JPS60246343A - ピロメリツト酸またはその無水物の製造方法 - Google Patents

ピロメリツト酸またはその無水物の製造方法

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JPS60246343A
JPS60246343A JP59100577A JP10057784A JPS60246343A JP S60246343 A JPS60246343 A JP S60246343A JP 59100577 A JP59100577 A JP 59100577A JP 10057784 A JP10057784 A JP 10057784A JP S60246343 A JPS60246343 A JP S60246343A
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catalyst
anhydride
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pyromellitic acid
vanadium
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赤沢 陽治
Ikuo Kurimoto
栗本 郁夫
Yojiro Takahashi
高橋 洋次郎
Yoshiyuki Nakanishi
中西 良之
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  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
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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、1.2,4.5−テトラメチルベンゼン(以
下、ジュレンという。)を分子状酸素含有ガスで接触気
相酸化して、ピロメリット酸またはその無水物を製造す
る方法に関する。
詳しく述べると、本発明はバナジウム(V)、チタン(
T1)、リン(P)、ニオブ(Nb)およびアンチモン
(sb)の酸化物を含有する触妙物質を不活性担体に担
持させた触媒を用いて、ジュレンを接触気相酸化するこ
とを特徴とするピロメリット酸またはその無水物の製造
法に関するものである。
無水ピロメリット酸は耐熱性枝1脂や可塑剤、エポキシ
樹脂硬化剤など広範囲に使用されてきており、工業原料
としての重要性も近年ますます高まっている。壕だその
製造法もジュレンの接触気相酸化法の他に、ジュレンの
液相酸化法や、2,4゜5−トリメチルベンツアルデヒ
ドの液相酸化法、その他ジュレン以外の出発原料からの
合成法等も提案されている。
なかでもジュレンの気相酸化法は従来高価であった原料
ジュレンが最近ゼオライト系触媒の使用により大量かつ
安価に人手できる可能性が開けたことにより、無水ピロ
メリット酸の市場価格低下を促進し、需散拡犬を惹起し
うるプロセスとして注目される。
ジュレンの接触気相酸化用触媒としては、多数の特許文
献が公表されておシ、たとえば、VzOs−T i O
t、WO3系(ベルギー特許第655686号)、V 
! Os −P 20 B−T i 02、M o O
s、WO,系(特公昭45−4978号)、VzOs 
Ti02(アナターゼ型) V0O3、P2O5系(%
公開45−15018号)、V ! Os −T i 
02− N a x 01P20!系(特公昭45−1
5252号)、VzOs−Tilt PzOs−N b
 x Oa −K 20、C!120系(%公開49−
31972号)、V*0sBzOs−8nOz、P2O
6、Ti1t。
N a 20系(特公昭49−31973号)、などが
開示されている。
