JPH0751570A - アンモ酸化触媒組成物 - Google Patents
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-
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-
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract
ニトリルまたはメタクリロニトリルへのより高い選択率
を支えるところの、モリブデン、ビスマス、鉄を含む改
良された触媒組成物を提供する。 【構成】 プロピレンまたはイソブチレンの気相接触ア
ンモ酸化に用いる、少なくともモリブデン、ビスマス、
鉄および成分A(Aはカリウム、ルビジウムまたはセシ
ウム元素)を含み、かつモリブデン12原子当たりBi
が0.1〜6原子、鉄が0.1〜8原子、そして成分A
が0.01〜0.5原子である酸化物が40〜60重量
%のシリカに担持触媒において、シリカ源としてケイ素
100原子当たり0.04原子以下のアルミニウムを含
むシリカゾルを用いる触媒組成物。
Description
ブチレンの気相接触アンモ酸化に用いる触媒組成物に関
し、詳しくはカリウム、ルビジウムおよびセシウムから
選ばれる少なくとも一種の元素、モリブデン、ビスマス
および鉄を含む酸化物がシリカに担持された触媒におい
て、シリカ源として不純物アルミニウム含量の極めて少
ないシリカゾルを用いる触媒組成物に関する。
ニアの存在下に分子状酸素によって気相酸化してアクリ
ロニトリルまたはメタクリロニトリルを製造する方法
は、「アンモ酸化プロセス」として広く知られ、現在工
業的規模で実施されている。このアンモ酸化プロセスに
用いるモリブデン、ビスマス、鉄を含む触媒の組成およ
び製法が多数発表されている。例えば、特開平1−22
4354号公報、特開平2−251250号公報、特公
昭51−33888号公報、特公昭54−12913号
公報、特公昭56−52013号公報、特公昭57−4
9253号公報、特公昭57−56373号公報、特公
昭58−2332号公報、特公昭59−16817号公
報、特公昭59−50667号公報、特公昭60−36
812号公報、特公昭61−26419号公報、特公昭
61−58462号公報、特公昭62−42654号公
報、米国特許第5,039,299号などに、いわゆる
モリブデン、ビスマス、鉄を含む多成分酸化物触媒の組
成および製法が開示されている。上記のいずれの開示も
触媒の担体としてシリカを適用し、シリカ源としてシリ
カゾルを用いる触媒の製造法を記載している。シリカゾ
ルは半導体表面の研磨剤、石英ファイバー用原料、触媒
の特殊担体などの用途のために極めて純度の高い製品の
製法が発表されている。例えば、特開昭60−1272
16号公報、特開昭61−158810号公報、特開昭
63−285112号公報、特開平4−231319号
公報、特開平5−85718号公報、特公昭55−10
534号公報などに、特に不純物アルミニウム含量の少
ない高純度シリカゾルの製法が開示されている。
ピレンまたはイソブチレンからアクリロニトリルまたは
メタクリロニトリルへのより高い選択率を与えるところ
の、モリブデン、ビスマス、鉄を含む改良された触媒組
成物を提供することにある。
またはイソブチレンのアンモ酸化反応に用いるための、
シリカ担持されたカリウム、ルビジウムおよびセシウム
から選ばれる少なくとも一種の元素、モリブデン、ビス
マス、鉄を含む酸化物触媒において、シリカ源として用
いるシリカゾルの物理的あるいは化学的特性について鋭
意検討した結果、不純物アルミニウム含量の極めて少な
い高純度シリカゾルを用いて得られる触媒がアクリロニ
トリルまたはメタクリロニトリルへの選択率を向上させ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
デン、ビスマス、鉄および成分A(Aはカリウム、ルビ
ジウムおよびセシウムから選ばれる少なくとも一種の元
素である)を含み、かつモリブデン12原子当りBiが
0.1〜6原子、鉄が0.1〜8原子、そして成分Aが
0.01〜0.5原子である酸化物が40〜60重量%
のシリカに担持された触媒において、シリカ源としてケ
イ素100原子当り0.04原子以下、好ましくは0.
