JPS584697B2 - 不飽和カルボン酸の製造法 - Google Patents

不飽和カルボン酸の製造法

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JPS584697B2
JPS584697B2 JP52073479A JP7347977A JPS584697B2 JP S584697 B2 JPS584697 B2 JP S584697B2 JP 52073479 A JP52073479 A JP 52073479A JP 7347977 A JP7347977 A JP 7347977A JP S584697 B2 JPS584697 B2 JP S584697B2
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JP
Japan
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catalyst
reaction
unsaturated carboxylic
carboxylic acid
oxidation
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JP52073479A
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山本陽久
秋山信一
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co 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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  • 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、不飽和アルデヒドを触媒の存在下で気相接触
酸化反応せしめ対応する不飽和カルボン酸を製造するに
際し、触媒として不飽和カルボン酸の生成活性に優れ、
且つ活性寿命の長い触媒を使用することを特徴とする不
飽和カルボン酸の製造方法に関するものである。
従来、不飽和アルデヒドの気相接触酸化反応用触媒に関
して提案された特許は、主にアクロレインからアクリル
酸を製造する方法を重点とするものであり、メタクロレ
インからメタクリル酸の製造を重点としたものは少ない
実際にアクロレイン酸化に良好な成績を示す触媒をメタ
クロレイン酸化に適用しても、活性の低いものが多く、
一方全反応率を高めるために高温で反応せしめると完全
酸化反応(CO,CO2の生成)等の副反応が著しく生
起し、メタクリル酸の(一回通過当りの)収率、選択率
は低い。
他方、メタクロレインの酸化触媒として提案されている
ものも、活性が低いか、あるいはとりうる反応条件、特
に反応時間を長くしたり、供給原料ガス中のメタクロレ
イン濃度を小さくしなければならないために生産性(空
時収率:STY)が低すぎたり、もしくは触媒の活性寿
命が短い等の理由から工業的に不適であり、必ずしも満
足し得るものではない。
この様な事情のため、アクロレインの酸化によるアクリ
ル酸の製造が工業的に実施されているにも拘らず、メタ
クロレインの酸化によるメタクリル酸の製造を工業的に
実施することはかなり困難であるとされている。
従って、メタクロレインの酸化に有効な触媒の探索に当
っては、アクロレインの酸化触媒とは異なった視点より
研究する必要がある。
本発明者等は、メタクロレインの酸化触媒における従来
の欠点を改良し、触媒活性(即ち、目的生成物の収率、
選択率及び生産性)に優れると共に、触媒の活性寿命の
長い新規触媒を探索する共的で鋭意研究を行なった結果
、下記の触媒が極めて有効であることを見い出し、併わ
せて該触媒がアクロレイン等の他の不飽和アルデヒドの
酸化触媒としてもまた同様に有効であることを見い出し
、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、不飽和アルデヒドと分子状酸素とを含む
混合気体を、式 MOaPbXcYdOe で示される触媒の存在下で気相酸化することを特徴とす
る不飽和カルボン酸の製造方法を提供するものである。
上式において、XはK,Rb、及びCsより成る群から
選ばれる少くとも一種のアルカリ金属であり、YはZn
,Sr,Ga,Sn及びCoより成る群から選ばれる少
くとも一種の金属であり、a,b,c,d及びeはそれ
ぞれ各元素の原子数を示し、a=12とした時、a:b
:cdの値は12:0.1〜8:0.1〜8:0.1〜
8が好ましく、更に12:0.3〜5:0.3〜5:0
.3〜5が特に好適であり、eはMo,P,X,Yの原
子価を満足するに足る酸素の原子数である。
本発明の触媒は従来から公知のリン、モリブデン、アル
