JPS6041665B2 - Method for producing methacrylonitrile - Google Patents
Method for producing methacrylonitrileInfo
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- JPS6041665B2 JPS6041665B2 JP53089945A JP8994578A JPS6041665B2 JP S6041665 B2 JPS6041665 B2 JP S6041665B2 JP 53089945 A JP53089945 A JP 53089945A JP 8994578 A JP8994578 A JP 8994578A JP S6041665 B2 JPS6041665 B2 JP S6041665B2
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- 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】
本発明は、ターシヤリーブタノール、アンモニアおよび
酸素をシリカに担持されたモリブデン、ビスマス、鉄を
含む多重促進酸素物触媒の存在下に、高温で気相接触さ
せてメタクリロニトリルを製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a process for producing methacrylic acid by contacting tertiary-butanol, ammonia, and oxygen in the gas phase at high temperature in the presence of a multi-promoted oxygenate catalyst containing molybdenum, bismuth, and iron supported on silica. The present invention relates to a method for producing nitriles.
従来、メタクリロニトリルを製造する方法として、イソ
ブチレンを高温気相で接触アンモ酸化する方法があり、
多くの触媒が提案されている。Conventionally, as a method for producing methacrylonitrile, there is a method of catalytic ammoxidation of isobutylene in a high temperature gas phase.
Many catalysts have been proposed.
一方、ナフサの接触分解法て得られるCo留分からイソ
ブチレンを分離回収する方法として、種々提案がなされ
ているが、近年、イソブチレンを水和し、ターシヤリー
ブタノールとして分離回収する方法が、分離の容易さ、
経済性等の面から工業的に注目されている。ターシヤリ
ーブタノールを原料とし、高温気相で脱水反応とアンモ
酸化反応を同時に行ない、メタクリロニトリルを製造す
る方法は、すでに特開昭53−18508号公報に記載
され公知である。On the other hand, various proposals have been made to separate and recover isobutylene from the Co fraction obtained by catalytic cracking of naphtha, but in recent years, a method of hydrating isobutylene and separating and recovering it as tertiary butanol has been proposed, which is easy to separate. difference,
It is attracting industrial attention due to its economic efficiency. A method for producing methacrylonitrile using tertiary butanol as a raw material and simultaneously carrying out a dehydration reaction and an ammoxidation reaction in a high-temperature gas phase is already known and described in JP-A-53-18508.
しかしながら、同公報に開示された方法は多種類の金属
からなる触媒を使用しており、触媒の調整法が複雑てあ
る。本発明者らは、ターシヤリーブタノールのアンモ酸
化によつてメタクリロニトリルを製造するための工業触
媒、特に流動層反応器用として適し、高活性、高選択性
を有し、かつ寿命の長い触媒を開発すべく上記触媒系の
構造および作用について鋭意研究を進めた結果、モリブ
デン、ビスマスおよび鉄の成分組成を極めて狭い範囲に
限定し、かつ微量の必須成分としてカリウム、ルビジウ
ムおよびセシウムから選ばれる一種以上の元素を用いる
ことによつて活性、特に選択性が大きく向上すること、
触媒中のモリブデンの相対量を比較的少なくし、かつナ
トリウムを用いることによつて触媒からのモリブデンの
昇華逃散性が抑制されること、および担体成分としてシ
リカを選択し、かつ少量のリンを用いることによつて触
媒に強い耐摩耗性が附与されることを見出し、これらの
知見に基づいて本発明を完成するに至つた。However, the method disclosed in the publication uses a catalyst made of many types of metals, and the method for preparing the catalyst is complicated. The present inventors have developed an industrial catalyst for the production of methacrylonitrile by ammoxidation of tertiary butanol, particularly suitable for use in a fluidized bed reactor, having high activity, high selectivity, and a long lifetime. As a result of intensive research into the structure and function of the above-mentioned catalyst system, we were able to limit the component composition of molybdenum, bismuth, and iron to an extremely narrow range, and add one or more types selected from potassium, rubidium, and cesium as trace amounts of essential components. The activity, especially the selectivity, is greatly improved by using the elements;
By keeping the relative amount of molybdenum in the catalyst relatively small and using sodium, sublimation escape of molybdenum from the catalyst is suppressed, and by selecting silica as a carrier component and using a small amount of phosphorus. In particular, the inventors found that strong wear resistance was imparted to the catalyst, and based on these findings, the present invention was completed.