02原子以下のアルミニウムを含むシリカゾルを用いる
ことを特徴としている。本発明の触媒組成物に用いられ
るシリカゾルは、不純物アルミニウムが本発明で規定さ
れる上記の含量以下であれば、前記の従来技術を含めて
種々の製法で得られる高純度シリカゾルから適宜選んで
用いることができる。シリカゾルの不純物アルミニウム
含量が本発明の範囲を越える場合は、プロピレンまたは
イソブチレンからのアクリロニトリルまたはメタクリロ
ニトリルへの選択率が減少する。
マス、鉄、成分Aおよびシリカ以外に、コバルト、ニッ
ケル、マンガン、マグネシウム、亜鉛、クロム、インジ
ウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、リン、ナト
リウム、リチウム、銀、タリウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、バリウム、鉛、ランタン、サマリウム、ガド
リニウム、ガリウム、ジルコニウム、バナジウム、ニオ
ブ、タングステン、アンチモン、テルル、パラジウム、
白金、オスミウムおよびイリジウムを含むことができ
る。特にコバルトおよび/またはニッケルをモリブデン
12原子当り10原子以下、そしてマンガン、マグネシ
ウム、亜鉛、クロム、インジウム、セリウム、プラセオ
ジム、ネオジム、リンおよびナトリウムから選ばれる少
なくとも一種の元素をモリブデン12原子当り3原子以
下含む触媒は、プロピレンまたはイソブチレンからアク
リロニトリルまたはメタクリロニトリルへの選択率が高
まるだけでなく、プロピレンまたはイソブチレンの反応
活性、触媒物性などの調整が容易である。
公報、特公昭57−49253号公報などに開示された
プロセス、すなわち、先ず原料混合液を調製し、次い
で、該混合液を噴霧乾燥し、最後に該乾燥品を焼成する
という三つの工程を経て行なうことができる。本発明の
触媒組成物に用いるシリカゾルのシリカ含量は10〜5
0重量%、好ましくは20〜40重量%である。本発明
の触媒組成物の各成分は、水または硝酸に可溶な塩の形
で用いることが望ましい。モリブデン源としては、七モ
リブデン酸アンモニウムを用いることができる。ビスマ
ス、鉄、カリウム、ルビジウムおよびセシウム源として
は、それぞれの硝酸塩を用いることができる。触媒にコ
バルト、ニッケル、マンガン、マグネシウム、亜鉛、ク
ロム、インジウム、セリウム、プラセオジム、ネオジ
ム、ナトリウムなどが含まれる場合は、それぞれの硝酸
塩を用いることができる。触媒にリンが含まれる場合
は、リン酸を好適に用いることができる。
拌しながらリン酸を、次いで七モリブデン酸アンモニウ
ムの水溶液を加え、最後にその他の成分の硝酸塩の混合
液を加えることによって好適に行なうことができる。原
料混合液の噴霧化は、通常、工業的に実施されている遠
心方式あるいは二流体ノズル方式によって行なうことが
できる。乾燥熱源としては、例えば、間接水蒸気および
/または電気加熱器によって加熱された空気を用いるこ
とが好ましい。乾燥器入口温度は300℃以下、好まし
くは150〜250℃の範囲が望ましい。噴霧乾燥品は
