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JPS6059012B2 - モリブデン含有触媒 - Google Patents
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JPS6059012B2 - モリブデン含有触媒 - Google Patents

モリブデン含有触媒

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JPS6059012B2
JPS6059012B2 JP57058999A JP5899982A JPS6059012B2 JP S6059012 B2 JPS6059012 B2 JP S6059012B2 JP 57058999 A JP57058999 A JP 57058999A JP 5899982 A JP5899982 A JP 5899982A JP S6059012 B2 JPS6059012 B2 JP S6059012B2
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stirring
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stainless steel
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエタンのエチレンへのオキシ脱水素化用のモ
リブデン含有新規触媒に関する。
さて例えばエチレンは約6000〜1000℃の温度
で行なわれる吸熱反応でエタンを熱分解することによつ
て工業的に製造されるのが慣例とされてきた(米国等許
第354117丹明細書)。
このような方法における反応時間は非常に短かいので、
その工程の流れから熱を効率的に回収することは困難ま
たは不可能にしている。加うるに、使用される高い温度
での反応のための炉または反応容器の構築に特殊合金の
使用を必要とする。また分解反応により水素やエタンの
ような低沸点副生物を比較的多量生成するから、このよ
うな副生物からのエチレンの回収を複雑にし、かついつ
そう費用がかかつている。 発熱反応に種々のオキシハ
ロゲン化触媒系を用いてエタンをオキシ脱水素化するこ
とは可能である。しかし、これらの反応は少なくも約5
00〜600℃の温度でのみ達成される(米国特許第3
080435号明細書)。加うるにこの場合ハロゲン化
原子の存在は、生成されるオレフィンの回収の困難性を
増大させる。また反応系内のハロゲンやハロゲン化水素
による腐食に耐えるために特殊そして高価な構築材料が
必要である。更にまた、この方法を経済的に行うために
はハロゲンそれ自体を回収して再循環させねばならない
。比較的高温おける発熱反応により或選択されたΣC3
アルカンのオキシ脱水素化もまたバナジウムを含有する
選定された触媒(米国特許第3218368号、同第3
541179号および同第3856881号の各明細書
)またはバナジウムとモリブデンとを含有する選定され
た触媒(米国特許第3320331号明細書)によつて
達成されている。
また例えばアクロレインのようなα,β不飽和エチレン
(または酢酸)の生産性(生成能) =反応時間1時間当り(触媒床中の)触媒の 立方フィ
ートにつき生成されるエチレン (または酢酸)のボン
ド数 本発明の新規触媒は、一般式 (この式で、aは1、 bは0.05〜1、 Cは0〜1、そして dは0.03〜約2であり、 XがTaの場合には、YはFelまたはFe及びSiで
あり、XがNbの場合には、YはFe,Cu,Si,K
,P,Ce,CO,NlまたはUであり、cがOである
場合には、YはFe,Sb,Si・またはSnである)
で表わされる焼成組成物から成る、エタンのエチレンへ
のオキシ脱水素化用のモリブデン含有触媒てあるる。
3脂肪族アルデヒドからそれに対応するアクリル酸のよ
うなα,β一不飽和カルボン酸への気相酸化用にモリブ
デンおよびバナジウムを含有する触媒系を使用すること
も知られている。
これらの触媒系はベルギー特許第8213n号、同第8
21324号および同第821325号の各明細書に開
示されているように元素MO,VおよびX(但し、Xは
Nb,TiまたはTaてある)を含有するものである。
しかしながら本発明触媒の提唱以前に公知のこノれら触
媒を用いては、例えばエタンを比較的低い温度にて好ま
しい転化率(%)、選択率(%)および生産性にてエチ
レン脱水素化することは不可能であつた。
ここに転化率、選択率および生産性は次のように定義さ
れる。
1.転化率(%) 1a.但し、Aは流出液中のエタンを除いた、 すべて
の炭素含有生成物のモル・エタンー 当量合計(炭素基
準)声■. エチレン(または酢酸)に対する選択率(
または効率)%の可溶性化合物を溶解させることによつ
て調製する。
選ばれた種々の元素のこれらの化合物は可能な程度に相
互に溶解性でなければならない。Si化合物は通常コロ
イド状シリカゾルの形で添加される。Si以外の選ばれ
たこのような元素の化合物のいづれかが他の化合物と相
互に溶解しない場合には、それらをその溶解系に最後に
添加することができる。次いでその溶液系中の化合物の
混合物から水または他の溶剤を蒸発によつて除去するこ
とによつて触媒組成物がつくられる。触媒を担体上に沈
積担持させて使用する場合には所望の元素化合物を通常
次の物理的性質(但し、これらに限定されるものではな
い)を有する微細な多孔性担体上に沈積させる。
表面積が約0.1〜500j(′1y1見かけの多孔度
が30〜60%、孔の少なくとも90%が20〜150
0ミクロンの孔径を有する。
そして粒子またはペレットの形が約118〜5116イ
ンチの径を有する。この沈積は担体をすべての化合物の
最終混合物中に浸漬させ、大部分の溶剤を蒸発させ、次
いでその系を約80〜220℃で2〜6(ト)間乾燥さ
せるこにより達成される。こうして乾燥した触媒は次に
空気または酸素中て約220〜550触Cで112〜2
麟間加熱することによつて焼成して所望のMOaVbX
