JPH04257540A - 不飽和カルボン酸の製造方法 - Google Patents

不飽和カルボン酸の製造方法

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JPH04257540A
JPH04257540A JP3019897A JP1989791A JPH04257540A JP H04257540 A JPH04257540 A JP H04257540A JP 3019897 A JP3019897 A JP 3019897A JP 1989791 A JP1989791 A JP 1989791A JP H04257540 A JPH04257540 A JP H04257540A
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catalyst
carboxylic acid
unsaturated carboxylic
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unsaturated
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Kazuyuki Matsuoka
一之 松岡
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不飽和アルデヒドから不
飽和カルボン酸を製造する方法に関し、特に特定の触媒
を用いたメタクロレインの気相接触酸化によるメタクリ
ル酸の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
不飽和アルデヒドを気相接触酸化して不飽和カルボン酸
を製造する方法に関して、極めて数多くの特許が提案さ
れている。これらは主としてアクロレインからアクリル
酸を製造する方法であり、この中にメタクロレインから
のメタクリル酸の製造も含まれた特許請求がなされてい
るが、メタクロレインの酸化反応例が具体的に開示され
ているものは希である。又開示されていたとしてもこれ
ら触媒により実際にメタクロレインの酸化反応を行うと
、その多くはメタクロレインの燃焼反応が著しく、変化
率、選択率、製造量が極端に低い場合が多く、しかも寿
命が短く実用的でなかった。
【0003】一方、メタクロレインからメタクリル酸を
製造する方法に関しても近年多数の触媒が提案されてい
る。例えば特開昭50−41811号公報、特開昭53
−3165号公報や、活性向上を目的に希土類元素をモ
リブドバナドリン酸に添加した触媒として特開昭60−
239439号公報などがある。
【0004】しかし、反応成績が充分でなかったり、触
媒活性の経時低下が大きかったり、反応温度が高すぎた
り、触媒製造時に含窒素ヘテロ環化合物を使用するため
触媒製造が煩雑である等の欠点を有し、工業触媒として
の使用に際しては更に改良が望まれているのが現状であ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは不飽和アル
デヒドから不飽和カルボン酸、特にメタクロレインから
メタクリル酸を工業的に有利に製造するため、活性が高
くしかも触媒寿命の長い触媒の開発を目的とし、鋭意検
討した結果、従来から良く知られているモリブドバナド
リン酸を主体とする触媒組成の下で、触媒にランタンと
サマリウムを併用することにより、活性、選択性、寿命
ともに実用性の高い触媒と成ることを見出し、本発明を
完成した。
【0006】即ち、本発明は、不飽和アルデヒドを分子
状酸素で気相接触酸化し不飽和カルボン酸を製造するに
当たり、一般式 Pa Mob Vc Lad Sme Cuf Xg 
Oh(ここでP,Mo,V,La,Sm,Cu及びOは
それぞれリン、モリブデン、バナジウム、ランタン、サ
マリウム、銅及び酸素を示し、Xはカリウム、ルビジウ
ム、セシウム及びタリウムから選ばれた少なくとも一種
を示し、a,b,c,d,e,f,g,hは各元素の原
子比率を表し、b=12のときa=0.5 〜3,c=
0.1 〜3,d=0.01〜3,eは0を含まない1
以下の値、f=0.1 〜3、g=0.01〜2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
子数を表す。)で表される触媒を使用することを特徴と
する不飽和カルボン酸の製造方法を提供するものである
【0007】本発明においては、リン、モリブデン、バ
ナジウム及びその他の特定元素を含む触媒において、ラ
ンタンとサマリウムを併用して導入することを特色とし
ている。本発明に用いられる触媒は活性が高いため低い
温度でも充分な反応率を達成することができ、その結果
