JPS6158462B2 - - Google Patents

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JPS6158462B2
JPS6158462B2 JP58078290A JP7829083A JPS6158462B2 JP S6158462 B2 JPS6158462 B2 JP S6158462B2 JP 58078290 A JP58078290 A JP 58078290A JP 7829083 A JP7829083 A JP 7829083A JP S6158462 B2 JPS6158462 B2 JP S6158462B2
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isobutylene
propylene
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Kunihisa Aoki
Shigeo Nakamura
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C07C253/26Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8933Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/8993Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with chromium, molybdenum or tungsten
    • 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
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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)
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はプロピレンまたはイソブチレンを触媒
の存在下、アンモ酸化してアクリロニトリルまた
はメタクリロニトリルを製造する方法に関する。
本発明の主たる要点はアンモ酸化反応に用いる触
媒に関する。 プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化反
応によりアクリロニトリルまたはメタクリロニト
リルを製造する方法はよく知られており、アンモ
酸化反応に使用される触媒も多数提案されてい
る。例えば、特公昭36−5870、特公昭38−
17967、特公昭58−2232、特公昭48−43096、特開
昭50−25528等に多数のアンモ酸化用触媒が開示
されている。しかし乍ら、これら公知触媒はアン
モニア効率が比較的小さいという欠点を持つてい
る。すなわち、プロピレンまたはイソブチレンの
アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルへの
転化率は大きいがアンモニアのアクリロニトリル
またはメタクリロニトリルへの転化率は比較的小
さく、アンモニアの価格が高騰している現今、満
足すべきものとはいえない。本発明はアクリロニ
トリルまたはメタクリロニトリルを製造するに当
つて、アンモニア効率に関してすぐれた触媒作用
を発現する新規な触媒を提供せんとするものであ
る。 本発明はプロピレンまたはイソブチレンを触媒
の存在下、アンモニアおよび酸素と高温で気相接
触させてアクリロニトリルまたはメタクリロニト
リルを製造するに当り、少くともモリブデン、ビ
スマス、鉄および成分A(Aはパラジウム、白
金、オスミウムおよびイリジウムから選択された
一種または一種以上の元素である)を含み、かつ
モリブデン12原子当り成分Aが0.002〜0.2原子で
ある酸化物触媒を用いることを特徴とするアクリ
ロニトリルまたはメタクリロニトリルの製造方法
である。 本発明の触媒は成分Aを微量用いることを特徴
とする。成分Aの量はモリブデン12原子当り
0.002〜0.2、好ましくは0.005〜0.1である。成分
Aがこの範囲より小さい場合はアンモニア収率
(Y〔NH3〕)が向上せず、またこの範囲より大き
い場合は完全酸化副生物CO2が増大し好ましくな
い。 本発明の触媒におけるビスマスまたは鉄の量は
モリブデン12原子当り0.5〜10の範囲から適宜選
定される。本発明の触媒はモリブデン、ビスマ
ス、鉄および成分Aの他に下記元素から選択され
る任意成分を含むことができる。アルカリ金属、
アルカリ土類金属、希土類金属、Sn、Pb、Ti、