cY,組成物を生成させる。使用てきる担体は、シリカ
、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、チタニ
アおよびそれらの混合物である。
この場合担持された触媒は通常約10〜5踵量%の触媒
組成物を含有し、その残りは担体てある。
モリブデンは好ましくはバラ−モリブデン酸アンモニウ
ムのようなモリブデンのアンモニウム塩の形で、或は酢
酸塩、シユウ酸塩、マンデル酸塩およびグリコール酸塩
のようなモリブデンの有機酸塩の形て溶液中に導入する
。また使用てきる他の水溶性モリブデン化合物は部分的
に水溶性の酸化モリブデン、モリブデン酸およびモリブ
デンの塩化物てある。バナジウムは好ましくはメターバ
ナジン酸アンモニウム並にデカーバナジン酸アンモニウ
ムのようなバナジウムのアンモニウム塩の形で、或は酢
酸塩、シユウ酸塩および酒石酸塩のようなバナジウムの
有機酸塩の形で溶液中に導入する。
また使用できる他の水溶性バナジウム化合物は部分的に
水溶性の酸化バナジウム及びバナジウムの硫酸塩である
。ニオブおよびタンタルは好ましくはシユウ酸塩の形で
溶液中に導入する。
可溶性の形態にあるれらの金属塩の他の根源は金属がベ
ータージケトン酸塩、カルボン酸、アミン、アルコール
またはアルカノールアミンに配位、結合または錯化され
た化合物である。鉄、ニッケル、コバルト、銅、ウラン
、セリウム及びカリウムは好ましくは硝酸塩の形で溶液
中に導入する。
使用できるこれら元素の他の水溶性化合物は水溶性塩化
物およびこのような元素の酢酸塩、シユウ酸塩、、酒石
酸塩、乳酸塩、サリチル酸塩、ギ酸塩および炭酸塩のよ
うな有機酸塩である。アンチモンおよびスズは好ましく
は水不溶性酸化物の形で触媒系中に導入する。
使用できるこれら元素の水溶性化合物は三塩化アンチモ
ン、塩化第二スズ、塩化第一スズ、硫酸第二スズおよび
硫酸第一スズである。使用できるこれらの元素の他の水
不溶性化合物は水酸化第一スズおよびシユウ酸第一スズ
である。ケイ素は好ましくは水性コロイドシリカ (SiO2)ゾルの形で触媒系中に導入する。
リンは好ましくはリン酸または水溶性リン酸塩として触
媒系中に導入する。触媒が最も効果的てあるためには、
MO,V,X,およびY金属成分はそれらの可能な最高
酸化状態以下に幾分還元されているものであると信ぜk
られる。
これは触媒をつくる溶液系中に導入されるNH3のよう
な還元剤または有機錯化剤のような有機還元剤の存在下
て触媒を熱処理する間に達成される。これら触媒の還元
は水素またはエタン、エチレンまたはプロピレンのよう
な炭化水素が触門媒床を通過することにより酸化反応が
行なわれる反応器中ても起りうる。担体に担持または未
担持の触媒は固定床または流動床を使用することができ
る。
1例を以て示せば本発明の触媒は水以外の希釈)剤の添
加なしに炭化水素例えばエタンを選択的にオキシ脱水素
化して最終生成物として例えばエチレンおよび酢酸を次
に示す如き転化率(%)、効率(%)、および生産性に
て生ぜしめ得る。
この場合水を添加しない正常の反応過程ではオキシ脱水
素化された例えばエタン1モルにつき1モルの水が生成
される。このようにこの反応中に生成した水はそこに生
成されるエチレン1モルにつき約0.05〜0.25モ
ルの酢酸を生成させる。しかるに水を添加した場合に付
加的量すなわち生成されるエチレン1モルにつき約0.
25〜0.95モルまで増大された酢酸の生成をもたら
す。次の実施例は本発明の種々の触媒組成物の製造およ
びこれらの1例としてエタンのエチレンへのオキシ脱水
素化に使用することに関し比較例1〜5と共に具体的に
述べるものである。
これらの触媒の活性は酸素とエタンとを鼓動流(律動流
)として供給する小型U字管反応器内で(試験法A)、
或はエタンと酸素とを連続的に並流させる直立管反応器
で(試験法B)、或は逆混合(Back−Mlx)オー
トクレーブ法(試験法C)のいずれかで測定した。
これらの試験法を次に詳細に述べる。触媒試験法A 鼓動マイクロ反応器中でエタンのオキシ脱水素化活性測
定用として試験触媒をふるい分けした。
この触媒を収容した反応帯域である長さ20P慣径8顛
のシリカU字管を熱電対調節器によつて温度調節を行つ
た流動サンドバス中に浸漬して加熱した。この温度の調
節および測定用熱電対はU字管内の触媒のレベルよりも
上方に少なくとも3吋高い層の流動砂中に浸漬した。サ
ンドバス中におけ.る温度状況の予備調査は、頂部から
底部までにわたつて、調節器でセットされた固定点より
も3度以下の温度変化てあることを示した。反応生成物
の流れを分析するためにこのマイクロ反応器をガスクロ
マトグラフに正確に連結した。
流量調節器の直後の点でクロマトグラフの内側のヘリウ
ム供給路線をさえぎり、それを口8および2一位置にあ
る弁〔ユニオン、カーバイド社、特別機械部のモデルC
4−70〕を通し、そこから口6をもつ手動試料射出弁
〔ユニオン、カーバイド、モデル2112−50−2〕
を通してU字管反応器の入口脚部に導くことによつて、
マイクロ反応器を経て流れるヘリウムキャリアの供給を
クロマトグラフから捕集した。この系は反応器入口にゴ
ム隔壁を有する射出口を備えている。反応器からの生成
ガスの流れを冷却トラップを経てクロマトグラフの2つ
の分析系のいずれかに分岐する役目をなす口8をもつ弁
を経て逆導した。各弁ともその分析系内のクロマトグラ
フ塔の圧力低下を等しくするために調節できるバイパス
弁を備えている。供給ガス(組成:酸素6.熔量%、エ
タン8.0容量%、残り窒素)の2.0m1すつの鼓動
流の注入は触媒の直前の口を経て気密注入器によつて行
つた。
ガスは始終60m1/分で反応器を通過しかつ分析用ガ
スクロマトグラフを通過するヘリウムキャリア・ガスに
よつて稀釈して触媒3.0y上に運ばれた。生成した混
合物の分析をポロパツク (POrOpak)(T.M.)Rて包まれた10″×
1/8゛″径のステンレススチール塔で行なつた。
この塔は30℃て出発し毎分10゜Cの上昇て加熱した
。これらの条件の下での保持時間は空気が2分、二酸化
