KR20070116724A - Process for preparing unsaturated aldehyde and unsaturated carboxylic acid - Google Patents

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KR20070116724A
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나오키 미우라
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

A method for preparing an unsaturated aldehyde and an unsaturated carboxylic acid is provided to inhibit the excessive heat generation at hot spot, thereby reducing the temperature at hot spot effectively and increasing the yield of acrolein and acrylic acid from propylene or methacrolein and methacrylic acid from isobutylene or t-butanol. A method for preparing an unsaturated aldehyde and an unsaturated carboxylic acid comprises the steps of supplying a compound selected from propylene, isobutylene and t-butyl alcohol and an oxygen molecule to a reactor tube filled with a mixture oxide catalyst; and carrying out the catalytic oxidation of the compound and the oxygen molecule in gas phase, wherein the reactor tube is filled with a plurality of mixture oxide catalysts in such a pattern that the catalytic activity increases from the gas inlet to the outlet. The mixture oxide catalysts comprise molybdenum, bismuth and iron, show different catalytic activities, and are heated in the presence of a reducing compound.

Description

불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법 {PROCESS FOR PREPARING UNSATURATED ALDEHYDE AND UNSATURATED CARBOXYLIC ACID}Process for preparing unsaturated aldehyde and unsaturated carboxylic acid {PROCESS FOR PREPARING UNSATURATED ALDEHYDE AND UNSATURATED CARBOXYLIC ACID}

발명이 속하는 기술분야FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 기체상에서 프로필렌, 이소부틸렌 및 tert.-부틸 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물을 산소 분자를 사용하여 촉매적으로 산화시킴으로써 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids by catalytically oxidizing a compound selected from the group consisting of propylene, isobutylene and tert.-butyl alcohol in the gas phase using oxygen molecules.

그 분야의 종래기술Prior art in the field

몰리브덴-비스무스-철 혼합 산화물 촉매의 존재 하에 기체상에서 프로필렌, 이소부틸렌 및/또는 tert.-부틸 알코올을 촉매적으로 산화시켜 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산을 제조하는 것이 당업계에 잘 알려져 있다.It is well known in the art to produce unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids by catalytic oxidation of propylene, isobutylene and / or tert.-butyl alcohol in the gas phase in the presence of molybdenum-bismuth-iron mixed oxide catalysts.

이러한 산화 반응은 통상적으로 촉매로 채워진 반응기 튜브 내에 원료 기체를 공급하여 실행된다. 상업적으로는 종종 다관식 반응기 (multitubular reactor) 를 사용하여 산화 반응을 실행한다. 산화 반응은 매우 발열성 반응이기 때문에, 통상 열점 (hot spot)으로 불리는 국소 고온 구역 (localized high-temperature zone) 이 원료 기체가 도입되는 주입구 근처에 형성되는 경향이 있다. 산화 반응이 열점에서 과도하게 진행되기 때문에, 목적 생성물의 수율이 종종 감소한다. 또한, 촉매에 큰 열 부하가 가해지기 때문에, 촉매가 회손될 수 있어서, 촉매의 수명이 단축될 수 있다. 이러한 문제는, 특히, 단위 촉매량 당 생산성을 강화시키기 위해 원료 기체 중 원료 화합물의 농도를 증가시키거나 원료 기체의 공간 속도를 증가시키는 경우에 더욱 심각해진다.This oxidation reaction is typically carried out by feeding the raw gas into a reactor tube filled with a catalyst. Commercially, oxidation reactions are often carried out using multitubular reactors. Since the oxidation reaction is very exothermic, a localized high-temperature zone, commonly called a hot spot, tends to form near the inlet through which the source gas is introduced. Since the oxidation reaction proceeds excessively at the hot spots, the yield of the desired product often decreases. In addition, since a large heat load is applied to the catalyst, the catalyst can be damaged, and the life of the catalyst can be shortened. This problem is especially aggravated when increasing the concentration of the raw compound in the raw material gas or increasing the space velocity of the raw material gas in order to enhance productivity per unit catalyst amount.

따라서, 위의 산화 반응을 통해 목적 생성물을 높은 수율로 얻고, 또한 촉매의 훼손을 억제하면서 상업적 생산 설비를 보다 장시간 가동할 수 있도록 하기 위해서는, 열점에서의 과도한 발열 반응열을 억제하여 열점의 온도를 낮추는 것이 매우 중요하다.Therefore, in order to obtain the desired product in high yield through the above oxidation reaction and to allow the commercial production equipment to operate for a longer time while suppressing the damage of the catalyst, excessive heat of the exothermic reaction at the hot spot is suppressed to lower the temperature of the hot spot. It is very important.

열점에서의 발열 반응열을 억제하기 위해 몇몇 제안이 제기되었다. 예를 들면, JP-A-47-10614 에는 열점이 쉽게 형성될 수 있는 반응기의 일부분에 존재하는 촉매를 반응에 비활성인 물질로 희석하는 것을 포함하는 방법이 개시되어 있고, GB 1529384 A 에는 원료 기체 주입구는 지지 촉매 (supported catalyst) 로 채우고 출구는 통상의 성형된 촉매로 채운 반응기를 사용하는 방법이 개시되어 있으며, JP-A-06-192144 에는, 촉매의 활성 성분 지지량이 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가하도록, 촉매의 활성 성분 지지량 구배를 갖는 지지 촉매로 반응기를 채우는 방법이 개시되어 있다. Several proposals have been made to suppress the exothermic reaction heat at the hot spot. For example, JP-A-47-10614 discloses a method comprising diluting a catalyst present in a portion of a reactor where hot spots can be easily formed with a material that is inert to the reaction, and GB 1529384 A discloses a source gas. A method of using a reactor filled with an inlet filled with a supported catalyst and an outlet filled with a conventional shaped catalyst is disclosed. In JP-A-06-192144, the amount of active component supported by the catalyst from the source gas inlet to the outlet is disclosed. To increase, a method of filling the reactor with a supported catalyst having an active component loading gradient of the catalyst is disclosed.

EP 0 450 596 A 에는, 점유 부피가 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 감소하도록, 점유 부피가 상이한 복수의 촉매로 반응기를 채우는 방법이 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,276,178 호에는, 촉매를 구성하는, 알칼리 금속 및 탈륨으 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소의 종류 및/또는 함량을 변화시키고 촉매 제조 도중 하소 온도를 변화시켜 촉매 활성을 조절한 복수의 혼합 산화물 촉매로 반응기를 충전하여, 촉매의 촉매 활성을 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가시키는 것을 포함하는 방법이 개시되어 있다. EP 0 450 596 A discloses a method of filling the reactor with a plurality of catalysts with different occupied volumes such that the occupied volume is reduced from the source gas inlet to the outlet. U. S. Patent No. 5,276, 178 discloses a plurality of mixed oxides in which the catalyst activity is controlled by varying the type and / or content of an element selected from the group consisting of alkali metals and thallium constituting the catalyst and varying the calcination temperature during catalyst preparation. A method is disclosed that involves charging a reactor with a catalyst to increase the catalytic activity of the catalyst from the source gas inlet to the outlet.

