KR102573437B1 - Catalyst for producing methacrylic acid, method for producing same, and method for producing methacrylic acid and methacrylic acid ester - Google Patents

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Abstract

종래보다도 높은 수율로 메타크릴산을 제조하기 위한 Mo-V계 산화물 촉매를 제공한다. 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 상기 촉매는 몰리브데넘을 함유하는 금속 산화물을 포함하는 것이고, 상기 금속 산화물은 하기 조건(a) 및 (b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 메타크릴산 제조용 촉매. (a) 하기 식(I)을 만족시키는 환상 구조. (Mo, V 및 X의 몰수의 합계):(O의 몰수):O=7:35 (I) (식(I) 중, Mo, V 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐 및 산소를 나타낸다. X는 텅스텐, 철, 구리, 비스무트 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다.) (b) 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조.A Mo-V-based oxide catalyst for producing methacrylic acid with a higher yield than before is provided. A catalyst used when producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein, wherein the catalyst comprises a metal oxide containing molybdenum, and the metal oxide satisfies the following conditions (a) and (b) A catalyst for producing methacrylic acid, characterized in that it has a cyclic structure. (a) A cyclic structure satisfying the following formula (I). (Total number of moles of Mo, V and X): (number of moles of O): O = 7:35 (I) (In formula (I), Mo, V and O represent molybdenum, vanadium and oxygen, respectively. X represents at least one element selected from the group consisting of tungsten, iron, copper, bismuth, etc.) (b) 7 metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) each share the oxygen of the adjacent vertex, Combined annular structure.

Description

메타크릴산 제조용 촉매 및 그의 제조 방법, 및 메타크릴산 및 메타크릴산 에스터의 제조 방법Catalyst for producing methacrylic acid, method for producing same, and method for producing methacrylic acid and methacrylic acid ester

본 발명은 메타크릴산 제조용 촉매 및 그의 제조 방법, 및 메타크릴산 및 메타크릴산 에스터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for producing methacrylic acid, a method for producing the same, and a method for producing methacrylic acid and methacrylic acid ester.

금속 산화물 촉매는, 탄화수소나 카보닐 화합물, 알코올 등의 함산소 유기물의 산화 반응, 암모산화, 산화 탈수, CO나 불포화 화합물의 수소화, 탈수소 촉매, 고체 산·염기 촉매 등으로 실용화되고 있다(비특허문헌 1).Metal oxide catalysts have been put into practical use as oxidation reactions of oxygen-containing organic substances such as hydrocarbons, carbonyl compounds, and alcohols, ammoxidation, oxidative dehydration, hydrogenation of CO and unsaturated compounds, dehydrogenation catalysts, and solid acid/base catalysts (non-patented). Literature 1).

금속 산화물 촉매로서는, 몰리브데넘 및 바나듐을 함유하는 산화물 촉매(이하, 「Mo-V계 산화물 촉매」라고도 기재한다)가 알려져 있다. Mo-V계 산화물 촉매는, 에테인, 프로페인으로 대표되는 저급 알케인의 선택 산화나 암모산화에 사용되는 촉매, 및 아크롤레인을 선택 산화시켜 아크릴산을 제조하는 촉매 등으로서 공업화되고 있다. 몰리브데넘 함유 헤테로폴리산계 촉매에 비해, Mo-V계 산화물 촉매는 내열성이 우수하기 때문에, 촉매 수명이 우위일 것이 기대된다.As a metal oxide catalyst, an oxide catalyst containing molybdenum and vanadium (hereinafter also referred to as "Mo-V-based oxide catalyst") is known. Mo-V-based oxide catalysts are industrialized as catalysts used for selective oxidation or ammoxidation of lower alkanes represented by ethane and propane, and catalysts for producing acrylic acid by selectively oxidizing acrolein. Compared to molybdenum-containing heteropolyacid catalysts, Mo-V-based oxide catalysts are expected to have superior catalyst life because they have excellent heat resistance.

Mo-V계 산화물 촉매를 불포화 알데하이드의 선택 산화에 적용한 예로서는, 이하를 들 수 있다. Mo-V계 산화물 촉매를 아크롤레인 및 메타크롤레인의 선택 산화에 적용한 바, 각각 「아크롤레인 전화율 100%, 아크릴산 선택률 97%」, 「메타크롤레인 전화율 57%, 메타크릴산 선택률 19%」를 나타냈다(비특허문헌 2). 텅스텐을 포함하는 Mo-V계 산화물 촉매를 아크롤레인 및 메타크롤레인의 선택 산화에 적용한 바, 각각 「아크롤레인 전화율 95%, 아크릴산 선택률 90%」, 「메타크롤레인 전화율 40%, 메타크릴산 선택률 35%」를 나타냈다(비특허문헌 3). 이와 같이, Mo-V계 산화물은, 아크롤레인 선택 산화에 적합한 데 비해, 메타크롤레인 선택 산화에는 부적합했다.Examples of applying the Mo-V oxide catalyst to the selective oxidation of unsaturated aldehydes include the following. When the Mo-V oxide catalyst was applied to the selective oxidation of acrolein and methacrolein, "acrolein conversion rate 100%, acrylic acid selectivity 97%" and "methacrylic acid conversion rate 57%, methacrylic acid selectivity 19%" were shown, respectively ( Non-Patent Document 2). When a Mo-V-based oxide catalyst containing tungsten was applied to the selective oxidation of acrolein and methacrolein, "acrolein conversion rate 95%, acrylic acid selectivity 90%", "methacrylic acid conversion rate 40%, methacrylic acid selectivity 35%", respectively ” was shown (Non-Patent Document 3). In this way, Mo-V oxides are suitable for selective oxidation of acrolein, but are unsuitable for selective oxidation of methacrolein.

모로오카 요시히코, 「촉매」, 1984년, 제26권, 제2호, p. 76 Morooka Yoshihiko, 「Catalyst」, 1984, Vol. 26, No. 2, p. 76 Makoto Misono, 「Applied Catalysis」, 1990년, 제64권, p. 1-30 Makoto Misono, 「Applied Catalysis」, 1990, Vol. 64, p. 1-30 A. Drocher, D. Ohlig, S. Knoche, N. Gora, M. Heid, N. Menning, T. Petzold, H. Vogel, 「Topics in Catalysis」, 2016년, 제59권, p. 1518-1532 A. Drocher, D. Ohlig, S. Knoche, N. Gora, M. Heid, N. Menning, T. Petzold, H. Vogel, Topics in Catalysis, 2016, Vol. 59, p. 1518-1532

전술한 대로, Mo-V계 산화물 촉매는, 몰리브데넘 함유 헤테로폴리산계 촉매와 비교하여 내열성이 우수한 한편, 메타크릴산 수율이 불충분하다.As described above, while the Mo-V-based oxide catalyst has excellent heat resistance compared to the molybdenum-containing heteropoly acid-based catalyst, the yield of methacrylic acid is insufficient.

본 발명의 목적은, 종래보다도 높은 수율로 메타크릴산을 제조하기 위한 몰리브데넘 함유 산화물 촉매 및 그의 제조 방법, 및 해당 촉매를 이용한 메타크릴산의 제조 방법, 및 메타크릴산 에스터의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to provide a molybdenum-containing oxide catalyst for producing methacrylic acid with a higher yield than before, a method for producing the same, a method for producing methacrylic acid using the catalyst, and a method for producing methacrylic acid ester is in providing

본 발명자들은, 상기 과제를 감안하여, 메타크롤레인의 산화에 적합하게 사용할 수 있는 몰리브데넘 함유 산화물 촉매에 대하여 예의 검토한 결과, 특정한 환상 구조를 함유하는 금속 산화물을 포함하는 촉매를 이용하는 것에 의해, 종래보다도 높은 수율로 메타크릴산을 제조할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.In view of the above problems, the present inventors have intensively studied a molybdenum-containing oxide catalyst that can be suitably used for the oxidation of methacrolein. As a result, a catalyst containing a metal oxide containing a specific cyclic structure has been used. , found that methacrylic acid could be produced in a higher yield than before, and completed the present invention.

즉, 본 발명은, 이하의 [1]∼[40] 및 [1']∼[21']이다.That is, the present invention is the following [1] to [40] and [1'] to [21'].

[1] 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 상기 촉매는 몰리브데넘을 함유하는 금속 산화물을 포함하는 것이고, 상기 금속 산화물은 하기 조건(a) 및 (b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 메타크릴산 제조용 촉매.[1] A catalyst used when producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein, wherein the catalyst includes a metal oxide containing molybdenum, and the metal oxide is under the following conditions (a) and (b) ), characterized in that it has a cyclic structure that satisfies, a catalyst for producing methacrylic acid.

(a) 하기 식(I)을 만족시키는 환상 구조.(a) A cyclic structure satisfying the following formula (I).

(Mo, V 및 X의 몰수의 합계):(O의 몰수)=7:35 (I) (Sum of moles of Mo, V and X): (number of moles of O) = 7:35 (I)

(식(I) 중, Mo, V 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다.)(In formula (I), Mo, V and O represent molybdenum, vanadium and oxygen, respectively. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese, iron, copper, cobalt represents at least one element selected from the group consisting of rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium.)

(b) 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조.(b) Cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygen at adjacent vertices.

[2] 상기 금속 산화물이 하기 조건(c)를 만족시키는, [1]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[2] The catalyst for producing methacrylic acid according to [1], wherein the metal oxide satisfies the following condition (c).

(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물.(c) A metal oxide having a composition represented by formula (II) below.

Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II)Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)

(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)

[3] 상기 식(II)에 있어서 0<c<0.5인, [2]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[3] The catalyst for producing methacrylic acid according to [2], wherein 0<c<0.5 in the formula (II).

[4] 상기 금속 산화물이 하기 조건(d)를 만족시키는, [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[4] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1] to [3], wherein the metal oxide satisfies the following condition (d).

(d) 상기 금속 산화물의 질량을 M1, 상기 금속 산화물에 포함되는 불활성 성분의 질량을 M2로 했을 때, 하기 식(III)을 만족시키는 금속 산화물.(d) A metal oxide that satisfies the following formula (III) when the mass of the metal oxide is M1 and the mass of the inactive component contained in the metal oxide is M2.

0≤M2/M1<0.05 (III) 0≤M2/M1<0.05 (III)

[5] 상기 금속 산화물이 하기 조건(e)를 만족시키는, [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[5] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1] to [4], wherein the metal oxide satisfies the following condition (e).

(e) 상기 금속 산화물의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼과, 상기 금속 산화물을 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기하에서 60분간 유지한 후의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼의 차 스펙트럼에 있어서, 1557±10cm-1, 1456±10cm-1 및 1374±10cm-1에 흡수 피크를 갖는 금속 산화물.(e) Difference spectrum between the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement of the metal oxide and the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement after maintaining the metal oxide in a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more for 60 minutes The metal oxide having absorption peaks at 1557 ± 10 cm -1 , 1456 ± 10 cm -1 and 1374 ± 10 cm -1 .

[6] 상기 금속 산화물이 하기 조건(f)를 만족시키는, [1]∼[5] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[6] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1] to [5], wherein the metal oxide satisfies the following condition (f).

(f) 질소 흡착에 의해 산출되는 BET 비표면적 S가 1.5∼60m2/g인 금속 산화물.(f) A metal oxide having a BET specific surface area S calculated by nitrogen adsorption of 1.5 to 60 m 2 /g.

[7] 상기 금속 산화물이 하기 조건(g)를 만족시키는, [1]∼[6] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[7] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1] to [6], wherein the metal oxide satisfies the following condition (g).

(g) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g) A metal oxide showing diffraction peaks at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

[8] 상기 금속 산화물이 하기 조건(g1)을 만족시키는, [7]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[8] The catalyst for producing methacrylic acid according to [7], wherein the metal oxide satisfies the following condition (g1).

(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g1) A metal oxide showing diffraction peaks only at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

[9] 상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° 및 27.4°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, [7]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[9] In the condition (g) above, 2θ = 6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° and the catalyst for producing methacrylic acid described in [7], which exhibits a diffraction peak at 27.4°±0.3°.

[10] 상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° 및 28.3°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, [7]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[10] In the above condition (g), 2θ = 4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° and the catalyst for producing methacrylic acid described in [7], which shows a diffraction peak at 28.3°±0.3°.

[11] [1]∼[10] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,[11] A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1] to [10],

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;

(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정(2) Step of firing the solid content to obtain a metal oxide

을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.

[12] [9] 또는 [10]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,[12] As a method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to [9] or [10],

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;

(1b) 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하여, 고형분을 얻는 공정과,(1b) dispersing the solid content in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide to obtain a solid content;

(2b) (1b)에서 얻어진 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정(2b) Step of firing the solid content obtained in (1b) to obtain a metal oxide

을 포함하고, 상기 고형분이 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리된 것인, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.A method for producing a catalyst for producing methacrylic acid, wherein the solid content is dispersed in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide.

[13] 상기 고형분이 하기 조건(h) 및 (i)를 만족시키는, [11] 또는 [12]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.[13] The method for producing a catalyst for producing methacrylic acid according to [11] or [12], wherein the solid content satisfies the following conditions (h) and (i).

(h) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 길이가 2∼50μm인 고형분.(h) Solid content with an average crystal length of 2 to 50 μm as observed with an electron microscope.

(i) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 어스펙트비가 2∼30인 고형분.(i) A solid content having an average aspect ratio of 2 to 30 as observed by an electron microscope.

(단, 평균 어스펙트비=(결정의 평균 길이)/(결정의 평균 직경)으로 한다.)(However, average aspect ratio = (average length of crystals) / (average diameter of crystals).)

[14] [1]∼[10] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여, 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.[14] A method for producing methacrylic acid in which methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1] to [10].

[15] [11]∼[13] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.[15] A catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method described in any one of [11] to [13], and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. Method for producing acrylic acid.

[16] 원료 가스로서 하기 식(IV)로 나타내는 조성을 갖는 가스를 공급하는, [14] 또는 [15]에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[16] The method for producing methacrylic acid according to [14] or [15], wherein a gas having a composition represented by the following formula (IV) is supplied as a raw material gas.

메타크롤레인:산소:수증기:A=k:l:m:n (IV) methacrolein:oxygen:water vapor:A=k:l:m:n (IV)

(식(IV) 중, A는 질소 또는 헬륨을 나타낸다. k∼n은 각 기체의 몰 비율을 나타내고, k+l+m+n=100으로 했을 때, 0.5<k<8.0, 2.0<l<20.0, 0≤m<45이다.)(In formula (IV), A represents nitrogen or helium. k to n represent the molar ratio of each gas, and when k + l + m + n = 100, 0.5 < k < 8.0, 2.0 < l < 20.0, 0≤m<45.)

[17] 반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(V)를 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, [14]∼[16] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[17] Production of methacrylic acid according to any one of [14] to [16], wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500 ° C. and the following formula (V) is satisfied. method.

15<W/F<550 (V) 15<W/F<550 (V)

(식(V) 중, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (V), W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

[18] 반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(VI)을 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, [14]∼[17] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[18] Production of methacrylic acid according to any one of [14] to [17], wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500 ° C. and the following formula (VI) is satisfied. method.

0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI) 0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)

(식(VI) 중, S는 질소 흡착에 의해 산출되는 상기 금속 산화물의 BET 비표면적(m2/g)을 나타내고, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (VI), S represents the BET specific surface area (m 2 /g) of the metal oxide calculated by nitrogen adsorption, W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F is It represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

[19] [14]∼[18] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 제조된 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.[19] A method for producing a methacrylic acid ester in which methacrylic acid produced by the method according to any one of [14] to [18] is esterified.

[20] [14]∼[18] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 메타크릴산을 제조하고, 해당 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.[20] A method for producing methacrylic acid ester, wherein methacrylic acid is produced by the method described in any one of [14] to [18], and the methacrylic acid is esterified.

[21] 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 하기 조건(b') 및 (c)를 만족시키는 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 메타크릴산 제조용 촉매.[21] A catalyst for producing methacrylic acid characterized by containing a metal oxide satisfying the following conditions (b') and (c) as a catalyst used when producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein. .

(b') 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 결합한 환상 구조를 함유하는 금속 산화물.(b') A metal oxide containing a cyclic structure in which each of seven metal-oxygen octahedra (octahedral structure) is bonded.

(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물.(c) A metal oxide having a composition represented by formula (II) below.

Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II)Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)

(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)

[22] 상기 식(II)에 있어서 0<c<0.5인, [21]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[22] The catalyst for producing methacrylic acid according to [21], wherein 0<c<0.5 in the formula (II).

[23] 상기 금속 산화물이 하기 조건(d)를 만족시키는, [21] 또는 [22]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[23] The catalyst for producing methacrylic acid according to [21] or [22], wherein the metal oxide satisfies the following condition (d).

(d) 상기 금속 산화물의 질량을 M1, 상기 금속 산화물에 포함되는 불활성 성분의 질량을 M2로 했을 때, 하기 식(III)을 만족시키는 금속 산화물.(d) A metal oxide that satisfies the following formula (III) when the mass of the metal oxide is M1 and the mass of the inactive component contained in the metal oxide is M2.

0≤M2/M1<0.05 (III) 0≤M2/M1<0.05 (III)

[24] 상기 금속 산화물이 하기 조건(e)를 만족시키는, [21]∼[23] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[24] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [21] to [23], wherein the metal oxide satisfies the following condition (e).

(e) 상기 금속 산화물의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼과, 상기 금속 산화물을 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기하에서 60분간 유지한 후의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼의 차 스펙트럼에 있어서, 1557±10cm-1, 1456±10cm-1 및 1374±10cm-1에 흡수 피크를 갖는 금속 산화물.(e) Difference spectrum between the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement of the metal oxide and the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement after maintaining the metal oxide in a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more for 60 minutes The metal oxide having absorption peaks at 1557 ± 10 cm -1 , 1456 ± 10 cm -1 and 1374 ± 10 cm -1 .

[25] 상기 금속 산화물이 하기 조건(f)를 만족시키는, [21]∼[24] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[25] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [21] to [24], wherein the metal oxide satisfies the following condition (f).

(f) 질소 흡착에 의해 산출되는 BET 비표면적 S가 1.5∼60m2/g인 금속 산화물.(f) A metal oxide having a BET specific surface area S calculated by nitrogen adsorption of 1.5 to 60 m 2 /g.

[26] 상기 금속 산화물이 하기 조건(g)를 만족시키는, [21]∼[25] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[26] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [21] to [25], wherein the metal oxide satisfies the following condition (g).

(g) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g) A metal oxide showing diffraction peaks at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

[27] 상기 금속 산화물이 하기 조건(g1)을 만족시키는, [26]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[27] The catalyst for producing methacrylic acid according to [26], wherein the metal oxide satisfies the following condition (g1).

(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g1) A metal oxide showing diffraction peaks only at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

[28] 상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° 및 27.4°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, [26]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[28] In the above condition (g), further 2θ = 6.6 ° ± 0.3 °, 7.9 ° ± 0.3 °, 9.0 ° ± 0.3 °, 26.4 ° ± 0.3 °, 26.9 ° ± 0.3 °, 27.2 ° ± 0.3 ° and the catalyst for producing methacrylic acid described in [26], which exhibits a diffraction peak at 27.4°±0.3°.

[29] 상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° 및 28.3°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, [26]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[29] In the above condition (g), further 2θ = 4.7 ° ± 0.3 °, 8.3 ° ± 0.3 °, 25.3 ° ± 0.3 °, 25.7 ° ± 0.3 °, 27.0 ° ± 0.3 °, 27.9 ° ± 0.3 ° and the catalyst for producing methacrylic acid described in [26], which exhibits a diffraction peak at 28.3°±0.3°.

[30] 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 하기 조건(c) 및 (g1)을 만족시키는 금속 산화물을 함유하는 메타크릴산 제조용 촉매.[30] A catalyst for producing methacrylic acid containing a metal oxide satisfying the following conditions (c) and (g1) as a catalyst used when producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein.

(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물.(c) A metal oxide having a composition represented by formula (II) below.

Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II)Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)

(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)

(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g1) A metal oxide showing diffraction peaks only at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

[31] [21]∼[30] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,[31] A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [21] to [30],

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;

(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정(2) Step of firing the solid content to obtain a metal oxide

을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.