炭素が2.5分エチレンが3.4分、エタンが4.0分
であつた。そして純粋な既知試料のクロマトグラフィお
よび区別された各ピークの質量分光計試験によつて該生
成物の正体を同定確認した。ポロパツクRはジビニルベ
ンゼンで架橋された微粒子球状形のポリスチレン樹脂で
ある。触媒試験法B 次の条件の下ての管状反応器中て触媒を試験した。
エタンガス供給組成物(容量%)は9.0%C2H6、
6.0%02および8.5%N2、空間速度は340F
1r−1、全反応圧力は1気圧。
そして温度上昇に伴う触媒の活性をノートした。反応器
は117のステンレススチールの直立管から成り、約1
2″″の深さの溶融塩浴〔デュポン社ハイテツク(商標
名)伝熱塩を使用によつて加熱されるものである。11
8″の熱電対套管を、反応管の全長と触媒床との中心を
貫通させた。
触媒の温度状況は該套管を経て熱電対をスライドさせる
ことによつて知ることができた。触媒床の頂部が伝熱塩
の表面よりも4″下になるように26m1の触媒を管中
に導入した。触媒床はそれが〉10の深さ断面比率を持
つように5〜5117の長さとした。触媒床の上方帯域
は予熱の役目をなすガラスビーズにて充実させた。反応
器からのガス流出体は0℃でコンデンサおよびトラップ
を通過させた。このようにして得られたガスおよび液体
生成物は後記のようにして分析した。触媒試験法Cこの
高圧研究に用いた反応器は中心に位置する触媒バスケッ
トおよび側面生成流出物路線を持つた底部攪拌式のマグ
ネドライブ(Magnedrive)式オートクレーブ
であつた。
変速可能で磁気的に駆動するファンが触媒床上の反応混
合物を連続的に再循環させた。この反応器は、196師
3月16日から20日にわたつてアメリカ合衆国、ルイ
ジアナ州、ニユーオルリンズで開催されたザ、アメリカ
ン、インステイテユート、オブ、ケミカル、エンジニア
ーズの第64回国際会議での1高圧技術における進歩ョ
についてのシンポジウム第2部において予稿42Eとし
て提出され、かつアメリカ合衆国、ニューヨーク州、1
0017、ニューヨーク、イースト、47ストリート、
34幡のAIChEから入手できる゜゜リアクタ、フオ
ア、ベーパーフェイズ、キヤタリテイツク、スタデイズ
゛と題するバーデイ、ハンブリツク、マロンおよびウロ
ツク氏等の論文の第1図に描かれた型のものである。逆
混合オートクレーブは攪拌用ファンの羽根の上部に位置
したステンレススチール製触媒容器を持つている。
このファンは慣用の方法によつてガスを触媒床を通し上
向きおよび内部方向に吹込む。2つの熱電対によつて入
口と出口との温度を測定する。
約150pSigの圧力でロータメーターを経て114
″路線を通して反応器中に酸素を送給した。ガス状のエ
タンーCOO混合物をロータメータを経て供給し、次い
でこれを反応器内に導入する直前で該供給酸素と合流さ
せた。次いで液体をガスと同じ供給路線を経て反応器中
に直接ポンプ送流した。しかしガスが混合された後では
液体入口を該路線に連結させた。流出ガスは反応器側に
ある口を経て除去した。凝縮性液状生成物は二つの浴中
の一連の冷却トラップによつて除去した。第一の浴はO
℃の湿つた氷を含有し、その中に浸された二つの冷却ト
ラップを持つていた。ドライアイスと−78℃のアセト
ンとの第二の浴は二つの冷却トラップを有していた。排
出流の非凝縮性成分はそれらの全容量を決定するために
大気圧下に乾燥ガスー試験メーターを経て排出した。口
8をもつサンプリング弁により、反応器供給原料および
生成物の流れに直接連結された路線を経て、生成物と原
料ガスとの両方を直接サンプリングできるようにした。
外部再循環は使用しなかつた。秤量した触媒サンプルの
かさ容積を定め(約150cc.)、このサンプルを触
媒バスケットの中に入れた。各々の場合、その仕込んだ
触媒量は約131.1yであつた。触媒の損耗および触
媒微粒子が循環するのを最小にするために、触媒床の上
下にステンレススチールのスクリーンを置いた。反応器
に触媒バスケットを入れて反応器を封じた後に、工程路
線を、予期される最高使用圧以上てある約100〜20
pSigの圧力まで周辺の温度て圧力の試験を行つた。
この試験には窒素を使用した。反応器の漏れがないこと
がわかつた時に純粋なN2を反応器に通し、温度を27
5℃と325℃との間に上昇させた。ガス供給原料組成
は容量%にて76〜97%C2l(6、3〜6%02、
0〜10%H2Oそして0〜10%COxの範囲内てあ
つた。所望の温度が得られた後に所望する全体の流速下
て所望の変動の易ない状態の割合を与えるように酸素と
エタンーCOOとの混合物の調整を行つた。流出ガス中
の各成分の濃度は下記ガスクロマトグラフィー分析によ
つて測定した。所望の温度て変動のない状態に反応器を
到達させるために約0.5〜1時間を与えjた。次いで
液体生成物用トラップをドレインさせ、乾燥ガス試験メ
ータの読みを行ない、運転開始時間を控えた。運転過程
中の流出ガスサンプルはC2H6,C2H4,O。,C
O,CO,および他の揮発性炭化水素について分析した
。運転の終りに液体生フ成物を集め、かつ流出ガスの容
量を控えた。これらの液体生成物は質量分光器によつて
分析した。試験法BおよびCで行なつたすべての試験で
の反応器の入口および出口のガスは02,N2およびC
Oに対しては10″×1182塔のいモレキユラーシ−
ブ(14130メッシュ)で95℃にて、また(0.,
N2,C0は一緒)、CO2、エチレン、エタンおよび
H2Oに対しては14×118″塔のポロパツクQ(8
01100メッシュ)で95%にて分析した。液体生成
物はそれが充分に得られた時に質量分光器によりH2O
lアセトアルデヒド、酢酸およびその他の成分について
分析した。
ポロパツクQ(T.M.)はジビニルベンゼンで架橋さ
れた微粒子球状ポリスチレン樹脂である。これらすべて
の場合の転化率(%)および選択率(%)はクロマトグ
ラムの溶離したピーク域に対する個々の応答因子を適用
せずに、次の式による化学量論に基づいた。
C2H6+11202→C2H4+l(20C6H6+
