JP2020049425A - 触媒の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような文献の中には、触媒の製造工程において、原料等のpHを調整することにより、原料転化率や選択率等の触媒性能を向上させる触媒の製造方法が知られている。この製造方法の例としては、pHが6〜8の範囲のモリブデン酸水溶液にビスマス塩の水溶液とアンモニア水を同時に添加する方法(特許文献2)、鉄、ビスマス及びテルルの少なくとも一つとモリブデン化合物とを含むスラリーをpH7を越える範囲に調整する方法(特許文献3)、シリカを含むモリブデン化合物含有スラリーにキレート剤を添加してpH6以上に調整する方法(特許文献4)、モリブデンを含むスラリーをpH6以上とした後ビスマス化合物を混合する方法(特許文献5)、モリブデン、鉄、ニッケル又はコバルト、及びシリカを含む水溶液の乾燥物を加熱処理し、次いで、ビスマス及び水性媒体を混合する際、アンモニア水を加える方法(特許文献6)等が開示されている。
モリブデン含有液に対して、60℃以上の温度を保持した状態でアルカリ溶液を添加し、pHを4.0以上8.0以下にする工程を含むことにより、高活性で、かつ目的とする酸化生成物を高い収率で与える触媒が得られることを見出したのである。
さらに、モリブデン含有液に対して、さらにコバルト及び鉄を含有する溶液が添加され、該コバルト及び鉄を含有する溶液の添加が、アルカリ溶液の添加と同時になされることが好ましい。
さらにまた、アルカル溶液の添加する前の前記モリブデン含有液、並びに前記コバルト及び鉄を含有する溶液の少なくとも一方のpHが5.0以下であることが好ましい。
さらに、アルカリ溶液を添加した混合液を60℃以上100℃以下で保持することが好ましい。
さらにまた、アルカリ溶液を添加した混合液を1時間以上24時間以下で保持することが好ましい。
さらにまた、触媒が下記一般式(1)で表される組成を含むことが好ましい。
MoaBibCocFed (1)
(式中、a〜dはそれぞれの元素の原子比を表わし、a=12のとき、0.5≦b≦7、0<c≦10、0.05≦d≦5の範囲にある。)
まず、モリブデン化合物等を水等の溶媒に溶解したモリブデン成分を含有する溶液(以下、「モリブデン含有液」と称する。)を得る。そして、このモリブデン含有液にアルカリ溶液を添加して、pHを上昇させる。具体的には、このモリブデン含有液の温度を60℃以上に保持した状態で、アルカリ溶液を添加してpHを4.0以上8.0以下に調整し、pH調整液を得る。
具体的には、鉄化合物やコバルト化合物を直接、前記モリブデン含有液に溶解させる場合には、これらによって、前記モリブデン含有液のpHが下がる傾向があるので、前記アルカリ溶液を添加する前に混合することが好ましい。
これらのpHは、使用する触媒の原料化合物に関係するので、使用する触媒の原料化合物を選択することにより、これらのpHを5.0以下とすることができる。これらのpHを5.0以下とするので、製造された触媒の性能が向上し、原料転化率及び選択率を向上させることができる。
該pH調整液のpH値が4.0以上8.0以下とすることにより、製造された触媒の性能が向上し、原料転化率及び選択率を向上させることができる。このpH値は下限4.5以上が好ましく、5.0以上がより好ましい。また、このpH値は上限7.5以下が好ましく、7.0以下がより好ましい。
なお、得られた焼成粉末の粒子が小さいものでない場合は、粉砕を行うと、次工程での操作性がよくなり、好ましい。
前記の保持時間を1時間以上とすることにより、熟成の効果が十分に得ることができ、製造された触媒の性能が向上し、原料転化率及び選択率を向上させることができる。この時間の下限値は、1.5時間が好ましく、2時間がより好ましい。また、保持時間は24時間より長くてもよいが、熟成効果が増大することはないので、工業的な実施の観点から、24時間で十分である。この時間の上限値は、22時間が好ましく、20時間がより好ましく、18時間がさらに好ましい。
また、前記ビスマス化合物としては、酸化ビスマスや次炭酸ビスマス等があげられる。さらに、ナトリウム等の他の成分をさらに加える場合、それらの成分の少なくとも一部を固溶した次炭酸ビスマスを用いることができる。
前記の、乾燥、焼成は、空気雰囲気下で行われる。また、前記焼成は、前記した乾燥と同様の方法で行うことができる。
前記の賦形は、押出し成型、打錠成型、あるいは担持成型等の方法によって行うことができる。
さらにまた、焼成時間は、0.1時間以上24時間以下で行われる。この焼成時間を0.1時間以上とすることにより、焼成による結晶成長が十分となり、製造された触媒の性能が向上し、原料転化率及び選択率を向上させることができる。この焼成時間の下限値は、1時間が好ましい。また、焼成時間を24時間以下とすることにより、触媒活性が保持され、製造された触媒の性能が向上し、原料転化率及び選択率を向上させることができる。この焼成時間の上限値は、10時間が好ましい。
MoaBibCocFed (1)
式(1)中、a〜dはそれぞれの元素の原子比を表わし、a=12のとき、0.5≦b≦7、0<c≦10、0.05≦d≦5の範囲にある。
なお、以下において、アリルベンゼン転化率、シンナムアルデヒド選択率、シンナムア
ルデヒド収率の定義は、下記の通りである。
・アリルベンゼン転化率(モル%)=(反応したアリルベンゼンのモル数/供給したアリルベンゼンのモル数)×100
・シンナムアルデヒド選択率(モル%)=(生成したシンナムアルデヒドのモル数/反応したアリルベンゼンのモル数)×100
・シンナムアルデヒド収率(モル%)=(生成したシンナムアルデヒドのモル数/供給したアリルベンゼンのモル数)×100
<触媒の調製>