Zr、W、V、Nb、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、Cu、
In、Tl、B、PおよびSbを用いうる。これら任
意成分の量はモリブデン12原子当り10原子以下、
好ましくは5以下が適切であり、特にアルカリ金
属の中でカリウム、ルビジウムおよびセシウムは
0.5以下が好適である。 本発明酸化物触媒は隣成分を含むことができ
る。燐成分は、触媒の活性選択性に大きく影響し
ないけれども、触媒原料のスラリ安定化及び触媒
の耐摩耗強度の向上に有効な添加成分であること
は知られているが、本発明酸化物触媒においても
このような燐成分の添加効果が同様に認められ
る。 本発明の触媒に適用する担体はシリカが好適で
ある。シリカの含量は30〜30重量%の範囲で選ぶ
ことができる。 触媒の調製は、この種の触媒を調製する場合の
一般的な方法で行い得る。例えば金属塩の水溶液
または硝酸水溶液をシリカゾルと混合してスラリ
ーを得、次いで蒸発乾涸または噴霧乾燥して、最
後に550℃〜750℃の範囲から選定した温度で焼成
することによつて得ることができる。あるいは先
ず成分Aを含まない触媒を上記方法によつて得、
次いで該前駆触媒に成分Aを含む触媒を含浸し、
最後に350℃〜750℃の範囲から選定した温度で焼
成する方法も好適である。 本発明の方法は流動層反応あるいは固定層反応
のいずれの方式においても実施できる。プロピレ
ン、イソブチレンおよびアンモニアは必ずしも高
純度であることを要せず、工業グレードの原料を
使用しうる。イソブチレンにかえてターシヤリー
ブタノールを用いることができる。酸素源として
は空気が好適である。 プロピレンまたはイソブチレンに対する空気の
容積比は8〜13の範囲が好ましい。アンモニアの
要積比は広い範囲でとりうるが、プロピレンに対
しては特に1.0〜1.15が、またイソブチレンに対
しては特に1.2〜1.35が好ましい。アンモニアの
容積比がこの範囲より少さい場合はプロピレン収
率またはイソブチレン収率が低下し、逆にこの範
囲より大きい場合はアンモニア収率が低下する。
反応温度は400〜500℃、特に410〜480℃の範囲が
好ましい。反応圧力は常圧でもよいが、必要なら
加圧下に行いうる。原料混合ガスと触媒との接触
時間は、0.2〜10秒、特に0.4〜6秒の範囲が好ま
しい。 以下に本発明の実施例を示すが、本発明の範囲
はこれら実施例によつて限定されるものではな
い。 (1) 触媒調製 50重量%のシリカに担持された金属成分の原
子比組成が Pd0.02Mo12Bi4.1Fe7.2K0.07P1.0 で示される酸化物触媒を次のようにして調製し
た。30重量%のSiO2を含むシリカゾル166.7g
をとり、撹拌下、これに85重量%のリン酸1.73
gを加え、次いで水80gに七・モリブデン酸ア
ンモニウム〔(NH46Mo7O24・4H2O〕32.07g
を溶解した液を加え、最後に予め33gの13重量
%の硝酸に、29.83gの硝酸ビスマス〔Bi
(NO33・5H2O〕43.93gの硝酸第二鉄〔Fe
(NO33・9H2O〕および0.070gの硝酸パラジウ
ム〔Pd(NO32〕を溶解した混合液を加えた。
ここに得られた原料スラリーを並流式の噴霧乾
燥器に送り、約200℃で乾燥した。スラリーの
噴霧化は乾燥器上部中央に設置された、皿型回
転子を備えた噴霧化装置を用いて行つた。得ら
れた乾燥粉体はトンネル型キルンに移し、400
℃で1時間前焼成し、次いで690℃で2時間焼
成して触媒を得た。本触媒を5−Aとする。 Pdを含まない以外は触媒5−Aと同一組成
の触媒を上と同じ方法で調製した。得られた触
媒20gをビーカーに採り、これに0.014gの硝
酸パラジウム〔Pd(NO32〕を溶解した水溶液
3mlを加え含浸し、最後に500℃で2時間焼成
して触媒を得た。本触媒を5−Bとする。 触媒5−Aと同様の方法で本発明の触媒およ
び比較触媒を調製し、それらの組成を表1に示
した。なお触媒成分に白金、イリジウムまたは
オスミウムを用いる場合はそれぞれ、
〔H2PtCl6・6H2O〕、〔IrCl4・H2O〕または
〔OsCl3〕を用いた。その他の金属については適
宜アンモニウム塩、硝酸塩あるいは塩化物を用
いた。また触媒の焼成温度は、表1に記載した
如く触媒によつて適宜変更した。
【表】
【表】 (2) 不飽和ニトリル合成反応 (2‐1) アクリロニトリルの合成 表1記載の本発明の触媒5−Aと比較触媒
3について下記のプロピレンのアンモ酸化反
応を行つた。各触媒2gを内径8mmのバイコ
ールガラス反応管に充填し、温度460℃、常
圧下にプロピレン、アンモニア、酸素、水蒸
気および窒素の混合ガスを毎時1.2(NTP
換算)の流速で通過させた。なお混合ガスの