7ノ2()2−2C02+3H20上記3種の試験法の
反応条件は次のとおりであつた。
以下述べるようにして調製した各触媒の内触媒1〜4は
触媒試験法Aて評価した。
各触媒の組成はそれぞれの実施例の頭初に示し、かつそ
の試験結果は下記第1表に示す。実施例4の触媒は試験
法Bで評価しその試験結果も第1表に示す。これらの実
施例1〜4の触媒を試験するに際して、接触活性が触媒
によつて最初に与えられる最.低温度を先す第一に試験
し、これを最初の活性の温度(TO)とした。次いでこ
のようにT。でエタンをエチレンにオキシ脱水素化する
触媒の選択率を測定した。次にエタンのエチレンへの1
0%転化が達成されるTO以上の最低温度をを決めるた
めjに、更に高い温度で各触媒の活性を評価し、この温
度をTlOとして第1表に示す。TlOにおけるエタン
をエチレンにオキシ脱水素化するための触媒の選択率も
また測定して第1表に示す。実施例1tM016v4F
e1またなMOlvO・25Fe0・6Z 70yのメターバナジン酸アンモニウム(0.6グラム
の原子のV)と424yのバラ−モリブデン酸アンモニ
ウム(2.4グラム原子MO)とを、ステンレススチー
ル蒸発皿中60〜80′Cて攪拌しつつ21の水に溶解
した。
得られた溶液に100m1の水に溶解した60yの硝酸
第二鉄・9水和物(0.15グラム原子の鉄)を加えた
得られた混合物を攪拌しつつ加熱し、1040y(10
00m1)のノートン(NOrtOn)シリカ−アルミ
ナSA52l8ll4″球体を加えた。
次いて蒸気浴上で攪拌しつつ蒸発乾燥した。さらに12
0℃の温度)で■時間乾燥を行なつた。乾燥物質を次い
で1メッシュのステンレススチール金網篩からつくつた
皿に移し、外囲空気雰囲気中400′Cで5時間マツフ
ル炉中て焼成した。
得られた触媒の重量増加から計算した担体上に沈積−し
た触媒の量は27.5%であつた。実施例2 M016■4Ta2Fe1またはMOlvO−25Ta
0・125Fe0・12570Vのメターバナジン酸ア
ンモニウム(4).6グラムの原子の■)と424yの
バラ−モリブデン酸−アンモニウム(2.4グラム原子
のMO)とを、ステンレススチールビーカー中2eの水
に60〜80℃で攪拌しながら溶解した。
得られた溶液に66gのシユウ酸タンタル溶液(4).
3グラム原子のTaを含有する)と100mtの水に溶
解した60yの硝酸第二鉄Fe(NO3)3・9H20
(4).15グラム原子のFe)とを加えた。
得られた混合物から攪拌加熱の下で約60%の水を蒸発
させた。得られた濃厚スラリーをステンレススチール蒸
発皿に移し、1040y(1000m1)のノートンシ
リカーアルミナ(NO−SA−5218)114″球体
を加え、蒸気浴上で攪拌しつつ蒸発乾燥を行なつた。こ
うして乾燥した物質を10メッシュステンレススチール
金網篩からつくられたかけごに移し、空気中マツフル炉
の中で400℃にて5時間焼成した。得られた触媒の重
量増加から計算した担体上に沈積した触媒の量は19.
2%であつた。
実施例3 M016v4Ta1・33Fe0・67si1・(
ま た はMOlvO・25Ta0−083
Fe0−012si0−08335.1yのメターバナ
ジン酸アンモニウム(4).3グラム原子のV)と21
2yのバラ−モリブデン酸アンモニウム(1.2グラム
原子のMO)とを、ステンレススチール蒸発皿中で60
〜80℃で攪拌しつつ1.1eの水に溶解した。
生成した溶液に126qのシユウ酸タンタルゾル(22
8yTa20./eの当量を含有する)(0.1グラム
原子のTa)、20.2yの硝酸第二鉄・9水和物(0
.05グラム原子のFe)および197m1の水に溶解
した20yのルドツクス(LUDOX)AS−30(0
.1グラム原子のSi)を加えた。
得られた混合物を攪拌しつつ加熱し、770y(970
m1)のノートンシリカーアルミナSA52O5ll4
″球体を加えた。
次に蒸気浴上で攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120′
Cの温度で16時間乾燥した。こうして乾燥した物質を
次に10メッシュのステンレススチール金網篩からつく
られたかけごに移して、外囲大気雰囲気下400℃のマ
ツフル炉中で5時間焼成した。
得られた触媒の重量増加から計算した担体上に沈積した
触媒の量は22.5%であつた。実施例4 M016V4NY)2CU1またはMOl■0・25N
b0・125C賜・062542yのメターバナジン酸
アンモニウム(4).36グラム原子のV)と254y
のバラ−モリブデン酸アンモニウム(1.44グラム原
子のMO)とをステンレススチール蒸発皿中60〜80
′Cて攪拌しつつ1.2eの水に溶解した。
得られた溶液に158yのシユウ酸ニオブ(4).18
グラム原子のNb)と60m1の水に溶解した22qの
硝酸第二銅(イ).09グラム原子のCu)とを加えた
生成した混合物を攪拌しながら加熱し、これに1040
y(1000mt)のノートンシリカーアルミナSA5
2l8ll4″球体を加え、次に蒸気浴上で攪拌しなが
ら蒸発乾燥した。
さらに120℃の温度で16時間乾燥を行なつた。この
乾燥物質を次に10メッシュのステンレススチール金網
篩からできているかけごに移し、外囲大気雰囲気下40
0′Cのマツフル炉の中で5時間焼成した。
得られた触媒の重量増から計算した担体上に沈積した触
媒の量は15.9%てあつた。以下述べる比較例1〜5
の触媒は本発明の範囲外のものてある。すなわちこれら
比較例1〜3は1y原子のMOにつきCOおよび(また
は)Feを0.5y原子以上を含有し、また比較例4〜
5の触媒はMOを全く含有しないものである。これらの
触媒は試験法Aによつて試験したところエタンをエチレ
ンに転化する選択性を殆んど全く、或は全く示さなかつ
た。比較例1 M016c014Mn2またはMOlcOO・875M
n0・12515569のバラー゛モリブデン酸アンモ
ニウム(8.82グラム原子のMO)をステンレススチ
ール蒸発皿中に60〜80℃で攪拌しつつ4.16eの
水に溶解した。
得られた溶液に178.4qの硫酸第二マンガン(1.