容器に室温の純水50mlを入れ、パラモリブデン酸アンモニウム7.06gを加えて溶解した(以下、「溶液A」と称する)。このとき、溶液AのpHは5.53であった。
別の容器に室温の純水50mlを入れ、硝酸第二鉄1.41g及び硝酸コバルト10.1gを加えて溶解した(以下、「溶液B」と称する)。このとき、溶液BのpHは1.33であった。
溶液Aに溶液Bを加え、溶液Cを調製した。このとき、溶液CのpHは3.32であった。
次いで溶液Cを80℃に加熱したのち、該溶液Cにアンモニア水を加えてpHを6.01に調整した。さらに加熱して100℃で還流し、攪拌しながら3時間保持した。生じた沈殿を濾別し、濾別した沈殿物を空気雰囲気下110℃で乾燥した。乾燥物を、さらに空気雰囲気下300℃で6時間焼成した(以下、「粉体A」と称する)。
また別の容器に室温の純水50mlを入れ、パラモリブデン酸アンモニウム0.136gを加えて溶解し、さらにアンモニア水を加えてpHを7.13に調整した(以下、「溶液D」と称する)。溶液Dに酸化ビスマス0.119gを加えて60分間混合し、さらに粉体A1.15gを加えて30分間混合した。これを蒸発乾固して、次いで空気雰囲気下120℃で乾燥した。乾燥物をさらに空気雰囲気下515℃で24時間焼成し、触媒Aを得た。触媒Aの組成はMo12Bi1.0Co9.1Fe0.91であった。
アリルベンゼンの気相接触酸化反応には固定床常圧流通反応器を用いた。触媒A1.28gに反応温度320℃で原料混合ガス(アリルベンゼン2.25mL−liq/h、
空気10.6mL/min、窒素44.6mL/min)を60分間供給した。生成物をアイストラップとガスバックで全量回収し、ガスクロマトグラフィーを用いて分析を行った。その結果、アリルベンゼン転化率3.19%、シンナムアルデヒド選択率23.8%、シンナムアルデヒド収率0.76%であった。
<触媒の調製>
容器に室温の純水50mlを入れ、パラモリブデン酸アンモニウム7.06gを加えて溶解した(以下、「溶液A」と称する)。このとき、溶液AのpHは5.13であった。
別の容器に室温の純水50mlを入れ、硝酸第二鉄1.41g及び硝酸コバルト10.1gを加えて溶解した(以下、「溶液B」と称する)。このとき、溶液BのpHは1.16であった。
溶液Aにアンモニア水を加えてpHを6.01に調整したのち、80℃に加熱した(以下、「溶液C」と称する)。溶液CのpHが約6.0となるように、溶液Cに溶液Bとアンモニア水とを同時に加えた(以下、「溶液D」と称する)。混合が完了したとき、溶液DのpHは5.99であった。
溶液Dを加熱して100℃で還流し、攪拌しながら3時間保持した。生じた沈殿を濾別し、濾別した沈殿物を空気雰囲気下110℃で乾燥した。乾燥物を、さらに空気雰囲気下300℃で6時間焼成した(以下、「粉体A」と称する)。
また別の容器に室温の純水50mlを入れ、パラモリブデン酸アンモニウム0.136gを加えて溶解し、さらにアンモニア水を加えてpHを7.13に調整した(以下、「溶液E」と称する)。溶液Eに酸化ビスマス0.119gを加えて60分間混合し、さらに粉体A1.15gを加えて30分間混合した。これを蒸発乾固して、次いで空気雰囲気下120℃で乾燥した。乾燥物をさらに空気雰囲気下515℃で24時間焼成し、触媒Bを得た。触媒Bの組成はMo12Bi1.0Co9.1Fe0.91であった。
触媒Bを用いて、実施例1と同様の条件でアリルベンゼンの気相接触酸化反応を行った。その結果、アリルベンゼン転化率2.84%、シンナムアルデヒド選択率20.8%、シンナムアルデヒド収率0.59%であった。
Claims (9)
- 不飽和化合物を分子状酸素含有ガスにより気相接触酸化して対応する不飽和アルデヒドを製造するための触媒の製造方法であって、
モリブデン含有液に対して、60℃以上の温度を保持した状態でアルカリ溶液を添加し、pHを4.0以上8.0以下にする工程を含む触媒の製造方法。 - 前記モリブデン含有液がさらにコバルト及び鉄を含有する請求項1に記載の触媒の製造方法。
- 前記モリブデン含有液に対して、さらにコバルト及び鉄を含有する溶液が添加され、
該コバルト及び鉄を含有する溶液の添加が、前記アルカリ溶液の添加と同時になされる請求項1又は2に記載の触媒の製造方法。 - 前記アルカル溶液の添加する前の前記モリブデン含有液、並びに前記コバルト及び鉄を含有する溶液の少なくとも一方のpHが5.0以下である請求項3に記載の触媒の製造方法。
- 前記アルカリ溶液がアンモニア水である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の触媒の製造方法。
- 前記アルカリ溶液を添加した混合液を60℃以上100℃以下で保持する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の触媒の製造方法。
- 前記アルカリ溶液を添加した混合液を1時間以上24時間以下で保持する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の触媒の製造方法。
- 前記触媒が少なくともモリブデン、コバルト、鉄及びビスマスを含む請求項1乃至7のいずれか1項に記載の触媒の製造方法。
- 前記触媒が下記一般式(1)で表される組成を含む請求項8に記載の触媒の製造方法。
MoaBibCocFed (1)
(式中、a〜dはそれぞれの元素の原子比を表わし、a=12のとき、0.5≦b≦7、0<c≦10、0.05≦d≦5の範囲にある。)
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2018
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