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JPH085835B2 - アクロレインの製造方法 - Google Patents

アクロレインの製造方法

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Publication number
JPH085835B2
JPH085835B2 JP63174165A JP17416588A JPH085835B2 JP H085835 B2 JPH085835 B2 JP H085835B2 JP 63174165 A JP63174165 A JP 63174165A JP 17416588 A JP17416588 A JP 17416588A JP H085835 B2 JPH085835 B2 JP H085835B2
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JP
Japan
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catalyst
surface area
specific surface
acrolein
coated
Prior art date
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JP63174165A
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English (en)
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JPH0225443A (ja
Inventor
一之 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Daicel Chemical Industries Ltd filed Critical Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication of JPH0225443A publication Critical patent/JPH0225443A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、プロピレンの気相接触反応によりアクロレ
インを製造する方法に関する。
さらに詳しくは、不活性担体の表面に、特定の組成を
有し,かつ,その比表面積を一定の範囲内にコントロー
ルすることにより調製された金属酸化物粉末を被覆する
ことにより製造した被覆触媒を用いてプロピレンの気相
接触酸化によりアクロレインを製造する方法に関する。
〈従来の技術〉 プロピレンの気相接触反応によりアクロレインを製造
することは公知であり、きわめて多数の触媒が提供され
ている。
これらは、モリブデン酸ビスマス(特公昭36−356
3)、Mo・Bi−Feの酸化物(特公昭39−3670)を基本的
成分として、さらに種々の金属元素成分が加えられてい
るものが多い。
また,使用する触媒の形状については打錠触媒(特公
昭51−47684)、押出し触媒(特公昭47−38441),被覆
触媒(特開昭53−146288)などが提案されている。
プロピレンの気相接触反応のように発熱をともなう反
応に対しては、除熱等の問題から被覆触媒を用いるのが
有利であるといわれている。
我々は触媒の形状と反応性について検討し,以下の結
果を得た。
すなわち,同一の金属成分を有する触媒粉末を打錠成
型したものと不活性担体上に被覆した触媒について比較
したところ、打錠成型触媒で高い活性を有するもので
も、被覆触媒にした場合は低活性となり、必らずしも被
覆触媒が有利である結果が得られなかった。
被覆触媒の製造方法としては、特公昭56−28180号公
報に開示された技術がある。
上記公報によると、まず,モリブデン(Mo)−ビスマ
ス(Bi)−鉄(Fe)−コバルト(Co)系からなる酸化物
の粉末を450〜500℃の温度でまず予備焼成を行ない,一
旦周囲温度まで冷却し,次いで,この金属酸化物を粉砕