06グラム原子のMn)と、1760mtの水に溶解し
た2328gの硝酸第一コバルト(8グラム原子のCO
)とを加えた。
生成した混合物を攪拌しつつ加熱し、これに633yの
チタン水和物バルブを加え、このスラリーを677gの
水1243mtに溶解したアンモニア水溶液で中和した
次に蒸気浴上て攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120℃
の温度で田時間乾燥した。この乾燥した物質を次に蒸発
デスクに移し、外囲大気雰囲気下400℃のマツフル炉
の中で8時間焼成した。得られた触媒をペレットとなし
、550℃てl満間焙焼し,た。この物質に対する触媒
試験を試験法Aによつて行なつた結果エチレンへの選択
性は無くて、210℃にて完全燃焼が開始された。比較
例2 M016Fe1・6c06・4w3・2B11・6si
2・16K0・1またはMOlFeO・1C00・4W
0・2B10・1Sj0・135K0・006648V
のバラ−タングステン酸アンモニウム(2.483グラ
ム原子のW)と2124fのバラ−モリブデン酸アンモ
ニウム(12.03グラム原子のMO)とを、ステンレ
ススチール蒸発皿中で60〜80℃で攪拌しつつ3eの
水に溶解した。
得られた溶液に14009の硝酸第一コバルト・6水和
物(4.81グラム原子のCO)と486yの硝酸第二
鉄・9水和物(1.203グラム原子のFe)と(8)
yの硝酸ビスマス・5水和物(1.204グラム原子の
Bl)と、300m1の水および更に1400TrL1
に溶解した1.35%水酸化カリウム溶液(4).07
2グラム原子のK)を加えた。
生成した混合物を攪拌しつつ加熱し、これに320yの
ルドツクス及び30.5%のコロイド状シリカゾルを加
えた。
次に蒸気浴上で攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120℃
の温度で托時間乾燥した。この乾燥した物質を次に10
メッシュのステンレススチール金網篩からつくられたか
けごに移し、外囲大気雰囲気下400′Cでマツフル炉
の中にて5時間焼成した。触媒をその重量の10%のナ
フタレンと混合して、5116″×5116″の円柱に
ペレット化し、450′Cで6時間ばい焼した。試験法
Aによるこの物質の触媒試験結果は366たCにおける
エタンの酸化によるエチレンへの選択性がないことを示
した。比較例3 M016Fe8またなMOlFeO.5 35.3ダのバラ−モリブデン酸アンモニウム(4).
2グラム原子のMO)をステンレススチール蒸発皿の中
で60〜80℃で攪拌しつつ200m1の水に溶解した
生成した溶液に水200m1に溶解した35′の硝酸第
二鉄・6水和物(4).1グラム原子のFe)を加えた
。得られた混合物を攪拌しつつ加熱し、?過し、次に1
20℃の温度て田時間乾燥した。
この乾燥した物質を次にシリカ皿に移し、純酸素外囲雰
囲気下4時間マツフル炉の中で400℃にて焼成した。
得られた触媒量は34gであつた。試験法Aによるこの
触媒に対する触媒試験において、反応は276℃で始つ
たがエチレン生成に対す;る選択性がないことを示した
。比較例4 v3sb12ce1 8.7yの五酸化バナジウム(4).096グラム原子
のV)をガラス蒸発皿の中で55℃て攪拌しつつ350
5m1の濃厚(16N)塩酸および200m1のエタノ
ール中に溶解した。
生成した溶液に114.4yの80m1の濃HCeに溶
解した五塩化アンチモン(イ).383グラム原子のS
b)および13.8479のエタノール100m1に溶
解した硝3酸セリウム・6水和物(4).032グラム
原子のCe)を加えた。
得られた混合物を、700m1の水に溶解した濃水酸化
アンモニウム440m1で中和した。
沈殿物をp過し、フィルター上で1000m1の水で洗
浄し、次に120℃の温度で田時間乾燥した。この乾燥
した物質を10メッシュのステンレススチール金網篩か
らつくられたかけごに移し、空気外囲雰囲気において1
5!f間マツフル炉の中で750゜Cで焼成した。
試験法Aによるこの物質に対するJ触媒試験の結果、2
67Cでエタンを燃焼させる活性を示したがエチレン生
成に対する選択性は示さなかつた。比較例5 S1).VlNblBl5 28fIのメターバナジン酸アンモニウム(0.240
4グラム原子の■)をステンレススチール蒸発皿の中て
60〜80℃で攪拌しつつ700m1の水に溶解した。
得られた溶液に583f1の硝酸ビスマス・5水和物(
1.202グラム原子のBl)、180f1の三酸化ア
ンチモン(1.202グラム原子のSb)および219
y(172mt)のへ硝酸720m1に溶解したシユウ
酸ニオブゾル(4).2404グラム原子のNb)を加
えた。生成した混合物を攪拌しつつ加熱し、770y(
1000mL)のノートンシリカーアルミナSA52O
5ll4″球体を加え、蒸気浴上て攪拌しつつ蒸発乾燥
し、さらに120℃の温度で托時間乾燥した。この乾燥
した物質を10メッシュのステンレススチール金網篩か
らつくられたかけごに移し、空気外囲雰囲気で5時間マ
ツフル炉の中で400℃で焼成した。得られた触媒の重
量増から計算した担体上に沈積した触媒量は36.1%
であつた。触媒試験法Aて試験したところ、この触媒は
525℃で最初の活性を示した。しかしながら、この温
度におけるエチレンへのエタンの選択率%はわずか26
%であつた。次の実施例5〜8の触媒をそれぞれ下記の
ようにして調製し、これらの触媒を触媒試験法Bに従つ
て、300℃と400℃との温度間の1点または2点で
エタンのオキシ脱水素化反応によるエチレンへの転化率
(%)および効率(%)を測定した。
その結果を後で第2表にまとめる。実施例5 M016■8Fe1またはMOlVO◆5Fe0−06
2515.9yのメターバナジン酸アンモニウム(イ)
.136グラム原子の■)と48.1yのパラーモリブ
