JPS6115051B2 - - Google Patents

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JPS6115051B2
JPS6115051B2 JP52039028A JP3902877A JPS6115051B2 JP S6115051 B2 JPS6115051 B2 JP S6115051B2 JP 52039028 A JP52039028 A JP 52039028A JP 3902877 A JP3902877 A JP 3902877A JP S6115051 B2 JPS6115051 B2 JP S6115051B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
methacrylic acid
isobutyraldehyde
methacrolein
thallium
Prior art date
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Expired
Application number
JP52039028A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS53124211A (en
Inventor
Naoki Ando
Masatoshi Arakawa
Tetsuya Harada
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.)
JSR Corp
Original Assignee
Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Synthetic Rubber Co Ltd filed Critical Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Priority to JP3902877A priority Critical patent/JPS53124211A/en
Publication of JPS53124211A publication Critical patent/JPS53124211A/en
Publication of JPS6115051B2 publication Critical patent/JPS6115051B2/ja
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    • YGENERAL 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
    • 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
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は新規な触媒を使用して、イソブチルア
ルデヒドを気相接触酸化し、メタクロレインおよ
びメタクリル酸を製造する方法に関する。 従来、イソブチルアルデヒドよりメタクロレイ
ンおよびメタクリル酸を製造する方法に関して数
種の触媒が提案されているが、工業的に十分満足
できるものではない。例えば特開昭48−78112に
よるとモリブデンの一部をバナジン又はタングス
テンで置換したリンモリブデン酸を触媒とする方
法が、又特開昭50−12011によればモリブデン−
燐−タリウム−酸素を必須成分とする触媒を使用
する方法が提案されている。しかしながらこれら
の方法によると炭素酸化物の生成がかなりある上
に、生成物は主にメタクロレインでありメタクリ
ル酸の収率は高々35%程度である。工業的にはメ
タクリル酸の方が有用であり、メタクリル酸への
収率が高いことは触媒の性能としてより有利であ
る。 本発明者らはイソブチルアルデヒドからメタク
ロレインとメタクリル酸を、特にメタクリル酸を
高選択率、高収率で得る触媒について鋭意研究を
重ねた処、特定の新規な触媒によつて非常に高収
率でメタクリル酸が得られることがわかつた。本
発明による触媒を用いればイソブチルアルデヒド
の転化率は、条件を選べばほとんど100%であ
り、また反応温度の制御によりメタクロレインを
主生成物にしたり、メタクリル酸を主生成物にし
たりすることも可能である。しかもこの触媒系は
極めて長寿命であることも見い出した。本発明は
これらの新知見にもとづいて得られたものであ
る。 すなわち本発明はイソブチルアルデヒドを分子
状酸素を含んだガスにより気相接触酸化してメタ
クロレインおよびメタクリル酸を製造するにあた
り、一般式MoaPbZrcXdVeYfOg(ここでXはカリ
ウム、ルビジウム、セシウムおよびタリウムより
選ばれる、好ましくはカリウムおよびセシウムよ
り選ばれる少なくとも一種の元素を示し、又Yは
リチウム、ナトリウム、マグネシウムおよびカル
シウムより選ばれる、好ましくはリチウムおよび
ナトリウムより選ばれる元素を示し、a、b、
c、d、e、fおよびgはそれぞれモリブデン、
燐、ジルコニウム、X、バナジン、Yおよび酸素
の原子数比を表わし、a=12としたとき、b=
0.5−3、好ましくは1−2、c=0.5−5、好ま
しくは0.5−2、d=1−3、e=0.1−4、好ま
しくは0.2−1、f=0−0.5、好ましくは0−
0.3、そしてgは他の元素の酸化数から定まる数
値である。ただし、Xがタリウム以外のものであ
る場合には、Yはリチウムおよびナトリウムより
選ばれる元素を示し、かつf≠0である。)で表
わされる触媒を使用することを特徴とするメタク
