JPH10175885A - エチレンの製造方法 - Google Patents

エチレンの製造方法

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JPH10175885A
JPH10175885A JP9101450A JP10145097A JPH10175885A JP H10175885 A JPH10175885 A JP H10175885A JP 9101450 A JP9101450 A JP 9101450A JP 10145097 A JP10145097 A JP 10145097A JP H10175885 A JPH10175885 A JP H10175885A
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JP
Japan
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catalyst
metal oxide
composite metal
ethane
powder
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JP9101450A
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English (en)
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Yukio Koyasu
幸夫 小安
Shin Wajiki
伸 和食
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】エタンから酸化脱水素反応により、高い活性及
び選択性でエチレンを製造する方法を提供する。 【解決手段】触媒の存在下、高い温度で、エタンを分子
状酸素含有ガスと接触させることによってエチレンを製
造するに当たり、該触媒としてMo、V及びSbを必須
成分として含み、その粉末X線回折が特徴的なパターン
を有する複合金属酸化物を含有する触媒を使用する、エ
チレンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエチレンの製造方法
に関する。詳しくは本発明は、エタンから酸化脱水素反
応によりエチレンを製造する方法に関する。エチレンは
各種石油化学製品、高分子製品の基幹原料として工業的
に重要である。
【0002】
【従来の技術】エタンからエチレンを製造するための低
温酸化脱水素反応は、「The OxidativeDehydrogenation
of Ethane over Catalysts Containing Mixed Oxide
s ofMolybdenum and Vanadium」(Journal of Catalys
is 、52巻 、116-132頁(1978年))の刊行以来よく知ら
れている。この論文は、Mo及びVと共に他の遷移金属
酸化物(Ti,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Nb,TaおよびCe)を含有す
る混合酸化物触媒を開示している。該触媒はエタンのエ
チレンへの酸化脱水素反応に対し200℃の様な低い温
度で活性である。
【0003】米国特許第4250346号およびドイツ特許DE2
644107号および特願昭51-116705号とその分割申請され
た特許出願群の明細書は450℃以下の温度におけるエ
タンのエチレンへの酸化脱水素反応について開示し、こ
の場合、触媒はその元素組成が次式:
【0004】
【化1】MoaXbYc (式中:X=Cr,Mn,Nb,Ta,Ti,V及び/またはW Y=Bi,Ce,Co,Cu,Fe,K,Mg,Ni,P,Pb,Sb,Si,Sn,Tl及び/
またはU a=1 b=0〜2 c=0〜2である)
【0005】で表される元素Mo,X及びYよりなる、
か焼組成物である。式中のa,bおよびcの数値はそれ
ぞれ触媒組成物中に存在する元素Mo,X及びYの相対
モル比を表す。元素Mo,X及びYは触媒組成物中に酸
素と共に存在する。
【0006】上記特許出願群の明細書は多様な組成物を
開示している。しかしながら、エタンの転化率、エチレ
ンの収率ともに十分な結果は得られていない。たとえ
ば、これらの中で最も高いエチレン収率を示している実
施例の一つとして特開昭52-42806の実施例57および5
8では、Mo16V8Nb2U1触媒では400℃でエタン転化率
53%、エチレン収率34%を、Mo16V4W1.6Mn4触媒で
は400℃でエタン転化率58%、エチレン収率34%
を示している。
【0007】米国特許第4524236号に関連する特公平3-5
4927号明細書は450℃以下の温度におけるエタンのエ
チレンへの酸化脱水素反応について開示し、この場合、
触媒はその元素組成が次式:
【0008】
【化2】MoaVbNbcSbdXe (式中:X=Li,Na,K,Rb,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,Ta,Cr,Fe,Co,
Ni,Ce,La,Zn,Cd,Hg,Al,Tl,Pb,As,Bi,U,Wの少なくとも1
つを含む。 a=0.5-0.9, b=0.1-0.4, c=0.001-0.2, d=0.001-0.1, e=0.001-1.0である)
【0009】で表される元素Mo,V,Nb、Sb及び
Xよりなる、か焼組成物である。式中のa,b,c,d
およびeの数値はそれぞれ触媒組成物中に存在する元素
Mo,V,Nb、Sb及びXの相対モル比を表す。元素
Mo,V,Nb、Sb及びXは触媒組成物中に酸素と共
に存在する。
【0010】上記特許明細書も多様な組成物を開示して
いる。しかしながら、エタンの転化率、エチレンの収率
ともに十分な結果は得られていない。たとえば、最高エ
チレン収率を示す実施例の一つは、米国特許第4524236
号の実施例6であるが、Mo1V0 .43Nb0.11Sb0.07Bi0.03触
媒では400℃でエタン転化率71%、エチレン収率5
1.1%を示している。
【0011】特開昭64-85945号明細書はエタン、エチレ
ン及び酸素からの酢酸の製造に関して開示し、この場
合、触媒はその元素組成が次式:
【0012】
【化3】(A) MoxVyZz (式中:Z=なし、またはNb,Sb,Li,Sc,Na,Be,Mg,Ca,S
r,Ba,Ti,Zr,Hf,Y,Ta,Cr,Fe,Co,Ni,Ce,La,Zn,Cd,Hg,Al,T
l,Pb,As,Bi,Te,U,及びWの1種またはそれ以上 x=0.5〜0.9 y=0.1〜0.4 z=0.01〜1である x,yおよびzの数値はそれぞれ触媒組成物中に存在す
る元素Mo,V及びZの相対モル比を表す。元素Mo,
V及びZは触媒組成物中に酸素と共に存在する。)で表
される元素Mo,X及びYよりなる、か焼組成物と、
【0013】
【化4】(B) (x)エチレン水和触媒、或は (xx)エチレン酸化触媒 からなる群より選ばれる少なくとも1種類の触媒とを、
含有する触媒混合物である。
【0014】上記特許明細書の実施例は、触媒(A)組