すなわち、本発明は、ターシヤリーブタノールを触媒の
存在下にアンモニアおよび酸素と高温で気相接触させて
メタクリロニトリルを製造するに当り、一般組成式〔式
中、Aはカリウム、ルビジウム、セシウムの中から選ば
れる1種以上の元素、A..b..fln..pおよび
qはそれぞれモリブデン1原子に対する元素成分A1ビ
スマス、鉄、ナトリウム、リンおよび酸素の原子比率を
表わし、aは0.002〜0.06の範囲の数、B,.
fおよびnはそれぞれ式およびn=112Zで決定され
る数であつて、ここにX..Yは(0.45,0.35
)、(0.45,0.65)、(4).85,0.50
)、(4).85,0.65)の4つの座標点を結.ん
でできる四角形の内部にある数、Zは0〜0.6の範囲
の数、pは0〜0.2の範囲の数およびqは触媒中の元
素の原子価を満足する酸素の原子数てある。That is, the present invention provides a general compositional formula [wherein A is potassium, rubidium, One or more elements selected from A. .. b. .. fln. .. p and q respectively represent the atomic ratios of the elemental components A1 bismuth, iron, sodium, phosphorus and oxygen to one atom of molybdenum, a is a number in the range of 0.002 to 0.06, B, .
f and n are numbers determined by the formula and n=112Z, respectively, where X. .. Y is (0.45, 0.35
), (0.45, 0.65), (4). 85,0.50
), (4). 85, 0.65) are connected. Z is a number in the range of 0 to 0.6, p is a number in the range of 0 to 0.2, and q is the number of oxygen atoms that satisfies the valence of the element in the catalyst. be.
〕で示される組成物を30〜70重量%のシリカに担持
させた触媒を使用することを特徴とする・メタクリロニ
トリルの製造法を提供するものてある。本発明の触媒に
おける任意成分てあるナトリウムおよび/またはリンを
含む場合は、X線回折等の測定から、ナトリウムあるい
はリンの一部は勿論、他の形態でも存在しうるが、主に
化合物BiO.5NaO.5MOO4あるいはBiPO
4として存在することが判明した。This invention provides a method for producing methacrylonitrile, which is characterized by using a catalyst in which 30 to 70% by weight of the composition shown in the following is supported on silica. When the catalyst of the present invention contains sodium and/or phosphorus as an optional component, measurements such as X-ray diffraction show that some of the sodium or phosphorus may of course exist in other forms, but mainly in the compound BiO. 5NaO. 5MOO4 or BiPO
It was found that there are 4.
この場合における本発明の触媒の一般組成式AaMOB
ibF′E,NanPpOqは、BlO.5NaO.5
MOO4とBiPO4を構成単位として次式のように表
現しうる:この式において、Zは触媒中の全モリブデン
のうちBiC5NaO.5MOO4中のモリブデンの占
める分率を表わす。General compositional formula of the catalyst of the present invention in this case AaMOB
ibF′E, NanPpOq is BIO. 5NaO. 5
It can be expressed as the following formula using MOO4 and BiPO4 as structural units: In this formula, Z is BiC5NaO. It represents the fraction occupied by molybdenum in 5MOO4.
また、XおよびYは触媒の有効成分のうちBlO.5N
aO.5MOO4、AおよびBiPO4を除く他の構成
部分MO(1−z)BiOlゝ0マ0014Feゝ16
♀σ14において、゛モリブデン、ビスマスおよび鉄の
原子数をそれぞれNMO..NB,およびNFeとする
ときて定義される分率を表わす。In addition, X and Y represent BIO among the active components of the catalyst. 5N
aO. 5MOO4, other components except A and BiPO4MO(1-z)BiOlゝ0ma0014Feゝ16
In ♀σ14, the number of atoms of molybdenum, bismuth and iron is set to NMO. .. It represents the fraction defined when NB and NFe.
本発明の触媒は、効果的な作用およゅ特性を得るために
、上記の構成にみられるように成分の組成割合が極めて
限定的であり、特に不可欠の微量成分Aを含有すること
をを特徴としている。In order to obtain effective action and characteristics, the catalyst of the present invention has a very limited composition ratio of components as seen in the above structure, and it is particularly important that it contains an essential trace component A. It is a feature.
成分Aを含まない触媒においては、メタクリロニトリル
の選択率が比較的低いばかりでなく、触媒時間を長くす
ることによつてターシヤリーブタノールの転化率を高め
ようとするにつれて、生成メタクリロニトリルの一部が
二次分解を受け、選択率が大きく減少する。たS几、本
発明におけるターシヤリーブタノールの転化率の意味す
るものは次による。Not only is the selectivity for methacrylonitrile relatively low in catalysts that do not contain component A, but as the conversion of tert-butanol is increased by increasing the catalyst time, the amount of methacrylonitrile produced increases. A portion undergoes secondary decomposition, greatly reducing selectivity. The meaning of the conversion rate of tertiary butanol in the present invention is as follows.
本発明者らの行なつた実験によれば、供給したターシヤ
リーブタノールは、メタクリロニトリル、メタクロレイ
ン、二酸化炭素、一酸化炭素、アセトニトリル、シアン
化水素およびイソブチレンに転化し、原料のターシヤリ
ーブタノールは、いずれの反応においても全く検知され
なかつた。According to experiments conducted by the present inventors, the supplied tertiary-butanol was converted into methacrylonitrile, methacrolein, carbon dioxide, carbon monoxide, acetonitrile, hydrogen cyanide, and isobutylene, and the raw material tertiary-butanol was It was not detected at all in any reaction.