[32] [28] 또는 [29]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,[32] As a method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to [28] or [29],

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;

(1b) 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하여, 고형분을 얻는 공정과,(1b) dispersing the solid content in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide to obtain a solid content;

(2b) (1b)에서 얻어진 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정(2b) Step of firing the solid content obtained in (1b) to obtain a metal oxide

을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.

[33] 상기 고형분이 하기 조건(h) 및 (i)를 만족시키는, [31] 또는 [32]에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.[33] The method for producing a catalyst for producing methacrylic acid according to [31] or [32], wherein the solid content satisfies the following conditions (h) and (i).

(h) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 길이가 2∼50μm인 고형분.(h) Solid content with an average crystal length of 2 to 50 μm as observed with an electron microscope.

(i) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 어스펙트비가 2∼30인 고형분.(i) A solid content having an average aspect ratio of 2 to 30 as observed by an electron microscope.

(단, 평균 어스펙트비=(결정의 평균 길이)/(결정의 평균 직경)으로 한다.)(However, average aspect ratio = (average length of crystals) / (average diameter of crystals).)

[34] [21]∼[30] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여, 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.[34] A method for producing methacrylic acid in which methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [21] to [30].

[35] [31]∼[33] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.[35] A catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method described in any one of [31] to [33], and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. Method for producing acrylic acid.

[36] 원료 가스로서 하기 식(IV)로 나타내는 조성을 갖는 가스를 공급하는, [34] 또는 [35]에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[36] The method for producing methacrylic acid according to [34] or [35], wherein a gas having a composition represented by the following formula (IV) is supplied as a raw material gas.

메타크롤레인:산소:수증기:A=k:l:m:n (IV) methacrolein:oxygen:water vapor:A=k:l:m:n (IV)

(식(IV) 중, A는 질소 또는 헬륨을 나타낸다. k∼n은 각 기체의 몰 비율을 나타내고, k+l+m+n=100으로 했을 때, 0.5<k<8.0, 2.0<l<20.0, 0≤m<45이다.)(In formula (IV), A represents nitrogen or helium. k to n represent the molar ratio of each gas, and when k + l + m + n = 100, 0.5 < k < 8.0, 2.0 < l < 20.0, 0≤m<45.)

[37] 반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(V)를 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, [34]∼[36] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[37] Production of methacrylic acid according to any one of [34] to [36], wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500 ° C. and the following formula (V) is satisfied. method.

15<W/F<550 (V) 15<W/F<550 (V)

(식(V) 중, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (V), W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

[38] 반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(VI)을 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, [34]∼[37] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[38] Production of methacrylic acid according to any one of [34] to [37], wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500 ° C. and the following formula (VI) is satisfied. method.

0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI) 0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)

(식(VI) 중, S는 질소 흡착에 의해 산출되는 상기 금속 산화물의 BET 비표면적(m2/g)을 나타내고, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (VI), S represents the BET specific surface area (m 2 /g) of the metal oxide calculated by nitrogen adsorption, W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F is It represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

[39] [34]∼[38] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 제조된 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.[39] A method for producing a methacrylic acid ester in which methacrylic acid produced by the method according to any one of [34] to [38] is esterified.

[40] [34]∼[38]에 기재된 방법에 의해 메타크릴산을 제조하고, 해당 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.[40] A method for producing methacrylic acid ester in which methacrylic acid is produced by the method described in [34] to [38] and the methacrylic acid is esterified.

[1'] 메타크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 하기 조건(a')를 만족시키는 금속 산화물을 함유하는 메타크릴산 제조용 촉매.[1'] A catalyst for producing methacrylic acid containing a metal oxide satisfying the following condition (a') as a catalyst used when producing methacrylic acid by gas phase catalytic oxidation of methacrolein.

(a') 적어도 몰리브데넘을 포함하고, 또한 금속 배위수 6인 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체)가 환상으로 결합하여 이루어지는, 하기 식(I)로 표시되는 몰 비율을 갖는 환상 구조를 함유한다.(a') A cyclic structure comprising at least molybdenum and having a molar ratio represented by the following formula (I) formed by cyclic bonding of a metal-oxygen octahedron (octahedral structure) having a metal coordination number of 6; contain

(Mo, V 및 X의 몰수의 합계):(O의 몰수)=7:35 (I) (Sum of moles of Mo, V and X): (number of moles of O) = 7:35 (I)

(식(I) 중, Mo, V 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다.)(In formula (I), Mo, V and O represent molybdenum, vanadium and oxygen, respectively. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese, iron, copper, cobalt represents at least one element selected from the group consisting of rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium.)

[2'] 상기 금속 산화물이 하기 조건(c)를 만족시키는, [1']에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[2'] The catalyst for producing methacrylic acid according to [1'], wherein the metal oxide satisfies the following condition (c).

(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물.(c) A metal oxide having a composition represented by formula (II) below.

Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II) Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)

(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)

[3'] 상기 식(II)에 있어서 0<c<0.5인, [2']에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[3'] The catalyst for producing methacrylic acid according to [2'], wherein 0<c<0.5 in the formula (II).

[4'] 상기 금속 산화물이 하기 조건(d)를 만족시키는, [1']∼[3'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[4'] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1'] to [3'], wherein the metal oxide satisfies the following condition (d).

(d) 상기 금속 산화물의 질량을 M1, 상기 금속 산화물에 포함되는 불활성 성분의 질량을 M2로 했을 때, 하기 식(III)을 만족시키는 금속 산화물.(d) A metal oxide that satisfies the following formula (III) when the mass of the metal oxide is M1 and the mass of the inactive component contained in the metal oxide is M2.

0≤M2/M1<0.05 (III) 0≤M2/M1<0.05 (III)

[5'] 상기 금속 산화물이 하기 조건(e)를 만족시키는, [1']∼[4'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[5'] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1'] to [4'], wherein the metal oxide satisfies the following condition (e).

(e) 상기 금속 산화물의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼과, 상기 금속 산화물을 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기하에서 60분간 유지한 후의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼의 차 스펙트럼에 있어서, 1557±10cm-1, 1456±10cm-1 및 1374±10cm-1에 흡수 피크를 갖는 금속 산화물.(e) Difference spectrum between the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement of the metal oxide and the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement after maintaining the metal oxide in a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more for 60 minutes The metal oxide having absorption peaks at 1557 ± 10 cm -1 , 1456 ± 10 cm -1 and 1374 ± 10 cm -1 .

[6'] 상기 금속 산화물이 하기 조건(f)를 만족시키는, [1']∼[5'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[6'] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1'] to [5'], wherein the metal oxide satisfies the following condition (f).

(f) 질소 흡착에 의해 산출되는 BET 비표면적 S가 1.5∼60m2/g인 금속 산화물.(f) A metal oxide having a BET specific surface area S calculated by nitrogen adsorption of 1.5 to 60 m 2 /g.

[7'] 상기 금속 산화물이 하기 조건(g)를 만족시키는, [1']∼[6'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[7'] The catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1'] to [6'], wherein the metal oxide satisfies the following condition (g).

(g) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g) A metal oxide showing diffraction peaks at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

[8'] 상기 조건(g)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는, [7']에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[8'] The catalyst for producing methacrylic acid according to [7'], which shows diffraction peaks only at 2θ = 22.1 ° ± 0.3 ° and 45.2 ° ± 0.3 ° in the above condition (g).

[9'] 상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° 및 27.4°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, [7']에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[9'] In the above condition (g), further 2θ = 6.6 ° ± 0.3 °, 7.9 ° ± 0.3 °, 9.0 ° ± 0.3 °, 26.4 ° ± 0.3 °, 26.9 ° ± 0.3 °, 27.2 ° ± 0.3 ° The catalyst for producing methacrylic acid according to [7'], which shows diffraction peaks at ° and 27.4 ° ± 0.3 °.

[10'] 상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° 및 28.3°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, [7']에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매.[10'] In the above condition (g), 2θ = 4.7 ° ± 0.3 °, 8.3 ° ± 0.3 °, 25.3 ° ± 0.3 °, 25.7 ° ± 0.3 °, 27.0 ° ± 0.3 °, 27.9 ° ± 0.3 The catalyst for producing methacrylic acid according to [7'], which shows diffraction peaks at ° and 28.3 ° ± 0.3 °.

[11'] [1']∼[7'], [9'] 및 [10'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법으로서, 하기 공정(1) 및 (2)를 포함하는 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.[11'] A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1'] to [7'], [9'] and [10'], comprising the following steps (1) and (2) Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid.

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 얻는 공정.(1) A step of heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300°C for 3 to 200 hours to obtain a solid content.

(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정.(2) A step of firing the solid content to obtain a metal oxide.

[12'] [8']에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법으로서, 하기 공정(1) 및 (2)를 포함하는 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.[12'] A method for producing a catalyst for producing methacrylic acid according to [8'], comprising the following steps (1) and (2).

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 얻는 공정.(1) A step of heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300°C for 3 to 200 hours to obtain a solid content.

(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정.(2) A step of firing the solid content to obtain a metal oxide.

[13'] 상기 공정(1)에 있어서 상기 고형분을 얻은 후, 상기 공정(2)에 있어서 상기 고형분을 소성하기 전까지의 사이에, 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하는 분산 처리 공정을 포함하는, [11']에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.[13'] After obtaining the solid content in the step (1) and before calcining the solid content in the step (2), the solid content is mixed with an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide solution The method for producing a catalyst for producing methacrylic acid according to [11'], including a dispersion treatment step of performing dispersion treatment in the inside.

[14'] 상기 공정(2)에 있어서, 상기 고형분 또는 상기 분산 처리 공정에서 얻어진 분산 처리 후의 고형분이 하기 조건(h) 및 (i)를 만족시키는, [11']∼[13'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.[14'] In the step (2), any one of [11'] to [13'] wherein the solid content or the solid obtained after the dispersion treatment obtained in the dispersion treatment step satisfies the following conditions (h) and (i). The method for producing a catalyst for methacrylic acid production described in one.

(h) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 길이가 2∼50μm인 고형분.(h) Solid content with an average crystal length of 2 to 50 μm as observed with an electron microscope.

(i) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 어스펙트비가 2∼30인 고형분.(i) A solid content having an average aspect ratio of 2 to 30 as observed by an electron microscope.

(단, 평균 어스펙트비=(결정의 평균 길이)/(결정의 평균 직경)으로 한다.)(However, average aspect ratio = (average length of crystals) / (average diameter of crystals).)

[15'] [1']∼[10'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여, 메타크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.[15'] A method for producing methacrylic acid in which methacrylic acid is produced by gas phase catalytic oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid according to any one of [1'] to [10'].

[16'] [11']∼[14'] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 기상 접촉 산화 반응에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.[16'] A catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method described in any one of [11'] to [14'], and the catalyst for producing methacrylic acid is subjected to a gas phase catalytic oxidation reaction of methacrolein. Method for producing methacrylic acid for producing acrylic acid.

[17'] 반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(V)를 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, [15'] 또는 [16']에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[17'] Production of methacrylic acid according to [15'] or [16'], wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500 ° C. and the following formula (V) is satisfied method.

15<W/F<550 (V) 15<W/F<550 (V)

(식(V) 중, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (V), W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

[18'] 반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(VI)을 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, [15']∼[17'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[18'] The methacrylic acid according to any one of [15'] to [17'], wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500°C and the following formula (VI) is satisfied. Method of making acid.

0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI) 0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)

(식(VI) 중, S는 질소 흡착에 의해 산출되는 상기 금속 산화물의 BET 비표면적(m2/g)을 나타내고, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (VI), S represents the BET specific surface area (m 2 /g) of the metal oxide calculated by nitrogen adsorption, W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F is It represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

[19'] 원료 가스로서 하기 식(IV')로 나타내는 조성을 갖는 가스를 공급하는, [15']∼[18'] 중 어느 하나에 기재된 메타크릴산의 제조 방법.[19'] The method for producing methacrylic acid according to any one of [15'] to [18'], wherein a gas having a composition represented by the following formula (IV') is supplied as a raw material gas.

메타크롤레인:산소:수증기:A=k:l:m:n (IV') methacrolein:oxygen:water vapor:A=k:l:m:n (IV')

(식(IV') 중, A는 질소 또는 헬륨을 나타낸다. k∼n은 각 기체의 몰 비율을 나타내고, k+l+m+n=100으로 했을 때, 0.5<k<8.0, 2.0<l<20.0, 4.5<m<45이다.)(In formula (IV'), A represents nitrogen or helium. k to n represent the molar ratio of each gas, and when k + l + m + n = 100, 0.5 < k < 8.0, 2.0 < l <20.0, 4.5<m<45.)

[20'] [15']∼[19'] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 제조된 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.[20'] A method for producing a methacrylic acid ester in which methacrylic acid produced by the method described in any one of [15'] to [19'] is esterified.

[21'] [15']∼[19'] 중 어느 하나에 기재된 방법에 의해 메타크릴산을 제조하고, 해당 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.[21'] A method for producing methacrylic acid ester, wherein methacrylic acid is produced by the method described in any one of [15'] to [19'], and the methacrylic acid is esterified.

본 발명에 의하면, 메타크롤레인의 산화에 이용되는, 메타크릴산 수율이 높은 몰리브데넘 함유 산화물 촉매 및 그의 제조 방법, 및 해당 촉매를 이용한 메타크릴산의 제조 방법, 및 메타크릴산 에스터의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a molybdenum-containing oxide catalyst having a high methacrylic acid yield used for oxidation of methacrolein and a method for producing the same, a method for producing methacrylic acid using the catalyst, and a production of methacrylic acid ester method can be provided.

도 1은 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체)의 분자 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 옥타헤드랄 구조체 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 환상 구조를 형성했을 때의 분자 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 옥타헤드랄 구조체가 환상으로 결합한 면을 ab면으로 했을 때의, 금속 산화물의 ab면에 있어서의 분자 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
1 is a diagram showing the molecular structure of a metal-oxygen octahedron (octahedral structure).
2 is a diagram showing a molecular structure when seven octahedral structures each share oxygen at an adjacent vertex to form a cyclic structure.
Fig. 3 is a diagram showing an example of a molecular structure on the ab plane of a metal oxide when the plane to which octahedral structures are cyclically bonded is the ab plane.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

[메타크릴산 제조용 촉매][Catalyst for producing methacrylic acid]

본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매의 일 양태는, 몰리브데넘을 함유하는 금속 산화물을 포함하는 것이고, 상기 금속 산화물은 하기 조건(a) 및 (b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는다.One aspect of the catalyst for producing methacrylic acid according to the present invention includes a metal oxide containing molybdenum, and the metal oxide has a cyclic structure that satisfies the following conditions (a) and (b).

(a) 하기 식(I)을 만족시키는 환상 구조.(a) A cyclic structure satisfying the following formula (I).

(Mo, V 및 X의 몰수의 합계):(O의 몰수)=7:35 (I) (Sum of moles of Mo, V and X): (number of moles of O) = 7:35 (I)

(식(I) 중, Mo, V 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다.)(In formula (I), Mo, V and O represent molybdenum, vanadium and oxygen, respectively. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese, iron, copper, cobalt represents at least one element selected from the group consisting of rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium.)

(b) 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조.(b) Cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygen at adjacent vertices.

또한, 본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매의 다른 일 양태는, 하기 조건(b') 및 (c)를 만족시키는 금속 산화물을 함유한다.In addition, another aspect of the catalyst for producing methacrylic acid according to the present invention contains a metal oxide that satisfies the following conditions (b') and (c).

(b') 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 결합한 환상 구조(7개의 옥타헤드랄 구조체가 환상으로 결합한 환 구조)를 함유하는 금속 산화물.(b') A metal oxide containing a cyclic structure in which 7 metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are each bonded (cyclic structures in which 7 octahedral structures are cyclically bonded).

(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물.(c) A metal oxide having a composition represented by formula (II) below.

Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II)Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)

(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0≤c<0.5, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)

또한, 본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매의 다른 일 양태는, 상기 조건(c) 및 하기 조건(g1)을 만족시키는 금속 산화물을 함유한다.In addition, another aspect of the catalyst for producing methacrylic acid according to the present invention contains a metal oxide that satisfies the above condition (c) and the following condition (g1).

(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g1) A metal oxide showing diffraction peaks only at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

이하, 각 조건의 상세에 대하여 설명한다.Details of each condition will be described below.

<조건(a)><Condition (a)>

상기 금속 산화물이 상기 조건(a)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 것은, 예를 들면, 주사 투과형 전자 현미경(STEM)을 사용한 고각(高角) 환상 암시야(HAADF) 측정(이하, 「HAADF-STEM 측정」이라고도 기재한다)과, 상기 금속 산화물에 포함되는 원소종으로부터 확인할 수 있다.The metal oxide having a cyclic structure that satisfies the condition (a) is determined by, for example, high angle annular dark field (HAADF) measurement using a scanning transmission electron microscope (STEM) (hereinafter referred to as "HAADF-STEM measurement"). ”) and the elemental species contained in the metal oxide.

환상 구조의 존재는, HAADF-STEM 측정을 이용하여 상기 금속 산화물의 분말을 관찰함으로써 상으로서 확인할 수 있다.The presence of the cyclic structure can be confirmed as a phase by observing the powder of the metal oxide using HAADF-STEM measurement.

상기 금속 산화물에 포함되는 금속 원소종은, 예를 들면, 금속 산화물을 암모니아수 또는 불화수소산 수용액에 용해시키고, ICP 발광 분석법으로 분석하는 것에 의해 특정할 수 있다.The metal element species contained in the metal oxide can be identified by, for example, dissolving the metal oxide in ammonia water or hydrofluoric acid aqueous solution and analyzing by ICP emission spectrometry.

HAADF-STEM상에서 확인된 환상 구조가 상기 식(I)을 만족시키는 것은, HAADF-STEM상의 콘트라스트와 상기 금속 산화물에 포함되는 금속 원소종으로부터, HAADF-STEM상에 나타나는 원소를 특정하고, 환상 구조에 있어서의 각 금속 원소의 비를 구함으로써 확인할 수 있다.The reason why the cyclic structure confirmed on the HAADF-STEM image satisfies the above formula (I) is to determine the element appearing on the HAADF-STEM image from the contrast of the HAADF-STEM image and the metal element species contained in the metal oxide, and determine the cyclic structure. It can be confirmed by obtaining the ratio of each metal element in

한편, 상기 금속 산화물이 상기 식(I)에 포함되는 성분만으로 이루어지는 경우는, 환상 구조의 존재가 확인되면, 해당 환상 구조가 상기 식(I)을 만족시킨다고 판단할 수 있다. 이 경우, 환상 구조의 존재는, 전술한 대로 상기 금속 산화물의 HAADF-STEM 측정에 의해 확인하는 것 이외에, 가스 흡착법에 있어서의 몰레큘러 프로브법에 의해 확인할 수도 있다.On the other hand, when the metal oxide is composed of only components included in the formula (I), it can be determined that the cyclic structure satisfies the formula (I) when the existence of the cyclic structure is confirmed. In this case, the existence of the cyclic structure can be confirmed by the molecular probe method in the gas adsorption method in addition to confirming by the HAADF-STEM measurement of the metal oxide as described above.

가스 흡착법에 있어서의 몰레큘러 프로브법을 이용하는 경우는, 폐쇄된 진공계에 상기 금속 산화물을 충전하고, 200∼400℃에서 전처리한 후, 분자경이 상이한 수 종류의 기체 분자를 프로브로서 진공계 내에 도입함으로써 흡착 등온선을 작성하고, DA법을 이용하여 세공 직경을 산출한다(M. M. Dubinin, V. A. Astakhov, 「Advances in Chemistry」, 1971년, 제102권, p. 69). 산출된 세공 직경이 0.35∼0.5nm이면, 환상 구조가 존재한다고 판단할 수 있다.In the case of using the molecular probe method in the gas adsorption method, the metal oxide is charged in a closed vacuum system, pretreated at 200 to 400°C, and then several types of gas molecules having different molecular diameters are introduced into the vacuum system as probes for adsorption. An isotherm is created and the pore diameter is calculated using the DA method (M. M. Dubinin, V. A. Astakhov, "Advances in Chemistry", 1971, Vol. 102, p. 69). If the calculated pore diameter is 0.35 to 0.5 nm, it can be judged that a cyclic structure exists.