成物としてMoVNbSbCaまたはMoVNb混合酸化物のみを開示
している。また、エタン単独の酸化反応も開示している
が、エタンの転化率は低く、生成したエチレンの選択率
も十分には高くない。たとえば、実施例7において、エ
タン87%、酸素6.5%、窒素6.5%の原料ガスを
Mo0.7V0.25Nb0.02Sb0.01Ca0.01Oxと粉末モレキュラ−シ
−ブLZ−105(UCC製)との組合せ触媒上で酸化
させたところ、エタンの転化率は3モル%、エチレンへ
の選択率は56モル%であった。
【0015】また、本発明者らは、特開平7-53414号に
てエタンの酸化脱水素反応によるエチレンの製造方法を
開示しているが、この場合、触媒組成物がMo、V及び
Teを必須成分として含むことを特徴としている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エタン
の酸化脱水素反応によりエチレンを得ようとする技術に
関するこれらの特許文献においては、MoあるいはMo
とVを含む複合酸化物触媒が該酸化脱水素反応に有効で
ある可能性を述べているものの、特開平7-53414号以外
にはいまだ実用に耐える触媒性能を示しているものはな
い。即ち、エタンからのエチレンの最高収率は実質上た
かだか50モル%程度である。
【0017】また、特開平7-53414号においては、比較
的高価な元素であるNb及びTeを使用しているため触
媒価格が比較的高いという課題がある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題点を解決すべく鋭意検討を重ね、触媒組成物がMo、
V及びSbを必須成分として含み、実質上Teを構成元
素として含まない触媒の粉末X線回折を種々検討した結
果、特定の特徴的パターンを主に有する複合金属酸化物
を含有する触媒が、エタンの酸化脱水素によるエチレン
の製造において、反応系にハロゲン化物等を存在させる
ことなく、しかも300〜450℃程度の比較的低い温
度において、従来法よりも非常に高い活性、かつ高い選
択性で目的とするエチレンを製造し得ることを見出して
本発明に到達した。
【0019】即ち、本発明の要旨は、触媒の存在下、高
い温度で、エタンを分子状酸素含有ガスと接触させるこ
とによってエチレンを製造するに当たり、該触媒として
Mo、V及びSbを必須成分として含み、その粉末X線
回折が主として下記表−1及び/又は表−2に示す特徴
的パターンを有する複合金属酸化物を含有する触媒を使
用することを特徴とするエチレンの製造方法、に存す
る。
【0020】
【表3】 表−1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 回折角2θ(゜) 相対ピ−ク強度(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 22.2±0.4 (100) 28.3±0.4 (400〜10) 36.2±0.4 (80〜3) 45.1±0.4 (50〜3) 50.0±0.4 (50〜3) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (Cu−Kα線を使用)(かっこ内の数字は、22.2゜ のピ−クを100としたときの相対ピ−ク強度を示す。)
【0021】
【表4】 表−2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 回折角2θ(゜) 相対ピ−ク強度(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 6.7±0.4 (15〜1) 7.9±0.4 (20〜1) 9.1±0.4 (20〜1) 22.2±0.4 (100) 27.3±0.4 (80〜8) 35.5±0.4 (15〜3) 45.2±0.4 (50〜3) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (Cu−Kα線を使用)(かっこ内の数字は、22.2゜ のピ−クを100としたときの相対ピ−ク強度を示す。)
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。本発明の骨子は、Mo、V、及びSbを必須成分と
する複合金属酸化物を含有する固体触媒を使用すること
にある。触媒の具体例としては、例えば、触媒を構成す
る複合金属酸化物がMo、V、SbおよびX(但し、X
は、Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、W、Mn、Fe、
Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、A
g、Zn、Al、In、Sn、Pb、BiおよびCeの
中から選ばれた1種以上の元素)を含有し、金属元素M
の全含有金属元素中に占める割合をモル分率rMで表し
たとき、
【0023】
【数2】 0.25 < rMo < 0.98 0.003 < rV < 0.5 0.003 < rSb < 0.5 0.003 < rX < 0.5
【0024】の関係があるような複合金属酸化物を含有
する触媒が挙げられる。成分Xを含有していなくとも十
分高い性能が得られる。成分Xを使用する場合には、T
i、Zr、Nb、Ta、W、Cr、Mn、Ce等が好ま
しいが、特にTi、W、Nb、Zr、Ceの組合せが好
ましい。即ち、本発明の別の特徴は、実質上Teのよう
な高価な元素を使用することなく、比較的安価なSbの
ような元素を使用することで、高い触媒性能を達成可能
とすることにある。さらに、高価な元素であるNbすら
使用せずに、安価な元素の組合せ、たとえばTiとSb
の組合せでも高い触媒性能が発揮可能であることは驚く
べきことである。
【0025】これらの触媒の調合方法に関して特に制限
はないが、例えば次のようにして調製される。即ち、ま
ず、V含有化合物を含む水性溶液に所定量比のSb含有
化合物を添加し、水性溶液を調合する。(本明細書にお
いて、「水性溶液」とは、溶質が完全に溶解している場
合だけでなく、一部溶質が溶解せずに存在しているスラ
リー状態、及び、事実上均質だが溶液ではなく、金属酸
化物のコロイド状態または懸濁状態で存在する場合、を
も含む。)しかる後に、所定量のMo含有化合物の水性
溶液、および成分Xの水性溶液または粉体状固体を金属
元素のモル比が所定の割合となるような量比で添加し、
攪拌混合し、ついで、蒸発乾固、噴霧乾燥、真空乾燥法
等で乾燥させて、触媒前駆体を得る。
【0026】なお、上記V含有化合物としては、メタバ
ナジン酸アンモニウム、V2O5、VO(OR)3(ここ
でRは、炭素数1から10のアルキル基)、あるいはV
OCl3などの中から選ばれた1種類以上の原料の組合
せが使用できる。また、V2O 5の使用時には可溶化のた
めにH2O2を共存させることもできる。Sb含有化合物
としては、Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5、SbOC
l、SbCl3などの中から選ばれた1種類以上の原料
の組合せが使用できる。また、Mo含有化合物として
は、パラモリブデン酸アンモニウム、MoO3、Mo