그러나, 위의 방법 어느것도 열점에서의 발열 반응열을 만족스럽게 억제할 수 없고, 상기 방법의 수율, 촉매 수명 및 작업이 상업적 생산에 반드시 충분할 수 있는 것은 아니다. However, none of the above methods can satisfactorily suppress the exothermic heat of reaction at the hot spot, and the yield, catalyst life and operation of the process may not necessarily be sufficient for commercial production.

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명의 목적은, 산화 반응 도중 열점에서의 발열 반응열을 충분히 억제하면서, 기체상에서 산소 분자를 사용하여 프로필렌, 이소부틸렌 및 tert.-부틸 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물을 촉매적으로 산화시켜 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산을 제조하는 방법으로서, 생성물의 수율을 증가시키고 촉매에 대한 열 부하를 감소시키며, 작업이 용이하고 상업적 생산면에서 유리한 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to catalytically oxidize a compound selected from the group consisting of propylene, isobutylene and tert.-butyl alcohol using oxygen molecules in the gas phase while sufficiently suppressing the exothermic heat of reaction at the hot spot during the oxidation reaction. A process for preparing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids is to increase the yield of the product, to reduce the heat load on the catalyst, to provide a process which is easy to work and advantageous in commercial production.

위의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 혼합 산화물 촉매로 채워진 반응기 튜브 내에 프로필렌, 이소부틸렌 및 tert.-부틸 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물 및 산소 분자를 공급하는 단계, 및 상기 반응기 튜브 내에서 상기 화합물과 산소 분자 간의 촉매적 산화 반응을 기체상에서 수행하는 단계를 포함하는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법으로서, 상기 반응기 튜 브가, 환원성 화합물의 존재하에 가열되는, 촉매 활성이 상이하고 각각이 몰리브덴, 비스무스 및 철을 포함하는 복수의 혼합 산화물 촉매로, 촉매의 촉매 활성이 반응기 튜브의 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가하도록 채워지는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is to supply a compound and oxygen molecules selected from the group consisting of propylene, isobutylene and tert.-butyl alcohol in a reactor tube filled with a mixed oxide catalyst, and the reactor tube A process for preparing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids comprising performing a catalytic oxidation reaction between the compound and oxygen molecules in a gaseous phase, wherein the reactor tube is heated in the presence of a reducing compound Provided are a plurality of mixed oxide catalysts, each different and comprising molybdenum, bismuth, and iron, wherein the catalyst activity of the catalyst is filled so that the catalytic activity of the reactor tube increases from the source gas inlet to the outlet. .

더욱이, 본 발명은, 혼합 산화물 촉매로 채워진 반응기 튜브에 프로필렌, 이소부틸렌 및 tert.-부틸 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물 및 산소 분자를 공급하는 단계, 및 상기 반응기 튜브에서 상기 화합물과 산소 분자 간의 촉매적 산화 반응을 기체상에서 수행하는 단계를 포함하는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법으로서, 상기 반응기 튜브가, 환원성 화합물의 존재하에 가열되는, 몰리브덴, 비스무스 및 철을 포함하는 혼합 산화물 촉매 하나 이상과, 환원성 화합물의 존재하에 가열되지 않는, 몰리브덴, 비스무스 및 철을 포함하는 혼합 산화물 촉매 하나 이상으로, 촉매의 촉매 활성이 반응기 튜브의 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가하도록 채워지는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for preparing a compound comprising: supplying a compound and oxygen molecules selected from the group consisting of propylene, isobutylene and tert.-butyl alcohol to a reactor tube filled with a mixed oxide catalyst, and the compound and oxygen molecules in the reactor tube A process for preparing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids comprising carrying out a catalytic oxidation reaction of the liver in a gas phase, wherein the reactor tube is heated in the presence of a reducing compound, a mixed oxide catalyst comprising molybdenum, bismuth and iron Unsaturated aldehyde and unsaturated, filled with at least one and mixed oxide catalyst comprising molybdenum, bismuth and iron, which are not heated in the presence of a reducing compound, such that the catalytic activity of the catalyst increases from the source gas inlet to the outlet of the reactor tube Manufacturing method of carboxylic acid The.

본 발명에 따르면, 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 도중, 열점에서의 발열 반응열이 철저히 억제되고, 열점에서의 온도를 매우 양호하게 감소시킬 수 있어, 목적 생성물을 높은 수율로 제조할 수 있다. 더욱이, 열점에서의 촉매에 대한 열 부하를 감소시킬 수 있다. According to the present invention, during the production of the unsaturated aldehyde and the unsaturated carboxylic acid, the heat of exothermic reaction at the hot spot can be completely suppressed, and the temperature at the hot spot can be reduced very well, so that the desired product can be produced in high yield. Moreover, the heat load on the catalyst at the hot spot can be reduced.

바람직한 구현예의 상세한 설명Detailed description of the preferred embodiment

불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조에 이용되는 촉매는 필수 원소로서 몰리브덴, 비스무스 및 철을 함유한 혼합 산화물을 포함한다. 상기 혼합 산화물은 몰리브덴 (Mo), 비스무스 (Bi) 및 철 (Fe) 이외에 하나 이상의 원소를 함유할 수 있다. 다른 원소의 바람직한 예에는 니켈, 코발트, 칼륨, 루비듐, 세슘, 탈륨 등이 포함된다. Catalysts used in the production of unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids include mixed oxides containing molybdenum, bismuth and iron as essential elements. The mixed oxide may contain one or more elements in addition to molybdenum (Mo), bismuth (Bi) and iron (Fe). Preferred examples of other elements include nickel, cobalt, potassium, rubidium, cesium, thallium and the like.