そこで、本発明者らは、イソブチレンを仮に未反応物質
とみなし、ターシヤリーブタノールの全転化率は次のよ
うに定義した。A成分を含む本発明の触媒を用いる場合
は、実質100%に近いターシヤリーブタノールの転化
率においても大きな選択率が保持される。Therefore, the present inventors temporarily regarded isobutylene as an unreacted substance and defined the total conversion rate of tertiary-butanol as follows. When using the catalyst of the present invention containing component A, a large selectivity is maintained even at a tertiary-butanol conversion rate close to 100%.
本発明のA成分のは、前記の定義された指数を用いてa
=0.002〜0.06の範囲から選択される。成分A
はカリウム、ルビジウムおよびセシウムから選ばれる一
種またはこれらの組合せとして用いうる。ルビジウムま
たはセシウムを単独で用いる場合は、カリウムよりも少
ない量で同等のメタクリロニトリル選択率を向上させる
効果がある。使用する成分Aの量が本発明の範囲を超え
る場合は、ターシヤリーブタノールの転化速度が小さく
なり、またアンモニアの利用度が抵く、メタクロレイン
の副生が増大し好ましくない。本発明の触媒の有光成分
のうちBjO.5NaO.5MOO4、成分AおよびB
jPO4を除く他の構成元素、モリブデン、ビスマスお
よび鉄において、ビスマスに対する鉄の分率を表わす指
数Xと、モリブデンの相対割合を表わす指数Yは、X.
Y座標において4つの座標点(イ).45,0.35)
、(イ).45,0.65)、(イ).85,。The A component of the present invention is calculated using the above defined index.
= selected from the range of 0.002 to 0.06. Component A
can be used as one selected from potassium, rubidium and cesium, or a combination thereof. When rubidium or cesium is used alone, it has the effect of improving the same methacrylonitrile selectivity with a smaller amount than potassium. If the amount of component A used exceeds the range of the present invention, the conversion rate of tertiary-butanol will decrease, the utilization of ammonia will be impaired, and the by-product of methacrolein will increase, which is undesirable. Among the photogenic components of the catalyst of the present invention, BjO. 5NaO. 5MOO4, components A and B
Regarding other constituent elements other than jPO4, molybdenum, bismuth and iron, the index X representing the fraction of iron to bismuth and the index Y representing the relative ratio of molybdenum are X.
Four coordinate points (a) in the Y coordinate. 45,0.35)
,(stomach). 45, 0.65), (a). 85,.
0.50)および(イ).85,0.65)を結ぶ四角
形の内部の範囲から選ばれる。0.50) and (a). 85, 0.65) from within the rectangle connecting them.
X..Yの組合せがこの範囲外にある場合は、たとへA
成分の添加があつても高いメタクリロニトリルの選択率
を得ることはできない。Yの値がこの範囲を超えて大き
い場合は、メタクリロニトリル収率が低いばかりでなく
、モリブデンの逃散が顕著になり、反応系の閉塞等のト
ラブルの原因となる。本発明における触媒の任意成分の
1つであるナトリウムの使用量は、BjO.5NaO.
5MOO4の相対割合を表わす指数を用いてZ=0〜0
.6の範囲から選ばれる。X. .. If the combination of Y is outside this range, then A
Even with the addition of components, it is not possible to obtain a high selectivity for methacrylonitrile. If the value of Y is larger than this range, not only will the yield of methacrylonitrile be low, but also the escape of molybdenum will be significant, causing troubles such as clogging of the reaction system. The amount of sodium used, which is one of the optional components of the catalyst in the present invention, is determined by BjO. 5NaO.
Z = 0 to 0 using an index representing the relative proportion of 5MOO4
.. Selected from a range of 6.
特に好ましくはZ=0〜0.45の範囲である。X..
Yの値が本発明の限定された範囲にあつて、かつ本発明
範囲の微量のA成分を含むならば、ナトリウムが存在し
ない場合、すなわちZ=0においても優れた活性、選択
性を有する触媒が得られる。しかし、Yの値が本発明の
範囲にあつて0.55〜0.65と比較的大きい場合は
、モリブデンの逃散度が相対的に大きくなるが、このよ
うな触媒系へのナトリウムの添加は、モリブデンの逃散
を効果的に抑制する。Yの値が比較的小さい場合は、ナ
トリウムの添加がなくても、モリブデン逃散度は十分抑
制されており、工業的実施に供しうる。触媒を長期間安
定に使用するためにモリブデンの逃散を抑制する必要が
あり、そのためにはZの値は本発明の範囲で十分である
。この範囲を超えて用いる場合は、高価なビスマスとモ
リブデンを消費するばかりでなく、メタクリロニトリル
収率も低下する。本発明で使用する触媒においては、担
体としてシリカが用いられる。Particularly preferably, Z=0 to 0.45. X. ..
