JPS59145046A - 触媒組成物の製造方法 - Google Patents
触媒組成物の製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
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- Catalysts (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Furan Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭素数夕以上の炭化水素、特にブタン、ブテン
類、ブタジェンを気相酸化して無水マレイン酸を製造す
る際に使用される高活性、高選択性を有する触媒に関す
るものである。バナジウム、リン、および酸素を含む組
成物が、)゛タン、ブテン類、ブタジェン、更にはC5
〜C1゜程度の炭化水素を酸化して無水マレイン酸を製
造する際の有効な触媒であることは公知であり、その触
媒の製造法についても種々の、提案がなされている。ま
た、各種の添加物にょシ触媒の活性を向上させる試みに
ついても多くの提案があり、代表的な添加元素だけでも
アルカリ金属、亜鉛、チタン、ジルコニウム、マンガン
、タングステン、クロム、鉄、ランタン、セリウム、錫
、ニッケル、カドオウム、銅、ニオビウム、コバルト等
を埜げることができる。
類、ブタジェンを気相酸化して無水マレイン酸を製造す
る際に使用される高活性、高選択性を有する触媒に関す
るものである。バナジウム、リン、および酸素を含む組
成物が、)゛タン、ブテン類、ブタジェン、更にはC5
〜C1゜程度の炭化水素を酸化して無水マレイン酸を製
造する際の有効な触媒であることは公知であり、その触
媒の製造法についても種々の、提案がなされている。ま
た、各種の添加物にょシ触媒の活性を向上させる試みに
ついても多くの提案があり、代表的な添加元素だけでも
アルカリ金属、亜鉛、チタン、ジルコニウム、マンガン
、タングステン、クロム、鉄、ランタン、セリウム、錫
、ニッケル、カドオウム、銅、ニオビウム、コバルト等
を埜げることができる。
本発明者等の検討では、添加元素としてアルカリ土類金
属が上Bじの添加成分と同様に肩効であるが、バナジウ
ム−リン系の複合酸化物触媒にアルカリ土類金属元素を
使用干る試みについては、これまでにもいくつか報告さ
れている。
属が上Bじの添加成分と同様に肩効であるが、バナジウ
ム−リン系の複合酸化物触媒にアルカリ土類金属元素を
使用干る試みについては、これまでにもいくつか報告さ
れている。
例えば米国特許第3.?ワタ、ま76号、および同へ2
20.!?!号ではバナジウム、リンおよびアルカリ土
類金属元素よりなるマレイン酸製造触媒が提案されてい
る。実施例によるとこの触媒はシュウ酸バナジルのフォ
ルムアミド−水混合溶液にリン酸カルシウム、酸化チタ
ンを加え、次いでリン酸を添加混合し乾燥、焼成するこ
とにより得られている。本発明者の知見ではこのような
触媒の製法ではバナジウムは非晶’Jt cvバナジウ
ム−リン系複合酸化物として存在し、オレフィン性基質
に対しては活性を示すが、飽和炭化水素例えばブタンに
対しては著L〈低活性である。米国特許第3.?タタ、
j76号でブタンの酸化に用いた実施例ではブタン変換
率Q、!7%、マレイン酸選択率j6%であったが、こ
のような低変換率では工業的触媒として著しく不適当で
ある。英国特許/、4tJ’/、4t4t4ではブタン
の気相酸化に対しても有効なバナジウム−リン系酸化物
触媒の製造法を提案している。実施例によると五酸化バ
ナジウム、オルト燐酸を濃塩酸中で還元溶解し、更に塩
化マグネシウムを添加溶解した後、乾固し、次いで水を
加えて成型更に乾燥、焼成するものである。ブタン、ブ
テン−/、ブタジェンのいずれに対しても活性があ択V
、 Pl、。、 Mgo、o、の組成の触媒ではブタン
から無水マレイン酸の収率は& 、2.5%に達してい
る。本発明者が追試したところ、乾燥過程で得られる組
成物は表−/に示すと類似のX線回折パターンを示すこ
とが判明した。また焼成後のbわゆる触媒組成物は茨−
2に示すものと類似のX線回折パターンを示すことも判
明した。
20.!?!号ではバナジウム、リンおよびアルカリ土
類金属元素よりなるマレイン酸製造触媒が提案されてい
る。実施例によるとこの触媒はシュウ酸バナジルのフォ
ルムアミド−水混合溶液にリン酸カルシウム、酸化チタ
ンを加え、次いでリン酸を添加混合し乾燥、焼成するこ
とにより得られている。本発明者の知見ではこのような
触媒の製法ではバナジウムは非晶’Jt cvバナジウ
ム−リン系複合酸化物として存在し、オレフィン性基質
に対しては活性を示すが、飽和炭化水素例えばブタンに
対しては著L〈低活性である。米国特許第3.?タタ、
j76号でブタンの酸化に用いた実施例ではブタン変換
率Q、!7%、マレイン酸選択率j6%であったが、こ
のような低変換率では工業的触媒として著しく不適当で
ある。英国特許/、4tJ’/、4t4t4ではブタン
の気相酸化に対しても有効なバナジウム−リン系酸化物
触媒の製造法を提案している。実施例によると五酸化バ
ナジウム、オルト燐酸を濃塩酸中で還元溶解し、更に塩
化マグネシウムを添加溶解した後、乾固し、次いで水を
加えて成型更に乾燥、焼成するものである。ブタン、ブ
テン−/、ブタジェンのいずれに対しても活性があ択V
、 Pl、。、 Mgo、o、の組成の触媒ではブタン
から無水マレイン酸の収率は& 、2.5%に達してい