본 발명에 사용되는 혼합 산화물의 바람직한 예는 하기 화학식 (1) 로 나타낼 수 있다: Preferred examples of mixed oxides used in the present invention can be represented by the following general formula (1):

MoaBibFecAdBeDfDgOx (1)Mo a Bi b Fe c A d B e D f D g O x (1)

(식 중, A 는 니켈 및 코발트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, B 는 망간, 아연, 칼슘, 마그네슘, 주석 및 납으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, C 는 인, 붕소, 비소, 텔루르, 텅스텐, 안티몬, 규소, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, D 는 칼륨, 루비듐, 세슘 및 탈륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, a = 12 인 경우, b, c, d, e, f 및 g 각각은 0 < b ≤ 10, 0 < c ≤ 10, 1 ≤ d ≤ 10, 0 ≤ e ≤ 10, 0 ≤ f ≤ 1, 및 0 < g ≤ 2 를 만족시키고, x 는 산소 이외의 원소들의 산화 상태로 정의되는 값임).(Wherein A is an element selected from the group consisting of nickel and cobalt, B is an element selected from the group consisting of manganese, zinc, calcium, magnesium, tin and lead, C is phosphorus, boron, arsenic, tellurium, An element selected from the group consisting of tungsten, antimony, silicon, aluminum, titanium, zirconium and cerium, and D is an element selected from the group consisting of potassium, rubidium, cesium and thallium, when a = 12, b, c, d, e, f and g each satisfy 0 <b ≦ 10, 0 <c ≦ 10, 1 ≦ d ≦ 10, 0 ≦ e ≦ 10, 0 ≦ f ≦ 1, and 0 <g ≦ 2, and x Is a value defined as the oxidation state of elements other than oxygen).

촉매 중, 바람직하게는, 하기 조성 (산소 제외)을 갖는 것이 사용된다:Among the catalysts, preferably, those having the following composition (excluding oxygen) are used:

Mo12Bi0.1-5Fe0.5-5Co5-10Cs0.01-1 Mo 12 Bi 0.1-5 Fe 0.5-5 Co 5-10 Cs 0.01-1

Mo12Bi0.1-5Fe0.5-5Co5-10Sb0.1-5Si0.1-5K0.01-1 Mo 12 Bi 0.1-5 Fe 0.5-5 Co 5-10 Sb 0.1-5 Si 0.1-5 K 0.01-1

Mo12Bi0.1-5Fe0.5-5Ni5-10Sb0.1-5Tl0.01-1.Mo 12 Bi 0.1-5 Fe 0.5-5 Ni 5-10 Sb 0.1-5 Tl 0.01-1 .

촉매 제조를 위한 원료로서, 산화물, 질산염, 황산염, 탄산염, 수산화물, 옥소산 및 이의 알루미늄염, 할로겐화물 등과 같은 촉매에 함유되는 원소의 화합물을 상기 원자비를 충족하는데 충분한 양으로 사용할 수 있다. 몰리브덴 화합물의 구체적 예에는 삼산화몰리브덴, 몰리브덴산, 암모늄 파라몰리브데이트 등이 포함된다. 비스무스 화합물의 구체적 예에는 산화비스무스, 질산비스무스, 황산비스무스 등이 포함된다. 철 화합물의 구체적인 예에는 질산철 (III), 황산철 (III), 염화철 (III) 등이 포함된다. As raw materials for the preparation of the catalyst, compounds of elements contained in the catalyst such as oxides, nitrates, sulfates, carbonates, hydroxides, oxo acids and aluminum salts, halides and the like can be used in an amount sufficient to satisfy the above atomic ratio. Specific examples of the molybdenum compound include molybdenum trioxide, molybdate, ammonium paramolybdate and the like. Specific examples of the bismuth compound include bismuth oxide, bismuth nitrate, bismuth sulfate and the like. Specific examples of the iron compound include iron (III) nitrate, iron (III) sulfate, iron (III) chloride and the like.

혼합 산화물을 포함하는 촉매는 통상적으로 촉매의 원료를 수중에서 혼합하여 수용액 또는 수성 슬러리를 수득하고, 상기 용액 또는 슬러리를 건조한 후, 건조된 물질을 산소 분자를 함유한 대기 중에서 하소하여 제조할 수 있다 (JP-A-59-46132, JP-A-60-163830, JP-A-2000-288396 등 참조). 여기서, 혼련기, 박스형 건조기, 드럼형 통류 (through-flow) 건조기, 스프레이 건조기, 플래쉬 (flash) 건조기 등과 같은 종래의 건조 장치를 사용하여 건조시킬 수 있다. A catalyst comprising a mixed oxide is usually prepared by mixing the raw materials of the catalyst in water to obtain an aqueous solution or an aqueous slurry, drying the solution or slurry, and then calcining the dried material in an atmosphere containing oxygen molecules. (See JP-A-59-46132, JP-A-60-163830, JP-A-2000-288396, etc.). Here, it can be dried using a conventional drying apparatus such as a kneader, a box type dryer, a drum type through-flow dryer, a spray dryer, a flash dryer and the like.

상기 하소 방법에 사용되는 산소 분자의 농도는 통상적으로 1 내지 30 부피%, 바람직하게는 10 내지 25 부피% 이다. 산소 분자로서, 공기 또는 순수한 산소를 사용할 수 있다. 산소 분자는 임의로 질소, 이산화탄소, 물, 헬륨, 아르곤 등으로 희석될 수 있다. The concentration of oxygen molecules used in the calcination method is usually 1 to 30% by volume, preferably 10 to 25% by volume. As the oxygen molecule, air or pure oxygen can be used. Oxygen molecules may optionally be diluted with nitrogen, carbon dioxide, water, helium, argon, and the like.

하소 온도는 통상적으로 300 내지 600 ℃, 바람직하게는 400 내지 550 ℃ 이 다. 하소 시간은 통상적으로 5 분 내지 40 시간, 바람직하게는 1 내지 20 시간이다. The calcination temperature is usually 300 to 600 ° C, preferably 400 to 550 ° C. The calcination time is usually 5 minutes to 40 hours, preferably 1 to 20 hours.

촉매는 통상적으로는 목적된 형태로 형상화된다. 바람직하게는, 촉매는 정제화, 사출 성형 등을 통해 고리, 펠렛, 구 (sphere) 등의 형태로 성형된다. 산소 분자를 함유하는 대기 중에서의 하소 전 또는 후, 또는 하기에 설명되는 촉매의 환원 처리 후에 형상화할 수 있다. 촉매를 형상화할 때, 상기 촉매가 사용되는 산화 반응에 실질적으로 비활성인 무기 섬유를 촉매에 첨가하여, 촉매의 기계 강도를 향상시킬 수 있다 (예를 들면 JP-A-09-52053 참조).The catalyst is usually shaped into the desired form. Preferably, the catalyst is shaped into rings, pellets, spheres and the like through tableting, injection molding and the like. It can be shaped before or after calcination in the atmosphere containing oxygen molecules or after the reduction treatment of the catalyst described below. When shaping the catalyst, inorganic fibers which are substantially inert to the oxidation reaction in which the catalyst is used can be added to the catalyst to improve the mechanical strength of the catalyst (see eg JP-A-09-52053).

환원성 화합물의 존재 하에 촉매를 가열하여 촉매의 활성을 조절할 수 있다 (이하, 환원성 화합물 존재하에서의 이러한 촉매 가열을 "환원 처리"로 간단히 칭할 수 있음).The activity of the catalyst can be adjusted by heating the catalyst in the presence of the reducing compound (hereinafter such heating of the catalyst in the presence of the reducing compound may be referred to simply as " reduction treatment ").