O2、MoCl5、リンモリブデン酸、ケイモリブデン
酸、Mo(OR)5(ここでRは、炭素数1から10の
アルキル基)、あるいはモリブデニルアセチルアセトナ
−ト(MoO2(acac)2)などの中から選ばれた1
種類以上の原料の組合せが使用できる。また、金属元素
Xの原料としては、その酸化物、水酸化物、ハロゲン化
物、カルボン酸塩、アルコキシド、アセチルアセトナ−
ト、ハロゲン化アンモニウム塩、あるいはカルボン酸ア
ンモニウム塩などを使用することが出来る。更に、モリ
ブドバナドリン酸のようなMoとVとの混合配位のヘテ
ロポリ酸を使用してもよい。
【0027】このような触媒前駆体の製造方法におい
て、5価のVを含む水性溶液中にて3価のSbを共存さ
せることによって、Vの少なくとも一部が5価よりも還
元され、他方、Sbの少なくとも一部が5価の原子価へ
酸化されたようなVおよびSbを含む触媒前駆体を製造
する方法が好ましい。該水性溶液を50〜200℃に加
温して反応を促進させるのが好ましい。加温方法として
は、解放容器中での加温、冷却装置を装備しての還流条
件、及び、高圧容器中での水熱合成条件等が挙げられ
る。
【0028】該触媒前駆体を通常350〜750℃、好
ましくは450〜680℃程度の温度で焼成することに
よって複合金属酸化物が得られる。焼成時間は1分〜3
0時間の任意の時間であるが、特に1分〜4時間程度が
実用的である。このようにして調製された複合金属酸化
物は主として表−1及び/または表−2に示した粉末X
線回折パターンを示す(ここで「表−1及び表−2に示
した粉末X線回折パターン」とは、表−1に示した粉末
X線回折パターンと表−2に示した粉末X線回折パター
ンとが併せて出ることを意味する。)焼成時の雰囲気と
しては、空気でもよいが、むしろ空気より低い酸素濃度
で焼成を行うのが好ましく、特に窒素、アルゴン、ヘリ
ウム等の不活性ガス雰囲気下、あるいはこれらの流通
下、または真空中で焼成することが好ましい。
【0029】該複合金属酸化物中の各金属元素の含有量
は、その全含有金属元素中のモル分率rで表して、rM
oは通常0.25〜0.98、好ましくは0.5〜0.
7であり、rVは通常0.003〜0.5、好ましくは
0.1〜0.3であり、rSbは通常0.003〜0.
5、好ましくは0.03〜0.3であり、rXは通常
0.003〜0.5、好ましくは0.01〜0.3であ
る。
【0030】これらの複合金属酸化物は単独でも触媒と
して用いられるが、周知の担体、例えばシリカ、アルミ
ナ、アルミノシリケート、チタニア、ジルコニア、シリ
コンカーバイド等と共に使用することもできる。その場
合にはこれらの担体成分は、触媒前駆体調合時の任意の
工程で添加することが出来る。あるいは焼成工程前の触
媒前駆体と混合した後に焼成してもよい。さらに焼成後
の複合金属酸化物と担体とを混練、成型してもよい。触
媒は、反応の規模、方式等により適宜の粒径及び形状に
成型され、整粒される。
【0031】また複合金属酸化物、または複合金属酸化
物と担体とを含有する触媒を既知の乾式または湿式粉砕
機にて物理的に粉砕することにより、これまで不可能と
思われていた400℃以下の温度で高選択率を保ったま
まエタンを十分に効率よく転化させることも可能な高活
性な触媒を得ることができる。これらの粉砕操作は触媒
に含まれる複合金属酸化物の1次粒子の平均径を5μm
以下にすることによりその効果を発揮させることが可能
となるが、さらに1次粒子の平均径を1μm以下にして
使用することが好ましい。粉砕処理された複合金属酸化
物または複合金属酸化物と担体を含有する触媒は、その
まま、あるいはさらに担体成分と混合された後に、用途
に適した方法で、適宜の粒径及び形状に成型され整粒さ
れて、必要ならば再び焼成されて、触媒としての使用に
供される。
【0032】本発明の方法は、上述の触媒を使用して、
エタンを気相接触酸化反応させることによりエチレンを
製造するものである。反応器の方式は、特に限定されな
いが、固定床、流動床、移動床等の反応方式が好適に使
用可能である。本反応は通常大気圧下で実施されるが、
低度の加圧下または減圧下で行うこともできる。
【0033】本発明方法における反応温度は、通常20
0〜550℃で実施することができ、特に好ましいのは
250〜500℃程度である。また、気相反応における
ガス空間速度SV[hr-1]は、10〜5000hr-1
の広い範囲において好適な結果が得られ、、好ましくは
100〜2000hr-1の範囲である。なお、空間速度
と酸素分圧を調整するための希釈ガスとして、窒素、ア
ルゴン、ヘリウム等の不活性ガスまたは、二酸化炭素、
水蒸気等の希釈ガスを用いることが出来る。
【0034】本発明の方法によりエタンの酸化反応を行
った場合、エチレンの他に、一酸化炭素、二酸化炭素、
酢酸等が副生するが、その生成量は通常極めて少ない。
原料のエタンは、特に純度が限定されるものではなく、
例えば、メタン、エチレン、水、一酸化炭素、二酸化炭
素、プロパン、ブタン等が不純物として混合していても
よい。また、本発明での酸化反応は、供給ガス中に存在
させる酸素によって行われる。供給ガス中に酸素を存在
させる場合、酸素は純酸素ガスでもよいが、特に純度は
要求されないので、一般には空気のような酸素含有ガス
を使用するのが経済的である。
【0035】より具体的な反応条件につき本発明を更に
詳細に説明する。反応に供給する酸素の割合は、化学反
応式から要請される化学量論量はエタンに対して0.5
モル倍量であるが、通常エタンに対して0.001〜5
0モル倍量の広い範囲において好適なエチレン選択率が
得られ、特に0.02〜4モル倍量の場合に高いエチレ
ン選択率を示す。
【0036】当該分野において知られている通り、一般
にエタンの転化率が低いほど生成エチレンの選択率は高
くなる。従って、高いエチレン選択率を得ようとする場
合には、供給酸素量を化学反応式から要請される化学量
論量(エタンに対して0.5モル倍量)よりも低くして
反応させる方が有利である。当該条件で反応を行う場合
および通常の、エタンに対する酸素過剰量比条件下にお
いてさえ、供給したエタンの一部が未反応エタンとして
生成物中に存在する。このような未反応エタンを回収し
て、再び原料として供給することは経済的にも、資源環
境的にも意義深いことである。
【0037】このような未反応エタンの回収方法は、特
に限定されるものではないが、例えばフラッシュドラ
ム、蒸留塔、吸着分離器、プレッシャースイング装置等
の公知の技術、あるいはそれらの組合せ、が好適に使用
可能である。このような方法を用いる場合には酸素供給
源として空気も使用可能であるが、場合によっては酸素
富化空気、あるいは純酸素の使用が好ましい場合もあ
る。
【0038】具体的に例を示すと、反応器出口の生成物
中、水及び酢酸の大部分は冷却後、凝集除去される。残
りのエタン、エチレン、CO、CO2、窒素及び酸素の
中からエタンを回収し、エチレンを製品として得る為に
は、様々な方法がある。一例を挙げれば、これら生成物
を昇圧し、エタン、エチレン及びCO2を液化し、C
O、窒素及び酸素と分離する。しかる後に、エタン、エ
チレン及びCO2を加圧蒸留分離し、エタン留分を原料