る。本発明者が追試したところ、乾燥過程で得られる組
成物は表−/に示すと類似のX線回折パターンを示すこ
とが判明した。また焼成後のbわゆる触媒組成物は茨−
2に示すものと類似のX線回折パターンを示すことも判
明した。
また特公昭j7−.241,3ゲタでは、バナジウム、
リンおよびベリリウム、ストロンチウム、バリウム、更
にタリウム、鉄を含むことを特徴とする触媒を提案して
いる。実施例によると触媒はメタバナジン酸アンモニウ
ムのシュウ酸溶液、リン酸、更に水酸化バリウムを加え
て溶解しα−アルミナ担体に含浸、乾燥焼成して得られ
る。
リンおよびベリリウム、ストロンチウム、バリウム、更
にタリウム、鉄を含むことを特徴とする触媒を提案して
いる。実施例によると触媒はメタバナジン酸アンモニウ
ムのシュウ酸溶液、リン酸、更に水酸化バリウムを加え
て溶解しα−アルミナ担体に含浸、乾燥焼成して得られ
る。
Vl ”3J4 Ba、。2の組成の触媒を用いてブタ
ンからの無水マレイン酸収率3♂%を達成してbるが、
ブテン、ブタジェンからの回収率に比較して格段に低収
率である。バナジウムはシュウ酸錯体を経由してバナジ
ウム、リン、バリウムを含む抱合酸化物に変換される訳
であシ、xi回折的には米国特許第3.とタタ、、fl
t号と類似の構造をとると推察されるが、後述する本発
明で用いる活性成分(第一成分)とは本質的に異なるこ
とは明瞭である。
ンからの無水マレイン酸収率3♂%を達成してbるが、
ブテン、ブタジェンからの回収率に比較して格段に低収
率である。バナジウムはシュウ酸錯体を経由してバナジ
ウム、リン、バリウムを含む抱合酸化物に変換される訳
であシ、xi回折的には米国特許第3.とタタ、、fl
t号と類似の構造をとると推察されるが、後述する本発
明で用いる活性成分(第一成分)とは本質的に異なるこ
とは明瞭である。
特開11111(−tコーク6.376ではバナジウム
、リンを含む多成分系触媒を用いたブタンからの無水マ
レイン酸の製造法を記載しているが、この場合も五酸化
バナジウムの還元をリン酸とイングロバノールを含む水
性媒体中でシュウ酸を用いて行なっており、次いで各種
の金属塩を加え乾燥、焼成して触媒を得ているが、同特
許実施例−入テはNb、 Ou、 Mo、 Ni、 C
o、 Or、 U、 Mgを添加し、ブタンからの無水
マレイン酸収率4t7%を達成した。この反応での収率
は後述する本発明の触媒性能に比してかな、D%ってい
ることは明瞭であるが、この原因は活性成分が本発明に
従う起重性組成物(第一成分)を含治しないことに尽き
る。
、リンを含む多成分系触媒を用いたブタンからの無水マ
レイン酸の製造法を記載しているが、この場合も五酸化
バナジウムの還元をリン酸とイングロバノールを含む水
性媒体中でシュウ酸を用いて行なっており、次いで各種
の金属塩を加え乾燥、焼成して触媒を得ているが、同特
許実施例−入テはNb、 Ou、 Mo、 Ni、 C
o、 Or、 U、 Mgを添加し、ブタンからの無水
マレイン酸収率4t7%を達成した。この反応での収率
は後述する本発明の触媒性能に比してかな、D%ってい
ることは明瞭であるが、この原因は活性成分が本発明に
従う起重性組成物(第一成分)を含治しないことに尽き
る。
特開j&−/3.ダ13では不発り」で用Lysる結晶
性の@酸バナジウム化合物を製造するのに際し原料とし
て五酸化バナジウムを用い、無機系還元剤を用いて還元
后ツJI4酸と反応させる方法を提案してしる。この還
元剤として金槁粉末を使用したが、その中にはタングス
テン、モリブデン、マグネシウム、アルミニウム、ニラ
クルを提示し、またV−P−U−X−OCX 二Ta、
Oe、 Or、 Mn。
性の@酸バナジウム化合物を製造するのに際し原料とし
て五酸化バナジウムを用い、無機系還元剤を用いて還元
后ツJI4酸と反応させる方法を提案してしる。この還
元剤として金槁粉末を使用したが、その中にはタングス
テン、モリブデン、マグネシウム、アルミニウム、ニラ
クルを提示し、またV−P−U−X−OCX 二Ta、
Oe、 Or、 Mn。
Co、 Ou、 Hf、 Zr、 Th、 Sb、 F
、e、 Bi、’ W、 Mo、アルカリ余圧元素、ア
ルカリ土類金属元素)の組成の触媒を提案している。マ
グネシウムを用いた五酸化バナジウムの還元の実施例は
なく、またV−P−U−X−0組成の触媒の中にはアル
カリ土類金属元素の使用例が見当らずその効果は不明で
あるが、いずれKしても結晶性の活性成分中に還元剤と
して用いた金属の酸化状態の化合物が混在する。これは
本発明で用いる結晶性活性成分がバナジウム、リンから
実質的に構成される点、アルカリ土類金属元素は結晶性
活性成分とは異なり非晶質のリン−バナジウム系複合酸
化物とシリカを含む層に含有されるという点で明瞭に識
別できる。特開j6−ハq、と4tOにおいても結晶性
のリン酸バナジウムを製造する際に場合によp Ti、
Ni、 Fe、 Li、 Mg を添加する方法を
提案しているが、添加成分の存在形態は上記特開!¥−
/3βと3と同様である。
、e、 Bi、’ W、 Mo、アルカリ余圧元素、ア
ルカリ土類金属元素)の組成の触媒を提案している。マ
グネシウムを用いた五酸化バナジウムの還元の実施例は
なく、またV−P−U−X−0組成の触媒の中にはアル
カリ土類金属元素の使用例が見当らずその効果は不明で
あるが、いずれKしても結晶性の活性成分中に還元剤と
して用いた金属の酸化状態の化合物が混在する。これは
本発明で用いる結晶性活性成分がバナジウム、リンから