ロレインおよびメタクリル酸の製造法を提供する
ものである。 触媒の調製方法としては、酸化反応分野で公知
の方法、例えば蒸発乾固法等を使用すればよい。
触媒調製試薬として、酸化物をそのまま混入する
ことも可能であるが、触媒調製時に容易に酸化し
たり、分解して、最終的に酸化物に変わり得るも
のであれば金属塩、金属の酸、又は塩基などいず
れであつても何らさしつかえない。それらの一般
的な具体例としては、硝酸塩、有機酸塩、アンモ
ニウム塩、水酸化物、ヘテロポリ酸等がある。 調製した触媒は、空気気流中で150−500℃、好
ましくは200−450℃で1−40時間、好ましくは2
−30時間、焼成することが好ましい。 なお、本発明の方法に使用される触媒は、担体
なしでも用いられるが、工業的には担体を使用し
た方が好ましい。その担体の具体例としては、シ
リコンカーバイド、溶融アルミナ、軽石等があ
る。担体に担持させる触媒成分の量は、採用した
触媒調製法によつても多少異なるが、通常触媒と
しての有効成分の重量が、担体100重量部に対し
て10〜400重量部、好ましくは25〜200重量部が適
当である。 本発明によればイソブチルアルデヒドと分子状
酸素とに、好ましくは不活性ガスおよび水蒸気を
混合した原料ガスを用い、本発明の触媒上を高温
で通過させ、メタクロレインおよびメタクリル酸
を高選択率、高収率で得ることが出来る。その接
触反応の反応条件は、採用した個々の触媒の性能
により多少異なり、又反応温度、空間速度等の条
件に相互関係があり、一概に言えないが、ほぼ下
記の通りである。 (1) 反応温度;200〜400℃、好ましくは250〜350
℃ (2) 反応圧力;0.5〜2気圧(絶対) (3) 空間速度;500〜2000hr-1(0℃、1気圧基
準) (4) 水蒸気とイソブチルアルデヒドのモル比;
(1〜50):1 更に、酸素源としては普通、空気が用いられる
が、純粋な酸素を用いても、もちろんよい。酸素
とイソブチルアルデヒドのモル比は、(1〜
20):1がよいが、経済的な考慮も入れれば、好
ましくは、(1〜3):1である。 又、前述した不活性ガスとは、窒素、二酸化炭
素、ヘリウム、アルゴン、低級飽和炭化水素(メ
タン、エタン、プロパン、ブタンなど)の様に、
実質上反応に不活性なガスを意味し、これらを混
合しても使用出来る。 反応生成物は通常用いられる方法、例えば縮縮
した後、抽出したり又は蒸留をして分離回収する
ことが出来る。 以下の例における分析は、ガスクロマトグラフ
イーによつた。又イソブチルアルデヒドの転化
率、メタクリル酸、メタクロレイン、炭素酸化物
の収率、選択率は下記の式により求めた。 なお、以下の例では、これらのモル%は単に%
と記す。 転化率(モル%) 供給したイソブチルアルデヒド(モル)−未反応イソブチルアルデヒド(モル)/供給したイソブチルアル
デヒド(モル)×100 メタクリル酸(メタクロレイン)への選択率(モル%) 生成したメタクリル酸(メタクロレイン)(モル比)/供給したイソブチルアルデヒド(モル)−未反応イ
ソブチルアルデヒド(モル)×100 CO2(CO)への選択率(モル%) 生成したCO(CO)(モル)/供給したイソブチルアルデヒド(モル)−未反応イソブチルアルデヒド
(モル)×25 酢酸への選択率(モル%) 生成した酢酸(モル)/供給したイソブチルアルデヒド(モル)−未反応イソブチルアルデヒド(モル)×
50 メタクロレインとメタクリル酸の収率(モル%) (転化率)×(メタクロレインへの選択率+メタクリル酸への選択率)×1/100 実施例 1 フラスコに燐モリブデン酸45.6g(12.5ミリモ
ル)をとり蒸留水200c.c.にて溶解した。ここへ二
酸化ジルコニウムの粉末3.08g(25ミリモル)及
び85%正燐酸0.75%(6.5ミリモル)を加え、48
時間リフラツクスした。液を放冷してからビーカ
ーに移し、メタバナジン酸アンモン1.08g(9.25
ミリモル)を含む水溶液と硝酸第1タリウム
13.32g(50ミリモル)を含む水溶液の混合物を
よく撹拌しつつ加えた。得られた懸濁液を湯煎上
で蒸発乾固した。内容物をルツボに移しマツフル
炉にて300℃で2時間焼成した。放冷の後、乳鉢
にて粉砕した。 1ビーカーに粒状の溶融アルミナ担体(粒径
3mmφ)20gをとり、水をスプレーにて噴霧しつ
つ上記の触媒成分の粉末を少しづつふりかけ、よ
く撹拌してぬりつけた。時々熱風をかけて乾燥
し、表面に水分がにじみ出ない様にしつつ何回も
同じ動作をくりかえして粉末を合計30g担体に付
着させた。得られたものをルツボにとり、再びマ
ツフル炉にて400℃で3時間焼成し触媒とした。
この触媒中に含まれる酸素を除く有効成分の原子
数比はMo:P:Zr:Tl:V≒12:1.3:1:2:
0.37であつた。 触媒25c.c.を内径20mmの石英製反応管に充填し、
イソブチルアルデヒド4.0モル%、空気40.0モル
%、水蒸気56.0モル%よりなる原料ガスを空間速
度1000hr-1(0℃1気圧基準)で通過させた。反
応温度(触媒層中の最高温度)が320℃となる様
に制御した。この温度付近が最もメタクリル酸収
率が高かつた。 反応開始より1000時間後に至る反応結果を表−
1に示した。表−1より非常に触媒の活性が安定
しており、メタクリル酸の収率も高水準であるこ
とがわかる。 実施例 2 反応温度を270℃と大巾に低下させた他は実施
例1と全く同様な実験を行なつた。その結果を表
−1に示す。 表−1から明らかな様に、反応温度をこの様に
低下させても、イソブチルアルデヒドの転化率は
100%であり、主生成物は、メタクロレインであ
つた。このことより、反応温度を制御することに