タンクへ移送し、再び反応に供する方法が挙げられる。
また、別の例を挙げれば、生成水と酢酸とを除去した後
に、CO2除去装置でCO2を除去し、吸着分離器により
エタン及びエチレンを分離し、しかる後に両者を蒸留分
離して、エタン留分を原料タンクへ移送し、再び反応に
供する方法が挙げられる。さらに、上記の各方法に加え
て、COを選択的に酸化して全量CO2へ転化してから
分離操作を実施する方法もある。いずれの方法が好まし
いかは、酸素源を含む原料コストと、プロセス全体の効
率により決定されるものである。
【0039】
【実施例】次に、本発明の具体的態様を実施例および比
較例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明はその要旨
を超えない限りこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。なお、以下の実施例および比較例におけるエ
タンの気相接触酸化反応におけるエタン転化率(%)及
びエチレン収率(%)は、各々次式で示される。
【0040】
【数3】エタンの転化率(%)=(消費エタンのモル数/
供給エタンのモル数)×100 エチレンの収率(%)=(生成エチレンのモル数/供給エタン
のモル数)×100
【0041】実施例1 温水600mlにメタバナジン酸アンモニウム(NH4
VO3)35.1gを溶解し、これに三酸化アンチモン
(Sb2O3)粉末19.1gを添加し、スラリーを6時
間加熱攪拌した後、パラモリブデン酸アンモニウム
((NH4)6Mo7O2 4・4H2O)176.6gを含有
する水溶液600mlを添加し、さらにシュウ酸チタン
アンモニウム((NH4)2[TiO(C2O4)2]・2
H2O)15.6gを含有する水溶液20mlを添加し
て均一なスラリーを得た。このスラリーを加熱処理して
水分を除去し、触媒前駆体を得た。触媒前駆体を空気
下、380℃で処理した後、窒素気流下、600℃で2
時間焼成して複合金属酸化物を得た。
【0042】得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定(Cu−Kα線を使用)を行ったところ、回折角2θ
(゜)として、7.1、8.2、9.1、22.2、2
7.2、28.2、35.5、36.2、45.1、5
0.0に主要回折ピ−クが観察された。該複合金属酸化
物を触媒として0.5gを反応器に充填し、反応温度4
40℃、空間速度SVを500h-1として、エタン:空
気=1:5のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行
った。結果を表−3に示す。
【0043】実施例2 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を24.8gとした
以外は実施例1と同様の操作をして、複合金属酸化物焼
成物を得た。得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クが
観察された。
【0044】該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充填し、反応温度440℃、空間速度SVを4
60h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガス
を供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0045】実施例3 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を29.2g使用
し、シュウ酸チタンアンモニウムを使用せず、代わりに
シュウ酸をMoに対して0.27モル倍添加した以外は
実施例1と同様の操作をして、触媒前駆体を得た。触媒
前駆体を空気下、400℃で処理した後、窒素気流下、
600℃で2時間焼成して複合金属酸化物を得た。
【0046】得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クを
有する化合物の存在が確認された。該複合金属酸化物を
触媒として0.5gを反応器に充填し、反応温度440
℃、空間速度SVを690h-1として、エタン:空気=
1:5のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行っ
た。結果を表−3に示す。
【0047】実施例4 シュウ酸チタンアンモニウムの代わりにメタタングステ
ン酸アンモニウムをWがMoに対して0.27モル倍と
なるように添加した以外は実施例1と同様の操作をし
て、複合金属酸化物焼成物を得た。
【0048】得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クが
観察された。該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充填し、反応温度460℃、空間速度SVを5
10h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガス
を供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0049】実施例5 温水600mlにメタバナジン酸アンモニウム(NH4
VO3)35.1gを溶解し、これに三酸化アンチモン
(Sb2O3)粉末29.2gを添加し、6時間スラリー
を加熱攪拌した後、パラモリブデン酸アンモニウム
((NH4)6Mo7O2 4・4H2O)176.6gを含有
する水溶液600mlを添加し、さらにNbの濃度が
2.23mol/kgのシュウ酸ニオブアンモニウム水
溶液22.4gを添加して均一なスラリーを得た。この
スラリーを加熱処理して水分を除去し、触媒前駆体を得
た。触媒前駆体を空気下、380℃で処理した後、窒素
気流下、600℃で2時間焼成して複合金属酸化物を得
た。
【0050】得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クが
観察された。該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充填し、反応温度440℃、空間速度SVを1
200h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガ
スを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0051】実施例6 実施例5で調製した複合金属酸化物を触媒として1.0
gを反応器に充填し、反応温度420℃、空間速度SV
を600h-1として、エタン:空気=1:5のモル比で
ガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に
示す。
【0052】実施例7 実施例5で調製した複合金属酸化物を触媒として0.5
gを反応器に充填し、反応温度420℃、空間速度SV
を690h-1として、エタン:空気=1:3のモル比で
ガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に