実質的に構成される点、アルカリ土類金属元素は結晶性
活性成分とは異なり非晶質のリン−バナジウム系複合酸
化物とシリカを含む層に含有されるという点で明瞭に識
別できる。特開j6−ハq、と4tOにおいても結晶性
のリン酸バナジウムを製造する際に場合によp Ti、
Ni、 Fe、 Li、 Mg を添加する方法を
提案しているが、添加成分の存在形態は上記特開!¥−
/3βと3と同様である。
本発明者等は触媒活性成分である結晶性バナジウム−リ
ン複合酸化物中にではなく、むしろ触媒組成物の非晶質
部分にアルカリ土類金属成分を添加することによ)触媒
活性が向上することを見い出し本発明に到達した。すな
わち本発明は記−成分としてバナジウムとリンを含有し
、下記表−7または表−一に示すX線回折スペクトルを
示す結晶性複合酸化物、第二成分としてリン酸バナジル
を含有する水性溶液、第三成分としてマグネシウム、カ
ルシウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる
少くとも一棟の化合物、および第四成分としてシリカ系
触媒担体を混合し、次いで乾燥することを特徴とす 。
ン複合酸化物中にではなく、むしろ触媒組成物の非晶質
部分にアルカリ土類金属成分を添加することによ)触媒
活性が向上することを見い出し本発明に到達した。すな
わち本発明は記−成分としてバナジウムとリンを含有し
、下記表−7または表−一に示すX線回折スペクトルを
示す結晶性複合酸化物、第二成分としてリン酸バナジル
を含有する水性溶液、第三成分としてマグネシウム、カ
ルシウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる
少くとも一棟の化合物、および第四成分としてシリカ系
触媒担体を混合し、次いで乾燥することを特徴とす 。
る触媒組成物の製造方法を要旨とするものである。
表−/ 表−コ
一〇(十〇1.2°) ダ似彦比 −〇(±0.2
°)2更ルL/6.7 10θ /り、コ
コθ/9,6 60 /!、7
−〇24t、2 4tθ /l+j
コO笠z yj λ3.O/θ0 2と、/ λj+2/、4t6θ30、− ネにゆυ lθ 30.0 りθ3
3.7 .20 36、/ 、20 以下本発明をさらに詳細に駅間する。
°)2更ルL/6.7 10θ /り、コ
コθ/9,6 60 /!、7
−〇24t、2 4tθ /l+j
コO笠z yj λ3.O/θ0 2と、/ λj+2/、4t6θ30、− ネにゆυ lθ 30.0 りθ3
3.7 .20 36、/ 、20 以下本発明をさらに詳細に駅間する。
本発明の特徴とするところは活性成分として表−/また
は表−一に示すX線回折パターンを示すバナジウム及び
リンを含有する結・品性複合酸化物を使用するところに
ある。表−2に示す回折パターンは既にE BOrde
sおよびp、 0Our−ものと一致する。次に表−/
に示す回折パターンは既に特開昭j/−タS、タタθま
たは特開昭jクー/¥d、、2J’7、%翻昭jグー/
l/、jりZ等に記載された結晶性のバナジウム−リン
複合酸化物と同一の物質であり、これを高温で焼成する
ことにより、表−一に示す別の結晶性酸化物に変換でき
るので、その前駆体物質と見なすことができる。
は表−一に示すX線回折パターンを示すバナジウム及び
リンを含有する結・品性複合酸化物を使用するところに
ある。表−2に示す回折パターンは既にE BOrde
sおよびp、 0Our−ものと一致する。次に表−/
に示す回折パターンは既に特開昭j/−タS、タタθま
たは特開昭jクー/¥d、、2J’7、%翻昭jグー/
l/、jりZ等に記載された結晶性のバナジウム−リン
複合酸化物と同一の物質であり、これを高温で焼成する
ことにより、表−一に示す別の結晶性酸化物に変換でき
るので、その前駆体物質と見なすことができる。
前駆体の製造法としては、次のよう外力法が知られてい
る。
る。
■地酸溶液等の非酸化性酸性溶液中で、五酸化バナジウ
ムのような五個のバナジウムを、シュウ酸等の還元剤の
併用で還元して、四価のバナジウムイオンを含有する溶
液を調製し、リン酸と反応させた後、生成した可溶性の
バナジウム−リン複合体を、水を加えて沈でんさせる方
法(特開昭!/−タ3タタO号)、■五酸化バナジウム
のような五個のバナジウム化合物とリン酸を、ヒドラジ
ン墳酸塩またはヒドロキシルアミン塩酸塩のような還元
剤の存在下に、水性媒体中で反応させ、濃縮あるいは蒸
発乾固して結晶を得る方法(特開昭34−’lj?lj
号)、またけ■五酸化バナジウムをエタノール、インプ
ロパツール、グリセロールのような有機媒体中で還元し
、無水リン酸と反応させ、ベンゼン等の溶媒で共沸脱水
して結晶を沈でんさせる方法(米国特許第グ、コ/3.
コ/J’号)等が知られてしる。
ムのような五個のバナジウムを、シュウ酸等の還元剤の
併用で還元して、四価のバナジウムイオンを含有する溶
液を調製し、リン酸と反応させた後、生成した可溶性の
バナジウム−リン複合体を、水を加えて沈でんさせる方
法(特開昭!/−タ3タタO号)、■五酸化バナジウム
のような五個のバナジウム化合物とリン酸を、ヒドラジ
ン墳酸塩またはヒドロキシルアミン塩酸塩のような還元
剤の存在下に、水性媒体中で反応させ、濃縮あるいは蒸
発乾固して結晶を得る方法(特開昭34−’lj?lj
号)、またけ■五酸化バナジウムをエタノール、インプ
ロパツール、グリセロールのような有機媒体中で還元し
、無水リン酸と反応させ、ベンゼン等の溶媒で共沸脱水
して結晶を沈でんさせる方法(米国特許第グ、コ/3.
