JP4187839B2 - Method for producing oxide catalyst and method for producing unsaturated nitrile using the catalyst - Google Patents

Method for producing oxide catalyst and method for producing unsaturated nitrile using the catalyst Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロパンまたはイソブタンの気相接触アンモ酸化反応に用いる、モリブデン、バナジウムおよびアンチモンを含有する触媒の製造方法、およびその触媒を用いた不飽和ニトリルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、プロピレンまたはイソブチレンに代えてプロパンまたはイソブタンを用い、気相接触アンモ酸化反応によって、不飽和ニトリルを製造する技術が着目されており、多数の触媒が提案されている。
例えば、Mo−V−Te−Nbを含む複合酸化物が特開平2−257号公報、特開平5−148212号公報、特開平5−208136号公報、特開平6−227819号公報、特開平6−285372号公報、特開平7−144132号公報、特開平7−232071号公報、特開平8−57319号公報、特開平8−141401号公報等に開示されている。これらの触媒においては収率が高く、不飽和ニトリルの空時収量も大きいが、触媒成分であるテルルが飛散して、触媒劣化の原因となるという問題がある。
【0003】
特開平5−293374号公報には、バナジウム、アンチモンを主成分としモリブデンを微量添加した酸化物触媒が記載されている。この触媒においては、反応温度が高いうえに不飽和ニトリルの収率が低いという問題がある。
New Developments in Selective Oxidation pp.515〜525(1990)において、Mo/V/Sb=1/0.14/0.71のモル比を持つ複合酸化物をアルミナに担持して調製した触媒についてプロパンのアンモ酸化反応の成績が報告されているが、選択性および活性が低いという問題がある。
【0004】
米国特許第4,760,159号明細書にはBi−V−Mo−Sbからなる酸化物触媒が記載されている。これらの触媒の主成分はビスマスやバナジウム、アンチモンであるが、反応温度が高い上に不飽和ニトリルの収率が低いという問題がある。
特開平9−157241号公報、特開平10−28862号公報等にMo−V−Sb−Nbからなる酸化物触媒が記載され、Mo/V/Sb/Nb=1/0.3/0.15〜0.2/0.05のモル比をもつ酸化物触媒が開示されている。これらの触媒において不飽和ニトリルの収率は比較的高いが、空時収量が0.11〜0.22(μmol/((g・s/ml)・g))と小さく、反応器あたりの生産性が低くなるという問題がある。一方、空時収量を大きくするために反応温度を高くすると、不飽和ニトリルの選択率が下がり、その結果収率が下がるという問題が生じる。
【0005】
また、Applied Catalysis A General 157,143−172(1997)に記載されているように、アンモニアはプロパンのアンモ酸化反応の目的生成物であるアクリロニトリルに転化されるだけではなく、副生物のアセトニトリルと青酸、そして酸化分解物としての窒素に転換される。Mo−V−Sb−Nbからなる酸化物触媒はアンモニアから窒素への分解率が大きいことが難点であり、これを抑制してアンモニアの利用効率を高めることが望まれている。プロパンまたはイソブタンのアンモ酸化反応に用いるMo−V−Sbを含む酸化物触媒において、不飽和ニトリルの収率、空時収量が高く、しかもアンモニアから窒素への分解率の低い触媒は得られていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、プロパンまたはイソブタンの気相接触アンモ酸化反応によって不飽和ニトリルを製造する際に用いる、飛散性の少ない成分であるアンチモンを含有する酸化物触媒であって、且つ不飽和ニトリルの収率、空時収量が高く、しかもアンモニアから窒素への酸化分解率が低い触媒を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、プロパンまたはイソブタンをアンモニア存在下に気相接触酸化させて不飽和ニトリルを製造する際に用いる、モリブデン、バナジウムおよびアンチモンを含有する酸化物触媒を鋭意検討した結果、これら3成分を含有する酸化物を、アンモニア水溶液に接触させた後に酸素不存在下で焼成して得られた酸化物触媒を用いることによって、不飽和ニトリルの収率、空時収量が高く、しかもアンモニアから窒素への酸化分解率が抑制されて、アンモニアの利用効率が改良されることを見いだし、本発明をなす至った。
【0008】
即ち、本発明は、
(1) プロパンまたはイソブタンを気相接触アンモ酸化させて不飽和ニトリルを製造する際に用いる酸化物触媒の製造方法において、下記式(I)で示される成分組成を有する酸化物をアンモニア水溶液に接触させ、アンモニア水溶液を分離除去し、酸素不存在下で焼成することを特徴とする酸化物触媒の製造方法、
MoSb (I)
(式(I)において、ZはNb、W、Cr、Ti、Ta、Zr、Hf、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Zn、B、Ga、In、Ge、Sn、P、Pb、Bi、Y、希土類元素およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種類以上の元素であり、a、b、cおよびnはMo1原子あたりの原子比を表し、0.1≦a≦1、0.01≦b≦0.6、0≦c≦1、そしてnは構成金属の酸化状態によって決まる原子比である。)
(2) 焼成温度が400℃〜700℃であることを特徴とする(1)に記載の酸化物触媒の製造方法、
(3) 酸化物触媒の存在下、プロパンまたはイソブタンを気相接触アンモ酸化反応させ対応する不飽和ニトリルを製造するにあたり、(1)又は(2)記載の酸化物触媒の製造方法で得られた触媒を用いることを特徴とする不飽和ニトリルの製造方法、に関するものである。
【0009】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の特徴は、プロパンまたはイソブタンを気相接触アンモ酸化させて不飽和ニトリルを製造するために用いる酸化物触媒の製造方法において、式(I)で示される成分組成を有する酸化物をアンモニア水溶液に接触させ、ついでアンモニア水溶液を分離除去して得られた酸化物触媒を不飽和ニトリル製造用酸化物触媒として用いるところにある。
MoSb(I)
(式(I)において、XはNb、W、Cr、Ti、Ta、Zr、Hf、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Zn、B、Ga、In、Ge、Sn、P、Pb、Bi、Y、希土類元素およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種類以上の元素であり、好ましくはNb、W、Sn、Ti、特に好ましくはNb、Tiである。a、b、cおよびnはMo1原子あたりの原子比を表し、0.1≦a≦1、好ましくは0.1≦a≦0.5、特に好ましくは0.2≦a≦0.4、bは0.01≦b≦0.6、好ましくは0.1≦b≦0.3、特に好ましくは0.1≦b≦0.25、cは0≦c≦1、好ましくは0.01≦c≦0.5、特に好ましくは0.01≦c≦0.2であり、nは構成金属の酸化状態によって決まる原子比である。)
