JPS63147549A - 触媒の再生方法およびこの方法を応用した酸化脱水素方法 - Google Patents

触媒の再生方法およびこの方法を応用した酸化脱水素方法

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JPS63147549A
JPS63147549A JP62226235A JP22623587A JPS63147549A JP S63147549 A JPS63147549 A JP S63147549A JP 62226235 A JP62226235 A JP 62226235A JP 22623587 A JP22623587 A JP 22623587A JP S63147549 A JPS63147549 A JP S63147549A
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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】 産業上の利用分野 本発明は、改良型リン酸鉄触媒の再生方法および飽和有
機化合物の酸化脱水素方法に関するものである。
従来の技術 触媒を用いて酸化脱水素反応によりイソブチル酸をメタ
クリル酸に転化させる方法が既に知られている。例えば
フランス国特許出願第2.497.795号によれば、
温度約300〜550℃でリン酸鉄触媒をイソブチル酸
と酸素を含む供給ガス流に接触させる。リン酸鉄触媒は
供給ガス流中に数100時間さらしておくと活性が低下
する傾向のあることが知られている。この欠点を改良す
るため、リン酸鉄触媒を再生させるいろいろな方法が考
えられている。例えばイギリス国特許第2.097.6
90号には、有機化合物供給流の脱水素反応に使用した
リン酸鉄触媒の再生方法が記載されている。この方法は
、a)有機化合物流の供給を中断して、リン酸鉄触媒を
温度350℃以上の酸素含有酸化雲囲気に少なくとも2
時間式れる。
b)次いで、このリン酸鉄触媒を上記の有機化合物供給
流を含む温度が350℃以上の弱還元性雰囲気に入れる
発明が解決しようとする問題点 しかし、この方法には以下の2つの欠点がある。
−使用する触媒が一部分しか再生されない。
−再生後には触媒の活性が新しいときの状態にほぼ戻る
が、その後の活性の低下速度が非常に大きい。
この2つの欠点は、存在している触媒の一部分が温度分
布が原因で融解するため、あるいは、二次的な活性低下
機構があって触媒表面の状態が変化するためであると考
えられる。原因が何であるにせよ、上記の方法を利用し
て再生した触媒の選択率および転化率は、この触媒が新
しいときの値に戻ることはない。このようなわけで、本
発明は、再生後の活性低下率が大きくなることがなく、
しかも、選択率および転化率の両方の条件を満足させる
ことのできるリン酸鉄触媒の完全な再生方法を提供する
ことを目的とする。本発明の別の目的は、リン酸鉄触媒
を用いた飽和有機化合物の酸化脱水素方法を提供するこ
とである。この酸化脱水素方法においては、この同じリ
ン酸鉄触媒を適当な方法を用いて再生させることによっ
て、このリン酸鉄触媒を少なくとも約1.000時間使
用して酸化脱水素反応を行わせることができる。
問題点を解決するための手段 すなわち、本発明によれば第1に、グラム原子実験式が
FePイMyO7 (ただし、 −Mはリチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム、
マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム
、コバルト、ランタン、テルル、銀の群の中から選択し
た少なくとも1種の金属であり、 −Xは0.2以上2以下であり、 −yは0.旧以上2以下であり、 −2は他の元素と化合した酸素の量であって、それら元
素の酸化の程度に対応している)で表される改良型リン
酸鉄触媒の再生方法であって、少なくとも1種のリン含
有化合物を上記の改良型リン酸鉄触媒に有効量添加する
ことによりこの触媒を再生させることを特徴とする方法
が提供される。本発明によるこの再生方法は、バッチ方
式または連続方式で実施するとよい。いずれの方式を採
用するかは、上記の改良型リン酸鉄触媒を使用する化学
反応の経済的条件によって決まる。
上記の改良型リン酸鉄触媒に添加するリン含有化合物の
有効量は、この触媒を使用する温度に大きく依存する。
この触媒の活性低下速度は温度が高い程大きい。従って
、高温で転化率と選択率を一定に維持するには再生反応
を行わせるための化学流の流量を大きくする必要がある
。さらに、本発明の再生方法により処理される触媒は、
径が100μm〜15 [[1111の粒子の形態であ
ることが好ましい。
上記の改良型リン酸鉄触媒に添加するリン含有化合物と
してはリン酸H,PO,を使用することができる。本発
明においてはリン酸は水溶液として用いる。確かにリン
酸は触媒の活性を一定に維持するのには効果的であるが
、ステンレス製の装置を腐蝕させるという問題点がある
。そこで、この問題点を解決するためには、上記の改良
型リン酸鉄触媒に添加するリン含有化合物としてリン酸
トリブチルやリン酸トリエチル等の有機リン酸化合物を
使用することが好ましい。
本発明の再生方法をバッチ方式で実施し、かつ、上記の
改良型リン酸鉄触媒を415℃で使用する場合には、こ
の触媒に対する上記のリン含有化合物の重量比が約0.
