JPH06287160A - 新規な触媒系と、飽和カルボン酸のオキシ脱水素化反応およびアルデヒドの酸への酸化反応へのその応用 - Google Patents
新規な触媒系と、飽和カルボン酸のオキシ脱水素化反応およびアルデヒドの酸への酸化反応へのその応用Info
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- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/347—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
- C07C51/377—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by splitting-off hydrogen or functional groups; by hydrogenolysis of functional groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 新規な触媒系と、その触媒系の飽和カルボン
酸のオキシ脱水素化反応およびアルデヒドの酸化反応で
の利用。 【作用】 一般式:Hm Xn Mep PMo12-xVx O40
で表される酸素、バナジウム、リンおよびモリブデンを
ベースとする触媒系 (XはバナジルイオンVO2+、0<
n≦2、Hはプロトン、0≦m<4、0≦x≦3、Me
は金属イオン、特に遷移金属イオン、0≦p<t、tは
対応するイオンの電荷によって変る) 。
酸のオキシ脱水素化反応およびアルデヒドの酸化反応で
の利用。 【作用】 一般式:Hm Xn Mep PMo12-xVx O40
で表される酸素、バナジウム、リンおよびモリブデンを
ベースとする触媒系 (XはバナジルイオンVO2+、0<
n≦2、Hはプロトン、0≦m<4、0≦x≦3、Me
は金属イオン、特に遷移金属イオン、0≦p<t、tは
対応するイオンの電荷によって変る) 。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はモリブデンとリンとバナ
ジウムと酸素とをベースとした触媒系に関するものであ
り、特にプロトンH+ のようなカチオン、バナジルカチ
オンVO2+、または銅Cu2+、鉄Fe3+、コバルトCo2+等の
金属イオンと各種の比率で結合したヘテロポリアニオン
で構成される触媒系に関するものである。本発明の対象
である触媒系は飽和カルボン酸またはエステルを対応す
る不飽和カルボン酸または不飽和エステルへ変換するオ
キシ脱水素化反応、特にイソブチル酸をメタクリル酸へ
変換するオキシ脱水素化反応と、酸化反応、特にメタク
ロレインをメタクリル酸へ変換する酸化反応に適してい
る。
ジウムと酸素とをベースとした触媒系に関するものであ
り、特にプロトンH+ のようなカチオン、バナジルカチ
オンVO2+、または銅Cu2+、鉄Fe3+、コバルトCo2+等の
金属イオンと各種の比率で結合したヘテロポリアニオン
で構成される触媒系に関するものである。本発明の対象
である触媒系は飽和カルボン酸またはエステルを対応す
る不飽和カルボン酸または不飽和エステルへ変換するオ
キシ脱水素化反応、特にイソブチル酸をメタクリル酸へ
変換するオキシ脱水素化反応と、酸化反応、特にメタク
ロレインをメタクリル酸へ変換する酸化反応に適してい
る。
【0002】
【従来の技術】飽和カルボン酸やエステルを対応する不
飽和酸またはエステルへ変換するオキシ脱水素化反応を
行う触媒系は古くから知られている。フランス国特許第
2,497,795 号には一般式FePx Mey Oz (ここでM
eはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、SrまたはBaを表す)で表
される触媒が記載されている。この触媒はイソブチル酸
からメタクリル酸を製造するのに適している。五酸化バ
ナジウム(V2 O5 )と五酸化リン(P2 O5 )より成
る2成分混合物の存在下でイソブチル酸からメタクリル
酸を合成する反応も知られている(J. Catal. 98、401
、1986)。この文献には式H5 PMo10V2 O40で表
される触媒で反応を開始した場合との比較試験も行われ
ている。この結果はいずれの触媒を用いてもメタクリル
酸への選択性は60%付近で頭打ちになることが示されて
いる。
飽和酸またはエステルへ変換するオキシ脱水素化反応を
行う触媒系は古くから知られている。フランス国特許第
2,497,795 号には一般式FePx Mey Oz (ここでM
eはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、SrまたはBaを表す)で表
される触媒が記載されている。この触媒はイソブチル酸
からメタクリル酸を製造するのに適している。五酸化バ