상기 식(I)에 있어서, 메타크릴산 선택률의 관점에서, X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인 것이 바람직하고, 텅스텐, 철, 구리, 안티모니 및 비스무트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인 것이 보다 바람직하다.In the above formula (I), from the viewpoint of methacrylic acid selectivity, X is niobium, tantalum, tungsten, manganese, iron, copper, cobalt, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium , at least one element selected from the group consisting of zinc, magnesium, and cerium, and more preferably at least one element selected from the group consisting of tungsten, iron, copper, antimony, and bismuth.

또한 상기 식(I)에 있어서, 메타크릴산 수율의 관점에서, Mo, V 및 X는 하기 식(I')로 표시되는 몰 비율을 갖는 것이 바람직하다.In the above formula (I), from the viewpoint of methacrylic acid yield, Mo, V and X preferably have a molar ratio represented by the following formula (I').

(Mo의 몰수):(V의 몰수):(X의 몰수)=(7-a-b):a:b (I') (Number of moles of Mo):(Number of moles of V):(Number of moles of X)=(7-a-b):a:b (I')

(식(I') 중, a 및 b는 각각 바나듐 및 X의 몰 비율을 나타내는 정수이고, a=0∼3, 보다 바람직하게는 a=1∼3, b=0∼3이다.)(In formula (I'), a and b are integers representing the molar ratio of vanadium and X, respectively, a = 0 to 3, more preferably a = 1 to 3 and b = 0 to 3.)

a 및 b의 값은, 예를 들면 X선 구조 해석에 의해 측정된 상기 금속 산화물의 X선 회절 패턴에 대하여, Rietvelt 해석을 행함으로써 특정할 수 있다.The values of a and b can be specified by performing Rietvelt analysis on the X-ray diffraction pattern of the metal oxide measured, for example, by X-ray structural analysis.

<조건(b) 및 (b')><Conditions (b) and (b')>

금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체)의 분자 구조를 도 1에 나타낸다. 도 1에 있어서, 옥타헤드랄 구조체의 중심에 배위수가 6인 금속 원소(Mo, V 또는 X)가 위치하고, 팔면체의 모든 꼭짓점에 산소가 위치한다. 또한, 도 1에 나타내는 옥타헤드랄 구조체 7개 각각이, 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합하여 환상 구조를 형성했을 때의 분자 구조를 도 2에 나타낸다.The molecular structure of the metal-oxygen octahedron (octahedral structure) is shown in FIG. 1, a metal element (Mo, V or X) having a coordination number of 6 is located at the center of the octahedral structure, and oxygen is located at all vertices of the octahedron. Further, FIG. 2 shows a molecular structure when each of the 7 octahedral structures shown in FIG. 1 is bonded to each other by sharing oxygen at adjacent vertices to form a cyclic structure.

메타크롤레인의 산화에 있어서, 도 2에 나타내는 환상 구조가 높은 촉매 활성을 갖는다. 이는, 상기 환상 구조의 존재에 의해, 메타크롤레인으로부터 메타크릴산을 높은 선택률로 제조할 수 있는 흡착 사이트가 형성되기 때문이라고 추측하고 있다. 또한, 해당 환상 구조에 포함되는 금속 원소의 종류, 조합 및 양을 제어하는 것에 의해, 촉매 성능을 제어할 수 있다. 한편, 상기 환상 구조에 의해 형성되는 세공 내에는, Mo, V 또는 X를 포함하는 구조체가 배치되어 있어도 된다.In the oxidation of methacrolein, the cyclic structure shown in Fig. 2 has high catalytic activity. It is speculated that this is because an adsorption site capable of producing methacrylic acid with high selectivity from methacrolein is formed by the presence of the cyclic structure. In addition, the catalyst performance can be controlled by controlling the type, combination and amount of metal elements included in the cyclic structure. On the other hand, a structure containing Mo, V or X may be disposed in the pores formed by the cyclic structure.

도 2에 나타내는 환상 구조는, 상기 금속 산화물이 갖는 구조의 일부에 상당한다. 도 2에 있어서, 옥타헤드랄 구조체가 환상으로 결합한 면을 ab면으로 했을 때의, 상기 금속 산화물의 ab면에 있어서의 분자 구조의 예를 도 3에 나타낸다. 도 3에 있어서, 도 2에 나타내는 상기 환상 구조는, 다른 환상 구조와 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합하고 있다. 또한, 옥타헤드랄 구조체가 환상으로 결합한 환상 구조는, 인접하는 다른 환상 구조와 1개의 옥타헤드랄 구조체를 공유하여 배치되어 있다. 한편, 상기 금속 산화물은, 6개 이하의 옥타헤드랄 구조체가, 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있어도 된다.The cyclic structure shown in FIG. 2 corresponds to a part of the structure of the metal oxide. In Fig. 2, Fig. 3 shows an example of the molecular structure of the ab plane of the metal oxide when the plane to which the octahedral structures are cyclically bonded is the ab plane. In Fig. 3, the annular structure shown in Fig. 2 is bonded to another annular structure by sharing an oxygen at a vertex. In addition, the cyclic structure in which octahedral structures are cyclically bonded is arranged sharing one octahedral structure with another adjacent cyclic structure. On the other hand, the metal oxide may have a cyclic structure in which six or less octahedral structures are bonded by sharing oxygens at adjacent vertices.

상기 금속 산화물이 상기 조건(b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 것은, 예를 들면, HAADF-STEM 측정 또는 가스 흡착법에 있어서의 몰레큘러 프로브법에 의해 확인할 수 있다.That the metal oxide has a cyclic structure satisfying the above condition (b) can be confirmed by, for example, HAADF-STEM measurement or a molecular probe method in a gas adsorption method.

HAADF-STEM 측정을 이용하는 경우는, 상기 금속 산화물의 분말을 관찰함으로써, 상기 조건(b)를 만족시키는 환상 구조의 존재를 상으로서 확인할 수 있다.In the case of using HAADF-STEM measurement, the existence of a cyclic structure satisfying the above condition (b) can be confirmed as a phase by observing the metal oxide powder.

가스 흡착법에 있어서의 몰레큘러 프로브법을 이용하는 경우는, 폐쇄된 진공계에 상기 금속 산화물을 충전하고, 200∼400℃에서 전처리한 후, 직경 0.40∼0.43nm의 세공에 흡착 가능한 프로브인 CO2, CH4, 또는 C2H6을 진공계 내에 도입함으로써 흡착 등온선을 작성하고, DA(Dubinin-Astakhov)법을 이용하여 세공 직경을 산출할 수 있다(M. M. Dubinin, V. A. Astakhov, 「Advances in Chemistry」, 1971년, 제102권, p. 69). 산출된 세공 직경이 0.40∼0.43nm이면, 상기 조건(b)를 만족시키는 환상 구조가 존재한다고 판단할 수 있다.In the case of using the molecular probe method in the gas adsorption method, the metal oxide is filled in a closed vacuum system, pretreated at 200 to 400°C, and CO 2 and CH are probes that can be adsorbed into pores with a diameter of 0.40 to 0.43 nm. An adsorption isotherm can be created by introducing 4 or C 2 H 6 into a vacuum system, and the pore diameter can be calculated using the DA (Dubinin-Astakhov) method (MM Dubinin, VA Astakhov, “Advances in Chemistry”, 1971 , Volume 102, p. 69). If the calculated pore diameter is 0.40 to 0.43 nm, it can be judged that a cyclic structure satisfying the above condition (b) exists.

또한, 상기 금속 산화물이 조건(b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 것은, 상기 금속 산화물이 상기 조건(b')를 만족시키는 것을 나타낸다.Further, that the metal oxide has a cyclic structure satisfying condition (b) indicates that the metal oxide satisfies condition (b').

<조건(c)><Condition (c)>

상기 금속 산화물에 있어서의 각 원소의 몰 비율은, 상기 금속 산화물을 암모니아수, 질산, 염산, 황산, 왕수 또는 불산에 완전히 용해시키고, ICP 발광 분석법으로 분석하는 것에 의해 산출할 수 있다.The molar ratio of each element in the metal oxide can be calculated by completely dissolving the metal oxide in aqueous ammonia, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, aqua regia or hydrofluoric acid and analyzing by ICP emission spectrometry.

또한, 암모늄근의 몰 비율은, 상기 금속 산화물을 켈달법으로 분석하는 것에 의해 산출할 수 있다. 한편, 본 발명에 있어서, 「암모늄근」이란, 암모늄 이온(NH4 +)이 될 수 있는 암모니아(NH3), 및 암모늄염 등의 암모늄 함유 화합물에 포함되는 암모늄의 총칭을 의미한다.In addition, the molar ratio of the ammonium group can be calculated by analyzing the metal oxide by the Kjeldahl method. On the other hand, in the present invention, "ammonium root" means a generic term for ammonia (NH 3 ) that can become an ammonium ion (NH 4 + ) and ammonium contained in ammonium-containing compounds such as ammonium salts.

상기 식(II)에 있어서, 메타크릴산 선택률의 관점에서, 바나듐의 몰 비율은, 0<c<0.5인 것이 바람직하다.In the formula (II), from the viewpoint of methacrylic acid selectivity, the molar ratio of vanadium is preferably 0<c<0.5.

또한 상기 식(II)에 있어서, 메타크릴산 선택률의 관점에서, X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인 것이 바람직하고, 텅스텐, 철, 구리, 안티모니 및 비스무트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소인 것이 보다 바람직하다.In the above formula (II), from the viewpoint of methacrylic acid selectivity, X is niobium, tantalum, tungsten, manganese, iron, copper, cobalt, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, It is preferably at least one element selected from the group consisting of indium, zinc, magnesium and cerium, and more preferably at least one element selected from the group consisting of tungsten, iron, copper, antimony and bismuth.

또한, 상기 금속 산화물이 상기 조건(a) 및 (b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 경우, 및 상기 금속 산화물이 상기 조건(b') 및 (c)를 만족시키는 경우, 상기 금속 산화물이 추가로 하기 조건(g)를 만족시키는 것이 바람직하다.In addition, when the metal oxide has a cyclic structure that satisfies the conditions (a) and (b), and when the metal oxide satisfies the conditions (b') and (c), the metal oxide further It is preferable to satisfy the following condition (g).

(g) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.(g) A metal oxide showing diffraction peaks at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

<조건(g) 및 (g1)><Conditions (g) and (g1)>

X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3°에 출현하는 회절 피크는, 금속 산화물의 결정 구조의 (001)면에서 유래하고, 2θ=45.2°±0.3°에 출현하는 회절 피크는 (002)면에서 유래한다. 전술한 ab면에 수직한 축을 c축으로 했을 때, 이들 회절 피크의 존재는, 상기 금속 산화물이 c축 방향으로 규칙적으로 적층된 구조를 갖고 있는 것을 나타낸다. 상기 금속 산화물이 조건(g)를 만족시키는 경우, 해당 금속 산화물에 있어서 상기 ab면이 0.396∼0.410nm의 간격으로 적층되어 있는 것을 나타낸다. 한편, 회절 피크란, 2θ=2∼60°의 범위 내에 출현하는 최대 강도의 피크에 대해, 5/100 이상의 높이를 갖는 것으로 한다.In the X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays), the diffraction peak appearing at 2θ = 22.1° ± 0.3° originates from the (001) plane of the crystal structure of the metal oxide, and at 2θ = 45.2° ± 0.3° The emerging diffraction peak originates from the (002) plane. When the c-axis is the axis perpendicular to the above-described ab-plane, the presence of these diffraction peaks indicates that the metal oxide has a structure in which the metal oxides are regularly layered in the c-axis direction. When the metal oxide satisfies the condition (g), it means that the ab planes are laminated at intervals of 0.396 to 0.410 nm in the metal oxide. On the other hand, the diffraction peak is assumed to have a height of 5/100 or more of the peak of maximum intensity appearing within the range of 2θ = 2 to 60°.

또한 조건(g)에 있어서, 추가로 하기 조건(g1)을 만족시키는 경우는, 상기 금속 산화물이 어모퍼스 구조를 갖는다고 특정할 수 있다.In condition (g), when the following condition (g1) is further satisfied, it can be specified that the metal oxide has an amorphous structure.

(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 화합물.(g1) A metal compound showing diffraction peaks only at 2θ=22.1°±0.3° and 45.2°±0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).

또한 조건(g)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3° 이외에, 추가로 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° 및 27.4°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 경우는, 상기 금속 산화물이 사방정의 결정 구조를 갖는다고 특정할 수 있다. 또한, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3° 이외에, 추가로 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° 및 28.3°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 경우는, 상기 금속 산화물이 삼방정의 결정 구조를 갖는다고 특정할 수 있다. 메타크릴산 수율의 관점에서, 상기 금속 산화물이 어모퍼스 구조, 사방정의 결정 구조 또는 삼방정의 결정 구조를 갖는 것이 바람직하다.Further, in condition (g), in addition to 2θ = 22.1 ° ± 0.3 ° and 45.2 ° ± 0.3 °, 2θ = 6.6 ° ± 0.3 °, 7.9 ° ± 0.3 °, 9.0 ° ± 0.3 °, 26.4 ° ± 0.3 ° , 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3°, and 27.4°±0.3°, it can be specified that the metal oxide has an orthorhombic crystal structure. Further, in addition to 2θ=22.1°±0.3° and 45.2°±0.3°, 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3° , 27.9°±0.3° and 28.3°±0.3°, it can be specified that the metal oxide has a trigonal crystal structure. From the viewpoint of methacrylic acid yield, it is preferable that the metal oxide has an amorphous structure, an orthorhombic crystal structure, or a trigonal crystal structure.

또한, 메타크릴산 수율의 관점에서, 상기 금속 산화물은, 추가로 하기 조건(d)∼(f)로부터 선택되는 적어도 하나를 만족시키는 것이 바람직하고, 하기 조건(d)∼(f) 모두를 만족시키는 것이 보다 바람직하다.From the viewpoint of methacrylic acid yield, the metal oxide preferably further satisfies at least one selected from the following conditions (d) to (f), and satisfies all of the following conditions (d) to (f). It is more preferable to

(d) 상기 금속 산화물의 질량을 M1, 상기 금속 산화물에 포함되는 불활성 성분의 질량을 M2로 했을 때, 하기 식(III)을 만족시키는 금속 산화물.(d) A metal oxide that satisfies the following formula (III) when the mass of the metal oxide is M1 and the mass of the inactive component contained in the metal oxide is M2.

0≤M2/M1<0.05 (III) 0≤M2/M1<0.05 (III)

(e) 상기 금속 산화물의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼과, 상기 금속 산화물을 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기하에서 60분간 유지한 후의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼의 차 스펙트럼에 있어서, 1557±10cm-1, 1456±10cm-1 및 1374±10cm-1에 흡수 피크를 갖는 금속 산화물.(e) Difference spectrum between the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement of the metal oxide and the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement after maintaining the metal oxide in a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more for 60 minutes The metal oxide having absorption peaks at 1557 ± 10 cm -1 , 1456 ± 10 cm -1 and 1374 ± 10 cm -1 .

(f) 질소 흡착에 의해 산출되는 BET 비표면적 S가 1.5∼60m2/g인 금속 산화물.(f) A metal oxide having a BET specific surface area S calculated by nitrogen adsorption of 1.5 to 60 m 2 /g.

이하, 각 조건의 상세에 대하여 설명한다.Details of each condition will be described below.

<조건(d)><Condition (d)>

상기 식(III)에 있어서, M2/M1은, 상기 금속 산화물에 포함되는 불활성 성분의 질량 비율을 나타낸다. 불활성 성분이란, 반응 온도 180∼500℃에서, 메타크롤레인을 산화시킬 때에 촉매 활성을 나타내지 않거나, 또는 촉매 활성이 극히 낮은 화합물이다. 불활성 성분으로서는, Al2O3, SiO2, TiO2, 제올라이트 및 기타 촉매 담체 화합물 등의 화합물을 들 수 있다.In the formula (III), M2/M1 represents the mass ratio of the inactive component contained in the metal oxide. The inactive component is a compound that does not show catalytic activity or has extremely low catalytic activity when methacrolein is oxidized at a reaction temperature of 180 to 500°C. Examples of the inactive component include compounds such as Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , zeolites and other catalyst carrier compounds.

M2/M1이 상기 식(III)을 만족시키는 경우, 상기 금속 산화물에 있어서의 단위 체적당의 활성 성분의 비율이 충분히 높기 때문에, 메타크릴산의 제조에 있어서 원하는 메타크롤레인 전화율 및 연속 운전 시간을 달성하기 쉬워진다.When M2/M1 satisfies the above formula (III), since the ratio of the active ingredient per unit volume in the metal oxide is sufficiently high, the desired methacrolein conversion rate and continuous operation time are achieved in the production of methacrylic acid. it becomes easier to do

<조건(e)><Condition (e)>

FT-IR 측정에 사용하는 장치에 특별히 한정은 없고, 적어도 1200∼2000cm-1의 범위를 측정할 수 있으면 된다. 또한, 측정 방법은, 투과법, 확산 반사법 중 어느 것이어도 되고, 상기 금속 산화물을 희석제로 희석하여 측정해도 된다. 희석제로서는, 적어도 1200∼2000cm-1의 범위에서 적외 흡수를 나타내지 않는 물질을 사용할 수 있다. 희석제로서는, 예를 들면 KBr을 들 수 있다. 상기 금속 산화물의 FT-IR 측정은, 장치 내에 상기 금속 산화물을 설치하고, 질소 또는 헬륨 유통하, 300℃ 이상에서 10분간 이상 전처리를 행한 후, 측정 온도까지 냉각하여 행한다. 이어서, 상기 금속 산화물을 15∼25용량%의 수증기 분위기하에서 5∼60초간 유지하고, 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기하에서 60분간 더 유지한 후에 FT-IR 측정을 행하여, 양자의 차로부터 차 스펙트럼을 얻는다. 해당 차 스펙트럼에 있어서, 1557±10cm-1, 1456±10cm-1 및 1374±10cm-1에 흡수 피크를 갖는 경우, 보다 높은 메타크릴산 선택률로 메타크릴산을 제조할 수 있다. 한편, 흡수 피크란, 가로축을 파장, 세로축을 FT-IR 측정에 의해 검출되는 흡광도로 했을 때, 그 피크 면적이 0.1 이상의 값을 갖는 것으로 한다.The apparatus used for FT-IR measurement is not particularly limited, as long as it can measure a range of at least 1200 to 2000 cm -1 . The measurement method may be either a transmission method or a diffuse reflection method, and the metal oxide may be diluted with a diluent before measurement. As the diluent, a substance that does not exhibit infrared absorption in the range of at least 1200 to 2000 cm -1 can be used. As a diluent, KBr is mentioned, for example. The FT-IR measurement of the metal oxide is performed by installing the metal oxide in an apparatus, performing pretreatment at 300° C. or higher for 10 minutes or more under nitrogen or helium flow, and then cooling to the measurement temperature. Subsequently, the metal oxide was held for 5 to 60 seconds in a water vapor atmosphere of 15 to 25% by volume, and after further holding for 60 minutes in a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more, FT-IR measurement was performed, and the difference spectrum from the difference between the two get In the difference spectrum, when it has absorption peaks at 1557±10cm -1 , 1456±10cm -1 and 1374±10cm -1 , methacrylic acid can be produced with a higher methacrylic acid selectivity. On the other hand, the absorption peak is defined as having a value of 0.1 or more in the peak area when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the absorbance detected by FT-IR measurement.

<조건(f)><Condition (f)>

BET 비표면적 S는, 가스 흡착법에 있어서 프로브로서 질소를 이용한 질소 흡착 측정에 의해 산출할 수 있다. 질소 흡착 측정은, 폐쇄된 진공계에 상기 금속 산화물을 충전하고, 200∼400℃에서 전처리한 후, 액체 질소 온도에서 상기 금속 산화물에 질소를 흡착시켜 흡착 등온선을 그리고, BET법에 의해 비표면적을 산출한다. 상기 금속 산화물의 BET 비표면적 S가 1.5m2/g 이상인 것에 의해, 메타크릴산의 제조에 있어서 메타크롤레인 전화율이 향상된다. 또한, BET 비표면적 S가 60m2/g 이하인 것에 의해, 메타크릴산의 제조에 있어서의 발열량을 억제할 수 있어, 안정되게 운전을 계속할 수 있다.The BET specific surface area S can be calculated by nitrogen adsorption measurement using nitrogen as a probe in the gas adsorption method. Nitrogen adsorption measurement is performed by filling the metal oxide in a closed vacuum system, performing pretreatment at 200 to 400 ° C, adsorbing nitrogen to the metal oxide at liquid nitrogen temperature, drawing an adsorption isotherm, and calculating the specific surface area by the BET method. do. When the BET specific surface area S of the metal oxide is 1.5 m 2 /g or more, the conversion rate of methacrolein in the production of methacrylic acid is improved. In addition, when the BET specific surface area S is 60 m 2 /g or less, the amount of heat generated in the production of methacrylic acid can be suppressed, and operation can be continued stably.