焼成の前に脱硝処理することが望ましい。脱硝処理は3
50〜450℃で0.5〜2.0時間処理することによ
って行なうことができる。脱硝処理品は最後に500〜
750℃、好ましくは550〜720℃で焼成して触媒
を得る。ここに得られる触媒は、種々のモリブデートを
含む結晶性である。750℃以上で焼成された触媒は、
モリブデートが非晶化する場合がある。
たはイソブチレンの反応活性は大きいが、アクリロニト
リルまたはメタクリロニトリルへの選択率が小さくな
る。一方、焼成温度が高過ぎる場合は、プロピレンまた
はイソブチレンの反応活性が減少し、かつアンモニアの
燃焼が増大する。焼成時間は通常1〜5時間である。各
触媒の好適な焼成条件は、上記の500〜750℃の範
囲および1〜5時間の範囲から、アンモ酸化反応テスト
のプロピレンまたはイソブチレンの反応活性、アンモニ
アの燃焼率などの結果をみて決めることができる。アン
モ酸化反応の原料であるプロピレン、イソブチレンおよ
びアンモニアは必ずしも高純度である必要はなく、工業
グレードのものを使用することができる。ターシャリー
ブタノールはイソブチレンの代替原料として好適に用い
ることができる。酸素源としては通常空気を用いる。原
料ガスへの水の添加は、アンモニアの燃焼活性を抑制す
る場合があるが、アンモ酸化反応で水が生成するので必
要不可欠ではない。プロピレンまたはイソブチレンに対
するアンモニアと空気の容積比は1:0.9〜1.4:
7〜11、特に1:1.0〜1.3:8〜10の範囲が
好ましい。反応温度は400〜500℃、特に420〜
470℃の範囲が好ましい。反応圧力は常圧〜3気圧の
範囲で行なうことができる。原料ガスと触媒の接触時間
は1〜8秒、好ましくは2〜6秒である。アンモ酸化反
応の触媒床は固定床あるいは流動床いずれでもよい。本
発明の触媒は、流動床アンモ酸化反応により適してい
る。
説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではな
い。 (シリカゾル製造実施例)ケイ素100原子当り0.0
15原子のアルミニウムを含む塊状金属ケイ素を100
メッシュパスに粉砕し、120℃の乾燥器中に20時間
放置した。この乾燥ケイ素粉末1000gを60℃の熱
水4000gに投じ、水温を60℃に保って20分間攪
拌後静置し、上澄みを除いた。この熱水による処理をさ
らに2回くり返した。このように処理された金属ケイ素
の含水スラリーを、0.5重量%の水酸化ナトリウム溶
液5900gを入れた攪拌機、還流冷却器および温度計
つきの反応器に投入し、反応温度60℃で6時間攪拌反
応を行なった。反応終了後、室温まで冷却し、未反応の
金属ケイ素を濾別した(以上の製法は、特公昭55−1
0534号公報の実施例2の方法を参考にして行なっ
た)。ここに得られたナトリウム含有シリカゾルを、
1.4リットルのアンモニア型とした強酸性陽イオン交
換樹脂アンバーライトIR−120に通過させ、29重
量%のSiO2 を含有するシリカゾル(E−1)約61
00gを得た。このシリカゾルのNa2 O含有量は0.