デツ酸アンモニウム(4).272グラム原子のMO)
とをステンレススチール蒸気ジャケット蒸発皿中85〜
95℃て攪拌しつつ0.3′の水に溶解した。
得られた溶液に水400mL中4.8yの硫酸第二鉄(
Fe2〔SO4〕3−9H20)の溶液(イ).017
グラム原子のFe)を加えた。生成した混合物を攪拌し
つつ加熱し、130yのノートンシリカーアルミナ52
1幡の4×8メッシュ(不規則型)を加え、攪拌しなが
ら蒸発乾燥した。
これをさらに120℃の温度で16時間乾燥した。こう
して乾燥した物質を次に10メッシュのステンレススチ
ール金網篩からつくられたかけごに移し、外囲空気雰囲
気下400′Cで4時間マツフル炉の中で焼成した。
得られた触媒の重量増から計算した担体上に沈積した触
媒の量は27.4%であつた。実施例6 M016■4Sb7またはMOlVO.5SbO.lg
,7Oyのメターパナジン酸アンモニウム(イ).6グ
ラム原子のV)と424yのバラ−モリブデン酸アンモ
ニウム(2.4グラム原子のMO)とをステンレススチ
ール製蒸発皿中て攪拌しつつ60〜80テCで2.0e
の水に溶解した。
得られた溶液に95yのシユウ酸(500mtの水中)
(4).75モルH2C2O4)および370yのコロ
イド状酸化アンチモン(10%Sb)(イ).3グラム
原子のSb)を加えた。
生成した混合物を攪拌しながら加熱し、1040y(1
000m1)のノートンシリカーアルミナ5218番1
′4″球体を加えた。
次に蒸気浴上で攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120℃
の温度で16時間乾燥した。この乾燥した物質を10メ
ッシュのステンレススチール製金網篩からつくつたかけ
ごに移し、外囲空気雰囲気下マツフル炉中で400℃に
て4時間焼成した。
得られた触媒の重量増加から計算した担体上に沈積した
触媒の量は16.8%であつた。実施例7M016■4
Si32またはMOlVO.25Si2ステンレススチ
ール製蒸気ジャケット付蒸発皿の中で23.9yのメタ
ーバナジン酸アンモニウム(4).204グラム原子の
V)と144.3yのバラ−モリブデン酸アンモニウム
(イ).817グラム原子のMO)とを攪拌しつつ85
〜95℃て0.5eの水に溶解した。
得られた溶液に326yの“ルドツクス (LudOx)AS″(30.1%SlO2)(1.6
33グラム原子のSi)を加えた。
生成した混合物を攪拌しつつ加熱し、蒸発乾燥し、さら
に120℃の温度で1時間乾燥した。
この乾燥した物質を4×8メッシュに破砕してから、1
0メッシュのステンレススチール製金網篩にて造つたか
けごに移し、外囲空気雰囲気下400℃で4時間焼成し
た。これは正味の触媒であつた担体は加えなかつた。実
施例8 M016■8・Sn2またはMOlvO・5sr10・
12516.0yのメターバナジン酸アンモニウム(イ
).137グラム原子の■)と48.1yのバラ−モリ
ブデン酸アンモニウム(4).272グラム原子MO)
とをステンレススチール製蒸気ジャケット付蒸発皿の中
で0.5eの水に攪拌しつつ85〜95℃で溶解した。
得られた溶液に120m1中7.7yの塩化第二スズ(
Sllce2・2H29)(4).034グラム原子の
Sn)と5m1の濃塩酸とを加えた。生成した混合物を
攪拌しつつ加熱し、140yのノートンシリカーアルミ
ナ521幡の4×8メッシュ(不規則形)を加え、攪拌
して蒸発乾燥した。
これをさらに120℃の温度で■時間乾燥した。この物
質を次に10メッシュのステンレススチール製金網篩か
らつくられたかけごに移し、外囲空気雰囲気下マツフル
炉の中て400℃で4時間焼成した。得られた触媒の重
量増から計算した担体上に沈積した触媒の量は23.1
%であつた。実施例9〜17触媒9〜17を下記のよう
にしてつくり、触媒試験法Bで評価した。
これらの各触媒は元素MO,VおよびNbと更に1種他
のxおよびY元素を含有する。各触媒の組成はそれぞれ
実施例の頭初に示す。これらの各触媒について300〜
400℃の間の2つのホットスポット温度で評価したエ
タンのエチレンえのオキシ脱水素化転化%および効率%
を測定した。
その結果を後で第3表に示す。実施例9 M016V4Nb>KO・5またはMOlVO・25N
Y)0・125K0・0318.0yのメターバナジン
酸アンモニウム(4).068グラム原子のV)と48
.1yのバラ−モリブデン酸アンモニウム(イ).27
2グラム原子のMO)とをステンレススチール製蒸気ジ
ャケット付蒸発皿中にて、0.5′の水に攪拌しつつ8
5〜95℃て溶解した。
得られた溶液に0.85yの硝酸カリウム(KNO3)
(イ).0084グラム原子のK)、31f1のシユウ
酸ニオブ溶液(14.6%Nb2O5)(イ).034
グラム原子のNb)および2.8yの硝酸アンモニウム
(NHlNO3)(4).035モル)を加えた。
得られた混合物を攪拌しつつ加熱し、150yのノート
ンシリカーアルミナ521幡の4×8メッシュ(不規則
形)を加えた。次いで攪拌しながら蒸発乾燥し、さらに
120′Cの温度て16時間乾燥した。こうして乾燥し
た物質を次に10メツシのステンレススチール製金網篩
からつくられたかけごに移し、外囲空気雰囲気下400
゜Cて4時間マツフル炉の中で焼成した。
得られた触媒の重量増加から計一算した担体上に沈積し
た触媒の量は17.9%であつた。実施例10 N4016V4Nb4P4またはMOlVO・25Nb
0・25P0−乙8yのメターバナジン酸アンモニウム
(4).068.グラム原子のV)と48.1yのバラ
−モリブデン酸アンモニウム(イ).272グラム原子
のMO)とをステンレススチール製蒸気ジャケット付蒸
発皿の中で0.5fの水に攪拌しつつ85〜95℃で溶
解した。
得られた溶液に7.8yのリン酸(85.6%・H3P