示す。
【0053】実施例8 実施例5で調製した複合金属酸化物を触媒として0.5
gを反応器に充填し、反応温度430℃、空間速度SV
を1200h-1として、エタン:空気=1:20のモル
比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−
3に示す。
【0054】実施例9 実施例5で調製した複合金属酸化物を触媒として1.0
gを反応器に充填し、反応温度340℃、空間速度SV
を520h-1として、エタン:空気=3:1のモル比で
ガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に
示す。
【0055】実施例10 Nb成分添加の後に乾燥重量換算でSiO2が10wt
%となるようにシリカゾル(20wt%水性ゾル)を添
加した以外は、実施例5と同様の操作をして、複合金属
酸化物及び担体を含有する触媒組成物を得た。得られた
触媒組成物の粉末X線回折測定を行ったところ、実施例
1と同様の主要回折ピ−クが観察された。
【0056】該触媒組成物0.7gを反応器に充填し、
反応温度450℃、空間速度SVを750h-1として、
エタン:空気=1:5のモル比でガスを供給し、気相接
触反応を行った。結果を表−3に示す。
【0057】実施例11 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を19.1g使用
し、シュウ酸ニオブアンモニウムを使用せず、代わりに
酸化ニオブゾルをNbがMoに対して0.05モル倍に
なるように添加した以外は実施例5と同様の操作をし
て、触媒前駆体を得た。触媒前駆体を空気下、380℃
で処理した後、窒素気流下、650℃で5分間焼成して
複合金属酸化物を得た。
【0058】得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クが
観察された。該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充填し、反応温度460℃、空間速度SVを6
40h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガス
を供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0059】実施例12 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を23.5g使用
し、パラモリブデン酸アンモニウムを211.9g使用
し、Nb成分添加の後にオキシ水酸化ジルコニウムをZ
rがMoに対して0.08モル倍になるように添加した
以外は実施例5と同様の操作をして、複合金属酸化物焼
成物を得た。
【0060】得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クが
観察された。該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充填し、反応温度440℃、空間速度SVを5
20h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガス
を供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0061】実施例13 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を22.0g使用
し、Nb成分添加の後に水酸化セリウムをCeがMoに
対して0.02モル倍になるように添加した以外は実施
例5と同様の操作をして、触媒前駆体を得た。触媒前駆
体を空気下、380℃で処理した後、窒素気流下、62
0℃で2時間焼成して複合金属酸化物を得た。
【0062】得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測
定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クが
観察された。該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充填し、反応温度450℃、空間速度SVを6
90h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガス
を供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0063】実施例14 Ce成分添加の後に乾燥重量換算でSiO2が10wt
%となるようにシリカゾル(20wt%水性ゾル)を添
加した以外は実施例13と同様の操作をして、複合金属
酸化物及び担体を含有する触媒組成物を得た。
【0064】得られた触媒組成物の粉末X線回折測定を
行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−クが観察
された。該触媒組成物0.7gを反応器に充填し、反応
温度450℃、空間速度SVを670h-1として、エタ
ン:空気=1:5のモル比でガスを供給し、気相接触反
応を行った。結果を表−3に示す。
【0065】実施例15 実施例5で得た複合金属酸化物触媒10gを60mlの
水に分散させ、平均粒径2mmの球状ジルコニアビーズ
230gとともにステンレス製ポットに充填した。ポッ
ト中に装着されたステンレス製攪拌羽根で充填物を23
00rpmで2時間攪拌粉砕し、内容物をビーズと濾別
した後、乾燥し、複合金属酸化物固体を得た。
【0066】得られた複合金属酸化物触媒の粉末X線回
折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回折ピ−
クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として1.0
gを反応器に充填し、反応温度360℃、空間速度SV
を550h-1として、エタン:空気=1:5のモル比で
ガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に
示す。
【0067】実施例16 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を22.0g使用
し、パラモリブデン酸アンモニウムを194.2g使用
し、シュウ酸チタンアンモニウムを使用せず、代わりに
シュウ酸をMoに対して0.1モル倍添加し、その後オ
キシ水酸化ジルコニウムをZrがMoに対して0.05
モル倍になるようにシュウ酸の後に添加した以外は実施
例1と同様の操作をして、触媒前駆体を得た。触媒前駆
体を空気下、380℃で処理し、その後窒素気流下、6
00℃で処理した後、550℃で2時間焼成して複合金
属酸化物を得た。
【0068】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度410℃、空間速
度SVを270h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0069】実施例17 実施例16で調製した複合金属酸化物を触媒として1.
