JP6668207B2 - アクリル酸製造用触媒 - Google Patents
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(1)触媒活性成分のCu−Kα線を使用したX線回折パターンにおける回折角2θの値が22.0°±0.3°及び26.5°±0.3°に回折ピークを有し、2θ=26.5°±0.3の範囲内の最大ピーク強度R1と、2θ=22.0°±0.3°の範囲内の最大ピーク強度R2とのピーク強度比R1/R2が0.17以上0.22以下であるアクリル酸製造用触媒、
(2)触媒活性成分が式(1)
Mo12VaWbCucSbdXeYfZgOh (1)
(式中、Mo、V、W、Cu、SbおよびOはそれぞれ、モリブデン、バナジウム、タングステン、銅、アンチモンおよび酸素を示し、Xはアルカリ金属、およびタリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Yはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよび亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Zはニオブ、セリウム、すず、クロム、マンガン、鉄、コバルト、サマリウム、ゲルマニウム、チタンおよび砒素からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素をそれぞれ示す。またa、b、c、d、e、f、gおよびhは各元素の原子比を表し、モリブデン原子12に対して、aは0<a≦10、bは0≦b≦10、cは0<c≦6、dは0<d≦10、eは0≦e≦0.5、fは0≦f≦1、gは0≦g<6を表す。また、hは前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数である。)で示される組成を有する(1)に記載のアクリル酸製造用触媒、
(3)前記触媒活性成分が不活性担体に担持されていることを特徴とする(1)または(2)に記載のアクリル酸製造用触媒、
(4)触媒活性成分が式(1)
Mo12VaWbCucSbdXeYfZgOh (1)
(式中、Mo、V、W、Cu、SbおよびOはそれぞれ、モリブデン、バナジウム、タングステン、銅、アンチモンおよび酸素を示し、Xはアルカリ金属、およびタリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Yはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよび亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Zはニオブ、セリウム、すず、クロム、マンガン、鉄、コバルト、サマリウム、ゲルマニウム、チタンおよび砒素からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素をそれぞれ示す。またa、b、c、d、e、f、gおよびhは各元素の原子比を表し、モリブデン原子12に対して、aは0<a≦10、bは0≦b≦10、cは0<c≦6、dは0<d≦10、eは0≦e≦0.5、fは0≦f≦1、gは0≦g<6を表す。また、hは前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数である。)で示される組成を有する(2)または(3)に記載のアクリル酸製造用触媒であって、以下の工程を含むことを特徴とするアクリル酸製造用触媒の製造方法、
工程a)構成元素として、少なくともモリブデンおよびバナジウムを含むスラリー液または水溶液(以下A液)を調製する工程、
工程b)アンチモン含有化合物と塩基性水溶液との混合液(以下B液)を調製する工程、工程c)前記A液とB液を混合してスラリー液(以下、C液という)を調製する工程、
工程d)前記工程c)で得られたC液を乾燥し、得られた触媒活性成分固体Aを予備焼成する工程、
工程e)前記工程d)で得られた予備焼成後の触媒活性成分固体Bを成型する工程、
工程f)前記工程e)で得られた成型体を本焼成する工程。
(5)(1)から(3)のいずれか1項に記載の触媒を用いて、アクロレインを分子状酸素または分子状酸素含有ガスの存在下で気相接触酸化することを特徴とするアクリル酸の製造方法、
に関する。
Mo12VaWbCucSbdXeYfZgOh (1)