05:1〜約0.5:1であるときに再生が効果的に行
える。この場合、上記の触媒を完全に再生させるには一
般に約6〜60時間かかる。
本発明の再生方法を連続方式で実施し、かつ、上記の改
良型リン酸鉄触媒を415℃で使用する場合には、上記
のリン含有化合物を触媒1 kgかつ1時間あたり約2
00〜1.600mgの割合で使用すると再生がもっと
も効果的に行える。
本発明によれば第2に、グラム原子実験式がFe P 
M My Oz (ただし、 −Mはリチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム、
マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム
、コバルト、ランタン、テルノペ銀の群の中から選択し
た少なくとも1種の金属であり、 −Xは0.2以上2以下であり、 −yは0.01以上2以下であり、 =2は他の元素と化合した酸素の量であって、それら元
素の酸化の程度に対応している)で表される改良型リン
酸鉄触媒を少なくとも1種存在させて飽和有機化合物の
酸化脱水素反応を行わせる方法であって、先に説明した
方法、すなわち、上記触媒に少なくとも1種のリン含有
化合物を有効量添加することにより、断続的に、または
、連続的にこの触媒を再生させることを特徴とする方法
が提供される。
本発明のこの酸化脱水素反応を行わせる際に使用される
上記の飽和有機化合物としては、以下の構造式 (ただし、Rは、水素原子、および、炭素原子を1〜8
個含む直鎖状または分岐状の脂肪族基からなる群の中か
ら選択する) で表される化合物を使用することができる。
このような化合物の例としては、イソブチル酸を挙げる
ことができる。このイソブチル酸はメタクリル酸に転化
することになる。この転化反応においては、イソブチル
酸と空気中の酸素ならびに1種以上の希釈物、例えば窒
素、水蒸気、二酸化炭素とのガス混合物を、リン酸鉄触
媒が含まれている反応容器内を通過させる。反応容器と
してはパイプ状反応容器を例として挙げることができる
もちろん他の反応容器を使用することも可能である。上
記の反応混合物中に含まれる飽和酸の量は一般に1〜3
5容量%であり、特に5〜10容量%であることが好ま
しい。上記の反応は、固定触媒床を用いて温度300〜
500℃、特に380〜450℃で行わせることが好ま
しい。接触時間を秒で表した数値は、触媒床の体積に対
する標準状態(大気圧、0℃)で1秒あたりに供給する
ガス状反応混合物の体積の比の値である。触媒床の温度
と圧力の平均状態は触媒や触媒床の性質のほか触媒の粒
径によって異なる。
一般に、この接触時間は0.1〜20秒であるが、0.
3〜15秒であることが好ましい。
弁圧 少なくともここに説明した実施例においては、本発明を
利用することにより、イソブチル酸の転化および/また
はメタクリル酸の選択率に関する問題なしに触媒を完全
に満足のいくように再生させることができる。−例を挙
げると、転化率も選択率も10.000時間にわたって
一定に維持することができる。
実施例 以下に本発明の実施例を示す。しかし、本発明がこれら
実施例に限定されることはない。
実施例1 (比較例) 改良型リン酸鉄触媒を含むパイプ状反応容器にイソブチ
ル酸と酸素と水の混合物を導入して、酸化脱水素反応に
よりイソブチル酸からメタクリル酸への転化反応を41
5℃で行わせる。反応容器内に収容されているリン酸鉄
触媒のグラム原子あたりの実験式はFe P L 23
CSO,Is Oxであり、粒径は1.2mmである。
この反応容器の壁面の温度を一定に保つのに溶融塩を使
用した。イソブチル酸に対する水のモル比は25:1で
あり、イソブチル酸に対する酸素のモル比は0.75:
1である。触媒が新しいときにはイソブチル酸の転化率
は97%であり、メタクリル酸の選択率は79%であっ
た。この触媒をまったく再生しない場合には、供給ガス
流の中に3. COO時間さらしてお(と転化率が67
%に低下し、選択率は46%に低下した。
実施例2 実施例1に従って供給ガス流の中で3.000時間酸化
脱水素反応を行わせた後、反応容器に供給する水を濃度
7.000ppmのリン酸水溶液(イソブチル酸流に対
しては濃度が36.000ppm )で置換する。
約6時間後、反応温度のピーク下がり始めるのと同時に
イソブチル酸の転化率が減少する。反応のピーク温度が
溶融塩(反応容器の壁面)の温度と1℃の誤差範囲に収
まっている状態から1時間後、リン酸水溶液の代わりに
もとの脱イオン水を供給する。次の60時間の間にイソ
ブチル酸の転化が継続して転化率は大きくなり、その値
が96%と最大になる。一方、メタクリル酸の選択率は
82%に達する。
実施例3 実施例2に従って順調1こ触媒を再生させた後、この同
じ触媒を同一の条件で数回繰り返し再生させる。供給ガ
ス流の中に9.300時間さらして再生操作を14回行
った後でも転化率は92%であり、メタクリル酸の選択
率は79%である。
実施例4 (比較例) 実施例1に記載した改良型リン酸鉄触媒を含むベンチス
ケールの一体型反応容器にイソブチル酸と酸素と水の混
合物を導入して、酸化脱水累反応によるイソブチル酸か
らメタクリル酸への転化反応を400℃で行わせる。イ
ソブチル酸に対する水のモル比は15:1であり、イソ
ブチル酸に対する酸素のモル比は0.75二1である。
触媒が新しいときにはイソブチル酸の転化率は92%で
あった。触媒の再生を行わないと供給ガス流に1,00