0gを反応器に充填し、反応温度380℃、空間速度S
Vを270h-1として、エタン:空気=1:2のモル比
でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3
に示す。
【0070】実施例18 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を22.0g使用
し、シュウ酸チタンアンモニウムを使用せず、代わりに
タンタルを0.67mol/L含有するシュウ酸タンタ
ル水溶液を3.8ml添加した以外は実施例1と同様の
操作をして、触媒前駆体を得た。触媒前駆体を空気下、
380℃で処理し、その後、窒素気流下、600℃で処
理した後、550℃で2時間焼成して複合金属酸化物を
得た。
【0071】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度420℃、空間速
度SVを340h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0072】実施例19 実施例18で調製した複合金属酸化物を触媒として1.
0gを反応器に充填し、反応温度395℃、空間速度S
Vを340h-1として、エタン:空気=1:2のモル比
でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3
に示す。
【0073】実施例20 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.18モル倍添加し、その後、硝酸ク
ロム(Cr(NO3)3・9H2O)をCrがMoに対し
て0.05モル倍になるように添加した以外は実施例1
8と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0074】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。
【0075】該複合金属酸化物を触媒として1.0gを
反応器に充填し、反応温度440℃、空間速度SVを2
60h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガス
を供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0076】実施例21 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.15モル倍添加し、その後、硝酸マ
ンガン(Mn(NO3)2・6H2O)をMnがMoに対
して0.05モル倍になるように添加した以外は実施例
18と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0077】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度460℃、空間速
度SVを400h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0078】実施例22 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
鉄アンモニウム(Fe(NH4)3(C2O4)3・3H
2O)をFeがMoに対して0.05モル倍になるよう
に添加した以外は実施例18と同様の操作をして、複合
金属酸化物を得た。
【0079】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度440℃、空間速
度SVを370h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0080】実施例23 実施例22で調製した複合金属酸化物を触媒として1.
0gを反応器に充填し、反応温度400℃、空間速度S
Vを370h-1として、エタン:空気=1:2のモル比
でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3
に示す。
【0081】実施例24 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりに硝酸コバ
ルト(Co(NO3)2・6H2O)をCoがMoに対し
て0.05モル倍になるように添加した以外は実施例1
8と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0082】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度450℃、空間速
度SVを250h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0083】実施例25 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.15モル倍添加し、その後、硝酸ニ
ッケル(Ni(NO3)2・6H2O)をNiがMoに対
して0.05モル倍になるように添加した以外は実施例
18と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0084】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度400℃、空間速
度SVを280h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0085】実施例26 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.15モル倍添加し、その後、硝酸銅
(Cu(NO3)2・3H2O)をCuがMoに対して
0.05モル倍になるように添加した以外は実施例18
と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0086】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度430℃、空間速
度SVを300h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0087】実施例27 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.15モル倍添加し、その後、硝酸亜
鉛(Zn(NO3)2・6H2O)をZnがMoに対して
0.05モル倍になるように添加した以外は実施例18
と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0088】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度410℃、空間速
度SVを280h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0089】実施例28 実施例27で調製した複合金属酸化物を触媒として1.
0gを反応器に充填し、反応温度380℃、空間速度S
Vを280h-1として、エタン:空気=1:2のモル比
でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3
に示す。
【0090】実施例29 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.19モル倍添加し、その後、硝酸ア
ルミニウム(Al(NO3)3・6H2O)をAlがMo
に対して0.05モル倍になるように添加した以外は実
施例18と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0091】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合酸化物を触媒として1.
0gを反応器に充填し、反応温度420℃、空間速度S
Vを260h-1として、エタン:空気=1:5のモル比
でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3
に示す。
【0092】実施例30 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.19モル倍添加し、その後、硝酸イ
ンジウム(In(NO3)3・3H2O)をInがMoに
対して0.05モル倍になるように添加した以外は実施
例18と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0093】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度450℃、空間速
度SVを270h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0094】実施例31 実施例30で調製した複合金属酸化物を触媒として1.
0gを反応器に充填し、反応温度390℃、空間速度S
Vを270h-1として、エタン:空気=1:2のモル比
でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3
に示す。
【0095】実施例32 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.1モル倍添加し、その後SnO2を
10wt%含有する水性溶液をSnがMoに対して0.
05モル倍になるように添加した以外は実施例18と同
様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0096】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度420℃、空間速
度SVを290h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0097】実施例33 実施例32で調製した複合金属酸化物を触媒として1.