If the value of Y is within the limited range of the present invention and a trace amount of component A within the range of the present invention is included, the catalyst has excellent activity and selectivity even in the absence of sodium, that is, when Z=0. is obtained. However, when the value of Y is within the range of the present invention and is relatively large, such as 0.55 to 0.65, the degree of escape of molybdenum becomes relatively large, but the addition of sodium to such a catalyst system is , effectively suppressing the escape of molybdenum. When the value of Y is relatively small, the degree of molybdenum escape is sufficiently suppressed even without the addition of sodium, and it can be used for industrial implementation. In order to use the catalyst stably for a long period of time, it is necessary to suppress the escape of molybdenum, and for this purpose, the value of Z is sufficient within the range of the present invention. If it is used beyond this range, not only will expensive bismuth and molybdenum be consumed, but also the yield of methacrylonitrile will decrease. In the catalyst used in the present invention, silica is used as a carrier.
シリカは他の担体に比較してそれ自身不活性であり、触
媒自体の選択性を殆んど損うことなくバインダーとして
の効果を発揮し、触媒に高い耐摩耗性を附与する。他の
担体、たとえばチタニアあるいはジルコニアを本発明で
使用する触媒に適用する場合は、バインダーとしての効
果が極めて小さく、またアルミナを用いる場合は、バイ
ンダー効果はあつても触媒の選択性が大きく低下する。
また本発明で使用する触媒に、たとえ1重量%のアルミ
ニウムが含まれても選択率が低下する。使用するシリカ
の量は、30〜・7呼量%の範囲から選択される。特に
好ましくは40〜6鍾量%である。シリカの使用量が3
鍾量%以上で強い耐摩耗度が得られる。しかしながら7
0重量%を超えて用いる場合は、触媒活性成分が稀釈さ
れ、十分な活性が得られないばかりでなく、7大きく選
択率も減少する。他の任意成分であるリンの使用量は、
BiPO4の相対割合を表わす指数を用いてp=0〜0
.2の範囲から選ばれる。Silica itself is inert compared to other carriers, exhibits the effect as a binder without substantially impairing the selectivity of the catalyst itself, and imparts high wear resistance to the catalyst. When other carriers, such as titania or zirconia, are applied to the catalyst used in the present invention, their effect as a binder is extremely small, and when alumina is used, even though they have a binder effect, the selectivity of the catalyst is greatly reduced. .
Furthermore, even if the catalyst used in the present invention contains 1% by weight of aluminum, the selectivity will decrease. The amount of silica used is selected from a range of 30 to .7% by volume. Particularly preferably, the amount is 40 to 6%. The amount of silica used is 3
Strong abrasion resistance can be obtained when the slag weight is % or more. However, 7
If it is used in an amount exceeding 0% by weight, the catalytic active component will be diluted, and not only will sufficient activity not be obtained, but the selectivity will also be greatly reduced. The amount of phosphorus used, which is another optional ingredient, is
Using an index representing the relative proportion of BiPO4, p = 0 to 0
.. Selected from a range of 2.
本法の触媒にこの範囲の少量のリンを添加することによ
つて、触媒の耐摩耗強度フをさらに向上させることがで
きる。リンの添加は後述の触媒製造工程の原料スラリー
の調整において、スラリー中の懸濁質の粘度を微細化し
、その分散性を向上させる。これによつて担体シリカ液
として好適に用いられるシリカゾルと有効成分がスラリ
ー中で均質な混合状態となり、触媒の最終形態において
優れた耐摩耗強度が得られるものと考えられる。リンは
本発明の範囲を超えて用いることができるが、耐摩耗強
度がより以上増大することはない。リンは最終の触媒形
態において主にBlPO4として存在するので、多量の
リンを用いることは高価なビスマスを消費することにな
り有利でない。触媒を工業的に使用する場合、反応条件
下にその作用が長期に持続するものでなければならない
。By adding a small amount of phosphorus within this range to the catalyst of the present method, the wear resistance strength of the catalyst can be further improved. The addition of phosphorus refines the viscosity of the suspended matter in the slurry and improves its dispersibility in the preparation of the raw material slurry in the catalyst manufacturing process described below. It is thought that this allows the silica sol, which is suitably used as the carrier silica liquid, and the active ingredient to be in a homogeneous mixed state in the slurry, resulting in excellent wear resistance strength being obtained in the final form of the catalyst. Phosphorus can be used beyond the scope of the present invention, but will not increase the wear strength any further. Since phosphorus is present primarily as BlPO4 in the final catalyst form, using large amounts of phosphorus is not advantageous as it consumes expensive bismuth. When a catalyst is used industrially, its action must last for a long time under the reaction conditions.
