JPS59212445A - 不飽和酸の製造法 - Google Patents

不飽和酸の製造法

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JPS59212445A
JPS59212445A JP58086567A JP8656783A JPS59212445A JP S59212445 A JPS59212445 A JP S59212445A JP 58086567 A JP58086567 A JP 58086567A JP 8656783 A JP8656783 A JP 8656783A JP S59212445 A JPS59212445 A JP S59212445A
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arsenic
arsenate
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acid
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Kyoji Odan
恭二 大段
Keiichi Furuta
圭一 古田
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Ube Industries Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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】 この発明は、改良された触媒の存在下に、アクロレイン
、メタクロレインなどの不飽和アルデヒドを分子状酸素
と高温気相で反応させて、アクリル酸、メタクリル酸な
どの不飽和酸を収率よく製造する方法区間するものであ
る。
従来不飽和アルデヒド、例えばアクロレイン。
メタクロレインなどを触媒の存在下に分子状酸素と高温
気相で反応させて、対応する不飽和酸1例えばアクリル
酸、メタクリル酸などを製造する方法およびその際に使
用する触媒は多数知られているが、アクリル酸の製造と
メタクリル酸の製造との両者の反応に有用であるとして
提案されている触媒でも、これをアクロレインの酸化に
使用した場合とメタクロレインの酸化に使用した場合と
では、目的生成物である不飽和酸の収率に大差があシ、
アクリル酸の収率にくらべるとツタクリル酸の収率は著
しく低い。このようにメタクロレインを酸化してメタク
リル酸を製造する場合、アクロレインを酸化してアクリ
ル酸を製造する場合と同様の結果が得られないのは、メ
タクロレインが反応性に富み酸化されやすいメチル基を
分岐として有していることに一因があシ1分岐のメチル
基の酸化をおさえて、アルデヒド基だけを選択的に酸化
することが困難なためである。また比較的メタクリル酸
への選択性が高い触媒でもメタクロレインの反応率が高
くなると、メタクリル酸への選択性が低下し、結局メタ
クリル酸の収率は低いものとなってしまう。
従って近年不飽和酸、特にメタクIJ )し酸を高収率
で長期間にわたって製造できる触媒の開発が強く望まれ
ている。
従来メタクリル酸の製造を主目的として提案されている
触媒1例えば特開昭50−82013号公報、特開昭5
0−12′り’619号公報、特開昭50−13502
0号公報、特開昭51−65716号公報、特開昭51
−’115413号公報、特開昭51−52120号公
報、特開昭52−57N7号などにおいて提案されてい
るモリブデン、リン。
アルカリ金属、バナジウムなどを含有する触媒は。
メタクリル酸の製造において比較的好ましい結果を与え
るが、さらにメタクロレインの反応率、メタクリル酸の
選択率および収率1反応源度(最適反応温度)などの面
において改善する余地が残されている。
そこでこの発明者らは、先にMo  P −V−に10
s−〇系触媒を改良することができる触媒としてMo 
−P−V−に/Ce −Ay/Te−o系触媒(特開昭
55−31006号公報)、また、Mo−P−Ca−V
−Ou−As−K(Os)−Ta(B、 Bi、 Fe
+ 5b)−。
系触媒において調製時にオキシカルボン酸類・グリコー
ル類および糖類を混合した触媒(特開昭58−6243
号公報)を提案した。しかしながらこの触媒に満足する
ことなく、さらにメタクロレインの反応率およびメタク
リル酸の選択率をともに高い値に維持して、メタクリル
酸を高収率で工業的に製造できる実用的な触媒を開発す
ることを目的として鋭意研究を行なった。
その結果、リン、モリブデン、銅およびヒ素を含有する