組成は酸素のプロピレンに対する容積比を
1.9、および水蒸気のプロピレンに対する容
積比を1.0に固定し、アンモニアのプロピレ
ンに対する容積比Rを0.95から1.25の範囲で
変えた。また混合ガス中のプロピレンの容積
濃度は常に6%になるよう窒素で希釈調整し
た。この反応の結果得られたアクリロニトリ
ルの収量を下記式で定義されるプロピレン収
率(Y〔C3H6〕)とアンモニア収率(Y
〔NH3〕)の二つの指標によつて評価した。 Y〔NH3〕=生成アクリロニトリルのモル数/供給プロピレンのモル数×100 Y〔NH3〕=生成アクリロニトリルのモル数/供給アンモニアのモル数×100 上記定義からY〔C3H6〕とY〔NH3〕はR
をアンモニアのプロピレンに対する供給比率
として、Y〔NH3〕=Y〔C3H6〕/Rの関係
にある。 上記二つの触媒の反応結果を下記表2に示
す。
【表】
【表】 表2はR=NH3/C3H6比を小さくすると
Y〔C3H6〕は減少するが、一方Y〔NH3〕は
増大することを示す。 第1図は表1の結果をもとに、Y
〔C3H6〕とY〔NH3〕の関係を図示したもので
触媒5−Aは比較触媒3に対してアンモニア
収率が極めて優れていることを示している。
例えば、Y〔C3H6〕=84.0%一定下に触媒1
−AのY〔NH3〕は比較触媒のそれに対して
12%大きい。 表1記載の本発明の触媒および比較触媒に
ついて上記方法に従つてプロピレンのアンモ
酸化反応を行つた。但し反応温度および原料
混合ガス流速は各触媒に応じて適宜変更し
た。結果を表3に示した。
【表】
【表】 触媒2は、本発明の触媒の主たる構成成分
であるモリブデン、ビスマス、鉄、燐および
微量成分Aからなるものであり、成分Aを含
まない比較触媒1に対して、顕著なアンモニ
ア収率の向上をもたらすことを示す。モリブ
デン、ビスマス、鉄および燐以外にさらに任
意成分を含む公知触媒においても、微量成分
Aを含むことによつて同様の効果が発現す
る。これは比較触媒3と触媒4〜9、比較触
媒10と触媒11、比較触媒12と触媒13、比較触
媒14と触媒15および比較触媒16と触媒17の関
係において示されている。 (2‐2) メタクリロニトリルの合成 表1記載の本発明の触媒43と比較触媒41に
ついて下記のイソブチレンのアンモ酸化反応
を行つた。各触媒1gを内径8mmのバイコー
ルガラス反応管に充填し、温度420℃、常圧
下にイソブチレン、アンモニア、酸素、水蒸
気および窒素の混合ガスを毎時1.2(NTP
換算)の流速で通過させた。なお混合ガスの
組成は酸素のイソブチレンに対する容積比を
2.5、および水蒸気のイソブチレンに対する
容積比を1.0に固定し、アンモニアのイソブ
チレンに対する容積比R′を1.2から1.5の範囲
で変えた。また混合ガス中のイソブチレンの
容積濃度は常に6%になるよう窒素で希釈調
整した。この反応の結果得られたメタクリロ
ニトリルの収量を下記式で定義されるイソブ
チレン収率(Y〔C4H8〕)とアンモニア収率
(Y′〔NH3〕)の二つの指標によつて評価し
た。 Y〔C4H8〕=生成メタクリロニトリルのモル数/供給イソブチレンのモル数×100 Y′〔NH3〕=生成メタクリロニトリルのモル数/供給アンモニアのモル数×100 上記定義からY〔C4H8〕とY′〔NH3〕は
R′をアンモニアのイソブチレンに対する供
給比率として、Y′〔NH3〕=Y〔C4H8〕/
R′の関係にある。 上記二つの触媒の反応結果を下記表4に示
す。
【表】 表1記載の本発明の触媒および比較触媒に
ついて上記方法に従つてイソブチレンのアン
モ酸化反応を行つた。但し反応温度および原
料混合ガス流速は各触媒に応じて適宜変更し
た。結果を表5に示した。
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図はプロピレン収率とアンモニア収率との
相関関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 プロピレンまたはイソブチレンを触媒の存在
    下アンモニアおよび酸素と高温で気相接触させ
    て、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル
    を製造するに当り、少くともモリブデン、ビスマ
    ス、鉄および成分A(Aはパラジウム、白金、オ
    スミウムおよびイリジウムから選択された一種ま
    たは一種以上の元素である)を含み、かつモリブ
    デン12原子当り成分Aが0.002〜0.2原子である酸
    化物触媒を用いることを特徴とする方法。
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