より、主生成物を変化できることがわかる。 比較例 1 正燐酸の使用を行なわなかつた他は、実施例1
と全く同様に触媒を調製し、テストした。活性は
全くと言つてよいほど無くなつていた。 実施例 3 フラスコに三酸化モリブデン43.2g(300ミリ
モル)と、85%正燐酸2.02g(17.5ミリモル)を
とり、蒸留水200c.c.を加えた後、二酸化ジルコニ
ウム3.08g(25ミリモル)を加えて、48時間リフ
ラツクスした。得られた液を1ビーカーに移
し、ここへメタバナジン酸アンモン1.08g(9.25
ミリモル)を含む水溶液と硝酸タリウム13.32g
(50ミリモル)を含む水溶液の混合した液を加え
てよく撹拌し、湯煎上で蒸発乾固した。 その後の取扱いは、実施例1と同様に行なつて
触媒を調製し、実施例1と同様に反応テストを行
なつた。結果を表−1に示した。燐の使用量が少
ない為か、メタクリル酸への最適温度でもメタク
リル酸収率がやや小さかつた。 実施例 4 正燐酸の使用量を増加した他は、実施例1と全
く同様に触媒を調製し、テストした。実施例1に
比較してメタクリル酸への選択率が低下し、メタ
クロレインへの選択率が上昇した。 比較例 2 正燐酸の使用量を増加した他は、実施例1と全
く同様に触媒を調製し、テストした。転化率は
100%に至らず又、メタクリル酸への選択率も大
きく低下した。 実施例5、6、比較例3、4 二酸化ジルコニウムの使用量を変化させた他
は、実施例1と全く同様に触媒を調製し、テスト
した。その結果を表−1に示した。これらの結果
から適量のジルコニウムの添加はメタクリル酸の
選択率を高めるのに役立つていることがわかる。
しかしジルコニウムの使用量が多過ぎるとメタク
リル酸の選択率は著しく低下した。 比較例 5 硝酸タリウムを使用しない他は、実施例1と全
く同様に触媒を調製し、反応温度を310℃にした
以外は同一条件でテストした。その結果を表−1
に示した。この反応中触媒の色が他の実施例(例
えば実施例1)に比較して激しく変化した。即ち
実施例1では未反応時は黄緑色で、反応中では緑
色となるが、この場合には反応中に青色に近いま
で変色した。そこで反応時間10時間の場合も測定
した。触媒活性の経時変化が大きく、安定性の小
さいことがわかる。 実施例 7、8 硝酸タリウムの使用量を変化させた他は、実施
例1と全く同様に触媒を調製し、テストした。そ
の結果を表−1に示した。タリウムが多くても少
なくてもメタクリル酸の選択率が若干低下し、メ
タクロレインの選択率が高くなつた。 比較例 6 硝酸タリウムの使用量をかなり多くした他は実
施例1と全く同様に触媒を調製し、テストした。
その結果を表−1に示した。メタクロレインおよ
びメタクリル酸の合計収率がかなり低下した。 実施例 9、10 メタバナジン酸アンモンの使用量を変化させた
他は、実施例1と全く同様に触媒を調製し、テス
トした。その結果を表−1に示した。バナジン量
が少ないと、酢酸、炭素酸化物への選択率が増加
する傾向があり、多いと、メタクロレインの選択
率が増加し、一方メタクリル酸の選択率が低下し
た。 比較例 7、8 メタバナジン酸アンモンを使用しないか、又は
多量に使用し、反応温度を315℃または330℃とし
た以外は実施例1と全く同様にして触媒を調製
し、テストした。その結果を表−1に示した。表
−1から明らかな様にメタクロレインとメタクリ
ル酸の合計収率が低かつた。 実施例 11、12 硝酸マグネシウム0.962g(3.75ミリモル)又
は硝酸カルシウム0.820g(5.0ミリモル)を含む
水溶液を、実施例1における触媒調製の硝酸タリ
ウム水溶液を加えた。その他は実施例1と同様の
手法で触媒を調製し、テストした。その結果を表
−1に示す。 実施例1の結果と比較して、炭素酸化物の生成
がやや抑えられていた。又、高メタクリル酸収率
時におけるメタクリル酸とメタクロレインの合計
収率が実施例1の場合よりやや多く、カルシウム
又はマグネシウムの添加が何らかの効果を生ずる
ものと考えられた。 参考例 1〜3 硝酸タリウムにかえて、硝酸カリウム、硝酸ル
ビジニウム、硝酸セシウム等を使用し、さらに、
反応温度を310℃又は330℃とした他は、実施例1
と全く同様に触媒を調製し、テストした。その結
果を表−1に示した。 実施例 13〜15 硝酸マグネシウムにかえて、水酸化リチウム、
硝酸ナトリウムを使用し、硝酸タリウムにかえて
硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、硝酸セシウムを
使用した他は、実施例11と全く同様に触媒を調製
し、テストした。その結果を表−1に示す。リチ
ウム、ナトリウムもマグネシウム、カルシウムと
同様の効果を示した。 実施例 16〜18 X成分としてタリウムとカリウム、タリウムと
ルビジウム、タリウムとセシウムを使用し、Y成
分として、それぞれリチウム、ナトリウム、リチ
ウムを使用した他は実施例1と全く同様に触媒を
調製し、テストした。その結果を表−1に示し
た。いずれも高いメタクリル酸選択率を示した。
The present invention relates to a method for producing methacrolein and methacrylic acid by vapor phase catalytic oxidation of isobutyraldehyde using a novel catalyst. Conventionally, several types of catalysts have been proposed for the production of methacrolein and methacrylic acid from isobutyraldehyde, but none of them are industrially satisfactory. For example, according to JP-A-48-78112, a method using phosphomolybdic acid in which molybdenum is partially replaced with vanadine or tungsten is used as a catalyst;