しかしながら、これらの触媒を用いた事例におい−Cは
、原料ガス組成におけるジュレン濃度が20 y/Nm
3−空気以下という低濃度であったり、目的とするピロ
メリット酸またはその無水物が収率良くえられないなど
、必ずしも工業的に満足しうるものとは言い難い。
本発明者らは、ジュレンの接触気相酸化にょるピロメリ
ット酸またはその無水物の製法について、とくにV 2
0 s ’1” i 02系触媒について鋭意研究を行
なった結果、V、Us −Tic)t −NbzOi 
−PzOaの触媒系にS l 20 gを組み合わせた
触媒物質を担体に担持させた多元酸化物担持触妓を用い
ることにより、高原料角荷条件下でもきわめて高い無水
ピロメリット酸収率(ピロメリット酸とその無水物の合
計を換算)が安定してえられることを見出し、この発明
を完成したものである。
以下本発明をさらに具体的に説明する。
本発明における触媒の触媒物質はV2O51〜80重1
部、TiO299〜20重量部を主成分としてなシ、こ
の両成分の合計100部に対して、N b 20 so
、01〜5重量部、P tos 0.02〜I 0重量
部、さらにSb、030.1〜30重景部機転有するも
のである。
また、上記組成割合K、さらにN a 20、N20、
Rb 、0、Cs 20、CaO1SrO1BaOの内
1種以上を合計で0.01〜5重量部、あるいはさらに
希土類元素酸化物、ZnO1T120の内xf11i以
上を合計で0.01〜3重量部を含有してもよい。ここ
にいう希土類元素とは、原子番号39および57〜71
の諸元素で、と<K、イツトリウム、ランタン、セリウ
ム、ネオジム、ガドリニウム、テルビウム、エルビウム
などが好ましい。なお、ここで用いられる触媒物質とし
ての各元素の酸化物、す々わち、V2O3、Nb2O2
、P2O6、Sb 203、N320、K 20、Rb
xOlCs 20、CaO1SrO1Bad、希土類酸
化物、ZnO,TlzOの添加源としては、それらの元
素の酸化物、アンモニウム塩、硫酸塩、硝酸塩、有機酸
塩、炭酸塩、塩化物、水酸化物あるいけ遊離酸などから
適当に選ぶことができる。また本文中に示された触媒物
質成分は必ずしも本文中に記載された酸化物の形に限定
される必要はなく、単にその組成を示すために用いられ
たものである。
本発明における触媒物質において有効なTi12の製法
は種々あり、たとえは四塩化チタンを原料とじて恢酸チ
タニウムアンモニウムを合成シ、ソの熱分解によりえら
れる高純度T i Oz、または桃酸チタニルの加水分
解により生成する水酸化チタンの熱処理によりえられる
TiO2などが好ましいが、一般に顔料用として市販さ
れているT t Oxでも適当な処理を施こして有害不
純物を除去コントロールすることにより充分使用できる
。Ti0zにはアナターゼ型、ルチル型の2fli類の
結晶形が存在するが、本発明触媒に有用なものはアナタ
ーゼ型である。また四塩化チタンより製造された高純度
Ti0zの場合、ルチル型のTiChの混合したものも
使用可能であるが、市販の顔料用ルチル型Ti0zVi
すでに特殊処理を施されたT i O2であり、本発明
において使用してもすぐれた効果は期待できない。
上記触媒物質はそれ自体であるいは成型助剤を併用して
成型触媒としても用いられるが、好ましくは不活性担体
に担持せしめて用いられる。
不活性担体としてはシリカ、アルミナ、けい酸塩、シリ
コンカーバイド、抗火石、軽石等普通一般公知の担体が
用いられるが、好ましい担体として、たとえばアルミニ
ウムがA l 20 sとして10優以下、シリコンカ
ーバイド含量が50%以上で、かつ、見掛気孔率が10
%以上のシリコンカーバイド系担体等が好結果を与える
本発明における触媒の調製方法として鉱、バナジウム、
ニオブ、リン、アンチモン、その他の成分元素を含む水
溶液、石肖散水溶液、蓚酸水溶液あるいVi塩酸水溶液
