RU2793851C1 - Oxide catalyst and method for producing unsaturated nitriles - Google Patents

Oxide catalyst and method for producing unsaturated nitriles Download PDF

Info

Publication number
RU2793851C1
RU2793851C1 RU2021108255A RU2021108255A RU2793851C1 RU 2793851 C1 RU2793851 C1 RU 2793851C1 RU 2021108255 A RU2021108255 A RU 2021108255A RU 2021108255 A RU2021108255 A RU 2021108255A RU 2793851 C1 RU2793851 C1 RU 2793851C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide catalyst
niobium
liquid
oxide
formula
Prior art date
Application number
RU2021108255A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Госуке ОЯМА
Юя ОКА
Нацуме КОИКЕ
Макото ЙОСИДА
Original Assignee
Асахи Касеи Кабусики Кайся
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Асахи Касеи Кабусики Кайся filed Critical Асахи Касеи Кабусики Кайся
Application granted granted Critical
Publication of RU2793851C1 publication Critical patent/RU2793851C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: inventions relate to catalysts and their use for the production of unsaturated nitrile. Described is an oxide catalyst for use in a gas-phase catalytic propane or isobutane ammoxidation reaction, wherein the oxide catalyst contains a complex oxide, in which the complex oxide contains catalytically active particles that are isolated from the complex oxide using a hydrogen peroxide solution, and these catalytically active particles have an average composition, defined by STEM-EDX measurements, represented by the following formula: Mo1VaSbbNbcWdOn, where a, b, c and d satisfy the relations represented by the formulas 0.050≤a≤0.200, 0.050≤b≤0.200, 0.100≤c≤0.300, 0≤d≤0.100, and a≤c; and n is a number determined by the valences of other elements. Described is a process for producing unsaturated nitrile by the reaction of gas-phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane in the presence of the oxide catalyst described above.
EFFECT: obtaining unsaturated nitrile.
7 cl, 1 tbl, 12 ex

Description

Область техникиTechnical field

[0001][0001]

Настоящее изобретение относится к оксидному катализатору и способу получения ненасыщенного нитрила.The present invention relates to an oxide catalyst and a process for producing an unsaturated nitrile.

Уровень техникиState of the art

[0002][0002]

В прошлом в качестве катализатора, применяемого для получения ненасыщенной карбоновой кислоты или ненасыщенного нитрила посредством реакции газофазного каталитического окисления или реакции газофазного каталитического аммоксидирования пропилена или изобутилена, использовали сложный оксид, содержащий множество металлов, таких как молибден и ванадий. Сложный оксид, содержащий множество металлов, таких как молибден и ванадий, также использовали в производстве соответствующего ненасыщенного нитрила с применением пропана или изобутана вместо олефина в качестве исходного соединения.In the past, as a catalyst used to produce an unsaturated carboxylic acid or an unsaturated nitrile by a gas-phase catalytic oxidation reaction or a gas-phase catalytic ammoxidation reaction of propylene or isobutylene, a complex oxide containing a plurality of metals such as molybdenum and vanadium has been used. A complex oxide containing many metals such as molybdenum and vanadium has also been used in the production of the corresponding unsaturated nitrile using propane or isobutane instead of olefin as the starting compound.

[0003][0003]

Непатентный документ 1 описывает оксидный катализатор, содержащий молибден (Mo), ванадий (V), сурьму (Sb) и ниобий (Nb). Непатентный документ 1 поясняет механизм окислительно-восстановительного действия оксидного катализатора и, в частности, описывает катализатор Mo/V/Sb/Nb=1/0,33/0,15/0,11 в качестве оксидного катализатора.Non-Patent Document 1 describes an oxide catalyst containing molybdenum (Mo), vanadium (V), antimony (Sb), and niobium (Nb). Non-Patent Document 1 explains the redox action mechanism of an oxide catalyst, and specifically describes a Mo/V/Sb/Nb=1/0.33/0.15/0.11 catalyst as an oxide catalyst.

[0004][0004]

Патентный документ 1 описывает каталитическую композицию для осуществления аммоксидирования пропана в газовой фазе, где каталитическая композиция содержит одну или несколько кристаллических фаз, где, по меньшей мере, одна из кристаллических фаз представляет собой первую фазу, содержащую кристаллическую структуру M1 и содержащую смешанный оксид металла, содержащий молибден (Мо), ванадий (V), сурьму (Sb) и ниобий (Nb); и первая фаза имеет объем единичной решетки в диапазоне от 2250 A3 до 2350 A3, первый размер кристалла и второй размер, который пересекает первый размер кристалла, при условии, что отношение первого размера ко второму размеру находится в диапазоне от 2,5 до 0,7. Описано, что каталитическая композиция проявляет свойства, которые делают аммоксидирование насыщенного углеводорода до соответствующего ненасыщенного нитрила легким с высоким выходом.Patent Document 1 describes a catalyst composition for carrying out propane ammoxidation in a gas phase, wherein the catalyst composition contains one or more crystalline phases, wherein at least one of the crystalline phases is a first phase containing an M1 crystal structure and containing a mixed metal oxide containing molybdenum (Mo), vanadium (V), antimony (Sb) and niobium (Nb); and the first phase has a unit lattice volume in the range of 2250 A 3 to 2350 A 3 , a first crystal size, and a second size that intersects the first crystal size, provided that the ratio of the first size to the second size is in the range of 2.5 to 0 .7. The catalyst composition is described to exhibit properties that make ammoxidation of a saturated hydrocarbon to the corresponding unsaturated nitrile easy in high yield.

Список цитируемой литературыList of cited literature

Патентные документыPatent Documents

[0005][0005]

[Патентный документ 1]: японский патент No. 5547057[Patent Document 1]: Japanese Patent No. 5547057

Непатентные документыNon-Patent Documents

[0006][0006]

[Непатентный документ 1]: Safonova, O., et. al., J. Phys. Chem. B 2006, 110, 23962 to 23967[Non-Patent Document 1]: Safonova, O., et. al., J. Phys. Chem. B 2006, 110, 23962 to 23967

[Непатентный документ 2]: Millet, J.M., et. al., Appl. Catal., A 2002, 232, 77[Non-Patent Document 2]: Millet, J.M., et. al., Appl. Catal., A 2002, 232, 77

[Непатентный документ 3]: Millet, J.M., et. al., Appl. Catal., A 2003, 244, 359[Non-Patent Document 3]: Millet, J.M., et. al., Appl. Catal., A 2003, 244, 359

[Непатентный документ 4]: Baca, M., et. al., Top. Catal. 2003, 23, 39[Non-Patent Document 4]: Baca, M., et. al., Top. catal. 2003, 23, 39

[Непатентный документ 5]: Shannon et al., Acta A 32 (1976) 751[Non-Patent Document 5]: Shannon et al., Acta A 32 (1976) 751

Сущность настоящего изобретенияThe essence of the present invention

Техническая проблемаTechnical problem

[0007][0007]

При газофазном каталитическом аммоксидировании пропана или изобутана улучшение выхода продукта и увеличение производительности являются проблемами. Непатентный документ 1 описывает только, как упомянуто выше, механизм окислительно-восстановительного действия оксидного катализатора, содержащего молибден (Mo), ванадий (V), сурьму (Sb) и ниобий (Nb) и имеющего ромбическую кристаллическую структуру, но исследования по повышению выхода ненасыщенного нитрила не проводились.In the gas phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane, improving product yield and increasing productivity are challenges. Non-Patent Document 1 only describes, as mentioned above, the redox action mechanism of an oxide catalyst containing molybdenum (Mo), vanadium (V), antimony (Sb) and niobium (Nb) and having a rhombic crystal structure, but studies on improving the yield of unsaturated nitrile was not carried out.

[0008][0008]

Патентный документ 1 описывает, что выход ненасыщенного нитрила можно увеличить, контролируя соотношение сторон данного оксидного катализатора, но исследования по контролю соотношения элементов, которые образуют кристаллическую структуру оксидного катализатора, не проводились.Patent Document 1 describes that the yield of unsaturated nitrile can be increased by controlling the aspect ratio of a given oxide catalyst, but studies on controlling the ratio of elements that form the crystal structure of an oxide catalyst have not been conducted.

[0009][0009]

Настоящее изобретение было выполнено с учетом данных проблем, и цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить оксидный катализатор, способный повысить выход ненасыщенного нитрила, который является продуктом реакции газофазного каталитического аммоксидирования пропана или изобутана, и способ получения ненасыщенного нитрила с применением данного оксидного катализатора.The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide an oxide catalyst capable of increasing the yield of unsaturated nitrile which is a gas phase catalytic ammoxidation reaction product of propane or isobutane, and a process for producing unsaturated nitrile using this oxide catalyst.

Решение проблемыSolution

[0010][0010]

Авторы настоящего изобретения провели тщательные исследования, чтобы решить проблемы, и обнаружили, что оксидный катализатор, содержащий сложный оксид, имеющий заданное соотношение элементов, в частности сложный оксид, в котором доля содержания Nb увеличена, и доля содержания V относительно снижена, может улучшить выход ненасыщенного нитрила, в результате чего было выполнено настоящее изобретение.The present inventors have made careful studies to solve the problems, and have found that an oxide catalyst containing a composite oxide having a predetermined element ratio, in particular a composite oxide in which the proportion of Nb content is increased and the proportion of V content is relatively reduced, can improve the yield of unsaturated nitrile, whereby the present invention was completed.

[0011][0011]

То есть, настоящее изобретение включает следующие аспекты.That is, the present invention includes the following aspects.

[1][1]

Оксидный катализатор для применения в газофазной каталитической реакции аммоксидирования пропана или изобутана, причем оксидный катализатор содержит сложный оксид, в которомAn oxide catalyst for use in a gas phase catalytic propane or isobutane ammoxidation reaction, wherein the oxide catalyst comprises a complex oxide in which

сложный оксид содержит каталитически активные частицы, которые выделяют из сложного оксида с применением раствора пероксида водорода, иthe complex oxide contains catalytically active particles that are separated from the complex oxide using a hydrogen peroxide solution, and

данные каталитически активные частицы имеют средний состав, определенный измерениями с помощью STEM-EDX, представленный следующей формулой (1):these catalytically active particles have an average composition determined by measurements using STEM-EDX, represented by the following formula (1):

Mo1VaSbbNbcWdXeOn (1)Mo 1 V a Sb b Nb c W d X e O n (1)

где X представляет собой, по меньшей мере, один элемент, выбранный из группы, состоящей из Te, Ce, Ti и Ta; a, b, c, и d удовлетворяют соотношениям, представленным формулами 0,050≤a≤0,200, 0,050≤b≤0,200, 0,100≤c≤0,300, 0≤d≤0,100, 0≤e≤0,100, и a≤c; и n представляет собой число, определяемое валентностями других элементов.where X is at least one element selected from the group consisting of Te, Ce, Ti and Ta; a, b, c, and d satisfy the ratios represented by the formulas 0.050≤a≤0.200, 0.050≤b≤0.200, 0.100≤c≤0.300, 0≤d≤0.100, 0≤e≤0.100, and a≤c; and n is a number determined by the valences of the other elements.

[2][2]

Оксидный катализатор по пункту [1], где формула (1) удовлетворяет соотношению, представленному формулой 1,1×a ≤ c.The oxide catalyst according to [1], where the formula (1) satisfies the relationship represented by the formula 1.1×a ≤ c.

[3][3]

Оксидный катализатор по пункту [1], где формула (1) удовлетворяет соотношению, представленному формулой 1,3×a ≤ c.The oxide catalyst according to [1], where the formula (1) satisfies the relationship represented by the formula 1.3×a ≤ c.

[4][4]

Оксидный катализатор по любому из [1]-[3], где формула (1) удовлетворяет соотношению, представленному формулой 8,00 ≤ 100×b/(1+a) ≤ 10,00.The oxide catalyst according to any one of [1] to [3], wherein formula (1) satisfies the relationship represented by the formula 8.00 ≤ 100×b/(1+a) ≤ 10.00.

[5][5]

Оксидный катализатор по любому из [1]-[4], гдеThe oxide catalyst according to any one of [1]-[4], where

оксидный катализатор содержит диоксид кремния в качестве носителя, на который нанесен сложный оксид, иthe oxide catalyst contains silica as a support supported by a composite oxide, and

массовая доля диоксида кремния составляет от 30 до 70% по массе в пересчете на SiO2 относительно общего количества оксидного катализатора.the mass fraction of silicon dioxide is from 30 to 70% by weight in terms of SiO 2 relative to the total amount of the oxide catalyst.

[6][6]

Оксидный катализатор для применения в газофазной каталитической реакции аммоксидирования пропана или изобутана, причем оксидный катализатор содержит сложный оксид, в которомAn oxide catalyst for use in a gas phase catalytic propane or isobutane ammoxidation reaction, wherein the oxide catalyst comprises a complex oxide in which

сложный оксид содержит каталитически активные частицы, содержащие молибден, ванадий, сурьму и ниобий, иthe complex oxide contains catalytically active particles containing molybdenum, vanadium, antimony and niobium, and

массовая доля каталитически активных частиц составляет 45% по массе или более от общего количества сложного оксида.the mass fraction of catalytically active particles is 45% by mass or more of the total amount of complex oxide.

[7][7]

Способ получения ненасыщенного нитрила, причем способ включает получение ненасыщенного нитрила посредством реакции газофазного каталитического аммоксидирования пропана или изобутана в присутствии оксидного катализатора по любому из [1]-[6].A method for producing an unsaturated nitrile, the method comprising producing an unsaturated nitrile by means of a gas-phase catalytic ammoxidation reaction of propane or isobutane in the presence of an oxide catalyst according to any one of [1]-[6].

Полезные эффекты настоящего изобретенияAdvantageous Effects of the Present Invention

[0012][0012]

Согласно настоящему изобретению, обеспечивают оксидный катализатор, способный повысить выход ненасыщенного нитрила, который является продуктом газофазной каталитической реакции аммоксидирования пропана или изобутана, и способ получения ненасыщенного нитрила, применяя данный оксидный катализатор.According to the present invention, there is provided an oxide catalyst capable of increasing the yield of unsaturated nitrile which is a gas-phase catalytic reaction product of propane or isobutane ammoxidation, and a process for producing unsaturated nitrile using this oxide catalyst.

Описание вариантов осуществленияDescription of Embodiments

[0013][0013]

Далее будет подробно описан вариант осуществления настоящего изобретения (в дальнейшем именуемый «настоящий вариант осуществления»). Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается следующим настоящим вариантом осуществления и может быть реализовано модификацией настоящего варианта осуществления различными способами в пределах объема настоящего изобретения. В случае, когда числовые значения или значения физических свойств выражены до и после «-», таким образом, что между ними в настоящем описании вставлено «-», значения применяют при условии, что значения до и после «-» являются включенными. Например, обозначение диапазона числовых значений от «1 до 100» включает в себя как верхнее предельное значение «100», так и нижнее предельное значение «1». То же самое относится к обозначениям других диапазонов числовых значений.Next, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "the present embodiment") will be described in detail. It should be noted that the present invention is not limited to the following present embodiment, and can be implemented by modifying the present embodiment in various ways within the scope of the present invention. In the case where numerical values or physical property values are expressed before and after "-" such that "-" is inserted between them in the present specification, the values apply provided that the values before and after "-" are included. For example, the designation of the range of numerical values from "1 to 100" includes both the upper limit value "100" and the lower limit value "1". The same applies to the designations of other ranges of numerical values.

[0014][0014]

[Оксидный катализатор][Oxide Catalyst]

Оксидный катализатор настоящего варианта осуществления применяют для реакции газофазного каталитического аммоксидирования пропана и изобутана, и он представляет собой оксидный катализатор, содержащий сложный оксид. Далее, реакцию получения ненасыщенного нитрила из пропана или изобутана, источника кислорода, такого как кислород, и источника азота, такого как аммиак, называют просто "реакция газофазного каталитического аммоксидирования".The oxide catalyst of the present embodiment is used for the gas-phase catalytic ammoxidation reaction of propane and isobutane, and is an oxide catalyst containing a composite oxide. Further, the reaction for producing an unsaturated nitrile from propane or isobutane, an oxygen source such as oxygen, and a nitrogen source such as ammonia is simply referred to as "gas-phase catalytic ammoxidation reaction".

[0015][0015]

Оксидный катализатор настоящего варианта осуществления содержит предварительно определенный составной оксид и, если необходимо, может содержать носитель, на который нанесен сложный оксид. Далее будет подробно описан каждый компонент.The oxide catalyst of the present embodiment contains a predetermined composite oxide and, if necessary, may contain a carrier on which the composite oxide is supported. Next, each component will be described in detail.

[0016][0016]

(Сложный оксид)(Complex oxide)

Сложный оксид содержит каталитически активные частицы, которые выделяют из сложного оксида, применяя раствор пероксида водорода, и каталитически активные частицы имеют средний состав, определенный измерениями по методике STEM-EDX, представленный следующей формулой (1).The composite oxide contains catalytically active particles, which are separated from the complex oxide by using a hydrogen peroxide solution, and the catalytically active particles have an average composition determined by STEM-EDX measurements represented by the following formula (1).

Формула:Formula:

Mo1VaSbbNbcWdXeOn (1)Mo 1 V a Sb b Nb c W d X e O n (1)

где X представляет собой, по меньшей мере, то, что выбрано из группы, состоящей из Te, Ce, Ti и Ta; a, b, c, и d удовлетворяют соотношениям, представленным формулами 0,050≤a≤0,200, 0,050≤b≤0,200, 0,100≤c≤0,300, 0≤d≤0,100, 0≤e≤0,100, и a≤c; и n представляет собой число, определяемое валентностями других элементов.where X is at least one selected from the group consisting of Te, Ce, Ti and Ta; a, b, c, and d satisfy the ratios represented by the formulas 0.050≤a≤0.200, 0.050≤b≤0.200, 0.100≤c≤0.300, 0≤d≤0.100, 0≤e≤0.100, and a≤c; and n is a number determined by the valences of the other elements.

[0017][0017]

Каталитически активные частицы в настоящем варианте осуществления можно выделять из оксидного катализатора, более конкретно из сложного оксида, применяя раствор пероксида водорода, и таким образом выделенные вещества называют каталитически активными частицами. В этом случае, в случае, когда оксидный катализатор содержит носитель, каталитические частицы можно выделять в состоянии, в котором смешивают носитель, но каждый из носителя и каталитически активных частиц представляет собой разные компоненты. Средний состав выделенных каталитически активных частиц измеряют с помощью STEM-EDX. STEM-EDX в настоящем изобретение представляет собой сканирующий просвечивающий электронный микроскоп, оснащенный рентгеновским спектрометром с энергодисперсионными характеристиками.Catalytically active particles in the present embodiment can be separated from an oxide catalyst, more specifically from a complex oxide, using a hydrogen peroxide solution, and thus the separated substances are called catalytically active particles. In this case, in the case where the oxide catalyst contains a carrier, the catalyst particles can be separated in a state in which the carrier is mixed, but each of the carrier and the catalyst particles are different components. The average composition of the selected catalytically active particles is measured using STEM-EDX. STEM-EDX in the present invention is a scanning transmission electron microscope equipped with an X-ray spectrometer with energy dispersive characteristics.

[0018][0018]

Каталитически активные частицы в настоящем изобретении представляют собой кристаллическую фазу, содержащую, по меньшей мере, молибден (Mo), ванадий (V), сурьму (Sb) и ниобий (Nb), и сложный оксид металлов, обладающий каталитической активностью для аммоксидирования пропана и/или изобутана. Следует отметить, что при необходимости, по меньшей мере, один дополнительный металл (X), выбранный из группы, состоящей из вольфрама (W), теллура (Te), церия (Ce), титана (Ti) и тантала (Ta) может дополнительно содержаться в каталитически активных частицах.The catalytically active particles in the present invention are a crystalline phase containing at least molybdenum (Mo), vanadium (V), antimony (Sb) and niobium (Nb), and a complex metal oxide having catalytic activity for propane ammoxidation and/ or isobutane. It should be noted that, if necessary, at least one additional metal (X) selected from the group consisting of tungsten (W), tellurium (Te), cerium (Ce), titanium (Ti) and tantalum (Ta) can additionally contained in catalytically active particles.

