JPH0424101B2 - - Google Patents

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JPH0424101B2
JPH0424101B2 JP57052645A JP5264582A JPH0424101B2 JP H0424101 B2 JPH0424101 B2 JP H0424101B2 JP 57052645 A JP57052645 A JP 57052645A JP 5264582 A JP5264582 A JP 5264582A JP H0424101 B2 JPH0424101 B2 JP H0424101B2
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JP
Japan
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vanadium
catalyst
phosphorus
slurry
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JP57052645A
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Japanese (ja)
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JPS58170542A (en
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Masayuki Ootake
Masayoshi Murayama
Juji Kawaragi
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Industries Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は触媒組成物の製造方法に関するもので
ある。さらに詳しくはn−ブタンの酸化により無
水マレイン酸を製造するに適した触媒組成物の製
造方法に関するものである。 炭素数4の炭化水素、特にn−ブタン、n−ブ
テン、ブタジエン等を気相酸化して無水マレイン
酸を製造する方法において、バナジウムとリンを
必須成分とする複合酸化物が有効であることが知
られている。(米国特許第3293268号) またこの触媒の中では、結晶性のリン酸バナジ
ル((VO2)P2O7)が活性成分として有効である
ことが報告されている。〔イー・ボーデス、ピ
ー・カーテイン、ジヤーナル・オブ・キヤタリシ
ス(E.Bordles、P.Courtine、J.Catal.)57、236
(1979)〕この化合物結晶相はその特徴的な下記表
−1に示すようなX線回折パターンを示すことで
識別できる。 表−1 (VO)2P2O7のX線回折(対陰極Cu−Kα)主要
ピーク 2θ°(±0.2°) 強度化 14.2 20 15.7 20 18.5 20 23.0 100 28.4 90 30.0 50 33.7 40 36.8 40 本発明者等の知見では、この化合物の結晶相
は、n−ブタン、n−ブテン類の気相酸化触媒と
して、従来の製法に基く無定型複合酸化物系触媒
に比してかなり高活性であり、特にブタンの酸化
に対しては100℃程度低温域でも反応が進行する
という特徴を有している。従つて上記表−1に示
したX線回折ピークを有する触媒活性種を用いる
ことはプロセス上好ましい。 一方、炭素数4の炭化水素類からの気相酸化に
よる無水マレイン酸生成反応は、副反応である完
全酸化(すなわち一酸化炭素及び二酸化炭素の生
成)も含めて強い発熱反応であり、エネルギー効
率からも、また空気に対する原料炭化水素類の爆
発限界濃度が低いことからも、従来より流動床接
触酸化反応が好適であると考えられてきた。その
目的で開発された触媒は、例えばシユウ酸バナジ
ル溶液、リン酸、シリカゾル更に適当な活性促進
成分を含む混合液を噴霧、乾燥することにより調
製されてきた。(英国特許第1285075号等) このようにして得られる触媒はブテン、ブタジ
エン等の酸化には有効であるが、ブタンの酸化に
は活性が充分でなく、通常500℃以上の反応温度
を必要とする。ブタンの酸化用の流動床触媒に関
してもいくつかの報告がなされている。例えば、
特開昭49−126587号には、五価のバナジウム化合
物を三価のリン化合物と接触させて、複合酸化物
を形成させ、次いでそれを粉砕して微粉としたあ
と、流動反応に適用した例が記載されている。こ
の方法では結晶性の活性成分をとり出すことがで
き、活性面での改善は可能であるものの、触媒の
強度および流動性の点で十分とはいえない。 このような触媒活性成分の微粉を用いる粉砕流
動床反応については、特開昭50−8788、特開昭56
−33038号等にも可能性が指摘され、特開昭56−
65635号では、担体に複合酸化物を付着させて流
動床触媒を製造する可能性も指摘されている。 本発明者等は、特にn−ブタンを流動床により
気相酸化するための触媒を開発する目的で鋭意検
討した結果、第一成分としてバナジウムおよびリ
ンを含有する特殊な結晶性酸化物、第二成分とし
てバナジウムおよびリンを含有する水性溶液、第
三成分としてシリカゾルを混合してスラリーを調
製し、噴霧、乾燥することにより強度および流動
性にすぐれた触媒を製造できること見い出し、本
発明を完成したものである。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明では第一成分として特定のX線回折ピー
ク、すなわち表−1に示された主要なX線回折ピ
ークを示す、実質的に四価のバナジウムおよび五
価のリンを含有する複合酸化物を使用する。この
化合物は公知であり、通常まず先駆体を製造し、
これを焼成することにより製造できる。先駆体の
製造法としては、次のような方法が知られてい
る。 塩酸溶液等の非酸化性酸性溶液中で、五酸化
バナジウムのような五価のパナジウムを、シユウ
酸等の還元剤の併用で還元して、四価のバナジウ
ムイオンを含有する溶液を調製し、リン酸と反応
させた後、生成した可溶性のバナジウム−リン複
合体を、水を加えて沈でんさせる方法(特開昭51
−95990号)、五酸化バナジウムのような五価の
バナジウム化合物とリン酸を、ヒドラジン塩酸塩
またはヒドロキシルアミン塩酸塩のような還元剤
の存在下に、水性媒体中で反応させ、濃縮あるい
は蒸発乾固して結晶を得る方法(特開昭56−
