JPH0824848B2 - ホルムアルデヒド合成用触媒の製造方法 - Google Patents

ホルムアルデヒド合成用触媒の製造方法

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JPH0824848B2
JPH0824848B2 JP2002495A JP249590A JPH0824848B2 JP H0824848 B2 JPH0824848 B2 JP H0824848B2 JP 2002495 A JP2002495 A JP 2002495A JP 249590 A JP249590 A JP 249590A JP H0824848 B2 JPH0824848 B2 JP H0824848B2
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
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    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はメチラール又はメタノールの酸化反応により
ホルムアルデヒドを合成する触媒の製造方法に関するも
のである。
(従来の技術) メチラール又はメタノールの酸化反応によりホルムア
ルデヒドを合成する触媒の製造方法は、特公昭39−1030
4号公報、特公昭50−4358号公報に開示されているが如
く、第2図のフロー工程図に示されるように、基本的に
はモリブデン及び鉄の塩の希薄溶液の混合により錯塩沈
澱物を得、この沈澱物を濾過、洗浄、乾燥、粉砕、成
形、焼成等の工程を経て製造されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の方法は錯塩を生成させる条件が
反応活性に影響するために、反応活性の一定した触媒を
製造する事が難しい。また、生成した錯塩を濾過、洗
浄、乾燥及び粉砕する工程があり、煩雑な触媒製造工程
となっている。
本発明の目的は、メチラール又はメタノールの酸化反
応によりホルムアルデヒドを合成する触媒を製造するに
当たり、簡略な触媒製造方法を提供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、メチラール又はメタノールの酸化反応によ
りホルムアルデヒドを合成する触媒を製造するに当た
り、モリブデン及び鉄、又はモリブデン及び鉄に加えア
ルカリ金属、アンチモン、アルミニウム、インジウム、
クロム、ケイ素、コバルト、タングステン、ニッケル及
びビスマスの群の中から選ばれた1種又はそれ以上の元
素から成る酸化物触媒を得るために、モリブデンに対し
て1.7倍モル以上、好ましくは2.0倍モル以上の硝酸を添
加して調製した液を噴霧乾燥し、得られた粉体を250〜6
00℃で焼成した後に、打錠成形する簡略化した触媒の製
造方法に関するものである。また、本発明の方法では、
打錠成形後に400〜600℃の温度で焼成を行っても良い。
本発明において、触媒の元素源としては水又は硝酸に
可溶なアンモニウム塩、硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩、有機
酸塩、酸化物等の形で用いることが望ましい。特に、モ
リブデン、及びタングステンについてはアンモニウム塩
の形で、鉄、アルカリ金属、アルミニウム、インジウ
ム、クロム、コバルト、ニッケル及びビスマスは硝酸塩
の形で、ケイ素はシリカゾルの形で、アンチモンは酸化
物の形で用いるのが好適である。
液の調製は、下記の2種類の液を混合する方法で行
う。
A液:パラモリブデン酸アンモニウム〔(NH46Mo7O
24・4H2O〕を水に溶解した液を用いる。溶解は約80℃で
行うことが好ましく、溶解後の液は室温まで放冷する。
タングステン源はA液に添加する。
B液:硝酸鉄〔Fe(NO3・9H2O〕及びA液中の溶
解したモリブデンに対して1.7倍モル以上、好ましくは
2.0倍モル以上の硝酸を水に溶解した液を用いる。アル
カリ金属、アンチモン、アルミニウム、インジウム、ク
ロム、ケイ素、コバルト、ニッケル及びビスマスについ
ても、その元素源となる塩又は酸化物はB液に添加す
る。
A液及びB液の混合は、B液にA液を混合しても、ま
たA液にB液を混合しても良いが、好ましくはB液にA
液を混合する。混合する時には、液を十分撹拌しながら
行うことが必要である。
このとき、硝酸の量がモリブデンに対して1.7倍モル
未満では混合した液がゲル化し、噴霧乾燥できない。硝
酸の量がモリブデンに対して1.7倍モル以上では液が得