して400μ以下の粉末とし,これをグルコース,または
有機酸などの水溶液を接着剤としてアルミナ,けいそう
土などから選ばれる不活性担体上に被覆し、この被覆さ
れた触媒をさらに450〜500℃の温度でまず初期焼成を行
ない,一旦周囲温度まで冷却した後再び450〜500℃の温
度で第二焼成を行なうことからなる特別な焼成法によ
り、特定な結晶構造を有し、しかも、その活性相の比表
面積が4〜10m2/grである金属酸化物をを被覆した触媒
によりα,β−不飽和アルデヒドを製造する方法であ
る。
上記の被覆触媒を用いた反応実施例によると、プロピ
レン変化率が91.5〜96.5%の範囲でアクロレインの収率
が80%程度であり、アクロレインを工業的に製造する方
法としては満足出来るものではない。
本発明者は、被覆触媒が有する熱除去の有利性をそこ
なうことなく、高活性な触媒の開発について鋭意検討し
た結果、前記モリブデン(Mo)−ビスマス(Bi)−鉄
(Fe)−コバルト(Co)にさらにタリウム(Tl)を添加
した系からなる酸化物の触媒粉末をある特定の数値以上
の比表面積になるようにコントロールすることによりア
クロレインを工業的に製造する場合に優れた活性を示す
被覆触媒を開発することに成功した。
〈課題を解決するための手段〉 すなわち、本発明は 「プロピレンを分子状酸素により、酸化してアクロレ
インを製造する際に金属成分として、モリブデン,ビス
マス,鉄,コバルトおよびタリウムの5つの元素が12:
0.5〜10:1〜10:1〜10:0.01〜0.5の原子比からなる金属
酸化物で、かつ金属酸化物の比表面積が10〜20m2/gなる
粉末を、不活性担体に被覆することにより製造した被覆
触媒を用いることを特徴とするアクロレインの製造方
法」 である。
以下に本発明のアクロレインの製造方法に関して詳し
く説明する。
本発明のアクロレイン製造方法に用いられる触媒の特
徴は、金属成分がモリブデン(Mo),ビスマス(Bi),
鉄(Fe),コバルト(Co)およびタリウム(Tl)からな
り、しかも比表面積が一定範囲内の値を有する金属酸化
物の粉末を担体表面上にコーテイングして被覆触媒とし
たところにある。
用い得る担体としては、反応に対して不活性なものが
有利であり、この種の担体として一般的に多用されてい
るシリカ、アルミナ、アルミナーシリカ、シリコンカー
バイト、チタニアおよびジルコニアなどが挙げられる。
特に好ましい担体としては低比表面積のシリカ、アル
ミナ、シリコンカーバイトである。
上記担体の吸水率は被覆後の乾燥を容易にするために
は、出来るだけ低いものが好ましい。
担体の形状は塊状であれば球状,ペレット状などを問
わずどのようなタイプのものでも使用することが可能で
ある。
しかし,作業性を考慮した場合、球状のものが有利で
あり、その直径は1〜10mmのものが選ばれる。
また担体表面は、粗面であることが触媒粉末の付着性
を高めるのに有利である。
本発明で用いる金属酸化物触媒に含まれる金属成分の
割合は、原子比でMo:Bi:Fe:Co:Tl=12:0.5〜10:0.1〜1
0:0.1〜10:0.01〜0.5である。
金属原子比がこの範囲からはずれると、目的化合物で
あるアクロレインの収率が低下するので好ましくない。
前記各種の金属の中でも特にTlはアクロレインの収率
を向上させる効果を有している。
触媒中に含まれる酸素は上記の各金属と結合して金属
酸化物または金属塩の形で存在している。
したがって,含まれる酸素の量は金属成分の原子比お
よび原子価により必然的に定まり、前記金属原子比の数
値に対応して通常38〜81の範囲である。
上記の金属組成を有していても比表面積が10m2/g未満
になると、一定の反応条件下では、プロピレン変化率が
低下するため目的とするアクロレインの収率が低下す
る。
アクロレインの収率を向上させる目的で反応温度を高
めると、アクロレインの選択率の低下、および触媒成分
中のモリブデン(Mo)の飛散速度が早くなり、触媒寿命
が短かくなる。
一方、比表面積を20m2/g以上にコントロールしようと
しても、この種の触媒製造方法では困難であり、また活
性の面からもこれ以上にする必要はない。