ナジウム(V2 O5 )と五酸化リン(P2 O5 )より成
る2成分混合物の存在下でイソブチル酸からメタクリル
酸を合成する反応も知られている(J. Catal. 98、401
、1986)。この文献には式H5 PMo10V2 O40で表
される触媒で反応を開始した場合との比較試験も行われ
ている。この結果はいずれの触媒を用いてもメタクリル
酸への選択性は60%付近で頭打ちになることが示されて
いる。
【0003】ヘテロポリアニオンをベースとした触媒系
はイソブチル酸またはそのエステルをメタクリル酸また
はそのエステルへ変換する酸化脱水素化反応の触媒とし
ても知られている。ドイツ国特許(DOS)第2,722,37
5 号には組成H5 PMo10V2 O40のヘテロポリ酸と銅
の塩との水溶液を(必要に応じてアルカリ金属塩の存在
下で)濃縮し、残留物を乾燥・焼成して得られる触媒が
記載されている。この触媒のメタクリル酸への選択性は
71〜72%に上昇し、リチウムを加えたものは74.8%に向
上する。
はイソブチル酸またはそのエステルをメタクリル酸また
はそのエステルへ変換する酸化脱水素化反応の触媒とし
ても知られている。ドイツ国特許(DOS)第2,722,37
5 号には組成H5 PMo10V2 O40のヘテロポリ酸と銅
の塩との水溶液を(必要に応じてアルカリ金属塩の存在
下で)濃縮し、残留物を乾燥・焼成して得られる触媒が
記載されている。この触媒のメタクリル酸への選択性は
71〜72%に上昇し、リチウムを加えたものは74.8%に向
上する。
【0004】アメリカ合衆国特許第4,307,247 号にはモ
リブデン、バナジウム、銅、リンおよびビスマスをベー
スとし、これにカリウム、ルビジウム、セシウムのアル
カリ金属(必要な場合にはさらに他の金属)と酸素とを
所定の比率で加えた同じ酸化脱水素化反応用の触媒が提
案されている。アメリカ合衆国特許第4,314,075 号には
モリブデン、バナジウム、銅、リン、カリウム、ルビジ
ウムまたはセシウムの中から選択されるアルカリ金属、
その他一種類以上の金属および酸素をベースとし、これ
らを所定比率で含む同じ反応用の類似の触媒が提案され
ている。これらの金属は全て水熱反応中に加えられ、ヘ
テロポリアニオンの水溶液にする。この触媒の存在下で
のメタクリル酸への選択性は60〜70%である。アメリカ
合衆国特許第 4,522,934号には一般式H3+x PVx W
3-x Mo9 O40(0<x<3)で表されるオキシ脱水素
化反応用触媒が記載されている。シリカに担持されたH
3.5 PMo9 V0.5 W2.5 O40系は93%のイソブチル酸
を変換させ、メタクリル酸への選択性は79%になる。一
般に、これらヘテロポリアニオン系の触媒はオキシ脱水
素化反応の条件下で安定性が経時的に失われるという欠
点がある。また、この種の触媒を用いると、メタクロレ
インの酸化反応でメタクリル酸が高い収率で得られると
いうことも知られている(Proc. 7th Intern. Congress
Catalysis, Tokyo 1980, P755) 。
リブデン、バナジウム、銅、リンおよびビスマスをベー
スとし、これにカリウム、ルビジウム、セシウムのアル
カリ金属(必要な場合にはさらに他の金属)と酸素とを
所定の比率で加えた同じ酸化脱水素化反応用の触媒が提
案されている。アメリカ合衆国特許第4,314,075 号には
モリブデン、バナジウム、銅、リン、カリウム、ルビジ
ウムまたはセシウムの中から選択されるアルカリ金属、
その他一種類以上の金属および酸素をベースとし、これ
らを所定比率で含む同じ反応用の類似の触媒が提案され
ている。これらの金属は全て水熱反応中に加えられ、ヘ
テロポリアニオンの水溶液にする。この触媒の存在下で
のメタクリル酸への選択性は60〜70%である。アメリカ
合衆国特許第 4,522,934号には一般式H3+x PVx W
3-x Mo9 O40(0<x<3)で表されるオキシ脱水素
化反応用触媒が記載されている。シリカに担持されたH
3.5 PMo9 V0.5 W2.5 O40系は93%のイソブチル酸
を変換させ、メタクリル酸への選択性は79%になる。一
般に、これらヘテロポリアニオン系の触媒はオキシ脱水
素化反応の条件下で安定性が経時的に失われるという欠
点がある。また、この種の触媒を用いると、メタクロレ
インの酸化反応でメタクリル酸が高い収率で得られると
いうことも知られている(Proc. 7th Intern. Congress
Catalysis, Tokyo 1980, P755) 。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、工業的に満足
な状態で、不飽和カルボン酸を選択的に合成でき、しか
も出発物質の飽和カルボン酸を高い変換率で酸化脱水素
化触媒反応できるヘテロポリアニオン型触媒の開発が求
められている。その触媒はアルデヒドから酸への酸化反
応、特にメタクロレインをメタクリル酸へ酸化する反応