[메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법][Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid]

본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법의 일 양태는, 하기 공정(1) 및 (2)를 포함한다.One aspect of the method for producing a catalyst for methacrylic acid production according to the present invention includes the following steps (1) and (2).

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정.(1) A step of heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300°C for 3 to 200 hours to produce a solid content.

(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정.(2) A step of firing the solid content to obtain a metal oxide.

또한, 본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법의 다른 일 양태는, 하기 공정(1), (1b) 및 (2b)를 포함한다.In addition, another aspect of the method for producing a catalyst for methacrylic acid production according to the present invention includes the following steps (1), (1b) and (2b).

(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정.(1) A step of heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300°C for 3 to 200 hours to produce a solid content.

(1b) 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하여, 분산 처리 후의 고형분을 얻는 공정.(1b) A step of dispersing the solid content in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide to obtain a solid content after the dispersion treatment.

(2b) 상기 분산 처리 후의 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정.(2b) A step of baking the solid content after the dispersion treatment to obtain a metal oxide.

이하, 각 공정의 상세에 대하여 설명한다.Hereinafter, the detail of each process is demonstrated.

(공정(1))(Process (1))

공정(1)에서는, 적어도 몰리브데넘을 포함하는 촉매 원료의 일부, 또는 전부를 용매에 혼합하여 용액 또는 슬러리를 조제하고, 해당 용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성한다. 촉매 원료의 일부를 용매에 혼합하여 상기 용액 또는 슬러리를 조제한 경우는, 상기 용액 또는 슬러리의 조제 후에 나머지의 촉매 원료를 혼합할 수 있다.In step (1), a solution or slurry is prepared by mixing a part or all of a catalyst raw material containing at least molybdenum with a solvent, heating the solution or slurry at 80 to 300°C for 3 to 200 hours, and solid content generate When a part of the catalyst raw material is mixed with a solvent to prepare the solution or slurry, the remaining catalyst raw material may be mixed after preparing the solution or slurry.

<촉매 원료><Catalyst raw material>

촉매 원료는 특별히 한정되지 않고, 목적으로 하는 금속 산화물의 조성에 포함되는 각 원소의 질산염, 탄산염, 아세트산염, 암모늄염, 산화물, 할로젠화물 등을 조합하여 사용할 수 있다.The catalyst raw material is not particularly limited, and nitrates, carbonates, acetates, ammonium salts, oxides, halides and the like of each element included in the composition of the target metal oxide can be used in combination.

몰리브데넘 원료로서는, 헵타몰리브데넘산 암모늄, 삼산화 몰리브데넘, 몰리브데넘산, 염화 몰리브데넘 등을 들 수 있고, 몰리브데넘계의 폴리옥소메탈레이트 등을 사용할 수도 있다. 몰리브데넘계의 폴리옥소메탈레이트로서는, 헤테로폴리산, 아이소폴리산, 또한 헤테로폴리산 및 아이소폴리산을 알킬암모늄 이온으로 수식한 원료 등을 사용할 수 있다. 아이소폴리산을 알킬암모늄 이온으로 수식한 원료로서는, (CH3NH3)6Mo7O24, (C2H5NH3)Mo3O10 등을 사용할 수 있다.Examples of molybdenum raw materials include ammonium heptamolybdate, molybdenum trioxide, molybdic acid, and molybdenum chloride, and molybdenum-based polyoxometallates and the like can also be used. As the molybdenum-based polyoxometallate, heteropolyacids, isopolyacids, and raw materials obtained by modifying heteropolyacids and isopolyacids with alkylammonium ions can be used. As a raw material obtained by modifying an isopoly acid with an alkylammonium ion, (CH 3 NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 , (C 2 H 5 NH 3 ) Mo 3 O 10 , or the like can be used.

촉매 원료는 바나듐을 포함하는 것이 바람직하고, 바나듐 원료로서는, 황산 바나딜, 황산 바나듐, 오산화 바나듐, 메타바나드산 암모늄, 염화 바나듐 등을 들 수 있다. 또한, 촉매 원료로서 계면활성제를 가해도 된다. 계면활성제로서는, 음이온성 계면활성제 또는 양이온성 계면활성제가 있고, 양이온성 계면활성제로서는, 황산 도데실 나트륨 등을 들 수 있다.The catalyst raw material preferably contains vanadium, and examples of the vanadium raw material include vanadyl sulfate, vanadium sulfate, vanadium pentoxide, ammonium metavanadate, and vanadium chloride. In addition, a surfactant may be added as a catalyst raw material. Examples of the surfactant include anionic surfactants and cationic surfactants, and examples of the cationic surfactant include sodium dodecyl sulfate and the like.

<용매><Solvent>

용매로서는, 물, 유기 용매를 이용할 수 있는데, 취급 용이성, 안전성의 면에서 물을 이용하는 것이 바람직하다. 용매의 질량은, 상기 용액 또는 슬러리의 조제에 사용하는 촉매 원료의 합계 100질량부에 대해서, 500∼5000질량부로 하는 것이 바람직하다.As the solvent, water and organic solvents can be used, but it is preferable to use water from the viewpoint of ease of handling and safety. The mass of the solvent is preferably 500 to 5000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the catalyst raw materials used for preparation of the solution or slurry.

<용액 또는 슬러리의 조제><Preparation of solution or slurry>

상기 용액 또는 슬러리는, 상기 촉매 원료를 상기 용매 중에서 혼합하여 조제한다. 혼합 방법에는 특별히 제한은 없지만, 상기 용매에 상기 촉매 원료를 첨가하고, 교반하여 혼합하는 방법이 바람직하다. 첨가하는 순서에 대해서는 특별히 제한은 없고, 적절히 설정할 수 있다.The solution or slurry is prepared by mixing the catalyst raw material in the solvent. The mixing method is not particularly limited, but a method in which the catalyst raw material is added to the solvent and mixed by stirring is preferable. The order of addition is not particularly limited and can be set appropriately.

후술하는 공정(2)에 있어서, 상기 조건(a)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 금속 산화물을 형성시키는 관점에서, 상기 용액 또는 슬러리는 상기 식(I)에 포함되는 성분을 이용하여 조제하는 것이 바람직하다.In the step (2) described later, from the viewpoint of forming a metal oxide having a cyclic structure that satisfies the condition (a), the solution or slurry is preferably prepared using a component included in the formula (I) do.

또한, 상기 용액 또는 슬러리에는, 상기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물을 미량으로 가해도 된다. 해당 금속 산화물을 미리 가함으로써, 최종적으로 얻어지는 촉매의 메타크릴산 수율이 향상된다.In addition, a trace amount of a metal oxide having a composition represented by the formula (II) may be added to the solution or slurry. By adding the metal oxide in advance, the methacrylic acid yield of the finally obtained catalyst is improved.

후술하는 공정(2)에 있어서, 상기 조건(b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 금속 산화물을 형성시키는 관점에서, 상기 용액 또는 슬러리의 pH를 1.7∼3.5로 하고, 질소, 수소 또는 헬륨을 버블링시키는 것이 바람직하다. 상기 용액 또는 슬러리의 pH는, 예를 들면 촉매 원료로서 암모니아수 또는 황산을 사용하는 것에 의해 조정할 수 있다. 한편, 상기 용액 또는 슬러리의 pH는, HORIBA제 포터블형 pH 미터 D-72(제품명) 등에 의해 측정할 수 있다.In the step (2) described later, from the viewpoint of forming a metal oxide having a cyclic structure that satisfies the condition (b), the pH of the solution or slurry is set to 1.7 to 3.5, and nitrogen, hydrogen or helium is bubbling It is desirable to do The pH of the solution or slurry can be adjusted by, for example, using aqueous ammonia or sulfuric acid as a raw material for the catalyst. On the other hand, the pH of the solution or slurry can be measured by a portable pH meter D-72 (product name) manufactured by HORIBA or the like.

<고형분의 생성><Generation of solid content>

계속해서, 상기 용액 또는 슬러리를 가열함으로써, 고형분을 생성한다. 상기 용액 또는 슬러리의 가열 온도는 80∼300℃가 바람직하다. 가열 온도가 80℃ 이상인 것에 의해, 후술하는 공정(2)에 있어서, 상기 조건(b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 금속 산화물을 유리하게 형성시킬 수 있다. 또한, 가열 온도가 300℃ 이하인 것에 의해, 최종적으로 얻어지는 촉매의 메타크릴산 수율이 향상된다. 가열 온도의 하한은 120℃ 이상이 보다 바람직하고, 175℃ 이상이 더 바람직하다. 또한 가열 온도의 상한은 260℃ 이하가 보다 바람직하고, 230℃ 이하가 더 바람직하다.Subsequently, by heating the solution or slurry, a solid content is produced. The heating temperature of the solution or slurry is preferably 80 to 300°C. When the heating temperature is 80°C or higher, in step (2) described later, a metal oxide having a cyclic structure satisfying the condition (b) can be formed advantageously. Moreover, when the heating temperature is 300°C or lower, the methacrylic acid yield of the finally obtained catalyst is improved. The lower limit of the heating temperature is more preferably 120°C or higher, and more preferably 175°C or higher. Moreover, as for the upper limit of heating temperature, 260 degrees C or less is more preferable, and 230 degrees C or less is still more preferable.

상기 용액 또는 슬러리의 가열 시간은, 메타크릴산 수율의 관점에서, 3∼200시간이 바람직하다. 가열 시간의 하한은 10시간 이상, 상한은 72시간 이하가 보다 바람직하다.As for the heating time of the said solution or slurry, 3 to 200 hours are preferable from a viewpoint of methacrylic acid yield. The lower limit of the heating time is more preferably 10 hours or more, and the upper limit is more preferably 72 hours or less.

상기 용액 또는 슬러리에는, 미리 테플론(등록상표)제의 시트나 유리판 등을 넣고 가열해도 된다. 사방정 및 삼방정 구조는 테플론 표면에 있어서 형성되기 쉬운 성질이 있기 때문에, 테플론제의 시트나 유리판을 넣음으로써 이들 결정 구조의 형성이 촉진된다.A sheet made of Teflon (registered trademark), a glass plate, or the like may be put into the solution or slurry beforehand and heated. Since orthorhombic and trigonal structures tend to be easily formed on the surface of Teflon, the formation of these crystal structures is promoted by inserting a Teflon sheet or glass plate.

<수열법에 의한 고형분의 생성><Generation of solid content by hydrothermal method>

얻어지는 촉매의 메타크릴산 수율의 관점에서, 물의 증발을 억제할 수 있는 수열법을 이용하여 고형분을 생성하는 것이 바람직하다. 수열법이란, 고온 고압의 열수의 존재하에서 화합물의 합성 등을 행하는 방법이고, 오토클레이브로 불리는 밀폐 용기 중에서, 원료와 물을 가열 가압함으로써 반응시킨다. 수열법에는, 오토클레이브 등의 압력 용기를 사용할 수 있다. 해당 용기는 정치시켜도 회전시켜도 되고, 또한 용기 외부로부터 전자파를 조사해도 된다.From the viewpoint of the methacrylic acid yield of the obtained catalyst, it is preferable to produce solid content using a hydrothermal method capable of suppressing evaporation of water. The hydrothermal method is a method of synthesizing a compound in the presence of high-temperature and high-pressure hot water, and reacting by heating and pressurizing raw materials and water in an airtight container called an autoclave. For the hydrothermal method, a pressure vessel such as an autoclave can be used. The container may be left still or rotated, and electromagnetic waves may be irradiated from the outside of the container.

수열법을 이용하는 경우, 사용하는 몰리브데넘 원료의 농도, 및 상기 용액 또는 슬러리의 pH에 의해, 생성되는 고형분의 구조를 제어할 수 있다. 예를 들면 몰리브데넘 원료로서 헵타몰리브데넘산 암모늄을 사용하는 경우, 헵타몰리브데넘산 암모늄의 농도를 용매에 대해서 0.02∼0.04mol/L로 하고, 상기 용액 또는 슬러리의 pH를 2.3∼3.5로 함으로써 사방정 구조, pH를 1.7∼2.3으로 함으로써 삼방정 구조의 형성이 촉진되는 경향이 있다. 또한, 헵타몰리브데넘산 암모늄의 농도를 용매에 대해서 0.05∼0.30mol/L로 하고, 상기 용액 또는 슬러리의 pH를 1.7∼3.5로 함으로써 어모퍼스 구조의 형성이 촉진되는 경향이 있다.In the case of using the hydrothermal method, the structure of the produced solid content can be controlled by the concentration of the molybdenum raw material used and the pH of the solution or slurry. For example, when using ammonium heptamolybdate as a molybdenum raw material, the concentration of ammonium heptamolybdate relative to the solvent is 0.02 to 0.04 mol/L, and the pH of the solution or slurry is 2.3 to 3.5 By setting the pH to 1.7 to 2.3, the formation of a trigonal structure tends to be promoted. In addition, the formation of an amorphous structure tends to be promoted by setting the concentration of ammonium heptamolybdate to 0.05 to 0.30 mol/L relative to the solvent and setting the pH of the solution or slurry to 1.7 to 3.5.

<용액 또는 슬러리의 건조><Drying of solution or slurry>

고형분의 생성 후, 상기 용액 또는 슬러리를 흡인 여과, 원심분리, 드럼 드라이어, 스프레이 드라이어 등을 이용하여 건조하여, 고형분을 얻을 수 있다. 흡인 여과 또는 원심분리를 이용하는 경우는, 추가로 20∼150℃에서 수분을 제거하여 고형분을 얻는 것이 바람직하다.After generation of the solid content, the solution or slurry may be dried using suction filtration, centrifugal separation, drum dryer, spray dryer, etc. to obtain the solid content. When suction filtration or centrifugation is used, it is preferable to further remove moisture at 20 to 150°C to obtain solid content.

(공정(1b))(Step (1b))

본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법에 있어서, 상기 금속 산화물이 사방정 또는 삼방정의 결정 구조를 갖는 경우는, 상기 공정(1)에 있어서 생성된 상기 고형분을, 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하는 공정(1b)를 포함해도 된다. 상기 고형분에 육방정 구조, 의(擬)육방정 구조를 갖는 성분 등이 포함되어 있는 경우, 메타크릴산의 제조에 있어서 수율이 저하되는 경우가 있다. 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리시킴으로써, 육방정 구조 또는 의육방정 구조를 갖는 성분이 용출되어, 그들 성분을 상기 고형분으로부터 분리할 수 있다.In the method for producing a catalyst for producing methacrylic acid according to the present invention, when the metal oxide has an orthorhombic or trigonal crystal structure, the solid content produced in the step (1) is mixed with an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene A step (1b) of dispersing treatment in glycol or aqueous hydrogen peroxide may be included. When the solid content contains a component having a hexagonal crystal structure or a pseudohexagonal structure, etc., the yield may decrease in the production of methacrylic acid. By subjecting the solid content to a dispersion treatment in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide, components having a hexagonal or quasi-hexagonal structure are eluted, and these components can be separated from the solid content.

한편, 공정(1b)에 의해 어모퍼스 구조를 갖는 성분도 용출되기 때문에, 상기 금속 산화물이 어모퍼스 구조를 갖는 경우는, 공정(1b)를 행하는 일 없이 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 것이 바람직하다.On the other hand, since the component which has an amorphous structure is also eluted by process (1b), when the said metal oxide has an amorphous structure, it is preferable to manufacture a catalyst for methacrylic acid production, without performing process (1b).

상기 공정(1)에 있어서 생성된 고형분, 또는 상기 공정(1b)에 있어서 얻어진 분산 처리 후의 고형분(이하, 통틀어 「고형분」이라고도 기재한다)은, 하기 조건(h) 및 (i)를 만족시키는 것이 바람직하다.The solid content produced in the step (1) or the solid content after dispersion treatment obtained in the step (1b) (hereinafter collectively referred to as "solid content") satisfies the following conditions (h) and (i). desirable.

(h) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 길이가 2∼50μm인 고형분.(h) Solid content with an average crystal length of 2 to 50 μm as observed with an electron microscope.

(i) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 어스펙트비가 2∼30인 고형분.(i) A solid content having an average aspect ratio of 2 to 30 as observed by an electron microscope.

(단, 평균 어스펙트비=(결정의 평균 길이)/(결정의 평균 직경)으로 한다.)(However, average aspect ratio = (average length of crystals) / (average diameter of crystals).)

<조건(h) 및 조건(i)><condition (h) and condition (i)>

결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비를 관찰하기 위해서 사용하는 전자 현미경에 한정은 없고, 0.1∼50μm를 식별할 수 있고, 적어도 2∼50μm를 식별할 수 있고, 길이를 계측할 수 있는 것이면 된다. 예로서, 주사형 전자 현미경(SEM), 투과형 전자 현미경(TEM), 주사 투과형 전자 현미경(STEM) 등을 이용하여, 상기 고형분을 카본 테이프, 전자 현미경용의 그리드 또는 메시 상에 고정하는 것에 의해 관찰할 수 있다.The electron microscope used to observe the average length and average aspect ratio of the crystal is not limited, as long as it can identify 0.1 to 50 μm, discern at least 2 to 50 μm, and measure the length. Observation by fixing the solid content on a carbon tape, a grid or mesh for an electron microscope using, for example, a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), or the like. can do.

조건(h) 및 (i)에 있어서, 결정의 평균 길이란, 관찰되는 결정의 장축 방향의 길이의 평균치를 나타내고, 결정의 평균 직경이란, 관찰되는 결정의 단축 방향의 길이의 평균치를 나타낸다. 결정의 장축 방향 및 단축 방향의 길이는, 수동으로 스케일을 고려한 길이를 계측하거나, 또는 화상 해석에 의해 길이 계측을 함으로써 얻어진다. 수동 및 화상 해석 중 어느 것의 경우에 있어서도, 결정의 길이를 식별할 수 있는 상이한 결정을 적어도 500개 추출하고, 추출한 모든 결정에 대하여 측정한 장축 방향 및 단축 방향의 길이를 얻는다. 얻어진 장축 방향의 길이의 평균치를 구함으로써 결정의 평균 길이를 산출하고, 단축 방향의 길이의 평균치를 구함으로써 결정의 평균 직경을 산출한다. 단, 결정의 단축 방향의 단면이 진원이 아닌 경우는, 단축 방향의 단면적으로부터 하기 식을 이용하여 단축 방향의 길이를 산출한다.In the conditions (h) and (i), the average length of the crystals represents the average length of the observed crystals in the major axis direction, and the average diameter of the crystals represents the average value of the observed lengths of the crystals in the minor axis direction. The length of the crystal in the major axis direction and the minor axis direction is obtained by manually measuring the length considering the scale or by measuring the length by image analysis. In either case of manual and image analysis, at least 500 different crystals whose crystal lengths can be identified are extracted, and the lengths in the major axis direction and minor axis direction measured for all the extracted crystals are obtained. The average length of the crystals is calculated by obtaining the average value of the obtained lengths in the major axis direction, and the average diameter of the crystals is calculated by finding the average value of the lengths in the minor axis direction. However, when the cross section of the crystal in the minor axis direction is not a perfect circle, the length in the minor axis direction is calculated from the cross section in the minor axis direction using the following formula.