[0019][0019]

Ранее приведенные каталитически активные частицы описаны, например, в качестве первой фазы, имеющей M1 кристаллическую структуру в патентной литературе 1 (японский патент No. 5547057), и аналогичное объяснение приведено в непатентной литературе 1 (Safonova, O., et. al., J. Phys. Chem. B 2006, 110, 23962 to 23967), непатентной литературе 2 (Millet, J.M., et. al., Appl. Catal., A 2002, 232, 77), непатентной литературе 3 (Millet, J.M., et. al., Appl. Catal., A 2003, 244, 359), непатентной литературе 4 (Baca, M., et. al., Top. Catal. 2003, 23, 39) и подобных.The previously mentioned catalytically active particles are described, for example, as the first phase having an M1 crystal structure in Patent Literature 1 (Japanese Patent No. 5547057), and a similar explanation is given in Non-Patent Literature 1 (Safonova, O., et. al., J Phys. Chem. B 2006, 110, 23962 to 23967), non-patent literature 2 (Millet, J.M., et. al., Appl. Catal., A 2002, 232, 77), non-patent literature 3 (Millet, J.M., et al., Appl. Catal., A 2003, 244, 359), non-patent literature 4 (Baca, M., et. al., Top. Catal. 2003, 23, 39) and the like.

[0020][0020]

В результате тщательных исследований, проведенных авторами настоящего изобретения, стало ясно, что применяя оксидный катализатор, в котором относительное содержание Nb в каталитически активных частицах увеличено, и относительное содержание V относительно снижено, достигают повышения выхода ненасыщенного нитрила в газофазной каталитической реакции аммоксидирования. То есть, когда формула (1) каталитически активных частиц имеет вышеописанный средний состав, тем самым повышают выход ненасыщенного нитрила, получаемого посредством реакции газофазного каталитического аммоксидирования.As a result of careful studies carried out by the present inventors, it has become clear that by using an oxide catalyst in which the relative content of Nb in the catalytically active particles is increased and the relative content of V is relatively reduced, an increase in the yield of unsaturated nitrile in the gas-phase catalytic ammoxidation reaction is achieved. That is, when the formula (1) of the catalytically active particles has the above-described average composition, thereby increasing the yield of unsaturated nitrile produced by the gas-phase catalytic ammoxidation reaction.

[0021][0021]

Как будет упомянуто ниже в способе получения оксидного катализатора, было обнаружено, что при применении конкретной Nb-содержащей жидкости в качестве исходного материала или/и дополнительном осуществлении конкретной стадии получения катализатора относительное можно повысить содержание Nb в каталитически активных частицах и можно относительно уменьшить относительное количество V. Согласно непатентной литературе 5 (Shannon et al., Acta A 32 (1976) 751), ионные радиусы Nb и V (в случае пяти валентностей и шестикоординированности в оксиде) составляют 0,64 и 0,54 Å соответственно, и между ними есть большая разница до 18,5%, и поэтому обычно считается, что твердый раствор замещения вряд ли образуется по правилам Юма-Розери. Приведенные в настоящем изобретении правила Юма-Розери представляют собой правила, показывающие, что в твердых растворах замещения твердый раствор образуется почти во всем соотношении компонентов, если разница в ионном радиусе соответствующих компонентов составляет примерно до 10%, но, с другой стороны, в случае, когда ионные радиусы отличаются на 15% и более, твердый раствор практически не образуется.As will be mentioned below in the oxide catalyst production method, it has been found that by using a specific Nb-containing liquid as a raw material and/or further performing a specific catalyst production step, the relative Nb content of the catalytically active particles can be increased and the relative amount of V can be relatively reduced. According to non-patent literature 5 (Shannon et al., Acta A 32 (1976) 751), the ionic radii of Nb and V (in the case of five valences and six-coordination in the oxide) are 0.64 and 0.54 Å, respectively, and there are a large difference up to 18.5%, and so it is generally considered that a substitutional solid solution is unlikely to form by the Hume-Rothery rules. The Hume-Rothery rules given in the present invention are rules showing that in substitutional solid solutions, a solid solution is formed in almost the entire ratio of components if the difference in the ionic radius of the respective components is up to about 10%, but, on the other hand, in the case when the ionic radii differ by 15% or more, hardly any solid solution is formed.

Предполагается, что специфические явления замещения, такие как те, в которых сайт, который занимает Mo, имеющий ионный радиус 0,59 Å, причем ионный радиус таков, что разница в ионном радиусе относительно мала для обоих Nb и V (Nb: 8,5%), замещается Nb, и что дестабилизированный соседний сайт, который занимает V, замещается Мо, являются результатом того, что настоящие каталитически активные частицы имеют чрезвычайно сложную кристаллическую структуру, хотя подробная структура замещения не совсем понятна.It is assumed that specific substitution phenomena, such as those in which the site occupied by Mo having an ionic radius of 0.59 Å, the ionic radius being such that the difference in ionic radius is relatively small for both Nb and V (Nb: 8.5 %) is replaced by Nb, and that the destabilized adjacent site that V occupies is replaced by Mo, are the result of the fact that the present catalytically active particles have an extremely complex crystal structure, although the detailed structure of the substitution is not well understood.

[0022][0022]

Фактор, который может улучшить выход ненасыщенного нитрила увеличением относительного содержания Nb в каталитических активных частицах и относительным уменьшением относительного содержания V, рассматривается следующим образом. Прежде всего, Nb имеет высокую температуру плавления, и когда относительное содержание Nb, имеющего высокую температуру плавления, увеличивают, стабильность каталитически активных частиц в реакционной атмосфере увеличивается. Считают, что таким образом можно улучшить выход ненасыщенного нитрила.The factor that can improve the yield of unsaturated nitrile by increasing the relative content of Nb in the catalytic active particles and the relative decrease in the relative content of V is considered as follows. First of all, Nb has a high melting point, and when the proportion of Nb having a high melting point is increased, the stability of the catalytically active particles in the reaction atmosphere is increased. It is believed that the yield of unsaturated nitrile can be improved in this way.

[0023][0023]

В настоящем варианте осуществления, предпочтительно относительно увеличивать относительное содержание Sb относительно относительного содержания Mo-O-V в каталитически активных частицах по сравнению с содержанием в общепринятых катализаторах. Посредством этого, относительное содержание Mo-O-V, которое, как считают, вызывает активность по неселективному разложению, хотя Mo-OV является активным участком реакции дегидрирования пропана или изобутана, можно относительно снизить, и относительное содержание Sb, которая является активным участком газофазной каталитической реакции аммоксидирования, можно относительно увеличить. Считают, что поэтому можно увеличить выход ненасыщенного нитрила.In the present embodiment, it is preferable to relatively increase the relative content of Sb relative to the relative content of Mo-O-V in the catalytically active particles compared to conventional catalysts. Through this, the relative content of Mo-O-V, which is considered to cause non-selective decomposition activity, although Mo-OV is the active site of the propane or isobutane dehydrogenation reaction, can be relatively reduced, and the relative content of Sb, which is the active site of the gas-phase catalytic ammoxidation reaction , can be relatively enlarged. It is believed that therefore it is possible to increase the yield of unsaturated nitrile.

[0024][0024]

Ненасыщенный нитрил означает акрилонитрил в качестве предпочтительного аспекта настоящего варианта осуществления.Unsaturated nitrile means acrylonitrile as a preferred aspect of the present embodiment.

[0025][0025]

Сложный оксид в настоящем варианте осуществления представляет собой оксид металла, который составляет оксидный катализатор настоящего варианта осуществления, по меньшей мере, молибден (Mo), ванадий (V), сурьма (Sb), и ниобий (Nb) включены в качестве металлов оксида металла, и при необходимости, можно включать дополнительный металл.The composite oxide in the present embodiment is a metal oxide that constitutes the oxide catalyst of the present embodiment, at least molybdenum (Mo), vanadium (V), antimony (Sb), and niobium (Nb) are included as metal oxide metals, and optionally, additional metal may be included.

[0026][0026]

Каталитически активные частицы в настоящем варианте осуществления обозначает металлические компоненты, которые получают обработкой перекисью водорода, как показано в вышеописанном способе, в частности, в способе измерения (физическое свойство 1), который будет упомянут ниже. Обычно, сложный оксид содержит две кристаллические фазы и аморфный компонент во многих случаях. Данные две кристаллические фазы состоят из фазы, обладающей высокой стойкостью к окислению, и фазы, имеющей слабую стойкость к окислению, и известно, что в настоящей каталитической системе фаза, обладающая высокой стойкостью к окислению, соответствует каталитически активным частицам, как описано в непатентной литературе 1. Когда проводят предварительную обработку, применяя раствор пероксида водорода, сложного оксида, фаза, имеющая слабую стойкость к окислению, растворяется, но каталитически активные частицы, которые представляют собой фазу, обладающую высокой стойкостью к окислению, не растворяются, так что может сохраняться состояние до окислительной обработки окислением. Следовательно, проведя окислительную обработку, фаза, имеющая слабую стойкость к окислению, растворяется, так что каталитически активные частицы можно отделить от сложного оксида, и состав каталитически активных частиц можно измерить с высокой точностью.Catalytically active particles in the present embodiment means metal components which are obtained by treatment with hydrogen peroxide as shown in the above-described method, in particular, in the measurement method (physical property 1) to be mentioned below. Typically, a complex oxide contains two crystalline phases and an amorphous component in many cases. These two crystalline phases are composed of a phase having a high oxidation resistance and a phase having a weak oxidation resistance, and it is known that in the present catalyst system, the phase having a high oxidation resistance corresponds to catalytically active particles as described in non-patent literature 1 When pretreatment is carried out using a hydrogen peroxide complex oxide solution, the phase having poor oxidation resistance is dissolved, but the catalytically active species, which is the phase having high oxidation resistance, is not dissolved, so that the state before oxidation can be maintained. oxidation treatments. Therefore, by carrying out the oxidation treatment, the phase having poor oxidation resistance is dissolved, so that the catalytically active particles can be separated from the composite oxide, and the composition of the catalytically active particles can be measured with high accuracy.

[0027][0027]

Как показано в способе измерения (физическое свойство 4), который будет упомянут ниже, массовую долю каталитически активных частиц (G1), предполагая, что масса сложного оксида составляет 100%, можно рассчитать, применяя следующее уравнение, из массовой доли носителя, у которого почти не наблюдается увеличения или уменьшения веса до и после обработки. Массовая доля каталитически активных частиц предпочтительно составляет 43% по массе или более, более предпочтительно 45% по массе или более, и еще более предпочтительно 48% по массе или более по массовой доле.As shown in the measurement method (Physical property 4) to be mentioned below, the mass fraction of the catalytically active particles (G1), assuming that the mass of the complex oxide is 100%, can be calculated using the following equation, from the mass fraction of the carrier, which has almost there is no increase or decrease in weight before and after treatment. The mass fraction of the catalytically active particles is preferably 43% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, and even more preferably 48% by mass or more by mass fraction.

Figure 00000001
Figure 00000001

I1: массовая доля носителя в оксидном катализатореI 1 : mass fraction of support in the oxide catalyst

I2: массовая доля носителя в остатке оксидного катализатора, полученном окислительной обработкой раствором пероксида водородаI 2 : mass fraction of support in the oxide catalyst residue obtained by oxidative treatment with hydrogen peroxide solution

[0028][0028]

Каталитически активные частицы могут дополнительно содержать или необязательно содержать дополнительный металлический элемент (X). Примеры дополнительного металлического элемента (X) включают, но конкретно не ограничены, Te, Ce, Ti и Ta. В случае, когда каталитически активные частицы содержит дополнительный металлический элемент (X), дополнительный металлический элемент (X) может быть одним металлическим элементом или может быть множеством металлических элементов. Следует отметить, что в случае, когда каталитически активные частицы не содержат дополнительный металлический элемент (X), формула (1) представлена следующей формулой (1a).The catalytically active particles may additionally or optionally contain an additional metallic element (X). Examples of the additional metal element (X) include, but are not specifically limited to, Te, Ce, Ti, and Ta. In the case where the catalytically active particles contain an additional metal element (X), the additional metal element (X) may be a single metal element or may be a plurality of metal elements. It should be noted that in the case where the catalytically active particles do not contain an additional metal element (X), the formula (1) is represented by the following formula (1a).

Mo1VaSbbNbcWdOn (1a)Mo 1 V a Sb b Nb c W d O n (1a)

где a, b, c, d, и n имеют те же значения, как переменные в формуле (1).where a, b, c, d, and n have the same meanings as the variables in formula (1).

[0029][0029]

Что касается измерения среднего состава каталитически активных частиц, каталитические активные частицы отделяют от оксидного катализатора, применяя раствор пероксида водорода, и средний состав выделенных каталитически активных частиц можно измерить STEM-EDX, как упомянуто выше, и в частности, измерение среднего состава каталитических частиц можно выполнить способом (физическое свойство 1), описанным в примерах.With regard to the measurement of the average composition of the catalytically active particles, the catalytic active particles are separated from the oxide catalyst using a hydrogen peroxide solution, and the average composition of the separated catalytically active particles can be measured by STEM-EDX as mentioned above, and in particular, the measurement of the average composition of the catalytic particles can be performed in the manner (physical property 1) described in the examples.

[0030][0030]

В формуле (1), a удовлетворяет 0,050≤a≤0,200, предпочтительно удовлетворяет 0,050≤a≤0,150, более предпочтительно удовлетворяет 0,080≤a≤0,150, еще более предпочтительно удовлетворяет 0,100≤a≤0,150 и даже еще более предпочтительно удовлетворяет 0,100≤a≤0,130.In the formula (1), a satisfies 0.050≤a≤0.200, preferably satisfies 0.050≤a≤0.150, more preferably satisfies 0.080≤a≤0.150, even more preferably satisfies 0.100≤a≤0.150, and even more preferably satisfies 0.100≤a≤ 0.130.

[0031][0031]

В формуле (1), b удовлетворяет 0,050≤b≤0,200, предпочтительно удовлетворяет 0,050≤b≤0,150, более предпочтительно удовлетворяет 0,070≤b≤0,150 и еще более предпочтительно удовлетворяет 0,080≤b≤0,150.In the formula (1), b satisfies 0.050≤b≤0.200, preferably satisfies 0.050≤b≤0.150, more preferably satisfies 0.070≤b≤0.150, and even more preferably satisfies 0.080≤b≤0.150.

[0032][0032]

В формуле (1), c удовлетворяет 0,100≤c≤0,300, предпочтительно удовлетворяет 0,100≤c≤0,250, более предпочтительно удовлетворяет 0,130≤c≤0,250 и еще более предпочтительно удовлетворяет 0,140≤c≤0,200.In formula (1), c satisfies 0.100≤c≤0.300, preferably satisfies 0.100≤c≤0.250, more preferably satisfies 0.130≤c≤0.250, and even more preferably satisfies 0.140≤c≤0.200.

[0033][0033]

В формуле (1), d удовлетворяет 0≤d≤0,100, предпочтительно удовлетворяет 0<d≤0,100, более предпочтительно удовлетворяет 0,010≤d≤0,100 и еще более предпочтительно удовлетворяет 0,020≤d≤0,100.In the formula (1), d satisfies 0≤d≤0.100, preferably satisfies 0<d≤0.100, more preferably satisfies 0.010≤d≤0.100, and even more preferably satisfies 0.020≤d≤0.100.

[0034][0034]

В формуле (1), e удовлетворяет 0≤e≤0,100, предпочтительно удовлетворяет 0≤e≤0,050, более предпочтительно удовлетворяет 0≤e≤0,010 и еще более предпочтительно удовлетворяет e=0. Следует отметить, что e представляет собой относительное содержание, по меньшей мере, одного металла X, выбранного из группы, состоящей из Te, Ce, Ti, и Ta, на один атом молибдена, и в случае, когда содержатся два или более металлов X, e представляет собой суммарное относительное содержание металлов X.In formula (1), e satisfies 0≤e≤0.100, preferably satisfies 0≤e≤0.050, more preferably satisfies 0≤e≤0.010, and even more preferably satisfies e=0. It should be noted that e is the ratio of at least one X metal selected from the group consisting of Te, Ce, Ti, and Ta per molybdenum atom, and in the case where two or more X metals are contained, e is the total relative content of metals X.

[0035][0035]

Есть тенденция, что когда каждый из a, b, c, d и e удовлетворяет описанному выше диапазону, за счет этого выход ненасыщенного нитрила улучшается. Средний состав каталитически активных частиц можно контролировать регулированием количества исходных компонентов, Соблюдение соотношения, представленного формулой a≤c, в частности, можно контролировать, применяя конкретную Nb-содержащую жидкость в качестве исходного материала. There is a tendency that when each of a, b, c, d, and e satisfies the above-described range, the yield of unsaturated nitrile is thereby improved. The average composition of the catalytically active particles can be controlled by adjusting the amount of raw materials. The ratio represented by the formula a≤c can be controlled in particular by using a specific Nb-containing liquid as a raw material.

[0036][0036]

Формула (1) предпочтительно удовлетворяет 0,050≤a≤0,150 и 0,100≤c≤0,250, и более предпочтительно удовлетворяет 0,050≤a≤0,150, 0,080≤b≤0,150, 0,100≤c≤0,250, и 0≤d≤0,100. Кроме того, формула (1) предпочтительно удовлетворяет 0,050≤a≤0,150, 0,100≤c≤0,250, и e=0, и более предпочтительно удовлетворяет 0,050≤a≤0,150, 0,08≤b≤0,150, 0,100≤c≤0,250, 0≤d≤0,100 и e=0. Есть тенденция, что когда формула (1) удовлетворяет описанному выше составу, за счет этого выход ненасыщенного нитрила улучшается.Formula (1) preferably satisfies 0.050≤a≤0.150 and 0.100≤c≤0.250, and more preferably satisfies 0.050≤a≤0.150, 0.080≤b≤0.150, 0.100≤c≤0.250, and 0≤d≤0.100. In addition, the formula (1) preferably satisfies 0.050≤a≤0.150, 0.100≤c≤0.250, and e=0, and more preferably satisfies 0.050≤a≤0.150, 0.08≤b≤0.150, 0.100≤c≤0.250, 0≤d≤0.100 and e=0. There is a tendency that when the formula (1) satisfies the composition described above, the yield of the unsaturated nitrile is thus improved.

[0037][0037]

Формула (1) удовлетворяет соотношению, представленному формулой a≤c, и с точки зрения дальнейшего повышения выхода ненасыщенного нитрила, предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 1,1 × a≤c, более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 1,3 × a≤c, и еще более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 1,5 × a≤c. Кроме того, формула (1) предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой c≤a × 3,0, более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой c≤a × 2,5, и еще более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой c≤a × 2,0.Formula (1) satisfies the relationship represented by the formula a≤c, and from the viewpoint of further improving the yield of unsaturated nitrile, preferably satisfies the relationship represented by the formula 1.1×a≤c, more preferably satisfies the relationship represented by the formula 1.3×a≤ c, and even more preferably satisfies the ratio represented by the formula 1.5×a≤c. In addition, the formula (1) preferably satisfies the relationship represented by the formula c≤a×3.0, more preferably satisfies the relationship represented by the formula c≤a×2.5, and even more preferably satisfies the relationship represented by the formula c≤a×2 ,0.

[0038][0038]

Sb, содержащуюся в каталитически активных частиц, считают активной частью реакции газофазного каталитического аммоксидирования, как приведено выше, и следовательно, она предпочтительно содержится в определенном количестве. Конкретно, формула (1) предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 0,100≤b/(a+b+c)≤0,400, более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 0,150≤b/(a+b+c)≤0,300, и еще более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 0,200≤b/(a+b+c)≤0,300. Есть тенденция, что когда формула (1) удовлетворяет описанному выше соотношению, за счет этого выход ненасыщенного нитрила улучшается.The Sb contained in the catalytically active particles is considered to be the active part of the gas-phase catalytic ammoxidation reaction as above, and therefore it is preferably contained in a certain amount. Specifically, the formula (1) preferably satisfies the ratio represented by the formula 0.100≤b/(a+b+c)≤0.400, more preferably satisfies the ratio represented by the formula 0.150≤b/(a+b+c)≤0.300, and even more preferably satisfies the ratio represented by the formula 0.200≤b/(a+b+c)≤0.300. There is a tendency that when the formula (1) satisfies the relationship described above, the yield of the unsaturated nitrile is thus improved.

[0039][0039]

Каталитически активные частицы предпочтительно содержит определенное количество Sb, формула (1) предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 7,00≤100 × b/(1+a)≤11,00, более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 8,00≤100 × b/(1+a)≤10,00, и еще более предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному формулой 8,50≤100 × b/(1+a)≤10,00. Выход ненасыщенного нитрила имеет тенденцию к большему увеличению, когда формула (1) удовлетворяет описанному выше соотношению.The catalytically active particles preferably contain a certain amount of Sb, the formula (1) preferably satisfies the ratio represented by the formula 7.00≤100×b/(1+a)≤11.00, more preferably satisfies the ratio represented by the formula 8.00≤100× b/(1+a)≤10.00, and even more preferably satisfies the ratio represented by the formula 8.50≤100×b/(1+a)≤10.00. The yield of unsaturated nitrile tends to increase more when the formula (1) satisfies the relationship described above.