での変換率が高いことが必要である。また、その触媒は
反応条件下で経時的に安定でなければならない。本発明
の目的はこれらの要求を満たす触媒系を提供することに
ある。
な状態で、不飽和カルボン酸を選択的に合成でき、しか
も出発物質の飽和カルボン酸を高い変換率で酸化脱水素
化触媒反応できるヘテロポリアニオン型触媒の開発が求
められている。その触媒はアルデヒドから酸への酸化反
応、特にメタクロレインをメタクリル酸へ酸化する反応
での変換率が高いことが必要である。また、その触媒は
反応条件下で経時的に安定でなければならない。本発明
の目的はこれらの要求を満たす触媒系を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の対象は酸素とバ
ナジウムとリンとモリブデンとをベースとした下記一般
式に対応する触媒系にある: Hm Xn Mep PMo12-xVx O40 (ここで、XはバナジルカチオンVO2+を表し、0<n
≦2であり、Hはプロトンを表し、0≦m<4、0≦x
≦3であり、Meは金属イオン、特に遷移金属イオンを
表し、0≦p<tであり、tは対応イオンの電荷に依存
する。例えば銅やコボルトの場合はtは2であり、鉄の
場合は1.333 である。特にm+2n+qp=4(qはM
eイオンの電荷を示す)である。
ナジウムとリンとモリブデンとをベースとした下記一般
式に対応する触媒系にある: Hm Xn Mep PMo12-xVx O40 (ここで、XはバナジルカチオンVO2+を表し、0<n
≦2であり、Hはプロトンを表し、0≦m<4、0≦x
≦3であり、Meは金属イオン、特に遷移金属イオンを
表し、0≦p<tであり、tは対応イオンの電荷に依存
する。例えば銅やコボルトの場合はtは2であり、鉄の
場合は1.333 である。特にm+2n+qp=4(qはM
eイオンの電荷を示す)である。
【0007】
【作用】本発明の触媒系:Hm Xn Mep PMo12-xV
x O40において、Meは金属イオン、特に銅、コバル
ト、鉄、銀、ニッケル、マンガン、マグネシウム等の遷
移金属のイオンである。Meはアルカリ金属でもよい。
本発明は上記の触媒系の製造方法に関するものでもあ
る。本発明では、公知の方法でヘテロポリ酸H4 PMo
12-xVx O40を合成し、次いで、水酸化バリウムと硫化
バナジルとの反応(場合によっては、さらにカチオンM
eの硫酸塩との反応)でバナジルイオンVO2+(場合に
よっては少なくとも1種のMeカチオンと一緒に)を導
入し、硫酸バリウムを沈澱させる。必要な場合には、得
られたヘテロポリ酸に対応するMeカチオンの炭酸塩ま
たは水酸化物とを反応させて、プロトンの少なくとも一
部を置換することによって所望の触媒系を合成する。
x O40において、Meは金属イオン、特に銅、コバル
ト、鉄、銀、ニッケル、マンガン、マグネシウム等の遷
移金属のイオンである。Meはアルカリ金属でもよい。
本発明は上記の触媒系の製造方法に関するものでもあ
る。本発明では、公知の方法でヘテロポリ酸H4 PMo
12-xVx O40を合成し、次いで、水酸化バリウムと硫化
バナジルとの反応(場合によっては、さらにカチオンM
eの硫酸塩との反応)でバナジルイオンVO2+(場合に
よっては少なくとも1種のMeカチオンと一緒に)を導
入し、硫酸バリウムを沈澱させる。必要な場合には、得
られたヘテロポリ酸に対応するMeカチオンの炭酸塩ま
たは水酸化物とを反応させて、プロトンの少なくとも一
部を置換することによって所望の触媒系を合成する。
【0008】本発明の触媒系は2段階で合成できるとい
う利点がある。第1段階のヘテロポリ酸:H4 PMo11
VO40、より一般的にはH4 PMo12-xVx O40は公知
の方法(Rev de Chimie Minerale 8,75, 1971)で合成す
る。 1) 式:H4 PMo11VO40のヘテロポリ酸の合成 ソジウムメタバナデート(NaVO3 )とリン酸水素ナト
リウムの2水和物との等モル混合物を塩酸で酸性化す
る。次いで、モリブデン酸ナトリウム(Na2MoO4)を反応
物1モル当たり11モルを添加し、反応混合物を塩酸で酸
性化する。続いてこの溶液をエーテルで処理し、沈降分
離し、結晶化する。 2) カチオンの導入(VO2+、必要に応じてCu2+、F
e3+、Co2+等) ヘテロポリ酸を水に溶解し、ヘテロポリ酸1モル当たり
nモルの固体の水酸化バリウム(Ba(OH)2 ・ 8 H2O) お
よびnモルの硫酸バナジル(VOSO4・5H2O) を添加する。
硫酸バナジルの一部を一種以上のMeイオンの硫酸塩で
置き換えてもよい。これは所望の一般式となるようにヘ
テロポリ酸中の置換しようとするプロトン数とカチオン
の種類とに応じて決定する。次いで、生成した硫酸バリ
ウムを濾過により除去し、結晶化または蒸留によって触
媒成分を精製する。化合物:H4-2n(VO)n PMo11
VO40(0<n≦2)からは、一定の化合物:Hm(V
