JPS5913258B2 - 無水マレイン酸製造用触媒の製造法 - Google Patents

無水マレイン酸製造用触媒の製造法

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JPS5913258B2
JPS5913258B2 JP51137035A JP13703576A JPS5913258B2 JP S5913258 B2 JPS5913258 B2 JP S5913258B2 JP 51137035 A JP51137035 A JP 51137035A JP 13703576 A JP13703576 A JP 13703576A JP S5913258 B2 JPS5913258 B2 JP S5913258B2
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JP
Japan
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catalyst
vanadium
producing
phosphorus
maleic anhydride
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JP51137035A
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栄 小池
恒和 秋山
八尋 岩波
一気 三原
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Mitsubishi Kasei Corp
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Mitsubishi Kasei Corp
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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)
  • Furan Compounds (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無水マレイン酸製造用触媒の製造方法に関する
ものである。
詳しくは、本発明は炭素数4以一ヒの不飽和炭化水素を
気相で接触的に酸化して、無水マレイン酸を製造する場
合に用いるリン−バナジウム−鉄−酸素系触媒の製造方
法に関するものである。従来、気相で炭素数4以上の不
飽和炭化水素を接触酸化して無水マレイン酸を製造する
触媒とし5 て、リン−バナジウム−酸素系触媒が代表
的なものとして知られている。
しかしながら、この系の触媒は供給ガス中の原料不飽和
炭化水素濃度が低い場合には良好な収率で無水マレイン
酸を生成するが、原料不飽和炭化10水素濃度を高めて
いくと無水マレイン酸収率が低下する傾向を示す。
本発明者等は高濃度の不飽和素化水素からも良好な収率
で無水マレイン酸を製造しうる触媒について鋭意研究を
重ねた結果特定の製法で得られた15特定組成のリン−
バナジウム−鉄=酸素系触媒を用いると供給ガス中の原
料不飽和炭化水素の濃度が高い場合にも良好な収率をも
つて無水マレイン酸を製造しうる事を見出し、本発明に
到達した。
すなわち本発明の目的は低濃度はもちろん高濃20度の
不飽和炭化水素からも良好な収率で工業的有利に無水マ
レイン酸を製造する触媒を提供することにある。しかし
て、この目的はバナジウム化合物、リン化合物、硝酸鉄
及び還元性の酸を含む酸性水溶液25をそのまま或は担
体と混合した後乾燥し、次いで200〜700℃の温度
で焼成することにより容易に達成される。
本発明について更に詳細に説明すると、本発明方法で製
造する触媒は主成分がリン、バナジウム30及び鉄から
成るものでありこの触媒調整に使用されるバナジウム化
合物としては、通常五酸化バナジウム、バナジン酸アン
モニウムの様なバナジン酸塩、その他の五価のバナジウ
ム化合物が使用される。
これらの五価のバナジウム化合物を使用す35る場合に
は、触媒の調整過程で塩酸、シユウ酸等の還元性物質を
存在させて五価より低い原子価に還元することが好まし
い。なお、シユウ酸バナジル等の五価より低い原子価の
化合物を使用することも可能であり、その場合には、バ
ナジウム化合物を還元することなく、そのまま触媒調製
に使用することができる。一方リン化合物としては五酸
化リン、メタリン酸、ピロリン酸、オルトリン酸、亜リ
ン酸等の種種のリンの酸あるいはこれらの塩類、例えば
リン酸アンモニウム類等、或はリン酸トリメチル等の有
機リン化合物が使用される。
また、鉄化合物としては硝酸第一鉄、硝酸第二鉄等の硝
酸鉄が使用される。これらのバナジウム−リン一及び鉄
化合物から触媒を調製するには触媒におけるリン、バナ
ジウム及び鉄の合計中の各元素の原子百分率がバナジウ
ム1〜32%、リン47〜80%、鉄4〜50?、好ま
しくはバナジウム2〜30%、リン50〜75%、鉄5
〜47%の割合となるように上記の化合物を使用する。
しかして、触媒の各成分の原子百分率が上記の範囲を超
えた場合例えばバナジウムば1%より少い場合は充分な
活性を有する触媒を得ることができない。
一方、バナジウムが32%を超えると触媒の活性が低下
する。リンについてもその割合が47%より少い場合に