환원성 화합물의 예에는 수소, 암모니아, 일산화탄소, 탄화수소, 알코올, 알데히드, 아민 등이 포함된다. 이들은 임의로는 이들 중 둘 이상의 혼합물로서 이용될 수 있다. 바람직하게는, 각 탄화수소, 알코올, 알데히드 및 아민은 1 내지 약 6 개의 탄소 원자를 갖는다. 상기 탄화수소의 구체적 예에는 메탄, 에칸, 프로판, n-부탄, 이소부탄 등과 같은 포화 지방족 탄화수소; 에틸렌, 프로필렌, α-부틸렌, β-부틸렌, 이소부틸렌 등과 같은 불포화 지방족 탄화수소; 벤젠 등이 포함된다. 상기 알코올의 구체적 예에는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, sec.-부탄올, tert.-부탄올 등과 같은 포화 지방족 알코올; 알릴 알코올, 크로틸 알코올, 메탈릴 알코올 등과 같은 불포화 지방 족 알코올; 및 페놀이 포함된다. 상기 알데히드의 구체적인 예에는 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, n-부틸알데히드, 이소부틸알데히드 등과 같은 포화 지방족 알데히드; 및 아크롤레인, 크로톤알데히드, 메타크롤레인 등과 같은 불포화 지방족 알데히드가 포함된다. 상기 아민의 구체적 예에는 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민 등과 같은 포화 지방족 아민; 알릴아민, 디알릴아민 등과 같은 불포화 지방족 아민; 및 아닐린이 포함된다. Examples of reducing compounds include hydrogen, ammonia, carbon monoxide, hydrocarbons, alcohols, aldehydes, amines and the like. These may optionally be used as a mixture of two or more of them. Preferably, each hydrocarbon, alcohol, aldehyde and amine has 1 to about 6 carbon atoms. Specific examples of the hydrocarbon include saturated aliphatic hydrocarbons such as methane, ecan, propane, n-butane, isobutane, and the like; Unsaturated aliphatic hydrocarbons such as ethylene, propylene, α-butylene, β-butylene, isobutylene and the like; Benzene and the like. Specific examples of the alcohol include saturated aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec.-butanol, tert.-butanol, and the like; Unsaturated aliphatic alcohols such as allyl alcohol, crotyl alcohol, metallyl alcohol and the like; And phenols. Specific examples of the aldehyde include saturated aliphatic aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, n-butylaldehyde, isobutylaldehyde and the like; And unsaturated aliphatic aldehydes such as acrolein, crotonaldehyde, methacrolein and the like. Specific examples of the amine include saturated aliphatic amines such as methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, and the like; Unsaturated aliphatic amines such as allylamine, diallylamine and the like; And aniline.

촉매는 상기 환원성 화합물을 함유하는 기체 중에서 촉매를 가열하여 환원시킨다. 기체 중 환원성 화합물의 농도는 통상적으로 0.1 내지 50 부피%, 바람직하게는 1 내지 30 부피% 이다. 환원성 화합물을 질소, 이산화탄소, 물, 헬륨, 아르곤 등으로 희석하여 상기 농도를 수득한다. 산소 분자는 상기 촉매의 환원 효과가 훼손되지 않을 정도의 함량으로 존재할 수 있다. 바람직하게는, 산소 분자는 존재하지 않는다. The catalyst is reduced by heating the catalyst in a gas containing the reducing compound. The concentration of the reducing compound in the gas is usually from 0.1 to 50% by volume, preferably from 1 to 30% by volume. The reducing compound is diluted with nitrogen, carbon dioxide, water, helium, argon and the like to obtain the above concentration. Oxygen molecules may be present in an amount such that the reduction effect of the catalyst is not impaired. Preferably, no oxygen molecules are present.

환원 온도는 통상적으로 200 내지 600 ℃, 바람직하게는 250 내지 550 ℃ 이다. 환원 시간은 통상적으로 5 분 내지 20 시간, 바람직하게는 30 분 내지 10 시간이다. 바람직하게는, 촉매를 튜브형 용기 또는 박스형 용기에 충전하고, 환원성 화합물을 함유한 기체가 상기 용기를 흘러 지나가도록 하여 촉매를 환원시킨다. 이 경우, 용기로부터 배출된 기체는, 필요한 경우, 상기 용기로 재순환될 수 있다. The reduction temperature is usually 200 to 600 ° C, preferably 250 to 550 ° C. The reduction time is usually 5 minutes to 20 hours, preferably 30 minutes to 10 hours. Preferably, the catalyst is charged into a tubular vessel or box vessel, and the gas is reduced by allowing a gas containing a reducing compound to flow through the vessel. In this case, the gas discharged from the container can be recycled to the container, if necessary.

일반적으로, 촉매의 중량은 환원 처리 후에 감소한다. 촉매의 중량 손실 퍼센티지는 하기 식에 따라 계산된다:In general, the weight of the catalyst decreases after the reduction treatment. The weight loss percentage of the catalyst is calculated according to the following formula:

중량 손실 (%) = [(CWb - CWa)/CWb] × 100Weight loss (%) = [(CW b -CW a ) / CW b ] × 100

(식 중, CWb 는 환원 처리 전 촉매의 중량이고, CWa 는 환원 처리 후 촉매의 중량임).(Wherein, CW b is the weight of the catalyst before the reduction treatment, CW a is the weight of the catalyst after the reduction treatment).

촉매의 중량 손실은 촉매 중 격자 산소 원자의 손실을 초래할 수 있고, 상기 격자 산소 원자의 손실은 촉매 활성을 변화시킬 수 있다. 환원 시간 및/또는 환원 온도를 선택하여 촉매의 환원도를 조정할 수 있다. 한편으로는, 촉매의 환원이 진행될수록 촉매의 중량 손실이 증가하는 경향이 있다. 다른 한편으로는, 촉매의 환원이 진행될수록, 촉매 활성이 잠시 동안 증가하여 최대치에 도달한 후, 점차적으로 감소한다. 따라서, 촉매의 중량 손실이 증가할수록 촉매 활성이 반드시 증가하는 것은 아니다. 일반적으로, 중량 손실이 0.01 내지 6 % 인 촉매가 환원 처리되지 않은 촉매보다 더 높은 촉매 활성을 갖는다. 따라서, 중량 손실이 0.01 내지 6 % 인 촉매를 반응기 튜브 내에 채워지는 촉매 중 하나로서 사용하는 것이 바람직하다. 중량 손실이 6 % 초과인 촉매를 그 자체로 사용할 수 있으나, 산소 분자-함유 기체 중에서 다시 하소시킨 후, 환원시켜, 그의 촉매 활성을 조정하는 것이 바람직하다.Loss of weight of the catalyst can result in the loss of lattice oxygen atoms in the catalyst, and the loss of lattice oxygen atoms can change the catalytic activity. The degree of reduction of the catalyst can be adjusted by selecting a reduction time and / or a reduction temperature. On the other hand, the weight loss of the catalyst tends to increase as the reduction of the catalyst proceeds. On the other hand, as the reduction of the catalyst proceeds, the catalyst activity increases for a while, reaches a maximum, and then gradually decreases. Thus, the catalyst activity does not necessarily increase as the weight loss of the catalyst increases. In general, catalysts with a weight loss of 0.01 to 6% have higher catalytic activity than unreduced catalysts. Therefore, it is preferable to use a catalyst having a weight loss of 0.01 to 6% as one of the catalysts filled in the reactor tube. A catalyst with a weight loss of more than 6% can be used by itself, but it is preferred to calcinate again in an oxygen molecule-containing gas and then reduce to adjust its catalytic activity.