O)n Mep PMo11VO40が得られる (ここで、Me
は、対応するカチオンの炭酸塩または水酸化物塩でプロ
トンを置換することによって導入されたCu2+またはCo2+
等の金属イオンを表す) 。従って、下記手順に従って合
成を行う。蒸留水に溶解したH4-2n(VO) n PMo11
VO40に化合させるカチオンの炭酸塩を所望の式に対応
する量だけ添加する。固体の化合物の精製は蒸留で行
う。
う利点がある。第1段階のヘテロポリ酸:H4 PMo11
VO40、より一般的にはH4 PMo12-xVx O40は公知
の方法(Rev de Chimie Minerale 8,75, 1971)で合成す
る。 1) 式:H4 PMo11VO40のヘテロポリ酸の合成 ソジウムメタバナデート(NaVO3 )とリン酸水素ナト
リウムの2水和物との等モル混合物を塩酸で酸性化す
る。次いで、モリブデン酸ナトリウム(Na2MoO4)を反応
物1モル当たり11モルを添加し、反応混合物を塩酸で酸
性化する。続いてこの溶液をエーテルで処理し、沈降分
離し、結晶化する。 2) カチオンの導入(VO2+、必要に応じてCu2+、F
e3+、Co2+等) ヘテロポリ酸を水に溶解し、ヘテロポリ酸1モル当たり
nモルの固体の水酸化バリウム(Ba(OH)2 ・ 8 H2O) お
よびnモルの硫酸バナジル(VOSO4・5H2O) を添加する。
硫酸バナジルの一部を一種以上のMeイオンの硫酸塩で
置き換えてもよい。これは所望の一般式となるようにヘ
テロポリ酸中の置換しようとするプロトン数とカチオン
の種類とに応じて決定する。次いで、生成した硫酸バリ
ウムを濾過により除去し、結晶化または蒸留によって触
媒成分を精製する。化合物:H4-2n(VO)n PMo11
VO40(0<n≦2)からは、一定の化合物:Hm(V
O)n Mep PMo11VO40が得られる (ここで、Me
は、対応するカチオンの炭酸塩または水酸化物塩でプロ
トンを置換することによって導入されたCu2+またはCo2+
等の金属イオンを表す) 。従って、下記手順に従って合
成を行う。蒸留水に溶解したH4-2n(VO) n PMo11
VO40に化合させるカチオンの炭酸塩を所望の式に対応
する量だけ添加する。固体の化合物の精製は蒸留で行
う。
【0009】本発明の他の対象はα,β−不飽和カルボ
ン酸を合成するための飽和カルボン酸のオキシ脱水素化
反応にある。この方法は飽和カルボン酸を分子状酸素ま
たは酸素含有ガス (必要に応じてさらに希釈用不活性ガ
ス) と気相中で接触させる。反応は一般式Hm Xn Me
p PMo12-xVX O40(m、n、pおよびxの値は上記
の通り)で示す触媒を飽和カルボン酸に対してモル比で
2以下となるように添加して温度 280℃〜 400℃、好ま
しくは 300℃〜340 ℃で行う。反応を良好に進ませるた
めに、この反応は水蒸気の存在下で行うのが好ましい。
一般に、上記反応はピストン反応器の理論モデルで説明
される固定ベッド式チューブ反応器内で行う。この反応
器での一般的操作条件は以下のようなものである:飽和
酸、分子状酸素、水および希釈用不活性ガス(窒素、ヘ
リウム等)で構成された反応混合物を予め成形(造粒、
押出成形)するか適当な担体に担持させた触媒上に送
る。反応混合物中の酸の割合は通常1〜8モル%、分子
状酸素はモル比で飽和酸の 0.2〜5倍、好ましくは 0.5
〜2倍である。飽和酸に対してモル比で0〜15の水を導
入する。これは公知のように酸化脱水素化反応により生
じる生成水を除いた量であることは理解できよう。反応
混合物と触媒との接触時間は0.1 〜50秒、好ましくは0.
2 〜4秒にする。
ン酸を合成するための飽和カルボン酸のオキシ脱水素化
反応にある。この方法は飽和カルボン酸を分子状酸素ま
たは酸素含有ガス (必要に応じてさらに希釈用不活性ガ
ス) と気相中で接触させる。反応は一般式Hm Xn Me
p PMo12-xVX O40(m、n、pおよびxの値は上記
の通り)で示す触媒を飽和カルボン酸に対してモル比で
2以下となるように添加して温度 280℃〜 400℃、好ま
しくは 300℃〜340 ℃で行う。反応を良好に進ませるた
めに、この反応は水蒸気の存在下で行うのが好ましい。
一般に、上記反応はピストン反応器の理論モデルで説明
される固定ベッド式チューブ反応器内で行う。この反応
器での一般的操作条件は以下のようなものである:飽和
酸、分子状酸素、水および希釈用不活性ガス(窒素、ヘ
リウム等)で構成された反応混合物を予め成形(造粒、
押出成形)するか適当な担体に担持させた触媒上に送
る。反応混合物中の酸の割合は通常1〜8モル%、分子
状酸素はモル比で飽和酸の 0.2〜5倍、好ましくは 0.5
〜2倍である。飽和酸に対してモル比で0〜15の水を導
入する。これは公知のように酸化脱水素化反応により生
じる生成水を除いた量であることは理解できよう。反応
混合物と触媒との接触時間は0.1 〜50秒、好ましくは0.