Figure 112021043992453-pct00001
Figure 112021043992453-pct00001

결정의 평균 직경 및 결정의 평균 어스펙트비는, 상기 공정(1)에 있어서, 촉매 원료로서 계면활성제를 첨가함으로써 제어할 수 있다. 계면활성제의 첨가량을 늘리면, 상기 고형분의 결정의 평균 직경은 커지고, 평균 어스펙트비는 작아진다. 또한, 결정의 평균 길이 및 결정의 평균 어스펙트비는, 상기 고형분을 분쇄 처리함으로써 제어할 수 있다. 분쇄 시간이 길면 결정이 물리적으로 파괴되어, 결정의 평균 길이는 작아지고, 평균 어스펙트비는 작아진다. 분쇄는 예를 들면, 유발, 볼 밀, 고속 회전 밀, 제트 밀, 뢰궤기 등을 이용하는 방법을 들 수 있다.The average diameter of the crystals and the average aspect ratio of the crystals can be controlled by adding a surfactant as a catalyst raw material in the step (1). When the addition amount of the surfactant is increased, the average diameter of the crystals of the solid content increases and the average aspect ratio decreases. In addition, the average length of the crystals and the average aspect ratio of the crystals can be controlled by pulverizing the solid content. If the pulverization time is long, the crystals are physically destroyed, the average length of the crystals becomes small, and the average aspect ratio becomes small. Grinding can be carried out using, for example, a mortar, ball mill, high-speed rotary mill, jet mill, mine blaster or the like.

결정의 평균 길이는, 상기 환상 구조를 안정되게 유지할 수 있는 점에서, 0.1μm 이상이 바람직하고, 0.2μm 이상이 보다 바람직하고, 1μm 이상이 더 바람직하며, 특히 조건(h)(2μm 이상)를 만족시키는 것이 바람직하다.The average length of the crystals is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more, still more preferably 1 μm or more, especially under condition (h) (2 μm or more), from the viewpoint of stably maintaining the cyclic structure. It is desirable to satisfy

조건(h)에 있어서, 결정의 평균 길이가 2μm 이상인 것에 의해, 상기 조건(a) 및 (b)를 만족시키는 환상 구조가 안정되게 구조를 유지할 수 있어, 간편한 방법으로 메타크릴산의 제조에 있어서의 연속 운전 시간을 향상시킬 수 있다. 또한, 결정의 평균 길이가 50μm 이하인 것에 의해, 메타크릴산 제조에 있어서 결정의 단축 방향의 단면을 유효하게 사용할 수 있어, 메타크릴산의 수율이 향상된다. 이들 관점에서, 결정의 평균 길이는, 보다 바람직하게는 3μm 이상이고, 더 바람직하게는 5μm 이상이며, 또한 40μm 이하가 바람직하고, 30μm 이하가 보다 바람직하다.In the condition (h), when the average length of the crystal is 2 μm or more, the cyclic structure satisfying the conditions (a) and (b) can stably maintain the structure, and in the production of methacrylic acid by a simple method can improve the continuous operation time of In addition, when the average length of the crystals is 50 μm or less, in the production of methacrylic acid, the cross section of the crystals in the short axis direction can be effectively used, and the yield of methacrylic acid is improved. From these viewpoints, the average length of the crystals is more preferably 3 μm or more, still more preferably 5 μm or more, and preferably 40 μm or less, and more preferably 30 μm or less.

조건(i)에 있어서, 결정의 평균 어스펙트비가 2∼30이면, 상기 조건(a) 및 (b)를 만족시키는 환상 구조의 붕괴를 억제하기 쉽고, 또한 메타크릴산의 제조에 있어서 해당 환상 구조가 반응에 유효하게 기여할 수 있기 때문에, 메타크릴산 수율이 향상된다.In condition (i), if the average aspect ratio of the crystal is 2 to 30, it is easy to suppress the collapse of the cyclic structure satisfying the above conditions (a) and (b), and the cyclic structure in the production of methacrylic acid Since can contribute effectively to the reaction, the yield of methacrylic acid is improved.

(성형 공정)(Forming process)

본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법은, 후술하는 공정(2) 또는 공정(2b) 전에, 상기 고형분을 성형하는 성형 공정을 포함해도 된다. 상기 고형분을 성형하는 것에 의해, 메타크릴산 제조에 있어서 반응기 내의 압력 손실이 저감되고, 원료 가스 확산의 영향이 억제됨으로써, 메타크릴산의 선택률이 향상된다.The manufacturing method of the catalyst for methacrylic acid production concerning this invention may also include the molding process of shape|molding the said solid content before the process (2) or process (2b) mentioned later. By shaping the said solid content, the pressure loss in a reactor in methacrylic acid production is reduced and the influence of raw material gas diffusion is suppressed, and the selectivity of methacrylic acid improves.

성형 방법은 특별히 제한되지 않고, 공지의 건식 또는 습식의 성형 방법을 적용할 수 있다. 성형 방법으로서는, 예를 들면, 타정 성형, 압출 성형, 가압 성형, 전동 조립(造粒) 등을 들 수 있다. 성형 후의 고형분의 형상으로서는 특별히 제한은 없고, 구형 입상, 링상, 원주형 펠릿상, 성형상(星型狀), 성형 후에 분쇄 분급한 과립상 등의 임의의 형상을 들 수 있다. 성형 후의 고형분의 크기는, 직경이 0.1∼10mm인 것이 바람직하다. 직경이 0.1mm 이상인 것에 의해, 메타크릴산 제조에 있어서 반응기 내의 압력 손실을 충분히 작게 할 수 있다. 또한, 직경이 10mm 이하인 것에 의해, 메타크롤레인 전화율이 향상된다. 직경의 하한은 3mm 이상, 상한은 8mm 이하인 것이 보다 바람직하다.The molding method is not particularly limited, and a known dry or wet molding method can be applied. As a molding method, tablet molding, extrusion molding, pressure molding, rolling granulation, etc. are mentioned, for example. The shape of the solid content after molding is not particularly limited, and may be any shape such as a spherical granular shape, a ring shape, a cylindrical pellet shape, a molded shape, and a granular shape obtained by pulverization and classification after molding. The size of the solid content after molding is preferably 0.1 to 10 mm in diameter. When the diameter is 0.1 mm or more, the pressure loss in the reactor can be made sufficiently small in the production of methacrylic acid. Moreover, when the diameter is 10 mm or less, the methacrolein conversion rate is improved. It is more preferable that the lower limit of the diameter is 3 mm or more and the upper limit is 8 mm or less.

(공정(2) 및 공정(2b))(Step (2) and Step (2b))

공정(2) 및 공정(2b)에서는, 상기 고형분 또는 상기 성형 공정에서 얻어진 성형 후의 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는다. 상기 고형분 또는 상기 성형 공정에서 얻어진 성형 후의 고형분을 소성함으로써, 메타크릴산 제조에 있어서의 메타크롤레인 전화율을 향상시킬 수 있다. 한편, 공정(2)는 상기 고형분이 상기 공정(1)에 있어서 생성된 고형분인 경우, 공정(2b)는 상기 고형분이 상기 공정(1b)에 있어서 얻어진 분산 처리 후의 고형분인 경우를 나타낸다.In step (2) and step (2b), the solid content or the solid content after molding obtained in the molding step is fired to obtain a metal oxide. The methacrolein conversion rate in methacrylic acid manufacture can be improved by baking the said solid content or the solid content after shaping|molding obtained by the said shaping|molding process. On the other hand, in step (2), when the solid content is the solid content produced in the step (1), and in step (2b), the solid content is the solid content after dispersion treatment obtained in the step (1b).

소성 방법은 특별히 한정되지 않고, 정치 소성, 유동 소성 등으로부터 적합한 방법을 적절히 선택하면 된다. 정치 소성으로서는, 예를 들면 상자형 전기로, 환상 소성로 등을 이용하여 소성하는 방법을 들 수 있다. 유동 소성으로서는, 예를 들면 유동 소성로, 로터리 킬른 등을 이용하여 소성하는 방법을 들 수 있다. 소성 가스는, 예를 들면 공기 등의 산소 함유 가스 또는 불활성 가스의 분위기하에서 행해진다. 한편 「불활성 가스」란, 메타크릴산 제조에 있어서 촉매 활성을 저하시키지 않는 기체를 나타내고, 예를 들면, 질소, 탄산 가스, 헬륨, 아르곤 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 이용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 이용해도 된다. 소성의 분위기는, 원하는 소성 가스 분위기를 유지할 수 있으면, 소성 가스는 유통시켜도, 유통시키지 않아도 된다. 상기 조건(a) 및 (b)를 만족시키는 환상 구조를 갖는 금속 산화물을 형성시키는 관점에서, 소성 온도는 200∼500℃가 바람직하다. 소성 온도의 하한은 300℃ 이상, 상한은 470℃ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 소성 시간은 1∼40시간이 바람직하다.The firing method is not particularly limited, and a suitable method may be appropriately selected from stationary firing, flow firing, and the like. As stationary firing, a method of firing using, for example, a box-shaped electric furnace, an annular firing furnace, or the like is exemplified. As fluid firing, a method of firing using, for example, a fluid firing furnace, a rotary kiln, or the like is exemplified. Firing gas is performed in an atmosphere of an oxygen-containing gas such as air or an inert gas, for example. On the other hand, "inert gas" represents a gas that does not reduce the catalytic activity in the production of methacrylic acid, and examples thereof include nitrogen, carbon dioxide gas, helium, and argon. These may use 1 type, and may mix and use 2 or more types. As for the firing atmosphere, as long as a desired firing gas atmosphere can be maintained, the firing gas may or may not be circulated. From the viewpoint of forming a metal oxide having a cyclic structure that satisfies the above conditions (a) and (b), the firing temperature is preferably 200 to 500°C. The lower limit of the firing temperature is more preferably 300°C or higher, and the upper limit is more preferably 470°C or lower. Moreover, as for baking time, 1 to 40 hours are preferable.

[메타크릴산의 제조 방법] [Method for producing methacrylic acid]

본 발명에 따른 메타크릴산의 제조 방법은, 본 발명에 따른 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여, 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 방법이다. 또한, 본 발명에 따른 메타크릴산의 제조 방법은, 본 발명에 따른 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 방법이다. 상기 산화는, 반응기 내에 상기 금속 산화물을 함유하는 메타크릴산 제조용 촉매를 충전하고, 해당 반응기에 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는 것에 의해 행할 수 있다.The method for producing methacrylic acid according to the present invention is a method for producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid according to the present invention. In addition, in the method for producing methacrylic acid according to the present invention, a catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method according to the present invention, and methacrylic acid is obtained by oxidation of methacrylic acid using the catalyst for producing methacrylic acid. way to manufacture it. The oxidation can be performed by filling a reactor with a catalyst for producing methacrylic acid containing the metal oxide and supplying a raw material gas containing methacrolein to the reactor.

<촉매의 충전><Charge of Catalyst>

메타크릴산 제조용 촉매는, 상기 금속 산화물 이외에 폴리옥소메탈레이트 등의 기지의 산화 촉매를 함유할 수 있지만, 메타크릴산의 제조에 있어서의 연속 운전 시간의 관점에서, 상기 금속 산화물을 80질량% 이상 함유하는 것이 바람직하고, 상기 금속 산화물을 90% 이상 함유하는 것이 보다 바람직하다. 촉매층은 1층이어도 되고, 활성이 상이한 복수의 촉매를 각각 복수의 층으로 나누어 충전해도 된다. 또한, 제열을 위해, 해사(海砂), 실리콘 카바이드 등의 불활성인 희석제와 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다.The catalyst for producing methacrylic acid may contain a known oxidation catalyst such as polyoxometallate in addition to the above metal oxide, but from the viewpoint of the continuous operation time in production of methacrylic acid, the above metal oxide is 80% by mass or more. It is preferable to contain, and it is more preferable to contain 90% or more of the said metal oxide. The catalyst layer may be one layer, or may be filled with a plurality of catalysts having different activities divided into a plurality of layers, respectively. In addition, for heat removal, it is preferable to mix with an inert diluent such as sea sand or silicon carbide.

<원료 가스의 공급><Supply of Source Gas>

원료 가스는, 메타크롤레인 및 분자상 산소를 질소, 탄산 가스 등의 불활성 가스로 희석한 것이어도 된다. 추가로, 원료 가스에 수증기를 가해도 된다.The source gas may be obtained by diluting methacrolein and molecular oxygen with an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide gas. Additionally, water vapor may be added to the raw material gas.

원료 가스로서, 하기 식(IV)로 나타내는 조성을 갖는 가스를 공급하는 것이 바람직하다.As the raw material gas, it is preferable to supply a gas having a composition represented by the following formula (IV).

메타크롤레인:산소:수증기:A=k:l:m:n (IV) methacrolein:oxygen:water vapor:A=k:l:m:n (IV)

(식(IV) 중, A는 질소 또는 헬륨을 나타낸다. k∼n은 각 기체의 몰 비율을 나타내고, k+l+m+n=100으로 했을 때, 0.5<k<8.0, 2.0<l<20.0, 0≤m<45이다.)(In formula (IV), A represents nitrogen or helium. k to n represent the molar ratio of each gas, and when k + l + m + n = 100, 0.5 < k < 8.0, 2.0 < l < 20.0, 0≤m<45.)

식(IV)에 있어서, k∼m은, 메타크릴산 선택률의 관점에서, 2.0<k<4.0, 5.0<l<12.0, 0≤m<25인 것이 바람직하다.In formula (IV), k to m are preferably 2.0 < k < 4.0, 5.0 < l < 12.0, and 0 ≤ m < 25 from the viewpoint of methacrylic acid selectivity.

또한, 유틸리티 비용의 관점에서, m의 상한은 10 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 메타크릴산 제조에 있어서의 원료 비용이 삭감된다. 또, 폐수의 양이 감소하기 때문에 폐수 처리에 필요로 하는 비용이 삭감된다. m의 상한은 5 이하인 것이 보다 바람직하고, m=0이 더 바람직하다.Also, from the viewpoint of utility cost, the upper limit of m is preferably 10 or less. Thereby, the raw material cost in methacrylic acid production is reduced. In addition, since the amount of wastewater is reduced, the cost required for wastewater treatment is reduced. As for the upper limit of m, it is more preferable that it is 5 or less, and m=0 is still more preferable.

또한, 하기 식(V) 및 (VI)으로부터 선택되는 적어도 하나를 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는 것이 바람직하고, 하기 식(V) 및 (VI)을 만족시키도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는 것이 보다 바람직하다.In addition, it is preferable to supply a raw material gas containing methacrolein so as to satisfy at least one selected from the following formulas (V) and (VI), and methacrolein to satisfy the following formulas (V) and (VI). It is more preferable to supply source gas containing a lane.

15<W/F<550 (V) 15<W/F<550 (V)

(식(V) 중, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (V), W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI) 0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)

(식(VI) 중, S는 질소 흡착에 의해 산출되는 상기 금속 산화물의 BET 비표면적(m2/g)을 나타내고, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)(In formula (VI), S represents the BET specific surface area (m 2 /g) of the metal oxide calculated by nitrogen adsorption, W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F is It represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)

상기 식(V)에 있어서, W/F는 반응기에 충전한 촉매와 메타크롤레인의 접촉 시간을 나타낸다. W/F가 15를 초과하는 것에 의해, 메타크릴산 제조에 있어서의 촉매의 과도한 발열을 억제할 수 있다. 또한, W/F가 550 미만인 것에 의해, 촉매 비용을 억제할 수 있다. W/F의 하한은 20 이상이 보다 바람직하고, 40 이상이 더 바람직하고, 50 이상이 특히 바람직하며, 80 이상이 가장 바람직하다. W/F의 상한은 500 이하가 보다 바람직하고, 400 이하가 더 바람직하고, 270 이하가 특히 바람직하다.In the formula (V), W/F represents the contact time between the catalyst and methacrolein charged in the reactor. When W/F exceeds 15, excessive heat generation of the catalyst in methacrylic acid production can be suppressed. In addition, when W/F is less than 550, catalyst cost can be suppressed. The lower limit of W/F is more preferably 20 or more, more preferably 40 or more, particularly preferably 50 or more, and most preferably 80 or more. The upper limit of W/F is more preferably 500 or less, more preferably 400 or less, and particularly preferably 270 or less.

상기 식(VI)에 있어서, F/(S×W)는 촉매의 비표면적당의 메타크롤레인의 공급량을 나타낸다. F/(S×W)가 0.00002를 초과하는 것에 의해, 원하는 메타크릴산 생산량 확보를 위해서 필요한 반응기의 크기를 억제할 수 있다. 또한, F/(S×W)가 0.008 미만인 것에 의해, 촉매 비용을 억제할 수 있다. F/(S×W)의 하한은 0.00007 이상이 보다 바람직하다. F/(S×W)의 상한은 0.005 이하가 보다 바람직하고, 0.001 이하가 더 바람직하고, 0.0008 이하가 특히 바람직하다.In the formula (VI), F/(S×W) represents the supplied amount of methacrolein per specific surface area of the catalyst. When F/(S×W) exceeds 0.00002, it is possible to suppress the size of a reactor required to secure desired methacrylic acid production. In addition, when F/(S×W) is less than 0.008, catalyst cost can be suppressed. The lower limit of F/(S×W) is more preferably 0.00007 or more. The upper limit of F/(S×W) is more preferably 0.005 or less, further preferably 0.001 or less, and particularly preferably 0.0008 or less.

<반응 온도 및 압력><Reaction temperature and pressure>

반응 온도는 180∼500℃가 바람직하고, 하한은 200℃ 이상, 상한은 400℃ 이하가 보다 바람직하다. 반응 압력은 0.1∼1MPa(G)이 바람직하다. 단, (G)는 게이지압인 것을 의미한다.The reaction temperature is preferably 180 to 500°C, the lower limit is 200°C or more, and the upper limit is more preferably 400°C or less. The reaction pressure is preferably 0.1 to 1 MPa (G). However, (G) means that it is a gauge pressure.

[메타크릴산 에스터의 제조 방법][Method for producing methacrylic acid ester]

본 발명에 따른 메타크릴산 에스터의 제조 방법은, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 메타크릴산을 에스터화하는 방법이다. 또한, 본 발명에 따른 메타크릴산 에스터의 제조 방법은, 본 발명에 따른 방법에 의해 메타크릴산을 제조하고, 해당 메타크릴산을 에스터화하는 방법이다. 이들 방법에 의하면, 메타크롤레인의 산화에 의해 얻어지는 메타크릴산을 이용하여, 메타크릴산 에스터를 얻을 수 있다. 메타크릴산과 반응시키는 알코올로서는 특별히 한정되지 않고, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, n-뷰탄올, 아이소뷰탄올 등을 들 수 있다. 얻어지는 메타크릴산 에스터로서는, 예를 들면 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 프로필, 메타크릴산 뷰틸 등을 들 수 있다. 반응은 설폰산형 양이온 교환 수지 등의 산성 촉매의 존재하에서 행할 수 있다. 반응 온도는 50∼200℃가 바람직하다.The method for producing methacrylic acid ester according to the present invention is a method of esterifying methacrylic acid produced by the method according to the present invention. In addition, the method for producing methacrylic acid ester according to the present invention is a method of producing methacrylic acid by the method according to the present invention and esterifying the methacrylic acid. According to these methods, methacrylic acid ester can be obtained using methacrylic acid obtained by oxidation of methacrolein. It does not specifically limit as methacrylic acid and the alcohol made to react, Methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, etc. are mentioned. As methacrylic acid ester obtained, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate etc. are mentioned, for example. The reaction can be performed in the presence of an acidic catalyst such as a sulfonic acid type cation exchange resin. As for reaction temperature, 50-200 degreeC is preferable.

실시예Example

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be specifically described using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

(결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비의 측정)(Measurement of Average Length and Average Aspect Ratio of Crystals)

고형분에 있어서의 결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비는, SEM(제품명: JSM-7400F, JEOL제)을 이용하여 적어도 500개의 결정의 장축 방향 및 단축 방향의 길이를 수동으로 계측하고, 평균치를 구함으로써 산출했다.For the average length and average aspect ratio of crystals in the solid content, the lengths of at least 500 crystals in the major axis direction and minor axis direction were manually measured using an SEM (product name: JSM-7400F, manufactured by JEOL), and an average value was obtained. calculated by doing

(몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정)(Measurement of pore diameter by molecular probe method)

금속 산화물의 세공 직경은, 금속 산화물을 300℃에서 전처리한 후, CO2, CH4, 또는 C2H6을 이용한 몰레큘러 프로브법에 의해 흡착 등온선을 작성하고(제품명: BELSORP-MAX, 마이크로트랙 벨제), DA법을 이용하여 산출했다.The pore diameter of the metal oxide is determined by pretreating the metal oxide at 300°C, and then drawing an adsorption isotherm by a molecular probe method using CO 2 , CH 4 , or C 2 H 6 (product name: BELSORP-MAX, Microtrac). Belze), calculated using the DA method.