カリ金属系触媒に上記Y成分を加えたことが特徴である
が、かかる触媒によれば、実用的な反応条件でかつ安定
した反応によって、不飽和アルデヒドから不飽和カルボ
ン酸が従来の触媒にはみられない高収率、高選択率で生
産性よく得られ、更に従来の触媒では未解決であった活
性寿命の問題が解決され、長期に亘って優れた触媒活性
を示すので長期間の連続反応を行なうことができる。
また、従来の触媒は一般に触媒の調製条件が微妙で且つ
煩雑な操作を必要とし、このため触媒の再現性に難点が
あるが、本発明の触媒は調製条件が簡略であり、常に良
好な活性の触媒が得られる。
本発明の方法に使用される触媒の調製にあたっては、こ
の分野で公知のいわゆる蒸発乾固法、共沈法等によって
調製することができる。
触媒の調製に用いられる各元素の原料物質としては、各
元素のアンモニウム塩、硝酸塩、ハロゲン化物等の塩類
、遊離酸、酸無水物、縮合酸、酸化物あるいはリンモリ
ブデン酸等のモリブデンを含むヘテロポリ酸又はそのア
ンモニウム塩等のへテロポリ酸塩を挙げることができる
好ましい触媒調製法としては、本発明触媒を構成する部
分がヘテロポリ酸あるいはその酸性塩もしくはアンモニ
ウム塩の如く錯化合物を形成しうるように触媒を調製す
ることが好ましい。
触媒組成物は、使用前に250〜700℃、好ましくは
350〜600℃の温度で空気中または還元雰囲気中ま
たは原料組成ガス中において数時間ないしは数十時間焼
成したのち、触媒として使用される。
なお反応中、触媒が触媒作用を呈しつつある状態におけ
る触媒中の酵素をも含めた各元素の存在状態は明らかで
ない。
こゝで触媒調製法の一例を示すと、モリブデン酸アンモ
ニウムを含む水溶液にY元素の水溶性化合物を含む水溶
液を加えて混合し、更にリン酸を含む水溶液及びX元素
の水溶性化合物を含む水溶液を加え攪拌しながら蒸発乾
固し、これを焼成し、粉砕し、次に適当な形状に成型し
て触媒とする。
触媒の調製方法は当業者が必要に応じて選択しうる。
触媒はそのままでも使用できるが、適当な担体上に付着
せしめても使用することができる。
担体としては、例えばシリコーンカーバイト、シリカ、
アルファアルミナ、耐火物、グラファイト、チタニア等
の公知のものが挙げられる。
本発明の方法に使用される不飽和アルデヒドとしてはア
ク口レインおよびメタクロレインが好ましく、また分子
状酸素源としては勿論酸素を単独で使用することができ
るが、工業的には空気が実用的である。
また、希釈剤として反応に影響を及ぼさないガス、例え
ば水蒸気、窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、飽
和炭化水素(例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン
、ペンタン等)等を反応系に導入しても良い。
原料ガス中の不飽和アルデヒドの濃度は1〜25容量%
の範囲が好ましく、また不飽和アルデヒドと酸素の比は
1:0.1〜250、好ましくは1:0.1〜20.0
の範囲が適当である。
反応温度は300℃〜500℃、好ましくは330〜4
50℃であり、また反応の接触時間(0℃、1気圧基準
)は0.1〜20秒、好ましくは0.1〜15秒の範囲
が好ましい成績を与える。
本発明の方法に於ては、反応圧力は特に重要な因子では
なく、高い圧力でも操作し得るが、大気圧或いは大気圧
よりやや高い圧力で操作することによって充分良好な結
果を得ることができる。
反応装置は、固定床、流動床、移動床等を採用すること
ができる。
また反応生成物は、既知の一般的な方法によって採取す
ることができる。
例えば、希望する不飽和カルボン酸を分離捕集するため
には、凝縮器によって凝縮液化して集める方法、溶剤に
よって捕集する方法等が用いられる。
以下に実施例によって本発明を具体的に説明するが、実
施例中の不飽和アルデヒドの転化率、不飽和カルボン酸
の収率および選択率の定義は次の通りである。
なお分析はすべてガスクロマトグラフによった 実施例1 (i)モリブデン酸アンモニウム212gを300ml
の水に加温溶解し、これに硝酸亜鉛・6水化物29.7
gを200mlの温水に溶解した水溶液を加え攪拌する
これに更に、85%リン酸23gを50mlの水に溶解
した水溶液と硝酸セシウム39.0gを200mlの水
に加熱溶解した水溶液とを加え、攪拌しながら蒸発乾固
する。
得られた組成物は450℃に保ったマツフル炉内で16
時間焼成した後粉砕し、4〜8メッシュに篩別して触媒
とする。
かくして得られた触媒組成物(触媒No.(1))中の
MO:P:Cs:Zn:Oの原子比は12:22:1:
31〜44である。
(なお、酸素の原子比は各々の原子の原子価を満足する
に足る酸素の原子数であり、計算によって求められるが
,繁雑なため以下の組成物については省略する)。
同様にして硝酸亜鉛・6水化物に代えて Sr(NO3)221.1g、Ga(NO3)325.