コ/J’号)等が知られてしる。
上記のいずれの方法によっても、第一成分である複合酸
化物の前駆体(表−/)を得ることができる。
化物の前駆体(表−/)を得ることができる。
本発明においては第一成分である結晶性のすンーバナジ
ウム複合酸化物は実質的に700%の純度であることが
好ましく、との めKはやはり実質的に10OXの純度
を有する前駆体を製造する必要がある。このためにはと
りわけ以下に示すような方法で製造することが好ましい
。
ウム複合酸化物は実質的に700%の純度であることが
好ましく、との めKはやはり実質的に10OXの純度
を有する前駆体を製造する必要がある。このためにはと
りわけ以下に示すような方法で製造することが好ましい
。
すなわちリン酸および無機還元剤の存在下、水性媒体中
で五酸化バナジウムを溶解し均一溶液とし、この溶液を
/10℃〜2!0℃の温度範囲で水熱処理することによ
って製造する。
で五酸化バナジウムを溶解し均一溶液とし、この溶液を
/10℃〜2!0℃の温度範囲で水熱処理することによ
って製造する。
無機還元剤としては、ヒドラジン(通常抱水ヒドラジン
水溶液として市販されている。)またはそのリン酸塩、
ヒドロキシルアミンまたはそのリン酸塩が好ましい。そ
の他の無機酸塩、例えば塩酸塩等も使用できるが、ハロ
ゲンイオンを残留させるため、反応器材負の面で不利と
なり工業的には好ましくない。
水溶液として市販されている。)またはそのリン酸塩、
ヒドロキシルアミンまたはそのリン酸塩が好ましい。そ
の他の無機酸塩、例えば塩酸塩等も使用できるが、ハロ
ゲンイオンを残留させるため、反応器材負の面で不利と
なり工業的には好ましくない。
水性媒体としては、一般に水が使用される。
所望によジアルコール、カルボン酸、エーテル類、ケト
ン類等の親水性有機溶媒を併用してもよりが、バナジウ
ムの還元速度が低下するので、その使用量はjOX量%
量子以下性媒体とすべきである。
ン類等の親水性有機溶媒を併用してもよりが、バナジウ
ムの還元速度が低下するので、その使用量はjOX量%
量子以下性媒体とすべきである。
リン酸の使用量は、目的生成物であるバナジウム−リン
系結晶酸化物のP/′v原子比は/であるが通常θ、!
〜/、夕の範囲で添加するのが好ましい。水性媒体中の
リン酸濃度は!〜゛Jo重量九、好ましくは!〜35重
量九である。水性媒体中のリン酸濃度が高すぎると、五
酸化バナジウムが還元される゛以前にリン酸と反応する
可能性があシ、液粘度も著しく尚〈なって取扱いが困難
になる。またこの濃度が低すぎると反応容器が過大とな
って支障の出る場合がある。
系結晶酸化物のP/′v原子比は/であるが通常θ、!
〜/、夕の範囲で添加するのが好ましい。水性媒体中の
リン酸濃度は!〜゛Jo重量九、好ましくは!〜35重
量九である。水性媒体中のリン酸濃度が高すぎると、五
酸化バナジウムが還元される゛以前にリン酸と反応する
可能性があシ、液粘度も著しく尚〈なって取扱いが困難
になる。またこの濃度が低すぎると反応容器が過大とな
って支障の出る場合がある。
無機還元剤の使用量は五個のバナジウムを四価に還元す
るに要する化学量論廿で十分であり、通常そのり!〜/
20%の範囲で使用される。
るに要する化学量論廿で十分であり、通常そのり!〜/
20%の範囲で使用される。
以上のような方法で得られた溶液を次に水分の蒸発を防
ぐために、実質的に@到きれた容器内で//Q ℃〜コ
so℃、好ましくは7.20℃〜//Q℃の範囲で水熱
処理を行う。水熱処理は0、j〜−〇〇時間程度実施す
るのが好ましい。
ぐために、実質的に@到きれた容器内で//Q ℃〜コ
so℃、好ましくは7.20℃〜//Q℃の範囲で水熱
処理を行う。水熱処理は0、j〜−〇〇時間程度実施す
るのが好ましい。
このように水熱処理を行うと灰青色の穢細な結晶を含有
するスラリーが生ずる。この結晶は目的とするバナジウ
ム−リン系酸化物であシ、スラリーを蒸発乾固するか、
スラリーかる直接濾過することによシ取得できる。本発
明では従来法に比べ細かな粒径の酸化物が得られる。
するスラリーが生ずる。この結晶は目的とするバナジウ
ム−リン系酸化物であシ、スラリーを蒸発乾固するか、
スラリーかる直接濾過することによシ取得できる。本発
明では従来法に比べ細かな粒径の酸化物が得られる。
また本発明の第一成分には活性促進成分を添加してもよ
い。活性促進成分としては鉄、クロム、アルミニウム、
チタン、カルシウム、マクネシウム、マンガン、コバル
ト、ニッケル等の化合物が挙げられる。これらの化合物
としては、本発明で得られる##、に可溶なものならば
11!fに駆足されないが、好ましくは塩化物、硫酸塩
、硝酸基、炭酸塩等の無機酸塩、酢酸、シュウ酸等の有
機酸塩が挙げられる。チタンの場合には過酸化物の使用
も可能である。
い。活性促進成分としては鉄、クロム、アルミニウム、
チタン、カルシウム、マクネシウム、マンガン、コバル
ト、ニッケル等の化合物が挙げられる。これらの化合物
としては、本発明で得られる##、に可溶なものならば
11!fに駆足されないが、好ましくは塩化物、硫酸塩
、硝酸基、炭酸塩等の無機酸塩、酢酸、シュウ酸等の有
機酸塩が挙げられる。チタンの場合には過酸化物の使用
も可能である。
添加時期は、水熱処理を行う以前の段階が好ましい。
添加量はバナジウム九累1モルあたシ金属として0.0
/〜0.<1モルの範囲に調節すべきであり、よシ好
ましくはO0θコ〜θ、認モルとする。
/〜0.<1モルの範囲に調節すべきであり、よシ好
ましくはO0θコ〜θ、認モルとする。
上記金り成分は、一種でも、また望むならば複数種の7
n合であっても良い。
n合であっても良い。
このような活性促進成分を添加すると、最終的に得られ
る先駆体および第一成分である複合酸化物のX線回折ス
ペクトルの位飲が若干シフトすることがあるが、その範
囲は±0.2°以内である6(特開昭56−67、.2
07、特開昭!2−///、2/F参照) このようにして得られた前躯体は後述する条件で焼成す
れば表−コに示すピークを有する結晶h!化物となる。