られる。この場合、モリフデンの一部がモリブデン酸塩
と成って沈澱することもあるが、触媒の製造工程上特に
問題は無い。
硝酸の量の上限は特に無いが、経済上の観点からモリ
ブデンに対して10倍モル程度が妥当である。
本発明において硝酸の代わりに塩酸又は硫酸を用いて
液を調製することもできるが、噴霧乾燥工程における腐
食等の問題が発生するため、硝酸を使用することが好適
である。
次に、この調製した液は噴霧乾燥により乾燥粉体とさ
れる。噴霧乾燥器は、通常、噴霧化装置、高温ガス供給
装置、乾燥室及び排出ガスから乾燥粉体を分離する装置
からなる。噴霧乾燥工程における本発明の調製した液の
噴霧化は通常工業的に実施される遠心方式、二流体ノズ
ル方式及び高圧ノズル方式のいずれによっても行いう
る。
液を噴霧乾燥するための空気の熱源としては、間接水
蒸気、電気ヒーター等が用いられる。乾燥器入口温度は
150〜400℃、好ましくは200〜300℃の範囲である。
噴霧乾燥で生成する粉体粒子の形状はほぼ球形であ
る。得られる粉体は上記の球体粒子とその破砕物の混合
物である。この粉体の大きさは、通常或る範囲に分布す
る。
粉体粒子の粒径分布は、例えば、遠心方式による噴霧
乾燥では、液の供給速度、噴霧化装置の回転子の大きさ
及び回転数等によって希望する範囲に制御することがで
きる。本発明の方法によって得られる粉体粒子の大きさ
は5〜150μの範囲の分布が好ましい。
この様にして得られた粉体は、250〜600℃の温度で焼
成する。焼成温度が250℃未満では硝酸塩等の分解が不
十分であり、次工程以降で問題が起きる。また、焼成温
度が600℃を越えると触媒の結晶化が起き、表面積が低
下して反応活性が小さくなり、実用的でない。
得られた触媒粉体は離型剤として黒鉛、ステアリン酸
等を0.1〜10%に加えた後、打錠成形器により、通常、
径5mm、高さ4mmの円柱形又はラシヒリング形に打錠成型
されるが、これら成形された触媒の見掛け密度は1.5〜
2.8g/cm2であり、好ましくは2.0〜2.3g/cm3である。見
掛け密度が1.5g/cm2未満では成形品の強度が弱く、取扱
下が困難である。また、見掛け密度が2.8g/cm2を越える
と反応活性及び選択性が低下する。
また、打錠成形後に400〜600℃の温度で焼成を行って
も良い。本発明における触媒の粉体及び打錠成形体の焼
成時間は1〜10時間が好適である。
以上、本発明の方法は、要約すると第1図に示される
フロー工程から構成される。
本発明においては、触媒が粉体として得られるため
に、粉体工程は必要としない利点がある。
(実施例) 次に本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明は
これらに制限されない。
(実施例1) (NH46Mo7O24・4H2O 1926gを水4800mlに溶解した
A液とFe(NO3・9H2O 1700g及びCr(NO3・9H2
O 557gを水5,000mlに溶解し、更に62%硝酸を2,200g加
えてB液を調製する。硝酸/モリブデンの比は2.0であ
る。このA液を十分に撹拌しているB液に加えてC液を
つくる。このC液を、搭頂に円板型のアトマイザーを有
するサイクロン型噴霧乾燥器(直径1.4m)に8/Hrで
フィードした。円板の直径は80mmであり、回転数10,000
rpmで噴霧化した。空気の噴霧器入口温度は250℃に保っ
た。サイクロンの下部から触媒の粉体が得られ、これを
電気炉を用いて400℃で3時間焼成し、1,700gの触媒粉
体を得た。
この粉体の粒径は10〜120μに分布しており、平均粒
径は40μであった。
この触媒粉体を打錠成形器で外径5mm、内径2mm、高さ
4mmのラシヒリング形に成型した。更に、この成型した
触媒を電気炉を用いて500℃で3時間焼成し、Mo2Fe0.75
Cr0.257.5の組成物を有する触媒を得た。
(実施例2) (NH46Mo7O24・4H2O 1,870gを水5,000mlに溶解し
たA液とFe(NO3・9H2O 1,224g及びCr(NO3
9H2O 1,211g、KNO3 5g及び30%シリカゾル350gを水6,
000mlに溶解し、更に62%硝酸を3,500g加えたB液を調
製する。このA液を十分撹拌しているB液に加えてC液
をつくる。硝酸/モリブデンの比は3.3である。このC
液を実施例1と同じサイクロン型噴霧乾燥器に6/Hr
でフィードした。噴霧器の回転数は8,500rpm、空気の噴
霧器入口温度は275℃に保った。サイクロンの下部から
得られた触媒粉体を電気炉を用いて550℃で3時間焼成
