JPS5920243A - メタクリル酸の製造法 - Google Patents

メタクリル酸の製造法

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JPS5920243A
JPS5920243A JP57128278A JP12827882A JPS5920243A JP S5920243 A JPS5920243 A JP S5920243A JP 57128278 A JP57128278 A JP 57128278A JP 12827882 A JP12827882 A JP 12827882A JP S5920243 A JPS5920243 A JP S5920243A
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JP
Japan
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catalyst
reaction
content
methacrylic acid
methacrolein
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Pending
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JP57128278A
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English (en)
Inventor
「すぎ」 秀樹
Hideki Sugi
Mutsumi Matsumoto
松本 睦実
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
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Publication date
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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)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメタクロレインを気相接触酸化してメタクリル
酸を製造する際に、長期に安定してメタクリル酸を得る
方法に関するものである。
メタクロレインの気相接触酸化用触媒として近年、数多
くの触媒系が提案されている。その内、モリブデン−リ
ンまたはモリブデン−バナジウム−リンを主成分とする
ものが大部分であるが、これらは構造的に見るとリンモ
リブデン酸化合物(リンモリブデン酸又はその塩)又は
リンパナトモリブデン酸化合物(リンパナトモリブデン
酸又はその塩)を主体とするヘテロポリ酸化合物構造を
取っていると考えられる。
これらのへテロポリ酸化合物の最大の欠点は特開昭47
−33082の触媒再生法、更には特開昭57−729
37に見られるように、寿命が短いことであり、その中
では比較的安定なアルカリ金属塩にしても長期に反応を
連続させると構成元素の酸化物の形に分解していること
が観測される。これはへテロポリ酸化合物が一般に熱的
に不安定である為であり、かかる系で触媒活性を長期に
維持しようとすれば経済的要請か・らは程遠い極めて穏
和な反応条件を選択せざる媒の経時劣下の対策について
鋭意検討を重ねた結果、Mo −PまたはMo−V−P
f:主体とした触媒を用いてメタクロレインを酸化[7
てメタクリル酸を製造する際に、反応を長期に安定して
行う方法を見出し、本発明を完成するに至った。
本発明者らは上述の触媒系を用いて長期に反応を行った
後に、触媒を取り出して分析を行ったところ、触媒中の
リン含量に触媒層の軸方向に沿って分布が生じているこ
とを見出した。すなわち、触媒層の上層部(反応ガス入
口側)のリン含量は少なく、下層部(反応ガス出口側)
にいくにつれてリン含量は増えている。これは反応につ
れて触媒中のリンが飛散し、下層部に移動していくこと
を示している。本発明者らはこのリン成分の流出を経時
劣下の原因の一つと考え、この対策について検討を行っ
た。
リンを含んだ触媒には無水マレイン酸合成用V −I)
系触媒やメタクロレイン酸化触媒としてPd −P −
Sb系触媒(特開昭51−36416、特開昭5]−3
64]7)等があるが、いずれもリンの飛散による活性
変化が指摘されている。その対策のため、正リン酸や有
機リン酸エステル等をガス化して反応原料と共に供給し
、触媒中いたメタクロレインの酸化反応に用いたところ
反応管予熱部でリン酸の縮合が起って反応管の腐蝕や反
応物による炭素析出が生じたり、或いは触媒中のリン含
量を長期にわたって最適範囲にコントロールすることが
難しく、工業的には実用にならないことがわかった。ま
た、特開昭57−72937にはリン酸化物を担持した
無機質多孔質担体を触媒層に混合するか上流側に充填す
ることによって補給する方法が提案されている。しかし
、この方法もリン含量を長期にわたって最適範囲にコン
トロールすることは難しく、1だ、その分だけ反応器が
大きくなるという欠点もあって十分とは言えない。そこ