る先駆体および第一成分である複合酸化物のX線回折ス
ペクトルの位飲が若干シフトすることがあるが、その範
囲は±0.2°以内である6(特開昭56−67、.2
07、特開昭!2−///、2/F参照) このようにして得られた前躯体は後述する条件で焼成す
れば表−コに示すピークを有する結晶h!化物となる。
本発明における第二成分は四価のバナジウムおよび五個
のリンを含有する水性溶液であり、バナジウムの少くと
も一部がリン酸バナジルとして存仕することが好ましい
。この成分は乾燥状態では通常X線的に無定型のりンー
バナジウム複合酸干物に変化するものであることが好ま
しい。
のリンを含有する水性溶液であり、バナジウムの少くと
も一部がリン酸バナジルとして存仕することが好ましい
。この成分は乾燥状態では通常X線的に無定型のりンー
バナジウム複合酸干物に変化するものであることが好ま
しい。
以下にこの第二成分としての水性溶液の製法を示すが、
特に限定的ではない。
特に限定的ではない。
一般的には、リン酸を含有する水性溶液に、還元剤と五
酸化バナジウムを拾加浴解して得られる。水性溶液中の
バナジウム元素に対するリン元素のモル比は、Oj〜/
θの範囲が好着しい。一般にリン酸バナジルを含有する
水性溶液は不安定であシ、長時間安定に保つことは困難
な場合があるため、水性溶液の安定化のためにシュウ酸
を存在させることができる。その量はバナジウム元素に
対するシュウ酸のモル比で/、−2以下、好ましくはθ
、2〜/の範囲である。
酸化バナジウムを拾加浴解して得られる。水性溶液中の
バナジウム元素に対するリン元素のモル比は、Oj〜/
θの範囲が好着しい。一般にリン酸バナジルを含有する
水性溶液は不安定であシ、長時間安定に保つことは困難
な場合があるため、水性溶液の安定化のためにシュウ酸
を存在させることができる。その量はバナジウム元素に
対するシュウ酸のモル比で/、−2以下、好ましくはθ
、2〜/の範囲である。
シュウ酸の量があまり多いと、触媒の機械的強度、嵩密
度、活性面に好ましくない影響を与える。換言すれば、
バナジウム元素に対するシュウ酸のモル比がへ2以下と
いう範囲はシュウ酸バナジルを形成しない範囲というこ
とができ本水性溶液の製法の具体例としては次のような
方法がある。
度、活性面に好ましくない影響を与える。換言すれば、
バナジウム元素に対するシュウ酸のモル比がへ2以下と
いう範囲はシュウ酸バナジルを形成しない範囲というこ
とができ本水性溶液の製法の具体例としては次のような
方法がある。
第1にリン酸およびシュウ酸を含有する水性溶液に、五
酸化バナジウムを、バナジウム元素に対するシュウ酸の
モル比が/、7以下で、かつ好ましくけ0.2以上添加
して、リン酸バナジル及びシュウ酸を含有する水性溶液
とする方法である。具体的には、リン酸を含有する酸性
水性媒体中にシュウ酸を溶解し、五酸化バナジウムを若
干の加温により還元が進行する温度に保ちつつ添加する
ことによって製造する。この方法によれは、還元終了後
は、バナジウム/原子に対U、/、2モル以下のシュウ
酸が存在することになる。
酸化バナジウムを、バナジウム元素に対するシュウ酸の
モル比が/、7以下で、かつ好ましくけ0.2以上添加
して、リン酸バナジル及びシュウ酸を含有する水性溶液
とする方法である。具体的には、リン酸を含有する酸性
水性媒体中にシュウ酸を溶解し、五酸化バナジウムを若
干の加温により還元が進行する温度に保ちつつ添加する
ことによって製造する。この方法によれは、還元終了後
は、バナジウム/原子に対U、/、2モル以下のシュウ
酸が存在することになる。
第一に、リン酸を含有する酸性水性浴液゛に、シュウ酸
以外の還元剤、好捷しくは抱水ヒドラア ジン、ヒドラジンまたはヒドロキシルイミンの塩酸壌、
リン酸塩等の態様還元剤、乳酸のような有機還元剤から
選ばれる一a′!l−たは二種以上の済金物を添加し、
次いで五酸化バナジウムを添加して還元し、均一なリン
酸バナジル含有水性溶液を得る。この後、好捷しくはシ
ュウ酸を添加する。
以外の還元剤、好捷しくは抱水ヒドラア ジン、ヒドラジンまたはヒドロキシルイミンの塩酸壌、
リン酸塩等の態様還元剤、乳酸のような有機還元剤から
選ばれる一a′!l−たは二種以上の済金物を添加し、
次いで五酸化バナジウムを添加して還元し、均一なリン
酸バナジル含有水性溶液を得る。この後、好捷しくはシ
ュウ酸を添加する。
この第二成分は第一成分に比べ著しく低活性であるが、
第一成分を触媒中に分散させる効果が大きく、とくに辿
択的触媒にとって有害な100八以下のような細孔をマ
スキングする効果を有し、触媒全体の活性を向上させる
ことができる。
第一成分を触媒中に分散させる効果が大きく、とくに辿
択的触媒にとって有害な100八以下のような細孔をマ
スキングする効果を有し、触媒全体の活性を向上させる
ことができる。
本発明に従う第三成分としてのアルカリ土類金属化合物
としては、ベリリウムを除くマグネシウム、カルシウム
、ストロンチウム、バリウムの化合物であり、これ等の
金鵬や水素化物、愉水素化物等の還元性のり虫い化合物
の使用は好適ではない。これ等の元素のコ価の化合物が
最も好tL<、酸化物、水酸化物、硅酸塩、炭酸塩、重
炭酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸、シ
ュウ酸等の有機酸塩、アセチルアセトナート等の有機化
合物・錯体等が例として挙げることができる。とれ等は
固体化合物をそのまま、または水性媒体中の溶液または
スラリーの形態で添加することができる。
としては、ベリリウムを除くマグネシウム、カルシウム
、ストロンチウム、バリウムの化合物であり、これ等の
金鵬や水素化物、愉水素化物等の還元性のり虫い化合物
の使用は好適ではない。これ等の元素のコ価の化合物が
最も好tL<、酸化物、水酸化物、硅酸塩、炭酸塩、重
炭酸塩、塩化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、酢酸、シ