【0010】
ンモニアの濃度は0.1重量%〜50重量%が好ましく、特に好ましくは1重量%〜10重量%である。式(I)で示される成分組成を有する酸化物をアンモニア水溶液へ接触させる方法は、回分操作方式と流通操作方式があげられる。回分操作方式の場合は、槽型反応器を用い該酸化物をアンモニア水溶液中に懸濁させる。アンモニア水溶液の重量に対する該酸化物の重量は、好ましくは1〜20重量%である。接触させる時間は特に制限はないが、好ましくは2時間以上、さらに好ましくは6時間以上である。アンモニア水溶液の温度は0〜100℃で好適に用いることができるが0〜50℃がより好ましい。接触を効率よく行うため、該懸濁液を撹拌機を用いて撹拌してもよいし、気泡を吹き込んで撹拌してもよい。流通操作方式としては、該酸化物を充填した固定床にアンモニア水溶液を流通させる等の方法を用いることができる。
【0011】
該酸化物をアンモニア水溶液に接触させたのち、アンモニア水溶液を分離除去して本発明の酸化物触媒を得る。分離は遠心分離、濾紙やメンブレンフィルターを用いた濾別、デカンテーション等で行うことができる。該酸化物触媒は、アンモニア水溶液を分離除去したのち水洗し、乾燥させることが好ましい。このようにして得られた酸化物触媒は、焼成されることが好ましい。焼成は回転炉、トンネル炉、管状炉、流動焼成炉等を用い、実質的に酸素を含まない窒素等の不活性ガス雰囲気下、好ましくは、不活性ガスを流通させながら、400〜700℃、好ましくは500〜650℃で実施することが好ましい。焼成時間は0.5〜5時間、好ましくは1〜3時間である。本発明において酸素不存在下とは、不活性ガス中の酸素濃度が、ガスクロマトグラフィーまたは微量酸素分析計で測定して1000ppm以下、好ましくは100ppm以下であることを言う。
【0012】
上記アンモニア水溶液への接触処理は繰り返し行うことができ、繰り返し操作により不飽和ニトリルの収率、及び空時収量をさらに大きくすることができる。式(I)で示される成分組成を有する酸化物を製造するための成分金属の原料は、下記の化合物を用いることができる。バナジウム原料としてはメタバナジン酸アンモニウム、酸化バナジウム(V)、バナジウムのオキシ塩化物、バナジウムのアルコキシド等を用いることができ、好ましくはメタバナジン酸アンモニウム、酸化バナジウム(V)である。
【0013】
モリブデン原料はヘプタモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸化物、モリブデンのオキシ塩化物、モリブデンの塩化物、モリブデンのアルコキシド等を用いることができ、好ましくはヘプタモリブデン酸アンモニウムである。
アンチモン原料は酸化アンチモン(III)、酸化アンチモン(V)アンチモン(III)、塩化アンチモン(III)、塩化酸化アンチモン(III)、硝酸酸化アンチモン(III)、アンチモンのアルコキシド、アンチモンの酒石酸塩等の有機酸塩等、3価のアンチモンを含む化合物等を用いることができ、好ましくは酸化アンチモン(III)である。
【0014】
Nb、W、Cr、Ti、Ta、Zr、Hf、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Zn、B、Ga、In、Ge、Sn、P、Pb、Bi、Y、希土類元素およびアルカリ土類金属の原料はシュウ酸塩、水酸化物、酸化物、硝酸塩、酢酸塩、アンモニウム塩、炭酸塩、アルコキシド等を用いることができる。ニオブ、チタンを用いる場合は、シュウ酸塩の水溶液を好適に用いることができる。ニオブのシュウ酸塩については例えば、ニオブ酸をシュウ酸水溶液に溶解することで製造できる。不溶なニオブ酸がある場合には、濾過等で不溶分を除去しておくことが好ましい。シュウ酸/ニオブのモル比は、好ましくは1〜10であり、さらに好ましくは2〜6である。
【0015】
本発明の触媒は、担体であるシリカも含めた全重量に対して20〜60重量%、好ましくは20〜40重量%のシリカに担持させて用いることができる。シリカの原料はシリカゾルを好適に用いることができる。アンモニウムイオンで安定化したゾルを用いることが好ましい。
本発明において、式(I)で示される成分組成を有する酸化物は、下記の原料調合、乾燥および焼成の3つの工程を経て製造することができる。
<原料調合工程>
メタバナジン酸アンモニウムと酸化アンチモン(III)を含んだ混合液を空気雰囲気下にて加熱しつつ反応させる。加熱したときの該混合液の温度は70℃〜110℃が好ましい。バナジウムとアンチモンを含有する混合液の加熱は蒸散する水分を補給しつつ行ってもよいし、または冷却管を反応容器に取り付けて還流条件で行ってもよい。加熱時間は3時間以上、特に好ましくは4〜50時間である。バナジウム源として、メタバナジン酸アンモニウムを用いるかわりに酸化バナジウム(V)の過酸化水素水溶液を用いてもよい。なおここでいうバナジウムとアンチモンの2成分を含有する混合液は、水溶液であってもよいし、また微細な粒子が懸濁したスラリーでもよい。このようにして得たバナジウムとアンチモンを含有する混合液にヘプタモリブデン酸アンモニウムや、その水溶液を添加することによりモリブデン、バナジウム、アンチモンの3成分を含む混合液を得ることができる。
【0016】
また、モリブデン、バナジウム、アンチモンの3成分を含む混合液の調製法はほかに、ヘプタモリブデン酸アンモニウムと酸化アンチモン(III)を含む混合液を加熱しつつ反応させて、のちにバナジウムを含有する化合物または水溶液を添加して混合液を得る方法もある。
次に、ここで得られたモリブデン、バナジウム、アンチモンの3成分を含む混合液を酸化処理する。酸化処理の方法として、モリブデン、バナジウム、アンチモンの3成分を含む混合液を空気中50〜300℃以上の温度で1時間以上、好ましくは70〜110℃の温度で4時間以上加熱する方法や、過酸化水素水を用いる方法等がある。過酸化水素水を用いる場合、好ましくはアンチモン量に対してモル比で0.01〜2、特に好ましくは0.1〜1相当の過酸化水素を含む過酸化水素水を用いる。
【0017】
さらにX成分を用いる場合には、X成分をモリブデン、バナジウム、アンチモンの3成分を含む混合液を酸化処理した後に該混合液に添加しても良いし、酸化処理する前に該混合液に添加しても良い。X成分としてニオブを用いる場合、ニオブ酸とシュウ酸を水に溶解した水溶液を用いることが好ましい。
W、Cr、Ti、Ta、Zr、Hf、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Zn、B、Ga、In、Ge、Sn、P、Pb、Bi、Y、希土類元素およびアルカリ土類金属を用いる場合には、これらの金属の硝酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、水酸化物、酸化物、アンモニウム塩、炭酸塩等や、それらの水溶液やスラリーを、酸化処理した後もしくは酸化処理前のモリブデン、バナジウム、アンチモンの3成分を含む混合液に添加する。
【0018】
シリカ担持触媒を製造する場合には、上記調合順序のいずれかのステップにおいてシリカゾルを添加して触媒原料液を得ることができる。
<乾燥工程>
原料調合工程で得られた触媒原料液を噴霧乾燥法または蒸発乾固法によって乾燥させ、乾燥粉体を得ることができる。噴霧乾燥法における噴霧化は、遠心方式、二流体ノズル方式または高圧ノズル方式を採用することができる。乾燥熱源は、スチーム、電気ヒーターなどによって加熱された空気を用いることができる。このとき熱風の乾燥機入口温度は150〜300℃が好ましい。噴霧乾燥は簡便には100℃〜300℃に加熱された鉄板上へ触媒原料液を噴霧することによって行うこともできる。