6g、SnCl2・2H2O22.6g及びCO(NO
3)2・6H2O29.1gを夫々用い、触媒No.(
2)〜No.(5)を調製した。
(ii)(i)と同様にして、硝酸セシウムに代えて硝
酸カリウム20.2gまたは硝酸ルビジウム29.5g
を用い触媒No.(6)〜No.(10)を調製した。
(iii)(i)の方法において、一部の成分を削除し
て比較触媒No.(C−1)〜No.(C−8)を調製
した。
次に触媒100mlを内径2.5cm、長さ60cmの
ステンレス製反応管に充填し、金属浴で加熱し、メタク
ロレイン:O2:N2:H2O=1:1.5:17.5
:10(モル比)なる組成の原料ガスを接触時間18秒
(0℃、1気圧基準)で通し反応させた。
得られた結果を第1表に示す。反応温度は、良い成績を
示した時の触媒層の最高温度である(以下同じ)。
実施例2 実施例1に記載した方法と同様にして第2表に示す触媒
を調製し、且つ実施例1と同様の方法で反応を行った。
得られた結果を第2表に示す。実施例3 実施例1に記載した触媒を使用して長時間連続反応を行
った例を第3表に示す。
反応条件は実施例1と同様である。
第3表より本発明触媒は長期間経過した時点においても
その触媒活性は殆んど低下せず、従って触媒寿命の長い
触媒であることがわかる。
尚、本連続反応試験では浴温を一定にして行った。
実施例4 実施例1で用いた触媒No.(1)、No.(10)を
用い、メタクロレインをアクロレインとし、原料ガス組
成をアクロレイン:O2:N2:H2O=1:2:8:
9(モル比)としたほかは、実施例1と同様の条件でア
クロレインの酸化反応を行った。
その結果、触媒No.(1)を用いた場合には、反応温
度412℃でアクロレイン転化率81.1%、アクリル
酸収率70.0%(同選択率86.3%)なる成績が得
られた。
また、触媒No.(10)を用いた場合には、反応温度
425℃でアクロレイン転化率75.8%、アクリル酸
収率71.6%(同選択率94.5%)なる成績が得ら
れた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 不飽和アルデヒドと分子状酸素とを含む混合気体を
    、(1)モリブデン、(2)リン、(3)カリウム、ル
    ビジウム及びセシウムよりなる群から選ばれる少くとも
    一種のアルカリ金属、(4)亜鉛、ストロンチウム、ガ
    リウム、スズ及びコバルトよりなる群から選ばれる少く
    とも一種の金属及び(5)酸素から成る触媒の存在下で
    気相接触反応せしめることを特徴とする不飽和カルボン
    酸の製造法。
JP52073479A 1977-06-21 1977-06-21 不飽和カルボン酸の製造法 Expired JPS584697B2 (ja)

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