(X선 회절 패턴의 측정)(Measurement of X-ray diffraction pattern)

금속 산화물의 X선 회절 패턴은, X선 구조 해석 장치(제품명: RINT Ultima+, 리가쿠제, 관 전압 40kV, 관 전류 20mA)로, Cu-Kα선을 사용하여 측정했다. 얻어진 X선 회절 패턴에 대하여, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 경우는, 어모퍼스 구조를 갖는다고 특정했다. 또한, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3° 이외에, 추가로 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° 및 27.4°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 경우는, 사방정의 결정 구조를 갖는다고 특정했다. 또한, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3° 이외에, 추가로 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° 및 28.3°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 경우는, 삼방정의 결정 구조를 갖는다고 특정했다. 어모퍼스 구조, 사방정의 결정 구조, 및 삼방정의 결정 구조 이외에 대해서는, 기보(旣報)의 XRD 패턴과 서치 앤드 매치 해석을 실시함으로써 결정 구조를 특정했다. 서치 앤드 매치 해석은, 해석 소프트웨어 JADE 9.8을 이용하여, ICDD2017에 수록된 기보의 XRD 패턴 데이터를 이용하여 행했다.The X-ray diffraction pattern of the metal oxide was measured using Cu-Kα rays with an X-ray structure analyzer (product name: RINT Ultima + , manufactured by Rigaku, tube voltage: 40 kV, tube current: 20 mA). Regarding the obtained X-ray diffraction pattern, when diffraction peaks were shown only at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3°, it was specified that it had an amorphous structure. Further, in addition to 2θ=22.1°±0.3° and 45.2°±0.3°, 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3° , 27.2 ° ± 0.3 ° and 27.4 ° ± 0.3 °, when showing diffraction peaks, it was specified that it had an orthorhombic crystal structure. Further, in addition to 2θ=22.1°±0.3° and 45.2°±0.3°, 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3° , 27.9 ° ± 0.3 ° and 28.3 ° ± 0.3 °, when showing diffraction peaks, it was specified that it had a trigonal crystal structure. Regarding the crystal structure other than the amorphous structure, the orthorhombic crystal structure, and the trigonal crystal structure, the crystal structure was specified by carrying out a search and match analysis with a notated XRD pattern. Search and match analysis was performed using the notational XRD pattern data recorded in ICDD2017 using the analysis software JADE 9.8.

(몰 비율의 산출) (calculation of molar ratio)

금속 산화물에 있어서의 각 원소의 몰 비율은, 금속 산화물 성분을 암모니아수 또는 불화수소산 수용액에 용해시키고, ICP 발광 분석법으로 분석하는 것에 의해 산출했다. 또한, 암모늄근의 몰 비율은, 상기 금속 산화물을 켈달법으로 분석하는 것에 의해 구한 값으로 했다. 한편, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하는 경우는, 일부의 금속 성분이 여액측으로 용출되기 때문에, 원료의 투입비로부터 산출되는 몰 비율과, 얻어진 금속 산화물에 대하여 전술한 분석을 행해서 산출되는 몰 비율은 반드시 일치하지는 않는다.The molar ratio of each element in the metal oxide was calculated by dissolving the metal oxide component in ammonia water or hydrofluoric acid aqueous solution and analyzing by ICP emission spectrometry. The molar ratio of the ammonium root was determined by analyzing the metal oxide by the Kjeldahl method. On the other hand, when the solid content is recovered by suction filtration, since a part of the metal component is eluted to the filtrate side, the molar ratio calculated from the input ratio of the raw materials and the molar ratio calculated by performing the above-described analysis of the obtained metal oxide are necessarily don't match

(FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼의 산출)(Calculation of difference spectrum by FT-IR measurement)

금속 산화물의 FT-IR 측정(제품명: FT/IR-6100, 니혼 분광제)은, 투과법에 의해 행했다. 우선, 40∼50mg의 금속 산화물을 직경 20mm의 펠릿상으로 한 것을 장치 내에 설치하고, 헬륨 유통하, 10℃/분으로 400℃까지 승온하여, 10분간 전처리를 행했다. 그 후, 금속 산화물을 100℃까지 냉각하고, 적외 흡수 스펙트럼을 측정했다(FT-IR 측정 1). 이어서, 금속 산화물을 20용량%의 수증기 분위기하에서 10초간 유지하고, 추가로 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기가 되도록 메타크롤레인을 도입하고, 유통 가스를 산소로 전환하여 60분간 유지한 후, 적외 흡수 스펙트럼을 측정했다(FT-IR 측정 2). FT-IR 측정 2에 의해 얻어진 적외 흡수 스펙트럼으로부터, FT-IR 측정 1에 의해 얻어진 적외 흡수 스펙트럼을 빼는 것에 의해 차 스펙트럼을 산출했다.The FT-IR measurement of the metal oxide (product name: FT/IR-6100, manufactured by Nippon Spectroscopy) was performed by a transmission method. First, 40 to 50 mg of metal oxide in the form of pellets with a diameter of 20 mm was placed in an apparatus, heated to 400 ° C. at 10 ° C./min under helium circulation, and pretreatment was performed for 10 minutes. Thereafter, the metal oxide was cooled to 100°C, and an infrared absorption spectrum was measured (FT-IR measurement 1). Next, the metal oxide is held for 10 seconds in a water vapor atmosphere of 20% by volume, methacrolein is further introduced so as to have a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more, the circulation gas is converted to oxygen, maintained for 60 minutes, and infrared The absorption spectrum was measured (FT-IR measurement 2). The difference spectrum was calculated by subtracting the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement 1 from the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement 2.

(BET 비표면적의 측정) (Measurement of BET specific surface area)

금속 산화물의 BET 비표면적 S는, 금속 산화물을 300℃에서 전처리한 후, 질소의 흡착 등온선을 작성하고(제품명: BELSORP-MAX, 마이크로트랙 벨제), BET법을 이용하여 산출했다.The BET specific surface area S of the metal oxide was calculated using the BET method after pretreating the metal oxide at 300°C, creating a nitrogen adsorption isotherm (product name: BELSORP-MAX, manufactured by Microtrac Bell).

(원료 가스 및 생성물의 분석)(analysis of source gas and product)

원료 가스 및 생성물의 분석은, 가스 크로마토그래피(장치: 시마즈 제작소제 GC-14B, 컬럼: Porapak-QS)를 이용하여 행했다. 가스 크로마토그래피의 결과로부터, 메타크롤레인의 전화율, 생성되는 메타크릴산의 선택률 및 메타크릴산의 수율을 하기 식으로 구했다.The raw gas and product were analyzed using gas chromatography (apparatus: GC-14B manufactured by Shimadzu Corporation, column: Porapak-QS). From the results of gas chromatography, the conversion rate of methacrolein, the selectivity of methacrylic acid to be produced, and the yield of methacrylic acid were determined by the following equations.

메타크롤레인 전화율(%)=(β/α)×100 Methacrolein conversion rate (%) = (β / α) × 100

메타크릴산 선택률(%)=(γ/β)×100 Methacrylic acid selectivity (%) = (γ / β) × 100

메타크릴산 수율(%)=(γ/α)×100 Methacrylic acid yield (%) = (γ / α) × 100

상기 식 중, α는 공급한 메타크롤레인의 몰수, β는 반응한 메타크롤레인의 몰수, γ는 생성된 메타크릴산의 몰수를 나타낸다.In the formula, α represents the number of moles of methacrolein supplied, β represents the number of moles of methacrolein reacted, and γ represents the number of moles of methacrylic acid produced.

[제조예 1][Production Example 1]

8.83g의 헵타몰리브데넘산 암모늄 4수화물을 순수 120g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액에, 3.29g의 황산 바나딜을 순수 120g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 이때의 pH는 3.19였다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론 시트를 미리 넣은 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 175℃의 오븐에서 48시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.A solution obtained by adding 8.83 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate to 120 g of pure water and stirring at room temperature was mixed with a solution obtained by adding 3.29 g of vanadyl sulfate to 120 g of pure water and stirring at room temperature, and the mixture was stirred for 10 minutes. The pH at this time was 3.19. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave in which a Teflon sheet was previously inserted, and bubbling was performed with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. Thereafter, solid content was produced using a hydrothermal method in a 175°C oven for 48 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 고형분 1.0g에 대해서 1.26g의 옥살산 2수화물 및 25g의 순수와 혼합하고, 60℃에서 30분간 분산 혼합했다. 그 후, 500g의 순수로 잘 세정하면서, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.Then, the obtained solid content after drying was mixed with 1.26 g of oxalic acid dihydrate and 25 g of pure water with respect to 1.0 g of solid content, followed by dispersion mixing at 60°C for 30 minutes. Thereafter, while washing well with 500 g of pure water, solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 분산 처리 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다. 얻어진 분쇄 처리 후의 고형분에 대하여, 결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.Subsequently, the obtained solid content after the dispersion treatment was pulverized for 5 minutes using an agate mortar. With respect to the obtained solid content after the pulverization treatment, the average length and average aspect ratio of the crystals were measured. The results are shown in Table 1.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 50mL/min의 질소 유통하에서, 400℃에서 2시간 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the pulverization treatment was calcined at 400°C for 2 hours under nitrogen flow at 50 mL/min to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. It became. In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 2] [Production Example 2]

제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 분산 처리 후의 고형분을 얻었다. 해당 분산 처리 후의 고형분에 대하여, 분쇄 처리는 행하지 않고, 결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.Solid content after dispersion treatment was obtained by the same method as in Production Example 1. The solid content after the dispersion treatment was not subjected to pulverization, and the average length and average aspect ratio of the crystals were measured. The results are shown in Table 1.

계속해서, 해당 분산 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the dispersion treatment was fired by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are each bonded by sharing oxygen at adjacent vertices. . In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 3] [Production Example 3]

8.83g의 헵타몰리브데넘산 암모늄 4수화물을 순수 120g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액에, 3.29g의 황산 바나딜을 순수 120g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 계속해서, 2M 황산을 첨가하여 pH를 2.30으로 조정했다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론 시트를 미리 넣은 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 175℃의 오븐에서 20시간, 수열법을 이용한 고형분의 정제를 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.A solution obtained by adding 8.83 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate to 120 g of pure water and stirring at room temperature was mixed with a solution obtained by adding 3.29 g of vanadyl sulfate to 120 g of pure water and stirring at room temperature, and the mixture was stirred for 10 minutes. Subsequently, the pH was adjusted to 2.30 by adding 2M sulfuric acid. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave in which a Teflon sheet was previously inserted, and bubbling was performed with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. Thereafter, the solid content was purified using a hydrothermal method in a 175°C oven for 20 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 고형분 1.0g에 대해서 1.26g의 옥살산 2수화물 및 25g의 순수와 혼합하고, 60℃에서 30분간 분산 혼합했다. 그 후, 500g의 순수로 잘 세정하면서, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.Then, the obtained solid content after drying was mixed with 1.26 g of oxalic acid dihydrate and 25 g of pure water with respect to 1.0 g of solid content, followed by dispersion mixing at 60°C for 30 minutes. Thereafter, while washing well with 500 g of pure water, solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 분산 처리 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다. 얻어진 분쇄 처리 후의 고형분에 대하여, 결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.Subsequently, the obtained solid content after the dispersion treatment was pulverized for 5 minutes using an agate mortar. With respect to the obtained solid content after the pulverization treatment, the average length and average aspect ratio of the crystals were measured. The results are shown in Table 1.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다. With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are each bonded by sharing oxygen at adjacent vertices. . In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 4][Production Example 4]

17.7g의 헵타몰리브데넘산 암모늄 4수화물을 순수 120g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액에, 6.58g의 황산 바나딜을 순수 120g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 이때의 pH는 3.26이었다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 175℃의 오븐에서 48시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.A solution obtained by adding 17.7 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate to 120 g of pure water and stirring at room temperature was mixed with a solution obtained by adding 6.58 g of vanadyl sulfate to 120 g of pure water and stirring at room temperature, and stirred for 10 minutes. The pH at this time was 3.26. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave and bubbled with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. Thereafter, solid content was produced using a hydrothermal method in a 175°C oven for 48 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Then, the obtained solid content after drying was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고, 또한 X선 회절 패턴에 있어서 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 어모퍼스 구조를 갖는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. It became. In addition, it was confirmed that the metal oxide had an amorphous structure that satisfied the above formula (II) and showed diffraction peaks only at 2θ = 22.1 ° ± 0.3 ° and 45.2 ° ± 0.3 ° in the X-ray diffraction pattern. Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 5][Production Example 5]

28.04mL의 70% 에틸아민 용액에 28.04g의 순수를 가한 용액에, 21.594g의 삼산화 몰리브데넘을 가하고, 완전히 용해시킨 후, 증발을 행함으로써, (C2H5NH3)Mo3O10을 얻었다. 얻어진 (C2H5NH3)Mo3O10 1.799g을 순수 20g에 용해시켜 얻어진 용액에, 0.658g의 황산 바나딜을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 계속해서, 0.327g의 옥시염화 비스무트를 가하고 10분간 더 교반하고, 2M 황산을 첨가하여 pH를 2.0으로 조정했다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론 시트를 미리 넣은 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 오토클레이브를 1rpm으로 회전시키면서, 175℃의 오븐에서 48시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.To a solution obtained by adding 28.04 g of pure water to 28.04 mL of a 70% ethylamine solution, 21.594 g of molybdenum trioxide was added and completely dissolved, followed by evaporation to obtain (C 2 H 5 NH 3 )Mo 3 O 10 got The resulting solution obtained by dissolving 1.799 g of (C 2 H 5 NH 3 )Mo 3 O 10 in 20 g of pure water was mixed with a solution obtained by adding 0.658 g of vanadyl sulfate to 20 g of pure water, stirring at room temperature, and stirring for 10 minutes. . Subsequently, 0.327 g of bismuth oxychloride was added and stirred for further 10 minutes, and 2M sulfuric acid was added to adjust the pH to 2.0. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave in which a Teflon sheet was previously inserted, and bubbling was performed with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. Thereafter, while rotating the autoclave at 1 rpm, solid content was produced using a hydrothermal method in an oven at 175°C for 48 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 고형분 1.0g에 대해서 20mL의 1.2M 염산과 혼합하고, 실온에서 30분간 분산 혼합했다. 그 후, 1000g의 순수로 잘 세정하면서, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.Then, the obtained solid content after drying was mixed with 20 mL of 1.2 M hydrochloric acid with respect to 1.0 g of solid content, followed by dispersion mixing at room temperature for 30 minutes. Thereafter, while washing well with 1000 g of pure water, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 분산 처리 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Subsequently, the obtained solid content after the dispersion treatment was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, 산소를 제외한 몰 비율, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are each bonded by sharing oxygen at adjacent vertices. . In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inert component, the molar ratio excluding oxygen, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 6][Production Example 6]

33.2mL의 40% 메틸아민 용액에 21.594g의 삼산화 몰리브데넘을 가하고, 완전히 용해시킨 후, 증발을 행함으로써, (CH3NH3)6Mo7O24를 얻었다. 얻어진 (CH3NH3)6Mo7O24 1.780g을 순수 20g에 용해시켜 얻어진 용액에, 0.658g의 황산 바나딜을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 계속해서, 0.156g의 황산 구리 5수화물을 가하고 10분간 더 교반했다. 이때의 pH는 3.2였다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론 시트를 미리 넣은 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 오토클레이브를 1rpm으로 회전시키면서, 175℃의 오븐에서 20시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.(CH 3 NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 was obtained by adding 21.594 g of molybdenum trioxide to 33.2 mL of a 40% methylamine solution and completely dissolving it, followed by evaporation. To a solution obtained by dissolving 1.780 g of (CH 3 NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 in 20 g of pure water, 0.658 g of vanadyl sulfate was added to 20 g of pure water and stirred at room temperature. The resulting solution was mixed and stirred for 10 minutes. Subsequently, 0.156 g of copper sulfate pentahydrate was added and stirred for further 10 minutes. The pH at this time was 3.2. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave in which a Teflon sheet was previously inserted, and bubbling was performed with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. Thereafter, while rotating the autoclave at 1 rpm, solid content was produced using a hydrothermal method in a 175°C oven for 20 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 고형분 1.0g에 대해서 1.26g의 옥살산 2수화물 및 25g의 순수와 혼합하고, 60℃에서 30분간 분산 혼합했다. 그 후, 500g의 순수로 잘 세정하면서, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.Then, the obtained solid content after drying was mixed with 1.26 g of oxalic acid dihydrate and 25 g of pure water with respect to 1.0 g of solid content, followed by dispersion mixing at 60°C for 30 minutes. Thereafter, while washing well with 500 g of pure water, solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 분산 처리 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Subsequently, the obtained solid content after the dispersion treatment was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are each bonded by sharing oxygen at adjacent vertices. . In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 7][Production Example 7]

28.04mL의 70% 에틸아민 용액에 28.04g의 증류수를 가하여 조제한 용액에, 21.594g의 삼산화 몰리브데넘을 가하고, 완전히 용해시킨 후, 증발을 행함으로써, (C2H5NH3)Mo3O10을 얻었다. 얻어진 (C2H5NH3)Mo3O10 1.799g을 순수 20g에 용해시켜 얻어진 용액에, 0.658g의 황산 바나딜을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 계속해서, 0.161g의 메타텅스텐산 암모늄을 가하고 10분간 더 교반했다. 이때의 pH는 2.4였다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론 시트를 미리 넣은 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 175℃의 오븐에서 48시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.To a solution prepared by adding 28.04 g of distilled water to 28.04 mL of a 70% ethylamine solution, 21.594 g of molybdenum trioxide was added and completely dissolved, followed by evaporation to obtain (C 2 H 5 NH 3 )Mo 3 O got 10 The resulting solution obtained by dissolving 1.799 g of (C 2 H 5 NH 3 )Mo 3 O 10 in 20 g of pure water was mixed with a solution obtained by adding 0.658 g of vanadyl sulfate to 20 g of pure water, stirring at room temperature, and stirring for 10 minutes. . Subsequently, 0.161 g of ammonium metatungstate was added and stirred for further 10 minutes. The pH at this time was 2.4. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave in which a Teflon sheet was previously inserted, and bubbling was performed with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. Thereafter, solid content was produced using a hydrothermal method in a 175°C oven for 48 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 고형분 1.0g에 대해서 1.26g의 옥살산 2수화물 및 25g의 순수와 혼합하고, 60℃에서 30분간 분산 혼합했다. 그 후, 500g의 순수로 잘 세정하면서, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.Then, the obtained solid content after drying was mixed with 1.26 g of oxalic acid dihydrate and 25 g of pure water with respect to 1.0 g of solid content, followed by dispersion mixing at 60°C for 30 minutes. Thereafter, while washing well with 500 g of pure water, solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 분산 처리 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Subsequently, the obtained solid content after the dispersion treatment was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are each bonded by sharing oxygen at adjacent vertices. . In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 8][Production Example 8]

제조예 6과 마찬가지의 방법으로 얻어진 (CH3NH3)6Mo7O24 1.780g을 순수 20g에 용해시켜 얻어진 용액에, 0.642g의 황산 바나딜을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 계속해서, 0.176g의 황산 철 7수화물을 가하고 10분간 더 교반했다. 이때의 pH는 2.84였다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 오토클레이브를 1rpm으로 회전시키면서, 175℃의 오븐에서 20시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.To a solution obtained by dissolving 1.780 g of (CH 3 NH 3 ) 6 Mo 7 O 24 obtained in the same manner as in Production Example 6 in 20 g of pure water, 0.642 g of vanadyl sulfate was added to 20 g of pure water and stirred at room temperature to obtain a solution. Mix and stir for 10 minutes. Subsequently, 0.176 g of iron sulfate heptahydrate was added and the mixture was further stirred for 10 minutes. The pH at this time was 2.84. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave and bubbled with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. Thereafter, while rotating the autoclave at 1 rpm, solid content was produced using a hydrothermal method in a 175°C oven for 20 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 고형분 1.0g에 대해서 1.26g의 옥살산 2수화물 및 25g의 순수와 혼합하고, 60℃에서 30분간 분산 혼합했다. 그 후, 500g의 순수로 잘 세정하면서, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.Then, the obtained solid content after drying was mixed with 1.26 g of oxalic acid dihydrate and 25 g of pure water with respect to 1.0 g of solid content, followed by dispersion mixing at 60°C for 30 minutes. Thereafter, while washing well with 500 g of pure water, solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 분산 처리 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Subsequently, the obtained solid content after the dispersion treatment was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1 및 FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼을 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are each bonded by sharing oxygen at adjacent vertices. . In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). For the corresponding metal oxide, the mass ratio M2/M1 of the inactive component and the difference spectrum by FT-IR measurement are shown in Table 1.