45815号)、または五酸化バナジウムをエタノー
ル、イソプロパノール、グリセロールのような有
機媒体中で還元し、無水リン酸と反応させ、ベン
ゼン等の溶媒で共沸脱水して結晶を沈でんさせる
方法(米国特許第4283288号)等が知られている。 上記のいずれの方法によつても、第一成分であ
る複合酸化物の先駆体を得ることができる。この
先駆体は下記の表−2に示される主要X線回折ピ
ークを示す。 表−2 第一成分の先駆体の主要X線回折(対陰極Cu−
Kα) 2θ°(±0.2°) 強度化 15.7 100 19.6 50 24.2 40 27.1 45 28.8 25 30.4 80 この先駆体を本発明における第一成分とするこ
とは可能であるが、触媒強度および活性の点から
本発明の方がすぐれている。 なお先駆体は(V2O4)(P2O5)(2H2O)の組
成式で表わすことができる。従つてリンとバナジ
ウムの比はP/V原子比で論理的には1.0である
ので、バナジウム化合物と、リン化合物はP/V
原子比で0.8〜1.25の範囲内で反応させるのが好
ましい。 この先駆体を400°〜600℃の範囲で、ブタンや
ブテンを含む空気の存在下あるいはアルゴン、窒
素等の不活性ガス雰囲気下に焼成すると、本発明
で使用する表−1に示す主要X線回折ピークを有
する第一成分が得られる。 また本発明で使用する第一成分は、バナジウム
イオンとのイオン半径の差の小さい各種の金属イ
オンで一部置換されていてもよい。このような金
属イオンとしては、鉄、クロム、アルミニウム、
チタン、コバルト、マグネシウム等のイオンが上
げられる。このような金属イオンで一部置換され
た複合酸化物は、触媒とした際、活性の向上及び
活性の安定化に著しい改善をもたらすことができ
る。置換の割合は、バナジウム元素1モルあたり
金属として0.005〜0.4モル、より好ましくは0.05
〜0.2モルの範囲で選択される。複合酸化物にこ
のような他の金属イオンを導入する方法として
は、複合酸化物先駆体を製造する段階で、これら
の金属イオンを塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩
等の無機塩、シユウ酸塩等の有機塩の形で添加す
る方法があげられる。 このようにして得られる置換固溶型の複合酸化
物のX線回折パターンは、表−1に示したピーク
から若干シフトするが、2θ°が±0.2°以内である。 第一成分は、スラリーを製造する以前の段階
で、あらかじめ微粉化しておくのが良く、例えば
10μ以下、より好適には5μ以下の粒径(コールタ
ーカウンター法等により測定できる。)になるよ
うに粉砕する。このような処理には、当業者によ
く知られた機械、例えばハンマーミル、ジエツト
ミル、コロイドミル、サンドグラインダー等が使
用でき、また湿式、乾式いずれの方法を採用して
も支障ない。 本発明における第二成分のバナジウム、リンを
含有する水性溶液は、通常実質的に四価のバナジ
ウムと五価のリンを含有し、その少くとも一部が
リン酸バナジウムとして存在することが好まし
い。 この第二成分は、第一成分の複合酸化物と第三
成分の担体としてのシリカゾルとのバインダーと
しての効果を有し、流動触媒の流動性、強度の向
上に寄付する。このような水溶液の製法は特に限
定的ではないが、以下にその数例を示す。 一般的には、リン酸を含有する水性溶液に、還
元剤と五酸化バナジウムを添加溶解して得られ
る。水性溶液中のバナジウム元素に対するリン元
素のモル比は、0.5〜10の範囲が好ましい。一般
にリン酸バナジウムを含有する水性溶液は不安定
であり、長時間安定に保つことは困難な場合があ
るため、水性溶液の安定化のためにシユウ酸を存
在させることができる。その量はバナジウム元素
に対するシユウ酸のモル比で1.2以下、好ましく
は0.2〜1の範囲である。シユウ酸の量があまり
多いと、触媒の機械的強度、嵩密度、活性面に好
ましくない影響を与える。換言すれば、バナジウ
ム元素に対するシユウ酸のモル比が1.2以下とい
う範囲はシユウ酸バナジルを形成しない範囲とい
うことができる。 水性溶液の製法の具体例としては次のような方
法がある。 第1にリン酸およびシユウ酸を含有する水性溶
液に、五酸化バナジウムを、バナジウム元素に対
するシユウ酸のモル比が1.7以下で、かつ好まし
くは0.7以上添加して、リン酸バナジル及びシユ
ウ酸を含有する水性溶液とする方法である。具体
的には、リン酸を含有する酸性水性媒体中にシユ
ウ酸を溶解し、五酸化バナジウムを若干の加温に
より還元が進行する温度に保ちつつ添加すること
によつて製造する。この方法によれば、完了終了
後は、バナジウム元素に対し、1.2モル以下のシ
ユウ酸が存在することになる。 第2に、リン酸を含有する酸性水性溶液に、シ
ユウ酸以外の還元剤、好ましくは抱水ヒドラジ
ン、ヒドラジンまたはヒドロキシルアミンの塩酸
塩、リン酸塩等の無機還元剤、乳酸のような有機
還元剤から選ばれる一種または二種以上の混合物
を添加し、次いで五酸化バナジウムを添加して還
元し、均一なリン酸バナジル含有水性溶液を得
る。この後、好ましくはシユウ酸を添加する。 第3に、五酸化バナジウム、リン酸および亜リ
ン酸を水性媒体中に混合し、亜リン酸の還元作用
により四価のバナジウムイオンとする方法であ
る。この方法で得られるリン酸バナジルを含有す
る水溶液は、放置すると下記表−3に示すような
特徴的なX線回折スペクトルを与える結晶性固体
が析出する。
The present invention relates to a method for producing a catalyst composition. More specifically, the present invention relates to a method for producing a catalyst composition suitable for producing maleic anhydride by oxidizing n-butane. A composite oxide containing vanadium and phosphorus as essential components is effective in a method for producing maleic anhydride by vapor phase oxidation of hydrocarbons having 4 carbon atoms, especially n-butane, n-butene, butadiene, etc. Are known. (US Pat. No. 3,293,268) It has also been reported that crystalline vanadyl phosphate ((VO 2 )P 2 O 7 ) is effective as an active ingredient in this catalyst. [E. Bordles, P. Courtine, Journal of Catalysis (E. Bordles, P. Courtine, J. Catal.) 57, 236