<焼成工程>
乾燥工程で得られた乾燥粉体を焼成することによって式(1)で示される酸化物を得ることができる。焼成は回転炉、トンネル炉、管状炉、流動焼成炉等を用い、実質的に酸素を含まない窒素等の不活性ガス雰囲気下、好ましくは、不活性ガスを流通させながら、500〜700℃、好ましくは550〜650℃で実施することができる。焼成時間は0.5〜5時間、好ましくは1〜3時間である。不活性ガス中の酸素濃度は、ガスクロマトグラフィーまたは微量酸素分析計で測定して1000ppm以下、好ましくは、100ppm以下である。焼成は反復することができる。この焼成の前に空気雰囲気下または空気流通下で200℃〜420℃、好ましくは250℃〜350℃で10分〜5時間前焼成することができる。また、得られた酸化物を粉砕してさらに焼成することができる。
【0019】
このようにして得られた式(1)で示される酸化物を前述したように、アンモニア水溶液に接触させ、ついでアンモニア水溶液を分離除去し、酸素不存在下で焼成して、本発明の酸化物触媒が得られる。得られた本発明の酸化物触媒の存在下、プロパンまたはイソブタンを気相接触アンモ酸化させて、不飽和ニトリルを製造することができる。プロパンまたはイソブタンおよびアンモニアの供給原料は必ずしも高純度である必要はなく、工業グレードのガスを使用できる。供給酸素源として空気、酸素を富化した空気、または純酸素を用いることができる。更に、希釈ガスとしてヘリウム、アルゴン、炭酸ガス、水蒸気、窒素などを供給してもよい。
【0020】
反応に供給するアンモニアのプロパンまたはイソブタンに対するモル比は0.1〜1.5、好ましくは0.2〜1.2である。反応に供給される分子状酸素のプロパンまたはイソブタンに対するモル比は、0.2〜6、好ましくは0.4〜4である。
反応圧力は0.1〜10atm、好ましくは1〜3atmである。
反応温度は350℃〜600℃、好ましくは380℃〜470℃である。
接触時間は0.1〜30(g・s/ml)、好ましくは0.5〜10(g・s/ml)である。
反応は、固定床、流動床、移動床など従来の方式を採用できる。反応は単流方式でもリサイクル方式でもよい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をプロパンのアンモ酸化反応の実施例で説明する。各例において、プロパン転化率、アクリロニトリル選択率、アクリロニトリル収率およびアクリロニトリルの空時収量は、それぞれ次の定義に従う。
・プロパン転化率(%)=(反応したプロパンのモル数(μmol))/(供給したプロパンのモル数(μmol))×100
・アクリロニトリル選択率(%)=(生成したアクリロニトリルのモル数(μmol))/(反応したプロパンのモル数(μmol))×100
・アクリロニトリル収率(%)=(生成したアクリロニトリルのモル数(μmol))/(供給したプロパンのモル数(μmol))×100
・アクリロニトリルの空時収量(μmol/((g・s/ml)・g))=(生成したアクリロニトリルのモル数(μmol))/((接触時間(g・s/ml))・(触媒重量(g)))
・アンモニア分解率(%)=2×(生成した窒素のモル数)/(供給したアンモニアのモル数)×100
【0022】
【実施例1】
<酸化物調製>
組成式がMo10.29Sb0.14Nb0.06nで示される酸化物を次のように調製した。水80gにメタバナジン酸アンモニウム[NH4VO3]1.92gと酸化アンチモン(III)[Sb23]1.16gを添加し、油浴を用いて100℃で8時間撹拌しつつ大気下で還流した。得られた2成分含有混合液にヘプタモリブデン酸アンモニウム[(NH46Mo724・4H2O]を10.0g添加し3成分含有混合液を得たのち、大気下水浴で85℃に保ちつつ4時間撹拌し、室温まで冷却して触媒調合液を得た。
【0023】
一方、水25gにNb25換算で76重量%を含有するニオブ酸0.60g、シュウ酸二水和物[H224・2H2O]0.96gを加え70℃にて加熱溶解したのち、30℃にて放冷し、ニオブ酸含有水溶液を得た。
触媒調合液にニオブ酸含有水溶液を添加したのち、空気雰囲気下30℃で30分撹拌して触媒原料液を得た。得られた触媒原料液を140℃に加熱したテフロンコーティング鉄板上に噴霧し乾燥粉体を得た。得られた粉体から12.0gを、300℃の恒温槽にて空気を流通させながら1時間加熱処理したのち、内径20mmの石英管に充填し、350Nml・min-1の窒素ガス流通下、600℃で2時間焼成して酸化物を得た。用いた窒素ガスの酸素濃度は微量酸素分析計(306WA型 テレダインアナリティカルインスツールメント社製)を用いて測定した結果、1ppmであった。
【0024】
<触媒調製>
酸化物調製で得た酸化物のうち3.0gを、5重量%のアンモニア水溶液50.0gに添加し懸濁させ、25℃で6時間撹拌して懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引濾過することによってアンモニア水溶液を分離除去して酸化物を濾別したのち、さらに純水50mlを4回注ぐことによって酸化物を洗浄した。ついで200℃の恒温槽で空気流通下にて乾燥させ、得られた粉体の全量を内径20mmの石英管に充填し、350Nml・min-1の窒素ガス流通下、550℃で2時間焼成して酸化物触媒を得た。なお、用いた窒素ガスは、酸化物調製において、600℃焼成の際に用いたものと同じである。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
得られた酸化物触媒0.3gを内径4mmの固定床型反応管に充填し、反応温度T=430℃、プロパン:アンモニア:酸素:ヘリウム=1:1.2:2.9:11.9のモル比の混合ガスを流量F=6Nml・min-1で流した。このとき圧力Pは1atmであった。接触時間は、酸化物重量をW(g)として1.17(=W/F×60×273/(273+T)×P)(g・s/ml)である。反応ガスの分析はオンラインガスクロマトグラフィーで行った。得られた結果をプロパン転化率、アクリロニトリル選択率、アクリロニトリルの空時収量およびアンモニア分解率を指標として表1に示す。
【0025】
【実施例2】
<触媒調製>
実施例1の酸化物調製で得た酸化物のうち4.5gを、5重量%のアンモニア水溶液80gに添加し懸濁させ、25℃で15時間撹拌して懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引濾過することによってアンモニア水溶液を分離除去して酸化物を濾別したのち、さらに純水50mlを4回注ぐことによって酸化物を洗浄した。ついで200℃の恒温槽で空気流通下にて乾燥させ、得られた粉体の全量をさらに内径20mmの石英管に充填し、500Nml・min-1の窒素ガス流通下、550℃で2時間焼成して酸化物触媒を得た。用いた窒素ガスは、実施例1の触媒調製と同じである。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
得られた酸化物触媒について、混合ガス流量F=6.4Nml・min-1とし、接触時間を1.10(g・s/ml)とした以外は、実施例1と同じ条件下にてプロパンのアンモ酸化反応試験を行った。得られた結果を表1に示す。
【0026】
【比較例1】
実施例1の酸化物調製で得た酸化物をそのまま用いた。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
プロパンのアンモ酸化反応試験を、実施例1と同じ条件下にて行った。得られた結果を表1に示す。