は、充分な活性を有する触媒を得ることができない。
またリンが80%を超える場合は反応の最適温度があま
りに高くなるうえ、触媒の活性も低下するので実用的で
ない。さらに鉄についてもその割合が4%より少い場合
には、充分に触媒活性を向上させることはできず、50
%を超えると却つて触媒の活性が低下する。還元性の酸
としては例えばシユウ酸、クエン酸、酒石酸、d一及び
l−リンゴ酸等の有機酸、或は塩酸が使用される。
これらの酸の中ではシユウ酸が好ましい。本発明の触媒
はバナジウム化合物、リン化合物及び鉄化合物を還元性
の酸及び水と混合して得られた酸性水溶液をそのまま或
は担体と混合したのち乾燥し、さらに焼成することによ
り調製される。
調製法の一例としては、まず五酸化バナジウム、バナジ
ン酸アンモニウム等の五価のバナジウム化合物を水中に
懸濁させ、これにシユウ酸等の還元性物質を加え、温度
50〜100℃、好ましくは80〜90℃で約30分間
加熱してバナジウムを還元し、得られた溶液にリン酸、
リン酸アンモニウム又は五酸化リンのようなリン化合物
及び硝酸鉄を加え、さらにシユウ酸等前記の還元性の酸
を力口えて酸性水溶液にして、加熱攪拌して蒸発乾固す
るか或は噴霧乾燥して得た触媒固体を要すれば成形して
、200〜700℃、好ましくは300〜650℃の温
度で焼成する。勿論、上記方法以外の還元方法で得たバ
ナジウム化合物の還元溶液にリン化合物及び硝酸鉄を加
え、さらに前記の還元性の酸を加えて酸性水溶液にして
、加熱攪拌して蒸発乾固するか或は噴霧乾燥して得た触
媒固体を上記温度で焼成するか、或は五価より低い原子
価のバナジウム化合物、リン化合物及び硝酸鉄の三成分
の混合物に前記の還元性の酸の量は酸の種類によつても
異なるが、通常硝酸鉄の鉄原子に対して1〜20倍モル
、好ましくは2〜10倍モルである。
なお、五価のバナジウム化合物の還元にもこれらの酸を
使用する場合は上記の量にさらに還元に必要な量を追加
する。また、その添加方法も五価のバナジウム化合物の
還元時に還元に要する量を添加し、さらに他の触媒調製
成分を添加したのち上記の量を加えてもよいし、或は5
価のバナジウム化合物の還元時に全量を一時に添加して
もよい。しかして、これらの触媒は、通常、担体に担持
させて使用することが好ましく、担体としては、アルミ
ナ、シリカ、チタニア、シリカーチタニア、リン酸アル
ミニウム、ケイソウ土、シリコンカーバイド等の触媒担
体として、通常使用される担体を使用する。
これらの担体の中では、シリカ及びチタニアを組合せて
使用するのが好ましい。触媒成分の担持量は、使用担体
、触媒の製法或は使用態様によつても異なるが、通常、
触媒全量を基準にして3重量%以上、好ましくは10重
量?以上、更に好ましくは20〜60重量%の割合とす
るのがよい。担体に触媒を担持するには常法に従つて担
持させる。
例えば蒸発乾固法、浸漬法、噴霧乾燥法等が採用される
。噴霧乾燥法においては、通常、触媒成分を溶解した溶
液と粉末状或はコロイド状の担体とを混合し、十分攪拌
して得られたスラリーをノズルより散布して加熱された
空気と向流または並流接触しつつ噴霧乾燥する。かくし
て触媒成分を担持した後、所定の温度で焼成すれば所望
の触媒が得られる。
また、メタバナジン酸アンモニウム等の五価のバナジウ
ム化合物を常法に従つて担体に担持させ、空気中で焼成
後、水素または亜硫酸ガス等の還元性ガス気流中で還元
処理した後、これにリン及び鉄を含む還元性の酸の水溶
液を含浸させ、所定の温度で焼成することによつても所
望の担体に担持された触媒を得ることができる。もちろ
ん、これら触媒の調製方法すなわちバナジウム化合物、
還元剤、リン化合物、鉄化合物の添加順序は必ずしも上
記の調製法に限定されたものではなく、いかなる順序で
添加しても、触媒活性の本質的な差異を生ずるものでは
ない。
本発明の触媒は、炭素数4以上の不飽和炭化水素を気相
で接触的に酸化して、無水マレイン酸を製造をする方法
に使用される。
炭素数4以上の不飽和炭化水素としては、例えばブテン
−1、ブテン−2等のブテン類、ブタジエン、ベンゼン
、ペンタジエン、シクロペンタジエン又はベンゼン等が
使用される。これらの不飽和炭化水素は各単一成分でも
良く、また二種以上の混合物でもよい。さらに該下飽和
炭化水素又はそれらの混合物中に、飽和炭化水素或はプ
ロピレン等の炭素数が3以下の不飽和炭化水素が若干混
在していても何等障害とならない。例えば、石油ナフサ
や天然ガスの熱分解によつて得られるC4留分をそのま
ま用いることも可能である。これ等の不飽和炭化水素を
酸化する酸化剤としては分子状酸素或は二酸化炭素、窒
素等の不活性ガスで稀釈された分子状酸素を使用する。
通常、経済的理由から空気を使用する。酸化方法は固定
床、流動床いづれの反応方式でも実施可能であるが、高
濃度の炭化水素を反応に用いる場合には、除熱の点から
流動床を使用することが望ましい。
また、流動床を使用するとガス組成が爆発範囲内であつ
ても安全に反応を行うことができる。流動床で反応を行
う場合担体に担持させた触媒を使用するのが望ましい。
流動床形式による場合の反応条件としては反応温度は2
50〜650℃、好ましくは300〜600℃の範囲で
あり、空間速度(SV)は300〜3000hr−11
好ましくは500〜2500hiである。
また、原料の炭化水素の濃度は0.1〜6容量%程度で