[0040][0040]

(Носитель)(Carrier)

Оксидный катализатор настоящего варианта осуществления может содержать носитель в добавление к сложному оксиду. То есть, оксидный катализатор настоящего варианта осуществления может иметь форму такую, что оксидный катализатор переносится носителем. В качестве носителя применяют оксид, такой как диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана или диоксид циркония, но диоксид кремния подходит с той точки зрения, что снижение селективности для объекта невелико, и износостойкость и прочность сформированных частиц катализатора становятся удовлетворительными.The oxide catalyst of the present embodiment may contain a carrier in addition to the composite oxide. That is, the oxide catalyst of the present embodiment may be shaped such that the oxide catalyst is carried by a carrier. As the support, an oxide such as silica, alumina, titanium dioxide or zirconia is used, but silica is suitable from the point of view that the decrease in object selectivity is small, and the wear resistance and strength of the formed catalyst particles become satisfactory.

[0041][0041]

Количество носителя на основе диоксида кремния составляет обычно от 20% по массе до 80% по массе, предпочтительно от 30% по массе до 70% по массе, и более предпочтительно от 40% по массе до 60% по массе, исходя из общей массы носителя на основе диоксида кремния и сложного оксида, а именно общего количества оксидного катализатора.The amount of silica carrier is usually 20% by mass to 80% by mass, preferably 30% by mass to 70% by mass, and more preferably 40% by mass to 60% by mass, based on the total mass of the carrier. based on silicon dioxide and complex oxide, namely the total amount of oxide catalyst.

[0042][0042]

Один из предпочтительных аспектов оксидного катализатора настоящего варианта осуществления представляет собой оксидный катализатор, содержащий диоксид кремния, в качестве носителя, несущего сложный оксид, и массовая доля диоксида кремния составляет от 30% по массе до 70% по массе в пересчете на SiO2, исходя из суммарного количества оксидного катализатора.One of the preferred aspects of the oxide catalyst of the present embodiment is an oxide catalyst containing silica as a composite oxide support, and the mass fraction of silica is from 30% by mass to 70% by mass, based on SiO 2 , based on the total amount of oxide catalyst.

[0043][0043]

Примеры исходного материала для носителя на основе диоксида кремния включают, но конкретно не ограничены, золь диоксида кремния (также называемый коллоидным диоксидом кремния) и порошкообразный диоксид кремния. В качестве исходного материала для носителя на основе диоксида кремния, золь диоксида кремния является предпочтительным с точки зрения простоты обращения. Средний диаметр первичных частиц диоксида кремния, содержащегося в золе диоксида кремния, специально не ограничен. В качестве носителя на основе диоксида кремния для применения можно добавлять различные типы золя диоксида кремния, каждый из которых имеет различный диаметр первичных частиц.Examples of a starting material for a silica-based carrier include, but are not specifically limited to, silica sol (also referred to as colloidal silica) and powdered silica. As a starting material for a silica-based support, a silica sol is preferable from the point of view of ease of handling. The average particle diameter of the primary silica particles contained in the silica sol is not specifically limited. As a silica-based carrier for use, various types of silica sol can be added, each having a different primary particle diameter.

[0044][0044]

Форма и размер частиц оксидного катализатора настоящего варианта осуществления конкретно не ограничены, но в случае, когда оксидный катализатор настоящего варианта осуществления применяют в качестве катализатора псевдоожиженного слоя, оксидный катализатор предпочтительно является сферическим и предпочтительно имеет диаметр частиц 10-150 мкм с точки зрения текучести.The shape and particle size of the oxide catalyst of the present embodiment are not particularly limited, but in the case where the oxide catalyst of the present embodiment is used as a fluidized bed catalyst, the oxide catalyst is preferably spherical and preferably has a particle diameter of 10-150 µm in terms of fluidity.

[0045][0045]

[Способ получения оксидного катализатора][Method for producing oxide catalyst]

Оксидный катализатор настоящего варианта осуществления можно получить способом получения, включающим: стадию смешения исходных материалов для соответствующего смешения исходных материалов с получением, таким образом, суспензии предшественника; стадию сушки суспензии предшественника с получением высушенной частицы; и стадию прокаливания, на которой прокаливают высушенная частица с получением оксидного катализатора. При необходимости способ получения оксидного катализатора согласно настоящему варианту осуществления может включать стадию удаления выступов полученного оксидного катализатора.The oxide catalyst of the present embodiment can be produced by a production method comprising: a step of mixing raw materials for appropriate mixing of raw materials, thereby obtaining a precursor slurry; a step of drying the precursor slurry to obtain a dried particle; and a calcination step in which the dried particle is calcined to obtain an oxide catalyst. If necessary, the method for producing an oxide catalyst according to the present embodiment may include the step of removing protrusions of the obtained oxide catalyst.

[0046][0046]

Следует отметить, что здесь и далее водная смешанная жидкость A соответствует смешанной жидкости (B), не содержащей ниобий в основных применениях (японская патентная заявка № 2019-106015 и японская патентная заявка № 2019-106018). Жидкость B с ниобиевым исходным веществом соответствует составу для получения катализатора, содержащего ниобий, составу (A) для получения катализатора или смешанной жидкости в основных применениях (японская патентная заявка № 2019-106015 и японская патентная заявка № 2019- 106018). Суспензия C предшественников соответствует исходной суспензии или жидкости со смесью исходных веществ в основных применениях (японская патентная заявка № 2019-106015 и японская патентная заявка № 2019-106018).It should be noted that hereinafter, the aqueous mixed liquid A corresponds to the mixed liquid (B) not containing niobium in general applications (Japanese Patent Application No. 2019-106015 and Japanese Patent Application No. 2019-106018). The niobium raw material liquid B corresponds to the composition for producing a catalyst containing niobium, the composition (A) for producing a catalyst or a mixed liquid in general applications (Japanese Patent Application No. 2019-106015 and Japanese Patent Application No. 2019-106018). Precursor slurry C corresponds to the original slurry or liquid with a mixture of raw materials in general applications (Japanese Patent Application No. 2019-106015 and Japanese Patent Application No. 2019-106018).

[0047][0047]

(Стадия смешения исходных веществ)(Stage of mixing of initial substances)

Стадия смешения исходных веществ конкретно не ограничена, и например, включает: стадию получения A смешения молибденового исходного вещества, ванадиевого исходного вещества, исходного вещества, содержащего сурьму, и воды, посредством этого получая водную смешанную жидкость A; стадию получения B смешения ниобиевого исходного вещества и органической кислоты, посредством этого получая жидкость B ниобиевого исходного вещества; и стадию смешения C водной смешанной жидкости A и жидкости B с ниобиевым исходным веществом, посредством этого получая суспензию C предшественников.The step of mixing the raw materials is not particularly limited, and for example, includes: a step of obtaining A of mixing a molybdenum raw material, a vanadium raw material, an antimony containing raw material, and water, thereby obtaining an aqueous mixed liquid A; a production step B of mixing the niobium raw material and the organic acid, thereby obtaining a liquid B of the niobium raw material; and a step of mixing C of the aqueous mixed liquid A and liquid B with the niobium raw material, thereby obtaining a precursor slurry C.

[0048][0048]

Оксидный катализатор настоящего варианта осуществления можно получить приспособлением предпочтительных условий получения, которые будут упомянуты ниже, на стадии получения B, или приспособлением предпочтительных условий смешения, которые будут упомянуты ниже, на этапе смешения C.The oxide catalyst of the present embodiment can be produced by adjusting the preferred production conditions to be mentioned below in the production step B, or by adjusting the preferred mixing conditions to be mentioned below in the mixing step C.

[0049][0049]

Затем, жидкость B с ниобиевым исходным веществом, содержащую органическую кислоту и ниобиевое исходное вещество, и водную смешанную жидкость A, которую получили на стадии получения B заранее, смешивают так, чтобы соответствовать предполагаемой композиции, посредством этого получая жидкость со смесью исходных веществ в качестве суспензии предшественников (стадия смешения C). Например, в случае, когда катализатор содержит W или Ce, жидкость со смесью исходных веществ получают подходящим смешением соединения, содержащего W. Соединение, содержащее W или Ce, можно добавлять в водную смешанную жидкость A, или можно добавлять одновременно при смешении жидкости B с ниобиевым исходным веществом и водной смешанной жидкости A.Then, the niobium raw material liquid B containing the organic acid and the niobium raw material, and the aqueous mixed liquid A which was obtained in the preparation step B in advance, are mixed so as to match the intended composition, thereby obtaining the raw material mixture liquid as a suspension precursors (mixing step C). For example, in the case where the catalyst contains W or Ce, the raw material mixture liquid is obtained by appropriately mixing the W-containing compound. starting material and aqueous mixed liquid A.

[0050][0050]

В случае, когда оксидный катализатор содержит носитель на основе диоксида кремния, а именно в случае, когда оксидный катализатор переносится носителем на основе диоксида кремния, жидкость со смесью исходных веществ можно получить таким способом, чтобы она содержала золь диоксида кремния, и в данном случае золь диоксида кремния можно добавлять походящим способом.In the case where the oxide catalyst contains a silica-based support, namely, in the case where the oxide catalyst is carried on a silica-based support, the raw material mixture liquid can be obtained in such a way that it contains a silica sol, and in this case, the sol silicon dioxide can be added in a suitable manner.

[0051][0051]

(Стадия получения A)(Acquisition Stage A)

Стадия получения A представляет собой стадию смешения молибденового исходного вещества, ванадиевого исходного вещества, исходного вещества, содержащего сурьму, и воды, посредством этого получая водную смешанную жидкость A. Более конкретно, молибденовое исходное вещество, ванадиевое исходное вещество и исходное вещество, содержащее сурьму, добавляют к воде и нагревают при заранее определенной температуре или выше при перемешивании, и посредством этого можно получить водную смешанную жидкость A. В данном случае, когда катализатор содержит W или Ce, можно дополнительно добавлять вольфрамовое исходное вещество или цериевое исходное вещество.The production step A is a step of mixing a molybdenum raw material, a vanadium raw material, an antimony-containing raw material, and water, thereby obtaining an aqueous mixed liquid A. More specifically, a molybdenum raw material, a vanadium raw material, and an antimony-containing raw material are added to water and heated at a predetermined temperature or higher with stirring, and thereby an aqueous mixed liquid A can be obtained. In this case, when the catalyst contains W or Ce, a tungsten raw material or a cerium raw material can be further added.

[0052][0052]

Компоненты, являющиеся исходными веществами, которые будут применять для водной смешанной жидкости A, конкретно не ограничены, и например, можно применять следующие компоненты.The raw material components to be used for the aqueous mixed liquid A are not particularly limited, and for example, the following components can be used.

[0053][0053]

Примеры молибденового исходного вещества включают, но конкретно не ограничены, оксид молибдена, димолибдат аммония, гептамолибдат аммония, фосфорномолибденовую кислоту и кремнемолибденовую кислоту, и среди прочего можно удобно применять гептамолибдат аммония.Examples of the molybdenum starting material include, but are not specifically limited to, molybdenum oxide, ammonium dimolybdate, ammonium heptamolybdate, phosphomolybdic acid, and silicomolybdic acid, and ammonium heptamolybdate, among others, can be conveniently used.

[0054][0054]

Примеры ванадиевого исходного вещества включают, но конкретно не ограничены, пентоксид ванадия, метаванадат аммония и ванадилсульфат и, среди прочего, можно удобно применять метаванадат аммония.Examples of the vanadium starting material include, but are not specifically limited to, vanadium pentoxide, ammonium metavanadate, and vanadyl sulfate, and ammonium metavanadate can be conveniently used, among others.

[0055][0055]

В качестве исходного вещества, содержащего сурьму, оксид сурьмы можно удобно применять. Вольфрамовое исходное вещество конкретно не ограничено, и например, удобно применять метавольфрамат аммония. Цериевое исходное вещество конкретно не ограничено, и например, гексагидрат нитрата церия можно удобно применять.As the starting material containing antimony, antimony oxide can be conveniently used. The tungsten raw material is not particularly limited, and for example, ammonium metatungstate is conveniently used. The cerium starting material is not particularly limited, and for example, cerium nitrate hexahydrate can be conveniently used.

[0056][0056]

Нижний предел температуры при перемешивании обычно составляет 80°C или выше, и предпочтительно 90°C или выше. Есть тенденция, что когда температура при перемешивании устанавливают на 80°C или выше, более легко протекает реакция окисления/восстановления между оксидом сурьма, который, как правило, плохо растворяется в воде, и другим исходным оксидом (например, ванадиевым исходным веществом). С другой стороны, предпочтительно, чтобы верхний предел температуры при перемешивании обычно составлял 100°C или ниже, чтобы избежать бурления.The lower temperature limit during stirring is usually 80°C or higher, and preferably 90°C or higher. There is a tendency that when the stirring temperature is set to 80° C. or higher, the oxidation/reduction reaction between antimony oxide, which is generally poorly soluble in water, and another precursor oxide (eg, vanadium precursor) proceeds more easily. On the other hand, it is preferable that the upper limit of the stirring temperature is generally 100° C. or lower to avoid bubbling.

[0057][0057]

(Стадия получения B)(Acquisition stage B)

Стадия получения B представляет собой стадию смешения ниобиевого исходного вещества и органической кислоты, посредством этого получая жидкость B с ниобиевым исходным веществом. На стадии получения B, можно дополнительно добавлять воду. Ниобиевое исходное вещество является, в общем, плохо растворимым в воде и, следовательно, растворяется в воде за счет наличия органической кислоты. В данном случае, предпочтительно, чтобы содержание Nb в жидкости B с ниобиевым исходным веществом было высоким, и диспергируемость Nb была удовлетворительной при получении оксидного катализатора настоящего варианта осуществления.The production step B is a step of mixing a niobium raw material and an organic acid, thereby obtaining liquid B with a niobium raw material. At the stage of obtaining B, you can additionally add water. The niobium starting material is, in general, poorly soluble in water and, therefore, dissolves in water due to the presence of an organic acid. In this case, it is preferable that the content of Nb in the niobium raw material liquid B is high and the dispersibility of Nb is satisfactory when producing the oxide catalyst of the present embodiment.

[0058][0058]

С этой точки зрения предпочтительно смешивать ниобиевое исходное вещество и органическую кислоту при перемешивании и нагревании на стадии получения B, регулируя молярное соотношение органической кислоты к Nb и мутность. Более конкретно, установив молярное соотношение органической кислоты к Nb (органическая кислота/Nb) на 2,40 или меньше, концентрацию Nb можно повышать в достаточной степени, и количество применяемой органической кислоты, которая действует как восстанавливающий агент, можно в достаточной степени уменьшить. Кроме того, установив мутность жидкости B с ниобиевым исходным веществом на 500 НЕМ или меньше, дисперсность Nb можно сохранять на удовлетворительном уровне, даже при наличии достаточно высокой концентрации Nb. Благодаря жидкости B с ниобиевым исходным веществом, которую получают данным способом, относительное содержание Nb в сложном оксиде в оксидном катализаторе настоящего варианта осуществления увеличивается, и относительное содержание V, который, как считают, вызывает разложение алкана, относительно снижается, и таким образом может быть увеличен выход ненасыщенного нитрила.From this point of view, it is preferable to mix the niobium starting material and the organic acid with stirring and heating in the production step B, adjusting the molar ratio of the organic acid to Nb and the turbidity. More specifically, by setting the molar ratio of organic acid to Nb (organic acid/Nb) to 2.40 or less, the concentration of Nb can be sufficiently increased, and the amount of organic acid used as a reducing agent can be sufficiently reduced. In addition, by setting the turbidity of the niobium raw material liquid B to 500 NMU or less, the fineness of Nb can be kept at a satisfactory level even if there is a sufficiently high concentration of Nb. Due to the niobium raw material B liquid which is obtained by this method, the ratio of Nb in the complex oxide in the oxide catalyst of the present embodiment is increased, and the ratio of V, which is considered to cause alkane decomposition, is relatively reduced, and thus can be increased. yield of unsaturated nitrile.

[0059][0059]

Ниобиевое исходное вещество конкретно не ограничено при условии, что оно представляет собой соединение, содержащее Nb, но любое из данных соединений является труднорастворимым и, поэтому растворяется при наличии органической кислоты. Конкретные примеры ниобиевого исходного вещества включают, но не ограничиваются, гидрооксалат ниобия, оксалат аммония ниобия, NbCl3, NbCl5, Nb2(C2O4)5, Nb2O5, ниобиевую кислоту, Nb(OC2H5)5, галогенид ниобия, галогенированную аммониевую соль ниобия и их комбинации. Среди них, в случае, когда к жидкости B с ниобиевым исходным веществом добавляют дополнительный металл, ниобиевая кислота и гидрооксалат ниобий являются предпочтительными с точки зрения уменьшения влияния на дополнительный металл. Следует отметить, что ниобиевая кислота содержит гидроксид ниобия и оксид ниобия. Ниобиевое исходное вещество меняет свое качество в некоторых случаях из-за длительного хранения или в процессе дегидратации, и, следовательно, предпочтительно применять ниобиевое исходное вещество сразу после получения для получения жидкости B с ниобиевым исходным веществом, но можно применять соединение, которое в некоторой степени претерпело изменение качества.The niobium raw material is not particularly limited as long as it is an Nb-containing compound, but any of these compounds is sparingly soluble and therefore dissolves in the presence of an organic acid. Specific examples of the niobium starting material include, but are not limited to, niobium hydrooxalate, niobium ammonium oxalate, NbCl 3 , NbCl 5 , Nb 2 (C 2 O 4 ) 5 , Nb 2 O 5 , niobic acid, Nb(OC 2 H 5 ) 5 , niobium halide, niobium halogenated ammonium salt, and combinations thereof. Among them, in the case where an additional metal is added to the niobium raw material liquid B, niobic acid and niobium hydroxalate are preferable from the viewpoint of reducing the effect on the additional metal. It should be noted that niobic acid contains niobium hydroxide and niobium oxide. The niobium raw material changes its quality in some cases due to long-term storage or dehydration process, and therefore, it is preferable to use the niobium raw material immediately after production to obtain liquid B with the niobium raw material, but it is possible to use a compound that has suffered to some extent quality change.

[0060][0060]

Ниобиевое исходное вещество может быть твердым или быть в виде суспензии при получении жидкости B с ниобиевым исходным веществом. В случае применения ниобиевой кислоты диаметр частиц предпочтительно является небольшим с точки зрения легкости растворения. Перед применением ниобиновую кислоту можно промывать аммиачной водой и/или водой.The niobium starting material may be solid or in suspension when making Liquid B with the niobium starting material. In the case of using niobic acid, the particle diameter is preferably small in terms of ease of dissolution. The niobic acid can be washed with ammonia water and/or water before use.

[0061][0061]

Примеры органической кислоты включают, но конкретно не ограничены, дикарбоновые кислоты. Конкретные примеры дикарбоновой кислоты включают щавелевую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту и глутаровую кислоту, и с точки зрения подавления чрезмерного восстановления оксида металла на стадии кальцинирования во время получения катализатора щавелевая кислота является предпочтительной, более конкретно ангидрид щавелевый кислоты и дигидрат щавелевой кислоты являются предпочтительными. Можно добавить только одну дикарбоновую кислоту или можно добавлять несколько дикарбоновых кислот.Examples of organic acids include, but are not specifically limited to, dicarboxylic acids. Specific examples of the dicarboxylic acid include oxalic acid, malonic acid, succinic acid and glutaric acid, and from the viewpoint of suppressing excessive metal oxide reduction in the calcination step during catalyst preparation, oxalic acid is preferred, more specifically, oxalic anhydride and oxalic acid dihydrate are preferred. Only one dicarboxylic acid may be added, or several dicarboxylic acids may be added.