(1979)] The crystalline phase of this compound can be identified by its characteristic X-ray diffraction pattern as shown in Table 1 below. Table-1 (VO) 2 P 2 O 7 X-ray diffraction (Anticathode Cu-Kα) Main peak 2θ° (±0.2°) Intensification 14.2 20 15.7 20 18.5 20 23.0 100 28.4 90 30.0 50 33.7 40 36.8 40 lines According to the findings of the inventors, the crystal phase of this compound has considerably higher activity as a gas phase oxidation catalyst for n-butane and n-butenes than amorphous composite oxide catalysts based on conventional production methods. , especially for the oxidation of butane, the reaction proceeds even at temperatures as low as 100°C. Therefore, it is preferable in terms of the process to use catalytically active species having the X-ray diffraction peaks shown in Table 1 above. On the other hand, the reaction of producing maleic anhydride through gas phase oxidation from hydrocarbons having 4 carbon atoms is a strongly exothermic reaction including complete oxidation (i.e., production of carbon monoxide and carbon dioxide), which is a side reaction, and is energy efficient. It has been thought that the fluidized bed catalytic oxidation reaction is suitable because of the low explosive limit concentration of raw material hydrocarbons in air. Catalysts developed for this purpose have been prepared, for example, by spraying and drying a mixture containing vanadyl oxalate solution, phosphoric acid, silica sol, and appropriate activity-promoting components. (British Patent No. 1285075, etc.) Although the catalyst obtained in this way is effective for oxidizing butene, butadiene, etc., it is not sufficiently active for oxidizing butane, and usually requires a reaction temperature of 500°C or higher. do. There have also been some reports on fluidized bed catalysts for the oxidation of butane. for example,
JP-A-49-126587 discloses an example in which a pentavalent vanadium compound is brought into contact with a trivalent phosphorus compound to form a composite oxide, which is then ground into a fine powder and applied to a flow reaction. is listed. Although this method makes it possible to extract crystalline active ingredients and improve the activity, it is not sufficient in terms of catalyst strength and fluidity. Regarding the pulverized fluidized bed reaction using such fine powder of catalytically active components, Japanese Patent Application Laid-open No. 50-8788 and Japanese Patent Application Laid-open No. 56-878
-33038 etc. also pointed out the possibility, JP-A-56-