훤원 처리 과정에서, 환원성 화합물 그 자체 및/또는 환원성 화합물에서 유래되는 분해 물질이, 환원성 화합물의 종류, 열처리 조건 등에 따라, 환원 처리 후에 촉매에 잔류할 수 있다. 그와 같은 경우, 잔류물의 중량을 측정하고 촉매 총 중량에서 제하여, 순수 촉매 중량을 계산한다. 잔유물은 전형적으로 탄소일 수 있기 때문에, 총 탄소 (TC) 를 측정하여 잔유물 중량을 측정할 수 있다. In the source treatment process, the decomposing substance derived from the reducing compound itself and / or the reducing compound may remain in the catalyst after the reducing treatment, depending on the kind of reducing compound, heat treatment conditions, and the like. In such a case, the weight of the residue is measured and subtracted from the total weight of the catalyst to calculate the pure catalyst weight. Since the residue can typically be carbon, the total carbon (TC) can be measured to determine the weight of the residue.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 환원 처리를 통해 수득되는 촉매 활성이 상이한 복수의 촉매를, 촉매의 촉매 활성이 반응기의 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가하도록, 반응기 튜브에 채운다. 선택적으로는, 환원 처리된 촉매(들)과 환원 처리되지 않은 촉매를, 촉매의 촉매 활성이 반응기의 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가하도록, 반응기 튜브에 채운다. 이어서, 원료 화합물과 산소 분자 간의 기체상에서의 촉매적 산화 반응을 상기 반응기 튜브 내에서 수행한다. 촉매는 반응기 튜브의 주입구 또는 출구로부터 충전될 수 있다.In the method of the present invention, a plurality of catalysts having different catalytic activities obtained through the reduction treatment are filled in a reactor tube such that the catalytic activity of the catalyst increases from the source gas inlet to the outlet of the reactor. Optionally, the reduced treated catalyst (s) and unreduced catalyst are charged to the reactor tube such that the catalytic activity of the catalyst increases from the source gas inlet to the outlet of the reactor. A catalytic oxidation reaction in the gas phase between the starting compound and the oxygen molecules is then carried out in the reactor tube. The catalyst can be charged from the inlet or outlet of the reactor tube.

조절된 촉매 활성을 갖는 복수의 촉매를 특정 순서로 반응기 튜브에 채운 후, 상기 반응기 튜브를 촉매적 산화 반응을 수행하는데 사용하는 경우, 열점에서의 발열 반응열이 효과적으로 억제되고, 따라서, 목적 생성물을 높은 총 수율로 수득할 수 있다. When a plurality of catalysts having controlled catalytic activity are filled in a reactor tube in a specific order, and then the reactor tube is used for carrying out the catalytic oxidation reaction, the exothermic heat of reaction at the hot spot is effectively suppressed, thus increasing the desired product. Can be obtained in total yield.

본 발명의 방법에서, 촉매의 종류가 증가할수록, 반응기 튜브 내 온도 분포를 더욱 효과적으로 조절할 수 있다. 그러나, 촉매의 종류가 증가하는 경우 촉매의 제조 및 상기 촉매를 채우는 과정이 복잡하게 된다. 따라서, 두 종류의 촉매를 반응기 튜브에 채우는 것이 바람직하다.In the process of the invention, as the type of catalyst increases, the temperature distribution in the reactor tube can be more effectively controlled. However, when the type of catalyst increases, the process of preparing the catalyst and filling the catalyst becomes complicated. Therefore, it is desirable to fill two reactor catalysts in a reactor tube.

반응기에 채우는 촉매의 형상은 동일하거나 상이할 수 있다. 열점에서 발열 반응열을 억제하는 종래 방법 중 임의의 것을 본 발명과 조합시킬 수 있다. The shape of the catalyst filling the reactor may be the same or different. Any of the conventional methods of suppressing exothermic reaction heat at hot spots can be combined with the present invention.

본 발명의 방법에서, 프로필렌, 이소부틸렌 및 tert.-부틸 알코올로 이루어 지는 군으로부터 선택되는 원료 화합물과 산소 분자를 반응기 튜브에 공급하여, 기체상 촉매적 산화 반응을 수행한다. 상업적 생산에 있어서, 전술한 반응기 튜브를 포함하는 고정층 다관식 반응기가 사용된다. In the process of the present invention, a gaseous catalytic oxidation reaction is carried out by feeding oxygen molecules and a raw material compound selected from the group consisting of propylene, isobutylene and tert.-butyl alcohol. In commercial production, a fixed bed multi-tubular reactor is used comprising the reactor tubes described above.

산소 분자로서 통상적으로 공기가 사용된다. 원료 화합물과 산소 분자와는 별도로, 원료 기체는 임의로 질소, 이산화탄소, 일산화탄소, 스팀 등과 같은 다른 기체 물질을 함유할 수 있다.As the oxygen molecule, air is usually used. Apart from the raw compound and the oxygen molecules, the raw gas may optionally contain other gaseous substances such as nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, steam and the like.

반응 온도는 통상적으로 250 내지 400 ℃ 이다. 감압이 사용될 수 있으나, 반응 압력은 통상적으로 대기압 내지 500 kPa 이다. 산소 분자 대 원료 화합물의 몰 비는 일반적으로 1:1 내지 3:1 이다. 원료 기체의 공간 속도는 표준 온도 및 압력 (STP)에서 통상적으로 500 내지 5,000/시간이다. The reaction temperature is usually 250 to 400 ° C. Decompression may be used, but the reaction pressure is typically from atmospheric pressure to 500 kPa. The molar ratio of oxygen molecules to raw compound is generally from 1: 1 to 3: 1. The space velocity of the feed gas is typically 500 to 5,000 / hour at standard temperature and pressure (STP).