A method using a catalyst containing phosphorus-thallium-oxygen as essential components has been proposed. However, according to these methods, a considerable amount of carbon oxide is produced, and the product is mainly methacrolein, and the yield of methacrylic acid is about 35% at most. Methacrylic acid is industrially more useful, and a higher yield of methacrylic acid is more advantageous in terms of catalyst performance. The present inventors have conducted intensive research on catalysts for obtaining methacrolein and methacrylic acid from isobutyraldehyde, especially methacrylic acid, with high selectivity and high yield. It was found that methacrylic acid can be obtained by If the catalyst of the present invention is used, the conversion rate of isobutyraldehyde can be almost 100% if the conditions are selected, and it is also possible to make methacrolein or methacrylic acid the main product by controlling the reaction temperature. It is possible. Furthermore, it has been found that this catalyst system has an extremely long life. The present invention was obtained based on these new findings. That is, the present invention uses the general formula Mo a P b Zr c X d V e Y f O g (wherein X represents at least one element selected from potassium, rubidium, cesium, and thallium, preferably selected from potassium and cesium, and Y is selected from lithium, sodium, magnesium, and calcium, preferably selected from lithium and sodium. Indicates the element, a, b,
c, d, e, f and g are molybdenum, respectively;
Represents the atomic ratio of phosphorus, zirconium, X, vanadine, Y, and oxygen, and when a=12, b=
0.5-3, preferably 1-2, c=0.5-5, preferably 0.5-2, d=1-3, e=0.1-4, preferably 0.2-1, f=0-0.5, preferably 0-
0.3, and g is a value determined from the oxidation numbers of other elements. However, when X is other than thallium, Y represents an element selected from lithium and sodium, and f≠0. ) The present invention provides a method for producing methacrolein and methacrylic acid, which is characterized by using a catalyst represented by: As a method for preparing the catalyst, methods known in the field of oxidation reactions, such as evaporation to dryness, etc. may be used.