No. 65635 also points out the possibility of producing a fluidized bed catalyst by attaching a composite oxide to a carrier. As a result of extensive research aimed at developing a catalyst for gas phase oxidation of n-butane in a fluidized bed, the present inventors discovered that a special crystalline oxide containing vanadium and phosphorus as the first component, a second It was discovered that a catalyst with excellent strength and fluidity could be produced by preparing a slurry by mixing an aqueous solution containing vanadium and phosphorus as components and silica sol as a third component, spraying and drying the slurry, and completed the present invention. It is. The present invention will be explained in detail below. In the present invention, as a first component, a composite oxide containing substantially tetravalent vanadium and pentavalent phosphorus, which exhibits specific X-ray diffraction peaks, that is, the main X-ray diffraction peaks shown in Table 1, is used. use. This compound is known, usually by first preparing a precursor,
It can be manufactured by firing this. The following methods are known as methods for producing precursors. A solution containing tetravalent vanadium ions is prepared by reducing pentavalent panadium such as vanadium pentoxide in a non-oxidizing acidic solution such as a hydrochloric acid solution in combination with a reducing agent such as oxalic acid, A method in which the soluble vanadium-phosphorus complex produced after reacting with phosphoric acid is precipitated by adding water.
-95990), a pentavalent vanadium compound such as vanadium pentoxide and phosphoric acid are reacted in an aqueous medium in the presence of a reducing agent such as hydrazine hydrochloride or hydroxylamine hydrochloride, and concentrated or evaporated to dryness. Method for obtaining crystals by solidifying
45815), or a method in which vanadium pentoxide is reduced in an organic medium such as ethanol, isopropanol, or glycerol, reacted with phosphoric anhydride, and azeotropically dehydrated with a solvent such as benzene to precipitate crystals (U.S. Pat. 4283288) etc. are known. A precursor of the complex oxide, which is the first component, can be obtained by any of the above methods. This precursor exhibits the main X-ray diffraction peaks shown in Table 2 below. Table 2 Principal X-ray diffraction of the precursor of the first component (Anticathode Cu-
Kα) 2θ° (±0.2°) Strengthening 15.7 100 19.6 50 24.2 40 27.1 45 28.8 25 30.4 80 Although it is possible to use this precursor as the first component in the present invention, it is difficult to Invention is better. Note that the precursor can be represented by the composition formula (V 2 O 4 ) (P 2 O 5 ) (2H 2 O). Therefore, the ratio of phosphorus to vanadium is P/V atomic ratio, which is logically 1.0, so vanadium compounds and phosphorus compounds have P/V atomic ratios of 1.0.
