JPH03238051A - メタクリル酸製造用触媒の調製法 - Google Patents

メタクリル酸製造用触媒の調製法

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JPH03238051A
JPH03238051A JP2032584A JP3258490A JPH03238051A JP H03238051 A JPH03238051 A JP H03238051A JP 2032584 A JP2032584 A JP 2032584A JP 3258490 A JP3258490 A JP 3258490A JP H03238051 A JPH03238051 A JP H03238051A
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bismuth
methacrylic acid
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Shinji Yamamoto
伸司 山本
Yutaka Kinoshita
豊 木下
Masako Ubuki
宇吹 昌子
Motomu Okita
大北 求
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、メタクロレインの気相接触酸化によりメタク
リル酸を製造する際に使用する触媒の調製法に関する。
〔従来の技術〕
従来、メタクロレインの気相接触酸化してメタクリル酸
を製造する触媒として、リン、モリブデン及びビスマス
を含む触媒が多数報告されている(例えば特開昭48−
64017号、同52−33615号、同52−336
16号、同5!2−91821号、同53−761..
6号公報等)。しかしこれらの技術内容を見る限り、い
ずれの触媒も反応成績が低かったり、触媒活性の経時低
下が大きかったり、触媒調製の再現性に欠ける等の欠点
を有し、工業用触媒としては充分とはいえず、更に改良
が望まれているのが現状である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、メタクロレインからメタクリル酸を有利に製
造する触媒の調製法の提供を目的としている。
〔問題を解決するための手段〕
本発明者らは、従来の触媒調製法を改善すべく鋭意研究
した結果、リン、モリブデン、バナジウム及び銅を含む
触媒に特定量の硝酸に溶解した特定のビスマス化合物を
加えることにより、工業用触媒として再現性の優れた、
また活性及び選択性の高い触媒を調製できることを見い
出した。
本発明は、一般式 %式% (式中、PSMo、V SCu、 Bi及び0はそれぞ
れ、リン、モリブデン、バナジウム、銅、ビスマス及び
酸素、Xはカリウム、ルビジウム、セシウム及びタリウ
ムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、Yは
アンチモン、亜鉛、鉄、セリウム、マグネシウム、クロ
ム、インジウム、テルル、マンガン、錫、ケルマニウム
、ヒ素、ホウ素、珪素、セレン、ジルコニウム、銀、タ
ンタル及びタングステンからなる群より選ばれた少なく
とも一種の元素、a、b、c、d、e、f、g及びhは
各元素の原子比率を示し、b12のときa = 0.1
〜3、C=0.01〜2、d=0.01〜2、a = 
0.05〜1、f=0.01〜2、g=0.01〜5で
あり、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)で表わされるメタクリル酸製造用触媒
を調製するに際し、ビスマス原料源として硝酸ビスマス
及び酸化ビスマスからなる群から選ばれた少なくとも1
種のビスマス原料を使用し、かつ、ビスマス溶解時に、
MO原子12モルに対し1モルを超え5モル以下、好ま
しくは2〜4.5モルの硝酸を使用することを特徴とす
るメタクリル酸製造用触媒の調製法である。
このように、特定量の硝酸に溶解した特定のビスマス化
合物を使用することにより、工業用触媒として再現性に
優れた触媒を調製することができる。
本発明方法によれば、メタクロレインからメタクリル酸
を高収率で得ることが可能であり、特に、長期に渡って
高い触媒活性を維持できるので工業的価値は極めて大き
い。
触媒の調製法としては特殊な方法に限定する必要はなく
、成分の著しい偏在を伴わない限り、公知の蒸発乾固法
、沈殿法等の種々の方法を用いることができる。
触媒調製用の原料化合物としては、ビスマスの原料とし
て硝酸ビスマス及び/又は酸化ビスマスを用いることが
必要であり、他のビスマス化合物を用いると活性及び選
択性の高い触媒を調製することが困難である。その他の
原料化合物としては、各元素の硝酸塩、炭酸塩、アンモ
ニウム塩、ハロゲン化物、酸化物等を組合せて使用する
ことができる。
触媒を調製するに際しては、リン、モリブデン、バナジ
ウム、銅等の触媒成分を含む混合液に、硝酸ビスマス及
び/又は酸化ビスマスの硝酸溶液を加えることが好まし
い。前記のビスマス化合物を溶解するための硝酸の使用
量は、MO原子12モルに対し1モルを超え5モル以下
好ましくは2〜4.5モルである。硝酸の使用量がこの
範囲外の場合は、活性及び選択性の高い触媒を得ること
ができない。
本発明方法に用いられる触媒は、無担体でもよいが、シ
リカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリコンカーバイ
ド等の不活性担体に担持させるか、あるいは、これで希
釈して用いることもできる。
本発明方法により得られる触媒は一般には固定床で用い
られるが、流動床でも使用できる。
原料ガス中のメタクロレインの濃度は広い範囲で変える
ことができるが、容量で1〜20%が適当であり、特に
、3〜10%が好ましい。
原料メタクロレインは、水、低級飽和アルデヒド等の不
純物を少量含んでいてもよく、これらの不純物は反応に
実質的な影響を与えない。
触媒源としては、空気を用いるのが経済的であるが、必