0gを反応器に充填し、反応温度390℃、空間速度S
Vを290h-1として、エタン:空気=1:2のモル比
でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3
に示す。
【0098】実施例34 シュウ酸タンタル水溶液を使用せず、代わりにシュウ酸
をMoに対して0.15モル倍添加し、その後、硝酸鉛
(Pb(NO3)2)をPbがMoに対して0.05モル
倍になるように添加した以外は実施例18と同様の操作
をして、複合金属酸化物を得た。
【0099】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度470℃、空間速
度SVを360h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0100】実施例35 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末を22.0g使用
し、Nb成分添加の後にシュウ酸鉄アンモニウム(Fe
(NH4)3(C2O4)3・3H2O)をFeがMoに対し
て0.05モル倍になるように添加した以外は実施例5
と同様の操作をして、触媒前駆体を得た。触媒前駆体を
空気下、380℃で処理した後、窒素気流下、600℃
で処理した後、550℃で2時間焼成して複合金属酸化
物を得た。
【0101】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度470℃、空間速
度SVを500h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0102】実施例36 シュウ酸鉄アンモニウムを使用せず、代わりに硝酸コバ
ルト(Co(NO3)2・6H2O)をCoがMoに対し
て0.05モル倍になるように添加した以外は実施例3
5と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0103】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度460℃、空間速
度SVを470h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0104】実施例37 シュウ酸鉄アンモニウムを使用せず、代わりに硝酸ニッ
ケル(Ni(NO3)2・6H2O)をNiがMoに対し
て0.05モル倍になるように添加した以外は実施例3
5と同様の操作をして、複合金属酸化物を得た。
【0105】このようにして得た複合金属酸化物の粉末
X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主要回
折ピ−クが観察された。該複合金属酸化物を触媒として
1.0gを反応器に充填し、反応温度420℃、空間速
度SVを360h-1として、エタン:空気=1:5のモ
ル比でガスを供給し、気相接触反応を行った。結果を表
−3に示す。
【0106】実施例38 三酸化アンチモン(Sb2O3)粉末17.6gを使用
し、酸化ニオブゾルをNbがMoに対して0.10モル
倍になるように添加した以外は実施例11と同様の操作
をして、触媒前駆体を得た。触媒前駆体を空気下、38
0℃で処理した後、窒素気流下、600℃で5分間焼成
して複合金属酸化物を得た。得られた複合金属酸化物の
粉末X線回折測定を行ったところ、実施例1と同様の主
要回折ピ−クが観察された。
【0107】この複合金属酸化物10gを70℃に加温
した5wt%のシュウ酸水溶液100mlに6時間浸
し、濾過、水洗後乾燥し、さらに70℃に加温した2w
t%の過酸化水素水に6時間浸して、濾過、水洗後乾燥
した。得られた複合金属酸化物の粉末X線回折測定を行
った(Cu−Kα線を使用)ところ、実施例1のお回折
パターンとは異なり、表−1に示した回折の組は現れ
ず、表−2に示した回折の組のみが現れた。すなわち、
回折角2θ(゜)として、6.8、8.0、9.1、2
2.3、27.3、35.5、、45.3、に主要回折
ピ−クが観察された。
【0108】該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充てんし、反応温度420℃、空間速度SVを
550h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガ
スを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0109】実施例39 実施例38でシュウ酸洗浄、濾過、水洗乾燥した複合金
属酸化物10gを70℃に加温したエチレングリコール
100mlに6時間浸し、濾過、水洗後乾燥した。得ら
れた複合金属酸化物の粉末X線回折測定を行った(Cu
−Kα線を使用)ところ、実施例1のお回折パターンと
は異なり、表−1に示した回折の組は現れず、表−2に
示した回折の組のみが現れた。すなわち、回折角2θ
(゜)として、6.8、8.0、9.1、22.3、2
7.3、35.5、、45.3、に主要回折ピ−クが観
察された。
【0110】該複合金属酸化物を触媒として0.5gを
反応器に充てんし、反応温度420℃、空間速度SVを
550h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガ
スを供給し、気相接触反応を行った。結果を表−3に示
す。
【0111】比較例1 温水300mlに20.6wt%のNbを含有するシュ
ウ酸ニオブ31.5gと、三酸化アンチモン(Sb
2O3)粉末4.5gを添加し、攪拌しながら75℃で1
5分間加熱し、Nb・Sb含有水性溶液を調製した。
【0112】75℃の温水300mlに24.1gのメ
タバナジン酸アンモニウムを添加し、15分間加熱攪拌
した水性溶液に、先に調製したNb・Sb含有水性溶液
を添加混合した。混合された水性溶液を攪拌しながら7
5℃で20分間加熱し、V・Nb・Sb含有水性溶液を
得た。117.7gのパラモリブデン酸アンモニウムを
水600mlに添加し攪拌しながら75℃で15分間加
熱したのち、先に調製した、V・Nb・Sb含有水性溶
液へ加え、75℃で15分間加熱攪拌した。
【0113】得られた水性溶液を加熱処理して水分を除
去し、固体を得た。この固体をさらに120℃で12時
間乾燥したのちに16〜28メッシュに成型し、触媒前
駆体とした。触媒前駆体を空気気流下、350℃で5時
間焼成して複合金属酸化物を得た。得られた複合金属酸
化物の粉末X線回折測定を行ったところ、回折角2θ
(゜)として、22.2の主要回折ピ−ク1本のみが観
察された。
【0114】該複合金属酸化物を触媒として1.0gを
反応器に充填し、反応温度430℃、空間速度SVを4
70h-1として、エタン:空気=1:5のモル比でガス
を供給し、気相接触反応を行った。結果を表−4に示
す。
【0115】
【表5】 表−3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例 触媒組成 反応温度 空間速度 エタン転化 エチレン (℃) (h-1) 率(%) 収率(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 1 Mo1V0.3Sb0.13Ti0.05On 440 450 89.1 67.0 2 Mo1V0.3Sb0.17Ti0.05On 440 460 88.0 66.6 3 Mo1V0.3Sb0.20On 440 690 78.8 61.7 4 Mo1V0.3Sb0.13W 0.05On 460 510 84.1 62.3 5 Mo1V0.3Sb0.20Nb0.05On 440 1200 87.9 66.6 6 Mo1V0.3Sb0.20Nb0.05On 420 600 91.5 68.0 7 Mo1V0.3Sb0.20Nb0.05On 420 690 76.8 63.3 8 Mo1V0.3Sb0.20Nb0.05On 430 1200 87.7 65.4 9 Mo1V0.3Sb0.20Nb0.05On 340 520 11.5 11.0 10 Mo1V0.3Sb0.20Nb0.05On* 450 750 90.6 69.5 11 Mo1V0.3Sb0.13Nb0.05On 460 640 85.6 64.2 12 Mo1V0.25Sb0.13Zr0.08 440 520 89.9 71.1 Nb0.04On 13 Mo1V0.3Sb0.15Nb0.05 450 690 90.3 70.2 Ce0.02On 14 Mo1V0.3Sb0.15Nb0.05 450 670 90.7 70.4 Ce0.02On* 15 Mo1V0.3Sb0.20Nb0.05On 360 550 83.5 62.1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (*はSiO2を10wt%含有)