It is preferable to carry out the reaction within the range of 0.8 to 1.25 in terms of atomic ratio. When this precursor is calcined in the range of 400° to 600°C in the presence of butane or air containing butene or in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen, the main X-rays shown in Table 1 used in the present invention A first component having a diffraction peak is obtained. Further, the first component used in the present invention may be partially substituted with various metal ions having a small difference in ionic radius from vanadium ions. Such metal ions include iron, chromium, aluminum,
Ions such as titanium, cobalt, and magnesium are mentioned. When such a composite oxide partially substituted with metal ions is used as a catalyst, it can significantly improve the activity and stabilize the activity. The substitution ratio is 0.005 to 0.4 mole of metal per mole of vanadium element, more preferably 0.05
~0.2 mol. A method for introducing such other metal ions into a composite oxide is to introduce these metal ions into inorganic salts such as hydrochloride, sulfate, nitrate, carbonate, etc. during the production of the composite oxide precursor. An example is a method of adding it in the form of an organic salt such as an acid salt. The X-ray diffraction pattern of the substituted solid solution type composite oxide thus obtained is slightly shifted from the peaks shown in Table 1, but the 2θ° is within ±0.2°. It is best to pulverize the first component in advance before producing the slurry, e.g.
Pulverize to a particle size of 10μ or less, more preferably 5μ or less (measured by Coulter Counter method, etc.). For such treatment, machines well known to those skilled in the art, such as hammer mills, jet mills, colloid mills, sand grinders, etc., can be used, and either wet or dry methods may be employed. The aqueous solution containing vanadium and phosphorus as the second component in the present invention usually contains substantially tetravalent vanadium and pentavalent phosphorus, and it is preferable that at least a part of the vanadium be present as vanadium phosphate. This second component has an effect as a binder between the composite oxide of the first component and the silica sol as a carrier of the third component, and contributes to improving the fluidity and strength of the fluidized catalyst. Although the method for producing such an aqueous solution is not particularly limited, some examples are shown below. Generally, it is obtained by adding and dissolving a reducing agent and vanadium pentoxide in an aqueous solution containing phosphoric acid. The molar ratio of elemental phosphorus to elemental vanadium in the aqueous solution is preferably in the range of 0.5 to 10. Generally, aqueous solutions containing vanadium phosphate are unstable and it may be difficult to keep them stable for long periods of time, so oxalic acid can be present to stabilize the aqueous solution. The amount thereof is a molar ratio of oxalic acid to elemental vanadium of 1.2 or less, preferably in the range of 0.2 to 1. If the amount of oxalic acid is too large, it will have an unfavorable effect on the mechanical strength, bulk density and active surface of the catalyst. In other words, a range in which the molar ratio of oxalic acid to vanadium element is 1.2 or less can be said to be a range in which vanadyl oxalate is not formed. Specific examples of methods for producing aqueous solutions include the following methods. First, vanadium pentoxide is added to an aqueous solution containing phosphoric acid and oxalic acid so that the molar ratio of oxalic acid to vanadium element is 1.7 or less and preferably 0.7 or more to contain vanadyl phosphate and oxalic acid. This is a method of making an aqueous solution. Specifically, it is produced by dissolving oxalic acid in an acidic aqueous medium containing phosphoric acid, and adding vanadium pentoxide while maintaining the temperature at which reduction proceeds by slight heating. According to this method, after completion, 1.2 moles or less of oxalic acid will be present relative to elemental vanadium. Second, an acidic aqueous solution containing phosphoric acid is treated with a reducing agent other than oxalic acid, preferably an inorganic reducing agent such as hydrazine hydrate, hydrochloride or phosphate of hydrazine or hydroxylamine, or an organic reducing agent such as lactic acid. One or a mixture of two or more selected from these agents is added, and vanadium pentoxide is then added for reduction to obtain a homogeneous aqueous solution containing vanadyl phosphate. After this, oxalic acid is preferably added. The third method is to mix vanadium pentoxide, phosphoric acid and phosphorous acid in an aqueous medium and convert the mixture into tetravalent vanadium ions by the reducing action of the phosphorous acid. When the aqueous solution containing vanadyl phosphate obtained by this method is left to stand, a crystalline solid that gives a characteristic X-ray diffraction spectrum as shown in Table 3 below precipitates out.