[0062][0062]

Как приведено выше, молярное соотношение органической кислоты к Nb (органическая кислота/Nb) является предпочтительно низким. Когда величина молярного соотношения (органическая кислота/Nb) является большой, концентрация Nb является низкой, и есть тенденция того, что дисперсность и стабильность Nb в жидкости B с ниобиевым исходным веществом являются удовлетворительными, но когда величина молярного соотношения (органическая кислота/Nb) является избыточно большой, есть риск того, что образующийся катализатор чрезмерно восстанавливается под действием органической кислоты, которая функционирует как восстанавливающий агент. Кроме того, количество Nb является недостаточным, в результате чего каталитически активные частицы не образуются в достаточной степени, и эффект подавления разложение продукта не получают в достаточной степени. С другой стороны, когда величина молярного соотношения (органическая кислота/Nb) является небольшой, концентрация Nb является высокой, получают жидкость B с ниобиевым исходным веществом, содержащую достаточное количество Nb, но дисперсность Nb в жидкости B с ниобиевым исходным веществом снижается, и как результат, становится сложно получить равномерное введение Nb в каталитически активные частицы. С данной точки зрения, молярное соотношение (органическая кислота/Nb) устанавливают равным 2,40 или меньше. То есть, установив молярное соотношение на 2,40 или меньше, может быть введено достаточное количество Nb, не делая вводимое количество органической кислоты, которая функционирует как восстанавливающий агент, чрезмерным, и, следовательно, каталитические активные частицы образуются в достаточной степени, и эффект подавления разложения продукта можно достигнуть в достаточной степени, и как результат, характеристики полученного катализатора становятся удовлетворительными. С точки зрения, аналогичной точке зрения, описанной выше, молярное соотношение (органическая кислота/Nb) предпочтительно составляет 2,20 или меньше, более предпочтительно 1,90 или больше и 2,18 или меньше, и еще более предпочтительно 1,95 или больше и 2,15 или меньше.As stated above, the molar ratio of organic acid to Nb (organic acid/Nb) is preferably low. When the molar ratio (organic acid/Nb) is large, the Nb concentration is low, and there is a tendency that the fineness and stability of Nb in liquid B with the niobium raw material is satisfactory, but when the molar ratio (organic acid/Nb) is excessively large, there is a risk that the resulting catalyst is over-reduced by the organic acid, which functions as a reducing agent. In addition, the amount of Nb is insufficient, whereby the catalytically active particles are not sufficiently formed, and the decomposition suppressing effect of the product is not sufficiently obtained. On the other hand, when the molar ratio (organic acid/Nb) is small, the concentration of Nb is high, a niobium raw material liquid B is obtained containing sufficient Nb, but the dispersion of Nb in the niobium raw material liquid B is reduced, and as a result , it becomes difficult to obtain a uniform introduction of Nb into the catalytically active particles. From this point of view, the molar ratio (organic acid/Nb) is set to 2.40 or less. That is, by setting the molar ratio to 2.40 or less, a sufficient amount of Nb can be introduced without making the input amount of the organic acid that functions as a reducing agent excessive, and hence the catalytic active particles are sufficiently formed and the suppression effect decomposition of the product can be achieved sufficiently, and as a result, the characteristics of the obtained catalyst become satisfactory. From a point of view similar to that described above, the molar ratio (organic acid/Nb) is preferably 2.20 or less, more preferably 1.90 or more and 2.18 or less, and even more preferably 1.95 or more and 2.15 or less.

[0063][0063]

Как приведено ранее, если дисперсность Nb в жидкости B с ниобиевым исходным веществом является неудовлетворительной, наблюдают осаждение Nb, и существует тенденция, что изменение концентрации Nb со временем является заметным. Следовательно, молярное соотношение в настоящем варианте осуществления повышают, исходя из концентрации после того, как жидкость B с ниобиевым исходным веществом остается стоять при нормальной температуре в течение одного дня сразу после получения. Следует отметить, что "нормальная температура" в настоящем изобретении обозначает температуру в районе 15-25°C. Конкретно, молярное соотношение можно измерить способом, описанным в примерах, которые приводятся ниже. Молярное соотношение (органическая кислота/Nb) можно регулировать в описанном выше диапазоне соотношением исходных веществ, которые будут применять.As previously stated, if the dispersion of Nb in the niobium raw material liquid B is not satisfactory, Nb precipitation is observed, and there is a tendency that the change in Nb concentration over time is noticeable. Therefore, the molar ratio in the present embodiment is increased based on the concentration after the niobium raw material liquid B is left standing at normal temperature for one day immediately after production. It should be noted that "normal temperature" in the present invention means a temperature in the region of 15-25°C. Specifically, the molar ratio can be measured by the method described in the examples below. The molar ratio (organic acid/Nb) can be controlled within the range described above by the ratio of the starting materials to be used.

[0064][0064]

Что касается мутности жидкости B с ниобиевым исходным веществом, большая величина предполагает, что дисперсность Nb является плохой, и меньшая величина предполагает, что дисперсность Nb является более удовлетворительной. С данной точки зрения, мутность жидкости B с ниобиевым исходным веществом составляет 500 НЕМ или меньше. В настоящем варианте осуществления, мутность является в достаточной степени низкой, даже если молярное соотношение (органическая кислота/Nb) снижают к минимуму 2,40 или меньше, как приведено ранее, и, следовательно, каталитически активные частицы, которые являются активными центрами, образуются в достаточной степени, и эффект подавления разложения продукта можно получить в достаточной степени. В добавление к этому, равномерное введение Nb в каталитически активные частицы становится возможным из-за удовлетворительной дисперсности Nb, и как результат, характеристики полученного оксидного катализатора становятся особенно удовлетворительными. С точки зрения, аналогичной точки зрения, описанной выше, мутность составляет предпочтительно 0,5 НЕМ или больше и 400 НЕМ или меньше, и более предпочтительно 1,0 НЕМ или больше и 200 НЕМ или меньше.As for the turbidity of the niobium raw material liquid B, a larger value suggests that the fineness of Nb is poor, and a smaller value suggests that the fineness of Nb is more satisfactory. From this point of view, the turbidity of liquid B with niobium raw material is 500 NU or less. In the present embodiment, the turbidity is sufficiently low even if the molar ratio (organic acid/Nb) is reduced to a minimum of 2.40 or less as above, and hence catalytically active particles which are active sites are formed in sufficiently, and the effect of suppressing the decomposition of the product can be sufficiently obtained. In addition to this, uniform introduction of Nb into the catalytically active particles becomes possible due to the satisfactory dispersion of Nb, and as a result, the performance of the obtained oxide catalyst becomes particularly satisfactory. From a point of view similar to that described above, the turbidity is preferably 0.5 NMU or more and 400 NMU or less, and more preferably 1.0 NMU or more and 200 NMU or less.

[0065][0065]

Как приведено ранее, если дисперсность Nb в жидкости B с ниобиевым исходным веществом не является удовлетворительной, наблюдают осаждение Nb, и существует тенденция, что изменение величины мутности со временем становится заметным. Следовательно, мутность в настоящем варианте осуществления также повышают, исходя из мутности после того, как жидкость B с ниобиевым исходным веществом остается стоять при нормальной температуре в течение одного дня непосредственно перед получением. Конкретно, мутность можно измерить способом, описанным в примерах, которые будут приведены ниже. Мутность можно регулировать в описанном выше диапазоне, приспосабливая предпочтительный способ получения, который будет приведен ниже.As previously stated, if the dispersion of Nb in liquid B with niobium raw material is not satisfactory, Nb precipitation is observed, and there is a tendency that a change in the amount of haze becomes noticeable with time. Therefore, the turbidity in the present embodiment is also increased based on the turbidity after the niobium raw material liquid B is left standing at normal temperature for one day immediately before production. Specifically, haze can be measured by the method described in the examples to be given below. The turbidity can be controlled within the range described above by adapting the preferred method of preparation, which will be given below.

[0066][0066]

Температура смешения на стадии получения B является предпочтительно большей чем 60°C и меньшей чем 80°C, более предпочтительно 63°C или выше и 78°C или ниже, и еще более предпочтительно 65°C или выше и 75°C или ниже. Установив температуру смешения таким способом, чтобы она была больше чем 60°C, существует тенденция, что облегчается достаточное суспендирование Nb. Установив температуру смешения таким образом, чтобы она была ниже 80°C, комплекс органической кислоты и Nb, который образуется в жидкости B с ниобиевым исходным веществом, стабилизирован, так что существует тенденция, что обеспечивают достаточную дисперсность даже при высокой концентрации Nb. Кроме того, перемешивание предпочтительно осуществляют одновременно с нагреванием на стадии получения B. Посредством этого, молярное соотношение (органическая кислота/Nb) контролируют в описанном выше диапазоне, и мутность можно сохранять на низком уровне.The mixing temperature in the production step B is preferably greater than 60°C and less than 80°C, more preferably 63°C or higher and 78°C or lower, and even more preferably 65°C or higher and 75°C or lower. By setting the mixing temperature in such a way that it is more than 60° C., there is a tendency that sufficient suspension of Nb is facilitated. By setting the mixing temperature such that it is below 80°C, the complex of organic acid and Nb that is formed in liquid B with the niobium raw material is stabilized, so that there is a tendency that sufficient dispersibility is provided even at a high concentration of Nb. In addition, stirring is preferably carried out simultaneously with heating in the production step B. Through this, the molar ratio (organic acid/Nb) is controlled in the above-described range, and the turbidity can be kept at a low level.

[0067][0067]

Что касается продолжительности смешения на стадии получения B, желательно обеспечить достаточно длительную продолжительность времени реакции с точки зрения обеспечения протекания реакции между органической кислотой и ниобиевым исходным веществом в достаточной степени, но если время реакции будет слишком велико, есть опасения, что стабильность комплекса органической кислоты и Nb снижается, потому что смешанная жидкость находится в нагретом состоянии в течение чрезмерно длительного времени. С точки зрения обеспечения достаточной дисперсности, даже несмотря на то, что концентрация Nb является большой, стадию растворения предпочтительно проводят в течение 1 часа или дольше и 8 часов или меньше, предпочтительно 3 часов или дольше и 7 часов или меньше, и еще более предпочтительно 4 часов или дольше и 6 часов или меньше.With regard to the mixing time in the production step B, it is desirable to provide a sufficiently long reaction time in terms of allowing the reaction between the organic acid and the niobium starting material to proceed sufficiently, but if the reaction time is too long, there is concern that the stability of the organic acid complex and Nb decreases because the mixed liquid is in a heated state for an excessively long time. From the viewpoint of ensuring sufficient dispersion, even though the Nb concentration is large, the dissolution step is preferably carried out for 1 hour or longer and 8 hours or less, preferably 3 hours or longer and 7 hours or less, and even more preferably 4 hours or longer and 6 hours or less.

[0068][0068]

В случае, когда органическая кислота и ниобиевое исходное вещество нагревают при перемешивании, температуру смеси органической кислоты и ниобиевого исходного вещества снижают до 5°C или ниже, и затем твердый остаток фильтруют и отделяют фильтрованием с отсасыванием, получая жидкость B с ниобиевым исходным веществом.In the case where the organic acid and the niobium raw material are heated with stirring, the temperature of the mixture of the organic acid and the niobium raw material is lowered to 5°C or lower, and then the solid residue is filtered and separated by suction filtration to obtain liquid B with the niobium raw material.

[0069][0069]

Из того, что описано выше, предпочтительно устанавливать молярное соотношение органической кислоты к Nb на 2,40 или меньше в качестве органическая кислота/Nb и смешивать органическую кислоту и ниобиевое исходное вещество при 80°C или ниже при перемешивании с точки зрения более эффективного получения оксидного катализатора настоящего варианта осуществления. Условие, которое удовлетворяет им, называют условием получения b.From the above, it is preferable to set the molar ratio of organic acid to Nb to 2.40 or less as organic acid/Nb, and mix the organic acid and the niobium raw material at 80° C. or lower with stirring, from the viewpoint of more efficient production of the oxide catalyst of the present embodiment. The condition that satisfies them is called the condition for obtaining b.

[0070][0070]

(Стадия смешения C)(Mixing step C)

Стадия смешения C представляет собой стадию смешения водной смешанной жидкости A и жидкость B с ниобиевым исходным веществом, посредством этого получая суспензию предшественников C. На стадии смешения C, при необходимости можно дополнительно добавлять пероксид водорода, основный водный раствор, дополнительное металлическое исходное вещество, такое как вольфрамовое исходное вещество или цериевое исходное вещество, и/или исходный носитель. Суспензия предшественников C, которую получают данным способом, представляет собой равномерно смешанную жидкость в некоторых случаях, но обычно представляет собой суспензию.Mixing step C is a step of mixing aqueous mixed liquid A and liquid B with a niobium raw material, thereby obtaining a suspension of precursors C. In mixing step C, if necessary, hydrogen peroxide, a basic aqueous solution, an additional metal raw material such as a tungsten precursor or a cerium precursor, and/or a carrier precursor. The precursor slurry C, which is obtained by this process, is a uniformly mixed liquid in some cases, but is usually a slurry.

[0071][0071]

Условия смешения на стадии смешения C конкретно не ограничено, но, например, температура смешения предпочтительно составляет 50°C или выше и 80°C или ниже, и более предпочтительно 60°C или выше и 80°C или ниже. Продолжительность перемешивания предпочтительно составляет 1 час или больше и 5 часов или меньше.The mixing condition in the mixing step C is not particularly limited, but, for example, the mixing temperature is preferably 50°C or higher and 80°C or lower, and more preferably 60°C or higher and 80°C or lower. The mixing time is preferably 1 hour or more and 5 hours or less.

[0072][0072]

Примеры способа добавления пероксида водорода на стадии смешения C включают: способ, в котором водную смешанную жидкость A и пероксид водорода смешивают и затем дополнительно добавляют жидкость B с ниобиевым исходным веществом; способ, в котором жидкость B с ниобиевым исходным веществом и пероксид водорода смешивают и затем дополнительно добавляют водную смешанную жидкость A; способ, в котором водную смешанную жидкость A, жидкость B с ниобиевым исходным веществом и пероксид водорода смешивают одновременно; и способ, в котором водную смешанную жидкость A и жидкость B с ниобиевым исходным веществом смешивают, и затем дополнительно добавляют пероксид водорода. Среди них, способ, в котором водную смешанную жидкость A и пероксид водорода смешивают, и затем дополнительно добавляют ниобиевое исходное вещество B, является предпочтительным.Examples of the method for adding hydrogen peroxide in the mixing step C include: a method in which an aqueous mixed liquid A and hydrogen peroxide are mixed, and then liquid B with a niobium raw material is further added; a method in which the niobium raw material liquid B and hydrogen peroxide are mixed, and then the aqueous mixed liquid A is further added; a method in which the aqueous mixed liquid A, the niobium raw material liquid B, and hydrogen peroxide are mixed at the same time; and a method in which an aqueous mixed liquid A and liquid B with a niobium raw material are mixed, and then hydrogen peroxide is further added. Among them, a method in which an aqueous mixed liquid A and hydrogen peroxide are mixed, and then a niobium raw material B is further added is preferable.

[0073][0073]

В случае, когда пероксид водорода добавляют на стадии смешения C, молярное соотношение пероксида водорода к сурьме (Sb) (H2O2/Sb) в водной смешанной жидкости A составляет предпочтительно 0,01 или больше и 5,0 или меньше, более предпочтительно 2,0 или больше и 4,0 или меньше, и еще более предпочтительно 2,5 или больше и 3,5 или меньше. В случае, когда смешивают водную смешанную жидкость A и пероксид водорода, предпочтительно добавлять пероксид водорода при перемешивании водной смешанной жидкости A в условиях нагревания. В данном случае, температура обычно составляет 30°C-70°C, предпочтительно 60°C или выше. Продолжительность перемешивания предпочтительно составляет 30 минут-2 часа.In the case where hydrogen peroxide is added in the mixing step C, the molar ratio of hydrogen peroxide to antimony (Sb) (H 2 O 2 /Sb) in the aqueous mixed liquid A is preferably 0.01 or more and 5.0 or less, more preferably 2.0 or more and 4.0 or less, and even more preferably 2.5 or more and 3.5 or less. In the case where the aqueous mixed liquid A and hydrogen peroxide are mixed, it is preferable to add hydrogen peroxide while stirring the aqueous mixed liquid A under heating conditions. In this case, the temperature is usually 30°C-70°C, preferably 60°C or higher. The mixing time is preferably 30 minutes to 2 hours.

[0074][0074]

Примеры способа добавление основного водного раствора на стадии смешения C включают: способ, в котором водную смешанную жидкость A и основный водный раствор смешивают и затем дополнительно добавляют жидкость B с ниобиевым исходным веществом; способ, в котором жидкость B с ниобиевым исходным веществом и основный водный раствор смешивают и затем дополнительно добавляют водную смешанную жидкость A; способ, в котором водную смешанную жидкость A, жидкость B с ниобиевым исходным вещество, и основный водный раствор смешивают одновременно; и способ, в котором смешивают водную смешанную жидкость A и жидкость B с ниобиевым исходным веществом, и затем дополнительно добавляют основный водный раствор. Среди них, способ, в котором водную смешанную жидкость A и жидкость B с ниобиевым исходным веществом смешивают и затем дополнительно добавляют основный водный раствор, является предпочтительным.Examples of the method for adding the basic aqueous solution in the mixing step C include: a method in which the aqueous mixed liquid A and the basic aqueous solution are mixed, and then the niobium raw material liquid B is further added; a method in which the niobium raw material liquid B and the basic aqueous solution are mixed, and then the aqueous mixed liquid A is further added; a method in which the aqueous mixed liquid A, the niobium raw material liquid B, and the basic aqueous solution are mixed at the same time; and a method in which the aqueous mixed liquid A and liquid B are mixed with the niobium raw material, and then the basic aqueous solution is further added. Among them, a method in which an aqueous mixed liquid A and a niobium raw material liquid B are mixed and then a basic aqueous solution is further added is preferable.

[0075][0075]

Примеры основного водного раствора, который будут добавлять на стадии смешения C, включают, но конкретно не ограничены, аммиачную воду, амин, и щелочной водный раствор. Среди них, основный водный раствор является предпочтительно аммиачной водой, поскольку аммиачная вода испаряется по большей части на стадии сушки и не влияет на стадии после стадии сушки.Examples of the basic aqueous solution to be added in the mixing step C include, but are not specifically limited to, ammonia water, amine, and alkaline aqueous solution. Among them, the basic aqueous solution is preferably ammonia water because ammonia water mostly evaporates in the drying step and does not affect the steps after the drying step.

[0076][0076]

В случае, когда основный водный раствор добавляют на стадии смешения C, молярное соотношение NH3 к ниобию (Nb) в жидкости B с ниобиевым исходным веществом (NH3/Nb) предпочтительно составляет 0,01 или больше и 5 или меньше, более предпочтительно 2,0 или больше и 4 или меньше, и еще более предпочтительно 2,5 или больше и 3,5 или меньше.In the case where the basic aqueous solution is added in the mixing step C, the molar ratio of NH 3 to niobium (Nb) in liquid B with niobium raw material (NH 3 /Nb) is preferably 0.01 or more and 5 or less, more preferably 2 0 or more and 4 or less, and even more preferably 2.5 or more and 3.5 or less.

[0077][0077]

Среди описанного выше, предпочтительно смешивать пероксид водорода таким способом, чтобы молярное соотношение пероксида водорода к сурьме (Sb) (H2O2/Sb) составляло 2,5 или больше и добавлять аммиак таким способом, чтобы молярное соотношение аммиака к ниобию (Nb) (NH3/Nb) составляло 2,0 или больше на стадии смешения C, с точки зрения более эффективного получения оксидного катализатора настоящего варианта осуществления. Кроме того, предпочтительно устанавливать pH на стадии смешения C равной 5 или больше и получать суспензию предшественников проведением перемешивания в условиях нагревания 60°C или выше. Условия, которые удовлетворяют этому, называют условиями смешения c. Следует отметить, что pH можно регулировать, применяя приведенный выше основный водный раствор.Among the above, it is preferable to mix hydrogen peroxide in such a manner that the molar ratio of hydrogen peroxide to antimony (Sb) (H 2 O 2 /Sb) is 2.5 or more, and to add ammonia in such a manner that the molar ratio of ammonia to niobium (Nb) (NH 3 /Nb) was 2.0 or more in the mixing step C, from the point of view of more efficient production of the oxide catalyst of the present embodiment. In addition, it is preferable to set the pH in the mixing step C to be 5 or more, and obtain a suspension of precursors by carrying out mixing under heating conditions of 60°C or higher. Conditions that satisfy this are called mixing conditions c. It should be noted that the pH can be adjusted using the above basic aqueous solution.

[0078][0078]

Примеры способа добавления дополнительного металлического исходного вещества, такого как вольфрамовое исходное вещество или цериевое исходное вещество, на стадии смешения C включает: способ, в котором водную смешанную жидкость A и дополнительное металлическое исходное вещество смешивают и затем дополнительно добавляют жидкость B с ниобиевым исходным веществом; способ, в котором жидкость B с ниобиевым исходным веществом и дополнительное металлическое исходное вещество смешивают и затем дополнительно добавляют водную смешанную жидкость A; способ, в котором водную смешанную жидкость A, жидкость B с ниобиевым исходным веществом и дополнительное металлическое исходное вещество смешивают одновременно; и способ, в котором водную смешанную жидкость A и жидкость B с ниобиевым исходным веществом смешивают и затем дополнительно добавляют дополнительное металлическое исходное вещество.Examples of the method for adding an additional metal raw material such as a tungsten raw material or a cerium raw material in the mixing step C include: a method in which an aqueous mixed liquid A and an additional metal raw material are mixed, and then liquid B with a niobium raw material is further added; a method in which the niobium raw material liquid B and the additional metal raw material are mixed, and then the aqueous mixed liquid A is further added; a method in which the aqueous mixed liquid A, the niobium raw material liquid B, and the additional metal raw material are mixed at the same time; and a method in which an aqueous mixed liquid A and liquid B with a niobium raw material are mixed, and then additional metal raw material is further added.