長期間に渡って高い触媒活性が維持されるので工業的価
値が極めて大きい。ランタンとサマリウムの併用が触媒
に与える効果は明らかでないが恐らく酸化−還元のバラ
ンスが理想的な状態になるものと推定される。
【0008】本発明に用いる触媒を製造する方法として
は特殊な方法である必要はなく、従来から良く知られて
いる調製法が採用できる。例えば各成分元素を含有する
化合物を水の存在下に混合して溶解または分解させ、得
られた混合溶液またはスラリーを蒸発乾固し、乾燥後成
型し焼成して触媒を得る。
【0009】触媒の調製に用いる原料化合物としては各
元素のアンモニウム塩、硝酸塩、炭酸塩、ハロゲン化物
、酸化物などを組み合わせて使用することができる。 例えばモリブデン原料としてパラモリブデン酸アンモニ
ウム、三酸化モリブデン、バナジウム原料としてメタバ
ナジン酸アンモニウム、五酸化バナジウム等が使用でき
る。
【0010】本発明の触媒を製造する場合、各成分化合
物の混合順序は特に制限はない。混合する場合の温度は
一般には20〜 100℃が適当であり、混合時間は均
一に混合出来れば特に制限されないが、混合後50〜 
100℃で1〜20時間熟成するのが望ましい。
【0011】こうして得られた触媒前駆体スラリーを濃
縮乾固した後焼成工程を経て触媒とするが、焼成条件は
空気中ならば 300〜 400℃が適当であるが、窒
素などの不活性気流中で焼成する場合は 380〜 5
00℃の温度で焼成するのが望ましい。本触媒の活性を
充分発揮させる為には不活性気流中で焼成するのが好ま
しい。用いる不活性気体としては、窒素、アルゴン、炭
酸ガスなどが挙げられる。空気中で400℃以上の高い
温度で焼成した場合はヘテロポリ酸の構造が崩れ活性が
著しく低下するので好ましくない。
【0012】本発明に用いる触媒は無担体でも高い活性
を示すが、更に担体に担持させて使用することも出来る
。用いられる担体は、不活性なアルミナ、シリカ、シリ
コンカーバイドなどであるが、触媒の活性を充分に発揮
するためには使用する担体の物性が重要である。担体の
具備すべき物性としては、見かけ気孔率が35〜60%
、吸水率が20〜50%、比表面積が5m2/g以下、
粒径が2〜10mmのものが好ましい。本発明において
、比表面積は窒素ガス吸着法によるB. E. T 法
で、また見かけ気孔率、吸水率は、JIS・R−220
5に準じて次の式で求める。
【0013】
【数1】
【0014】〔W1 :担体10gの乾燥重量(g)、
W2 :飽和水試料の水中重量(g)、W3:飽和水試
料の重量(g)〕担体への触媒物質の担持方法は、前記
触媒のスラリー中に投入し、皿型造粒機、ドラム造粒機
などを用いて転動しながら熱風など適当な方法で濃縮、
乾燥し、担体に担持させるか、前記触媒乾燥物を遠心流
動コーティング装置等により担体に担持させる事ができ
る。
【0015】本発明の実施に際し、原料ガス中の不飽和
アルデヒドの濃度は広い範囲で変える事が出来るが、1
〜20重量%の範囲が適当であり、特に3〜10重量%
が好ましい。原料不飽和アルデヒドは水、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。
【0016】酸素源としては空気を用いる事が経済的で
あるが、必要ならば純酸素で富化した空気も用い得る。 原料ガス中の酸素濃度は不飽和アルデヒドに対するモル
比で規制され、この値は0.3 〜4、特に 0.4〜
 2.5が好ましい。
【0017】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が、希釈ガスとして反
応排ガスを一部使用するのが経済的である。
【0018】反応は常圧、加圧、減圧のいずれで実施し
てもよいが、一般的には常圧下で実施するのが便利であ
る。反応温度は 230〜 400℃、好ましくは 2
50〜 360℃が適当である。接触時間は、反応温度
により異なるが、0.1 〜15秒、好ましくは0.5
〜10秒が適当である。
【0019】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例により説明す
るが、本発明はその主旨を越えない限り本実施例により
規制されるものではない。
【0020】実施例、比較例中、メタクロレインの変化
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。
【0021】
【数2】
【0022】実施例1 パラモリブデン酸アンモニウム 100gとメタバナジ
ン酸アンモニウム2.8g及び硝酸カリウム4.8 g
を純水 300mlに加熱溶解する。この溶液に85%
リン酸6.2gを純水10mlに溶解したものを添加す
る。一方、硝酸銅1.14g、酸化ランタン0.77g