【0027】
【実施例3】
<酸化物調製>
メタバナジン酸アンモニウム[NH4VO3]を2.05g、酸化アンチモン(III)[Sb23]を1.16g、Nb2 5 換算で76重量%を含有するニオブ酸0.50gを用いた以外は実施例1を反復して、組成式がMo10.31Sb0.14Nb0.06nで示される酸化物を調製した。
<触媒調製>
上記酸化物調製で得られた酸化物のうち3.0gを、10重量%のアンモニア水溶液50gに添加し懸濁させ、25℃で6時間撹拌して懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引濾過することによって酸化物を濾別したのち、さらに純水50mlを4回注ぐことによって酸化物を洗浄した。ついで200℃の恒温槽で空気流通下にて乾燥させ、得られた粉体の全量を内径20mmの石英管に充填し、500Nml・min-1の窒素ガス流通下、550℃で2時間焼成して酸化物触媒を得た。窒素ガスは、実施例1の触媒調製と同じである。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
得られた酸化物触媒についてプロパンのアンモ酸化反応試験を、実施例1と同じ条件下にて行った。得られた結果を表1に示す。
【0028】
【実施例4】
<触媒調製>
実施例3で得られた酸化物のうち1.5gを、2重量%のアンモニア水溶液50gに添加し懸濁させ、25℃で6時間撹拌して懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引濾過することによって酸化物を濾別したのち、さらに純水50mlを4回注ぐことによって酸化物を洗浄した。ついで200℃の恒温槽で空気流通下にて乾燥させ、得られた粉体の全量をさらに内径20mmの石英管に充填し、500Nml・min-1の窒素ガス流通下、550℃で2時間焼成して酸化物触媒を得た。窒素ガスは、実施例1の触媒調製と同じである。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
得られた酸化物触媒についてプロパンのアンモ酸化反応試験を、実施例1と同じ条件下にて行った。得られた結果を表1に示す。
【0029】
【比較例2】
実施例3の酸化物調製で得られた酸化物をそのまま用いた。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
得られた酸化物についてプロパンのアンモ酸化反応試験を、実施例1と同じ条件下にて行った。得られた結果を表1に示す。
【0030】
【実施例5】
実施例1で得られた酸化物触媒のうち1.5gを、5重量%のアンモニア水溶液25gに添加し懸濁させ、25℃で6時間撹拌して懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引濾過することによって酸化物触媒を濾別したのち、さらに純水50mlを4回注ぐことによって酸化物触媒を洗浄した。ついで200℃の恒温槽で空気流通下にて乾燥させ、得られた粉体の全量を内径20mmの石英管に充填し、500Nml・min-1の窒素ガス流通下、550℃で2時間焼成して酸化物触媒を得た。窒素ガスは実施例1の触媒調製と同じである。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
得られた酸化物触媒について、用いた触媒重量を0.1gとし、混合ガス流量F=12.0Nml・min-1とし、接触時間を、0.58(g・s/ml)とした以外は、実施例1と同じ条件下にてプロパンのアンモ酸化反応試験を行った。得られた結果を表1に示す。
【0031】
【比較例3】
実施例3で得られた酸化物のうち1.5gを、蒸留水25gに添加し懸濁させ、25℃で6時間撹拌して懸濁液を得た。得られた懸濁液を吸引濾過することによって酸化物を濾別したのち、さらに純水50mlを4回注ぐことによって酸化物を洗浄した。ついで200℃の恒温槽で空気流通下にて乾燥させ、得られた粉体の全量を内径20mmの石英管に充填し、500Nml・min-1の窒素ガス流通下、550℃で2時間焼成して触媒を得た。窒素ガスは、実施例1の触媒調製と同じである。
<プロパンのアンモ酸化反応試験>
得られた酸化物についてプロパンのアンモ酸化反応試験を、実施例1と同じ条件下にて行った。得られた結果を表1に示す。
【0032】
【表1】

Figure 0004187839
【0033】
【発明の効果】
本発明の方法によって得られた酸化物触媒を用いれば、飛散性の少ない成分であるアンチモンを含む触媒により、比較的低い温度にて、プロパンまたはイソブタンから高い収率、空時収量で不飽和ニトリルを製造することができる。また、アンモニアから窒素への分解を抑制して、効率よく不飽和ニトリルを製造することができ、アンモニアの利用効率が改良できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a catalyst containing molybdenum, vanadium and antimony used in a gas phase catalytic ammoxidation reaction of propane or isobutane, and a method for producing an unsaturated nitrile using the catalyst.
[0002]
[Prior art]
Recently, a technique for producing an unsaturated nitrile by a gas phase catalytic ammoxidation reaction using propane or isobutane instead of propylene or isobutylene has attracted attention, and many catalysts have been proposed.
For example, composite oxides containing Mo-V-Te-Nb are disclosed in JP-A-2-257, JP-A-5-148212, JP-A-5-208136, JP-A-6-227819, and JP-A-6. JP-A-7-285372, JP-A-7-144132, JP-A-7-232011, JP-A-8-57319, JP-A-8-141401, and the like. These catalysts have a high yield and a large space-time yield of unsaturated nitriles, but there is a problem that tellurium, which is a catalyst component, scatters and causes catalyst deterioration.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-293374 discloses an oxide catalyst containing vanadium and antimony as main components and a small amount of molybdenum added. This catalyst has problems that the reaction temperature is high and the yield of unsaturated nitrile is low.