[0079][0079]

Примеры способа добавления исходного вещества, являющегося носителем, на стадии смешения C включают: способ, в котором водную смешанную жидкость A и исходное вещество, являющееся носителем, смешивают и затем дополнительно добавляют жидкость B с ниобиевым исходным веществом; способ, в котором жидкость B с ниобиевым исходным веществом и исходное вещество, являющееся носителем, смешивают и затем дополнительно добавляют водную смешанную жидкость A; способ, в котором водную смешанную жидкость A, жидкость B с ниобиевым исходным веществом и исходное вещество, являющееся носителем, смешивают одновременно; и способ, в котором водную смешанную жидкость A и жидкость B с ниобиевым исходным веществом смешивают и затем дополнительно добавляют исходное вещество, являющееся носителем.Examples of the method for adding the carrier raw material in the mixing step C include: a method in which the aqueous mixed liquid A and the carrier raw material are mixed, and then the niobium raw material liquid B is further added; a method in which the niobium precursor liquid B and the carrier precursor are mixed, and then the aqueous mixed liquid A is further added; a method in which an aqueous mixed liquid A, a liquid B with a niobium raw material, and a carrier raw material are mixed at the same time; and a method in which an aqueous mixed liquid A and liquid B with a niobium raw material are mixed, and then a carrier raw material is further added.

[0080][0080]

В случае, когда получают оксидный катализатор, так как сложный оксид находится на носителе на основе диоксида кремния, золь диоксида кремния можно применять в качестве исходного вещества, являющегося носителем.In the case where an oxide catalyst is prepared, since the complex oxide is on a silica support, a silica sol can be used as the carrier starting material.

[0081][0081]

(Другие условия)(Other conditions)

Регулируя оба описанных выше условия получения b и условия смешения c, получают оксидный катализатор, удовлетворяющий указанным выше отношениям, представленным формулами. В частности, регулирование обоих описанных выше условий получения b и условий смешения является предпочтительным, поскольку можно получить оксидный катализатор, удовлетворяющий соотношению, представленному формулой 1,1×a≤c или 1,5×a≤c, или соотношению, представленному формулой 8,00≤100×b/(1+a) ≤10,00.By adjusting both of the above production conditions b and mixing conditions c, an oxide catalyst is obtained that satisfies the above ratios represented by the formulas. In particular, adjusting both of the above-described production conditions b and the mixing conditions is preferable because an oxide catalyst satisfying the ratio represented by the formula 1.1×a≤c or 1.5×a≤c or the ratio represented by formula 8 can be obtained, 00≤100×b/(1+a)≤10.00.

[0082][0082]

Предпочтительно, чтобы количество ванадиевого исходного вещества, содержащееся в водной смешанной жидкости A, было относительно низким, исходя из количества ниобиевого исходного вещества, содержащегося в жидкости B с ниобиевым исходным веществом, в добавление к приспособлению описанных выше условия получения b или условий смешения c. Конкретно, атомное соотношение V/Nb атома ванадия, содержащегося в ванадиевом исходном веществе, к атому ниобия, содержащемуся в ниобиевом исходном веществе, предпочтительно составляет 2,7 или меньше, более предпочтительно 2,0 или меньше, и еще более предпочтительно 1,7 или меньше. Атомное соотношение V/Nb можно регулировать для каждой концентрации ванадиевого исходного вещества в водной смешанной жидкости A и ниобиевого исходного вещества в жидкости B с ниобиевым исходным веществом или массового соотношения водной смешанной жидкости A к жидкости B с ниобиевым исходным веществом.It is preferable that the amount of the vanadium precursor contained in the aqueous mixed liquid A is relatively low based on the amount of the niobium precursor contained in the liquid B with the niobium precursor, in addition to adjusting the production conditions b or mixing conditions c described above. Specifically, the V/Nb atomic ratio of the vanadium atom contained in the vanadium raw material to the niobium atom contained in the niobium raw material is preferably 2.7 or less, more preferably 2.0 or less, and even more preferably 1.7 or less. The atomic ratio V/Nb can be adjusted for each concentration of the vanadium precursor in the aqueous mixed liquid A and the niobium precursor in the niobium precursor liquid B, or the weight ratio of the aqueous mixed liquid A to the niobium precursor liquid B.

[0083][0083]

(Стадия сушки)(drying stage)

Стадия сушки представляет собой стадию сушки суспензии предшественников C, полученной на приведенной выше стадии, посредством этого получая высушенный порошок. Сушку можно осуществлять известным способом, и можно осуществлять, например, сушкой распылением или упариванием досуха. Среди них, мелкодисперсные сферические высушенные частицы предпочтительно получают сушкой распылением. Распыление в способе сушки распылением можно осуществлять центробежной системой, пневмораспылительной системой или распылительной системой высокого давления. В качестве источника тепла для сушки можно применять пар или воздух, нагретый электронагревателем или подобными. Температура на входе сушилки в устройстве для распылительной сушки составляет предпочтительно от 150 до 300°C, и температура на выходе из сушилки составляет предпочтительно от 100 до 160°C.The drying step is a step of drying the precursor slurry C obtained in the above step, thereby obtaining a dried powder. Drying can be carried out in a known manner, and can be carried out, for example, by spray drying or evaporation to dryness. Among them, fine spherical dried particles are preferably obtained by spray drying. Spraying in the spray-drying process can be carried out by a centrifugal system, an air-spray system, or a high-pressure spray system. As the heat source for drying, steam or air heated by an electric heater or the like can be used. The inlet temperature of the dryer in the spray dryer is preferably 150 to 300°C, and the outlet temperature of the dryer is preferably 100 to 160°C.

[0084][0084]

(Стадия прокаливания)(Ignition step)

Стадия прокаливания представляет собой стадию прокаливания высушенного порошка, полученного на стадии сушки, посредством этого получая оксидный катализатор. В качестве устройства для прокаливания, можно применять a вращающуюся печь. Форма кальцинатора конкретно не ограничена, но предпочтительно он имеет трубчатую форму, поскольку можно осуществлять непрерывное прокаливание. Форма кальцинационной трубы конкретно не ограничена, но является предпочтительно цилиндрической. В качестве системы нагрева предпочтительным является тип внешнего обогрева, и целесообразно применять электрическую печь.The calcination step is a step of calcining the dried powder obtained in the drying step, thereby obtaining an oxide catalyst. As a calcining device, a rotary kiln can be used. The shape of the calciner is not particularly limited, but it is preferably tubular so that continuous calcination can be performed. The shape of the calcination pipe is not particularly limited, but is preferably cylindrical. As the heating system, an external heating type is preferable, and it is advisable to use an electric furnace.

[0085][0085]

Соответствующий размер, материал и подобные трубы для прокаливания можно выбрать в зависимости от условий прокаливания или получаемого объема, но внутренний диаметр трубы для прокаливания предпочтительно составляет от 70 до 2000 мм, более того от 100 до 1200 мм, и длина трубы для кальцинации предпочтительно составляет от 200 до 10000 мм, и более предпочтительно от 800 до 8000 мм. В случае, когда кальцинатор подвергают ударной нагрузке, толщина кальцинатор предпочтительно составляет 2 мм или больше, и более предпочтительно 4 мм или больше с точки зрения наличия толщины, достаточной для того, чтобы кальцинатор не ломался при ударной нагрузке, и предпочтительно составляет 100 мм или меньше, и более предпочтительно 50 мм или меньше с точки зрения достаточной степени передачи ударной нагрузки внутрь кальцинатора. Материал кальцинатора конкретно не ограничено, за исключением того, что материал обладает такими термостойкостью и прочностью, что материал не разрушается при ударной нагрузке, и можно удобно применять SUS.Appropriate size, material and the like of the calcination tube can be selected depending on the calcination conditions or volume to be obtained, but the inner diameter of the calcination tube is preferably 70 to 2000 mm, moreover 100 to 1200 mm, and the length of the calcination tube is preferably 200 to 10000 mm, and more preferably 800 to 8000 mm. In the case where the calciner is subjected to impact loading, the thickness of the calciner is preferably 2 mm or more, and more preferably 4 mm or more from the point of view of having a thickness sufficient for the calciner not to be broken when impacted, and is preferably 100 mm or less. , and more preferably 50 mm or less from the point of view of a sufficient degree of transmission of the shock load to the inside of the calciner. The material of the calciner is not particularly limited, except that the material has such heat resistance and strength that the material does not collapse under impact, and SUS can be conveniently applied.

[0086][0086]

Труба для прокаливания можно разделить на две или больше зон установкой в трубу для прокаливания отбивной решетки вертикально потоку порошка, отбивной решетки, содержащей отверстие для прохождения порошка в центральную часть. Установка отбивной решетки позволяет легко контролировать время удерживания в трубе для прокаливания. Количество отбивных решеток может составлять одну или несколько. Материал отбивной решетки предпочтительно представляет собой металл, и можно удобно применять тот же металл, что и для трубы для прокаливания. Высоту отбивной решетки можно регулировать в зависимости продолжительности удержания, которое необходимо обеспечить. Например, в случае, когда порошок подают при 250 г/ч во вращающуюся печь, содержащую SUS трубу для прокаливания с внутренним диаметром 150 мм и длинной 1150 мм, отбивная решетка предпочтительно имеет высоту 5-50 мм, более предпочтительно 10-40 мм, и еще более предпочтительно 13-35 мм. Толщина отбивной решетки конкретно не ограничена и предпочтительно устанавливают в зависимости от размера трубы для прокаливания. Например, в случае вращающейся печи, содержащей SUS труба для прокаливания с внутренним диаметром 150 мм и длиной 1150 мм, толщина трубы для прокаливания предпочтительно составляет 0,3 мм или больше и 30 мм или меньше, и более предпочтительно 0,5 мм или больше и 15 мм или меньше.The calcination tube can be divided into two or more zones by inserting into the calcination tube a chopping grate vertically to the powder flow, a chopping grate containing an opening for passing the powder into the central part. The installation of a chop grate makes it easy to control the retention time in the calcination tube. The number of chops gratings can be one or more. The material of the chop grate is preferably metal, and the same metal as for the igniter tube can conveniently be used. The height of the chopping grate can be adjusted depending on the duration of the hold that needs to be provided. For example, in the case where the powder is fed at 250 g/h into a rotary kiln containing a SUS calcination tube with an inner diameter of 150 mm and a length of 1150 mm, the chopping grate preferably has a height of 5-50 mm, more preferably 10-40 mm, and even more preferably 13-35 mm. The thickness of the chop grate is not particularly limited, and is preferably set depending on the size of the calcination tube. For example, in the case of a rotary kiln containing a SUS calcination tube with an inner diameter of 150 mm and a length of 1150 mm, the thickness of the calcination tube is preferably 0.3 mm or more and 30 mm or less, and more preferably 0.5 mm or more, and 15 mm or less.

[0087][0087]

Труба для прокаливания предпочтительно вращается для того, чтобы предотвратить образования трещин, растрескивание и подобных на высушенном порошке и обеспечить равномерное прокаливание. Скорость вращения трубы для прокаливания предпочтительно составляет 0,1-30 об/мин, более предпочтительно 0,5-20 об/мин, и еще более предпочтительно 1-10 об/мин.The calcination tube is preferably rotated in order to prevent cracking, cracking and the like on the dried powder and to ensure uniform calcination. The rotation speed of the calcination tube is preferably 0.1-30 rpm, more preferably 0.5-20 rpm, and even more preferably 1-10 rpm.

[0088][0088]

Когда прокаливают высушенный порошок, предпочтительно, чтобы повышение температуры для нагревания высушенного порошка начиналось с температуры ниже чем 400°C, и температура повышалась непрерывно или периодически вплоть до температуры в пределах диапазона 550-800°C.When the dried powder is calcined, it is preferable that the temperature rise to heat the dried powder is started from a temperature lower than 400°C, and the temperature is raised continuously or intermittently up to a temperature within the range of 550-800°C.

[0089][0089]

Атмосфера прокаливания может находиться в атмосфере воздуха или под потоком воздуха, но предпочтительно осуществляет, по меньшей мере, часть прокаливания, позволяя протекать инертному газу, такому как азот, который по существу не содержит кислорода. Подаваемое количество инертного газа составляет 50 N литров или больше, предпочтительно 50-5000 N литров, и еще более предпочтительно 50-3000 N литров на кг высушенного порошка (N литров обозначает литры, измеренные в условиях стандартной температуры/давления, а именно литры, измеренные при 0°C и 1 атм). В данном случае, нет проблем, когда инертный газ и высушенный порошок приводят в контакт в параллельном потоке или противотоке, но контакт противотоком является предпочтительным, учитывая компоненты газа, образующиеся из высушенного порошка, и воздух, который смешивается в небольшом количестве вместе с высушенным порошком.The calcination atmosphere may be in an atmosphere of air or under a stream of air, but preferably carries out at least part of the calcination by allowing an inert gas, such as nitrogen, which is substantially free of oxygen, to flow. The amount of inert gas supplied is 50 N liters or more, preferably 50-5000 N liters, and even more preferably 50-3000 N liters per kg of dried powder (N liters means liters measured under standard temperature/pressure conditions, namely liters measured at 0°C and 1 atm). In this case, there is no problem when the inert gas and the dried powder are brought into contact in parallel flow or countercurrent, but countercurrent contact is preferable in view of the gas components generated from the dried powder and the air which is mixed in a small amount together with the dried powder.

[0090][0090]

Стадию прокаливания можно осуществлять в одну стадию, но предпочтительно, чтобы прокаливание включало предварительное прокаливание и финальное прокаливание, причем предварительное прокаливание проводят в диапазоне температур 250-400°C, и финальное прокаливание проводят в диапазоне температур 550-800°C. Предварительное прокаливание и финальное прокаливание можно осуществлять непрерывно, или после завершения предварительного прокаливания, финальное прокаливание можно проводить заново. Кроме того, каждое из предварительного прокаливания и финального прокаливания можно разделить на несколько стадий.The calcination step can be carried out in one step, but it is preferred that the calcination includes a pre-calcination and a final calcination, wherein the pre-calcination is carried out in a temperature range of 250-400°C and the final calcination is carried out in a temperature range of 550-800°C. The pre-calcination and the final calcination may be carried out continuously, or after the completion of the pre-calcination, the final calcination may be carried out again. In addition, each of the pre-calcination and the final calcination can be divided into several steps.

[0091][0091]

Предварительное прокаливание проводят при температуре нагревания в диапазоне 250°C-400°C, и предпочтительно 300°C-400°C, предпочтительно в потоке инертного газа. Температуру предпочтительно поддерживают при постоянной температуре в диапазоне температур 250°C-400°C, но не имеет значения, изменяется ли температура, или плавно повышается или понижается в диапазоне от 250°C до 400°C. Время выдержки температуры нагрева предпочтительно составляет 30 минут или дольше, и более предпочтительно 3-12 часов.Precalcination is carried out at a heating temperature in the range of 250°C-400°C, and preferably 300°C-400°C, preferably in an inert gas flow. The temperature is preferably maintained at a constant temperature in the temperature range of 250°C-400°C, but it does not matter whether the temperature changes, or smoothly rises or falls in the range from 250°C to 400°C. The heating temperature holding time is preferably 30 minutes or longer, and more preferably 3-12 hours.

[0092][0092]

Относительно схемы повышения температуры до момента времени, когда температура достигает температуры предварительного прокаливания, температуру можно повышать линейно, или температуру можно повышать таким способом, чтобы нарисовать выпуклую дугу, направленную вверх или вниз.With respect to the temperature raising scheme until the time when the temperature reaches the pre-calcination temperature, the temperature may be raised linearly, or the temperature may be raised in such a manner as to draw a convex upward or downward arc.

[0093][0093]

Средняя скорость повышения температуры при повышении температуры до того, как температура достигает температуры предварительного прокаливания, конкретно не ограничена, но обычно составляет приблизительно 0,1-15°C/мин, предпочтительно 0,5-5°C/мин и более предпочтительно 1-2°C/мин.The average temperature rise rate when the temperature is raised until the temperature reaches the pre-calcination temperature is not particularly limited, but is usually about 0.1-15°C/min, preferably 0.5-5°C/min, and more preferably 1- 2°C/min.

[0094][0094]

Финальное прокаливание осуществляют при 550-800°C, предпочтительно 580-750°C, более предпочтительно 600-720°C и еще более предпочтительно 620-700°C, предпочтительно в атмосфере инертного газа. Температуру предпочтительно поддерживают при постоянной температуре в диапазоне температур 620-700°C, но не имеет значения, изменяется ли температура, или плавно повышается или понижается в диапазоне 620-700°C. Время финального прокаливания составляет 0,5-20 часов и предпочтительно 1-15 часов.The final calcination is carried out at 550-800°C, preferably 580-750°C, more preferably 600-720°C and even more preferably 620-700°C, preferably under an inert gas atmosphere. The temperature is preferably maintained at a constant temperature in the temperature range of 620-700°C, but it does not matter whether the temperature changes or gradually rises or falls in the range of 620-700°C. The final calcination time is 0.5-20 hours and preferably 1-15 hours.

[0095][0095]

В случае, когда труба для прокаливания разделена отбивной решеткой или тарелками, высушенный порошок и/или составной оксидный катализатор последовательно проходит через, по меньшей мере, две, предпочтительно 2-20, и более предпочтительно 4-15 зон. Контроль температуры можно осуществлять, применяя одно или более контрольных устройств, но температуру предпочтительно контролируют установкой нагревателя и контрольного устройства для каждой зоны, разделенной отбивными решетками для того, чтобы получить требуемую схему прокаливания. Например, в случае, когда семь отбивных решеток устанавливают таким способом, чтобы равномерно разделить длину части, который входит в нагревательную печь, трубы для прокаливания на восемь, и применяют трубу для прокаливания, разделенную на восемь зон, установленные температуры восьми зон предпочтительно контролируются нагревателем и контрольным устройством, установленным для соответствующих зон таким образом, что температура высушенного порошка и/или сложного оксидного катализатора показывает требуемую схему прокаливания. Следует отметить, что не имеет значения, добавляет ли окислительный компонент (например, кислород) или восстановительный компонент (например, аммиак), при необходимости, к атмосфере прокаливания в потоке инертного газа.In the case where the calcination tube is separated by a chop grid or trays, the dried powder and/or composite oxide catalyst passes successively through at least two, preferably 2-20, and more preferably 4-15 zones. The temperature control can be performed using one or more controls, but the temperature is preferably controlled by setting a heater and a control for each zone separated by the chopping grids in order to obtain the desired calcination pattern. For example, in the case where seven chopping bars are set in such a manner as to evenly divide the length of the part that enters the heating furnace, the calcination pipes into eight, and the calcination pipe divided into eight zones is used, the set temperatures of the eight zones are preferably controlled by the heater and control device set for the respective zones so that the temperature of the dried powder and/or complex oxide catalyst shows the desired calcination pattern. It should be noted that it does not matter whether an oxidizing component (eg oxygen) or a reducing component (eg ammonia) is added, if necessary, to the calcination atmosphere in the inert gas stream.

[0096][0096]

Что касается схемы повышения температуры до момента времени, когда температура достигает температуры финального прокаливания, температура можно повышать линейно, или температуру можно повышать таким способом, чтобы нарисовать выпуклую дугу вверх или вниз.As for the temperature raising scheme until the time when the temperature reaches the final calcination temperature, the temperature may be raised linearly, or the temperature may be raised in such a manner as to draw a convex arc up or down.

[0097][0097]

Средняя скорость повышения температуры в процессе повышения температуры до того, как температура достигает температуры финального прокаливания, конкретно не ограничена, но обычно составляет 0,1-15°C/мин, предпочтительно 0,5-10°C/мин и более предпочтительно 1-8°C/мин.The average rate of temperature rise in the temperature rise process before the temperature reaches the final calcination temperature is not particularly limited, but is usually 0.1-15°C/min, preferably 0.5-10°C/min, and more preferably 1- 8°C/min.

[0098][0098]

Средняя скорость понижения температуры после завершения финального прокаливания предпочтительно составляет 0,05-100°C/мин, и более предпочтительно 0,1-50°C/мин. Временное выдерживание температуры равной температуре, меньше чем температура финального прокаливания, является также предпочтительным. Температура выдержки представляет собой температуру, ниже чем температура финального прокаливания на 10°C, предпочтительно на 50°C и более предпочтительно на 100°C. Продолжительность выдержки составляет 0,5 часа или более, предпочтительно 1 час или более, более предпочтительно 3 часа или более, и еще более предпочтительно 10 часов или более.The average rate of temperature decrease after completion of the final calcination is preferably 0.05-100°C/min, and more preferably 0.1-50°C/min. Temporarily maintaining the temperature at a temperature less than the final calcination temperature is also preferred. The holding temperature is a temperature lower than the final calcination temperature by 10°C, preferably by 50°C, and more preferably by 100°C. The holding time is 0.5 hour or more, preferably 1 hour or more, more preferably 3 hours or more, and even more preferably 10 hours or more.