【表】 このような結晶性固体の析出は、本発明の目的
からは好ましくなく、水溶液を長時間安定に保つ
必要がある場合にはシユウ酸を添加するのが好ま
しい。 以上述べたバナジウムおよびリンを含有する水
性溶液には、必要に応じて、アルコール、ケト
ン、エーテル等の有機溶媒が併用されていてもか
まわない。 本発明においては、上述した第一成分および第
二成分と、第三成分のシリカゾルを混合してスラ
リーを調製し、噴霧乾燥することにより触媒組成
物を製造する。シリカゾルはあらかじめ10〜50重
量%のスラリーとして調製しておき、第一成分お
よび第二成分と混合して撹拌し、均一なスラリー
とする。第一成分、第二成分および第三成分の割
合は、乾燥重量%で第一成分:第二成分=20:80
〜80:20第二成分:第三成分=50:50〜90:10第
一成分:第三成分=50:50〜90:10の範囲内で選
択される。 なお第二成分の乾燥重量は、バナジウムおよび
リンをV2O4およびP2O5として計算できる。 第一成分および、第二成分の量が第三成分に対
してあまりに少ないと、触媒強度は向上するが、
活性の低下がみられる。また、第二成分の量が、
第一成分に対して上記範囲を下廻ると、触媒強度
が低下する傾向にある。 このようにして得られたスラリーは、噴霧乾燥
により、流動性および強度にすぐれた触媒組成物
が得られる。噴霧乾燥の条件は、通常、風量、給
液量を適当に調節して、乾燥域でのガスを温度を
120〜350℃の範囲に設定するのが良く、このとき
の乾燥ガスの入口温度は通常200〜350℃とする。
また給液量とデイスク回転数を調節して、噴霧乾
燥后の触媒粒子径の平均値が30〜100ミクロン程
度、より好適には40〜70ミクロンとなる様にす
る。 以上のようにして得られた触媒組成物は、400
〜600℃の範囲で焼成して用いると、触媒活性上
さらに好ましい。この際、焼成をブタンやブテン
類を含む空気の存在下、あるいはアルゴン、窒素
等の不活性ガス雰囲気下に実施することが好まし
い。 以上のようにして得られる触媒組成物は、流動
性、強度、活性にすぐれ、炭素数4の炭化水素、
とくにn−ブタンの酸化による無水マレイン酸の
製造触媒として好適に用いられる。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 1 (第一成分の合成) グラスライニングを施した100容量の撹拌槽
に脱塩水40を入れ、リン酸(85%、試薬特級)
9.22Kg、塩酸ヒドラジン1.30Kg−塩酸ヒドラジン
550gを添加溶解した。溶液を加温し、75℃に昇
温后、撹拌しながら五酸化バナジウム7.28Kgを少
量ずつ添加し、全量添加后、更に1時間煮沸して
還元を完結させた。この液を減圧下にロータリー
エバポレーターで約1/2の液量まで濃縮した後、
6ケの蒸発容器に入れ、170℃で蒸発乾固した。
恒量到達を確認后、粗粉砕し、固体で水で煮沸洗
滌、過して、残留塩酸を完全に除去した。水洗
后再び170℃で乾燥し、ハンマーミルで精粉砕し
てP/V=1の原子比を有する第一成分の前駆体
を得た。 この一部を500℃、2時間、窒素気流下に焼成
し、更に同じ温度で1時間気流下に焼成した。得
られた第一成分は、X線回折測定の結果、表−1
に示すピークを示すことを確認した。これを再度
ハンマーミルによる精粉砕を施してスラリー調合
に使用した。 実施例 2 (第二成分の合成) 脱塩水1000mlにリン酸(85%、試薬特級)1865
g、およびシユウ酸1500gを溶解し、溶液を80℃
に加温した。次いで五酸化バナジウム1082gを少
量ずつ添加して溶解させた。溶液のP/V原子比
は1.36であり、やや粘稠性のある青色の均一溶液
であつた。若干の濃縮により液重量を4.75Kgと
し、〔V2O4+P2O5〕の換算酸化物濃度として45.0
重量%に調製した。実施例3(噴霧乾燥による流
動触媒の製造) 実施例1で得た第一成分、実施例2で得た第二
成分および第三成分であるシリカゾルスラリー
(SiO2濃度20重量%)を混合し、噴霧乾燥用のス
ラリーを調合した。混合量は次のとおりである。 第一成分 1.467Kg 第二成分 1.087Kg 第三成分 2.446Kg 混合后、ホモジナイザーにより40分間充分均一
混合し、噴霧乾燥用スラリーとした。15000rpm
の高速回転デイスクより噴霧し、乾燥し、乾燥用
高温空気(入口温度278℃)で乾燥した。給液量
は16/時とした。得られた触媒は更に500℃、
2時間窒素気流下に焼成后、篩により25〜88μの
粒子径部分をとり出し活性テストと強度テストに
供した。強度は流動状態でSUB製金属板に触媒
粒子を高速衝突させ、2時間以内での粉砕損失量
を測定し、機械的強度の指標として表示した。強
度の大きい触媒ではこの値が小さくなる。 比較例 実施例3において、第一成分の代わりに、実施
例1で得たP/V=1の原子比を有する前駆体
1.639Kgを焼成することなしに使用した以外は、
全く同様に噴霧乾燥し、同様の焼成、篩別操作を
経て比較例の触媒を得た。 反応例 n−ブタン4モル%を含有する空気混合ガスを
用い、触媒20ml、GHSV500で小型流動床反応器
を用いて活性テストを行なつた。結果を表−4に
示した。前駆体を予め焼成した場合に、触媒強度
と活性が改善されていることが明らかである。
[Table] Such precipitation of crystalline solids is not preferable from the purpose of the present invention, and when it is necessary to keep the aqueous solution stable for a long time, it is preferable to add oxalic acid. The aqueous solution containing vanadium and phosphorus described above may contain an organic solvent such as alcohol, ketone, or ether, if necessary. In the present invention, a catalyst composition is produced by mixing the above-described first and second components and silica sol as a third component to prepare a slurry, and spray drying the slurry. The silica sol is prepared in advance as a 10-50% by weight slurry, mixed with the first component and the second component, and stirred to form a uniform slurry. The ratio of the first component, second component and third component is dry weight %, first component: second component = 20:80