2 〜4秒にする。
【0010】本発明の他の対象は上記の触媒を用いたメ
タクロレインからメタクリル酸の酸化合成反応にある。
この反応は飽和カルボン酸のオキシ脱水素化反応と同様
な操作条件下で行う。以下本発明の実施例を説明する。
タクロレインからメタクリル酸の酸化合成反応にある。
この反応は飽和カルボン酸のオキシ脱水素化反応と同様
な操作条件下で行う。以下本発明の実施例を説明する。
【0011】
【実施例】実施例1 触媒:VOH2 PMo11VO40 0.5dm3 の水に 0.1モルのソジウムメタバナデートNa
VO3 を添加したものと 0.1モルのリン酸水素ナトリウ
ム2水和物(17.8g)とを含む溶液を0.12モルの塩酸
(35%の塩酸10ml)で酸性化する。この溶液に、1.1 モ
ルのモリブデン酸ナトリウム2水和物(266g)を 0.5d
m3 の水に希釈して調製した溶液を1滴ずつ添加する。
得られた溶液を 4.5モルの塩酸(35%の塩酸400 ml)を
用いて酸性化する。この溶液を冷却後、400 mlのジエチ
ルエーテルを添加する。静置後(3層に分離)、目的化
合物を含む最下層を分取し(200 ml)、これに 100 ml
の水を添加する。空気中で攪拌して溶液からエーテルを
除去する。最終溶液を4℃で結晶化して式H4 PMo11
VO40・29H2 Oで表される結晶を得る。この結晶は急
速に風解してH4 PMo11VO40・13H2 Oとなる。使
用した化合物に対するヘテロポリ酸の収率は97%であ
る。10gのH4 PMo11VO40(4.95×10-3モル)を10
mlの蒸留水に溶解し、この溶液に1.56gのBa(OH)2
・8H2O(4.95×10-3モル)を攪拌下に少量ずつゆっ
くりと添加し、次いで、1.25gのVOSO4・5H2O
(4.95×10-3モル)を導入する。生成する硫酸バリウム
の沈澱は濾過で分離する。沈澱物は少量の蒸留水で数回
洗浄し、洗浄液は回収して母液に加える。室温で3時間
窒素を吹込んで水を蒸発させるか、ロータリーエバポレ
ーターで60℃で緩やかに加熱しながら減圧蒸留して、10
gのVOH2 PMo11VO40を得る。得られた 0.66 g
の触媒を固定ベッド式チューブ型反応器に入れる。触媒
に空気を流して昇温度速度 225℃/hで1時間で 250℃
まで加熱し、この温度を2時間保った後、1時間かけて
250℃からさらに 300℃まで加熱して高温前処理を行
う。同じ反応器に以下の反応混合物を導入する: イソブチル酸 2.2モル% 分子状酸素 5.2モル% 水蒸気 3.8モル% 希釈用窒素 88.8モル%。 気体の反応混合物は流速は165 ml/分で供給した。従っ
て、触媒量から計算してガスの通過時間は 0.2秒とな
る。反応器内の温度は 320℃である。得られた果は表1
に記載されている。
VO3 を添加したものと 0.1モルのリン酸水素ナトリウ
ム2水和物(17.8g)とを含む溶液を0.12モルの塩酸
(35%の塩酸10ml)で酸性化する。この溶液に、1.1 モ
ルのモリブデン酸ナトリウム2水和物(266g)を 0.5d
m3 の水に希釈して調製した溶液を1滴ずつ添加する。
得られた溶液を 4.5モルの塩酸(35%の塩酸400 ml)を
用いて酸性化する。この溶液を冷却後、400 mlのジエチ
ルエーテルを添加する。静置後(3層に分離)、目的化
合物を含む最下層を分取し(200 ml)、これに 100 ml
の水を添加する。空気中で攪拌して溶液からエーテルを
除去する。最終溶液を4℃で結晶化して式H4 PMo11
VO40・29H2 Oで表される結晶を得る。この結晶は急
速に風解してH4 PMo11VO40・13H2 Oとなる。使
用した化合物に対するヘテロポリ酸の収率は97%であ
る。10gのH4 PMo11VO40(4.95×10-3モル)を10
mlの蒸留水に溶解し、この溶液に1.56gのBa(OH)2
・8H2O(4.95×10-3モル)を攪拌下に少量ずつゆっ
くりと添加し、次いで、1.25gのVOSO4・5H2O
(4.95×10-3モル)を導入する。生成する硫酸バリウム
の沈澱は濾過で分離する。沈澱物は少量の蒸留水で数回
洗浄し、洗浄液は回収して母液に加える。室温で3時間
窒素を吹込んで水を蒸発させるか、ロータリーエバポレ
ーターで60℃で緩やかに加熱しながら減圧蒸留して、10
gのVOH2 PMo11VO40を得る。得られた 0.66 g
の触媒を固定ベッド式チューブ型反応器に入れる。触媒
に空気を流して昇温度速度 225℃/hで1時間で 250℃
まで加熱し、この温度を2時間保った後、1時間かけて
250℃からさらに 300℃まで加熱して高温前処理を行
う。同じ反応器に以下の反応混合物を導入する: イソブチル酸 2.2モル% 分子状酸素 5.2モル% 水蒸気 3.8モル% 希釈用窒素 88.8モル%。 気体の反応混合物は流速は165 ml/分で供給した。従っ
て、触媒量から計算してガスの通過時間は 0.2秒とな
る。反応器内の温度は 320℃である。得られた果は表1
に記載されている。
【0012】実施例2 触媒:(VO)0.5 H3 PMo11VO40 上記方法で得られた10gのH4 PMo11VO40(4.95×
10-3モル)を蒸留水10mlに溶解する。この溶液に0.78g
のBa(OH)2・8H2O (2.5 ×10-3モル)を攪拌下に
少量ずつゆっくりと添加し、次に 0.625gのVOSO4
・5H2O(2.5×10-3モル)を添加する。生成した硫酸
バリウムの沈澱は濾過して分離する。沈澱物を少量の蒸
留水で数回洗浄し、洗浄液は回収して濾過した母液に加
える。実施例1と同様に蒸留を行い、10gの(VO)
0.5 H3 PMo11VO40を得る。実施例1と同じ方法で
イソブチル酸のオキシ脱水素化反応でのこの系の触媒能
力を評価した。結果は表2に示す。
10-3モル)を蒸留水10mlに溶解する。この溶液に0.78g
のBa(OH)2・8H2O (2.5 ×10-3モル)を攪拌下に
少量ずつゆっくりと添加し、次に 0.625gのVOSO4
・5H2O(2.5×10-3モル)を添加する。生成した硫酸
バリウムの沈澱は濾過して分離する。沈澱物を少量の蒸
留水で数回洗浄し、洗浄液は回収して濾過した母液に加
える。実施例1と同様に蒸留を行い、10gの(VO)