及び酸化サマリウム0.8 gを純水30mlに加えた
溶液を調製する。この溶液を前記溶液に撹拌しながら添
加する。充分撹拌しながら90℃で15時間熟成した後
、 100℃で加熱撹拌しながら蒸発乾固した。この乾
固品を 450℃で4時間窒素気流中で焼成して触媒を
得た。得られた触媒の酸素以外の元素の組成(以下は同
じ)は  P1.5 Mo12V0.5 La0.1 
K1 Cu0.1 Sm0.1 であった。
【0023】この触媒を反応器に充填し、メタクロレイ
ン5モル%、酸素10モル%、水蒸気30モル%、窒素
55モル%からなる混合ガスを反応温度 270℃、空
間速度を 1200hr−1で反応を行った。その結果
、メタクロレインの変化率87.1%でメタクリル酸選
択率86.2%を得た。
【0024】実施例2〜5 実施例1に準じて下記表1の各触媒を調製し、実施例1
と同一反応条件で反応し表1の結果を得た。
【0025】
【表1】
【0026】実施例6 実施例1と同様にして得たスラリーを皿型造粒機に移し
これに直径3mmの球形多孔質α−アルミナ(敷島マル
ビー社品  Ma−2063、見かけ気孔率46%、吸
水率30%、比表面積1m2/g以下) 100gを投
入し、転動させながら60℃の熱風を吹きつけて蒸発乾
固した。これを 420℃で4時間窒素気流中で焼成し
て触媒を得た。得られた触媒の酸素以外の元素の組成は
P1.5 Mo12V0.5 La0.1 K1 Cu
0.1 Sm0.1   であった。
【0027】この触媒を用い、反応温度を 280℃に
変更した以外は実施例1と同一反応条件で反応し、メタ
クロレインの変化率86.8%でメタクリル酸選択率8
8.1%を得た。
【0028】比較例1 パラモリブデン酸アンモニウム 100gとメタバナジ
ン酸アンモニウム2.8g及び硝酸セシウム9.2 g
を純水 300mlに加熱溶解する。この溶液に85%
リン酸6.2gを純水10mlに溶解したものを添加す
る。一方、硝酸銅1.14g、及び酸化サマリウム0.
8 gを純水30mlに加えた溶液を調製する。この溶
液を前記溶液に攪拌しながら添加する。100 ℃で加
熱撹拌しながら蒸発乾固した。この乾固品を 450℃
で4時間空気気流中で焼成して触媒を得た。得られた触
媒の酸素以外の元素の組成は  P1.5 Mo12V
0.5 Cs1 Cu0.1 Sm0.1   であっ
た。
【0029】この触媒を用い、反応温度を 335℃に
変更した以外は実施例1と同一反応条件で反応し、メタ
クロレインの変化率73.0%でメタクリル酸選択率7
7.4%を得た。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  不飽和アルデヒドを分子状酸素で気相
    接触酸化し不飽和カルボン酸を製造するに当たり、一般
    式Pa Mob Vc Lad Sme Cuf Xg
     Oh(ここでP,Mo,V,La,Sm,Cu及びO
    はそれぞれリン、モリブデン、バナジウム、ランタン、
    サマリウム、銅及び酸素を示し、Xはカリウム、ルビジ
    ウム、セシウム及びタリウムから選ばれた少なくとも一
    種を示し、a,b,c,d,e,f,g,hは各元素の
    原子比率を表し、b=12のときa=0.5 〜3,c
    =0.1 〜3,d=0.01〜3,eは0を含まない
    1以下の値、f=0.1 〜3、g=0.01〜2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
    原子数を表す。)で表される触媒を使用することを特徴
    とする不飽和カルボン酸の製造方法。
  2. 【請求項2】  不飽和アルデヒドがメタクロレインで
    あり、不飽和カルボン酸がメタクリル酸である請求項1
    記載の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009213969A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Mitsubishi Rayon Co Ltd 不飽和カルボン酸合成用触媒、その製造方法、およびその触媒を用いた不飽和カルボン酸の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009213969A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Mitsubishi Rayon Co Ltd 不飽和カルボン酸合成用触媒、その製造方法、およびその触媒を用いた不飽和カルボン酸の製造方法

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