で更に反応の安定化について鋭意研究を重ねた結果、M
o−P或いはMo −V −P系触媒を長期間連続使用
しても、従来に較べ経時劣下の極めて少ないメタクリル
酸製造法として以下のような方法を見出した。
即ち、メタクロレインの気相接触酸化反応をMo−P或
いはMo−V−P系触媒を用いて行うに当り、リン含量
の異なる触媒を調製し、触媒層の反応ガス入口側にリン
含量の多い触媒を、触媒層の反応ガス出口側にリン含量
の少ない触媒を充填して本反応を実施すると経時劣下が
極めて少なく長期に安定して反応を行うことが出来しか
も、特殊な充填による収率の低下もないことを見出し、
本発明を完成するに至った。これにより、リン酸や有機
リン酸エステルをガス状で補給する方法や、リン酸化合
物を担持した担体を触媒層と混合する方法が持っている
反応管の腐蝕、反応物の炭素析出や反応器の肥大化を防
ぐことが可能になり、しかも、より長期に安定して反応
を行い得るようになった。
本発明はMo、  P或いはMo、 V、 Pk含むヘ
テロポリ酸化合物触媒を用いて、メタクロレインを分子
状酸素或いは分子状酸素を含む気体で酸化する際に、リ
ン含量の多い触媒を触媒層の反応ガス入口側に、リン含
量の少ない触媒を触媒層の反応ガス出口側に充填して行
うことを特徴とするメタクリル酸の製造法である。
本発明はメタクロレインの酸化反応に有効でかつリンを
含むヘテロポリ酸化合物を主体とした触媒であれば、い
ずれにも有効であるが、特に、一般式 %式% (式中、Mo、 V、 P及びOは、それぞれモリブデ
ン、バナジウム、リン及び酸素を示し、Xは銅、砒素か
ら選ばれる少くとも一種、Yは錫、鉛、セリウム、コバ
ルト、鉄、ニッケル、トリウム、タングステン、ゲルマ
ニウム、レニウム、ビスマス、アンチモン、クロム、ホ
ウ素、マクネシウム、チタン、アルミニウム及び亜鉛よ
り成る群から選ばれる少くとも一種、Zはリチウム、ナ
トリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、タリウム
より成る群から選ばれる少くとも一種の元素を表わす。
又、紛字a、 b、 c、 d、 e、 f及びgは各
元素の原子比を表わし、ailoに固定した時、bは0
〜3好捷しくは0.5〜3、Cは0.5〜3、dは0〜
3好ましくは0.01〜2、eはO〜3、rは0〜3の
値であり、gは他の元素の原子価ならびに原子比により
定する値である。)で示されるヘテロポリ酸及び/又は
ヘテロポリ酸塩からなる触媒を用いた場合に顕著である
リン含量の異なる触媒を調製するに当っては他の構成元
素の組成比は通常は同一とするが、異っても構わない。
これによって反応ガス入口側に充填する触媒を低活性に
制御することも可能であり、この場合には触媒層の温度
分布を均一にするという副次的効果も期待できる。
リン含量の異なる触媒層は何層にもすることが出来るが
通常は2層で十分であり、その割合も任意に選ぶことが
出来る。これによってメタクリル酸収率に影響を与える
ことなく長期間安定にメタクリル酸の製造が可能となる
例えば、触媒を2層で充填する場合、リン含量の多い触
媒(即ち反応ガス入口側に充填する触媒)は、触媒総使
用量の例えば5〜70容量%とすることができるが、特
にこの範囲に限定される必要はない。
又、リンの含有量の異なる触媒を2層あるいは、多層充
填した場合のリンの含有量(Mo=10に対する原子比
)の各層間の比率は特に限定されないが、例えば反応ガ
ス出口側触媒のリン含有量(Mo=jOに対する原子比
)に対する反応ガス入口側触媒のそれの割合を11〜3
倍位にするのが好ましい。
本発明に用いられる触媒の調製に当ってはへテロポリ酸
またはその塩構造を有する触媒を調製する方法として一
般に知られている方法が採用できる。
触媒を調製する際に使用できる原料は特に限定されず、
種々のものが使用できる。例えばモリブデンの出発原料
としては酸化モリブデン、モリブデン酸、リンモリブデ
ン酸、モリブデン酸アンモニウム等が使用でき、ノくナ
シラム化合物としては酸化バナジウム、メタバナジン酸
アンモニウム等が使用でき、リン化合物としては正リン
酸、亜リン酸、次亜リン酸又はそれらの塩、無水リン酸
等が使用でき、X、 Y、 Zの出発原料としてはそれ
らの酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、塩酸
塩等が使用できる。
本発明で使用する触媒は無担体でも用いられるが、更に
担体に担持させて使用することも可能である。好ましい
担体としてはシリコーンカーバイド、α−アルミナ、ケ
イソウ土、沸石、酸化チタン、シリカ等通常用いられる
担体が挙げられる。
本発明を実施する場合には、反応物質としてメタクロレ
イン及び分子状酸素捷たは分子状酸素含有ガスが用いら
れる。この場合、メタクロレインに対する分子状酸素の
使用割合はモル比で0.5〜10の範囲が好丑しく、特
に1.5〜5の範囲が好ましい。1だ反応を円滑に進行
させる為に原料ガス中に水を水蒸気の形でメタクロレイ
ンに対してモル比を1〜20の範囲で加えることが好ま
しい。また原料ガス中に他の不活性ガス、例えば窒素、
炭酸ガス、飽和炭化水素等を含んでも差し支えない。丑