0.5 H3 PMo11VO40を得る。実施例1と同じ方法で
イソブチル酸のオキシ脱水素化反応でのこの系の触媒能
力を評価した。結果は表2に示す。
【0013】実施例3 触媒:(VO)2PMo11VO40 10gのH4 PMo11VO40(4.95×10-3モル)を蒸留水
10mlに溶解する。この溶液に3.12gのBa(OH)2・8
H2O(9.9×10-3モル) を、攪拌下に少量ずつゆっくり
と添加し、次に 2.5gのVOSO4・5H2O(9.9×10-3
モル) を添加する。生成した硫酸バリウムの沈澱は濾過
して分離する。沈澱物を少量の蒸留水で数回洗浄し、洗
浄液は回収して濾過後の母液に加える。実施例1と同様
に蒸留を行って10gの(VO)2 PMo11VO40を得
た。実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素
化反応におけるこの系の触媒能力を評価し他。結果を表
3に示す。
10mlに溶解する。この溶液に3.12gのBa(OH)2・8
H2O(9.9×10-3モル) を、攪拌下に少量ずつゆっくり
と添加し、次に 2.5gのVOSO4・5H2O(9.9×10-3
モル) を添加する。生成した硫酸バリウムの沈澱は濾過
して分離する。沈澱物を少量の蒸留水で数回洗浄し、洗
浄液は回収して濾過後の母液に加える。実施例1と同様
に蒸留を行って10gの(VO)2 PMo11VO40を得
た。実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素
化反応におけるこの系の触媒能力を評価し他。結果を表
3に示す。
【0014】実施例4 触媒:(VO)1.5Cu0.5 PMo11VO40 上記の方法で得られた10gのH4 PMo11VO40(4.95
×10-3モル)を、蒸留水10mlに溶解する。この溶液に3.
12gのBa(OH)2・8H2O(9.9×10-3モル)を攪拌下
に少量ずつゆっくりと添加し、次に 1.875gのVOSO
4・5H2O(7.5×10-3モル) と 0.624gのCuSO4・5
H2O(2.5 ×10-3モル) とを導入する。生成した硫酸
バリウムの沈澱は濾過して分離し、沈澱物を少量の蒸留
水で数回洗浄し、洗浄液は回収して濾過後の母液に加え
る。実施例1と同様に蒸留を行って10gの(VO)1.5
Cu0.PMo11VO40を得た。下記の反応ガスを用いて
実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素化反
応におけるこの系の触媒能力を評価した: イソブチル酸 2.2モル% 分子状酸素 2.8モル% 水蒸気 3.8モル% 希釈用窒素 91.2モル%。 結果は表4に記載してある。
×10-3モル)を、蒸留水10mlに溶解する。この溶液に3.
12gのBa(OH)2・8H2O(9.9×10-3モル)を攪拌下
に少量ずつゆっくりと添加し、次に 1.875gのVOSO
4・5H2O(7.5×10-3モル) と 0.624gのCuSO4・5
H2O(2.5 ×10-3モル) とを導入する。生成した硫酸
バリウムの沈澱は濾過して分離し、沈澱物を少量の蒸留
水で数回洗浄し、洗浄液は回収して濾過後の母液に加え
る。実施例1と同様に蒸留を行って10gの(VO)1.5
Cu0.PMo11VO40を得た。下記の反応ガスを用いて
実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素化反
応におけるこの系の触媒能力を評価した: イソブチル酸 2.2モル% 分子状酸素 2.8モル% 水蒸気 3.8モル% 希釈用窒素 91.2モル%。 結果は表4に記載してある。
【0015】実施例5 触媒:VOHCu0.5 PMo11VO40 10gのH4 PMo11VO40(4.95×10-3モル)を蒸留水
10mlに溶解する。この溶液に1.56gのBa(OH)2・8
H2O(4.95 ×10-3モル)を攪拌下に少量ずつゆっくり
と添加し、次に、1.25gのVOSO4・5H2O(4.95×
10-3モル)を添加する。生成した硫酸バリウムの沈澱は
濾過で分離し、沈澱物は少量の蒸留水で数回洗浄し、洗
浄液は回収して濾過後の母液に加える。室温で3時間窒
素を吹込んで水を蒸発させるか、ロータリーエバポレー
ターで60℃で緩やかに加熱しながら減圧蒸留して10gの
VOH2 PMo11VO40を得る。この触媒系10g(4.2
×10-3モル)を10mlの蒸留水に溶解した溶液に 0.232g
のCuCO3 ・Cu(OH)2(1.05×10-3モル)を添加す
る。実施例1と同様に蒸留をして10gのVOHCu0.5
PMo11VO40を得る。実施例1と同じ方法でイソブチ
ル酸のオキシ脱水素化反応におけるこの系の触媒能力を
評価した。結果は表5に示してある。
10mlに溶解する。この溶液に1.56gのBa(OH)2・8
H2O(4.95 ×10-3モル)を攪拌下に少量ずつゆっくり
と添加し、次に、1.25gのVOSO4・5H2O(4.95×
10-3モル)を添加する。生成した硫酸バリウムの沈澱は
濾過で分離し、沈澱物は少量の蒸留水で数回洗浄し、洗
浄液は回収して濾過後の母液に加える。室温で3時間窒
素を吹込んで水を蒸発させるか、ロータリーエバポレー
ターで60℃で緩やかに加熱しながら減圧蒸留して10gの
VOH2 PMo11VO40を得る。この触媒系10g(4.2
×10-3モル)を10mlの蒸留水に溶解した溶液に 0.232g
のCuCO3 ・Cu(OH)2(1.05×10-3モル)を添加す
る。実施例1と同様に蒸留をして10gのVOHCu0.5
PMo11VO40を得る。実施例1と同じ方法でイソブチ
ル酸のオキシ脱水素化反応におけるこの系の触媒能力を
評価した。結果は表5に示してある。
【0016】実施例6 触媒:VOHCo0.5 PMo11VO40 10gのH4 PMo11VO40(4.95×10-3モル)を蒸留水
10mlに溶解する。この溶液に1.56gのBa(OH)2・8
H2O(4.95×10-3モル)を、攪拌下に少量ずつゆっく
りと添加し、次に、1.25gのVOSO4・5H2O(4.95
×10-3モル)を添加する。生成した硫酸バリウムの沈澱
は濾過して分離し、沈澱物を少量の蒸留水で数回洗浄