本発明における触媒は、上記の如く、単に使用初期の活
性、選択性が改良されているばかりでなく、この観点か
ら要請される特性、すなわち、触媒成分の安定性および
優れた耐摩耗強度が附与されているものであり、長期に
わたつて高い活性、選択性が維持される。本発明のメタ
クリロニトリルの製造は、流動層反応器あるいは固定層
反応器のいずれでも実施できる。As mentioned above, the catalyst of the present invention not only has improved activity and selectivity at the initial stage of use, but also has the properties required from this point of view, namely, the stability of catalyst components and excellent wear resistance. High activity and selectivity are maintained over a long period of time. The production of methacrylonitrile of the present invention can be carried out in either a fluidized bed reactor or a fixed bed reactor.
一般に流動層反応器を用いる場合は、除熱が容易で均一
な反応温度が得られ、大規模の生産に適する。一般に触
媒を流動層反応器内で用いるとき、触媒粒子間あるいは
粒子と器壁間の衝突によつて摩耗されるが、本発明にお
ける触媒はそれに十分耐えうるものである。本発明にお
ける触媒は、先ず原料スラリーを調製し、次いで該スラ
リーを噴霧乾燥し、最後に該乾燥品を熱処理焼成すると
いう三つの工程を経て好適に製造することができる。Generally, when a fluidized bed reactor is used, heat can be easily removed and a uniform reaction temperature can be obtained, making it suitable for large-scale production. Generally, when a catalyst is used in a fluidized bed reactor, it is abraded due to collisions between catalyst particles or between particles and the vessel wall, but the catalyst of the present invention can sufficiently withstand this. The catalyst of the present invention can be suitably produced through three steps: first preparing a raw material slurry, then spray drying the slurry, and finally heat-treating and calcining the dried product.
触媒の担体シリカ源としてはシリカゾルを、またリン源
としてはリン酸を好適に用いることができる。モリブデ
ン、ビスマス、鉄、ナトリウム、カリウム、ルビジウム
およびセシウム源としては、水または硝酸に可溶なアン
モニウム塩、硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩あるいは有機酸塩
の形で用いることが望ましい。特にモリブデン源として
はそろアンモニウム塩の形、で、またビスマス、鉄、ナ
トリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウム源とし
ては、それぞれの硝酸塩の形で用いるのが好適である。
原料スラリーの調整は、先ずシリカゾルに、かきまぜな
がらリン酸を、次いでモリブデン酸アン・モニウムの水
溶液を加え、最後に希硝酸に硝酸ビスマス、硝酸第二鉄
、硝酸ナトリウムおよび硝酸カリウム、硝酸ルビジウム
あるいは硝酸セシウムから選はれる。Silica sol can be suitably used as the carrier silica source for the catalyst, and phosphoric acid can be suitably used as the phosphorus source. The sources of molybdenum, bismuth, iron, sodium, potassium, rubidium and cesium are preferably used in the form of ammonium salts, nitrates, hydrochlorides, sulfates or organic acid salts soluble in water or nitric acid. In particular, it is preferable to use the molybdenum source in the form of an ammonium salt, and the bismuth, iron, sodium, potassium, rubidium and cesium sources in the form of their respective nitrates.
To prepare the raw material slurry, first add phosphoric acid to the silica sol while stirring, then add an aqueous solution of ammonium molybdate, and finally add bismuth nitrate, ferric nitrate, sodium and potassium nitrate, rubidium nitrate, or cesium nitrate to dilute nitric acid. You can choose from.
一種以上を溶解した混合液を加えることによつて好適に
行いうる。こ)にシリカコロイドゾルに均一に分散した
微粒懸濁質のスラリーが得られる。次いで該スラリーは
、公知の噴霧乾燥装置を用いて乾燥することにより、球
状の乾燥微粒子として得られる。原料スラリーの噴霧化
は、通常工業的実施に用いられる遠心方式、二流体ノズ
ル方式あるいは高圧ノズル方式のいずれによつても行い
うるが、特に遠心方式が好適である。This can be suitably carried out by adding a mixed solution in which one or more of the above substances are dissolved. In this step, a slurry of fine suspended solids uniformly dispersed in the silica colloid sol is obtained. The slurry is then dried using a known spray dryer to obtain spherical dry fine particles. Atomization of the raw material slurry can be carried out by any of the centrifugal, two-fluid nozzle, or high-pressure nozzle methods commonly used in industrial practice, but the centrifugal method is particularly preferred.
粒子径は遠心方式におりいてはディスクの回転速度およ
びスラリーの供給速度を調節することによつて、流動層
反応器に用いるに適した10〜150ミクロンの間に分
布させることができる。最後に該乾燥品は、通常のトン
ネル型あるいはロータリー型のキルンを用いて熱処理焼
成される。In the centrifugal system, the particle size can be distributed between 10 and 150 microns, which is suitable for use in a fluidized bed reactor, by adjusting the rotational speed of the disk and the feed rate of the slurry. Finally, the dried product is heat-treated and fired using a conventional tunnel or rotary kiln.