Although it is possible to mix oxides as they are as catalyst preparation reagents, metal salts, metal acids, or a base, etc., are acceptable. Common examples thereof include nitrates, organic acid salts, ammonium salts, hydroxides, heteropolyacids, and the like. The prepared catalyst is heated at 150-500°C, preferably 200-450°C in a stream of air for 1-40 hours, preferably 2 hours.
- It is preferred to bake for 30 hours. Although the catalyst used in the method of the present invention can be used without a carrier, it is preferred industrially to use a carrier. Specific examples of the carrier include silicon carbide, fused alumina, pumice, and the like. The amount of the catalyst component supported on the carrier varies somewhat depending on the catalyst preparation method employed, but usually the weight of the active component as a catalyst is 10 to 400 parts by weight, preferably 25 to 400 parts by weight, based on 100 parts by weight of the carrier. 200 parts by weight is suitable. According to the present invention, a raw material gas containing isobutyraldehyde and molecular oxygen, preferably mixed with an inert gas and water vapor, is passed over the catalyst of the present invention at high temperature to produce methacrolein and methacrylic acid with high selectivity. It can be obtained in high yield. The reaction conditions for the catalytic reaction vary somewhat depending on the performance of the individual catalyst employed, and there are interrelationships with conditions such as reaction temperature and space velocity, so it cannot be generalized, but they are approximately as follows. (1) Reaction temperature: 200-400℃, preferably 250-350℃
°C (2) Reaction pressure: 0.5 to 2 atm (absolute) (3) Space velocity: 500 to 2000 hr -1 (0 °C, 1 atm standard) (4) Molar ratio of water vapor and isobutyraldehyde;
(1-50):1 Furthermore, although air is usually used as the oxygen source, it is of course possible to use pure oxygen. The molar ratio of oxygen and isobutyraldehyde is (1 to
20):1 is preferable, but if economic considerations are taken into account, preferably (1 to 3):1. In addition, the above-mentioned inert gases include nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, and lower saturated hydrocarbons (methane, ethane, propane, butane, etc.).
It means a gas that is substantially inert to the reaction, and a mixture of these gases can also be used. The reaction product can be separated and recovered by a commonly used method, such as condensation followed by extraction or distillation. Analysis in the following examples was by gas chromatography. Further, the conversion rate of isobutyraldehyde, the yield of methacrylic acid, methacrolein, and carbon oxide, and the selectivity were determined by the following formulas. Note that in the examples below, these mole percentages are simply %
It is written as Conversion rate (mol%) Supplied isobutyraldehyde (mol) - unreacted isobutyraldehyde (mol) / supplied isobutyraldehyde (mol) x 100 Selectivity to methacrylic acid (methacrolein) (mol%) Produced methacrylic acid ( methacrolein) (molar ratio)/supplied isobutyraldehyde (mol) - unreacted isobutyraldehyde (mol) x 100 Selectivity to CO 2 (CO) (mol %) CO 2 (CO) produced (mol)/supplied Isobutyraldehyde produced (mol) - Unreacted isobutyraldehyde (mol) x 25 Selectivity to acetic acid (mol%) Acetic acid produced (mol) / Supplied isobutyraldehyde (mol) - Unreacted isobutyraldehyde (mol) x
50 Yield of methacrolein and methacrylic acid (mol%) (conversion rate) x (selectivity to methacrolein + selectivity to methacrylic acid) x 1/100 Example 1 45.6 g (12.5 mmol) of phosphomolybdic acid was placed in a flask. ) was dissolved in 200 c.c. of distilled water. To this, add 3.08 g (25 mmol) of zirconium dioxide powder and 0.75% (6.5 mmol) of 85% orthophosphoric acid, and
Time refluxed. After cooling the liquid, transfer it to a beaker and add 1.08 g (9.25 g) of ammonium metavanadate.
aqueous solution containing (mmol) and thallium nitrate
A mixture of aqueous solutions containing 13.32 g (50 mmol) was added with good stirring. The resulting suspension was evaporated to dryness over a water bath. The contents were transferred to a crucible and fired in a Matsufuru furnace at 300°C for 2 hours. After cooling, it was ground in a mortar. 20 g of granular molten alumina carrier (particle size: 3 mmφ) was placed in a beaker, and while water was being sprayed, the above catalyst component powder was sprinkled little by little, and the mixture was thoroughly stirred to coat the carrier. The powder was dried by blowing hot air from time to time, and the same operation was repeated many times to prevent moisture from oozing out onto the surface, so that a total of 30 g of powder was adhered to the carrier. The obtained product was placed in a crucible and fired again in a Matsufuru furnace at 400°C for 3 hours to obtain a catalyst.