0時間さらした後には転化率は82%に低下した。
実施例5 実施例4の条件で使用した触媒を、(水に対する)濃度
がiooppmのリン酸を同時に供給しながら連続的に
再生させる。イソブチル酸の転化率は、供給ガス流の中
に少なくとも1,000時間さらしておいても92%の
値が維持される。
実施例6 実施例4の条件で使用した触媒(ただし、イソブチル酸
に対する酸素のモル比を0.65:1とし、反応温度を
415℃にするというわずかな変更を施す)を(イソブ
チル酸供給流に対する)濃度が300ppmのリン酸ト
リブチルを反応容器に同時に供給しながら連続的に再生
させる。イソブチル酸の転化率は、供給ガス流の中に少
なくとも1,800時間さらしておいてももとの値が維
持される。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)グラム原子実験式がFeP_xM_yO_z(た
    だし、 −Mはリチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム、
    マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム
    、コバルト、ランタン、テルル、銀の群の中から選択し
    た少なくとも1種の金属であり、 −xは0.2以上2以下であり、 −yは0.01以上2以下であり、 −zは他の元素と化合した酸素の量であって、それら元
    素の酸化の程度に対応している) で表される改良型リン酸鉄触媒の再生方法であって、 少なくとも1種のリン含有化合物を上記の改良型リン酸
    鉄触媒に有効量添加することによりこの触媒を再生させ
    ることを特徴とする方法。
  2. (2)上記リン含有化合物がリン酸H_3PO_4であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法
  3. (3)上記リン含有化合物が有機リン化合物であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  4. (4)バッチ方式で実施することを特徴とする特許請求
    の範囲第1〜3項のいずれか1項に記載の方法。
  5. (5)上記の改良型リン酸鉄触媒を415℃で使用する
    際には、この触媒に対する上記リン含有化合物の重量比
    が0.05:1〜0.5:1であることを特徴とする特
    許請求の範囲第4項に記載の方法。
  6. (6)連続的に実施することを特徴とする特許請求の範
    囲第1〜3項のいずれか1項に記載の方法。
  7. (7)上記触媒1kg、かつ、1時間あたり、上記リン
    含有化合物を200〜1,600mgの割合で使用する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の方法。
  8. (8)グラム原子実験式がFeP_xM_yO_z(た
    だし、 −Mはリチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウム、
    マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム
    、コバルト、ランタン、テルル、銀の群の中から選択し
    た少なくとも1種の金属であり、 −xは0.2以上2以下であり、 −yは0.01以上2以下であり、 −zは他の元素と化合した酸素の量であって、それら元
    素の酸化の程度に対応している) で表される改良型リン酸鉄触媒を少なくとも1種類存在
    させて飽和有機化合物の酸化脱水素反応を行わせる方法
    であって、 上記触媒に少なくとも1種のリン含有化合物を有効量添
    加することにより、断続的に、または、連続的にこの触
    媒を再生させることを特徴とする方法。
  9. (9)上記飽和有機化合物が、以下の構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、Rは、水素原子、および、炭素原子を1〜8
    個含む直鎖状または分枝状の脂肪族基からなる群の中か
    ら選択する) を有する化合物であることを特徴とする特許請求の範囲
    第8項に記載の方法。
  10. (10)上記飽和有機化合物がイソブチル酸であること
    を特徴とする特許請求の範囲第8項または第9項に記載
    の方法。
JP62226235A 1986-09-09 1987-09-09 触媒の再生方法およびこの方法を応用した酸化脱水素方法 Pending JPS63147549A (ja)

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FR8621703 1986-09-09

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JP (1) JPS63147549A (ja)
KR (1) KR960000022B1 (ja)
AT (1) ATE126729T1 (ja)
DE (1) DE3751477T2 (ja)
ES (1) ES2075832T3 (ja)
GB (1) GB2195264B (ja)
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