焼成温度は600〜750℃、好ましくは620〜73
0℃の範囲でで行いうる。焼成時間は焼成温度によつて
変化しうるが、l〜2叫間の範囲で選ばれる。ターシヤ
リーブタノールのアンモ酸化反応に用いられる原料ター
シヤリーブタノールは、必ずしも高純度である必要はな
い。Firing temperature is 600-750℃, preferably 620-73℃
It can be carried out in the range of 0°C. The firing time may vary depending on the firing temperature, but is selected within the range of 1 to 2 hours. The raw material tertiary-butanol used in the ammoxidation reaction of tertiary-butanol does not necessarily need to be highly pure.
酸素源としては、通常空気を使用する。ターシヤリーブ
タノール、アンモニアおよび空気の容積比は、1:0.
9〜2.0:8〜20、特に1:1〜1.5:9〜15
の範囲が好ましい。また必要に応じ水蒸気もしくは不活
性ガスを導入することもてきる。反応温度は360〜5
00℃、特に380〜450℃の範囲が好ましい。反応
圧力は常圧でもよいが、必要ならば加圧下に行いうる。
原料混合ガスと触媒との接触時間は0.3〜15秒、好
ましくは0.5〜m秒の間てある。本発明方法か前記し
たように特定組成の触媒を使用することにより、ターシ
ヤリーブタノールのアンモ酸化によるメタクリロニトリ
ルの選択性を著しく向上させ、また触媒自体の長期安定
性および耐摩耗性の向上を図つた工業的規模の実施に極
めて有利な方法てある。Air is usually used as the oxygen source. The volume ratio of tertiary butanol, ammonia and air was 1:0.
9-2.0:8-20, especially 1:1-1.5:9-15
A range of is preferred. Additionally, steam or inert gas may be introduced as necessary. The reaction temperature is 360-5
00°C, particularly preferably in the range of 380 to 450°C. The reaction pressure may be normal pressure, but the reaction may be carried out under increased pressure if necessary.
The contact time between the raw material mixed gas and the catalyst is between 0.3 and 15 seconds, preferably between 0.5 and m seconds. By using a catalyst with a specific composition as described above, the method of the present invention significantly improves the selectivity of methacrylonitrile by ammoxidation of tertiary-butanol, and also improves the long-term stability and wear resistance of the catalyst itself. The method is extremely advantageous for implementation on an industrial scale.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に述べる。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
実施例
(1)触媒の製造
組成指数がX=0.70、Y=0.54、Z=0、(k
)=0.006、p=0.1であり、5呼量%のシリカ
に担持された触媒、すなわちその活性成分の実験式がM
OBlO.36FeO.6OKO.。Example (1) The manufacturing composition index of the catalyst is X=0.70, Y=0.54, Z=0, (k
) = 0.006, p = 0.1, and the empirical formula of the catalyst supported on 5% silica, i.e. its active component, is M
OBlO. 36FeO. 6OKO. .
O6PO.lOqである触媒を次のようにして製造した
。30重量%のSiO2を含むシリカゾル(日産化学製
のスノーテツクスN)5000gをとり、かきまぜなが
らこれに85重量%のリン酸61.2gを加△え、次い
で水2400gに7−モリブデン酸アンモニウム〔(M
H4)6M07024・4H20〕948gを溶解した
液を加え、最後に予め1000gの13.3重量%の硝
酸に、921gの硝酸ビスマス〔B1(NO3)3・■
説〕、1293gの硝酸第二鉄〔Fe(NO3)3・1
・9H20〕、および3.26gの硝酸カリウム〔KN
O3〕を溶解した混合液を加えた。O6PO. 1Oq of catalyst was prepared as follows. Take 5000 g of silica sol (Snowtex N manufactured by Nissan Chemical) containing 30 wt% SiO2, add 61.2 g of 85 wt% phosphoric acid to it while stirring, and then add ammonium 7-molybdate [(M
H4) 6M07024・4H20] 948g of dissolved solution was added, and finally, 921g of bismuth nitrate [B1(NO3)3・■
theory], 1293 g of ferric nitrate [Fe(NO3)3.1
・9H20], and 3.26 g of potassium nitrate [KN
A mixed solution in which O3] was dissolved was added.
こ)に得られる原料スラリーを並流式の噴霧乾燥器に送
り、乾燥した。原料スラリーの霧化は、乾燥器上部号央
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
装置を用いて行なつた。得られた乾燥粉体は、トンネル
型キルンで焼成して触媒を得た。これを触媒1とする。
同様の方法により、その他あ種類の各種組成の触媒を製
造した。The raw material slurry obtained in this step) was sent to a co-current spray dryer and dried. The raw material slurry was atomized using a centrifugal atomizer equipped with a dish-shaped rotor, which was installed in the center of the upper part of the dryer. The obtained dry powder was fired in a tunnel kiln to obtain a catalyst. This will be referred to as catalyst 1.