O4)(4).068グラム原子のP)、62yのシユ
ウ酸ニオブ溶液(14.6%Nb2O5)(イ).06
8グラム原子のNb)および5.6yの硝酸アンモニウ
ム(0.07モルのNH4NO3)を加えた。この混合
物を攪拌しつつ加熱し、150fのメートンシリカーア
ルミナ521幡の4×8メッシュ(不規則形)を加えた
。次にこれを攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120℃の
温度で16時間乾燥した。この乾燥した物質を10メッ
シュのステンレススチール製金網篩からつくつたかけご
に移し、外囲空気雰囲気下400℃で4時間マツフル炉
の中で焼成した。
こうして得られた触媒の重量増加から計・算した担体上
に沈積した触媒の量は25.3%であつた。実施例11 M016V8Nb2Ce2またはMOlvO・5Nb0
・125ce0・12515・9yのメターバナジン酸
アンモニウム(イ).136グラム原子の■)と48.
1yのバラ−モリブデン酸アンモニウム(イ).272
グラム原子のMO)とをステンレススチール製蒸気ジャ
ケット付蒸発皿の中で0.5eの水に攪拌しつつ85〜
95℃て溶解した。
生成した溶液に100m1水中31yのシユウ酸ニオブ
溶液(14.6%Nb7O5)(4).034グラム原
子のNb)と、150m1の水に溶解した14yの硝酸
セリウム(41.8%CeO2)(4).034グラム
原子のCe)とを加えた。
得られた混合物を攪拌しながら加熱し、150yのノー
トンシリカーアルミナ521幡の4×8メッシュ(不規
則形)を加えた。
次にこれを攪拌しながら蒸発乾燥し、さらに120℃の
温度で田時間乾燥した。こうして乾燥した物質を10メ
ッシュのステンレススチール製金網篩からつくつたかけ
ごに移し、外囲空気雰囲気下マツフル炉の中て400℃
にて4時間焼成した。
得られた触媒の重量増から計算した担体上に沈積した触
媒の量は28%てあつた。実施例12M016V8Nb
2C02またはMOlVO・5Nb0・125C00・
12515.9yのメターバナジン酸アンモニウム(イ
).136グラム原子のV)と48.1yのバラ−モリ
ブデン酸アンモニウム(4).272グラム原子のMO
)とをステンレススチール蒸気ジャケット付蒸発皿の中
で0.5eの水に乾燥しつつ85〜95℃で溶解した。
生成した溶液に100m1水中31yのシユウ酸ニオブ
溶液(14.6%Nl),05)(4).034グラム
原子のNb)と150m1の水に溶解した8.5yの酢
酸コバルト〔CO(CH3COO)2・4H20〕(イ
).034グラム原子のCO)とを加えた。
得られた混合物を攪拌しつつ加熱し、150yのノート
ンシリカーアルミナ521幡の4×8メッシュ(不規則
形)を加えた。
次にこれを攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120′Cの
温度で1ei1!間乾燥した。こうして乾燥した物質を
次に10メッシュのステンレススチール製金網篩からつ
くつたかけごに移し、外囲空気雰囲気下マツフル炉の中
で400℃にて4時間焼成した。
得られた触媒の重量増から計算した担体上に沈積した触
媒の量は26.3%てあつた。実施例13 M016V8N■CU2またはMOl■0.,Nb0.
125CU0.12,15.9yのメターバナジン酸ア
ンモニウム(4).136グラム原子のV)と48.1
yのバラ−モリブデン酸アンモニウム(4).272グ
ラム原子のMO)とをステンレススチール製蒸気ジャケ
ット付蒸発皿の中て0.5eの水に攪拌つつ85〜95
℃で溶解した。
得られた溶液に100m1の水中31yのシユウ酸ニオ
ブ溶液(14.6%Nb2O5)(イ).034グラム
原子のNb)と、150mtの水に溶解した6.8yの
酢酸第二銅〔(CH3COO)2CU−H2O〕(イ)
.034グラム原子のCu)とを加えた。
生成した混合物を攪拌しつつ加熱し、150yのノート
ンシリカーアルミナ521幡の4×8メッシュ(不規則
形)を加えた。
次にこれを攪拌しつつ蒸発乾燥しさらに120′Cの温
度て16時間乾燥した。こうして乾燥した物質を次に1
0メッシュのステンレススチール製金網篩からつくられ
たかけごに移し、外囲空気雰囲気下マツフル炉の中で4
00℃にて4時間焼成した。
得られた触媒の重量増から計算した担体上に沈積した触
媒の量は25.1%てあつた。実施例14 M016V8Nb7Fe2またはMOl■o−5NY)
o●125Fe0・12515.9fのメターバナジン
酸アンモニウム(4).136グラム原子のV)と48
.1yのバラ−モリブデン酸アンモニウム(イ).27
2グラム原子のMO)とをステンレススチール製蒸気ジ
ャケット付蒸発皿の中で0.5eの水に攪拌しつつ85
〜95℃て溶解した。
得られた溶液に10m1水中31qのシユウ酸ニオブ溶
液(14.6%Nb2O.)(0.034グラム原子の
Nb)と、150mtの水中4.4yのシユウ酸および
6.4yのシユウ酸第二鉄〔Fe2(C2O4)3〕(
4).034グラム原子のFe)の溶液とを加えた。
得られた混合物を攪拌しつつ加熱し、150yのノート
ンシリカーアルミナ521幡の4×8メッシュ(不規則
形)を加えた。
次にこれを攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120℃の温
度で1峙間乾燥した。こうして乾燥した物質を次に10
メッシュのステンレススチール製金網篩からつくつたか
けごに移し、外囲空気雰囲気下マツフル炉の中で400
℃にて4時間焼成した。
得られた触媒の重量増から計算した担体上に沈積した触
媒の量は23%であつた。実施例15 M016■8Nb2N12またはMOlVO・5Nb0
・125Ni0・12515.9yのメターパナジン酸
アンモニウム(4).136グラム原子のV)と48.