[0099][0099]

В случае, когда после завершения предварительного прокаливания заново осуществляют финальное прокаливание, низкотемпературную обработку предпочтительно проводят на финальном прокаливании.In the case where the final calcination is performed again after completion of the precalcination, the low temperature treatment is preferably carried out at the final calcination.

[0100][0100]

Время, требуемое для низкотемпературной обработки, то есть время, необходимое для повышения температуры высушенного порошка и/или сложного оксидного катализатора до температуры прокаливания после понижения температуры, может быть соответствующим образом отрегулировано размером, толщиной и материалом кальцинатора, получаемым количеством катализатора, рядом периодов непрерывного прокаливания высушенного порошка и/или сложного оксидного катализатора, скоростью закрепления/степенью фиксации и подобными. Например, в случае, когда применяют SUS трубу для прокаливания с внутренним диаметром 500 мм, длинной 4500 мм и толщиной 20 мм, время, требуемое для низкотемпературной обработки, предпочтительно находится в пределах 30 дней, более предпочтительно в пределах 15 дней, еще более предпочтительно в пределах 3 дней, и особенно предпочтительно в пределах 2 дней в процессе серии периодов непрерывного прокаливания катализатора.The time required for low temperature treatment, i.e. the time required to raise the temperature of the dried powder and/or complex oxide catalyst to the calcination temperature after lowering the temperature, can be appropriately adjusted by the size, thickness and material of the calciner, the amount of catalyst obtained, a number of continuous calcination periods dried powder and/or complex oxide catalyst, fixing speed/degree of fixing and the like. For example, in the case where a SUS calcination pipe with an inner diameter of 500 mm, a length of 4500 mm and a thickness of 20 mm is used, the time required for the low temperature treatment is preferably within 30 days, more preferably within 15 days, even more preferably within within 3 days, and particularly preferably within 2 days during a series of periods of continuous calcination of the catalyst.

[0101][0101]

Например, в случае, когда высушенный порошок подают при скорости 35 кг/ч, при этом высушенный порошок вращают при 6 об/мин во вращающейся печи, содержащей SUS трубу для прокаливания с внутренним диаметром 500 мм, длинной 4500 мм и толщиной 20 мм, и температуру финального прокаливания устанавливают на 645°C, стадию понижения температуры до 400°C, и затем повышение температуры до 645°C можно проводить приблизительно за один день. В случае, когда прокаливание проводят в течение одного года непрерывно, проводя данную низкотемпературную обработку с периодичностью один раз в месяц, прокаливание можно проводить, пока температура оксидного слоя поддерживается стабильной.For example, in the case where the dried powder is supplied at a speed of 35 kg/h, the dried powder is rotated at 6 rpm in a rotary kiln containing a SUS calcination tube with an inner diameter of 500 mm, a length of 4500 mm and a thickness of 20 mm, and the final calcination temperature is set to 645°C, the step of lowering the temperature to 400°C, and then raising the temperature to 645°C can be carried out in about one day. In the case where the calcination is carried out for one year continuously, carrying out this low temperature treatment once a month, the calcination can be carried out while the temperature of the oxide layer is kept stable.

[0102][0102]

[Способ получения ненасыщенного нитрила][Method for producing unsaturated nitrile]

Способ получения ненасыщенного нитрила настоящего варианта осуществления дает ненасыщенный нитрил при осуществлении реакции газофазного каталитического аммоксидирования на пропане или изобутане в присутствии оксидного катализатора настоящего варианта осуществления.The process for producing an unsaturated nitrile of the present embodiment produces an unsaturated nitrile by carrying out a gas-phase catalytic ammoxidation reaction on propane or isobutane in the presence of the oxide catalyst of the present embodiment.

[0103][0103]

(Исходное вещество)(original substance)

Пропан или изобутан, и аммиак, которые являются исходными веществами, не обязательно должны быть высокой чистоты, и можно применять газы промышленного класса, такие как пропан, содержащие 3 об.% или меньше примесей, таких как этан, этилен, н-бутан, аммиак, содержащий 3 об.% или меньше примесей, таких как вода. Кислородсодержащий газ конкретно не ограничен, например, воздух, воздух, обогащенный кислородом, чистый кислород, газ, полученный разбавлением любого из них инертным газом, таким как гелий, аргон, диоксид углерода или азот, или пар также можно обеспечивать для реакции. Среди них, в случае, когда кислородсодержащий газ применяют в промышленных масштабах, воздух предпочтительно применяется с точки зрения простоты.Propane or isobutane and ammonia as raw materials need not be of high purity, and industrial grade gases such as propane containing 3 vol% or less impurities such as ethane, ethylene, n-butane, ammonia can be used containing 3 vol.% or less impurities such as water. The oxygen-containing gas is not particularly limited, for example, air, oxygen-enriched air, pure oxygen, a gas obtained by diluting any of them with an inert gas such as helium, argon, carbon dioxide or nitrogen, or steam can also be provided for the reaction. Among them, in the case where the oxygen-containing gas is used commercially, air is preferably used from the viewpoint of simplicity.

[0104][0104]

(Условия реакции)(reaction conditions)

Реакцию газофазного каталитического аммоксидирования пропана или изобутана можно проводить, например, но они конкретно не ограничены, в следующих условиях. Молярное соотношение кислорода, который будут подавать для реакции, к пропану или изобутану, предпочтительно составляет 0,1-6, и более предпочтительно 0,5-4. Молярное соотношение аммония, который будут подавать для реакции, к пропану или изобутану предпочтительно составляет 0,3-1,5, и более предпочтительно 0,7-1,2.The gas-phase catalytic ammoxidation reaction of propane or isobutane can be carried out, for example, but they are not specifically limited, under the following conditions. The molar ratio of oxygen to be fed to the reaction to propane or isobutane is preferably 0.1-6, and more preferably 0.5-4. The molar ratio of ammonium to be fed to the reaction to propane or isobutane is preferably 0.3-1.5, and more preferably 0.7-1.2.

[0105][0105]

Температура реакции предпочтительно составляет 350-500°C, и более предпочтительно 380-470°C. Давление реакции предпочтительно составляет 5 × 104-5 × 105 Па, и более предпочтительно 1 × 105-3 × 105 Pa. Продолжительность контакта предпочтительно составляет 0,1-10 сек∙г/см3, и более предпочтительно 0,5-5 сек∙г/см3. Устанавливая условия для реакции газофазного каталитического аммоксидирования в вышеописанных диапазонах, существует тенденция, что подавляется получение побочных продуктов, и может быть дополнительно увеличен выход ненасыщенного нитрила.The reaction temperature is preferably 350-500°C, and more preferably 380-470°C. The reaction pressure is preferably 5×10 4 -5×10 5 Pa, and more preferably 1×10 5 -3×10 5 Pa. The contact time is preferably 0.1-10 sec.g/cm 3 , and more preferably 0.5-5 sec.g/cm 3 . By setting the conditions for the gas-phase catalytic ammoxidation reaction in the above-described ranges, there is a tendency that the production of by-products is suppressed, and the yield of unsaturated nitrile can be further increased.

[0106][0106]

В настоящем варианте осуществления, продолжительность контакта определяю следующим уравнением.In the present embodiment, the contact duration is determined by the following equation.

Продолжительность контакта (сек г/см3) = (W/F) × 273/(273+T)Contact duration (sec g/cm 3 ) = (W/F) × 273/(273+T)

где W, F, и T определяют следующим образом.where W, F, and T are defined as follows.

W=количество (г) заполненного катализатораW=amount (g) filled catalyst

F=скорость потока (N см3/сек) смешанного газа исходного вещества в стандартном состоянии (0°C, 1,013 × 105 Па)F=flow rate (N cm 3 /sec) of the mixed gas of the original substance in the standard state (0°C, 1.013 × 10 5 Pa)

T=температура реакции (°C)T=reaction temperature (°C)

[0107][0107]

В качестве реакционной системы в реакции газофазного каталитического аммоксидирования можно приспособить стандартную систему, такую как неподвижный слой, псевдоожиженный слой и подвижный слой. Среди них предпочтительным является реактор с псевдоожиженным слоем, с помощью которого легко отводится тепло реакции. Реакция газофазного каталитического аммоксидирования может быть однопоточной или рециркуляционной.As the reaction system in the gas-phase catalytic ammoxidation reaction, a standard system such as a fixed bed, a fluidized bed, and a moving bed can be adopted. Among them, a fluidized bed reactor is preferable, with which heat of reaction is easily removed. The gas phase catalytic ammoxidation reaction can be single stream or recirculating.

ПримерыExamples

[0108][0108]

Далее настоящий вариант осуществления будет описан более подробно с указанием конкретных примеров и сравнительных примеров, но настоящий вариант осуществления вообще не ограничен следующими примерами и сравнительными примерами в пределах, не выходящих за рамки сущности настоящего варианта осуществления. Соответствующие физические свойства и оценки, выполненные в примерах и сравнительных примерах, которые будут упомянуты ниже, измеряли следующими способами.Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail with specific examples and comparative examples, but the present embodiment is not limited to the following examples and comparative examples at all to the extent not going beyond the gist of the present embodiment. The respective physical properties and evaluations made in the examples and comparative examples to be mentioned below were measured by the following methods.

[0109][0109]

[Пример 1][Example 1]

<Стадия получения A; получение водной смешанной жидкости (A1)><Acquisition stage A; obtaining an aqueous mixed liquid (A 1 )>

К 2572 г воды добавляли 436,4 г гептамолибдата аммония [(NH4)6Mo7O24∙4H2O] и 54,6 г метаванадата аммония [NH4VO3], 91,4 г триоксида дисурьмы [Sb2O3] и 5,4 г нитрата церия [Ce(NO3)3∙6H2O], и полученную в результате смесь нагревали при 98°C в течение 2 часа при перемешивании, получая водную смешанную жидкость (A1).To 2572 g of water was added 436.4 g of ammonium heptamolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ∙4H 2 O] and 54.6 g of ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ], 91.4 g of distimine trioxide [Sb 2 O 3 ] and 5.4 g of cerium nitrate [Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O], and the resulting mixture was heated at 98°C for 2 hours with stirring to obtain an aqueous mixed liquid (A 1 ).

[0110][0110]

<Стадия получения B; получение жидкости ниобиевого исходного вещества (B1)><Acquisition stage B; obtaining liquid niobium starting material (B 1 )>

Жидкость ниобиевого исходного вещества получали следующим способом. В смеситель добавляли 57,9 кг воды, и затем воду нагревали до 45°C. Затем загружали 72,2 кг дигидрата щавелевой кислоты [H2C2O4∙2H2O] при перемешивании, и затем загружали 19,9 кг ниобиевой кислоты, содержащей 76,0% по массе Nb2O5, для смешения обеих в воде. Данную жидкость перемешивали при нагревании при 70°C в течение 8 часа, и посредством этого получали водную смешанную жидкость. Данную водную смешанную жидкость оставляли стоять и охлаждали на льду, и затем твердый остаток фильтровали и отделяли фильтрованием с отсасыванием, получая однородную жидкость ниобиевого исходного вещества (B1). Анализом, описанным ниже, определяли, что молярное соотношение щавелевая кислота/ниобий в данной жидкости ниобиевого исходного вещества составляет 2,11. Полученную жидкость ниобиевого исходного вещества применяли в качестве жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) в получении оксидных катализаторов примеров 2-5, описанных ниже.The niobium starting material liquid was obtained by the following method. 57.9 kg of water was added to the mixer, and then the water was heated to 45°C. Then, 72.2 kg of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 .2H 2 O] was charged with stirring, and then 19.9 kg of niobic acid containing 76.0% by mass of Nb 2 O 5 was charged to mix both in water. This liquid was stirred while heating at 70° C. for 8 hours, and thereby an aqueous mixed liquid was obtained. This aqueous mixed liquid was left to stand and cooled on ice, and then the solid residue was filtered and separated by suction filtration to obtain a homogeneous liquid of the niobium starting material (B 1 ). By the analysis described below, it was determined that the molar ratio of oxalic acid/niobium in this liquid of the niobium starting material was 2.11. The resulting niobium precursor liquid was used as the niobium precursor liquid (B 1 ) in the preparation of the oxide catalysts of Examples 2 to 5 described below.

[0111][0111]

Молярное соотношение щавелевая кислота/ниобий в жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) рассчитывали, как описано ниже. После тепловой обработки такой, что жидкость ниобиевого исходного вещества (B1) перемешивали при 40°C в течение 20 минут по истечении одних суток после осуществления получения, и жидкость ниобиевого вещества (B1) оставляли стоять при 20°C в течение 7 дней после тепловой обработки, измеряли молярное соотношение щавелевая кислота/ниобий и мутность.The molar ratio of oxalic acid/niobium in the liquid of the niobium starting material (B 1 ) was calculated as described below. After heat treatment such that the liquid of the niobium raw material (B 1 ) was stirred at 40°C for 20 minutes after one day after the production was carried out, and the liquid of the niobium substance (B1) was left to stand at 20°C for 7 days after the heat processing, measured the molar ratio of oxalic acid/niobium and turbidity.

[0112][0112]

Концентрацию Nb в водной смешанной жидкости рассчитывали из веса твердого Nb2O5, полученного таким способом, что 10 г жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) точно взвешивали в тигле, высушенном при 120°C в течение 2 часов, и затем подвергали тепловой обработки при 600°C в течение 2 часов, определяя, что Концентрация Nb составляет 1,072 моль/кг.The concentration of Nb in the aqueous mixed liquid was calculated from the weight of the solid Nb 2 O 5 obtained in such a way that 10 g of the liquid of the niobium starting material (B 1 ) was accurately weighed in a crucible dried at 120°C for 2 hours, and then subjected to heat treatment at 600°C for 2 hours, determining that the Nb concentration is 1.072 mol/kg.

[0113][0113]

В 300-мл аналитическом стакане, точно взвешивали 3 г жидкости ниобиевого исходного вещества (B1), добавляли 20 мл горячей воды приблизительно 80°C, и затем добавляли 10 мл 1:1 серной кислоты. Полученную таким образом смешанную жидкость титровали при перемешивании, применяя 1/4N KMnO4, при этом температуру жидкости поддерживали равной 70°C на водяной бане. Точка, в которой слабый бледно-розовый цвет из-за KMnO4 сохранялся приблизительно 30 секунд или более, определяли как конечную точку. Концентрацию щавелевая кислота рассчитывали из оттитрованного количества согласно следующей формуле, находя, что концентрация щавелевой кислоты составляет 2,26 моль/кг.In a 300 ml beaker, 3 g of liquid niobium starting material (B 1 ) was precisely weighed, 20 ml of hot water at approximately 80° C. was added, and then 10 ml of 1:1 sulfuric acid was added. The mixed liquid thus obtained was titrated with stirring using 1/4N KMnO 4 while the temperature of the liquid was maintained at 70° C. in a water bath. The point at which a faint pale pink color due to KMnO4 persisted for about 30 seconds or more was defined as the end point. The concentration of oxalic acid was calculated from the titrated amount according to the following formula, finding that the concentration of oxalic acid was 2.26 mol/kg.

2KMnO4+3H2SO4+5H2C2O4 → K2SO4+2MnSO4 +10CO2+8H2O2KMnO 4 +3H 2 SO 4 +5H 2 C 2 O 4 → K 2 SO 4 +2MnSO 4 +10CO 2 +8H 2 O

[0114][0114]

Мутность измеряли, применяя 2100AN турбидиметр, изготовленный HACH после того, как жидкость ниобиевого исходного вещества (B1) оставляли стоять еще в течение одного дня после получения. В измерительную ячейку помещали 30 мл раствора для проведения измерения на основе US EPA способа 180.1, находя, что мутность жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) составляла 69 НЕМ.Haze was measured using a 2100AN turbidimeter manufactured by HACH after the liquid of the niobium starting material (B 1 ) was allowed to stand for another day after preparation. 30 ml of a measurement solution based on US EPA method 180.1 was placed in the measuring cell, finding that the turbidity of the liquid of the niobium starting material (B 1 ) was 69 NMU.

[0115][0115]

<Стадия смешения; получение суспензии предшественников (C1)><Mixing stage; obtaining a suspension of precursors (C 1 )>

После охлаждения полученной водной смешанной жидкости (A1) до 70°C, 593,8 г золя диоксида кремния, содержащего 34,1% по массе SiO2, добавляли к водной смешанной жидкости (A1), и затем в момент времени, когда температура жидкости становилась равной 55°C, добавляли 181 г раствора пероксида водорода, содержащего 30% по массе H2O2, получая водную смешанную жидкость (A1'). Сразу после этого, 309,1 г жидкости ниобиевого исходного вещества (B1), 34,2 г (чистота 50%) водного раствора метавольфрамата аммония, и дисперсную жидкость, полученную диспергированием 247,5 г порошкообразного диоксида кремния в 2228 г воды, добавляли последовательно к водной смешанной жидкости (A1), затем добавляли 51,7 г 25% аммиачной воды, и полученную в результате смесь подвергали выдерживания при перемешивании при 65°C в течение 2,5 часов, получая суспензию предшественников (C1).After cooling the resulting aqueous mixed liquid (A 1 ) to 70°C, 593.8 g of a silica sol containing 34.1% by mass of SiO 2 was added to the aqueous mixed liquid (A 1 ), and then at the time when the temperature of the liquid became 55° C., 181 g of a hydrogen peroxide solution containing 30% by mass of H 2 O 2 was added to obtain an aqueous mixed liquid (A 1 '). Immediately thereafter, 309.1 g of the liquid of the niobium starting material (B 1 ), 34.2 g (50% purity) of an aqueous solution of ammonium metatungstate, and a dispersion liquid obtained by dispersing 247.5 g of powdered silica in 2228 g of water were added successively to the aqueous mixed liquid (A 1 ), then added 51.7 g of 25% ammonia water, and the resulting mixture was subjected to keeping under stirring at 65°C for 2.5 hours, obtaining a suspension of precursors (C 1 ).

[0116][0116]

<Стадия сушки; получение высушенного порошка (E1)><Drying stage; getting dried powder (E 1 )>

Полученную суспензию предшественников (C1) подавали в центробежную распылительную сушилку и сушили, получая микросферический высушенный порошок (D1). Воздух применяли как источник тепла для сушки. Следует отметить, что один и тот же источник тепла для сушки применяли в центробежной распылительной сушилке в следующих примерах и сравнительных примерах. Температура на входе в осушитель составляла 210°С, и температуры на выходе составляла 120°С. Полученный высушенный порошок (D1) сортировали, применяя сито с отверстием 32 мкм, получая высушенный порошок (E1), который представляет собой сортированный продукт.The resulting suspension of precursors (C1) was fed into a centrifugal spray dryer and dried to obtain a microspheric dried powder (D1). Air was used as a heat source for drying. It should be noted that the same heat source for drying was used in the centrifugal spray dryer in the following examples and comparative examples. The dryer inlet temperature was 210°C and the outlet temperature was 120°C. The resulting dried powder (D1) was sorted using a 32 µm sieve to obtain a dried powder (E1) which is a graded product.

[0117][0117]

<Стадия прокаливания; получение оксидного катализатора (F1)><Ignition step; production of an oxide catalyst (F 1 )>

В PYREX трубу для прокаливания (PYREX представляет собой зарегистрированную торговую марку), имеющую диаметр 3 дюйма, заполняли 100 г полученного в результате высушенного порошка (E1) и прокаливали при 685°C в течение 2 часов в потоке азота 5,0 Nл/мин при вращении трубы, и посредством этого получали оксидный катализатор (F1).In PYREX, a calcination tube (PYREX is a registered trademark) having a diameter of 3 inches was filled with 100 g of the resulting dried powder (E 1 ) and calcined at 685° C. for 2 hours under a nitrogen flow of 5.0 Nl/min by rotating the pipe, and thereby an oxide catalyst (F 1 ) was obtained.

[0118][0118]

<Стадия удаления><deletion stage>

В вертикальную трубу (внутренний диаметр 41,6 мм, длина 70 см), снабженную диском с тремя отверстиями диаметром 1/64 дюйма в нижней части и бумажным фильтром, установленным в верхней части, загружали 50 г оксидный катализатор (F1). Затем воздуху позволяли течь снизу вверх по вертикальной трубе через соответствующие отверстия при комнатной температуре для облегчения контакта между прокаленными частицами. Длина воздушного потока в данном случае в направлении, в котором он проходил, составляла 56 мм, а средняя линейная скорость воздушного потока составляла 332 м/с. Через 24 часа в полученном оксидном катализаторе (F1) не было выступов.A vertical tube (inner diameter 41.6 mm, length 70 cm) equipped with a disk with three 1/64 inch diameter holes at the bottom and a paper filter installed at the top was loaded with 50 g of oxide catalyst (F1). The air was then allowed to flow from the bottom up the vertical tube through the appropriate holes at room temperature to facilitate contact between the calcined particles. The length of the air flow in this case in the direction in which it passed was 56 mm, and the average linear speed of the air flow was 332 m/s. After 24 hours, there were no protrusions in the obtained oxide catalyst (F1).