New Developments in Selective Oxidation pp. 515-525 (1990) reports the results of ammoxidation of propane for a catalyst prepared by supporting a composite oxide with a molar ratio of Mo / V / Sb = 1 / 0.14 / 0.71 on alumina. However, there is a problem of low selectivity and activity.
[0004]
U.S. Pat. No. 4,760,159 describes an oxide catalyst comprising Bi-V-Mo-Sb. The main components of these catalysts are bismuth, vanadium and antimony, but there are problems that the reaction temperature is high and the yield of unsaturated nitrile is low.
JP-A-9-157241, JP-A-10-28862, etc. describe oxide catalysts composed of Mo-V-Sb-Nb, and Mo / V / Sb / Nb = 1 / 0.3 / 0.15. Oxide catalysts having a molar ratio of ˜0.2 / 0.05 are disclosed. In these catalysts, the yield of unsaturated nitrile is relatively high, but the space-time yield is as small as 0.11 to 0.22 (μmol / ((g · s / ml) · g)), and the production per reactor is There is a problem that the property becomes low. On the other hand, when the reaction temperature is increased in order to increase the space time yield, there arises a problem that the selectivity of the unsaturated nitrile decreases and as a result, the yield decreases.
[0005]
In addition, as described in Applied Catalysis A General 157, 143-172 (1997), ammonia is not only converted into acrylonitrile, which is a target product of the ammoxidation reaction of propane, but also by-products of acetonitrile and hydrocyanic acid. And converted to nitrogen as an oxidative degradation product. The oxide catalyst composed of Mo-V-Sb-Nb has a difficulty in that the decomposition rate from ammonia to nitrogen is large, and it is desired to suppress this and increase the utilization efficiency of ammonia. In the oxide catalyst containing Mo-V-Sb used for the ammoxidation reaction of propane or isobutane, a catalyst having a high unsaturated nitrile yield and a high space-time yield and a low decomposition rate from ammonia to nitrogen has not been obtained. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is an oxide catalyst containing antimony, which is a component having a low scattering property, used for producing an unsaturated nitrile by a gas phase catalytic ammoxidation reaction of propane or isobutane. An object of the present invention is to provide a catalyst having a high yield and space time yield and a low oxidative decomposition rate from ammonia to nitrogen.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive investigations on an oxide catalyst containing molybdenum, vanadium and antimony used in the production of an unsaturated nitrile by gas-phase catalytic oxidation of propane or isobutane in the presence of ammonia, the present inventors have studied these three components. By using an oxide catalyst obtained by contacting an oxide containing N2 with an aqueous ammonia solution and calcining in the absence of oxygen , the yield of unsaturated nitrile and the space-time yield are high, and ammonia to nitrogen oxidative decomposition rate is suppressed to, it found that utilization efficiency of the ammonia is improved, leading to the completion of the present invention.
[0008]
That is, the present invention
(1) In a method for producing an oxide catalyst used for producing an unsaturated nitrile by gas phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane, an oxide having a component composition represented by the following formula (I) is contacted with an aqueous ammonia solution Separating and removing the aqueous ammonia solution , and calcining in the absence of oxygen , a method for producing an oxide catalyst,
Mo 1 V a Sb b Z c O n (I)
(In the formula (I), Z is Nb, W, Cr, Ti, Ta, Zr, Hf, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, B, Ga. , In, Ge, Sn, P, Pb, Bi, Y, at least one element selected from rare earth elements and alkaline earth metals, and a, b, c and n represent the atomic ratio per Mo atom. 0.1 ≦ a ≦ 1, 0.01 ≦ b ≦ 0.6, 0 ≦ c ≦ 1, and n is an atomic ratio determined by the oxidation state of the constituent metals.
(2) The method for producing an oxide catalyst according to (1) , wherein the firing temperature is 400 ° C to 700 ° C,
(3) In producing a corresponding unsaturated nitrile by subjecting propane or isobutane to gas phase catalytic ammoxidation reaction in the presence of an oxide catalyst, the oxide catalyst was obtained by the method for producing an oxide catalyst described in (1) or (2) . The present invention relates to a method for producing an unsaturated nitrile characterized by using a catalyst.
[0009]
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention is characterized in that an oxide having a component composition represented by formula (I) is converted into an aqueous ammonia solution in a method for producing an oxide catalyst used for producing an unsaturated nitrile by gas phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane. Then, the oxide catalyst obtained by separating and removing the aqueous ammonia solution is used as an oxide catalyst for producing an unsaturated nitrile.
Mo 1 V a Sb b Z c O n (I)
(In the formula (I), X is Nb, W, Cr, Ti, Ta, Zr, Hf, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, B, Ga. , In, Ge, Sn, P, Pb, Bi, Y, at least one element selected from rare earth elements and alkaline earth metals, preferably Nb, W, Sn, Ti, particularly preferably Nb, Ti A, b, c and n represent the atomic ratio per Mo atom, 0.1 ≦ a ≦ 1, preferably 0.1 ≦ a ≦ 0.5, particularly preferably 0.2 ≦ a ≦ 0. .4, b is 0.01 ≦ b ≦ 0.6, preferably 0.1 ≦ b ≦ 0.3, particularly preferably 0.1 ≦ b ≦ 0.25, c is 0 ≦ c ≦ 1, preferably 0.01 ≦ c ≦ 0.5, particularly preferably 0.01 ≦ c ≦ 0.2, and n depends on the oxidation state of the constituent metals. Is an atomic ratio determined Te.)
[0010]
The concentration of ammonia is preferably 0.1 wt% to 50 wt%, particularly preferably 1 wt% to 10 wt%. Examples of the method of bringing the oxide having the component composition represented by the formula (I) into contact with the aqueous ammonia solution include a batch operation method and a distribution operation method. In the case of the batch operation method, the oxide is suspended in an aqueous ammonia solution using a tank reactor. The weight of the oxide with respect to the weight of the aqueous ammonia solution is preferably 1 to 20% by weight. The contacting time is not particularly limited, but is preferably 2 hours or more, more preferably 6 hours or more. Although the temperature of ammonia aqueous solution can be used suitably at 0-100 degreeC , 0-50 degreeC is more preferable. In order to perform contact efficiently, the suspension may be stirred using a stirrer, or may be stirred by blowing bubbles. As the flow operation method, a method such as flowing an aqueous ammonia solution through a fixed bed filled with the oxide can be used.
[0011]
After the oxide is contacted with an aqueous ammonia solution, to obtain an oxide catalyst of the present invention an aqueous ammonia solution was separated and removed. Separation can be performed by centrifugation, filtration using a filter paper or membrane filter, decantation, or the like. The oxide catalyst is preferably washed with water and dried after separating and removing the aqueous ammonia solution . The oxide catalyst thus obtained is preferably calcined. Firing is carried out using a rotary furnace, tunnel furnace, tubular furnace, fluidized firing furnace or the like, under an inert gas atmosphere such as nitrogen that does not substantially contain oxygen, preferably 400 to 700 ° C. while circulating an inert gas, It is preferable to carry out at 500 to 650 ° C. The firing time is 0.5 to 5 hours, preferably 1 to 3 hours. In the present invention, “in the absence of oxygen” means that the oxygen concentration in the inert gas is 1000 ppm or less, preferably 100 ppm or less as measured by gas chromatography or a trace oxygen analyzer.