し、洗浄液は回収して濾過後の母液に加える。室温で3
時間窒素を吹込んで水を蒸発させるか、ロータリーエバ
ポレーターで60℃に緩やかに加熱しながら減圧蒸留して
10gのVOH2 PMo11VO40を得る。この触媒系10g
(4.2 ×10-3モル)を10mlの蒸留水に溶解した溶液に
0.250gのCoCO3 (2.1×10-3モル)を対応する量の炭
酸コバルトの水和物として添加する。実施例1と同様に
蒸留を行って10gのVOHCo0.5 PMo11VO40を得
る。実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素
化反応におけるこの系の触媒能力を評価した。結果は表
6に示した。
10mlに溶解する。この溶液に1.56gのBa(OH)2・8
H2O(4.95×10-3モル)を、攪拌下に少量ずつゆっく
りと添加し、次に、1.25gのVOSO4・5H2O(4.95
×10-3モル)を添加する。生成した硫酸バリウムの沈澱
は濾過して分離し、沈澱物を少量の蒸留水で数回洗浄
し、洗浄液は回収して濾過後の母液に加える。室温で3
時間窒素を吹込んで水を蒸発させるか、ロータリーエバ
ポレーターで60℃に緩やかに加熱しながら減圧蒸留して
10gのVOH2 PMo11VO40を得る。この触媒系10g
(4.2 ×10-3モル)を10mlの蒸留水に溶解した溶液に
0.250gのCoCO3 (2.1×10-3モル)を対応する量の炭
酸コバルトの水和物として添加する。実施例1と同様に
蒸留を行って10gのVOHCo0.5 PMo11VO40を得
る。実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素
化反応におけるこの系の触媒能力を評価した。結果は表
6に示した。
【0017】実施例7 触媒:VOHFe0.33PMo11VO40 上記の方法で得られた10gのH4 PMo11VO40(4.95
×10-3モル)を蒸留水10mlに溶解し、この溶液に1.56g
のBa(OH)2・8H2O(4.95×10-3モル)を攪拌下に
少量ずつゆっくりと添加し、次に、1.25gのVOSO4
・5H2O(4.95×10-3) モル)を添加する。生成した
硫酸バリウムの沈澱は濾過して分離する。沈澱物せ少量
の蒸留水で数回洗浄し、洗浄液は回収して濾過後の母液
に加える。室温で3時間窒素を吹込んで水を蒸発させる
か、ロータリーエバポレーターで60℃に緩やかに加熱し
て減圧蒸留して10gのVOH2 PMo11VO40を得る。
この触媒系10g(4.2 ×10-3モル)を10mlの蒸留水に溶
解した溶液を、新規に沈澱調製した水酸化鉄(1.4 ×10
-3モル)と共に攪拌する。この水酸化鉄は9個の水分子
を含む窒化鉄(III) 0.57gを溶解し、アンモニア性の媒
体中で沈澱させ、濾過および洗浄して得られる。実施例
1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素化反応にお
けるこの系の触媒能力を評価した。結果を表7に示し
た。
×10-3モル)を蒸留水10mlに溶解し、この溶液に1.56g
のBa(OH)2・8H2O(4.95×10-3モル)を攪拌下に
少量ずつゆっくりと添加し、次に、1.25gのVOSO4
・5H2O(4.95×10-3) モル)を添加する。生成した
硫酸バリウムの沈澱は濾過して分離する。沈澱物せ少量
の蒸留水で数回洗浄し、洗浄液は回収して濾過後の母液
に加える。室温で3時間窒素を吹込んで水を蒸発させる
か、ロータリーエバポレーターで60℃に緩やかに加熱し
て減圧蒸留して10gのVOH2 PMo11VO40を得る。
この触媒系10g(4.2 ×10-3モル)を10mlの蒸留水に溶
解した溶液を、新規に沈澱調製した水酸化鉄(1.4 ×10
-3モル)と共に攪拌する。この水酸化鉄は9個の水分子
を含む窒化鉄(III) 0.57gを溶解し、アンモニア性の媒
体中で沈澱させ、濾過および洗浄して得られる。実施例
1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素化反応にお
けるこの系の触媒能力を評価した。結果を表7に示し
た。
【0018】実施例8 VOH2 PMo11VO40の触媒系を 120℃で3時間焼成
し、顆粒化する。得られた環状顆粒25gを炭化ケイ素と
混合して希釈し、塩浴で 200℃に加熱された反応器中に
導入する。塩浴の温度を1時間で 250℃から 300℃に上
げた後、液体および気体の反応混合物を 200℃の蒸発器
を通して反応器に導入する。反応混合物の組成は以下の
通りである: イソブチル酸 2.2モル% 分子状酸素 5.2モル% 水蒸気 3.8モル% 希釈用窒素 88.8モル%。 実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素化反
応におけるこの系の触媒能力を評価した。結果を表8に
示した。
し、顆粒化する。得られた環状顆粒25gを炭化ケイ素と
混合して希釈し、塩浴で 200℃に加熱された反応器中に
導入する。塩浴の温度を1時間で 250℃から 300℃に上
げた後、液体および気体の反応混合物を 200℃の蒸発器
を通して反応器に導入する。反応混合物の組成は以下の
通りである: イソブチル酸 2.2モル% 分子状酸素 5.2モル% 水蒸気 3.8モル% 希釈用窒素 88.8モル%。 実施例1と同じ方法でイソブチル酸のオキシ脱水素化反
応におけるこの系の触媒能力を評価した。結果を表8に
示した。
【0019】実施例8 メタクロレインのメタクリル酸への酸化:触媒:VOHCu0.5 PMo11VO40 反応器内の反応混合物のモル組成は以下の通り: メタクロレイン 3 % 空気 13.4% 窒素 53.6% 水 30 % 反応は大気圧下310 ℃で行う。触媒の量から計算してガ
スの通過時間は 2.4秒になる。メタクロレインの変換率
は90%であり、メタクリル酸の選択性は75%である。
スの通過時間は 2.4秒になる。メタクロレインの変換率
は90%であり、メタクリル酸の選択性は75%である。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
【表7】
【0027】
【表8】