Other catalysts of various compositions were produced in a similar manner.
これらの触媒を以下のターシヤリーブタノールのアンモ
酸化試験、モリブデン逃散試験および耐摩耗度試験に供
した。These catalysts were subjected to the following tertiary-butanol ammoxidation test, molybdenum escape test, and abrasion resistance test.
).)ターシヤリーブタノールのアンモ酸化反応試臭(
1)で調製した、各種触媒1gを内径8朗のガラス製反
応管に充てんし、これを420〜430℃に保ち、この
中にターシヤリーブタノール、アンモニア、および酸素
をモル比が1:ニ1.5:2.5になる割合で混合した
ガスを、ターシヤリーブタノール濃度が6容量%になる
までヘリウムで希釈し、接触時間が0.5〜1.58に
なる速度で通した。). ) Ammoxidation reaction test of tertiary butanol (
Fill a glass reaction tube with an inner diameter of 8 mm with 1 g of the various catalysts prepared in 1), maintain it at 420-430°C, and add tertiary-butanol, ammonia, and oxygen in a molar ratio of 1:21. A gas mixture in a ratio of .5:2.5 was diluted with helium until the tertiary butanol concentration was 6% by volume, and passed through at a rate that gave a contact time of 0.5 to 1.58.
この際の反応圧力は大気圧であつた。このアンモ酸化反
応の試験結果を、使用した触媒の組成と共に第1表に示
す。なお、実施例中のルビジウムとセシウム源としては
、いずれも硝酸ルビジウムと硝酸セシウムを使用した。The reaction pressure at this time was atmospheric pressure. The test results of this ammoxidation reaction are shown in Table 1 along with the composition of the catalyst used. Note that rubidium nitrate and cesium nitrate were used as rubidium and cesium sources in the examples.
またナトリウム源としては、いずれも硝酸ナトリウムを
使用した。また第1表におけるターシヤリーブタノール
の全転化率、メタクリロニトリルの収率は、次の定義に
よつて求めたものである。In addition, sodium nitrate was used as the sodium source in all cases. Further, the total conversion of tertiary-butanol and the yield of methacrylonitrile in Table 1 were determined according to the following definitions.
なお、未反応のターシヤリーブタノールは全て実施例に
おいて検出されなかつた。In addition, unreacted tertiary butanol was not detected in any of the Examples.
(3)モリブデンの逃散度試験
モリブデンの逃散度は、触媒約10gを磁性皿に精秤し
、空気存在下に750′C、10叫間放置後の触媒重量
の減量割合を算出し求めた。(3) Molybdenum fugitive test The molybdenum fugitive was determined by accurately weighing about 10 g of the catalyst in a magnetic dish and calculating the weight loss rate of the catalyst after leaving it in the presence of air at 750'C for 10 hours.
なお、触媒重量の減少がMOO3の昇華逃散によること
は、試験終了後の元素分析により確認した。モリブデン
逃散度の測定結果を第2表に示す。It was confirmed by elemental analysis after the test that the decrease in catalyst weight was due to the sublimation and escape of MOO3. Table 2 shows the measurement results of molybdenum fugitiveness.
第2表から明らかなように、Yの値が本発明の範囲を超
えている触媒33と29ては逃散度が大きい。As is clear from Table 2, catalysts 33 and 29, in which the value of Y exceeds the range of the present invention, have a large escape degree.
比較触媒29てはZの導入により、比較触媒33より逃
散度は抑制されるが、第1表にみるようにメタクリロニ
トリルの収率が低い。本発明の触媒においては、Yの値
が限定された範囲にあり、さらにZの導入により効果的
に逃散度が抑制されている。(4)摩耗度試験
触媒の摩耗度は、通常FCC触媒の試験方法として行な
われているように、底部に1164インチの3つのオリ
フィスをする孔明円板を備えた、内径1.5インチの垂
直チューブに触媒約50gを精秤投入し、孔明円板を通
して毎時15CFの速度で空気を流し激しく触媒を流動
させた。Comparative Catalyst 29 has a lower escape degree than Comparative Catalyst 33 due to the introduction of Z, but as shown in Table 1, the yield of methacrylonitrile is low. In the catalyst of the present invention, the value of Y is within a limited range, and the degree of escape is effectively suppressed by the introduction of Z. (4) Abrasion Test The abrasion of the catalyst is measured using a 1.5-inch inner diameter vertical Approximately 50 g of the catalyst was accurately weighed into the tube, and air was flowed through the perforated disk at a rate of 15 CF/hour to force the catalyst to flow.
触媒の摩耗度を5〜加時間の間に微細化して、垂直チュ
ーブの上部から逸散した触媒の重量の、初期投入量に対
する割合として求めた。触媒摩耗度の測定結果を第3表
に示す。The degree of catalyst wear was refined over a period of 5 to 50 minutes and was determined as the ratio of the weight of the catalyst lost from the top of the vertical tube to the initial charge. Table 3 shows the measurement results of the degree of catalyst wear.