(式中、Mo、V、W、Cu、SbおよびOはそれぞれ、モリブデン、バナジウム、タングステン、銅、アンチモンおよび酸素を示し、Xはアルカリ金属、およびタリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Yはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよび亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Zはニオブ、セリウム、すず、クロム、マンガン、鉄、コバルト、サマリウム、ゲルマニウム、チタンおよび砒素からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素をそれぞれ示す。またa、b、c、d、e、f、gおよびhは各元素の原子比を表し、モリブデン原子12に対して、aは0<a≦10、bは0≦b≦10、cは0<c≦6、dは0<d≦10、eは0≦e≦0.5、fは0≦f≦1、gは0≦g<6を表す。また、hは前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数である。)。
工程a)構成元素として、少なくともモリブデンおよびバナジウムを含むスラリー液または水溶液(以下A液)を調製する工程、
工程b)アンチモン含有化合物と塩基性水溶液との混合液(以下B液)を調製する工程、工程c)前記A液とB液を混合してスラリー液(以下、C液という)を調製する工程、
工程d)前記工程c)で得られたC液を乾燥し、得られた触媒活性成分固体Aを予備焼成する工程、
工程e)前記工程d)で得られた予備焼成後の触媒活性成分固体Bを成型する工程、
工程f)前記工程e)で得られた成型体を本焼成する工程。
担持工程は以下に述べる転動造粒法が好ましい。この方法は、例えば固定容器内の底部に、平らなあるいは凹凸のある円盤を有する装置中で、円盤を高速で回転することにより、容器内の担体を自転運動と公転運動の繰り返しにより激しく撹拌させ、ここにバインダーと予備焼成顆粒並びに必要により成型助剤及び強度向上材の混合物を添加することにより該混合物を担体に担持する方法である。バインダーは、(1)前記混合物に予め混合しておく、(2)混合物を固定容器内に添加するのと同時に添加、(3)混合物を添加した後に添加、(4)混合物を添加する前に添加、(5)混合物とバインダーをそれぞれ分割し、(2)〜(4)を適宜組み合わせて全量添加する等の方法が任意に採用しうる。このうち(5)においては、例えば混合物の固定容器壁への付着、混合物同士の凝集がなく担体上に所定量が担持されるようオートフィーダー等を用いて添加速度を調節して行うのが好ましい。
アクロレイン転化率(モル%)
=(反応したアクロレインのモル数)/(供給したアクロレインのモル数)×100
アクリル酸選択率(モル%)
=(生成したアクリル酸のモル数)/(反応したアクロレインのモル数)×100
アクリル酸収率(モル%)
=(生成したアクリル酸のモル数)/(供給したアクロレインのモル数)×100
X線粉末回折スペクトルは、全ての実施例において、リガク社製のUltima IVを用いて、Cu−Kα放射線(X線出力:40kV/30mA、Kα1線波長:1.5406Å)を使用して得られた。
[触媒調製]
撹拌モーターを備えた調合槽(X)に95℃のイオン交換水520部とタングステン酸アンモニウム14.79部を加え、撹拌した。次に、メタバナジン酸アンモニウム16.56部、モリブデン酸アンモニウム100部を溶解した。次に、常温のイオン交換水10 部が入った調合槽(Y)に酢酸アンチモン7.05部、27.5質量%アンモニア水5.7部を入れ混合液(B液)を得た。得られた混合液を調合槽(X)に加えた。次に、50℃のイオン交換水42.7部が入った調合槽(Z)に硫酸銅14.29部を溶解し、その溶液を調合槽(X)に加えスラリー液を得た。
噴霧乾燥器の出口温度が約110℃になるように送液量を調整して上記で得られたスラリー液を乾燥した。このようにして得られた顆粒を炉の温度を室温より毎時約50℃で昇温させ、350℃で約3時間予備焼成した。次いで、この予備焼成顆粒をボールミルで粉砕し、予備焼成紛体を得た。
上記で得られた24.63部の予備焼成紛体と結晶性セルロース1.23部を均一に混合し、この混合物とグリセリンの20質量%水溶液10部を、転動造粒機を用いて直径約4.9mmのアランダム担体50部に振りかけながら担持させた。得られた成形品を室温で約12時間静置し、その後炉に入れ炉の温度を室温より毎時約50℃昇温させ、390℃で約4時間本焼成し本発明の触媒を得た。
このようにして得られた触媒の酸素を除く活性成分の元素比は
Mo12V3W1.2Cu1.2Sb0.5
であった。
この触媒の触媒活性成分のX線回折分析の結果を図1に示す。回折角2θ=22.2°のピーク強度に対する回折角2θ=26.6°のピーク強度の比R1(26.6°)/R2(22.2°)は0.19であった。
このようにして得られた触媒67.6mlを内径28.4mmの反応管に充填し、モリブデン―ビスマス系触媒を用いてプロピレンを気相接触酸化して得られたガスに酸素と窒素を追加した下記組成のガスを導入し、SV(空間速度;単位時間当たりの原料ガスの流量/充填した触媒の見かけ容量)を1032/hrで反応を行った。