中にTiO2粉末を分散させてスラリー状にし、この触
媒スラリーをあらかじめ加熱しておいた担体に噴霧器等
を用いて噴霧担持させ、次いで300〜650n、好ま
しくは400〜550℃で数時間空気流)もしくは空気
しゃ断下またVi窒素等の不活性ガス気流下で焼成する
方法が好ましい。この場合触媒物質の担体への和持率岐
、使用する担体の比重、形状、粒径なとで異なるが、た
とえば3〜lOm径の球状シリコンカーバイド系担体を
用いる場合、担体100cc当り触媒物質3〜15yを
担持させる。
上述のようにして得られる和持触妨を本発明の製造方法
に使用する場合、触媒物質が以下の物性を有しているも
のが特に有用である。すなわち平均細孔径が0.05〜
0.45μの範囲にある細孔の全容積が細孔径】0μ以
下の細孔の全容積に対して50係以上を示める割合で細
孔が分布しているものである。
一般に平均細孔径および細孔容積の分布は、触媒組成や
焼成条件等の触a調製条件によって左イ]されるもので
あるか、本発明における触媒は特に触媒スラリー中の’
I’ i 0 z粉末と他の触媒動電との分散度および
スラ’J−11度の影響をうける。す々わち該スラリー
の分散度と濃度が共に高い場合は平均細孔径と細孔容積
も大きくなる傾向がある。
このような点も考慮して上記した細孔分布を有する触媒
物質は触媒組成、触媒スラリーの分散度と濃度および焼
成条件を適宜決定して調製される。
上述したようにして得られる触媒を用いてジュレンを接
触気相酸化する場合の反応条件は、反応温度350〜4
50℃、好筐しくけ360〜430℃、■空間速[30
00−i5000hr−1(STP) 、好ましく1d
4000〜x0000hr−’(STP)lX p。
料ジュレン濃度lO〜509/Nm3−導通ガス、好1
しくけ20〜4097N肩3−4通ガスである。導通ガ
スとして空気または分子状酸素含有ガスを用いるが、空
気の使用が好ましい。また原料ガス中に水蒸気をftf
l伴させることもできる。かくして無水ピロメリット酸
Villo〜115重量%という高収率で得られる。
すなわち本発明における触媒を使用することにより高原
料負荷粂件下でも、きわめて高い無水ピロメリット酸収
率が得られる。
次に本発明の実施例を示し、更に具体的に説明する。
実施例 l 試薬特級のTiC145700tを水に徐々に滴下して
60憾水溶液とし、この’II’ i Cl a水溶液
に試薬%級の恢酸2940りを攪拌下添加した。他方、
特級の伽酸アンモニウム394(lを含む100℃に加
温された飽和水溶液を作り、この飽和水溶液を上記’l
’ i Cl a −H* S O4水溶液へ攪拌しな
がら加えたのち放激し、onチタニウムアンモニウム(
(NH4)2S04・Tl08O4・H20〕を析出さ
せた。
これをp別分離したのち750℃で1θ時間焼成して2
3009のi” i 02を得た。
脱イオン水64ooccKg酸5142を溶解させ蓚酸
溶液とし、そこへバナジン酸アンモニウム2579、第
一リン酸アンモニウム】6,2りおよび塩化ニオブl 
2.2 ?を含む塩酸水溶液と三酸化アンチモン120
2とを添加して得た調製液に、上記Tie、180(l
1加え、30分間借押して触媒スラリーを作った。
外部から加熱できるステンレス製回転炉中に平均粒径5
嘆、見掛気孔率20%のSiC担体(SiC含量98.
5%)2000ccを入れて200〜250℃に予熱し
ておく。回転炉を同転させながら相体上に上記触媒スラ
リーを噴霧して触媒物質180yを担持させた。ついで
空気流1530℃で8時間焼成した。こうして得られた
完成触媒の組成は、重薫比でV2O5: ’I’、 t
(J2* P 205 :Nb20B =sb2o3=
t O: 90 : 0.5 : 0.3 :6であっ
た。
このようにして調製された触媒の細孔分布を水銀圧入法
ポロシメーターで測定したところ細孔径0.05〜0.