[0012]
The contact treatment with the aqueous ammonia solution can be repeated, and the yield of unsaturated nitrile and the space time yield can be further increased by repeated operations. The following compounds can be used as raw materials for the component metal for producing the oxide having the component composition represented by the formula (I). As the vanadium raw material, ammonium metavanadate, vanadium oxide (V), vanadium oxychloride, vanadium alkoxide, or the like can be used, and preferably ammonium metavanadate or vanadium oxide (V).
[0013]
As the molybdenum raw material, ammonium heptamolybdate, molybdenum oxide, molybdenum oxychloride, molybdenum chloride, molybdenum alkoxide, and the like can be used, and preferably ammonium heptamolybdate.
Antimony raw materials are organic such as antimony oxide (III), antimony oxide (V), antimony (III), antimony chloride (III), antimony chloride (III), antimony oxide nitrate (III), alkoxide of antimony, antimony tartrate, etc. A compound containing trivalent antimony such as an acid salt can be used, and antimony (III) oxide is preferable.
[0014]
Nb, W, Cr, Ti, Ta, Zr, Hf, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, B, Ga, In, Ge, Sn, P, As raw materials for Pb, Bi, Y, rare earth elements and alkaline earth metals, oxalate, hydroxide, oxide, nitrate, acetate, ammonium salt, carbonate, alkoxide and the like can be used. When niobium or titanium is used, an oxalate aqueous solution can be preferably used. Niobium oxalate can be produced, for example, by dissolving niobic acid in an aqueous oxalic acid solution. When there is insoluble niobic acid, it is preferable to remove the insoluble matter by filtration or the like. The molar ratio of oxalic acid / niobium is preferably 1-10, more preferably 2-6.
[0015]
The catalyst of the present invention can be used by being supported on 20 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight of silica based on the total weight including silica as a support. Silica sol can be suitably used as the silica raw material. It is preferable to use a sol stabilized with ammonium ions.
In this invention, the oxide which has a component composition shown by Formula (I) can be manufactured through three processes of the following raw material preparation, drying, and baking.
<Raw material preparation process>
A mixed solution containing ammonium metavanadate and antimony (III) oxide is reacted with heating in an air atmosphere. As for the temperature of this liquid mixture when heated, 70 to 110 degreeC is preferable. Heating of the mixed solution containing vanadium and antimony may be performed while replenishing transpirational moisture, or may be performed under reflux conditions with a cooling tube attached to the reaction vessel. The heating time is 3 hours or more, particularly preferably 4 to 50 hours. Instead of using ammonium metavanadate as the vanadium source, an aqueous hydrogen peroxide solution of vanadium (V) oxide may be used. The mixed solution containing the two components of vanadium and antimony here may be an aqueous solution or a slurry in which fine particles are suspended. By adding ammonium heptamolybdate or an aqueous solution thereof to the mixed solution containing vanadium and antimony thus obtained, a mixed solution containing three components of molybdenum, vanadium, and antimony can be obtained.
[0016]
In addition, a method for preparing a mixed solution containing three components of molybdenum, vanadium, and antimony is a compound containing vanadium after reacting with heating a mixed solution containing ammonium heptamolybdate and antimony (III) oxide. Alternatively, there is a method of obtaining a mixed solution by adding an aqueous solution.
Next, the mixed solution containing the three components of molybdenum, vanadium, and antimony obtained here is oxidized. As a method of oxidation treatment, a method of heating a mixed solution containing three components of molybdenum, vanadium, and antimony in air at a temperature of 50 to 300 ° C. or more for 1 hour or more, preferably 70 to 110 ° C. for 4 hours or more, There is a method using hydrogen peroxide solution. When using a hydrogen peroxide solution, a hydrogen peroxide solution containing a hydrogen peroxide equivalent to 0.01 to 2, particularly preferably 0.1 to 1, is preferably used in a molar ratio with respect to the antimony amount.
[0017]
Furthermore, when using the X component, the X component may be added to the mixed solution after oxidizing the mixed solution containing the three components of molybdenum, vanadium, and antimony, or may be added to the mixed solution before the oxidizing treatment. You may do it. When niobium is used as the X component, it is preferable to use an aqueous solution in which niobic acid and oxalic acid are dissolved in water.
W, Cr, Ti, Ta, Zr, Hf, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, B, Ga, In, Ge, Sn, P, Pb, When Bi, Y, rare earth elements and alkaline earth metals are used, nitrates, oxalates, acetates, hydroxides, oxides, ammonium salts, carbonates and the like of these metals, and their aqueous solutions and slurries Is added to a mixed solution containing three components of molybdenum, vanadium and antimony after the oxidation treatment or before the oxidation treatment.
[0018]
In the case of producing a silica-supported catalyst, the catalyst raw material liquid can be obtained by adding silica sol in any step of the above-mentioned preparation sequence.
<Drying process>
The catalyst raw material liquid obtained in the raw material preparation step can be dried by spray drying or evaporation to dryness to obtain a dry powder. The atomization in the spray drying method can employ a centrifugal method, a two-fluid nozzle method, or a high-pressure nozzle method. As the drying heat source, air heated by steam, an electric heater or the like can be used. At this time, the dryer inlet temperature of hot air is preferably 150 to 300 ° C. Spray drying can also be performed simply by spraying the catalyst raw material liquid onto an iron plate heated to 100 ° C to 300 ° C.
<Baking process>
The oxide shown by Formula (1) can be obtained by baking the dry powder obtained at the drying process. Firing is performed using a rotary furnace, a tunnel furnace, a tubular furnace, a fluidized firing furnace, or the like, under an inert gas atmosphere such as nitrogen that does not substantially contain oxygen, preferably while circulating an inert gas, at 500 to 700 ° C., Preferably it can implement at 550-650 degreeC. The firing time is 0.5 to 5 hours, preferably 1 to 3 hours. The oxygen concentration in the inert gas is 1000 ppm or less, preferably 100 ppm or less as measured by gas chromatography or a trace oxygen analyzer. Firing can be repeated. Prior to this calcination, the calcination can be performed at 200 ° C. to 420 ° C., preferably 250 ° C. to 350 ° C. for 10 minutes to 5 hours in an air atmosphere or under air flow. Further, the obtained oxide can be pulverized and further baked.