[제조예 9][Production Example 9]

제조예 1과 마찬가지의 방법으로 얻어진 분쇄 처리 후의 고형분을, 50mL/min의 공기 유통하에서, 400℃에서 2시간 소성한 후, 추가로 50mL/min의 질소 유통하에서, 550℃에서 2시간 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.The solid content after pulverization treatment obtained in the same manner as in Production Example 1 was calcined at 400 ° C. for 2 hours under air flow of 50 mL / min, and then fired at 550 ° C. for 2 hours under nitrogen flow of 50 mL / min. A metal oxide was obtained.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖지 않는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, 산소를 제외한 몰 비율, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide did not have a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) were bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. Table 1 also shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the molar ratio excluding oxygen, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the metal oxide.

[제조예 10][Production Example 10]

1.766g의 헵타몰리브데넘산 암모늄 4수화물을 순수 120g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액에, 0.658g의 황산 바나딜을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 계속해서, 2M 황산을 첨가하여 pH를 1.20으로 조정했다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 50L/min 유량의 질소로 10분간 버블링을 행했다. 그 후, 175℃의 오븐에서 20시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.A solution obtained by adding 1.766 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate to 120 g of pure water and stirring at room temperature was mixed with a solution obtained by adding 0.658 g of vanadyl sulfate to 20 g of pure water and stirring at room temperature, followed by stirring for 10 minutes. Subsequently, the pH was adjusted to 1.20 by adding 2M sulfuric acid. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave and bubbled with nitrogen at a flow rate of 50 L/min for 10 minutes. After that, solid content was generated using a hydrothermal method in an oven at 175°C for 20 hours. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Then, the obtained solid content after drying was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 50mL/min의 질소 유통하에서, 400℃에서 2시간 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the pulverization treatment was calcined at 400°C for 2 hours under nitrogen flow at 50 mL/min to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정을 행하고, 얻어진 X선 회절 패턴으로부터 결정 구조를 특정했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖지 않는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, 산소를 제외한 몰 비율 및 FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼을 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. Further, X-ray diffraction measurement was performed, and the crystal structure was specified from the obtained X-ray diffraction pattern. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide did not have a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) were bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. In addition, Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the molar ratio excluding oxygen, and the difference spectrum by FT-IR measurement for the metal oxide.

[제조예 11] [Production Example 11]

1.766g의 헵타몰리브데넘산 암모늄 4수화물을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액에, 0.159g의 메타바나드산 암모늄을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 얻어진 용액의 pH는 2.21이었다. 얻어진 혼합 후의 용액에 대해, 증발을 행함으로써 얻어진 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.A solution obtained by adding 1.766 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate to 20 g of pure water and stirring at room temperature was mixed with a solution obtained by adding 0.159 g of ammonium metavanadate to 20 g of pure water and stirring at room temperature, and stirring for 10 minutes. did. The pH of the obtained solution was 2.21. About the obtained solution after mixing, the obtained solid content was collect|recovered by performing evaporation, and it dried in 80 degreeC oven and removed the water|moisture content.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Then, the obtained solid content after drying was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖지 않는 것이 확인되었다. 또한, X선 회절 측정을 행하고, 얻어진 X선 회절 패턴으로부터 결정 구조 해석을 행한 결과, 얻어진 금속 산화물은, MoO3, (V0.12Mo0.88)O2.94, V0.95Mo0.97O5 중 적어도 3종류의 화합물을 함유하는 혼합물인 것이 나타났다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, 산소를 제외한 몰 비율 및 FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼을 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission spectrometry. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide did not have a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) were bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. In addition, as a result of performing X-ray diffraction measurement and performing crystal structure analysis from the obtained X-ray diffraction pattern, the obtained metal oxide is at least three kinds of MoO 3 , (V 0.12 Mo 0.88 ) O 2.94 , V 0.95 Mo 0.97 O 5 . It was found to be a mixture containing the compound. Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the molar ratio excluding oxygen, and the difference spectrum by FT-IR measurement for the corresponding metal oxide.

[제조예 12][Production Example 12]

5.30g의 헵타몰리브데넘산 암모늄 4수화물을 순수 30g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액에, 1.40g의 황산 안티모니를 가하고, 15분간 교반했다. 계속해서, 2.35g의 황산 바나딜을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 5분간 교반했다. 이때의 pH는 1.80이었다. 얻어진 혼합 후의 용액을, 테플론제의 오토클레이브에 옮겨 넣고, 오토클레이브를 1rpm으로 회전시키면서, 175℃의 오븐에서 24시간, 수열법을 이용한 고형분의 생성을 행했다. 그 후, 흡인 여과에 의해 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.5.30 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate was added to 30 g of pure water and stirred at room temperature. To a solution obtained, 1.40 g of antimony sulfate was added and stirred for 15 minutes. Subsequently, 2.35 g of vanadyl sulfate was added to 20 g of pure water, stirred at room temperature, and the obtained solution was mixed and stirred for 5 minutes. The pH at this time was 1.80. The obtained mixed solution was transferred to a Teflon autoclave, and solid content was generated using a hydrothermal method in an oven at 175°C for 24 hours while rotating the autoclave at 1 rpm. Thereafter, the solid content was collected by suction filtration, and dried in an oven at 80°C to remove moisture.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다. 얻어진 분쇄 처리 후의 고형분에 대하여, 결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.Then, the obtained solid content after drying was pulverized for 5 minutes using an agate mortar. With respect to the obtained solid content after the pulverization treatment, the average length and average aspect ratio of the crystals were measured. The results are shown in Table 1.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼, 및 BET 비표면적 S를 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. It became. In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the difference spectrum by FT-IR measurement, and the BET specific surface area S for the corresponding metal oxide.

[제조예 13][Production Example 13]

제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 얻어진 건조 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다. 얻어진 분쇄 처리 후의 고형분에 대하여, 결정의 평균 길이 및 평균 어스펙트비를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.The dried solid content obtained by the same method as in Production Example 1 was pulverized for 5 minutes using an agate mortar. With respect to the obtained solid content after the pulverization treatment, the average length and average aspect ratio of the crystals were measured. The results are shown in Table 1.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1 및 FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼을 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. It became. In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). For the corresponding metal oxide, the mass ratio M2/M1 of the inactive component and the difference spectrum by FT-IR measurement are shown in Table 1.

[제조예 14][Production Example 14]

제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 얻어진 건조 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.The solid content after drying obtained by the method similar to manufacture example 1 was baked by the method similar to manufacture example 1, and the metal oxide was obtained.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고 있는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1 및 FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼을 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. It became. In addition, it was confirmed that the metal oxide satisfies the above formula (II). For the corresponding metal oxide, the mass ratio M2/M1 of the inactive component and the difference spectrum by FT-IR measurement are shown in Table 1.

[제조예 15][Production Example 15]

1.766g의 헵타몰리브데넘산 암모늄 4수화물을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액에, 0.642g의 황산 바나딜을 순수 20g에 가하고 실온에서 교반하여 얻어진 용액을 혼합하고, 10분간 교반했다. 이때의 pH는 3.16이었다. 얻어진 혼합 후의 용액에 대해, 증발을 행함으로써 얻어진 고형분을 회수하고, 80℃의 오븐에서 건조시켜 수분을 제거했다.A solution obtained by adding 1.766 g of ammonium heptamolybdate tetrahydrate to 20 g of pure water and stirring at room temperature was mixed with a solution obtained by adding 0.642 g of vanadyl sulfate to 20 g of pure water and stirring at room temperature, followed by stirring for 10 minutes. The pH at this time was 3.16. About the obtained solution after mixing, the obtained solid content was collect|recovered by performing evaporation, and it dried in 80 degreeC oven and removed the water|moisture content.

계속해서, 얻어진 건조 후의 고형분을, 마노 유발을 이용하여 5분간 분쇄 처리했다.Then, the obtained solid content after drying was pulverized for 5 minutes using an agate mortar.

계속해서, 해당 분쇄 처리 후의 고형분을, 제조예 1과 마찬가지의 방법에 의해 소성하여, 금속 산화물을 얻었다.Subsequently, the solid content after the grinding treatment was calcined by the same method as in Production Example 1 to obtain a metal oxide.

얻어진 금속 산화물에 대하여, 몰레큘러 프로브법에 의한 세공 직경의 측정을 행했다. 또한, X선 회절 측정에 의한 결정 구조의 특정, 및 ICP 발광 분석에 의한 각 원소의 몰 비율의 산출을 행했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 이들 측정 결과로부터, 얻어진 금속 산화물은, 상기 식(I)을 만족시키고, 또한 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조를 갖고 있는 것이 확인되었다. 또한, 해당 금속 산화물은 상기 식(II)를 만족시키고, 또한 X선 회절 패턴에 있어서 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 어모퍼스 구조를 갖는 것이 확인되었다. 해당 금속 산화물에 대하여, 불활성 성분의 질량 비율 M2/M1, 산소를 제외한 몰 비율 및 FT-IR 측정에 의한 차 스펙트럼을 표 1에 나타낸다.With respect to the obtained metal oxide, the pore diameter was measured by the molecular probe method. In addition, the crystal structure was identified by X-ray diffraction measurement and the molar ratio of each element was calculated by ICP emission analysis. The results are shown in Table 1. From these measurement results, it was confirmed that the obtained metal oxide satisfies the above formula (I) and has a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygens at adjacent vertices. It became. In addition, it was confirmed that the metal oxide had an amorphous structure that satisfied the above formula (II) and showed diffraction peaks only at 2θ = 22.1 ° ± 0.3 ° and 45.2 ° ± 0.3 ° in the X-ray diffraction pattern. Table 1 shows the mass ratio M2/M1 of the inactive component, the molar ratio excluding oxygen, and the difference spectrum by FT-IR measurement for the corresponding metal oxide.

[실시예 1∼6][Examples 1 to 6]

제조예 1에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도 및 반응 결과를 표 2에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 1 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 2 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature and reaction results.

[실시예 7∼14] [Examples 7 to 14]

제조예 1에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.1g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도 및 반응 결과를 표 2에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 1 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.1 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 2 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature and reaction results.

[실시예 15∼17] [Examples 15 to 17]

제조예 2에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 2에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 2 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 2 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 18∼20][Examples 18 to 20]

제조예 3에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 2에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 3 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 2 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 21∼23] [Examples 21 to 23]

제조예 4에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 2에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 4 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 2 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 24∼28] [Examples 24 to 28]

제조예 5에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 3에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 5 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 3 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 29∼32] [Examples 29 to 32]

제조예 6에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g를 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 3에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 6 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 3 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 33∼37][Examples 33 to 37]

제조예 7에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 3에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 7 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 3 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 38∼40][Examples 38 to 40]

제조예 8에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 3에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 8 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 3 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[비교예 1∼3] [Comparative Examples 1 to 3]

제조예 9에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 3에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 9 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 3 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[비교예 4∼6][Comparative Examples 4 to 6]

제조예 10에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 공급하여 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 3에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 10 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by supplying a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 3 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[비교예 7∼8] [Comparative Examples 7 to 8]

제조예 11에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 3에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 11 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 3 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 41∼45][Examples 41 to 45]

제조예 12에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 4에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 12 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 4 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 46∼50] [Examples 46 to 50]

제조예 13에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 4에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 13 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 4 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 51∼54] [Examples 51 to 54]

제조예 14에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 4에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 14 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 4 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 55 및 56] [Examples 55 and 56]

제조예 15에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 4에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 15 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 4 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 57][Example 57]

제조예 1에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 4에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 1 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 4 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 58] [Example 58]

제조예 1에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 4에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 1 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, and nitrogen. Table 4 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

[실시예 59∼60][Examples 59 to 60]

제조예 2에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 하고, 촉매 0.5g에 대해서 해사 4.5g을 혼합하여 반응기에 충전했다. 계속해서, 메타크롤레인, 산소, 수증기 및 질소로 이루어지는 원료 가스를 유통시켜 반응을 행했다. 원료 가스의 조성, 공급 조건, 반응 온도, 및 반응 결과를 표 4에 나타낸다.Using the metal oxide obtained in Production Example 2 as a catalyst, 4.5 g of sea sand was mixed with 0.5 g of the catalyst and charged into the reactor. Subsequently, the reaction was performed by passing a raw material gas composed of methacrolein, oxygen, water vapor, and nitrogen. Table 4 shows the composition of the source gas, supply conditions, reaction temperature, and reaction results.

Figure 112021043992453-pct00002
Figure 112021043992453-pct00002

Figure 112021043992453-pct00003
Figure 112021043992453-pct00003

Figure 112021043992453-pct00004
Figure 112021043992453-pct00004

Figure 112021043992453-pct00005
Figure 112021043992453-pct00005

표 1∼4에 나타내는 바와 같이, 적어도 몰리브데넘을 포함하는 특정한 조성비를 갖는 금속 산화물이고, 또한 특정한 환상 구조를 함유하는 금속 산화물을 촉매로서 이용한 실시예 1∼60에서는, 높은 수율로 메타크릴산이 얻어졌다. 또한 X선 회절 피크로부터, 제조예 1, 2, 5, 6, 8 및 12∼14에서 얻어진 금속 산화물이 사방정, 제조예 3 및 7에서 얻어진 금속 산화물이 삼방정, 제조예 4 및 15에서 얻어진 금속 산화물이 어모퍼스 구조라고 특정되었다.As shown in Tables 1 to 4, in Examples 1 to 60 in which a metal oxide having a specific composition ratio containing at least molybdenum and containing a specific cyclic structure was used as a catalyst, methacrylic acid was obtained in high yield. got Further, from the X-ray diffraction peak, the metal oxides obtained in Production Examples 1, 2, 5, 6, 8, and 12 to 14 are orthorhombic, the metal oxides obtained in Production Examples 3 and 7 are trigonal, and the metal oxides obtained in Production Examples 4 and 15 Metal oxides have been characterized as having an amorphous structure.

한편, 상기 환상 구조를 함유하지 않는 금속 산화물을 촉매로서 이용한 비교예 1∼8에서는, 모두 실시예와 비교하여 메타크릴산 수율이 낮은 것이 되었다.On the other hand, in Comparative Examples 1 to 8 in which a metal oxide not containing the above cyclic structure was used as a catalyst, the methacrylic acid yield was lower than that of Examples.

제조예 2에서는, 결정의 평균 길이가 7.9μm인 건조 후의 고형분에 대하여, 분쇄 처리를 행하지 않고서 금속 산화물을 얻었다. 즉, 제조예 1과 비교해서 간편한 방법으로 금속 산화물을 얻을 수 있고, 더욱이 이와 같은 금속 산화물을 촉매로서 이용한 경우는, 전술한 바와 같이 메타크릴산 제조에 있어서 연속 운전 시간이 향상된다는 효과가 얻어진다고 예상할 수 있다. 이것은, 제조예 1 및 제조예 2에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로서 이용하여, 마찬가지의 W/F 및 원료 가스 조성에서 반응을 행한, 실시예 1∼4, 57과, 실시예 59 및 60으로부터도 추측할 수 있다. 제조예 1에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 한 실시예 1∼4, 57로부터, 반응 온도가 고온이 되면 메타크릴산 수율이 크게 저하되어, 반응 온도가 317.0℃인 실시예 57에서는 메타크릴산 수율이 18.8%까지 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 이에 비해, 제조예 2에서 얻어진 금속 산화물을 촉매로 한 실시예 59 및 60으로부터는, 반응 온도가 고온인 경우에 있어서의 메타크릴산 수율의 저하가 억제되어, 반응 온도가 318.0℃인 실시예 59에서도, 29.8%로 높은 메타크릴산 수율을 유지하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 고형분에 있어서의 결정 평균 길이가 특정한 범위 내인 경우, 높은 반응 온도에서도 특정한 환상 구조를 안정되게 유지할 수 있어, 장기간 연속 운전함에 있어서 유리한 촉매를 간편한 방법으로 얻을 수 있었다고 할 수 있다.In Production Example 2, a metal oxide was obtained without pulverizing the dried solid content having an average crystal length of 7.9 µm. That is, compared to Production Example 1, the metal oxide can be obtained by a simpler method, and furthermore, when such a metal oxide is used as a catalyst, the effect of improving the continuous operation time in the production of methacrylic acid is obtained as described above. can be expected This is also inferred from Examples 1 to 4, 57 and Examples 59 and 60, in which the metal oxide obtained in Production Example 1 and Production Example 2 was used as a catalyst and the reaction was performed with the same W/F and raw material gas composition. can do. From Examples 1 to 4 and 57 using the metal oxide obtained in Production Example 1 as a catalyst, when the reaction temperature becomes high, the methacrylic acid yield is greatly reduced, and in Example 57 in which the reaction temperature is 317.0 ° C., the methacrylic acid yield is It can be seen that it is reduced to 18.8%. In contrast, in Examples 59 and 60, in which the metal oxide obtained in Production Example 2 was used as a catalyst, the decrease in methacrylic acid yield was suppressed when the reaction temperature was high, and Example 59 in which the reaction temperature was 318.0 ° C. Also, it can be seen that a high methacrylic acid yield of 29.8% is maintained. Therefore, when the crystal average length in the solid content is within a specific range, it can be said that a specific cyclic structure can be stably maintained even at a high reaction temperature, and a catalyst advantageous for long-term continuous operation can be obtained by a simple method.