본 발명에 따르면, 열점에서의 과도한 발열 반응열을 충분히 억제할 수 있어, 열점에서의 온도를 효과적으로 낮출 수 있다. 따라서, 프로필렌으로부터 아크롤레인 및 아크릴산을, 또는 이소부틸렌 또는 tert.-부탄올로부터 메타크롤레인 및 메타크릴산을 높은 수율로 생성할 수 있다. According to the present invention, excessive heat of exothermic reaction at the hot spot can be sufficiently suppressed, so that the temperature at the hot spot can be effectively lowered. Thus, it is possible to produce acrolein and acrylic acid from propylene or methacrolein and methacrylic acid from isobutylene or tert.-butanol in high yields.

실시예Example

본 발명은 하기 실시예를 통해 설명될 것이나, 이는 본 발명의 범주를 어떤 식으로든 제한하는 것은 아니다. 달리 지시되지 않는 한, 기체의 부피 및 공간 속도는 STP 에서의 것이다. 하기 실시예에서, 전환율 (%) 및 총 수율 (%) 은 다음과 같이 정의된다:The invention will be illustrated by the following examples, which do not in any way limit the scope of the invention. Unless otherwise indicated, the volume and space velocity of the gas are from STP. In the following examples, the conversion rate (%) and total yield (%) are defined as follows:

전환율 (%) = 100 × [(공급된 이소부틸렌의 몰) - (비반응 이소부틸렌의 몰)]/(공급된 이소부틸렌의 몰);% Conversion = 100 x [(moles of isobutylene fed)-(moles of unreacted isobutylene)] / (moles of isobutylene fed);

총 수율 (%) = 100 × [메타크롤레인 및 메타크릴산의 총 몰]/(공급된 이소부틸렌의 몰).Total yield (%) = 100 × [total moles of methacrolein and methacrylic acid] / (moles of isobutylene fed).

비교예 1Comparative Example 1

(a) 촉매 제조(a) preparation of catalyst

암모늄 몰리브데이트 [(NH4)6Mo7O24·4H2O] (13,241 g) 를 온수 (15,000 g) 에 용해시켰다. 이 용액을 "용액 A" 로 칭한다. 별도로, 질산철 (III) [Fe(NO3)3·9H2O] (6,060 g), 질산코발트 [Co(NO3)3·6H2O] (13,096 g) 및 질산세슘 [CsNO3] (585 g) 을 온수 (6,000 g) 에 용해시킨 후, 질산비스무스 [Bi(NO3)3·5H2O] (2,910 g) 을 용해시켰다. 이 용액을 "용액 B" 로 칭한다. 용액 B 를 교반하면서 용액 A 에 부어 슬러리를 수득하였다. 이어서, 슬러리를 플래쉬 건조기에서 건조시켜 건조물을 수득하였다. 상기 건조물 100 중량부에 실리카-알루미나 섬유 (RFC 400-SL, SAINT-GOBAIN TM 제조) 6 중량부를 첨가하고, 혼합물을 각각이 외부 직경 6.3 mm, 내부 직경 2.5 mm 그리고 길이 6 mm 인 고리 형태로 성형하고, 516 ℃ 에서 공기 스트림 하에 6 시간 동안 하소시켜, 촉매 A 를 수득하였다. 이 촉매는 몰리브덴 원자 12 개당 비스무스 원자 0.96 개, 철 원자 2.4 개, 코발트 원자 7.2 개 및 세슘 원자 0.48 개를 함유하였다. Ammonium molybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O] (13,241 g) was dissolved in warm water (15,000 g). This solution is referred to as "solution A". Separately, iron (III) nitrate [Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O] (6,060 g), cobalt nitrate [Co (NO 3 ) 3 .6H 2 O] (13,096 g) and cesium nitrate [CsNO 3 ] ( 585 g) was dissolved in warm water (6,000 g), followed by dissolving bismuth nitrate [Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O] (2,910 g). This solution is referred to as "solution B". Solution B was poured into Solution A with stirring to obtain a slurry. The slurry was then dried in a flash dryer to yield a dry matter. 6 parts by weight of silica-alumina fiber (manufactured by RFC 400-SL, manufactured by SAINT-GOBAIN ™) was added to 100 parts by weight of the dried product, and the mixture was molded into rings having an outer diameter of 6.3 mm, an inner diameter of 2.5 mm and a length of 6 mm, respectively. And calcined at 516 ° C. under an air stream for 6 hours to afford catalyst A. This catalyst contained 0.96 bismuth atoms, 2.4 iron atoms, 7.2 cobalt atoms and 0.48 cesium atoms per 12 molybdenum atoms.

(b) 산화 반응(b) oxidation

앞의 단계 (a) 에서 제조된 촉매 A (13 ml) 를 내부 직경이 18 mm 인 유리 반응기 튜브에 채웠다. 이어서, 촉매 A 로 채워진 반응기 튜브를 통해, 이소부틸렌, 산소, 질소 및 스팀의 혼합 기체 (1:2.2:6.7:2.1 의 몰비) 를 공간 속도 750/시간으로 공급하여, 360 ℃ 의 반응 온도 (반응기 튜브를 가열하기 위한 열원의 온도) 에서 이소부틸렌을 산화시켰다. 이소부틸렌의 전환율, 및 메타크롤레인과 메타크릴산의 총 수율을 표 1 에 제시하였다. Catalyst A (13 ml) prepared in the previous step (a) was charged to a glass reactor tube with an internal diameter of 18 mm. Then, through a reactor tube filled with catalyst A, a mixed gas of isobutylene, oxygen, nitrogen and steam (molar ratio of 1: 2.2: 6.7: 2.1) was supplied at a space velocity of 750 / hour to give a reaction temperature of 360 ° C ( Isobutylene was oxidized at the temperature of the heat source for heating the reactor tube. The conversion of isobutylene and the total yield of methacrolein and methacrylic acid are shown in Table 1.

비교예 2Comparative Example 2

비교예 1 의 단계 (a) 에서 제조된 촉매 A (50 g) 를 유리 튜브에 채우고, 수소와 질소의 혼합 기체 (20:80 의 부피비) 를 200 ml/분의 유속으로 유리 튜브에 공급하여, 400 ℃ 에서 3 시간 동안 촉매 A 를 환원시켰다. 이어서, 수소의 공급을 중단하고, 촉매 A 를 함유한 유리 튜브를 질소 스트림 하에서 실온으로 냉각하였다. 이를 통해, 환원된 촉매인 촉매 B 를 수득하였다. 환원 처리에 의해 발생한 촉매의 중량 손실은 3.52 % 였다.Catalyst A (50 g) prepared in step (a) of Comparative Example 1 was charged to a glass tube, and a mixed gas of hydrogen and nitrogen (volume ratio of 20:80) was supplied to the glass tube at a flow rate of 200 ml / min, Catalyst A was reduced at 400 ° C. for 3 hours. The supply of hydrogen was then stopped and the glass tube containing catalyst A was cooled to room temperature under a stream of nitrogen. This gave Catalyst B as a reduced catalyst. The weight loss of the catalyst generated by the reduction treatment was 3.52%.