45μの細孔の占める細孔客積か101t以下の全軸孔
容積の89係であった。
得られた計#100σを直径25yのステンレス製反応
管に光填後390Cに保持された溶融塩浴に授漬した。
(以1溶融塩温度をN、T、 (℃)と略記する。)そ
こへ毎時15Fのジュレンと50ONtの空気を辿じて
ル応させた。反応ガスは結晶器及び水洗捕集器に導き、
生成物を捕集した。捕集された生成物全体ft温水に浴
解し分也したところ、ピロメリット酸が無水ピロメリッ
ト酸に換りして113.23$j景%の収率で得られた
実施例 2 イルメナイトに80%の旗価鍍を混合し、十分反応を行
なわせたのち水で希釈してWa mチタン水溶液とした
。こt′Lに還元剤として鉄片を加え、イルメナイト中
の鉄分を第一鉄イオンに遠フ〔シ、シかるのち冷却し7
て硝酸第−鉄として析用分l1IIトシた。
このようにして得られた徊酸チタン水16族を加熱沸騰
させて加水分扮し5、含水酸化チタンを比重させた。ζ
ハを十分洗浄したのち、8 (10℃の温度で空気流通
下・蟇時間焼成した。こtlをジェット気流粉砕処刑し
、平均粒子径約0.5/Iで比表面積22m279のア
ナターゼgJTi02をえた0脱イオン水6400印に
蓚酸1030fを溶解させ8m溶液とし、そこへバナジ
ン酸アンモニウム515り、第一17ン酸アンモニウム
25.99および塩化ニオブ20.3 ?を含む塩酸水
溶液、三酸化アンチモン200F、硝酸バリウム3.4
yをそれぞれ添加して得た調製液に上記TlO2160
05’を加え、30分間撹拌して触媒スラリーを作った
実施例1と同様にしてSiC担体に担持させ、焼成して
得られた完成触媒の組成は重量比でV 20 s: 1
’i02 : P2O5: Nb2O5: 5b203
: Ba0=20:80:0.8:0.5 : I O
: 0.1であった。この触四の細孔径0.05〜0.
45 ttQ細孔の占める細孔容積は10μ以下の全細
孔容積の86勢であった。
上記触@1ooa’:を内径25端のステンレス製反応
管に充填し、N、’r、 400℃で毎時157のジュ
レンと50ONtの空気を通じて反応させたところ、無
水ピロメリット酸及びピロメリット酸が無水物に換算し
てl l 4.1重量%の収率で得られた。
実施例 3〜6 実施例1と同様にして第1表に示した組成の触媒をvI
4製し反応に供した。結果を第2表に示す。
第 2 表 比較例 1 特公昭49−31972号明細査中の実施例1に記載の
触11 (V2O5: TrO2: P 20s : 
NbzOa :に20:C820:l O: 90 :
 1..2 : 0.466 : 0.142:O,1
5]L量比)を用いて本願実施例1と1町様の条件で反
応を行ったところ、無水ピロメリット酸及びピロメリッ
ト酸が無水物像3!l−′″C:I O6,7重量%の
収率で得られたにすきなかった。
比較例 2 触媒成分にS b 20 sを全く含まない点以外は、
実施例1と同様にして触媒を調製し反応を行ったところ
、無水ピロメリット酸及びピロメリット酸が無水物換洒
でI 02.2重貧係の取木で得られだにすぎなかった

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. m 1.214.5−テトラメチルベンゼンを分子状酸
    素含有ガスにより接触気相酸化して、ピロメリット酸ま
    たはその無水物を製造するに際し、バナジウム、チタン
    、リン、ニオブおよびアンチモンのそれぞれの酸化物か
    らなる触媒物質を不活性担体に担持せしめてなる触媒を
    用いることを特徴とするピロメリット酸またはその無水
    物の製造方法。
JP59100577A 1984-05-21 1984-05-21 ピロメリツト酸またはその無水物の製造方法 Granted JPS60246343A (ja)

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CA000481767A CA1261860A (en) 1984-05-21 1985-05-17 Method for the preparation of pyromellitic acid or its anhydride
EP85106175A EP0163231B1 (en) 1984-05-21 1985-05-20 Catalyst for use in preparation of pyromellitic acid and/or pyromellitic anhydride
DE8585106175T DE3576074D1 (de) 1984-05-21 1985-05-20 Katalysator zur verwendung in der herstellung von pyromellithsaeure und/oder pyromellithsaeureanhydrid.
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US06/841,833 US4665200A (en) 1984-05-21 1986-03-20 Method for preparing pyromellitic acid and/or pyromellitic anhydride

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