The atomic ratio of the active ingredients excluding oxygen contained in this catalyst is Mo:P:Zr:Tl:V≒12:1.3:1:2:
It was 0.37. A quartz reaction tube with an inner diameter of 20 mm was filled with 25 c.c. of catalyst.
A raw material gas consisting of 4.0 mol % of isobutyraldehyde, 40.0 mol % of air, and 56.0 mol % of water vapor was passed through the tube at a space velocity of 1000 hr -1 (based on 0° C. and 1 atm). The reaction temperature (the highest temperature in the catalyst layer) was controlled to be 320°C. The yield of methacrylic acid was highest around this temperature. Table of reaction results 1000 hours after the start of the reaction.
Shown in 1. Table 1 shows that the activity of the catalyst is very stable and the yield of methacrylic acid is also at a high level. Example 2 An experiment was carried out in exactly the same manner as in Example 1, except that the reaction temperature was significantly lowered to 270°C. The results are shown in Table-1. As is clear from Table 1, even if the reaction temperature is lowered in this way, the conversion rate of isobutyraldehyde remains low.
100%, and the main product was methacrolein. This shows that the main product can be changed by controlling the reaction temperature. Comparative Example 1 Example 1 except that orthophosphoric acid was not used.
The catalyst was prepared and tested exactly as described above. Activity was almost completely gone. Example 3 Take 43.2 g (300 mmol) of molybdenum trioxide and 2.02 g (17.5 mmol) of 85% orthophosphoric acid in a flask, add 200 c.c. of distilled water, and then add 3.08 g (25 mmol) of zirconium dioxide. and refluxed for 48 hours. Transfer the obtained liquid to 1 beaker and add 1.08 g (9.25 g) of ammonium metavanadate here.
aqueous solution containing 13.32 g of thallium nitrate (mmol)
A mixture of aqueous solutions containing (50 mmol) was added, stirred well, and evaporated to dryness over a hot water bath. The subsequent handling was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a catalyst, and the reaction test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table-1. Perhaps because the amount of phosphorus used was small, the yield of methacrylic acid was somewhat low even at the optimum temperature for methacrylic acid. Example 4 A catalyst was prepared and tested in exactly the same manner as in Example 1, except that the amount of orthophosphoric acid used was increased. Compared to Example 1, the selectivity to methacrylic acid decreased and the selectivity to methacrolein increased. Comparative Example 2 A catalyst was prepared and tested in exactly the same manner as in Example 1, except that the amount of orthophosphoric acid used was increased. The conversion rate is
It did not reach 100%, and the selectivity to methacrylic acid also decreased significantly. Examples 5 and 6, Comparative Examples 3 and 4 Catalysts were prepared and tested in exactly the same manner as in Example 1, except that the amount of zirconium dioxide used was changed. The results are shown in Table-1. These results show that addition of an appropriate amount of zirconium is useful for increasing the selectivity of methacrylic acid.
However, when the amount of zirconium used was too large, the selectivity of methacrylic acid decreased significantly. Comparative Example 5 A catalyst was prepared in exactly the same manner as in Example 1, except that thallium nitrate was not used, and the catalyst was tested under the same conditions except that the reaction temperature was 310°C. Table 1 shows the results.
It was shown to. During this reaction, the color of the catalyst changed drastically compared to other Examples (eg Example 1). That is, in Example 1, the color was yellow-green when unreacted and turned green during reaction, but in this case, the color changed to almost blue during reaction. Therefore, measurements were also conducted when the reaction time was 10 hours. It can be seen that the catalytic activity changes significantly over time and the stability is low. Examples 7 and 8 A catalyst was prepared and tested in exactly the same manner as in Example 1, except that the amount of thallium nitrate used was changed. The results are shown in Table-1. Whether the thallium content was high or low, the selectivity for methacrylic acid slightly decreased and the selectivity for methacrolein increased. Comparative Example 6 A catalyst was prepared and tested in exactly the same manner as in Example 1, except that the amount of thallium nitrate used was considerably increased.