[0019]
The oxide represented by the formula (1) thus obtained was brought into contact with an aqueous ammonia solution as described above, and then the aqueous ammonia solution was separated and removed , and calcined in the absence of oxygen to obtain the oxide of the present invention. A catalyst is obtained. Unsaturated nitriles can be produced by gas phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane in the presence of the resulting oxide catalyst of the present invention. Propane or isobutane and ammonia feeds do not necessarily have to be high purity, and industrial grade gases can be used. Air, oxygen-enriched air, or pure oxygen can be used as the supply oxygen source. Further, helium, argon, carbon dioxide gas, water vapor, nitrogen or the like may be supplied as a dilution gas.
[0020]
The molar ratio of ammonia to propane or isobutane supplied to the reaction is 0.1 to 1.5, preferably 0.2 to 1.2. The molar ratio of molecular oxygen supplied to the reaction to propane or isobutane is 0.2 to 6, preferably 0.4 to 4.
The reaction pressure is 0.1 to 10 atm, preferably 1 to 3 atm.
The reaction temperature is 350 ° C to 600 ° C, preferably 380 ° C to 470 ° C.
The contact time is 0.1 to 30 (g · s / ml), preferably 0.5 to 10 (g · s / ml).
For the reaction, conventional methods such as a fixed bed, a fluidized bed and a moving bed can be adopted. The reaction may be a single flow method or a recycle method.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples of ammoxidation reaction of propane. In each example, propane conversion, acrylonitrile selectivity, acrylonitrile yield, and space-time yield of acrylonitrile follow the following definitions, respectively.
Propane conversion rate (%) = (mol number of reacted propane (μmol)) / (mol number of fed propane (μmol)) × 100
Acrylonitrile selectivity (%) = (number of moles of acrylonitrile produced (μmol)) / (number of moles of reacted propane (μmol)) × 100
Acrylonitrile yield (%) = (number of moles of acrylonitrile produced (μmol)) / (number of moles of supplied propane (μmol)) × 100
Space time yield of acrylonitrile (μmol / ((g · s / ml) · g)) = (number of moles of acrylonitrile produced (μmol)) / ((contact time (g · s / ml))) (catalyst weight (G)))
Ammonia decomposition rate (%) = 2 × (number of moles of produced nitrogen) / (number of moles of supplied ammonia) × 100
[0022]
[Example 1]
<Oxide preparation>
Composition formula was prepared oxide represented by Mo 1 V 0.29 Sb 0.14 Nb 0.06 O n as follows. 1.92 g of ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ] and 1.16 g of antimony (III) oxide [Sb 2 O 3 ] were added to 80 g of water, and the mixture was stirred in an oil bath at 100 ° C. for 8 hours under the atmosphere. Refluxed. 10.0 g of ammonium heptamolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O] was added to the resulting two- component mixed liquid to obtain a three-component mixed liquid, and then 85 ° C. in an atmospheric water bath. The mixture was stirred for 4 hours and cooled to room temperature to obtain a catalyst preparation.
[0023]
On the other hand, 0.60 g of niobic acid containing 76% by weight in terms of Nb 2 O 5 and 0.96 g of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 .2H 2 O] were added to 25 g of water at 70 ° C. After heating and dissolving, the mixture was allowed to cool at 30 ° C. to obtain a niobic acid-containing aqueous solution.
After adding a niobic acid-containing aqueous solution to the catalyst preparation liquid, the mixture was stirred at 30 ° C. for 30 minutes in an air atmosphere to obtain a catalyst raw material liquid. The obtained catalyst raw material liquid was sprayed on a Teflon-coated iron plate heated to 140 ° C. to obtain a dry powder. 12.0 g of the obtained powder was heat treated for 1 hour while circulating air in a 300 ° C. constant temperature bath, then filled in a quartz tube with an inner diameter of 20 mm, and under a nitrogen gas flow of 350 Nml · min −1 . The oxide was obtained by baking at 600 ° C. for 2 hours. The oxygen concentration of the nitrogen gas used was 1 ppm as a result of measurement using a trace oxygen analyzer (manufactured by 306WA Teledyne Analytical Instruments).
[0024]
<Catalyst preparation>
3.0 g of the oxide obtained in the oxide preparation was added to and suspended in 50.0 g of a 5 wt% aqueous ammonia solution and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a suspension. The resulting suspension was filtered with suction to separate and remove the aqueous ammonia solution, and the oxide was filtered off. The oxide was then washed by pouring 50 ml of pure water four times. Next, it was dried in a constant temperature bath at 200 ° C. under air flow, and the resulting powder was filled in a quartz tube with an inner diameter of 20 mm and baked at 550 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow of 350 Nml · min −1. Thus, an oxide catalyst was obtained. Note that the nitrogen gas used is the same as that used for the 600 ° C. firing in the oxide preparation.
<Propane Ammoxidation Test>
0.3 g of the obtained oxide catalyst was charged into a fixed bed type reaction tube having an inner diameter of 4 mm, reaction temperature T = 430 ° C., propane: ammonia: oxygen: helium = 1: 1.2: 2.9: 11.9. A mixed gas having a molar ratio of 5 was flowed at a flow rate F = 6 Nml · min −1 . At this time, the pressure P was 1 atm. The contact time is 1.17 (= W / F × 60 × 273 / (273 + T) × P) (g · s / ml) where the oxide weight is W (g). Analysis of the reaction gas was performed by on-line gas chromatography. The obtained results are shown in Table 1 using propane conversion, acrylonitrile selectivity, space time yield of acrylonitrile and ammonia decomposition rate as indices.
[0025]
[Example 2]
<Catalyst preparation>
4.5 g of the oxide obtained in the oxide preparation of Example 1 was added to and suspended in 80 g of a 5 wt% aqueous ammonia solution, and stirred at 25 ° C. for 15 hours to obtain a suspension. The resulting suspension was filtered with suction to separate and remove the aqueous ammonia solution, and the oxide was filtered off. The oxide was then washed by pouring 50 ml of pure water four times. Next, it was dried in a constant temperature bath at 200 ° C. under air flow, and the total amount of the obtained powder was further filled into a quartz tube with an inner diameter of 20 mm, and baked at 550 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow of 500 Nml · min −1. Thus, an oxide catalyst was obtained. The nitrogen gas used is the same as in the catalyst preparation of Example 1.
<Propane Ammoxidation Test>
For the obtained oxide catalyst, propane was used under the same conditions as in Example 1 except that the mixed gas flow rate F was 6.4 Nml · min −1 and the contact time was 1.10 (g · s / ml). An ammoxidation reaction test was conducted. The obtained results are shown in Table 1.
[0026]
[Comparative Example 1]
The oxide obtained in the oxide preparation of Example 1 was used as it was.