ュウ酸等の有機酸塩、アセチルアセトナート等の有機化
合物・錯体等が例として挙げることができる。とれ等は
固体化合物をそのまま、または水性媒体中の溶液または
スラリーの形態で添加することができる。
この第三成分の添加時期は限定的でないが、第一成分を
第二成分および第四成分を混合する際、あるいは第一成
分の水熱処理後に第一成分を含有するスラリー中に添加
してもよく、また第二成分を製造する際に添加してもよ
い。
第二成分および第四成分を混合する際、あるいは第一成
分の水熱処理後に第一成分を含有するスラリー中に添加
してもよく、また第二成分を製造する際に添加してもよ
い。
第三成分の添加量はバナジウJ、VC対する原子比で0
.0002〜0.2好ましくけθ、θθ2〜θ、/の範
囲である。本発明に従う第四成分のシリカ系担体として
は予め酸化物固体として得られるシリカゲル、ヒドロゲ
ル、エアロジル等が使用できるが、天然の硅酸塩鉱物で
ある硅ソウ土、史にはアルミニウムを含んだシリカアル
ミナ、粘土鉱物、ゼオライト等も使用して良い。本発明
のよシ好捷しb触媒の使用形態である流動床触媒を製造
する場合にはこの担体成分の少くとも一部はコロイド状
シリカ(シリカゾル)等の溶液状のものであるべきであ
る。
.0002〜0.2好ましくけθ、θθ2〜θ、/の範
囲である。本発明に従う第四成分のシリカ系担体として
は予め酸化物固体として得られるシリカゲル、ヒドロゲ
ル、エアロジル等が使用できるが、天然の硅酸塩鉱物で
ある硅ソウ土、史にはアルミニウムを含んだシリカアル
ミナ、粘土鉱物、ゼオライト等も使用して良い。本発明
のよシ好捷しb触媒の使用形態である流動床触媒を製造
する場合にはこの担体成分の少くとも一部はコロイド状
シリカ(シリカゾル)等の溶液状のものであるべきであ
る。
以上説明した第一〜第四成分は混合した後乾燥し、焼成
し、て触媒とする。第一成分は前駆体のまま、あるbは
前躯体をブタンあるいはブテン等を含有していても良し
空気中、あるいは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気
下、3θ0〜2θ0℃で焼成して表−コに示すX線回折
ヌベクトルを示す被合酸化物としてヵ)ら他の成分と混
合してもよい。
し、て触媒とする。第一成分は前駆体のまま、あるbは
前躯体をブタンあるいはブテン等を含有していても良し
空気中、あるいは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気
下、3θ0〜2θ0℃で焼成して表−コに示すX線回折
ヌベクトルを示す被合酸化物としてヵ)ら他の成分と混
合してもよい。
混合比率は最終的な触媒組成物中のバナジウム原子に対
するリン原子(P/V )がo、er〜/Jの範囲とな
るように第一、第二成分の比率を決めるのが好ましbo
また第一成分、第二成分および第四成分の庫柘比は第−
成分二組二成分(乾燥添加):第四成分=/:θ、/〜
2:θ、or〜グ好ましくは/ : 0.3−〜グ:
O,j〜−とするのが良い。
するリン原子(P/V )がo、er〜/Jの範囲とな
るように第一、第二成分の比率を決めるのが好ましbo
また第一成分、第二成分および第四成分の庫柘比は第−
成分二組二成分(乾燥添加):第四成分=/:θ、/〜
2:θ、or〜グ好ましくは/ : 0.3−〜グ:
O,j〜−とするのが良い。
以上のような範囲で四成分を適宜混合し、固定床の触媒
とする場合には乾燥した後の固体または半乾燥状態での
ペーストを焼成に先立ち、または焼成層に成型して固定
床触媒として使用する。第四成分であるシリカ担体が塊
状粒子または成型粒子である場合には第一成分、第二成
分、第三成分の均密な混合スラリーを担体に被榎させて
使用することができる。また本発明のよシ好ましい実施
形態である流動床反応に使用する触媒の場合第一成分、
第二成分、第三成分及びコロイド状シリカ水溶液よりな
る第四成分を均密如混合し轟該ヌラリーを噴霧乾燥法に
より真球性の高い粒子に変換する。この場合、特に第一
成分の固体は微粒子化しておくのが好ましく、通常よμ
以下、より好適には/μμ以下平均粒径となるように粉
砕するのが良い。この粉砕は乾式あるいは湿式の既知の
粉砕機を用いて実施することができるが、工業的には四
成分を混合して得られるスラリーを連続湿式粉砕後を用
いて処理する方法が能率的である。流動触媒の粒子径は
一〇〜、230μ、平均粒子径はグθ〜とθμ程度の範
囲にするのが良く、噴霧乾燥の条件を設定することによ
シ達成する。触媒の焼成はマツフル炉、キルン炉、流動
焼成炉等、工業的に使用し得る各種の焼成炉を用い、空
気、琶素、ヘリウム、水蒸気、炭酸ガス等のガス雰囲気
下で行う。ガス雰囲気は流通状態であっても良い。焼成
温度は300〜7Qθ℃の範囲が好適であるが、よシ好
ましくはぐ!θ〜乙!θ℃の範囲とする。
とする場合には乾燥した後の固体または半乾燥状態での
ペーストを焼成に先立ち、または焼成層に成型して固定
床触媒として使用する。第四成分であるシリカ担体が塊
状粒子または成型粒子である場合には第一成分、第二成
分、第三成分の均密な混合スラリーを担体に被榎させて
使用することができる。また本発明のよシ好ましい実施
形態である流動床反応に使用する触媒の場合第一成分、
第二成分、第三成分及びコロイド状シリカ水溶液よりな
る第四成分を均密如混合し轟該ヌラリーを噴霧乾燥法に
より真球性の高い粒子に変換する。この場合、特に第一
成分の固体は微粒子化しておくのが好ましく、通常よμ
以下、より好適には/μμ以下平均粒径となるように粉
砕するのが良い。この粉砕は乾式あるいは湿式の既知の
粉砕機を用いて実施することができるが、工業的には四
成分を混合して得られるスラリーを連続湿式粉砕後を用
いて処理する方法が能率的である。流動触媒の粒子径は
一〇〜、230μ、平均粒子径はグθ〜とθμ程度の範
囲にするのが良く、噴霧乾燥の条件を設定することによ
シ達成する。触媒の焼成はマツフル炉、キルン炉、流動
焼成炉等、工業的に使用し得る各種の焼成炉を用い、空