して、1,750gの触媒粉体を得た。この粉体の粒径は15〜
150ミクロンに分布しており、平均粒径は45ミクロンで
あった。この触媒粉体を打錠成型器にて径5mm、高さ4mm
の円柱型に成型し、Mo1.75Fe0.5Cr0.50.008Si0.29
組成を有する酸化物触媒を得た。
(実施例3) 実施例1で製造した触媒を内径1インチの反応管に充
填し、メチラール:O2:N2=1.2:22の混合ガスをSV=20,0
00Hr-1で通過させて、270℃の熱媒の中で反応を行った
ところ、メチラールの転化率は100%、ホルムアルデヒ
ドの収率,は86,0%であった。
また、フィードガスをメタノール:O2:N2=1:1.5:14の
混合ガスに変え、SV=15,000Hr-1で通過させて、260℃
の熱媒の中で反応を行ったところ、メタノールの転化率
は94%、ホルムアルデヒドの収率は85.5%であった。
(比較例1) 実施例1において硝酸を1,100gにした以外は同じ条件
によりC液を調製した。硝酸/モリブデンの比は1.0で
あった。このC液はゲル化が著しく、噴霧乾燥すること
ができなかった。
(比較例2) 実施例2において、62%硝酸を1,600gにした以外は同
じ条件によりC液を調製した。硝酸/モリブデンの比は
1.5であった。このC液はゲル化し、噴霧乾燥できなか
った。
(実施例4〜13) 表に示す種々の組成の酸化物触媒について実施例1と
類似の方法で触媒を調製した。また、実施例3のメチラ
ールの酸化反応を行い、ホルムアルデヒドの収率を求め
た。
(比較例3) 実施例1の組成の触媒を特公昭39−10304号公報に記
載されている方法に準じて調製した。
溶液Aは(NH46Mo7O24・4H2O 145.0gを水1.4に
溶解したもので、塩酸を加えてPH4.4にした。
溶液B液は、FeCl3・6H2O 81.3gとCrCl3、6H2O 26.
5gを水2.2に溶解し、セルロース粉末20gを加えたもの
で、塩酸でPHを1.0に調節した。
この2つの溶液を92℃に加熱し、溶液Aを溶液Bに、
強く撹拌しながら徐々に注いだ。この懸濁液を18時間撹
拌した後に濾過した。この濾過物を濾過器の上で水1
で洗浄し、それからビーカーに移して水2を加えて混
合し、再び濾過した。濾過物を室温で1日、70℃で1日
そして110℃で1日乾燥した。
この生成物を16mesh(1.0mm)以下に粉砕し、実施例
1と同じラシヒリング形に打錠成型した。この触媒を電
気炉を用いて500℃で3時間焼成した。
この触媒を実施例3と同じ方法でメチラールの酸化反
応を行った。メチラールの転化率は100%、ホルムアル
デヒドの収率は82.3%であった。また、メタノールの酸
化反応では、転化率91%、ホルムアルデヒドの収率は8
1.9%であった。
(発明の効果) 本発明では、モリブデン及び鉄を主要構成元素とす
る、ホルムアルデヒド製造用酸化物触媒の製造に当た
り、特定モル比の硝酸を添加したので、粉末状触媒が容
易に得られ、粉砕工程を要せず、高性能の酸化物系触媒
を簡略に製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の方法を要約的に説明するフロー工程
図である。 第2図は、従来例の方法を要約的に説明するフロー工程
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/16 Z 23/74 Z C07C 47/04 9049−4H 47/052 9049−4H // C07B 61/00 300

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メチラール又はメタノールの酸化反応によ
    りホルムアルデヒドを合成する触媒の製造方法であっ
    て、モリブデン及び鉄、又はモリブデン及び鉄に加えア
    ルカリ金属、アンチモン、アルミニウム、インジウム、
    クロム、ケイ素、コバルト、タングステン、ニッケル及
    びビスマスの群の中から選ばれた1種又はそれ以上の元
    素から成る酸化物触媒を得るために、モリブデンに対し
    て1.7倍モル以上の硝酸を添加して調製した液を噴霧乾
    燥し、得られた粉体を250〜600℃で焼成した後に、打錠
    成形することを特徴とする、ホルムアルデヒド合成用触
    媒の製造方法。
  2. 【請求項2】打錠成形した触媒を400〜600℃で焼成す
    る、請求項(1)記載の方法。
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