【0116】
【表6】 表−3(続き) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例 触媒組成 反応温度 空間速度 エタン転化 エチレン (℃) (h-1) 率(%) 収率(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 16 Mo1V0.27Sb0.14Zr0.05On 410 270 87.9 71.2 17 Mo1V0.27Sb0.14Zr0.05On 380 270 59.9 54.8 18 Mo1V0.3Sb0.15Ta0.05On 420 340 88.4 68.2 19 Mo1V0.3Sb0.15Ta0.05On 395 340 57.0 51.1 20 Mo1V0.3Sb0.15Cr0.05On 440 260 84.4 59.2 21 Mo1V0.3Sb0.15Mn0.05On 460 400 86.8 64.8 22 Mo1V0.3Sb0.15Fe0.05On 440 370 89.8 63.1 23 Mo1V0.3Sb0.15Fe0.05On 400 370 59.0 52.7 24 Mo1V0.3Sb0.15Co0.05On 450 250 84.9 58.6 25 Mo1V0.3Sb0.15Ni0.05On 400 280 84.1 64.1 26 Mo1V0.3Sb0.15Cu0.05On 430 300 81.0 58.2 27 Mo1V0.3Sb0.15Zn0.05On 410 280 89.3 70.7 28 Mo1V0.3Sb0.15Zn0.05On 380 280 60.6 55.4 29 Mo1V0.3Sb0.15Al0.05On 420 260 85.2 63.0 30 Mo1V0.3Sb0.15In0.05On 450 270 82.7 65.6 31 Mo1V0.3Sb0.15In0.05On 390 270 58.1 52.4 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【0117】
【表7】 表−3(続き) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例 触媒組成 反応温度 空間速度 エタン転化 エチレン (℃) (h-1) 率(%) 収率(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 32 Mo1V0.3Sb0.15Sn0.05On 420 290 89.6 66.2 33 Mo1V0.3Sb0.15Sn0.05On 390 290 57.9 51.8 34 Mo1V0.3Sb0.15Pb0.05On 470 360 84.6 62.3 35 Mo1V0.3Sb0.15Nb0.05 470 500 84.1 57.5 Fe0.05On 36 Mo1V0.3Sb0.15Nb0.05 460 470 82.2 52.1 Co0.05On 37 Mo1V0.3Sb0.15Nb0.05 420 360 87.6 63.8 Ni0.05On 38 Mo1V0.26Sb0.09Nb0.12On 420 550 86.5 60.8 39 Mo1V0.28Sb0.09Nb0.11On 420 550 85.1 61.1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【0118】
【表8】 表−4 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 比較例 触媒組成 反応温度 空間速度 エタン転化 エチレン (℃) (h-1) 率(%) 収率(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 1 Mo1V0.3Sb0.040Nb0.10On 430 470 68.5 32.1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【0119】
【発明の効果】本発明によれば、反応系にハロゲン等を
共存させることなく、また特に高価な元素を用いること
なく、比較的に低い温度において、高い収率でエタンか
らエチレンを製造することが出来る。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】触媒の存在下、高い温度で、エタンを分子
    状酸素含有ガスと接触させることによってエチレンを製
    造するに当たり、該触媒としてMo、V及びSbを必須
    成分として含み、その粉末X線回折が主として下記表−
    1及び/又は表−2に示す特徴的パターンを有する複合
    金属酸化物を含有する触媒を使用することを特徴とする
    エチレンの製造方法。 【表1】 表−1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 回折角2θ(゜) 相対ピ−ク強度(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 22.2±0.4 (100) 28.3±0.4 (400〜10) 36.2±0.4 (80〜3) 45.1±0.4 (50〜3) 50.0±0.4 (50〜3) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (Cu−Kα線を使用)(かっこ内の数字は、22.2゜ のピ−クを100としたときの相対ピ−ク強度を示す。) 【表2】 表−2 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 回折角2θ(゜) 相対ピ−ク強度(%) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 6.7±0.4 (15〜1) 7.9±0.4 (20〜1) 9.1±0.4 (20〜1) 22.2±0.4 (100) 27.3±0.4 (80〜8) 35.5±0.4 (15〜3) 45.2±0.4 (50〜3) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− (Cu−Kα線を使用)(かっこ内の数字は、22.2゜ のピ−クを100としたときの相対ピ−ク強度を示す。)
  2. 【請求項2】触媒が、その粉末X線回折が主として表−
    1及び/または表−2に示す特徴的パターンを有する複
    合金属酸化物を物理的に粉砕処理して得られる複合金属
    酸化物を含有する触媒である請求項1に記載のエチレン
    の製造方法。
  3. 【請求項3】触媒が、Mo、V、Sb及びX(但し、X
    は、Ti、Zr、Nb、Ta、Cr、W、Mn、Fe、
    Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、A
    g、Zn、Al、In、Sn、Pb、Bi及びCeの中
    から選ばれた1種以上の金属元素)を必須成分とし、金
    属元素Mの全含有金属元素中に占める割合をモル分率r
    Mで表したとき、 【数1】 0.25 < rMo < 0.98 0.003 < rV < 0.5 0.003 < rSb < 0.5 0.003 < rX < 0.5 の関係があるような複合金属酸化物を含有する触媒であ
    る請求項1又は2に記載のエチレンの製造方法。
  4. 【請求項4】複合金属酸化物が、V含有成分とSb含有
    成分とを含む水性溶液にMoを含む化合物と元素Xを含
    む化合物とを添加混合した後に該水性溶液を乾燥して得
    られた触媒前駆体を焼成する工程を経て調製された複合
    金属酸化物である請求項3に記載のエチレンの製造方
    法。
  5. 【請求項5】反応生成物中に存在する未反応のエタンの
    少なくとも一部を反応生成物から分離し、原料エタンと
    混合して再び反応に供する請求項1〜4のいずれか一つ
    に記載のエチレンの製造方法。
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