ヘテロポリ酸系の組成物とホウ素、アルミニウム、鉛、
ビスマスおよびクロムよりなる群から選ばれた元素のヒ
酸塩および/または亜ヒ酸塩とを混合した触媒によって
前記目的を達成することが可能となシ、低い反応温度で
メタクロレインの反応率およびメタクリル酸の選択率の
両者。
特にメタクリル酸の選択率を高い値に維持して。
高収率でメタクリル酸を製造できることを知り。
この発明に到った。
この発明は、不飽和アルデヒドを触媒の存在下に分子状
酸素と高温気相で反応させて不飽和酸を製造する方法に
おいて、触媒として (A)  リン、モリブデン、銅およびヒ素を含有する
ヘテロポリ酸系の組成物と (B)  ホウ素、アルミニウム、鉛、ビスマスおよ。
びクロムよりなる群から選ばれた元素のヒ酸塩および/
または亜ヒ酸塩 とからなる混合物を使用することを特徴とする不飽和酸
の製造法に関するものである。
この発明において(A)成分のリン、モリブデン。
銅、およびヒ素を含有するヘテロポリ酸系の組成物は1
式(1)で表わすことができる。
MOaPl:1CucASdOo・・・・・・・(1)
〔式中、Moはモリブデン、Pはリン+Cuは銅、A8
はヒ素、0は酸素を示し、添字のa −eは原子数を示
し、a=12とすると111=−0,5−5,好ましく
は0.9〜3.  c=0.00’ 5〜ろ、好ましく
は0.01〜1.  di−io、0001〜2.好ま
しくは0.001〜1+eは前記各元素の原子価によっ
ておのずと定まる値である。〕 式(1)で表わされるヘテロポリ酸系の組成物には。
リン、モリブデン、銅およびヒ素を含有する従来公知の
へテロポリ酸系の触媒に添加されているタングステン、
鉄、アンチモン、コノくルト、亜鉛。
ジルコニウム、カルシウム、スズ、チタン、ノζラジウ
ム、タンタル、セリウム、バナジウム、マグネシウム、
銀などが少量台まれていてもさしつかえない。
式(1)で表わされるヘテロポリ酸系の組成物の調製に
は、従来公知のす/、モリブデン、銅およびヒ素を含有
するヘテロポリ酸系の触媒調製法が適宜採用される。調
製法の1例を次に示す。
各成分元素を含有する化合物を水の存在下に混合して溶
解または分散させ、得られる混合溶液またはスラリを蒸
発乾固し、乾固物を乾燥して式(1)で表わされるヘテ
ロポリ酸系の組成物にする。各成分元素を含有する化合
物の代表的なものとじては・三酸化モリブデン、リンモ
リブデン酸、リン酸などをはじめ、酸化銅、炭酸銅、硝
酸銅、ヒ酸。
亜ヒ酸、酸化ヒ素などを挙げることができる。各成分元
素を含有する化合物の混合順序は特に制限はない。混合
する際の温度は、一般には20〜100℃が適当であり
、混合時間は均一に混合できれば特に制限されないが混
合後50〜1oo℃で1〜20時間熟成するのが望捷し
い。乾固物は。
100℃前後の温度、一般には80〜130℃の温度で
1〜20時間乾燥するのが好適である。
またこの発明において、(B)成分のヒ酸塩、亜ヒ酸塩
などのヒ素化合物としては、一般にBa2O3。
A/=Ae04 + Pb(As02 )2 + B1
As04およびα−CrAe04が使用される。勿論、
これらは複数種使用してもよい。
これらのヒ素化合物は、ヒ素含有化合物例えばヒ酸ある
いはヒ酸ナトリウムと、ポウ素、アルミニウム・銅、鉛
、ビスマスなどを含有する化合物とを、上記化学式で表
わされる原子比のヒ素化合物が形成されるように原料の
使用割合をかえ、水を加え蒸発乾固あるいは生じた沈殿
を濾過しだ後。
熱処理することによって容易に調製することができる。
例えば、ホウ素とヒ素との原子比が1:1のBAs04
で表わされるヒ酸ホウ素は、ヒ酸と等モ碕 ルのホウ素に水を加え、十分攪拌しながら蒸発乾固した
後、400℃程度で焼成する方法、ヒ酸水素ニアンモニ
ウムとホウ酸とを400℃程度で加熱する方法などで調
製することができ、」二記他のヒ素化合物も同様の方法
で調製することができる。
またこの発明において(A)成分のリン、モリブテン、
銅およびヒ素を含有するヘテロポリ酸系の組成物と(B
)成分のホウ素、アルミニウム、鉛、ビスマスおよびク
ロムよりなる群から選ばれプこ元素のヒ酸塩および/−
!たは亜ヒ酸塩との混合割合は。
(B)のヒ素化合物の種類によって若干異なるが、(A
)のモリブテン12グラム原子に対して(B)のヒ素化
合物が0.5〜0.0001モル、好ましくば0,6〜
0.001モルになるようにするのが、触媒活性の面か
らみて好適である。また(A)と(B)は均一に混合で
きればどの様な方法で混合してもよいが、一般には少量
の水、バインダーなどを加えて、または加えずに、ニー