The results are shown in Table-1. The total yield of methacrolein and methacrylic acid was significantly reduced. Examples 9 and 10 A catalyst was prepared and tested in exactly the same manner as in Example 1, except that the amount of ammonium metavanadate used was changed. The results are shown in Table-1. When the amount of vanadine was small, the selectivity to acetic acid and carbon oxides tended to increase, and when the amount was large, the selectivity to methacrolein increased, while the selectivity to methacrylic acid decreased. Comparative Examples 7 and 8 Catalysts were prepared and tested in exactly the same manner as in Example 1, except that ammonium metavanadate was not used or a large amount was used and the reaction temperature was 315°C or 330°C. The results are shown in Table-1. As is clear from Table 1, the total yield of methacrolein and methacrylic acid was low. Examples 11 and 12 An aqueous solution containing 0.962 g (3.75 mmol) of magnesium nitrate or 0.820 g (5.0 mmol) of calcium nitrate was added to the aqueous thallium nitrate solution prepared as a catalyst in Example 1. A catalyst was otherwise prepared and tested in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table-1. Compared to the results of Example 1, the production of carbon oxides was somewhat suppressed. Furthermore, the total yield of methacrylic acid and methacrolein at high methacrylic acid yield was slightly higher than in Example 1, suggesting that the addition of calcium or magnesium had some effect. Reference Examples 1 to 3 Potassium nitrate, rubidinium nitrate, cesium nitrate, etc. are used instead of thallium nitrate, and further,
Example 1 except that the reaction temperature was 310°C or 330°C
The catalyst was prepared and tested exactly as described above. The results are shown in Table-1. Examples 13-15 Instead of magnesium nitrate, lithium hydroxide,
A catalyst was prepared and tested in exactly the same manner as in Example 11, except that sodium nitrate was used and potassium nitrate, rubidium nitrate, and cesium nitrate were used in place of thallium nitrate. The results are shown in Table-1. Lithium and sodium also showed similar effects as magnesium and calcium. Examples 16-18 Catalysts were prepared in exactly the same manner as in Example 1, except that thallium and potassium, thallium and rubidium, and thallium and cesium were used as the X component, and lithium, sodium, and lithium were used as the Y component, respectively. Tested. The results are shown in Table-1. All showed high methacrylic acid selectivity.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 イソブチルアルデヒドを分子状酸素を含んだ
ガスにより気相接触酸化してメタクロレインおよ
びメタクリル酸を製造するにあたり、一般式 MoaPbZrcXdVeYfOg (ここで、Xは、カリウム、ルビジウム、セシウ
ムおよびタリウムより選ばれる少なくとも一種の
元素を示し、又Yは、リチウム、ナトリウム、マ
グネシウムおよびカルシウムより選ばれる元素を
示し、a、b、c、d、e、fおよびgは、それ
ぞれモリブデン、燐、ジルコニウム、X、バナジ
ン、Yおよび酸素の原子数比を表わし、a=12と
したとき、b=0.5−3、c=0.5−5、d=1−
3、e=0.1−4、f=0−0.5およびgは他の元
素の酸化数から定まる数値である。ただし、Xが
タリウム以外のものである場合には、Yはリチウ
ムおよびナトリウムより選ばれる元素を示し、か
つf≠0である。)で表わされる触媒を使用する
ことを特徴とするメタクロレインおよびメタクリ
ル酸の製造法。
[Claims] 1. In producing methacrolein and methacrylic acid by gas phase catalytic oxidation of isobutyraldehyde with a gas containing molecular oxygen, the general formula Mo a P b Zr c X d V e Y f O g (Here, X represents at least one element selected from potassium, rubidium, cesium, and thallium, and Y represents an element selected from lithium, sodium, magnesium, and calcium, and a, b, c, d, e, f and g represent the atomic ratio of molybdenum, phosphorus, zirconium, X, vanadine, Y and oxygen, respectively, and when a=12, b=0.5-3, c=0.5-5, d=1 −
3, e=0.1-4, f=0-0.5 and g are numerical values determined from the oxidation numbers of other elements. However, when X is other than thallium, Y represents an element selected from lithium and sodium, and f≠0. ) A method for producing methacrolein and methacrylic acid, characterized by using a catalyst represented by:
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