[0119][0119]

<Физическое свойство 1; анализ состава каталитически активных частиц (G1) STEM-EDX<Physical property 1; analysis of the composition of catalytically active particles (G 1 ) STEM-EDX

В 500-мл аналитический стакан помещали 200 г раствора пероксида водорода, содержащего 10% по массе H2O2, и температуру воды устанавливали равной 27°C. К данному раствору пероксида водорода добавляли 15 г оксидного катализатора (F1) после удаления выступов и перемешивали, применяя магнитную мешалку при 500 об/мин в течение 5 часов, и затем нерастворимый компонент получали фильтрованием с отсасыванием. Полученный нерастворимый компонент сушили при 50°C в течение 12 часов, собирая остаток (H1). Собранный остаток (H1) был таким, что другие кристаллы, отличные от каталитически активных частиц (G1) и носителя (например, диоксида кремния), были удалены окислительной обработкой раствором пероксида водорода, и он содержит каталитически активные частицы (G1) и носитель.In a 500 ml assay beaker, 200 g of a hydrogen peroxide solution containing 10% by mass H 2 O 2 was placed, and the water temperature was set to 27°C. To this hydrogen peroxide solution, 15 g of an oxide catalyst (F 1 ) was added after the projections were removed, and stirred using a magnetic stirrer at 500 rpm for 5 hours, and then an insoluble component was obtained by suction filtration. The obtained insoluble component was dried at 50°C for 12 hours, collecting the residue (H1). The collected residue (H1) was such that other crystals other than the catalytically active species (G1) and carrier (eg silica) were removed by oxidative treatment with hydrogen peroxide solution, and it contains the catalytically active species (G1) and carrier.

[0120][0120]

Полученный остаток (H1) растирали в ступке в течение 30 секунд, получая образец порошка. В сосуд с внутренним объемом 10 мл помещали 0,1 г полученного образца порошка и 6 мл этанола. Сосуд помещали в настольную ультразвуковую стиральную машину (YAMATO BRANSON, производимую Yamato Scientific Co., Ltd.) и подвергали ультразвуковой вибрации в течение 60 секунд, диспергируя образец порошка остатка (H1) в этаноле.The resulting residue (H1) was ground in a mortar for 30 seconds to obtain a powder sample. In a vessel with an internal volume of 10 ml, 0.1 g of the resulting powder sample and 6 ml of ethanol were placed. The vessel was placed in a tabletop ultrasonic washing machine (YAMATO BRANSON, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.) and subjected to ultrasonic vibration for 60 seconds while dispersing a sample of residue powder (H1) in ethanol.

[0121][0121]

После этого данную этанольную жидкую дисперсию образца порошка по каплям наносили на сетку из Cu с углеродной поддерживающей мембраной (эластичная углеродная поддерживающая мембрана; шаг сетки 100 мкм; производство Okenshoji Co., Ltd.), и затем каплю жидкости удерживали в течение приблизительно одной минуты и затем удалялся фильтровальной бумагой и подобными. Таким образом, получали образец такой, что частица катализатора в жидкой дисперсии была помещена на углеродную поддерживающую мембрану из Cu-сетки. Подготовленный таким образом образец наблюдали, применяя STEM-EDX. Thereafter, this ethanol liquid dispersion of the powder sample was dropped onto a Cu mesh with a carbon support membrane (elastic carbon support membrane; mesh pitch 100 μm; manufactured by Okenshoji Co., Ltd.), and then the liquid drop was held for about one minute and then removed with filter paper and the like. Thus, a sample was obtained such that the catalyst particle in the liquid dispersion was placed on the Cu mesh carbon support membrane. The thus prepared sample was observed using STEM-EDX.

[0122][0122]

Сканирующий трансмиссионный электронный микроскоп, оснащенный рентгеновским спектрометром с энергодисперсионными характеристиками (STEM-EDX), применяли для количественного определения каталитически активных частиц (G1) в образце порошка. HD2300A (производства Hitachi Hi-Tech Corporation) применяется в качестве сканирующего трансмиссионного электронного микроскопа (STEM), и Apollo XLT2 SUTW (производства AMETEK, Inc) применяли в качестве рентгеновского спектрометра с энергодисперсионными характеристиками (EDX). Genesis (Ver 6.53, производство AMETEK, Inc.) применяли в качестве программного обеспечения для измерения и анализа EDX.A scanning transmission electron microscope equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer (STEM-EDX) was used to quantify the catalytically active species (G1) in the powder sample. An HD2300A (manufactured by Hitachi Hi-Tech Corporation) was used as a scanning transmission electron microscope (STEM), and an Apollo XLT2 SUTW (manufactured by AMETEK, Inc) was used as an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX). Genesis (Ver 6.53, manufactured by AMETEK, Inc.) was used as the EDX measurement and analysis software.

[0123][0123]

Способ калибровки энергии для EDX был следующим. Применяли образец, в котором присутствуют Al и Cu, и образец облучали электронным пучком, ускоренным до 200 кВ, для регистрации характеристического рентгеновского излучения. В спектре характеристического рентгеновского излучения, детектируемого в данном случае, выбирали место измерения, где пиковая интенсивность излучения Al-Kα была приблизительно такой же или несколько большей, чем пиковая интенсивность излучения Cu-Kα, и число импульсов (CPS) становилось равным 1000-5000 имп./с. Калибровку значений энергии проводили, применяя функцию калибровки в программном обеспечении, устанавливая количество измерений на 5, устанавливая пик 1 на значение энергии луча Al-Kα ((1486 эВ) и устанавливая пик 2 на энергию значение Cu-Kα луча (8,04 эВ).The energy calibration method for EDX was as follows. A sample was used in which Al and Cu were present, and the sample was irradiated with an electron beam accelerated to 200 kV to detect characteristic X-rays. In the characteristic X-ray spectrum detected in this case, a measurement site was chosen where the peak intensity of the Al-Kα radiation was approximately the same or somewhat greater than the peak intensity of the Cu-Kα radiation, and the number of pulses (CPS) became equal to 1000-5000 pulses ./With. Energy values were calibrated by applying the calibration function in the software, setting the number of measurements to 5, setting peak 1 to the energy value of the Al-Kα beam ((1486 eV) and setting peak 2 to the energy value of the Cu-Kα beam (8.04 eV) .

[0124][0124]

Условия измерения характеристического рентгеновского излучения были следующими. Ускоряющее напряжение составляло 200 кВ, рабочий режим; нормальный, апертура объектива была № 2 (диаметр отверстия 60 µmɸ, угол облучения около 15 мрад), угол наклона спектрометра был 26°, апертура EDX была вставлена для измерения спектра анализом площади таким способом, чтобы включать периферию центральной части частицы катализатора. Измерение проводили в условиях детекции EDX: постоянная времени 7,68 мкс и время интегрирования от 70 до 80 с.The conditions for measuring the characteristic X-ray radiation were as follows. The accelerating voltage was 200 kV, operating mode; normal, the objective aperture was No. 2 (hole diameter 60 µmɸ, irradiation angle about 15 mrad), the spectrometer tilt angle was 26°, the EDX aperture was inserted to measure the spectrum by area analysis in such a way as to include the periphery of the central part of the catalyst particle. The measurement was carried out under EDX detection conditions: time constant 7.68 µs and integration time from 70 to 80 s.

[0125][0125]

Способ коррекции в тонкой пленке (Thin Apex) для STEM применяли в качестве способа количественного определения. Количественное определение проводили, применяя L-лучи для Nb, Mo, Sb и W, и K-лучи для V. В качестве K-факторов для применения в количественном определении применяли значения, зарегистрированные в программном обеспечении, Nb-L: 3,52, Mo-L; 3,62, Sb-L; 5,59, V-К; 1,34 и W-L; 7,68 (K-факторы, которые являются рекомендованными значениями производителя устройства; AMETEK EDAX). Плотность образца для количественного определения устанавливали на 7,8 г/см3 (средняя плотность Nb, Mo, Sb и V), и толщину пленки устанавливали на 50 нм. Количественное определение осуществляли, устанавливая устранение фона до автоматическую настройку.A thin film correction method (Thin Apex) for STEM was used as a quantitation method. Quantification was carried out using L-beams for Nb, Mo, Sb and W, and K-beams for V. As K-factors for use in quantification, the values recorded in the software were used, Nb-L: 3.52, MoL; 3.62, Sb-L; 5.59, V-K; 1.34 and WL; 7.68 (K-factors, which are recommended values by the device manufacturer; AMETEK EDAX). The density of the quantification sample was set to 7.8 g/cm 3 (average density of Nb, Mo, Sb and V), and the film thickness was set to 50 nm. Quantification was carried out by setting the background elimination to the automatic setting.

[0126][0126]

Измерение осуществляли в 15 точках, и состав каталитически активных частиц (G1) рассчитывали, беря среднее из них. В случае, когда носитель (например, диоксид кремния) рассчитывали как композицию, диоксид кремния исключали из результатов измерения. Частица, присутствующая в виде кристалла в образце, была только каталитически активными частицами (G1) благодаря приведенной выше окислительной обработке раствором пероксида водорода. Соответственно, наблюдая за частицей, в которой среди наблюдаемых частиц наблюдаются поперечные полосы, отражающие периодичность кристаллов, в поле зрения можно эффективно обнаружить каталитически активные частицы (G1). Состав каталитически активных частиц (G1) представлен в таблице 1.The measurement was carried out at 15 points, and the composition of the catalytically active particles (G 1 ) was calculated by taking the average of them. In the case where the carrier (for example, silica) was calculated as a composition, silica was excluded from the measurement results. The particle present as a crystal in the sample was only the catalytically active species (G 1 ) due to the above oxidative treatment with the hydrogen peroxide solution. Accordingly, by observing a particle in which transverse bands are observed among the observed particles, reflecting the periodicity of crystals, catalytically active particles (G1) can be effectively detected in the field of view. The composition of catalytically active particles (G1) is presented in table 1.

[0127][0127]

<Физическое свойство 2; оценка реакционноспособности в реакции аммоксидирования пропана><Physical property 2; evaluation of reactivity in propane ammoxidation reaction>

Пропан подавали в реакцию газофазного каталитического аммоксидирования следующим способом, применяя оксидный катализатор (F1), полученный выше. В реакционную трубу с псевдоожиженным слоем из стекла VYCOR с внутренним диаметром 25 мм заполняли 40 г оксидного катализатора и подавали смешанный газ, имеющий молярное соотношение пропан:аммиак:кислород:гелий=1:1,1:2,9:11,6, при продолжительности контакта 3,0 (сек∙г/см3) при температуре реакции 445°C и давлении реакции 40 кПа.Propane was fed into the gas-phase catalytic ammoxidation reaction in the following manner using the oxide catalyst (F 1 ) obtained above. In a VYCOR glass fluidized bed reaction tube with an inner diameter of 25 mm, 40 g of an oxide catalyst was filled, and a mixed gas having a molar ratio of propane:ammonia:oxygen:helium=1:1.1:2.9:11.6 was supplied, at contact time 3.0 (sec∙g/cm3) at a reaction temperature of 445°C and a reaction pressure of 40 kPa.

[0128][0128]

Выход акрилонитрил определяли следующим образом. После получения калибровочной кривой заранее анализом газа акрилонитрила с известной концентрацией с помощью газовой хроматографии (ГХ: название продукта «GC 2014» производства SHIMADZU CORPORATION), газ, полученный реакцией аммоксидирования, количественно вводили в ГХ, и измеряли количество молей акрилонитрила. Выход акрилонитрила определяли по количеству молей акрилонитрила, измеренному в соответствии со следующим уравнением.The acrylonitrile yield was determined as follows. After obtaining a calibration curve in advance by analyzing the gas of acrylonitrile at a known concentration by gas chromatography (GC: product name "GC 2014" manufactured by SHIMADZU CORPORATION), the gas obtained by the ammoxidation reaction was quantitatively injected into the GC, and the number of moles of acrylonitrile was measured. The yield of acrylonitrile was determined by the number of moles of acrylonitrile measured according to the following equation.

Выход акрилонитрила (%)=(количество молей полученного акрилонитрила)/(количество молей поданного пропана)×100Yield of acrylonitrile (%)=(moles of acrylonitrile produced)/(moles of propane supplied)×100

Реакцию непрерывно проводили с данным катализатором (F1), и выход акрилонитрила (AN), измеренный через 10 дней после начала реакции, показан в таблице 1.The reaction was continuously carried out with this catalyst (F1), and the yield of acrylonitrile (AN) measured 10 days after the start of the reaction is shown in Table 1.

[0129][0129]

<Физическое свойство 3; измерение количества катализатора><Physical Property 3; measuring the amount of catalyst>

Количество катализатора определяли как количество (% по массе) SiO2 носителя, исходя из суммарного количества (100% по массе) оксидного катализатора (F1), и полученный оксидный катализатор (F1) измельчали/перемешивали в течение двух часов, применяя автоматическую агатовую ступку одноосного типа (производимого NITTO KAGAKU CO., LTD.) и формовали прессованием на одноосном прессе в кольцо из винилхлорида (производимое Rigaku Corporation). Измерение с помощью полуколичественного анализа осуществляли на полученном осадке с помощью способа фундаментальных параметров (FP), в котором относительное содержание определяют из библиотеки чувствительности, зарегистрированной в программном обеспечении заранее, применяя рентгенофлуоресцентный анализ с дисперсией по длине волны (торговое название «RIX 1000», производство Rigaku Corporation, трубка из хрома, напряжение трубки 50 кВ, ток трубки 50 мА). Массовая доля (I1) (%) носителя (например, диоксида кремния), определенная данным измерением, показана в таблице 1.The amount of catalyst was determined as the amount (% by mass) of the SiO 2 support based on the total amount (100% by mass) of the oxide catalyst (F 1 ), and the resulting oxide catalyst (F 1 ) was crushed/mixed for two hours using an automatic agate mortar of a single axis type (manufactured by NITTO KAGAKU CO., LTD.) and pressed into a vinyl chloride ring (manufactured by Rigaku Corporation) with a single axis press. The measurement by semi-quantitative analysis was carried out on the obtained precipitate by the fundamental parameter (FP) method, in which the relative content is determined from the sensitivity library registered in the software in advance, using wavelength dispersive X-ray fluorescence analysis (trade name "RIX 1000", manufactured Rigaku Corporation, chromium tube, tube voltage 50 kV, tube current 50 mA). The mass fraction (I1) (%) of the carrier (for example, silicon dioxide) determined by this measurement is shown in Table 1.

[0130][0130]

<Физическое свойство 4; измерение состава и количества каталитически активных частиц рентгеновским флуоресцентным анализом><Physical property 4; measurement of the composition and amount of catalytically active particles by X-ray fluorescence analysis>

Анализ состава рентгеновской флуоресценцией осуществляли на грануле, полученной измельчением/смешиванием в ступке остатка (H1), полученного при измерении физического свойства 1, для выполнения пресс-формования таким же способом, как и для физического свойства 3. Массовую долю (J1) (%) каталитически активных частиц (G1), предполагая, что масса сложного оксида составляла 100%, можно рассчитать из определенной массовой доли (I2) (%) носителя и массовой доли (I1) (%) носителя в оксидном катализаторе (F1), измеренной для физического свойства 3, применяя следующее уравнение. Полученная массовая доля (J1) (%) каталитически активных частиц представлена в таблице 1.Composition analysis by X-ray fluorescence was carried out on a pellet obtained by grinding/mortar-mixing the residue (H1) obtained from the measurement of physical property 1 to perform molding in the same manner as for physical property 3. Mass fraction (J 1 ) (% ) catalytically active particles (G1), assuming that the mass of the complex oxide was 100%, can be calculated from the determined mass fraction (I 2 ) (%) of the carrier and the mass fraction (I 1 ) (%) of the carrier in the oxide catalyst (F1), measured for physical property 3 using the following equation. The resulting mass fraction (J 1 ) (%) of catalytically active particles is presented in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

[0131][0131]

[Пример 2][Example 2]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что добавляемое количество воды заменяли на 2564 г, добавляемое количество гептамолибдата аммония заменяли на 440,9 г, добавляемое количество метаванадата аммония заменяли на 52,2 г, добавляемое количество триоксида дисурьмы заменяли на 90,5 г, добавляемое количество нитрата церия заменяли на 5,49 г, жидкость ниобиевого исходного вещества (B1), которую добавляли, заменяли на 300,7 г в получении водной смешанной жидкости (A1), и добавляемое количество раствора пероксида водорода заменяли на 179,2 г, добавляемое количество золя диоксида кремния заменяли на 593,8 г, добавляемое количество водного раствора метавольфрамата аммония заменяли на 34,6 г, добавляемое количество порошка диоксида кремния заменяли на 247,5 г, и добавляемое количество воды заменяли на 2228 г на стадии смешения для суспензии предшественников (C1), и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that the added amount of water was changed to 2564 g, the added amount of ammonium heptamolybdate was changed to 440.9 g, the added amount of ammonium metavanadate was changed to 52.2 g, the added amount of trioxide diantimony was replaced by 90.5 g, the added amount of cerium nitrate was replaced by 5.49 g, the niobium starting material liquid (B 1 ) that was added was replaced by 300.7 g in obtaining an aqueous mixed liquid (A 1 ), and the added amount hydrogen peroxide solution was changed to 179.2 g, the added amount of silica sol was changed to 593.8 g, the added amount of ammonium metatungstate aqueous solution was changed to 34.6 g, the added amount of silica powder was changed to 247.5 g, and the added amount water was replaced by 2228 g in the mixing step for the precursor slurry (C 1 ), and the evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same way as in example 1.

[0132][0132]

[Пример 3][Example 3]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что добавляемое количество воды заменяли на 2732 г, добавляемое количество гептамолибдата аммония заменяли на 421,1 г, добавляемое количество метаванадата аммония заменяли на 63,8 г, добавляемое количество триоксида дисурьмы заменяли на 76,1 г, добавляемое количество нитрата церия заменяли на 5,25 г, жидкость ниобиевого исходного вещества (B1), которую добавляли, заменяли на 176,8 г при получении водной смешанной жидкости (A1), и добавляемое количество раствора пероксида водорода заменяли на 192,3 г, добавляемое количество золя диоксида кремния заменяли на 862,2 г, добавляемое количество водного раствора метавольфрамата аммония заменяли на 33,0 г, добавляемое количество порошка диоксида кремния заменяли на 196,0 г, и добавляемое количество воды заменяли на 1764 г на стадии смешения для суспензии предшественников (C1), и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that the added amount of water was changed to 2732 g, the added amount of ammonium heptamolybdate was changed to 421.1 g, the added amount of ammonium metavanadate was changed to 63.8 g, the added amount of trioxide diantimony was replaced by 76.1 g, the added amount of cerium nitrate was replaced by 5.25 g, the niobium starting material liquid (B 1 ) that was added was replaced by 176.8 g to obtain an aqueous mixed liquid (A 1 ), and the added amount hydrogen peroxide solution was changed to 192.3 g, the added amount of silica sol was changed to 862.2 g, the added amount of ammonium metatungstate aqueous solution was changed to 33.0 g, the added amount of silica powder was changed to 196.0 g, and the added amount water was replaced by 1764 g in the mixing step for the precursor slurry (C 1 ), and the evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same way as in example 1.

[0133][0133]

[Пример 4][Example 4]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что добавляемое количество воды заменяли на 2909 г, добавляемое количество гептамолибдата аммония заменяли на 448,3 г, добавляемое количество метаванадата аммония заменяли на 67,9 г, добавляемое количество триоксида дисурьмы заменяли на 84,7 г, добавляемое количество нитрата церия заменяли на 5,6 г, жидкость ниобиевого исходного вещества (B1), которую добавляли, заменяли на 211,7 г при получении водной смешанной жидкости (A1), и добавляемое количество раствора пероксида водорода заменяли на 166,7 г, добавляемое количество золя диоксида кремния заменяли на 791,8 г, добавляемое количество водного раствора метавольфрамата аммония заменяли на 35,2 г, добавляемое количество порошка диоксида кремния заменяли на 180,0 г, и добавляемое количество воды заменяли на 1620 г на стадии смешения для суспензии предшественников (C1), и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that the added amount of water was changed to 2909 g, the added amount of ammonium heptamolybdate was changed to 448.3 g, the added amount of ammonium metavanadate was changed to 67.9 g, the added amount of trioxide diantimony was replaced by 84.7 g, the added amount of cerium nitrate was replaced by 5.6 g, the niobium starting material liquid (B 1 ) that was added was replaced by 211.7 g to obtain an aqueous mixed liquid (A 1 ), and the added amount hydrogen peroxide solution was changed to 166.7 g, the added amount of silica sol was changed to 791.8 g, the added amount of ammonium metatungstate aqueous solution was changed to 35.2 g, the added amount of silica powder was changed to 180.0 g, and the added amount water was replaced by 1620 g in the mixing step for the precursor slurry (C 1 ), and the evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same way as in example 1.