ダ−1薄情機などの混合機で機械的に混合する方法が採
用され、適宜成形して使用に供される。
この発明において触媒はこれ単独で使用しても相体と一
緒に使用しても差支えない。担体としては、従来アクリ
ル酸、メタクリル酸などの製造用触媒の担体として公知
のものがいずれも使用でき。
例えばけいそう土、アルミナ、シリカ、酸化チタン・ 
シリカゾル・ シリコンカーバイド・ グラファイトな
どを挙げることができる。なお、担体は触媒製造時に加
えておいてもよい。触媒粒子の形状および大きさなどは
膚に制限されることはなく。
使用状態(条件)に応じて適宜ペレット状1粒状など任
意の大きさおよび形状に成形、整粒して一定の機械的強
度をもたせて使用するのがよい。
この発明において1反応に使用する分子状酸素としては
、純酸素ガスでもよいが、特に高純度である必要もない
ので、一般には空気を使用するのが経済的で便利である
。また反応においては分子状酸素およびアクロレインま
たはメタクロレインとともに希釈ガスを使用するのがよ
い。希釈ガスとしてはこの反応に悪影響を及ぼさないも
の9例えば窒素ガス、炭酸ガス、水蒸気などが使用でき
なかでも水蒸気はアクリル酸やメタクリル酸の選択率を
向上させる作用があるたけでなく、触媒活性を持続させ
る作用があるので、水蒸気を存在させて反応を行なうの
がよい。
また反応に使用するアクロレインまたはメタクロレイン
としても分子状酸素と同様に特に高純度である必要はな
く1例えばプロピレン−またはインブチレンの酸化反応
によって得られたものをそのi!ま使用してもよい。
この発明は、流動床、移動床、固定床などいずれでも実
施できるが、この発明で使用する触媒は。
比較的低い反応温度、短い接触時間でアクロレインまた
はメタクロレインの反応率およびアクリル酸またはメタ
クリル酸の選択率が高く、長期間にわたって触媒活性を
持続させることができるという利点があるので、一般に
は固定床で実施するのが有利である◇ またこの発明において反応は、常圧、加圧、減圧下など
いずれで行なってもよいが、一般には常圧で行なうのが
便利である。まだ反応温度は200〜400℃、好まし
くは250〜650℃、特に260〜320℃が好適で
ある。また接触時間は0.1〜10秒、好ましくは0.
5〜5秒が適当である。反応にはアクロレインまたはメ
タクロレインおよび分子状酸素、一般には空気に、さら
に水蒸気を加えた混合ガスを使用するのが好適であり。
混合ガスの組成はアクロレインまだはメタクロレイン1
モルに対して1分子状酸素が0.5〜7モAz+好まし
くは1〜5モルで、水蒸気が0.5〜30モル、好まし
くは1〜10モルであることが好適である。
また生成した目的生成物であるアクリル酸またはメタク
リル酸の回収には、従来一般に知られた方法2例えば凝
縮、溶剤抽出などの方法が適用される。
次に実施例および比較例を示す。例中の反応率(チ)1
選択率(%)および収率(係)は次の定義に従)。
メタクロレインのモル数 メタクロレインのモル数 メタクロレインのモル数 実施例1 三酸化モリブデン〔MOO31240f、85%リン酸
[H3AO4] 16.01i’、酸化銅[C!uo]
 11 f/および60チヒ酸[H3AsO4:]水溶
液19.8fを水1.5tに加えて溶解し、30℃で2
0時間熟成し。
ドラム乾燥機で蒸発乾固後、さらに120℃、20時間
乾燥し1組成物(A) (MO12PI 0uoa A
so、c+ ] (酸素などは省略)を得た。
また、60チヒ酸[H3A e 04 ]水溶液と等モ
ルのホウ酸〔Ha B 03]に若干の水を加え、蒸発
乾固した・得られた固形物を空気中650℃で20時間
熱処理(焼成)シ、ヒ酸ホウ素[BAso4]を得た。
次いで組成物(A) 100グとヒ酸ホウ素0.″24
fを揮潰機で均一に混合した後+4mm戸x4叫Hのペ
レットに成型して触媒を得だ。
このようにして得られた触媒の触媒成分元素の原子比(
酸素などは省略以下同様)はMo : P : C!u
:As:B二12 : 1 : 0.1 : 0.63
 : 0.03である。
このようにして調製した触媒1oad(1a、61)を
内径8朋グのガラス製U字型反応管に充填し。
これに容量でメタクロレイン5%、酸素10係。
水蒸気30係および窒素55俤の混合ガスを400me
/minの流量で流し280℃の温度で、接触反応を1
時間行った。接触反応の結果は第1表に示すO 比較例1 ヒ猷ホウ素を混合しないで、実施例1と同様の組成物(
A)を触媒として使用し、実施例1と同様の。
反応条件で接触反応を行った。接触反応の結果は第1表
に示す。
実施例2 実施例1の組成物(A)とヒ酸ホウ素との混合割合をか
