) 1978-10-13 1979-10-11 Process for producing methacrolein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0625084B2 (ja) * 1984-07-23 1994-04-06 三菱レイヨン株式会社 メタクロレイン及びメタクリル酸の製造法
JPH0625085B2 (ja) * 1984-07-24 1994-04-06 三菱レイヨン株式会社 メタクロレイン及びメタクリル酸の製造法
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JPS5111603A (ja) * 1974-07-18 1976-01-29 Kitai Seisakusho Kk Funauchikurasochi
JPS5547144A (en) * 1977-08-10 1980-04-03 Standard Oil Co Multiple component oxide complex catalyst forming technique

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