05重量%以下であった。ケイ素100原子当りそれぞ
れ0.032および0.065原子のアルミニウムを含
む塊状金属ケイ素を用いて、上と同様の操作によりシリ
カゾル(E−2)および比較シリカゾル(C−1)を得
た。下記の触媒製造例で、これら3種に加えて、さらに
2種の比較シリカゾルC−2とC−3、すなわち、ケイ
素100原子当りそれぞれ0.068と0.31原子の
アルミニウムを含むジュポン社製ルドックスASと日産
化学社製スノーテックスNを用いた。これら5種類のシ
リカゾルのシリカおよびアルミニウム含量を表1に示し
た。
記の組成式を有する触媒1を以下のように製造した。
の8.5重量%のリン酸を加え、次いで、水200gに
65.6gの七モリブデン酸アンモニウム〔(NH4 )
6 Mo7 O24・4H2 O〕を溶解した液を加え、最後に
予め110gの13%硝酸に59.9gの硝酸ビスマス
〔Bi(NO3 )3 ・5H2 O〕、81.5gの硝酸第
二鉄〔Fe(NO3 )3 ・9H2 O〕および0.25g
の硝酸カリウム〔KNO3 〕を溶解した混合液を加え
た。この原料調合液の噴霧化は乾燥器上部の中央に設置
されたところの皿型回転子を備えた遠心式噴霧化装置を
用いて行なった。乾燥器の入口空気温度を250℃に、
そして、出口温度を130℃に保持して調合液の噴霧乾
燥を行なった。得られた乾燥粉体をキルンに移し、先ず
400℃で1時間脱硝し、次いで、690℃で2時間焼
成して触媒を得た。
有する触媒2〜18を製造した。これらの触媒の製造に
当って、Mo、Bi、Fe、K、P源として触媒1と同
じ原料を用いた。触媒成分にルビジウム、セシウム、コ
バルト、ニッケル、マンガン、マグネシウム、亜鉛、ク
ロム、インジウム、セリウム、プラセオジム、ネオジ
ム、ナトリウムが含まれる場合は、それぞれ硝酸ルビジ
ウム〔RbNO3 〕、硝酸セシウム〔CsNO3 〕、硝
酸コバルト〔Co(NO3 )2 ・6H2 O〕、硝酸ニッ
ケル〔Ni(NO3 )2 ・6H2 O〕、硝酸マンガン
〔Mn(NO3 )2・6H2 O〕、硝酸マグネシウム
〔Mg(NO3 )2 ・6H2 O〕、硝酸亜鉛〔Zn(N
O3 )2 ・6H2 O〕、硝酸クロム〔Cr(NO3 )3
・9H2 O〕、硝酸インジウム〔In(NO3 )3 ・3
H2 O〕、硝酸セリウム〔Ce(NO3)3 ・6H
2 O〕、硝酸プラセオジム〔Pr(NO2 )3 ・6H2
O〕、硝酸ネオジム〔Nd(NO3 )3 ・6H2 O〕、
硝酸ナトリウム〔NaNO3 〕を用いた。シリカゾルE
−2、C−1、C−2およびC−3は、それぞれ表1記
載のものを用いた。触媒は全て焼成に先立って、400
℃で1時間脱硝処理を行なった。各触媒の焼成温度は、
表2記載のとおり560〜700℃の範囲で適宜変え
た。触媒は全て2時間焼成した。
金網を1cm間隔で14枚内蔵した内径25mmのバイ
コールガラス反応管に、60ccの触媒1をとり、反応
温度460℃、反応圧力常圧下に、プロピレン9容積%
の混合ガス(プロピレン:アンモニア:酸素:ヘリウム
の容積比が1:1.2:1.80:7.1)を毎秒4.
06cc(NTP換算)の流速で通過させた。この反応
の結果を下式で定義されるプロピレン転化率、アクリロ
ニトリル選択率およびアクリロニトリル収率の3つの指
標によって評価し、それらの値を表3に記載した。
応を行なった。これらの反応は、原料混合ガスのプロピ
レンを9容積%、プロピレンに対するアンモニアの容積
比を1:1.2に固定し、プロピレンに対する酸素の容
積比を1.8〜1.9の範囲から適宜選択して行なっ
た。また、各触媒のプロピレン反応活性に応じて、反応
温度および次式で定義される接触時間を適宜変更した。
各触媒の反応条件および反応成績を表3に示す。
触媒7を、上記のプロピレンのアンモ酸化反応に用いた
反応管に、それぞれ60ccをとり、反応温度435
℃、反応圧力常圧下に、イソブチレン7.5容積%の混
合ガス(イソブチレン:アンモニア:酸素:水:ヘリウ
ム=1:1.2:2.0:1.8:7.33)を毎秒
4.63cc(NTP換算)の流速で通過させた。この
条件下に接触時間は5.0秒であった。これらの反応の
結果、プロピレンの場合と同様に定義されるイソブチレ
ンの転化率、メタクリロニトリルの選択率およびメタク
リロニトリルの収率は、触媒6の場合、99.3%、7
9.5%および78.9%であり、比較触媒7の場合9
9.6%、76.3%および76.0%であった。
ブチレンのアンモ酸化反応において、カリウム、ルビジ
ウムおよびセシウムの中から選ばれる少なくとも一種の
元素、モリブデン、ビスマス、鉄を含む酸化物がシリカ