気、琶素、ヘリウム、水蒸気、炭酸ガス等のガス雰囲気
下で行う。ガス雰囲気は流通状態であっても良い。焼成
温度は300〜7Qθ℃の範囲が好適であるが、よシ好
ましくはぐ!θ〜乙!θ℃の範囲とする。
以上のようにして得られた触媒は、炭素gp以上の炭化
水素を酸化して無水マレイン酸を製造するのに有効に使
用できる。炭化水素としてはn−ブタン、n−ブテン、
イソブチン、ブタジェン等を迅独あるいは混合して用い
ることができる。
水素を酸化して無水マレイン酸を製造するのに有効に使
用できる。炭化水素としてはn−ブタン、n−ブテン、
イソブチン、ブタジェン等を迅独あるいは混合して用い
ることができる。
以下実施例によシ本光uJJをbト明する。
実施例−/ (第一成分前駆体の合成)グラスライニン
グを施した容量/ 001のジャケット付き各器内で水
、24t、44%ざj九燐酸iy、y6skgを混合し
、zs嵩抱水ヒドラジン溶液i、21kgを添加、撹拌
混合した。次いで五酸化バナジウム10.g35kgを
気泡発生に注意しながら添加し、均一な青色溶液を得た
。その後熱媒の温度を上げ、気泡発生停止を確誌后密閉
し、/り0℃の液温になるまで昇温した。昇温に喪した
時間は約/J時間であった。、更にこの温度でio時間
加熱を継続し水熱合成を完結させた。
グを施した容量/ 001のジャケット付き各器内で水
、24t、44%ざj九燐酸iy、y6skgを混合し
、zs嵩抱水ヒドラジン溶液i、21kgを添加、撹拌
混合した。次いで五酸化バナジウム10.g35kgを
気泡発生に注意しながら添加し、均一な青色溶液を得た
。その後熱媒の温度を上げ、気泡発生停止を確誌后密閉
し、/り0℃の液温になるまで昇温した。昇温に喪した
時間は約/J時間であった。、更にこの温度でio時間
加熱を継続し水熱合成を完結させた。
スラリーの少量を濾過し淡宵色沈澱のXi回折測定を行
なったところ1表−/に示すx&!スペクトルを示すこ
とが分った。固体の組成式は元素分析の結果、歓略(v
204 X”205)(−2”20) f gr::
Aできる仁とが分った。このスラリーを均密に混合し、
噴霧乾燥して第一成分に用いる淡育色の前駆体粉末を得
た。
なったところ1表−/に示すx&!スペクトルを示すこ
とが分った。固体の組成式は元素分析の結果、歓略(v
204 X”205)(−2”20) f gr::
Aできる仁とが分った。このスラリーを均密に混合し、
噴霧乾燥して第一成分に用いる淡育色の前駆体粉末を得
た。
実施例−−2(第一成分の焼成)
実施例−/で得た前駆体粉末/θんgを5OOt容量の
マツフル炉内で、2を容積の磁製容器に分納し、焼成し
た。焼成雰囲気は昇温前に炉内を4素パージし、窒素気
流下にiL温し、j!。
マツフル炉内で、2を容積の磁製容器に分納し、焼成し
た。焼成雰囲気は昇温前に炉内を4素パージし、窒素気
流下にiL温し、j!。
℃で2時間加熱処理した。次いで保々にを気を導入し、
そのまま更に7時間焼成した。得られた粉末は淡黄褐色
を呈し、Xa(ロ)折C結果、表−2に示すX線スペク
トルと完全に合致することが判明した。バナジウムの原
子価を酸化還元滴定法により測定したところ、■5+/
ΣV (全バナジウム中に占める5価のバナジウムの割
合)は、23.y%であった。
そのまま更に7時間焼成した。得られた粉末は淡黄褐色
を呈し、Xa(ロ)折C結果、表−2に示すX線スペク
トルと完全に合致することが判明した。バナジウムの原
子価を酸化還元滴定法により測定したところ、■5+/
ΣV (全バナジウム中に占める5価のバナジウムの割
合)は、23.y%であった。
実施例−3(第二成分の燐酸バナジウム溶液の製造)
脱塩水s、okgにと1%燐酸3.30 kg (30
,3!’7モル)および蓚酸(H,0204・コH,O
) 3.θ、:z 5量kg(,2量モル)を添加し、
′!O℃まで加熱し、撹拌しながら溶解した。これに五
酸化バナジウムコ、//、2/1.1?(/ 、x、o
モル)を少量ずつ発泡に注意しながら添加し溶解させた
。これを放冷した後、全量を//、とt kgになるよ
うに水を加えて#度を調節した。この溶液中のP/’V
原子比は7.26タであシ、酸化物濃度(液を乾固し、
9素気流中で!00℃に焼成して残る1量の割合)は3
j wt%である。
,3!’7モル)および蓚酸(H,0204・コH,O
) 3.θ、:z 5量kg(,2量モル)を添加し、
′!O℃まで加熱し、撹拌しながら溶解した。これに五
酸化バナジウムコ、//、2/1.1?(/ 、x、o
モル)を少量ずつ発泡に注意しながら添加し溶解させた
。これを放冷した後、全量を//、とt kgになるよ
うに水を加えて#度を調節した。この溶液中のP/’V
原子比は7.26タであシ、酸化物濃度(液を乾固し、
9素気流中で!00℃に焼成して残る1量の割合)は3
j wt%である。
実施例−4t(触媒組成物の製造)
実施例−一で得た第一成分o、34to kg、実施例
−3で得た第二成分溶液へ//4tkg、4tO光濃度
のコロイダルシリカ溶液o、t2skgをコ、り//に
9の脱塩水で希釈した溶液、および第三成分として添加
する各種のアルカリ土類元素化合物10fを混合し、連
続湿式粉砕機を用いて充分均密化した。次込でこれを噴
霧乾燥し、平均粒径約6θμの真球性の粒子を得だ。
−3で得た第二成分溶液へ//4tkg、4tO光濃度
のコロイダルシリカ溶液o、t2skgをコ、り//に
9の脱塩水で希釈した溶液、および第三成分として添加
する各種のアルカリ土類元素化合物10fを混合し、連
続湿式粉砕機を用いて充分均密化した。次込でこれを噴
霧乾燥し、平均粒径約6θμの真球性の粒子を得だ。
この粒子602を石英管焼成炉を用い蟹素気流下流動状
態で焼成した。焼成条件は6oo℃、3時間とした。(
触媒−/、 2.3.¥、り触媒中のP/V原子比は/
、/6であシ、アルカリ土類元素とバナジウムの原子比
は0.039〜O0θ/3の範囲にある。
態で焼成した。焼成条件は6oo℃、3時間とした。(