촉매 A 대신 촉매 B 를 사용하고 반응 온도를 360 ℃ 에서 320 ℃ 로 변화시킨 것을 제외하고는, 비교예 1 의 단계 (b) 에서와 동일한 방식으로 산화 반응을 수행하였다. 그 결과를 표 1 에 제시하였다.The oxidation reaction was carried out in the same manner as in step (b) of Comparative Example 1, except that Catalyst B was used instead of Catalyst A and the reaction temperature was changed from 360 ° C. to 320 ° C. The results are shown in Table 1.

비교예 3Comparative Example 3

환원 처리에서 수소와 질소의 혼합 기체 (10:90 의 부피비)를 사용하고, 환원 온도를 400 ℃ 에서 250 ℃ 로 변화시키고, 반응 시간을 3 시간에서 1 시간으로 변화시킨 것을 제외하고는, 비교예 2 에서와 동일한 방식으로 환원된 촉매인 촉매 C 를 제조하였다. 상기 환원 처리에 의해 발생한 촉매의 중량 손실은 0.04 % 였다.Comparative example except that a mixed gas of hydrogen and nitrogen (volume ratio of 10:90) was used in the reduction treatment, the reduction temperature was changed from 400 ° C to 250 ° C, and the reaction time was changed from 3 hours to 1 hour. Catalyst C, a reduced catalyst, was prepared in the same manner as in Example 2. The weight loss of the catalyst produced by the reduction treatment was 0.04%.

촉매 A 대신 촉매 C 를 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1 의 단계 (b) 와 동일한 방식으로 산화 반응을 수행하였다. 그 결과를 표 1 에 제시하였다. The oxidation reaction was carried out in the same manner as in step (b) of Comparative Example 1, except that Catalyst C was used instead of Catalyst A. The results are shown in Table 1.

실시예 1Example 1

비교예 1 의 단계 (a) 에서 제조된 촉매 A (6.5 ml; 전체 촉매의 50 부피%) 를 내부 직경이 18 mm 인 유리 반응기 튜브의 원료 기체 주입구 구역에 채우고, 비교예 2 에서 제조된 촉매 B (6.5 ml; 전체 촉매의 50 부피%) 를 상기 반응기 튜브의 출구 구역에 채웠다. 상기 반응기 튜브 내로, 이소부틸렌, 산소, 질소 및 스팀의 혼합 기체 (1:2.2:6.7:2.1 의 부피비) 를 공간 속도 750 /시간으로 공급하여, 330 ℃ 에서 산화 반응을 수행하였다. 이소부틸렌의 전환율, 및 메타크롤레인과 메타크릴산의 총 수율을 표 1 에 제시하였다. Catalyst A prepared in step (a) of Comparative Example 1 (6.5 ml; 50% by volume of total catalyst) was charged to the feed gas inlet zone of a glass reactor tube with an internal diameter of 18 mm, and Catalyst B prepared in Comparative Example 2 (6.5 ml; 50 vol% of total catalyst) was charged to the outlet zone of the reactor tube. Into the reactor tube, a mixed gas of isobutylene, oxygen, nitrogen, and steam (volume ratio of 1: 2.2: 6.7: 2.1) was supplied at a space velocity of 750 / hour to perform an oxidation reaction at 330 ° C. The conversion of isobutylene and the total yield of methacrolein and methacrylic acid are shown in Table 1.

실시예 2Example 2

촉매 A 대신에 비교예 3 에서 제조된 촉매 C (6.5 ml; 전체 촉매의 50 부피%) 를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1 에서와 동일한 방식으로 산화 반응을 수행하였다. 그 결과를 표 1 에 제시하였다. The oxidation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that Catalyst C (6.5 ml; 50 vol% of the total catalyst) prepared in Comparative Example 3 was used instead of Catalyst A. The results are shown in Table 1.

촉매 주입구/출구Catalyst inlet / outlet 반응 온도 (℃)Reaction temperature (℃) ΔT (℃)ΔT (℃) 전환율 (%)% Conversion 총 수율 (%)Total yield (%) 비교예 1Comparative Example 1 촉매 A 의 단일층Monolayer of Catalyst A 360360 7070 99.099.0 76.676.6 비교예 2Comparative Example 2 촉매 B 의 단일층Monolayer of Catalyst B 320320 6666 99.399.3 77.677.6 비교예 3Comparative Example 3 촉매 C 의 단일층Monolayer of Catalyst C 360360 7373 99.399.3 76.976.9 실시예 1Example 1 촉매 A/촉매 BCatalyst A / Catalyst B 330330 6363 99.499.4 78.878.8 실시예 2Example 2 촉매 C/촉매 BCatalyst C / Catalyst B 330330 6464 99.399.3 79.079.0

실시예 1 및 2, 및 비교예 1 내지 3 에서, 이소부틸렌의 전환율이 약 99 % 에 도달하도록 반응 온도 (반응기 튜브를 가열하기 위한 열원의 온도) 를 조절하여 반응 결과를 평가하였다. 표 1 에서, ΔT 는 열점에서의 온도와 반응 온도의 차를 나타낸다 (ΔT = 전자 - 후자).In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, the reaction results were adjusted by adjusting the reaction temperature (temperature of the heat source for heating the reactor tube) so that the conversion of isobutylene reached about 99%. In Table 1, ΔT represents the difference between the temperature at the hot spot and the reaction temperature (ΔT = former-latter).

촉매 A 및 촉매 C 를 각각 단독으로 사용한 비교예 1 및 3 에서, 약 99 % 의 전환율을 달성하기 위해서는 반응 온도를 높여야 했고, 총 수율은 낮았다. 또한, 비교예 1 및 3 에서, ΔT 가 컸고, 따라서 촉매에 대한 열 부하가 높았다. 촉매 B 를 단독으로 사용한 비교예 2 에서, 반응 온도 및 ΔT 를 낮출 수 있었으나, 총 수율이 약간 낮았다. In Comparative Examples 1 and 3, in which Catalyst A and Catalyst C were used alone, respectively, the reaction temperature had to be increased in order to achieve about 99% conversion, and the total yield was low. Also, in Comparative Examples 1 and 3, ΔT was large, and thus the heat load on the catalyst was high. In Comparative Example 2 using Catalyst B alone, the reaction temperature and ΔT could be lowered, but the total yield was slightly lower.