<Propane Ammoxidation Test>
The propane ammoxidation reaction test was performed under the same conditions as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
[0027]
[Example 3]
<Oxide preparation>
2.05 g of ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ], 1.16 g of antimony (III) oxide [Sb 2 O 3 ], and 0.50 g of niobic acid containing 76% by weight in terms of Nb 2 O 5 were used. except for this example 1 was repeated to prepare an oxide composition formula represented by Mo 1 V 0.31 Sb 0.14 Nb 0.06 O n.
<Catalyst preparation>
3.0 g of the oxide obtained by the above oxide preparation was added to 50 g of a 10 wt% aqueous ammonia solution to suspend it, and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a suspension. The obtained suspension was subjected to suction filtration to separate oxides, and then the oxides were washed by pouring 50 ml of pure water four times. Next, it was dried in a constant temperature bath at 200 ° C. under air flow, and the resulting powder was filled in a quartz tube with an inner diameter of 20 mm and baked at 550 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow of 500 Nml · min −1. Thus, an oxide catalyst was obtained. Nitrogen gas is the same as the catalyst preparation of Example 1.
<Propane Ammoxidation Test>
The obtained oxide catalyst was subjected to a propane ammoxidation reaction test under the same conditions as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
[0028]
[Example 4]
<Catalyst preparation>
1.5 g of the oxide obtained in Example 3 was added and suspended in 50 g of a 2 wt% aqueous ammonia solution and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a suspension. The obtained suspension was subjected to suction filtration to separate oxides, and then the oxides were washed by pouring 50 ml of pure water four times. Next, it was dried in a constant temperature bath at 200 ° C. under air flow, and the total amount of the obtained powder was further filled into a quartz tube with an inner diameter of 20 mm, and baked at 550 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow of 500 Nml · min −1 Thus, an oxide catalyst was obtained. Nitrogen gas is the same as the catalyst preparation of Example 1.
<Propane Ammoxidation Test>
The obtained oxide catalyst was subjected to a propane ammoxidation reaction test under the same conditions as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
[0029]
[Comparative Example 2]
The oxide obtained in the oxide preparation of Example 3 was used as it was.
<Propane Ammoxidation Test>
The obtained oxide was subjected to a propane ammoxidation reaction test under the same conditions as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
[0030]
[Example 5]
Of the oxide catalyst obtained in Example 1, 1.5 g was added to and suspended in 25 g of a 5 wt% aqueous ammonia solution, and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a suspension. The resulting suspension was filtered with suction to remove the oxide catalyst, and then the oxide catalyst was washed by pouring 50 ml of pure water four times. Next, it was dried in a constant temperature bath at 200 ° C. under air flow, and the resulting powder was filled in a quartz tube with an inner diameter of 20 mm and baked at 550 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow of 500 Nml · min −1. Thus, an oxide catalyst was obtained. Nitrogen gas is the same as the catalyst preparation of Example 1.
<Propane Ammoxidation Test>
For the obtained oxide catalyst, the catalyst weight used was 0.1 g, the mixed gas flow rate F = 12.0 Nml · min −1 , and the contact time was 0.58 (g · s / ml). The propane ammoxidation test was conducted under the same conditions as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
[0031]
[Comparative Example 3]
1.5 g of the oxide obtained in Example 3 was added to and suspended in 25 g of distilled water, and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a suspension. The obtained suspension was subjected to suction filtration to separate oxides, and then the oxides were washed by pouring 50 ml of pure water four times. Next, it was dried in a constant temperature bath at 200 ° C. under air flow, and the resulting powder was filled in a quartz tube with an inner diameter of 20 mm and baked at 550 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow of 500 Nml · min −1. The catalyst was obtained. Nitrogen gas is the same as the catalyst preparation of Example 1.
<Propane Ammoxidation Test>
The obtained oxide was subjected to a propane ammoxidation reaction test under the same conditions as in Example 1. The obtained results are shown in Table 1.
[0032]
[Table 1]
Figure 0004187839
[0033]
【The invention's effect】
When the oxide catalyst obtained by the method of the present invention is used, an unsaturated nitrile is obtained in a high yield and a space-time yield from propane or isobutane at a relatively low temperature by a catalyst containing antimony which is a component with low scattering property. Can be manufactured. Moreover, the decomposition | disassembly from ammonia to nitrogen can be suppressed, an unsaturated nitrile can be manufactured efficiently, and the utilization efficiency of ammonia can be improved.

Claims (3)

プロパンまたはイソブタンを気相接触アンモ酸化させて不飽和ニトリルを製造する際に用いる酸化物触媒の製造方法において、下記式(I)で示される成分組成を有する酸化物をアンモニア水溶液に接触させ、アンモニア水溶液を分離除去し、酸素不存在下で焼成することを特徴とする酸化物触媒の製造方法。
MoSb(I)
(式(I)において、ZはNb、W、Cr、Ti、Ta、Zr、Hf、Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Zn、B、Ga、In、Ge、Sn、P、Pb、Bi、Y、希土類元素およびアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種類以上の元素であり、a、b、cおよびnはMo1原子あたりの原子比を表し、0.1≦a≦1、0.01≦b≦0.6、0≦c≦1、そしてnは構成金属の酸化状態によって決まる原子比である。)
In a method for producing an oxide catalyst used for producing an unsaturated nitrile by vapor-phase catalytic ammoxidation of propane or isobutane, an oxide having a component composition represented by the following formula (I) is brought into contact with an aqueous ammonia solution to form ammonia. A method for producing an oxide catalyst, comprising separating and removing an aqueous solution and calcining in the absence of oxygen .
Mo 1 V a Sb b Z c O n (I)
(In the formula (I), Z is Nb, W, Cr, Ti, Ta, Zr, Hf, Mn, Re, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, B, Ga. , In, Ge, Sn, P, Pb, Bi, Y, at least one element selected from rare earth elements and alkaline earth metals, a, b, c and n represent the atomic ratio per Mo atom 0.1 ≦ a ≦ 1, 0.01 ≦ b ≦ 0.6, 0 ≦ c ≦ 1, and n is an atomic ratio determined by the oxidation state of the constituent metals.
焼成温度が400℃〜700℃であることを特徴とする請求項1に記載の酸化物触媒の製造方法。The method for producing an oxide catalyst according to claim 1, wherein the calcination temperature is 400 ° C to 700 ° C. 酸化物触媒の存在下、プロパンまたはイソブタンを気相接触アンモ酸化反応させ対応する不飽和ニトリルを製造するにあたり、請求項1又は2に記載の酸化物触媒の製造方法で得られた触媒を用いることを特徴とする不飽和ニトリルの製造方法。In the presence of an oxide catalyst, propane or isobutane is subjected to a gas phase catalytic ammoxidation reaction to produce a corresponding unsaturated nitrile, and the catalyst obtained by the method for producing an oxide catalyst according to claim 1 or 2 is used. A process for producing an unsaturated nitrile characterized by
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