あるが、1〜5容量%とするのが工業上有利である。反
応は通常常圧で行うが、所望ならば加圧(≦5k9/C
TilG)で反応を行うことも可能である。また、本発
明触媒を使用して、無水マレイン酸を製造する場合、反
応系にリン化合物を供給しながら反応を行うことにより
、触媒の初期の活性を長時間継続して維持することがで
きる。
反応帯域に供給するリン化合物は、下記一般式で表わさ
れる有機リン化合物である。〔式中、Rはフエニル基又
は炭素数1〜6のアルキル基を示し、5XはH又はRを
示す。
〕次に本発明を製造例及び使用例により更に詳細に説明
するが本発明はその要旨をこえない限りこれらの例に限
定されるものではない。参考例 1 五酸化バナジウム2009を水300m1に懸濁して、
これにシユウ酸〔(COOH)2・2H20〕4209
を徐々に加え、温度80℃で30分間加熱してバナジウ
ムを還元して青色の溶液を得た。
次にこの溶液を室温に冷却し水を加えて全量を1jにし
た。(以下、この液をシユウ酸バナジルストツク液とい
う。)上記シユウ酸バナジルストツク液10m1に85
%のリン酸溶液4,579を加えた後、加熱攪拌して蒸
発乾固し、350Cで2時間焼成した後、これを錠剤機
にて直径47!T7lLのシリンダー型に成形し、さら
に550℃で2時間焼成した。
この触媒を10〜16メツシユ(タイラ一)に粉砕して
触媒とした。
参考例 2 シユウ酸バナジルストツク液10m1に85%のリン酸
溶液4.579を加え、さらに担体としてシリカゾルを
SiO2として4.28gとTiO27.48f!を加
え、加熱攪拌して蒸発乾固した後、参考例1と同様にし
て触媒を調製した。
参考例 3 硝酸第二鉄〔Fe(NO3)3 ・9H2014.44
9に水9.889を加え加熱して80℃の水溶液とし、
これにシユウ酸バナジルストツク液10m1及び85%
リン酸溶液6.479を加えて、加熱攪拌して蒸発乾固
した後、参考例1と同様にして触媒を調製した。
製造例 1〜3 硝酸第二鉄〔Fe(NO3)3・9H20〕に水ノ を
加え加熱して80℃の水溶液としこれにシユウ酸を加え
さらにシユウ酸バナジルストツク液及び85%リン酸溶
液を加えて加熱攪拌して蒸発乾固した後、参考例1と同
様にして触媒を調製した。
触媒調製に用いた各成分の使用量を表−1に示す。製造
例 4 硝酸第二鉄〔Fe(NO3)3・9H20〕9.339
に水20.89を加え加熱して80℃の水溶液とし、こ
れにシユウ酸8.749を加えさらにシユウ酸バナジル
ストツク液10m1及び85%のリン酸溶液9.33g
を加えて混合し、さらにシリカゾルをSlO2として2
.889とTiO26.7l9を加え加熱攪拌して、蒸
発乾固した後、参考例1と同様にして触媒を調製した。
使用例 1 内径19m1のパイレツクス製ガラス反応器に上記参考
例及び製造例で調製された触媒5wL1を充填し、これ
にノープテン4.0%を含む空気を5N1/Hr(NT
P換算)で常圧下で供給して無水マレイン酸の製造を行
つた。
表−2に最高収率を与える反応温度とその時の無水マレ
イン酸収率を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 バナジウム、リン及び鉄の酸化物を主体とし、且つ
    上記各元素の原子百分率がバナジウム1〜32%、リン
    47〜80%及び鉄4〜50%である触媒を調整するに
    当り、バナジウム化合物、リン化合物、硝酸鉄及び還元
    性の酸を含む酸性水溶液をそのまま或は担体に混合した
    後乾燥し、次いで200〜700℃で焼成することを特
    徴とする炭素数4以上の不飽和炭化水素の気相酸化によ
    る無水マレイン酸製造用触媒の製造法。 2 特許請求の範囲第1項記載の無水マレイン酸製造用
    触媒の製造法において還元性の酸がシユウ酸である方法
JP51137035A 1976-11-15 1976-11-15 無水マレイン酸製造用触媒の製造法 Expired JPS5913258B2 (ja)

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JPS5361587A JPS5361587A (en) 1978-06-02
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3379779A1 (en) 2017-03-21 2018-09-26 Ricoh Company, Ltd. Information processing apparatus, communication system, method of controlling communication route, and carrier means

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3379779A1 (en) 2017-03-21 2018-09-26 Ricoh Company, Ltd. Information processing apparatus, communication system, method of controlling communication route, and carrier means

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