Selected within the range of ~80:20 second component: third component = 50:50 ~ 90:10 first component: third component = 50:50 ~ 90:10. Note that the dry weight of the second component can be calculated by assuming vanadium and phosphorus as V 2 O 4 and P 2 O 5 . If the amounts of the first component and the second component are too small relative to the third component, the catalyst strength will improve, but
A decrease in activity is observed. Also, the amount of the second component is
When the content of the first component is below the above range, the catalyst strength tends to decrease. The slurry thus obtained can be spray-dried to yield a catalyst composition with excellent fluidity and strength. The conditions for spray drying are usually to adjust the air volume and liquid supply amount appropriately to maintain the temperature of the gas in the drying area.
It is preferable to set the temperature in the range of 120 to 350°C, and the inlet temperature of the drying gas at this time is usually 200 to 350°C.
Further, the amount of liquid supplied and the number of rotations of the disk are adjusted so that the average diameter of the catalyst particles after spray drying is about 30 to 100 microns, more preferably 40 to 70 microns. The catalyst composition obtained as described above has a 400%
It is more preferable to use it after firing at a temperature in the range of ~600°C from the viewpoint of catalytic activity. At this time, it is preferable to carry out the firing in the presence of air containing butane or butenes, or in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. The catalyst composition obtained as described above has excellent fluidity, strength, and activity, and contains hydrocarbons having 4 carbon atoms,
In particular, it is suitably used as a catalyst for producing maleic anhydride by oxidizing n-butane. The present invention will be explained below using examples. Example 1 (Synthesis of the first component) Put 40% of demineralized water into a 100-volume stirring tank lined with glass, and add phosphoric acid (85%, special reagent grade).
9.22Kg, hydrazine hydrochloride 1.30Kg - hydrazine hydrochloride
550g was added and dissolved. After the solution was heated to 75° C., 7.28 kg of vanadium pentoxide was added little by little while stirring, and after the entire amount was added, the solution was further boiled for 1 hour to complete the reduction. After concentrating this liquid to about 1/2 of the liquid volume using a rotary evaporator under reduced pressure,
The mixture was placed in six evaporation containers and evaporated to dryness at 170°C.
After confirming that a constant weight had been reached, the solid was crushed, boiled and washed with water, and filtered to completely remove residual hydrochloric acid. After washing with water, it was dried again at 170°C and finely ground in a hammer mill to obtain a precursor of the first component having an atomic ratio of P/V=1. A portion of this was fired at 500°C for 2 hours under a nitrogen stream, and then at the same temperature for 1 hour under a stream of air. As a result of X-ray diffraction measurement, the obtained first component is shown in Table 1.