アクロレイン 5.7vol%
未反応プロピレン+その他有機化合物 1.9vol%
酸素 7.3vol%
スチーム 27.9vol%
窒素含有不活性ガス 57.2vol%
反応結果は、反応浴温度が240℃の時、アクロレイン転化率=95.7%、アクリル酸選択率=97.2%、アクリル酸収率=93.0%であった。
[触媒調製]
撹拌モーターを備えた調合槽(X)に95℃のイオン交換水520部とタングステン酸アンモニウム14.79部を加え、撹拌した。次に、メタバナジン酸アンモニウム16.56部、モリブデン酸アンモニウム100部を溶解した。次に、酢酸アンチモン7.05部を調合槽(X)に加えた。50℃のイオン交換水42.7部が入った調合槽(Y)に硫酸銅14.29部を溶解し、その溶液を調合槽(X)に加えスラリー液を得た。
噴霧乾燥器の出口温度が約110℃になるように送液量を調整して上記で得られたスラリー液を乾燥した。このようにして得られた顆粒を炉の温度を室温より毎時約50℃で昇温させ、350℃で約3時間予備焼成した。次いで、この予備焼成顆粒をボールミルで粉砕し、予備焼成紛体を得た。
上記で得られた24.63部の予備焼成紛体と結晶性セルロース1.23部を均一に混合し、この混合物とグリセリンの20質量%水溶液10部を、転動造粒機を用いて直径約4.9mmのアランダム担体50部に振りかけながら担持させた。得られた成形品を室温で約12時間静置し、その後炉に入れ炉の温度を室温より毎時約50℃昇温させ、390℃で約4時間本焼成し本発明の触媒を得た。
このようにして得られた触媒の酸素を除く活性成分の元素比は
Mo12V3W1.2Cu1.2Sb0.5
であった。
この触媒の触媒活性成分のX線回折分析の結果を図2に示す。回折角2θ=22.2°のピーク強度に対する回折角2θ=26.6°のピーク強度の比R1(26.6°)/R2(22.2°)は0.14であった。
このようにして得られた触媒を実施例1と同様の条件で反応を行ったところ、反応浴温度が240℃の時、アクロレイン転化率=89.3%、アクリル酸選択率=96.7%、アクリル酸収率=86.4%であった。
Claims (2)
- 触媒のCu−Kα線を使用したX線回折パターンにおける回折角2θの値が22.0°±0.3°及び26.5°±0.3°に回折ピークを有し、2θ=26.5°±0.3°の範囲内の最大ピーク強度R1と、2θ=22.0°±0.3°の範囲内の最大ピーク強度R2とのピーク強度比R1/R2が0.17以上0.22以下であり、
触媒活性成分が式(1)
Mo 12 V a W b Cu c Sb d X e Y f Z g O h (1)
(式中、Mo、V、W、Cu、SbおよびOはそれぞれ、モリブデン、バナジウム、タングステン、銅、アンチモンおよび酸素を示し、Xはアルカリ金属、およびタリウムからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Yはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムおよび亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を、Zはニオブ、セリウム、すず、クロム、マンガン、鉄、コバルト、サマリウム、ゲルマニウム、チタンおよび砒素からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素をそれぞれ示す。またa、b、c、d、e、f、gおよびhは各元素の原子比を表し、モリブデン原子12に対して、aは0<a≦10、bは0≦b≦10、cは0<c≦6、dは0<d≦10、eは0≦e≦0.5、fは0≦f≦1、gは0≦g<6を表す。また、hは前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素原子数である。)で示される組成を有するアクリル酸製造用触媒の製造方法であって、以下の工程を含むことを特徴とするアクリル酸製造用触媒の製造方法。
工程a)構成元素として、少なくともモリブデンおよびバナジウムを含むスラリー液または水分散体(以下A液)を調製する工程。
工程b)アンチモン含有化合物と塩基性水溶液との混合液(以下B液)を調製する工程。
工程c)前記A液とB液を混合してスラリー液(以下、C液という)を調製する工程。
工程d)前記工程c)で得られたC液を乾燥し、得られた触媒活性成分固体Aを予備焼成する工程。
工程e)前記工程d)で得られた予備焼成後の触媒活性成分固体B を成型する工程。
工程f)前記工程e)で得られた成型体を焼成する工程。 - 前記触媒活性成分が不活性担体に担持されていることを特徴とする請求項1に記載のアクリル酸製造用触媒の製造方法。
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