フロントページの続き (72)発明者 ジルベール エルヴェ フランス国 78320 レヴィ サン ノム ルゥト ドゥ メンクール (番地な し) (72)発明者 アンドレ テーゼ フランス国 78700 コンフラン サン オノリーヌ リュ ウードキシ 3
Claims (6)
- 【請求項1】 酸素とバナジウムとリンとモリブデンと
をベースとした触媒系において、下記一般式に対応する
ことを特徴とする触媒系: Hm Xn Mep PMo12-xVx O40 (ここで、 XはバナジルカチオンVO2+を表し、0<n≦2であ
り、 Hはプロトンを表し、0≦m<4、0≦x≦3であり、 Meは金属イオン、特に遷移金属イオンを表し、0≦p
<tであり、 tは対応イオンの電荷に依存する値)。 - 【請求項2】 Meが遷移金属のイオンである請求項1
に記載の触媒系。 - 【請求項3】 遷移金属が銅、コバルト、鉄、銀、ニッ
ケル、マンガンおよびマグネシウムより成る群の中から
選択される金属である請求項1または2に記載の触媒
系。 - 【請求項4】 ヘテロポリ酸H4 PMo12-xVx O40を
合成し、次いで、水酸化バリウムと硫化バナジルとの反
応(場合によってはさらにカチオンMeの硫酸塩との反
応)によって、バナジルイオンVO2+を(場合にはよっ
ては少なくとも一種のMeカチオンと一緒に)導入し且
つ硫酸バリウムを沈澱させ、必要な場合には、得られた
ヘテロポリ酸に対応するMeカチオンの炭酸塩または水
酸化物とを反応させて、プロトンの少なくとも一部を置
換することによって所望の触媒系を合成する請求項1〜
3のいずれか一項に記載の触媒系の合成方法。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか一項に記載の触
媒系を用いた飽和カルボン酸のオキシ脱水素化反応。 - 【請求項6】 請求項1〜3のいずれか一項に記載の触
媒系を用いたアルデヒドの酸への酸化反応。
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|---|---|---|---|
| FR9110868A FR2680702B1 (fr) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Nouveau systeme catalytique et son application a l'oxydeshydrogenation d'acides carboxyliques satures et l'oxydation d'aldehydes en acides. |
| FR9110868 | 1991-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06287160A true JPH06287160A (ja) | 1994-10-11 |
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|---|---|---|---|
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Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5330954A (ja) |
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| DE (1) | DE69200332T2 (ja) |
| DK (1) | DK0536013T3 (ja) |
| ES (1) | ES2061327T3 (ja) |
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| KR100210642B1 (ko) * | 1994-05-31 | 1999-07-15 | 겐지 아이다 | 메타크릴산 제조용촉매 및 이 촉매를 이용한 메타크릴산의 제조방법 |
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| KR100557640B1 (ko) * | 2004-01-09 | 2006-03-10 | 주식회사 엘지화학 | 신규한 헤테로폴리산 촉매 및 그의 제조방법 |
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| DE3508649A1 (de) * | 1985-03-12 | 1986-09-18 | Röhm GmbH, 6100 Darmstadt | Heteropolysaeure h(pfeil abwaerts)8(pfeil abwaerts)pmo(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)0(pfeil abwaerts)vo(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)9(pfeil abwaerts), deren anhydrid pmo(pfeil abwaerts)1(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)0(pfeil abwaerts)vo(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)(pfeil abwaerts)5(pfeil abwaerts)und ihre verwendung |
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1991
- 1991-09-03 FR FR9110868A patent/FR2680702B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| JP2007253033A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | メタクリル酸製造用触媒およびその製造方法ならびにメタクリル酸の製造方法 |
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