It was confirmed that the peak shown in This was finely ground again using a hammer mill and used for slurry preparation. Example 2 (Synthesis of second component) Phosphoric acid (85%, special reagent grade) 1865 in 1000 ml of demineralized water
Dissolve g and 1500 g of oxalic acid and heat the solution to 80℃.
It was heated to Next, 1082 g of vanadium pentoxide was added little by little and dissolved. The P/V atomic ratio of the solution was 1.36, and it was a slightly viscous blue homogeneous solution. The liquid weight was made 4.75Kg by slight concentration, and the converted oxide concentration of [V 2 O 4 + P 2 O 5 ] was 45.0.
It was adjusted to % by weight. Example 3 (Production of fluidized catalyst by spray drying) The first component obtained in Example 1, the second component obtained in Example 2, and the third component silica sol slurry (SiO 2 concentration 20% by weight) were mixed. , prepared a slurry for spray drying. The mixing amount is as follows. First component: 1.467Kg Second component: 1.087Kg Third component: 2.446Kg After mixing, the mixture was sufficiently uniformly mixed using a homogenizer for 40 minutes to obtain a slurry for spray drying. 15000rpm
It was sprayed from a high-speed rotating disk, dried, and dried with high-temperature drying air (inlet temperature 278°C). The amount of liquid supplied was 16/hour. The obtained catalyst was further heated to 500℃,
After calcination under a nitrogen stream for 2 hours, a part with a particle size of 25 to 88 μm was taken out using a sieve and subjected to an activity test and a strength test. The strength was determined by colliding catalyst particles against a SUB metal plate at high speed in a fluid state, measuring the crushing loss within 2 hours, and displaying the result as an index of mechanical strength. This value becomes smaller for stronger catalysts. Comparative Example In Example 3, instead of the first component, a precursor having an atomic ratio of P/V=1 obtained in Example 1 was used.
Except that 1.639Kg was used without firing.
A catalyst of a comparative example was obtained by spray drying in exactly the same manner, followed by similar firing and sieving operations. Reaction Example An activity test was carried out using an air mixture containing 4 mol % of n-butane, 20 ml of catalyst, and GHSV500 in a small fluidized bed reactor. The results are shown in Table-4. It is clear that the catalyst strength and activity are improved when the precursor is pre-calcined.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第一成分としてバナジウムおよびリンを含有
する下記の特徴的なX線回析ピークを示す結晶性
複合酸化物、第二成分としてバナジウムおよびリ
ンを含有する水性溶液、および第三成分としてシ
リカゾルを混合してスラリーを調製し、噴霧乾燥
することを特徴とする触媒組成物の製造方法。 2θ°(±0.2°)(対陰極Cu−Kα) 14.2 15.7 18.5 23.0 28.4 30.0 33.7 36.8 2 第二成分がリン酸バナジルを含有する水性溶
液であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の方法。 3 第一成分、第二成分および第三成分の混合割
合が、乾燥重量%で 第一成分:第二成分=20:80〜80:20 第二成分:第三成分=50:50〜90:10 第一成分:第三成分=50:50〜90:10 の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の方法。 4 第一成分のバナジウムが実質的に四価である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
法。 5 第二成分のバナジウムが実質的に四価である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
2項記載の方法。
[Claims] 1. A crystalline composite oxide containing vanadium and phosphorus as a first component and exhibiting the following characteristic X-ray diffraction peaks, an aqueous solution containing vanadium and phosphorus as a second component, and A method for producing a catalyst composition, which comprises mixing silica sol as three components to prepare a slurry, and spray drying the slurry. 2θ° (±0.2°) (Anticathode Cu-Kα) 14.2 15.7 18.5 23.0 28.4 30.0 33.7 36.8 2 Claim 1, characterized in that the second component is an aqueous solution containing vanadyl phosphate the method of. 3 The mixing ratio of the first component, second component, and third component is dry weight %. First component: second component = 20:80 to 80:20 second component: third component = 50:50 to 90: 10. The method according to claim 1, wherein the ratio of first component to third component is in the range of 50:50 to 90:10. 4. The method according to claim 1, wherein the first component vanadium is substantially tetravalent. 5. The method according to claim 1 or 2, wherein the second component vanadium is substantially tetravalent.
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