要ならば純酸素で富化した空気も用いうる。原料ガス中
の酸素濃度はメタクロレインに対するモル比で規定され
、この値は、0.3〜4、特に0.4〜2.5が好まし
い。
原料ガスは、窒素、水蒸気、炭酸ガス等の不活性ガスを
加えて希釈してもよい。
反応圧力は、常圧から散気圧までがよい。
反応温度は、230〜450℃の範囲で選ぶことができ
るが、特に、250〜400℃が好ましい。
〔実施例〕
以下、本発明による触媒の調製法及びそれを用いての反
応例を具体的に説明する。実施例及び比較例中のメタク
ロレインの転化率、生成するメタクリル酸の選択率は、
以下のように定義される。
メタクロレインの転化率(%) メタクリル酸の選択率(%)= 下記実施例及び比較例中の部は重量部であり、分析はガ
スクロマトグラフィーによった。
実施例1 パラモリブデン酸アンモニウム50部、メタバナジン酸
アンモニウム■、38部及び硝酸カリウム2.39部を
純水200部に溶解した。これを攪拌しながら、85%
リン酸4.08部を純水5部に溶解した溶液を加え、さ
らに硝酸銅0.57部を純水5部に溶解した溶液を加え
た。次に硝酸ビスマス5.72部に60%硝酸5.80
部及び純水30部を加え、得られた硝酸ビスマスの均一
溶液を前記混合液に加えた後、95℃に昇温した。
これらの混合液に三酸化アンチモン上、03部及びホウ
酸0.73部を加え、加熱攪拌しながら蒸発乾固した。
得られた固形物を130℃で16時間乾燥後、加圧成形
し、空気流通下に380℃で5時間熱処理したものを触
媒として用いた。
得られた触媒の酸素以外の元素の組成(以下同じ)は P 1.5M012VO,5cuo、 +に+Bio、
 5sbo、 3B0.5であった。この際硝酸ビスマ
ス溶液に使用した硝酸量は、Mo原子12モルに対し、
2.3モルであった。
本触媒を反応管に充填し、メタクロレイン5%、酸素1
0%、水蒸気30%及び窒素75%(容量%)の混合ガ
スを反応温度290℃、接触時間3.6秒で通じた。
生成物を捕集し、ガスクロマトグラフィーで分析したと
ころ、メタクロレイン転化率89.3%、メタクリル酸
選択率88.5%であった。
実施例2 硝酸ビスマスの一部を酸化ビスマスに代え、硝酸ビスマ
ス2.29部と酸化ビスマス1.65部に60%硝酸8
.00部と純水50部を加え、得られたビスマスの均一
溶液を加えた以外は実施例1と同様にして、同一組成の P 1.5M012V0.5CLIO,1に+Bio、
 5sbo、 3B0.5である触媒を調製した。また
、この際のビスマス溶解に使用した硝酸量は、Mo原子
12モルに対し、3.2モルであった。
この触媒を用い、実施例1と同じ反応条件で反応を行っ
たところ、メタクロレイン転化率89.1%、メタクリ
ル酸選択率88.4%であった。
実施例3 硝酸ビスマスの代りに酸化ビスマス2.75部0 を用い、酸化ビスマスに50%硝酸10.03部及び純
水50部を加え、得られた酸化ビスマスの均一溶液を加
えた以外は実施例1と同様にして、同一組成の P+、 sMo+aVo、 5Cuo、 +KJio、
 5Sbo、 380.8である触媒を調製した。また
、この際のビスマス溶解に使用した硝酸量は、Mo原子
12モルに対し、3.4モルであった。
この触媒を用い、実施例1と同じ反応条件で反応を行っ
たところ、メタクロレイン転化率88.7%、メタクリ
ル酸選択率89.0%であった。
実施例4〜13 実施例1に準じて第1表の各触媒を調製し、実施例1と
同一条件で反応させ、第1表の結果を得た。
比較例1 硝酸ビスマス溶解に使用する硝酸量をMO原子12モル
に対し0モルとした以外は、実施例1に準じて比較触媒 P r、 sMot aVo、 5cuo、 1KJ1
o、 5sbo、 38O,Sを調製した。この触媒を
用いて、実施例1と同じ反応条件で反応を行ったところ
、メタクロレイン転化率89.0%、メタクリル酸選択
率86.5%であった。
比較例2 硝酸ビスマス溶解時に使用する硝酸量をMO原子12モ
ルに対し6.0モルとした以外は実施例1に準じて比較
触媒 P+、 5M012VO,5cuo、 1KJio、 
5sbo、 Jo、 5を調製した。この触媒を用いて
、実施例1と同じ反応条件で反応を行ったところ、メタ
クロレイン転化率87.0%、メタクリル酸選択率87
.3%であった。
手続補正書(自発) 平底2年5月10日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 P_aMo_bV_cCu_dBi_eX_fY_gO
    _h(式中、P、Mo、V、Cu、Bi及びOはそれぞ
    れ、リン、モリブデン、バナジウム、銅、ビスマス及び
    酸素、Xはカリウム、ルビジウム、セシウム及びタリウ
    ムからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素、Yは
    アンチモン、亜鉛、鉄、セリウム、マグネシウム、クロ
    ム、インジウム、テルル、マンガン、錫、ゲルマニウム
    、ヒ素、ホウ素、珪素、セレン、ジルコニウム、銀、タ
    ンタル及びタングステンからなる群より選ばれた少なく
    とも一種の元素、a、b、c、d、e、f、g及びhは
    各元素の原子比率を示し、b=12のときa=0.1〜
    3、c=0.01〜2、d=0.01〜2、e=0.0
    5〜1、f=0.01〜2、g=0.01〜5であり、
    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)で表わされるメタクリル酸製造用触媒を調製
    するに際し、ビスマス原料源として硝酸ビスマス及び酸
    化ビスマスからなる群から選ばれた少なくとも1種のビ
    スマス原料を使用し、かつ、ビスマス溶解時に、Mo原
    子12モルに対し1モルを超え5モル以下の硝酸を使用
    することを特徴とするメタクリル酸製造用触媒の調製法
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