に担持された触媒であって、シリカ源として不純物アル
ミニウム含量の極めて少ないシリカゾルを用いて製造さ
れた触媒を用いることにより、アクリロニトリルまたは
メタクリロニトリルの選択率を一層向上させることがで
きる。
アの存在下に分子状酸素によって気相酸化してアクリロ
ニトリルまたはメタクリロニトリルを製造する方法は、
「アンモ酸化プロセス」として広く知られ、現在工業的
規模で実施されている。このアンモ酸化プロセスに用い
るモリブデン、ビスマス、鉄を含む触媒の組成および製
法が多数発表されている。例えば、特開平1−2243
54号公報、特開平2−251250号公報、特公昭5
1−33888号公報、特公昭54−12913号公
報、特公昭56−52013号公報、特公昭57−49
253号公報、特公昭57−56373号公報、特公昭
58−2332号公報、特公昭59−16817号公
報、特公昭59−50667号公報、特公昭60−36
812号公報、特公昭61−26419号公報、特公昭
61−58462号公報、特公昭62−42654号公
報、米国特許第5,093,299号などに、いわゆる
モリブデン、ビスマス、鉄を含む多成分酸化物触媒の組
成および製法が開示されている。上記のいずれの開示も
触媒の担体としてシリカを適用し、シリカ源としてシリ
カゾルを用いる触媒の製造法を記載している。シリカゾ
ルは半導体表面の研磨剤、石英ファイバー用原料、触媒
の特殊担体などの用途のために極めて純度の高い製品の
製法が発表されている。例えば、特開昭60−1272
16号公報、特開昭61−158810号公報、特開昭
63−285112号公報、特開平4−231319号
公報、特開平5−85718号公報、特公昭55−10
534号公報などに、特に不純物アルミニウム含量の少
ない高純度シリカゾルの製法が開示されている。
Claims (2)
- 【請求項1】 プロピレンまたはイソブチレンをアンモ
ニアおよび酸素と気相接触させてアクリロニトリルまた
はメタクリロニトリルを製造するための、少なくともモ
リブデン、ビスマス、鉄および成分A(Aはカリウム、
ルビジウムおよびセシウムから選ばれる少なくとも一種
の元素である)を含み、かつモリブデン12原子当りB
iが0.1〜6原子、鉄が0.1〜8原子、そして成分
Aが0.01〜0.5原子である酸化物が40〜60重
量%のシリカに担持された触媒において、シリカ源とし
てケイ素100原子当り0.04原子以下のアルミニウ
ムを含むシリカゾルを用いることを特徴とする触媒組成
物。 - 【請求項2】 ケイ素100原子当り0.02原子以下
のアルミニウムを含むシリカゾルを用いる請求項1記載
の触媒組成物。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/583,028 US5780664A (en) | 1993-08-17 | 1993-08-16 | Ammoxidation catalyst composition |
JP22274593A JP3584940B2 (ja) | 1993-08-17 | 1993-08-17 | アンモ酸化触媒組成物 |
DE69429180T DE69429180T2 (de) | 1993-08-17 | 1994-08-16 | Ammoxidation-katalysatorzusammensetzung |
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TW083107509A TW328055B (en) | 1993-08-17 | 1994-08-16 | An ammoxidation catalyst composition |
EP94922381A EP0714697B1 (en) | 1993-08-17 | 1994-08-16 | Ammoxidation catalyst composition |
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PCT/JP1994/001356 WO1995005241A1 (en) | 1993-08-17 | 1994-08-16 | Ammoxidation catalyst composition |
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Applications Claiming Priority (1)
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