だイノブチレン或いは第三級ブタノールを酸化して得た
メタクロレインを含む反応生成ガスをそのit原料ガス
として使用することも可能である。本発明を実施する際
の反応温度は200〜400Cが好ましい。原料ガスの
供給量は空間速度(SV)にしてN T I)規準で1
00〜5000 hr−’が好普しく、より好捷しくは
500〜3600 hr−’である。1だ本発明の反応
は加圧下又は減圧下でも可能であるが、一般には大気圧
付近の圧力下で実施することが好寸しい。
以下に実施例、比較例により本発明を更に具体的に説明
するが、本発明は主旨に反しない限り、実施例等に限定
されるものではない。尚、実施例中、触媒組成中の酸素
については他の構成元素の原子価及び原子比から自然に
決捷る値であるので記載を省略した。
メタクロレインの転化率、メタクリル酸収率及びメタク
リル酸選択率の定義は下記の如くである。
実施例1゜ (触媒1の調製)三酸化モリブデン10oz、五酸化バ
ナジウム9.5%、酸化銅(Cu0)2.8 P、正リ
ン酸1201を11の脱イオン水に分散させた。これを
約6時間加熱攪拌後、水酸化カリウム0.797をこの
溶液に添カロ、更に約2時間煮沸還流を行った。この水
溶液を湯浴上で蒸発乾固し、得られた乾燥物を20〜4
8メツシユに砕いて触媒とした。得られた触媒の組成は
Mono V+5Pb5Cuo、slく。2である。
(触媒2の調製) 触媒】の調製と同様にしてMo、(
、V、+5P、、OCLIO,、KO,2なる組成の触
媒を得た。
(反応テスト) 流動浴に浸漬した内径18mmのガラ
ス製反応管を用いて、触媒層上部に触媒1をl0m1.
、触媒層下部に触媒2’(iH20m/!充填した。
こり、にメタクロレイン:酸素:水蒸気:窒素−]二2
:8:14 (モル比)なる組成の原料ガスをSV= 
30001+r−’ (NT P規準)となるように反
応管上部より触媒層に通し、反応温度−1340icに
保って連続反応テストヲ行った。結果は第1表の通りで
ある。
実施例2〜4 実施例1と同様にして、砒酸、酸化錫、水酸化セシウム
、五酸化アンチモン等の原料を用いて、′第1表に示し
た組成の触媒を調製し、実施例1と同様、二層充填を行
って連続反応テストヲ行った。
結果は第1表の通りである。
実施例5〜68 実施例2に於いて、上層に充填する触媒3及び下層に充
填する触媒40割合を第2表の如く変えて連続反応テス
トヲ行った。結果は第2表の通りである。
比較例1〜2゜ 第3表に示した触媒について、夫々の触媒を単独で30
m1充填した以外は実施例1と同様にして連続反応テス
トヲ行い、結果を第3表に示した。
実施例7゜ (触媒9の調製) モリブデン酸アンモニウム100 
P’に脱イオン水500m1に溶解後、正リン酸6.5
3L!−’i添加し、その寸ま加熱攪拌下に蒸発乾固し
た。得られた乾固物を110Cにて24時間乾燥し、2
0〜48メツシユに砕いて400Cにて6時間焼成し、
触媒とした。得られた触媒の組成はMo、2P、、2で
ある。
(触媒]0の調製) 触媒9の調製と同様にしてMo1
2 p、なる組成の触媒を得た。
(反応テスト) 実施例1と同様にして反応テストヲ行
った。結果は第4表の通りである。
実施例8〜10゜ 実施例1〜4と同様にして、第4表に示した組成の触媒
を調製し、実施例1と同様二層充填を行って反応テスト
ヲ行った。結果は第4表の通りである。
比較例3〜4゜ 第5表に示した触媒について、夫々の触媒を単独で30
m7!充填した以外は実施例1と同様にして連続反応テ
ストヲ行い、結果を第5表に示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 モリブデン、リン或いはモリブデン、バナジウム、
    リンを含むヘテロポリ酸化合物触媒を用いてメタクロレ
    インを分子状酸素或いは勲 分子状酸素を含む気体で酸化するたに、リン含量の多い
    触媒を触媒層の反応ガス入口側に、リン含量の少ない触
    媒を触媒層の反応ガス出口側に充填して行うことを特徴
    とするメタクリル酸の製造法。
JP57128278A 1982-07-22 1982-07-22 メタクリル酸の製造法 Pending JPS5920243A (ja)

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JP (1) JPS5920243A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210798U (ja) * 1988-06-29 1990-01-23
US5206431A (en) * 1990-02-08 1993-04-27 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. Process for producing methacrylic acid

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210798U (ja) * 1988-06-29 1990-01-23
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