前記金属原子比および酸素原子の数値を有し,かつ,
比表面積10〜20m2/gを有する本発明で用いる触媒を製造
するためには、例えば次のように行なう。
まず,水溶性のモリブデン(Mo)化合物[例えばモリ
ブデン酸アンモニウム=(NH4)6Mo7O24・4H2O]の水溶液
にビスマス(Bi)化合物[例えば硝酸ビスマス=Bi(N
O3)35H2O]、コバルト(Co)化合物[例えば硝酸コバル
ト=Co(NO3)2・6H2O]、鉄(Fe)化合物[例えば硝酸第
2鉄=Fe(NO3)3・9H2O]およびタリウム(Ti)化合物
[例えば硝酸タリウム]の各化合物を硝酸水溶液に溶解
し,この水溶液をよくかきまぜながら加える。
この場合の温度は60℃未満,好ましくは50℃程度で両
者を混合するのがよい。
60℃以上の温度で混合すると得られた触媒粉末の比表
面積の数値が小さくなる。
また、上記混合物水溶液を添加する速度が遅い場合
は、比表面積の数値が小さくなる。
また上記混合物水溶液を添加する際の撹拌を激しくす
ることにより比表面積の数値が増大する。
例えば,300rpm以上の速度で回転する平羽タービンの
ついた撹拌機で実施することができる。
いずれにしろ、温度,添加速度、撹拌条件が比表面積
をコントロールする際に影響するので、これらの要因を
考慮しながら、混合作業を行う必要がある。
比表面積の数値を増大させるには製造時の条件を以下
のようにすれば良い。
すなわち,温度は低く,撹拌は激しく,濃度は低く,
である。
各塩の水溶液を添加する際の順序は比表面積の数値の
コントロールには特に関係ない。
反応して得られたスラリーは濃縮することにより、水
分を除去する。
この場合、長時間濃縮していると得られた触媒粉末の
比表面積が低くなるので短時間で濃縮するのが好まし
い。
濃縮時間は混合作業時の条件により変化するので混合
時の条件を考慮する必要があるが,8時間以上の濃縮は好
ましくない。
濃縮により得られたケーキは100〜160℃で乾燥する。
乾燥温度が100℃未満の場合,乾燥に長時間を要し,
工業的に製造する場合は好ましくない。
逆に乾燥温度が160℃を越える場合,硝酸塩の分解が
乾燥中に生じ,分解熱が蓄熱するため急激に硝酸塩が分
散するので好ましくない。
得られた固形物質を350℃付近の温度になるまで加熱
して熱分解する。
得られた固形物は、担体に被覆するために粉砕する。
触媒粉末の粒径は少なくとも使用する担体の粒径より
小さい必要があり、実質的には250μm以下のものが望
ましい。
触媒粉末と担体の割合は容積比で30〜70%、好ましく
は40〜60%[(触媒粉末の体積)/(触媒粉末の体積+
担体の体積)]である。
担体に触媒粉末を被覆する方法としては、一般の被覆
方法が用いられるが、特に好ましい方法として本発明者
らがすでに開示した特開昭62−95141号公報に記載され
た方法がある。
この方法を採用することにより金属酸化物からなる触
媒粉末が担体上に強固に付着し好ましい結果が得られ
る。
なお,上記の方法は、乾燥用空気を下部にある円周ス
リットから吹出させつつ、粒状の単体に公転運動と自転
運動を組み合わせた遊星運動を与えながら、粉末状の触
媒物質と接着剤水溶液を噴霧させることにより担体への
触媒物質の被覆と乾燥仕上げを同時に行なう方法であ
る。
担体へ金属触媒を付着させるために用いる接着剤とし
ては水,ポリビニルアルコール水溶液などが好ましい。
以上のようにして調製された被覆触媒を500℃程度の
温度で数時間かけて焼成することにより高い活性を有す
るアクロレイン製造用の触媒が得られる。
本発明においてプロピレンを酸化してアクロレインを
製造する反応条件については、この分野における通常用
いられる反応条件で実施することができる。
通常用いられる条件を具体的に示せば、反応温度300
〜370℃、プロピレン4〜10モル%、空気26〜66モル
%、残り不活性ガスよりなるガスを接触時間3〜8秒で
ある。
なお、触媒粉末の比表面積は通常の窒素吸着法により
測定した。
触媒の比表面積の測定に用いた機器はカルロエルバ社
製ソープトマチック1800表面積測定装置であった。
実施例−1 14.6部の硝酸ビスマスBi(NO3)35H2O]を,濃硝酸4.1