1yのバラ−モリブデン酸アンモニウム(4).272
グラム原子のMO)とをステンレススチール製蒸気ジャ
ケット付蒸発皿の中て0.5eの水に攪拌しつつ85〜
95゜Cて溶解した。
得られた溶液に100m1の水中31yのシユウ酸ニオ
ブ溶液(14.6%Nb2O5)(イ).034グラム
原子のNb)と、150m1の水に溶解した8.5qの
酢酸第一ノニツケル〔Ni(C2H3O2)2・4H2
0〕(0.034グラム原子のNl)とを加えた。
生成した混合物を攪拌しながら加熱し、150yのノー
トンシリカーアルミナ521幡の4×8メッシュ(不規
則形)を加えた。
次にこれを攪拌しな7がら蒸発乾燥し、さらに120℃
の温度で■時間乾燥した。この乾燥物質を次に10メッ
シュのステンレススチール製金網篩からつくられたかけ
ごに移し、外囲空気雰囲気下400′Cにてマツフル炉
の中で4時間焼成した。
得られた触媒の重量増から計算した担体上に沈積した触
媒の量は26.4%てあつた。
実施例16 M016■8Nb2Sj3。
またはMOlVO.5NbO.l.Si235.9yの
メターバナジン酸アンモニウム(4).307グラム原
子の■)と108.0yのバラ−モリブデン酸アンモニ
ウム(イ).612グラム原子のMO)とをステンレス
スチール製蒸気ジャケット付蒸発皿の中て、0.5eの
水に攪拌しつつ85〜95℃で溶解した。得られた溶液
に69.6yのシユウ酸ニオブ溶液(14.6%Nb2
O5)(4).076グラム原子のNb)と244.2
y(7)66ルドツクス(LudOx)AS″コロイド
状シリカゾル(1.223グラム原子のSi)とを加え
た。
生成した混合物を攪拌しつつ加熱して蒸発乾燥し、さら
に120℃の温度て■時間乾燥した。こうして乾燥した
物質を4X8メッシュに破砕し、10メッシュのステン
レススチール製金網篩からつくられたかけごに移し、外
囲空気雰囲気下マツフル炉の中で400℃にて4時間焼
成した。これは正味の触媒てあつて担体は含んでいない
。実施例17M016■8Nb2U1またはMOlVO
・5Nb0・125U0−12515.9yのメターバ
ナジン酸アンモニウム(イ).136グラム原子のV)
と48.1yのバラ−モリブデン酸アンモニウム(イ)
.272グラム原子のMO)とをステンレススチール製
蒸気ジャケット付蒸発皿の中て0.35eの水に攪拌し
つつ85〜95℃で溶解した。
得られた溶液に31yのシユウ酸ニオブ溶液(14.6
%Nb2へ)(イ).034グラム原子Nb)と7.2
yの酢酸ウラニル〔(CH3COO)2U02・2H2
0〕(4).017グラム原子のU)とを加えた。
生成した混合物を攪拌しつつ加熱し、140yのノート
ンシリカーアルミナ521幡の4×8メッシュ(不規則
形)を加えた。
次にこれを攪拌しつつ蒸発乾燥し、さらに120℃の温
度で1eif!間乾燥を行なつた。こうして乾燥した物
質を次に10メッシュのステンレススチール製金網篩か
らつくつたかけごに移し、外囲空気雰囲気下マツフル炉
の中て400℃にて4時間焼成した、得られた触媒の重
量増から計算した担体上に沈積した触媒の量は27%て
あつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 Mo_aV_bX_cY_d(この式で、
    aは1、 bは0.05〜1、 cは0〜1、そして dは0.03〜約2であり、 XがTaの場合には、YはFe、またはFe及びSiで
    あり、XがNbの場合には、YはFe、Cu、Si、K
    、P、Ce、Co、NiまたはUであり、cは0である
    場合には、YはFe、Sb、SiまたはSnである)で
    表わされる焼成組成物から成る、エタンのエチレンへの
    オキシ脱水素化用のモリブデン含有触媒。 2 元素Mo、V、NbおよびKから成る焼成組成物で
    ある、特許請求の範囲第1項に記載のモリブデン含有触
    媒。 3 元素Mo、V、NbおよびCeから成る焼成組成物
    である特許請求の範囲第1項に記載のモリブデン含有触
    媒。 4 元素Mo、V、NbおよびUから成る焼成組成物で
    ある特許請求の範囲第1項記載のモリブデン含有触媒。
JP57058999A 1975-10-01 1982-04-10 モリブデン含有触媒 Expired JPS6059012B2 (ja)

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JP57058999A Expired JPS6059012B2 (ja) 1975-10-01 1982-04-10 モリブデン含有触媒
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