Claims (43)

메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 상기 촉매는 몰리브데넘을 함유하는 금속 산화물을 포함하는 것이고, 상기 금속 산화물은 하기 조건 (a) 및 (b)를 만족하는 환상 구조를 가지는 메타크릴산 제조용 촉매로서,
(a) 하기 식(I)을 만족하는 환상 구조;
(Mo, V 및 X의 몰수의 합계):(O의 몰수)=7:35 (I)
(식(I) 중, Mo, V 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다.)
(b) 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 인접하는 꼭짓점의 산소를 공유하여 결합한 환상 구조;
상기 금속 산화물이 하기 조건 (c)를 만족하고,
(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물;
Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II)
(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0.24≤c≤0.38, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)
상기 금속 산화물이 하기 조건 (g)를 만족하는, 사방정, 삼방정 또는 어모퍼스 결정 구조를 갖는 금속 산화물인, 메타크릴산 제조용 촉매:
(g) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.
A catalyst used when producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein, wherein the catalyst comprises a metal oxide containing molybdenum, and the metal oxide satisfies the following conditions (a) and (b) As a catalyst for producing methacrylic acid having a cyclic structure,
(a) a cyclic structure satisfying the following formula (I);
(Sum of moles of Mo, V and X): (number of moles of O) = 7:35 (I)
(In formula (I), Mo, V and O represent molybdenum, vanadium and oxygen, respectively. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese, iron, copper, cobalt represents at least one element selected from the group consisting of rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium.)
(b) a cyclic structure in which seven metal-oxygen octahedrons (octahedral structures) are bonded by sharing oxygens of adjacent vertices;
The metal oxide satisfies the following condition (c),
(c) a metal oxide having a composition represented by the following formula (II);
Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)
(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0.24≤c≤0.38, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)
A catalyst for producing methacrylic acid, wherein the metal oxide is a metal oxide having an orthorhombic, trigonal or amorphous crystal structure that satisfies the following condition (g):
(g) A metal oxide showing diffraction peaks at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).
제 1 항에 있어서,
상기 금속 산화물이 하기 조건(d)∼(f)로부터 선택되는 적어도 하나를 만족하는, 메타크릴산 제조용 촉매.
(d) 상기 금속 산화물의 질량을 M1, 상기 금속 산화물에 포함되는 불활성 성분의 질량을 M2로 했을 때, 하기 식(III)을 만족하는 금속 산화물.
0≤M2/M1<0.05 (III)
(e) 상기 금속 산화물의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼과, 상기 금속 산화물을 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기하에서 60분간 유지한 후의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼의 차 스펙트럼에 있어서, 1557±10cm-1, 1456±10cm-1 및 1374±10cm-1에 흡수 피크를 갖는 금속 산화물.
(f) 질소 흡착에 의해 산출되는 BET 비표면적 S가 1.5∼60m2/g인 금속 산화물.
According to claim 1,
A catalyst for producing methacrylic acid, wherein the metal oxide satisfies at least one selected from the following conditions (d) to (f).
(d) A metal oxide that satisfies the following formula (III) when the mass of the metal oxide is M1 and the mass of the inactive component contained in the metal oxide is M2.
0≤M2/M1<0.05 (III)
(e) Difference spectrum between the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement of the metal oxide and the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement after maintaining the metal oxide in a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more for 60 minutes The metal oxide having absorption peaks at 1557 ± 10 cm -1 , 1456 ± 10 cm -1 and 1374 ± 10 cm -1 .
(f) A metal oxide having a BET specific surface area S calculated by nitrogen adsorption of 1.5 to 60 m 2 /g.
제 2 항에 있어서,
상기 금속 산화물이 하기 조건(g1)을 만족하는, 메타크릴산 제조용 촉매.
(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.
According to claim 2,
A catalyst for producing methacrylic acid, in which the metal oxide satisfies the following condition (g1).
(g1) A metal oxide showing diffraction peaks only at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).
제 2 항에 있어서,
상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° 및 27.4°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, 메타크릴산 제조용 촉매.
According to claim 2,
In the above condition (g), further 2θ = 6.6 ° ± 0.3 °, 7.9 ° ± 0.3 °, 9.0 ° ± 0.3 °, 26.4 ° ± 0.3 °, 26.9 ° ± 0.3 °, 27.2 ° ± 0.3 ° and 27.4 ° Catalyst for producing methacrylic acid, exhibiting a diffraction peak at ±0.3 °.
제 2 항에 있어서,
상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° 및 28.3°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, 메타크릴산 제조용 촉매.
According to claim 2,
In the above condition (g), further 2θ = 4.7 ° ± 0.3 °, 8.3 ° ± 0.3 °, 25.3 ° ± 0.3 °, 25.7 ° ± 0.3 °, 27.0 ° ± 0.3 °, 27.9 ° ± 0.3 ° and 28.3 ° Catalyst for producing methacrylic acid, exhibiting a diffraction peak at ±0.3 °.
제 1 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,
(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,
(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정
을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 1,
(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;
(2) Step of firing the solid content to obtain a metal oxide
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.
제 4 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,
(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,
(1b) 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하여, 고형분을 얻는 공정과,
(2b) (1b)에서 얻어진 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정
을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 4,
(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;
(1b) dispersing the solid content in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide to obtain a solid content;
(2b) Step of firing the solid content obtained in (1b) to obtain a metal oxide
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.
제 5 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,
(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,
(1b) 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하여, 고형분을 얻는 공정과,
(2b) (1b)에서 얻어진 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정
을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 5,
(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;
(1b) dispersing the solid content in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide to obtain a solid content;
(2b) Step of firing the solid content obtained in (1b) to obtain a metal oxide
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고형분이 하기 조건(h) 및 (i)를 만족하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
(h) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 길이가 2∼50μm인 고형분.
(i) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 어스펙트비가 2∼30인 고형분.
(단, 평균 어스펙트비=(결정의 평균 길이)/(결정의 평균 직경)으로 한다.)
According to any one of claims 6 to 8,
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid, wherein the solid content satisfies the following conditions (h) and (i).
(h) Solid content with an average crystal length of 2 to 50 μm as observed with an electron microscope.
(i) A solid content having an average aspect ratio of 2 to 30 as observed by an electron microscope.
(However, average aspect ratio = (average length of crystals) / (average diameter of crystals).)
제 1 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여, 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 1. 제 6 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein a catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method according to claim 6, and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. 제 7 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein a catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method according to claim 7, and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. 제 8 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein a catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method according to claim 8, and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
원료 가스로서 하기 식(IV)로 나타내는 조성을 갖는 가스를 공급하는, 메타크릴산의 제조 방법.
메타크롤레인:산소:수증기:A=k:l:m:n (IV)
(식(IV) 중, A는 질소 또는 헬륨을 나타낸다. k∼n은 각 기체의 몰 비율을 나타내고, k+l+m+n=100으로 했을 때, 0.5<k<8.0, 2.0<l<20.0, 0≤m<45이다.)
According to any one of claims 10 to 13,
A method for producing methacrylic acid, wherein a gas having a composition represented by the following formula (IV) is supplied as a raw material gas.
methacrolein:oxygen:water vapor:A=k:l:m:n (IV)
(In formula (IV), A represents nitrogen or helium. k to n represent the molar ratio of each gas, and when k + l + m + n = 100, 0.5 < k < 8.0, 2.0 < l < 20.0, 0≤m<45.)
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(V)를 만족하도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, 메타크릴산의 제조 방법.
15<W/F<550 (V)
(식(V) 중, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)
According to any one of claims 10 to 13,
A method for producing methacrylic acid in which a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500°C and the following formula (V) is satisfied.
15<W/F<550 (V)
(In formula (V), W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(VI)을 만족하도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, 메타크릴산의 제조 방법.
0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)
(식(VI) 중, S는 질소 흡착에 의해 산출되는 상기 금속 산화물의 BET 비표면적(m2/g)을 나타내고, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)
According to any one of claims 10 to 13,
A method for producing methacrylic acid, wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500°C and the following formula (VI) is satisfied.
0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)
(In formula (VI), S represents the BET specific surface area (m 2 /g) of the metal oxide calculated by nitrogen adsorption, W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F is It represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.A method for producing a methacrylic acid ester comprising esterifying methacrylic acid produced by the method according to any one of claims 10 to 13. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산을 제조하고, 해당 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.A method for producing a methacrylic acid ester comprising producing methacrylic acid by the method according to any one of claims 10 to 13 and esterifying the methacrylic acid. 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 하기 조건(b') 및 (c)를 만족하는 금속 산화물을 함유하는 메타크릴산 제조용 촉매로서,
(b') 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 결합한 환상 구조를 함유하는 금속 산화물;
(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물;
Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II)
(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0.24≤c≤0.38, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)
상기 금속 산화물이 하기 조건 (a)를 만족하는 환상 구조를 가지고,
(a) 하기 식(I)을 만족하는 환상 구조;
(Mo, V 및 X의 몰수의 합계):(O의 몰수)=7:35 (I)
(식(I) 중, Mo, V 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다.)
상기 금속 산화물이 하기 조건 (g)를 만족하는, 사방정, 삼방정 또는 어모퍼스 결정 구조를 갖는 금속 산화물인, 메타크릴산 제조용 촉매:
(g) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.
As a catalyst used when producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein, a catalyst for producing methacrylic acid containing a metal oxide satisfying the following conditions (b') and (c),
(b') a metal oxide containing a cyclic structure in which each of seven metal-oxygen octahedra (octahedral structure) is bonded;
(c) a metal oxide having a composition represented by the following formula (II);
Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)
(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0.24≤c≤0.38, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)
The metal oxide has a cyclic structure that satisfies the following condition (a),
(a) a cyclic structure satisfying the following formula (I);
(Sum of moles of Mo, V and X): (number of moles of O) = 7:35 (I)
(In formula (I), Mo, V and O represent molybdenum, vanadium and oxygen, respectively. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese, iron, copper, cobalt represents at least one element selected from the group consisting of rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium.)
A catalyst for producing methacrylic acid, wherein the metal oxide is a metal oxide having an orthorhombic, trigonal or amorphous crystal structure that satisfies the following condition (g):
(g) A metal oxide showing diffraction peaks at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).
제 19 항에 있어서,
상기 금속 산화물이 하기 조건(d)∼(f)로부터 선택되는 적어도 하나를 만족하는, 메타크릴산 제조용 촉매.
(d) 상기 금속 산화물의 질량을 M1, 상기 금속 산화물에 포함되는 불활성 성분의 질량을 M2로 했을 때, 하기 식(III)을 만족하는 금속 산화물.
0≤M2/M1<0.05 (III)
(e) 상기 금속 산화물의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼과, 상기 금속 산화물을 2.0용량% 이상의 메타크롤레인 분위기하에서 60분간 유지한 후의 FT-IR 측정에 의해 얻어지는 적외 흡수 스펙트럼의 차 스펙트럼에 있어서, 1557±10cm-1, 1456±10cm-1 및 1374±10cm-1에 흡수 피크를 갖는 금속 산화물.
(f) 질소 흡착에 의해 산출되는 BET 비표면적 S가 1.5∼60m2/g인 금속 산화물.
According to claim 19,
A catalyst for producing methacrylic acid, wherein the metal oxide satisfies at least one selected from the following conditions (d) to (f).
(d) A metal oxide that satisfies the following formula (III) when the mass of the metal oxide is M1 and the mass of the inactive component contained in the metal oxide is M2.
0≤M2/M1<0.05 (III)
(e) Difference spectrum between the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement of the metal oxide and the infrared absorption spectrum obtained by FT-IR measurement after maintaining the metal oxide in a methacrolein atmosphere of 2.0% by volume or more for 60 minutes The metal oxide having absorption peaks at 1557 ± 10 cm -1 , 1456 ± 10 cm -1 and 1374 ± 10 cm -1 .
(f) A metal oxide having a BET specific surface area S calculated by nitrogen adsorption of 1.5 to 60 m 2 /g.
제 20 항에 있어서,
상기 금속 산화물이 하기 조건(g1)을 만족하는, 메타크릴산 제조용 촉매.
(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 산화물.
21. The method of claim 20,
A catalyst for producing methacrylic acid, in which the metal oxide satisfies the following condition (g1).
(g1) A metal oxide showing diffraction peaks only at 2θ = 22.1° ± 0.3° and 45.2° ± 0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays).
제 20 항에 있어서,
상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=6.6°±0.3°, 7.9°±0.3°, 9.0°±0.3°, 26.4°±0.3°, 26.9°±0.3°, 27.2°±0.3° 및 27.4°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, 메타크릴산 제조용 촉매.
21. The method of claim 20,
In the above condition (g), further 2θ = 6.6 ° ± 0.3 °, 7.9 ° ± 0.3 °, 9.0 ° ± 0.3 °, 26.4 ° ± 0.3 °, 26.9 ° ± 0.3 °, 27.2 ° ± 0.3 ° and 27.4 ° Catalyst for producing methacrylic acid, exhibiting a diffraction peak at ±0.3 °.
제 20 항에 있어서,
상기 조건(g)에 있어서, 추가로 2θ=4.7°±0.3°, 8.3°±0.3°, 25.3°±0.3°, 25.7°±0.3°, 27.0°±0.3°, 27.9°±0.3° 및 28.3°±0.3°에 회절 피크를 나타내는, 메타크릴산 제조용 촉매.
21. The method of claim 20,
In the above condition (g), further 2θ = 4.7 ° ± 0.3 °, 8.3 ° ± 0.3 °, 25.3 ° ± 0.3 °, 25.7 ° ± 0.3 °, 27.0 ° ± 0.3 °, 27.9 ° ± 0.3 ° and 28.3 ° Catalyst for producing methacrylic acid, exhibiting a diffraction peak at ±0.3 °.
메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조할 때에 이용되는 촉매로서, 하기 조건(c) 및 (g1)을 만족하며 어모퍼스 결정 구조를 갖는 금속 산화물을 함유하는 메타크릴산 제조용 촉매로서,
(c) 하기 식(II)로 표시되는 조성을 갖는 금속 산화물;
Mo1VcXdZe(NH4)fOg (II)
(식(II) 중, Mo, V, NH4 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐, 암모늄근 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. Z는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다. c∼g는 각 성분의 몰 비율을 나타내고, 0.24≤c≤0.38, 0≤d<0.5, 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1이며, g는 상기 각 성분의 가수를 만족하는 데 필요한 산소의 몰 비율이다.)
(g1) X선 회절 패턴(Cu-Kα선 사용)에 있어서, 2θ=22.1°±0.3° 및 45.2°±0.3°에만 회절 피크를 나타내는 금속 산화물;
상기 금속 산화물이 하기 조건 (a)를 만족하는 환상 구조를 갖고,
(a) 하기 식(I)을 만족하는 환상 구조;
(Mo, V 및 X의 몰수의 합계):(O의 몰수)=7:35 (I)
(식(I) 중, Mo, V 및 O는 각각 몰리브데넘, 바나듐 및 산소를 나타낸다. X는 나이오븀, 탄탈럼, 텅스텐, 타이타늄, 알루미늄, 지르코늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 구리, 코발트, 로듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 인, 비소, 안티모니, 텔루륨, 비스무트, 붕소, 인듐, 아연, 마그네슘 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 나타낸다.)
상기 금속 산화물이 하기 조건 (b')을 만족하는, 메타크릴산 제조용 촉매.
(b') 금속-산소 팔면체(옥타헤드랄 구조체) 7개 각각이 결합한 환상 구조를 함유하는 금속 산화물.
As a catalyst used when producing methacrylic acid by oxidation of methacrolein, a catalyst for producing methacrylic acid containing a metal oxide having an amorphous crystal structure and satisfying the following conditions (c) and (g1),
(c) a metal oxide having a composition represented by the following formula (II);
Mo 1 V c X d Z e (NH 4 ) f O g (II)
(In formula (II), Mo, V, NH 4 and O respectively represent molybdenum, vanadium, ammonium root and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese , at least one element selected from the group consisting of iron, copper, cobalt, rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium. Z represents at least one element selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and calcium c to g represent the molar ratio of each component, 0.24≤c≤0.38, 0≤d<0.5 , 0≤e≤0.1, 0≤f≤0.1, and g is the molar ratio of oxygen required to satisfy the valence of each component.)
(g1) a metal oxide showing diffraction peaks only at 2θ=22.1°±0.3° and 45.2°±0.3° in an X-ray diffraction pattern (using Cu-Kα rays);
The metal oxide has a cyclic structure that satisfies the following condition (a),
(a) a cyclic structure satisfying the following formula (I);
(Sum of moles of Mo, V and X): (number of moles of O) = 7:35 (I)
(In formula (I), Mo, V and O respectively represent molybdenum, vanadium and oxygen. X is niobium, tantalum, tungsten, titanium, aluminum, zirconium, chromium, manganese, iron, copper, cobalt represents at least one element selected from the group consisting of rhodium, nickel, palladium, platinum, phosphorus, arsenic, antimony, tellurium, bismuth, boron, indium, zinc, magnesium, and cerium.)
A catalyst for producing methacrylic acid, in which the metal oxide satisfies the following condition (b').
(b') A metal oxide containing a cyclic structure in which each of seven metal-oxygen octahedra (octahedral structure) is bonded.
제 19 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,
(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,
(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정
을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 19,
(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;
(2) Step of firing the solid content to obtain a metal oxide
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.
제 24 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,
(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,
(2) 상기 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정
을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 24,
(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;
(2) Step of firing the solid content to obtain a metal oxide
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.
제 22 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,
(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,
(1b) 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하여, 고형분을 얻는 공정과,
(2b) (1b)에서 얻어진 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정
을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 22,
(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;
(1b) dispersing the solid content in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide to obtain a solid content;
(2b) Step of firing the solid content obtained in (1b) to obtain a metal oxide
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.
제 23 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하는 방법으로서,
(1) 적어도 몰리브데넘을 포함하는 수용액 또는 슬러리를 80∼300℃에서 3∼200시간 가열하여, 고형분을 생성하는 공정과,
(1b) 상기 고형분을 옥살산 수용액, 염산, 에틸렌 글라이콜 또는 과산화 수소수 중에서 분산 처리하여, 고형분을 얻는 공정과,
(2b) (1b)에서 얻어진 고형분을 소성하여, 금속 산화물을 얻는 공정
을 포함하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
A method for producing the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 23,
(1) heating an aqueous solution or slurry containing at least molybdenum at 80 to 300° C. for 3 to 200 hours to produce a solid content;
(1b) dispersing the solid content in an aqueous solution of oxalic acid, hydrochloric acid, ethylene glycol or hydrogen peroxide to obtain a solid content;
(2b) Step of firing the solid content obtained in (1b) to obtain a metal oxide
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid comprising a.
제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고형분이 하기 조건(h) 및 (i)를 만족하는, 메타크릴산 제조용 촉매의 제조 방법.
(h) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 길이가 2∼50μm인 고형분.
(i) 전자 현미경으로 관찰되는 결정의 평균 어스펙트비가 2∼30인 고형분.
(단, 평균 어스펙트비=(결정의 평균 길이)/(결정의 평균 직경)으로 한다.)
29. The method of any one of claims 25 to 28,
Method for producing a catalyst for producing methacrylic acid, wherein the solid content satisfies the following conditions (h) and (i).
(h) Solid content with an average crystal length of 2 to 50 μm as observed with an electron microscope.
(i) A solid content having an average aspect ratio of 2 to 30 as observed by an electron microscope.
(However, average aspect ratio = (average length of crystals) / (average diameter of crystals).)
제 19 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여, 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 19. 제 24 항에 기재된 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여, 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid according to claim 24. 제 25 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein a catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method according to claim 25, and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. 제 26 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein a catalyst for producing methacrylic acid is produced by the method according to claim 26, and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. 제 27 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein a catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method according to claim 27, and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. 제 28 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산 제조용 촉매를 제조하고, 해당 메타크릴산 제조용 촉매를 이용하여 메타크롤레인의 산화에 의해 메타크릴산을 제조하는 메타크릴산의 제조 방법.A method for producing methacrylic acid, wherein a catalyst for producing methacrylic acid is prepared by the method according to claim 28, and methacrylic acid is produced by oxidation of methacrolein using the catalyst for producing methacrylic acid. 제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
원료 가스로서 하기 식(IV)로 나타내는 조성을 갖는 가스를 공급하는, 메타크릴산의 제조 방법.
메타크롤레인:산소:수증기:A=k:l:m:n (IV)
(식(IV) 중, A는 질소 또는 헬륨을 나타낸다. k∼n은 각 기체의 몰 비율을 나타내고, k+l+m+n=100으로 했을 때, 0.5<k<8.0, 2.0<l<20.0, 0≤m<45이다.)
36. The method of any one of claims 30 to 35,
A method for producing methacrylic acid, wherein a gas having a composition represented by the following formula (IV) is supplied as a raw material gas.
methacrolein:oxygen:water vapor:A=k:l:m:n (IV)
(In formula (IV), A represents nitrogen or helium. k to n represent the molar ratio of each gas, and when k + l + m + n = 100, 0.5 < k < 8.0, 2.0 < l < 20.0, 0≤m<45.)
제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(V)를 만족하도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, 메타크릴산의 제조 방법.
15<W/F<550 (V)
(식(V) 중, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)
36. The method of any one of claims 30 to 35,
A method for producing methacrylic acid in which a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500°C and the following formula (V) is satisfied.
15<W/F<550 (V)
(In formula (V), W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)
제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
반응 온도가 180∼500℃이고, 하기 식(VI)을 만족하도록 메타크롤레인을 포함하는 원료 가스를 공급하는, 메타크릴산의 제조 방법.
0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)
(식(VI) 중, S는 질소 흡착에 의해 산출되는 상기 금속 산화물의 BET 비표면적(m2/g)을 나타내고, W는 반응기에 충전한 상기 금속 산화물의 질량(g)을 나타내고, F는 단위 시간당의 메타크롤레인의 공급량(mol/h)을 나타낸다.)
36. The method of any one of claims 30 to 35,
A method for producing methacrylic acid, wherein a raw material gas containing methacrolein is supplied so that the reaction temperature is 180 to 500°C and the following formula (VI) is satisfied.
0.00002<F/(S×W)<0.008 (VI)
(In formula (VI), S represents the BET specific surface area (m 2 /g) of the metal oxide calculated by nitrogen adsorption, W represents the mass (g) of the metal oxide charged in the reactor, and F is It represents the supply amount (mol/h) of methacrolein per unit time.)
제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.A method for producing a methacrylic acid ester comprising esterifying methacrylic acid produced by the method according to any one of claims 30 to 35. 제 30 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 메타크릴산을 제조하고, 해당 메타크릴산을 에스터화하는 메타크릴산 에스터의 제조 방법.A method for producing a methacrylic acid ester comprising producing methacrylic acid by the method according to any one of claims 30 to 35 and esterifying the methacrylic acid. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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