部と水41部の混合液に加えて溶解したのち、36.4部の硝
酸第2鉄Fe(NO3)3・9H2O,69.8部の硝酸コバルトCo(NO3)
2・6H2Oおよび0.41部の硝酸タリウムを加えて溶解し、5
0℃になるように加熱した。
この液を63.5部のモリブデン酸アンモニウム(NH4)6Mo
7O24・4H2Oを158部の水に溶解した50℃の溶液に、よく
撹拌しながら加えた。
添加終了後、100〜120℃で撹拌しながら30分間濃縮し
た。
得られたケーキを、150℃で乾燥し、さらに350℃に加
熱して生成した塩を分解した。
得られた固形物を粉砕して(60メッシュ通過)触媒粉
末を得た。
コーティング装置として、遠心流動型コーティング造
粒装置(クロイント産業株式会社製)を使用して、担体
(アルミナ:3mmφ,吸収率2.3%)50部に触媒粉末50部
を水をバイダーとして使用して被覆した得られた被覆触
媒を500℃で3時間焼成し、触媒を得た。
この触媒の触媒粉末の金属組成比は、Mo12Bi1Co8Fe3T
i0.05で比表面積は18m2/gであった。
この触媒60mlを、内径27mmのステンレス製反応管に充
填し、 プロピレン:6 酸素 :7.8 水 :25 窒素 :61.2 (上記いずれもvol.%) からなるガスを接触時間5秒の速度で供給し、反応温度
350℃で反応させた。
この結果プロピレンの変化率99.2%でアクロレインの
収率84.9%という結果を得た。
比較例−1 前記実施例−1で得た触媒粉末を約5mmφ×3mmhのサ
イズになるように打錠成型した後500℃で3時間焼成
し、触媒を得た。
この打錠触媒を実施例−1と同一条件で反応した。こ
の結果プロピレン変化率で93.2%,アクロレイン収率7
7.1%という結果を得た。
比較例−2 実施例−1と同様の方法で触媒粉末を製造した。
但し、塩溶液の温度を80℃濃縮時間をゆっくりと2時
間かけて実施した。
得られた触媒粉末の比表面積は4.2m2/gであった。
この触媒粉末を実施例−1と同様の条件で被覆し、被
覆触媒を製造し、実施例−1と同様の反応条件で反応さ
せた。
結果を表−1に示した。
実施例−2.〜7. 実施例−1と同一の方法で触媒粉末を製造した。但
し、触媒粉末の比表面積を変化させるため、塩溶液温
度、および添加速度、濃縮時間を変化させて、ほどほど
の比表面積を有する触媒粉末を製造し、実施例−1と同
一な方法で被覆触媒を製造し、実施例と同一な反応条件
で反応させた。
結果を表−2に示した。
実施例−8.〜11 実施例5で使用した触媒粉末を用い、担体の粒径、及
び被覆量を変化させ、実施例−1と同一反応条件で反応
させた。
但し、反応温度については変化させた。
結果を表−3に示した。
実施例−10〜15 金属の組成比を変更した以外は実施例−1と同一な方
法で触媒を製造し、同一反応条件で反応させた。各実施
例において用いた触媒の組成は以下の通りであった。
実施例10:Mo12Bi1Fe2Co8Ti0.05 11:Mo12Bi1Fe4Co8Ti0.05 12:Mo12Bi1Fe3Co6Ti0.05 13:Mo12Bi1Fe3Co10Ti0.05 14:Mo12Bi0.5Fe3Co8Ti0.05 15:Mo12Bi1.5Fe3Co8Ti0.05 結果を表−4に示した

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プロピレンを分子状酸素により、酸化して
    アクロレインを製造する際に金属成分として、モリブデ
    ン,ビスマス,鉄,コバルトおよびタリウムの5つの元
    素が12:0.5〜10:1〜10:1〜10:0.01〜0.5の原子比からな
    る金属酸化物で、かつ金属酸化物の比表面積が10〜20m2
    /gなる粉末を、不活性担体に被覆することにより製造し
    た被覆触媒を用いることを特徴とするアクロレインの製
    造方法。
JP63174165A 1988-07-13 1988-07-13 アクロレインの製造方法 Expired - Fee Related JPH085835B2 (ja)

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