第3表から明らかなように、シリカ含量の少ない比較触
媒34と35では非常に摩耗を受け易いのに対し、シリ
カ含量の適正な本発明の触媒においては摩耗度が小さく
、さらにリンの添加によつて効果的に抑制されることを
示すものである。As is clear from Table 3, comparative catalysts 34 and 35 with a low silica content are very susceptible to wear, whereas the catalyst of the present invention with an appropriate silica content has a low wear rate, and even with the addition of phosphorus, This shows that it is effectively suppressed.
Claims (1)
アおよび酸素と高温で気相接触させてメタクリロニトリ
ルを製造するに当り、一般組成式AaMoBibFef
NanPpOq〔式中、Aはカリウム、ルビジウム、セ
シウムの中から選ばれる1種以上の元素、a、b、f、
n、pおよびqはそれぞれモリブデン1原子に対する元
素成分A、ビスマス、鉄、ナトリウム、リンおよび酸素
の原子比率を表わし、aは0.002〜0.06の範囲
の数、b、fおよびnはそれぞれ式b=(1−X)(1
−Y)(1−Z)/Y+1/2Z+p、 f=X(1−Y)(1−Z)/Y およびn=1/2Zで決定される数であつて、ここにX
、Yは(0.45、0.35)、(0.45、0.65
)、(0.85、0.50)、(0.85、0.65)
の4つの座標点を結んでできる四角形内部にある数、Z
は0〜0.6の範囲の数、pは0〜0.2の範囲の数お
よびqは触媒中の元素の原子価を満足する酸素の原子数
である。 〕で示される組成物を30〜70重量%のシリカに担持
させた触媒を使用することを特徴とするメタクリロニト
リルの製造法。[Claims] 1. In producing methacrylonitrile by contacting tertiary butanol with ammonia and oxygen in the presence of a catalyst in the gas phase at high temperature, the general composition formula AaMoBibFef
NanPpOq [wherein A is one or more elements selected from potassium, rubidium, cesium, a, b, f,
n, p and q each represent the atomic ratio of elemental component A, bismuth, iron, sodium, phosphorus and oxygen to one atom of molybdenum, a is a number in the range of 0.002 to 0.06, b, f and n are The formula b=(1-X)(1
-Y)(1-Z)/Y+1/2Z+p, f=X(1-Y)(1-Z)/Y and n=1/2Z, where X
, Y is (0.45, 0.35), (0.45, 0.65
), (0.85, 0.50), (0.85, 0.65)
The number inside the rectangle formed by connecting the four coordinate points, Z
is a number in the range of 0 to 0.6, p is a number in the range of 0 to 0.2, and q is the number of oxygen atoms satisfying the valence of the element in the catalyst. A method for producing methacrylonitrile, which comprises using a catalyst in which 30 to 70% by weight of the composition shown in the following is supported on silica.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53089945A JPS6041665B2 (en) | 1978-07-25 | 1978-07-25 | Method for producing methacrylonitrile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53089945A JPS6041665B2 (en) | 1978-07-25 | 1978-07-25 | Method for producing methacrylonitrile |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5517334A JPS5517334A (en) | 1980-02-06 |
| JPS6041665B2 true JPS6041665B2 (en) | 1985-09-18 |
Family
ID=13984832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53089945A Expired JPS6041665B2 (en) | 1978-07-25 | 1978-07-25 | Method for producing methacrylonitrile |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041665B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0561861U (en) * | 1992-01-20 | 1993-08-13 | ミツミ電機株式会社 | Carriage feed mechanism |
| JPH06162695A (en) * | 1993-08-30 | 1994-06-10 | Pioneer Electron Corp | Pickup driver for disk player |
| JPH06162696A (en) * | 1993-08-30 | 1994-06-10 | Pioneer Electron Corp | Pickup driver for disk player |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5835160A (en) * | 1981-08-25 | 1983-03-01 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Preparation of methacrylonitrile |
| JPS5846055A (en) * | 1981-09-11 | 1983-03-17 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Preparation of methacrylonitrile |
| JPS5867349A (en) * | 1981-10-20 | 1983-04-21 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Catalyst composition |
| JPS5872550A (en) * | 1981-10-26 | 1983-04-30 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Preparation of methacrylonitrile |
-
1978
- 1978-07-25 JP JP53089945A patent/JPS6041665B2/en not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0561861U (en) * | 1992-01-20 | 1993-08-13 | ミツミ電機株式会社 | Carriage feed mechanism |
| JPH06162695A (en) * | 1993-08-30 | 1994-06-10 | Pioneer Electron Corp | Pickup driver for disk player |
| JPH06162696A (en) * | 1993-08-30 | 1994-06-10 | Pioneer Electron Corp | Pickup driver for disk player |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5517334A (en) | 1980-02-06 |
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