えたほかは、実施例1と同様にして触媒成分元素の原子
比がMo:P:Cu:As:B =12 : 1 :0
.1: 0.7 : 0.1の触媒を調製し、実施例1
と同様の反応条件で接触反応を行った。接触反応の結果
は第1表に示す。
実施例6〜4 実施例1と同様の方法で第1表に記載の組成物(A)を
調製した。
また、60チヒ酸[u3Aso4 ]水溶液と等モルの
硝酸アルミニウムCAL(N03)3・qH,、o’J
とに若干の水を加え蒸発乾固した後、得られた固形物を
空気中260℃で20時間熱処理(焼成)シ、ヒ酸アル
ミニウム〔AtAS04〕を得だ。次いで、実施例1と
同様に組成物(A)とヒ酸アルミ[gASO4]とを混
合して第1表に記載の組成の触媒を調製した。実施例1
と同様の反応条件で接触反応を行った結果を第1表に示
す。
実施例5〜6 実施例1と同様の方法で第1表に記載の組成物(A)を
調製した。
寸だ60%ヒ酸[H3Ae041水溶液にヒ素と鉛との
原子比As:Pbが2:1になるように水酸化炭酸鉛〔
2PbCO3・Pb(OH)2〕 を若干の水とともに
加えて混合した後、蒸発乾固し、得られた固形物を空気
中700℃で20時間熱処理(焼成)シ。
ヒ酸鉛CPb(ABO3)2’:]を得た。次いで実施
例1と同様に組成物(A)とヒ酸鉛[Pb(Aso2)
21]七を混合し第1表に記載の組成の触媒を調製した
。実施例1と同様の反応条件で接触反応を行った結果を
第1表に示す。
実施例7〜8 実施例1と同様の方法で第1表に記載の組成物(A)を
調製した。
また60係ヒ酸〔H3ASO4〕水溶液にヒ素とビスマ
スとの原子比As:Biが1:1になるように硝酸ビス
マス(4BiNO3(0H)2・Bib(OH) :]
を若干の水ととも忙加えて混合した後、蒸発乾固し、得
られた固形物を空気中4oo℃で20時間熱処理(焼成
)シ、ヒ酸ビスマスCB1As04 ]を得た。
次いで実施例1と同様に組成物(A)とヒ酸ビスマス[
B1AsO4:]とを混合し第1表に記載の組成の触媒
を調製した。実施例1と同様の反応条件で接触反応を行
った結果を第1表に示す。
実施例9〜1゜ 実施例1と同様の方法で第1表に記載の組成物(A)を
調製した。また、60%ヒ酸[H3As 04 ]水溶
液に等モル硝酸クロム[Cr(NO3)3・9 B20
 ]水溶液を加え、蒸発乾固した後、得られた固形物を
空気中400℃で20時間熱処理(焼成)シ、α−Cr
 A 804を得た。次いで実施例1と同様に組成物(
A)とヒ酸クロム[α−CrAs04 ]とを混合し、
第1表に記載の組成の触媒を調製した。実施例1と同様
の反応条件で接触反応を行った結果を第1表に示す。
比較例2〜7 実施例1の組成物(A)の調製法と同様の方法で。
三酸化モリブデン、リン酸、酸化鋼およびヒ酸のり1か
にさらに、ボウ酸[:H3BO3〕、硝酸アルミニウム
[A−ff(NO3)3・9H20) 、水酸化炭酸鉛
〔2Pbco3・Pb (OH)2) 、硝酸ビ、X 
マス[4BiNO3(OH)2−Bi○(OJ())ま
たは硝酸りD ム[0r(NO3)3 ・9H20]を
用い、(B)成分のヒ素化合物を混合しないで、第2表
に記載の組成の触媒を調製した。実施例1と同様の反応
条件で接触反応を行っプ5結果を第2表に示す。
実施例11 実施例1と同様の触媒10m1を内径8配yのガラス製
U字型反応管に充填し2これに容量でアクロレイン6係
、酸素10チ、水蒸気60%および窒素54係の混合ガ
スを400尻l/minの流量で流し、280℃の温度
で接触反応を行った。その結果、アクロレインの反応率
は96.2%、アクリル酸の選択率は93.7%、アク
)ノル酸の収率は90.1%であった。
特許出願人  宇部興産株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 不飽和アルデヒドを触媒の存在下に分子状酸素と高温気
    相で反応させて不飽和酸を製造する方法において、触媒
    として (A)  ’jン、モリブデン、銅およびヒ素を含有す
    るヘテロポリ酸系の組成物と (B)  ホウ素、アルミニウム、鉛、ビスマスおよび
    クロムよりなる群から選ばれた元素のヒ酸塩および/ま
    たは亜ヒ酸塩 とからなる混合物を使用することを特徴とする不飽和酸
    の製造法。
JP58086567A 1983-05-19 1983-05-19 不飽和酸の製造法 Granted JPS59212445A (ja)

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