触媒−/、 2.3.¥、り触媒中のP/V原子比は/
、/6であシ、アルカリ土類元素とバナジウムの原子比
は0.039〜O0θ/3の範囲にある。
実施例−よ (触媒乙の製造)
実施例−/で得た第一成分の前駆体粉末θ、322に9
、実施例−3で得た第二成分溶液7.7741kg、り
θ%濃度のコロイダルシリカゾル溶液θ、676に9を
2.り/ikgの脱塩水で希釈した溶液、および水酸化
カルシウム/θ2を混合し、連続湿式粉砕機を用いて充
分均密化したのち、実施例−グと同条件で噴霧乾燥、焼
成を行ない触媒6を得た。
、実施例−3で得た第二成分溶液7.7741kg、り
θ%濃度のコロイダルシリカゾル溶液θ、676に9を
2.り/ikgの脱塩水で希釈した溶液、および水酸化
カルシウム/θ2を混合し、連続湿式粉砕機を用いて充
分均密化したのち、実施例−グと同条件で噴霧乾燥、焼
成を行ない触媒6を得た。
比較例 (比較触媒の製造)
アルカリ土類金属元素の化合物/θ2を添加しなかった
以外は実施例−りと同様にして比較触媒を製造した。
以外は実施例−りと同様にして比較触媒を製造した。
反応例
実施例−Q、jおよび比較例で得た流動触媒52を磁製
孔ばちで粉砕し、打錠成型機でsmmρX3vqmHの
ベレットにした後、破砕して/4t〜24tメツシュ(
J工S規格)の粒径範囲の粒子を得た。/−の触媒を6
1〃mρの硬質カラス製マイクロ反応器に充填し、/、
t96n−ブタン/空気混合ガスを流通させGHBV=
、2,00θで反応させた。生成物は保温ガスサンブラ
ーを辿し、直接ガスクロマトグラフで分栢定景した。反
応結果を表−3VC示した。
孔ばちで粉砕し、打錠成型機でsmmρX3vqmHの
ベレットにした後、破砕して/4t〜24tメツシュ(
J工S規格)の粒径範囲の粒子を得た。/−の触媒を6
1〃mρの硬質カラス製マイクロ反応器に充填し、/、
t96n−ブタン/空気混合ガスを流通させGHBV=
、2,00θで反応させた。生成物は保温ガスサンブラ
ーを辿し、直接ガスクロマトグラフで分栢定景した。反
応結果を表−3VC示した。
Claims (1)
- (1)第一成分としてバナジウムとリンを含有し、下8
6表−/または表−2に示すX線回折スペクトルを示す
結晶性袂合酸化物、第二成分としてリン酸バナジルを含
有する水性溶液%第三成分として、マグネシウム、カル
シウム、ストロンチウムおよびバリウムから選ばれる少
くとも一釉の化合物、および第四成分としてシリカ系触
媒担体を混合し、次いで乾燥することを%徴とする触媒
組成物の製造方法表−/ 表−コ 対陰極Ou−にα 対陰極Ou−にαコθ(±0
.2°) コθ(十〇0.2°)/j、7
/4t0.2/り、6
/j、7(弓−tな
d、J、U、2F、F
JJ’j+!3θ、グ
30.C33,7 36、?
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58019381A JPS59145046A (ja) | 1983-02-08 | 1983-02-08 | 触媒組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58019381A JPS59145046A (ja) | 1983-02-08 | 1983-02-08 | 触媒組成物の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59145046A true JPS59145046A (ja) | 1984-08-20 |
JPH0479698B2 JPH0479698B2 (ja) | 1992-12-16 |
Family
ID=11997730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58019381A Granted JPS59145046A (ja) | 1983-02-08 | 1983-02-08 | 触媒組成物の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59145046A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155235A (en) * | 1990-07-12 | 1992-10-13 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. | Catalyst for producing maleic anhydride from butane and process for preparing same |
WO2010047405A1 (ja) | 2008-10-24 | 2010-04-29 | 日本化薬株式会社 | グリセリンの脱水反応によるアクロレイン及びアクリル酸の製造用触媒と、その製造法 |
-
1983
- 1983-02-08 JP JP58019381A patent/JPS59145046A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5155235A (en) * | 1990-07-12 | 1992-10-13 | Mitsui Toatsu Chemicals, Inc. | Catalyst for producing maleic anhydride from butane and process for preparing same |
WO2010047405A1 (ja) | 2008-10-24 | 2010-04-29 | 日本化薬株式会社 | グリセリンの脱水反応によるアクロレイン及びアクリル酸の製造用触媒と、その製造法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0479698B2 (ja) | 1992-12-16 |
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