[0134][0134]

[Пример 5][Example 5]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что водный раствор метавольфрамата аммония не добавляли на стадии смешения для суспензии предшественников (C1), и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that an aqueous solution of ammonium metatungstate was not added in the mixing step for the precursor slurry (C 1 ), and evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same manner as in Example 1 .

[0135][0135]

[Пример 6][Example 6]

Водную смешанную жидкость (A1) получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что воду заменяли на 25 кг, гептамолибдат аммония [(NH4)6Mo7O24∙4H2O] заменяли на 4,088 кг, метаванадат аммония [NH4VO3] заменяли на 0,646 кг, триоксид дисурьмы [Sb2O3] заменяли на 0,907 кг, и нитрат церия заменяли на 0,051 кг, и полученную в результате смесь нагревали при 95°C в течение 1 часа при перемешивании при получении водной смешанной жидкости (A1).An aqueous mixed liquid (A 1 ) was obtained in the same manner as in Example 1, except that water was replaced by 25 kg, ammonium heptamolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 ∙4H 2 O] was replaced by 4.088 kg, ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ] was replaced by 0.646 kg, disantimony trioxide [Sb 2 O 3 ] was replaced by 0.907 kg, and cerium nitrate was replaced by 0.051 kg, and the resulting mixture was heated at 95°C for 1 hour with stirring upon receipt of an aqueous mixed liquid (A 1 ).

[0136][0136]

Жидкость ниобиевого исходного вещества (B1) получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что водную смешанную жидкость, полученную заменой воды на 77,3 кг, дигидрата щавелевой кислоты [H2C2O4∙2H2O] на 57,0 кг, и ниобиевой кислоты на 15,7 кг, и перемешиванием полученной в результате смеси при нагревании при 73°C в течение 6 часов, охлаждали до 40°C естественным охлаждением при перемешивании при получении жидкости ниобиевого исходного вещества (B1).The liquid of the niobium starting material (B 1 ) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the aqueous mixed liquid obtained by replacing water with 77.3 kg of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 ∙2H 2 O ] by 57.0 kg, and niobic acid by 15.7 kg, and stirring the resulting mixture while heating at 73°C for 6 hours, cooled to 40°C by natural cooling with stirring to obtain a liquid niobium raw material (B 1 ).

[0137][0137]

Молярное соотношение щавелевая кислота/ниобий и мутность жидкости ниобиевого исходного вещества (B2) измеряли тем же способом, как в примере 1. Как результат, было обнаружено, что концентрация Nb составляла 0,756 моль/кг, концентрация щавелевой кислоты составляла 1,74 моль/кг, и мутность составляла 32 НЕМ.The oxalic acid/niobium molar ratio and the liquid turbidity of the niobium starting material (B 2 ) were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the Nb concentration was found to be 0.756 mol/kg, the oxalic acid concentration was 1.74 mol/kg. kg, and the turbidity was 32 NM.

[0138][0138]

После охлаждения полученной водной смешанной жидкости (A1) до 70°C, добавляли 7,038 кг золя диоксида кремния, содержащего 34,0% по массе SiO2, 1,06 кг раствора пероксида водорода, содержащего 30% по массе H2O2, дополнительно добавляли к водной смешанной жидкости (A1), и перемешивание продолжали при 55°C в течение 30 минут. После дополнительного последовательного добавления дисперсной жидкости, полученной диспергированием 3,850 кг жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) и 2,4 кг порошка диоксида кремния (торговое название "AEROSIL 200", изготовитель NIPPON AEROSIL Co., Ltd.) в 197,6 кг воды, и 0,319 кг жидкости метавольфрамата аммония, содержащей 50,2% по весу оксида вольфрама, к жидкости, полученную в результате смесь перемешивали при 50°C в течение 2,5 часов, получая суспензию предшественников (C1).After cooling the obtained aqueous mixed liquid (A 1 ) to 70° C., 7.038 kg of a silica sol containing 34.0% by mass of SiO 2 , 1.06 kg of a solution of hydrogen peroxide containing 30% by mass of H 2 O 2 were added, was further added to the aqueous mixed liquid (A 1 ), and stirring was continued at 55° C. for 30 minutes. After additional sequential addition of a dispersion liquid obtained by dispersing 3.850 kg of a liquid of a niobium raw material (B 1 ) and 2.4 kg of silica powder (trade name "AEROSIL 200", manufactured by NIPPON AEROSIL Co., Ltd.) in 197.6 kg of water , and 0.319 kg of an ammonium metatungstate liquid containing 50.2% by weight of tungsten oxide to the liquid, the resulting mixture was stirred at 50° C. for 2.5 hours to obtain a suspension of precursors (C 1 ).

[0139][0139]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 1, исключая описанное выше, и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except as described above, and physical property evaluation 1-3 was carried out in the same manner as in Example 1.

[0140][0140]

[Пример 7][Example 7]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 6, за исключением того, что воду заменяли на 83,2 кг, дигидрат щавелевой кислоты [H2C2O4∙2H2O] заменяли на 52,3 кг, и ниобиевую кислота заменяли на 14,5 кг, и полученную в результате смесь перемешивали при нагревании при 78°C в течение 5 часов при получении жидкости ниобиевого исходного вещества (B1), и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was prepared in the same manner as in Example 6, except that water was replaced by 83.2 kg, oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 .2H 2 O] was replaced by 52.3 kg, and niobic acid was replaced by 14.5 kg, and the resulting mixture was stirred with heating at 78° C. for 5 hours to obtain a niobium starting material (B 1 ) liquid, and evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same manner as in Example 1 .

[0141][0141]

Молярное соотношение щавелевая кислота/ниобий и мутность полученной жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) измеряли тем же способом, как в примере 1. Как результат, было обнаружено, что концентрация ниобия составляла 0,753 моль/кг, концентрация щавелевой кислоты составляла 1,77 моль/кг, и мутность составляла 41 НЕМ.The molar ratio of oxalic acid/niobium and the turbidity of the resulting liquid of the niobium starting material (B 1 ) were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the concentration of niobium was found to be 0.753 mol/kg, the concentration of oxalic acid was 1.77 mol /kg, and the turbidity was 41 NM.

[0142][0142]

[Сравнительный пример 1][Comparative Example 1]

В смеситель добавляли 88,7 кг воды, и затем воду нагревали до 50°C. Затем, 48,1 кг дигидрата щавелевой кислоты [H2C2O4∙2H2O] загружали при перемешивании, и затем загружали 13,2 кг ниобиевой кислоты, содержащей 76,3% по массе Nb2O5, смешивая оба в воде. Водную смешанную жидкость, полученную перемешиванием данной жидкости при нагревании при 95°C в течение 3 часов, охлаждали до 40°C естественным охлаждением при перемешивании. Затем водную смешанную жидкость охлаждали до 2°C при -10°C/ч и оставляли стоять в течение 1 часа. Затем, смесь осажденного твердого вещества и смешанной жидкости выливали на фильтр, и смешанную жидкость получали фильтрацией осажденного твердого вещества.88.7 kg of water was added to the mixer, and then the water was heated to 50°C. Then, 48.1 kg of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 ∙2H 2 O] was charged with stirring, and then 13.2 kg of niobic acid containing 76.3% by mass of Nb 2 O 5 was charged, mixing both in water. The aqueous mixed liquid obtained by stirring this liquid while heating at 95°C for 3 hours was cooled to 40°C by natural cooling while stirring. Then, the aqueous mixed liquid was cooled to 2°C at -10°C/h and left to stand for 1 hour. Then, the mixture of the precipitated solid and the mixed liquid was poured onto the filter, and the mixed liquid was obtained by filtering the precipitated solid.

[0143][0143]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что полученную в результате смешанную жидкость применяли в качестве жидкости ниобиевого исходного вещества (B1), и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1. Анализ полученной жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) осуществляли тем же способом, как в примере 1, находя, что концентрация Nb данной жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) составляет 0,578 моль/кг, молярное соотношение щавелевая кислота/ниобий составляет 2,77, и мутность составляет 201 НЕМ.An oxide catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that the resulting mixed liquid was used as the liquid of the niobium starting material (B 1 ), and the evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same manner as in Example 1 Analysis of the resulting liquid of niobium precursor (B 1 ) was carried out in the same manner as in Example 1, finding that the Nb concentration of this liquid of niobium precursor (B 1 ) was 0.578 mol/kg, the molar ratio of oxalic acid/niobium was 2, 77 and the turbidity is 201 NMU.

[0144][0144]

[Сравнительный пример 2][Comparative Example 2]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 3, за исключением того, что получение осуществляли, применяя жидкость ниобиевого исходного вещества (B1), полученную тем же способом, как в сравнительном примере 1, и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was obtained in the same manner as in Example 3, except that the preparation was carried out using a liquid of a niobium starting material (B 1 ) obtained in the same manner as in Comparative Example 1, and evaluation of physical properties 1-3 was carried out by in the same way as in example 1.

[0145][0145]

[Сравнительный пример 3][Comparative Example 3]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 5, за исключением того, что получение осуществляли, применяя жидкость ниобиевого исходного вещества (B1), полученную тем же способом, как в сравнительном примере 1, и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was obtained in the same manner as in Example 5, except that the preparation was carried out using a liquid of a niobium starting material (B 1 ) obtained in the same manner as in Comparative Example 1, and evaluation of physical properties 1-3 was carried out by in the same way as in example 1.

[0146][0146]

[Пример 8][Example 8]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что количество загружаемой воды заменяли на 67,5 кг, дигидрат щавелевой кислоты [H2C2O4∙2H2O] заменяли на 64,6 кг, ниобиевую кислоту заменяли на 17,9 кг, и полученную в результате смесь перемешивали при нагревании при 95°C в течение 4 часов при получении жидкости ниобиевого исходного вещества (B1), и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of water charged was replaced by 67.5 kg, oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 ∙2H 2 O] was replaced by 64.6 kg, niobium the acid was replaced by 17.9 kg, and the resulting mixture was stirred with heating at 95° C. for 4 hours to obtain a niobium starting material (B 1 ) liquid, and evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same manner as in Example 1.

[0147][0147]

[Сравнительный пример 4][Comparative Example 4]

Оксидный катализатор получали тем же способом, как в примере 6, за исключением того, что получение жидкости ниобиевого исходного вещества (B1) осуществляли тем же способом, как в примере 8, и оценку физических свойств 1-3 проводили тем же способом, как в примере 1.An oxide catalyst was prepared in the same manner as in Example 6, except that the preparation of the liquid of the niobium starting material (B 1 ) was carried out in the same manner as in Example 8, and the evaluation of physical properties 1-3 was carried out in the same manner as in example 1.

[0148][0148]

[Таблица 1][Table 1]

Состав активных частиц (G1)Composition of active particles (G1) Количество носителя на основе диоксида кремния I1 (%)Amount of carrier based on silicon dioxide I1 (%) Количество каталитически активных частиц J1 (%)Number of catalytically active particles J 1 (%) Выход акрилонитрила (%)Acrylonitrile Yield (%) Пример 1Example 1 Mo1V0,125Sb0,112Nb0,200W0.054 Mo 1 V 0.125 Sb 0.112 Nb 0.200 W 0.054 48,548.5 48,748.7 56,856.8 Пример 2Example 2 Mo1V0,095Sb0,098Nb0,185W0.052 Mo 1 V 0.095 Sb 0.098 Nb 0.185 W 0.052 48,648.6 52,552.5 57,057.0 Пример 3Example 3 Mo1V0,140Sb0,076Nb0,175W0.051 Mo 1 V 0.140 Sb 0.076 Nb 0.175 W 0.051 52,152.1 43,443.4 56,056.0 Пример 4Example 4 Mo1V0,120Sb0,103Nb0,196W0.053 Mo 1 V 0.120 Sb 0.103 Nb 0.196 W 0.053 48,348.3 43,143.1 56,256.2 Пример 5Example 5 Mo1V0,123Sb0,110Nb0,198W0.000 Mo 1 V 0.123 Sb 0.110 Nb 0.198 W 0.000 48,448.4 48,548.5 56,756.7 Пример 6Example 6 Mo1V0,121Sb0,108Nb0,151W0.048 Mo 1 V 0.121 Sb 0.108 Nb 0.151 W 0.048 48,248.2 44,544.5 56,256.2 Пример 7Example 7 Mo1V0,128Sb0,089Nb0,162W0.051 Mo 1 V 0.128 Sb 0.089 Nb 0.162 W 0.051 48,248.2 44,344.3 56,256.2 Пример 8Example 8 Mo1V0,124Sb0,098Nb0,160W0.049 Mo 1 V 0.124 Sb 0.098 Nb 0.160 W 0.049 48,348.3 44,244.2 56,356.3 Сравнительный пример 1Comparative Example 1 Mo1V0,143Sb0,020Nb0,212W0.051 Mo 1 V 0.143 Sb 0.020 Nb 0.212 W 0.051 48,648.6 15,815.8 35,035.0 Сравнительный пример 2Comparative Example 2 Mo1V0,153Sb0,056Nb0,106W0.051 Mo 1 V 0.153 Sb 0.056 Nb 0.106 W 0.051 51,951.9 30,630.6 53,053.0 Сравнительный пример 3Comparative Example 3 Mo1V0,199Sb0,082Nb0,097W0.000 Mo 1 V 0.199 Sb 0.082 Nb 0.097 W 0.000 48,248.2 25,825.8 52,052.0 Сравнительный пример 4Comparative Example 4 Mo1V0,154Sb0,075Nb0,144W0.047 Mo 1 V 0.154 Sb 0.075 Nb 0.144 W 0.047 48,248.2 40,540.5 55,055.0

Claims (11)

1. Оксидный катализатор для применения в газофазной каталитической реакции аммоксидирования пропана или изобутана, причем оксидный катализатор содержит сложный оксид, в котором1. An oxide catalyst for use in a gas phase catalytic propane or isobutane ammoxidation reaction, wherein the oxide catalyst contains a complex oxide in which сложный оксид содержит каталитически активные частицы, которые выделяют из сложного оксида с применением раствора пероксида водорода, иthe complex oxide contains catalytically active particles that are separated from the complex oxide using a hydrogen peroxide solution, and данные каталитически активные частицы имеют средний состав, определенный измерениями с помощью STEM-EDX, представленный следующей формулой (1):these catalytically active particles have an average composition determined by measurements using STEM-EDX, represented by the following formula (1): Mo1VaSbbNbcWdOn (1),Mo 1 V a Sb b Nb c W d O n (1), где a, b, c и d удовлетворяют соотношениям, представленным формулами 0,050≤a≤0,200, 0,050≤b≤0,200, 0,100≤c≤0,300, 0≤d≤0,100, и a≤c; и n представляет собой число, определяемое валентностями других элементов.where a, b, c and d satisfy the ratios represented by the formulas 0.050≤a≤0.200, 0.050≤b≤0.200, 0.100≤c≤0.300, 0≤d≤0.100, and a≤c; and n is a number determined by the valences of the other elements. 2. Оксидный катализатор по п. 1, где формула (1) удовлетворяет соотношению, представленному формулой 1,1×a≤c.2. The oxide catalyst according to claim. 1, where the formula (1) satisfies the relationship represented by the formula 1.1×a≤c. 3. Оксидный катализатор по п. 1, где формула (1) удовлетворяет соотношению, представленному формулой 1,3×a≤c.3. The oxide catalyst according to claim. 1, where the formula (1) satisfies the relationship represented by the formula 1.3×a≤c. 4. Оксидный катализатор по любому из пп. 1-3, где формула (1) удовлетворяет соотношению, представленному формулой 8,00≤100×b/(1+a)≤10,00.4. Oxide catalyst according to any one of paragraphs. 1-3, where the formula (1) satisfies the relationship represented by the formula 8.00≤100×b/(1+a)≤10.00. 5. Оксидный катализатор по любому из пп. 1-4, где оксидный катализатор содержит диоксид кремния в качестве носителя, на который нанесен сложный оксид, и массовая доля диоксида кремния составляет от 30 до 70% по массе в пересчете на SiO2 относительно общего количества оксидного катализатора.5. Oxide catalyst according to any one of paragraphs. 1-4, where the oxide catalyst contains silicon dioxide as a support supported by a complex oxide, and the mass fraction of silicon dioxide is from 30 to 70% by weight in terms of SiO 2 relative to the total amount of oxide catalyst. 6. Оксидный катализатор по любому из пп. 1-5, в котором сложный оксид содержит каталитически активные частицы, содержащие молибден, ванадий, сурьму и ниобий, и массовая доля каталитически активных частиц составляет 45% по массе или более от общего количества сложного оксида.6. Oxide catalyst according to any one of paragraphs. 1-5, in which the complex oxide contains catalytically active particles containing molybdenum, vanadium, antimony and niobium, and the mass fraction of catalytically active particles is 45% by mass or more of the total amount of the complex oxide. 7. Способ получения ненасыщенного нитрила, причем способ включает получение ненасыщенного нитрила реакцией газофазного каталитического аммоксидирования пропана или изобутана в присутствии оксидного катализатора по любому из пп. 1-6.7. The method of obtaining unsaturated nitrile, and the method includes obtaining unsaturated nitrile by the reaction of gas-phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane in the presence of an oxide catalyst according to any one of paragraphs. 1-6.
RU2021108255A 2019-06-06 2020-05-25 Oxide catalyst and method for producing unsaturated nitriles RU2793851C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-106018 2019-06-06
JP2019-106015 2019-06-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2793851C1 true RU2793851C1 (en) 2023-04-07

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476265C2 (en) * 2007-04-03 2013-02-27 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Mixed metal oxide catalysts and method of catalytic conversion of lower aliphatic hydrocarbons
CN104661745A (en) * 2012-09-27 2015-05-27 旭化成化学株式会社 Composite oxide catalyst, method for producing same, and method for producing unsaturated nitrile
RU2690512C2 (en) * 2014-05-29 2019-06-04 ИНЕОС Юроп АГ Improved selective ammoxidation catalysts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476265C2 (en) * 2007-04-03 2013-02-27 ИНЕОС ЮЭсЭй ЭлЭлСи Mixed metal oxide catalysts and method of catalytic conversion of lower aliphatic hydrocarbons
CN104661745A (en) * 2012-09-27 2015-05-27 旭化成化学株式会社 Composite oxide catalyst, method for producing same, and method for producing unsaturated nitrile
RU2690512C2 (en) * 2014-05-29 2019-06-04 ИНЕОС Юроп АГ Improved selective ammoxidation catalysts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5885922A (en) Multimetal oxide materials
JP6159847B2 (en) Composite oxide catalyst, method for producing the same, and method for producing unsaturated nitrile
JP5866292B2 (en) Oxide catalyst, method for producing oxide catalyst, method for producing unsaturated acid, and method for producing unsaturated nitrile
KR100362159B1 (en) Manufacturing method of supported catalyst for methacrolein and methacrylate synthesis
RU2564418C2 (en) Silicon dioxide-supported catalyst
KR100910788B1 (en) Support for gas-phase oxidation catalyst and process for its production, gas-phase oxidation catalyst, and process for producing acrylic acid
JP2002510591A (en) Composite metal oxide material with two-layer structure
JP2018140326A (en) Oxide catalyst, method for production thereof, and production method for unsaturated aldehyde
RU2655167C2 (en) Method for manufacturing oxide catalyst and method for producing unsaturated nitrile
JP6087471B2 (en) Oxide catalyst and method for producing the same, and method for producing unsaturated nitrile
RU2793851C1 (en) Oxide catalyst and method for producing unsaturated nitriles
RU2713201C1 (en) Method of producing oxide catalyst and method of producing unsaturated nitrile and unsaturated acid
KR102487745B1 (en) Oxide catalysts and methods for producing unsaturated nitriles
RU2702126C1 (en) Method of producing an oxide catalyst and a method of producing an unsaturated nitrile
JP5761940B2 (en) Method for producing acrylonitrile
JP4218471B2 (en) Method for producing metal oxide catalyst
KR20230099704A (en) Catalyst for gas-phase catalytic ammoxidation and method for preparing catalyst for gas-phase catalytic ammoxidation
WO2023145605A1 (en) CATALYST, PRODUCTION METHOD FOR CATALYST, AND PRODUCTION METHOD FOR α,β-UNSATURATED ALDEHYDE AND/OR α,β-UNSATURATED CARBOXYLIC ACID USING SAME