반대로, 촉매의 촉매 활성이 반응기 튜브의 주입구에서부터 출구까지 증가하도록 반응기 튜브에 촉매 A 와 B, 또는 촉매 C 와 B 를 채운 경우, 각각 단일 촉매를 사용한 비교예에서보다 ΔT 가 더 작았다. 즉, 열점에서의 발열을 효과적으로 억제할 수 있었고, 총 수율이 보다 높았다. In contrast, when the catalyst tubes were filled with catalysts A and B or catalysts C and B such that the catalytic activity of the catalyst increased from the inlet to the outlet of the reactor tube, ΔT was smaller than in the comparative example using a single catalyst, respectively. That is, the heat generation at the hot spot could be effectively suppressed, and the total yield was higher.

본 발명에 따르면, 열점에서의 과도한 발열을 억제할 수 있어, 열점에서의 온도를 효과적으로 낮출 수 있다. 따라서, 프로필렌으로부터 아크롤레인 및 아크릴산을, 또는 이소부틸렌 또는 tert.-부탄올로부터 메타크롤레인 및 메타크릴산을 높은 수율로 생성할 수 있다.According to the present invention, excessive heat generation at the hot spot can be suppressed, so that the temperature at the hot spot can be effectively lowered. Thus, it is possible to produce acrolein and acrylic acid from propylene or methacrolein and methacrylic acid from isobutylene or tert.-butanol in high yields.

Claims (6)

혼합 산화물 촉매로 채워진 반응기 튜브에 프로필렌, 이소부틸렌 및 tert.-부틸 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물 및 산소 분자를 공급하는 단계, 및 상기 반응기 튜브에서 상기 화합물과 산소 분자 간의 촉매적 산화 반응을 기체상에서 수행하는 단계를 포함하는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법으로서, 상기 반응기 튜브가, 환원성 화합물의 존재하에 가열되는, 촉매 활성이 상이하고 각각이 몰리브덴, 비스무스 및 철을 포함하는 복수의 혼합 산화물 촉매로, 촉매의 촉매 활성이 반응기 튜브의 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가하도록 채워지는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법. Supplying a compound selected from the group consisting of propylene, isobutylene and tert.-butyl alcohol and oxygen molecules to a reactor tube filled with a mixed oxide catalyst, and catalytic oxidation reaction between the compound and oxygen molecules in the reactor tube A process for preparing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids comprising performing in a gas phase, wherein the reactor tubes are heated in the presence of a reducing compound, each having a plurality of different catalytic activities, each comprising molybdenum, bismuth and iron. A process for producing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids with mixed oxide catalysts, wherein the catalytic activity of the catalyst is increased from the source gas inlet to the outlet of the reactor tube. 혼합 산화물 촉매로 채워진 반응기 튜브에 프로필렌, 이소부틸렌 및 tert.-부틸 알코올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물 및 산소 분자를 공급하는 단계, 및 상기 반응기 튜브에서 상기 화합물과 산소 분자 간의 촉매적 산화 반응을 기체상에서 수행하는 단계를 포함하는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법으로서, 상기 반응기 튜브가, 환원성 화합물의 존재하에 가열되는, 몰리브덴, 비스무스 및 철을 포함하는 혼합 산화물 촉매 하나 이상과, 환원성 화합물의 존재하에 가열되지 않는, 몰리브덴, 비스무스 및 철을 포함하는 혼합 산화물 촉매 하나 이상으로, 촉매의 촉매 활성이 반응기 튜브의 원료 기체 주입구에서부터 출구까지 증가하도록 채워지는 불포화 알데히드 및 불포화 카르복실산의 제조 방법.Supplying a compound selected from the group consisting of propylene, isobutylene and tert.-butyl alcohol and oxygen molecules to a reactor tube filled with a mixed oxide catalyst, and catalytic oxidation reaction between the compound and oxygen molecules in the reactor tube A process for preparing unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids comprising performing in a gas phase, wherein at least one mixed oxide catalyst comprising molybdenum, bismuth, and iron, wherein the reactor tube is heated in the presence of a reducing compound, and the reducing compound Process for the preparation of unsaturated aldehydes and unsaturated carboxylic acids with at least one mixed oxide catalyst comprising molybdenum, bismuth and iron, which are not heated in the presence of, so that the catalytic activity of the catalyst increases from the source gas inlet to the outlet of the reactor tube . 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 환원성 화합물이 수소, 암모니아, 일산화탄소, 탄소수 1 내지 6 의 탄화수소, 탄소수 1 내지 6 의 알코올, 탄소수 1 내지 6 의 알데히드 및 탄소수 1 내지 6 의 아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물인 방법. The compound according to claim 1 or 2, wherein the reducing compound is selected from the group consisting of hydrogen, ammonia, carbon monoxide, hydrocarbons of 1 to 6 carbon atoms, alcohols of 1 to 6 carbon atoms, aldehydes of 1 to 6 carbon atoms and amines of 1 to 6 carbon atoms. At least one compound selected. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 환원성 화합물의 존재하에서의 열처리에 의해 발생하는 촉매의 중량 손실이 0.01 내지 6 % 인 방법. The process according to claim 1 or 2, wherein the weight loss of the catalyst generated by heat treatment in the presence of a reducing compound is 0.01 to 6%. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 2 종의 촉매로 반응기 튜브를 채우는 방법.The process of claim 1 or 2, wherein the reactor tube is filled with two catalysts. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 혼합 산화물이 하기 화학식 (1) 로 나타내는 화합물인 방법: The method according to claim 1 or 2, wherein the mixed oxide is a compound represented by the following general formula (1): MoaBibFecAdBeDfDgOx (1)Mo a Bi b Fe c A d B e D f D g O x (1) (식 중, A 는 니켈 및 코발트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, B 는 망간, 아연, 칼슘, 마그네슘, 주석 및 납으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, C 는 인, 붕소, 비소, 텔루르, 텅스텐, 안티몬, 규소, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄 및 세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, D 는 칼륨, 루비듐, 세슘 및 탈륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소이고, a = 12 인 경우, b, c, d, e, f 및 g 각각은 0 < b ≤ 10, 0 < c ≤ 10, 1 ≤ d ≤ 10, 0 ≤ e ≤ 10, 0 ≤ f ≤ 1, 및 0 < g ≤ 2 를 만족시키고, x 는 산소이외의 상기 원소들의 산화 상태로 정의되는 값임).(Wherein A is an element selected from the group consisting of nickel and cobalt, B is an element selected from the group consisting of manganese, zinc, calcium, magnesium, tin and lead, C is phosphorus, boron, arsenic, tellurium, An element selected from the group consisting of tungsten, antimony, silicon, aluminum, titanium, zirconium and cerium, and D is an element selected from the group consisting of potassium, rubidium, cesium and thallium, when a = 12, b, c, d, e, f and g each satisfy 0 <b ≦ 10, 0 <c ≦ 10, 1 ≦ d ≦ 10, 0 ≦ e ≦ 10, 0 ≦ f ≦ 1, and 0 <g ≦ 2, and x Is a value defined as the oxidation state of the elements other than oxygen).
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