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JPS6147574B2 - - Google Patents
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JPS6147574B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6147574B2
JPS6147574B2 JP53071042A JP7104278A JPS6147574B2 JP S6147574 B2 JPS6147574 B2 JP S6147574B2 JP 53071042 A JP53071042 A JP 53071042A JP 7104278 A JP7104278 A JP 7104278A JP S6147574 B2 JPS6147574 B2 JP S6147574B2
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JP
Japan
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water
phosphorus
solid
compound
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Application number
JP53071042A
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Japanese (ja)
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JPS54161594A (en
Inventor
Shigeo Kamimura
Masayoshi Murayama
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は触媒組成物の製造法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for producing a catalyst composition.

詳しくは、バナジウムとリンの混合酸化物を主
体とする酸化反応用触媒組成物を製造する方法に
関する。
More specifically, the present invention relates to a method for producing an oxidation reaction catalyst composition containing a mixed oxide of vanadium and phosphorus as a main component.

従来、バナジウムとリンの混合酸化物を主体と
する触媒は、酸化反応、特に、ブタンを選択的に
酸化して無水マレイン酸を生成する反応に高い活
性を示すことが知られている。バナジウムとリン
の混合酸化物を主体とする触媒は、例えば、五酸
化バナジウム等のバナジウム化合物と五酸化リ
ン、リン酸等のリン化合物とを塩酸、蓚酸などの
還元性水性媒体中で、バナジウムを5価より低い
原子価状態になるまで加熱混合し、その後、沈殿
析出または蒸発乾固により、リン−バナジウム化
合物の固体からなる触媒先駆体を得て、次いでこ
れを焼成することにより製造される。
BACKGROUND ART Catalysts mainly composed of mixed oxides of vanadium and phosphorus have been known to exhibit high activity in oxidation reactions, particularly in reactions that selectively oxidize butane to produce maleic anhydride. A catalyst mainly composed of a mixed oxide of vanadium and phosphorus is produced by, for example, combining a vanadium compound such as vanadium pentoxide with a phosphorus compound such as phosphorus pentoxide or phosphoric acid in a reducing aqueous medium such as hydrochloric acid or oxalic acid. It is produced by heating and mixing until the valence is lower than pentavalent, then by precipitation or evaporation to dryness to obtain a catalyst precursor consisting of a solid phosphorus-vanadium compound, which is then calcined.

本発明者らは、バナジウムとリンの混合酸化物
を主体とする酸化反応用触媒組成物につき研究し
た結果、前記リン−バナジウム化合物の固体を焼
成して得られた焼成物を洗浄して水可溶性部分を
除去し、残部の水不溶性部分を主体として製造し
た触媒は、比較的低温においても、酸化反応、特
に、前記の無水マレイン酸の生成反応に高い活性
を示すことを見出し本発明に到達した。
As a result of research on a catalyst composition for oxidation reactions mainly composed of a mixed oxide of vanadium and phosphorus, the present inventors discovered that the solid phosphorus-vanadium compound was calcined and the calcined product obtained was washed to make a water-soluble The present inventors have discovered that a catalyst produced mainly from the remaining water-insoluble portion after removal of that portion exhibits high activity in oxidation reactions, particularly in the above reaction for producing maleic anhydride, even at relatively low temperatures. .

すなわち、本発明の目的は、比較的低温におい
ても酸化反応に高い活性を示す触媒組成物を製造
することであり、その要旨は、(イ)リン化合物とバ
ナジウム化合物とを、水性媒体中で、バナジウム
の原子価が4.0〜4.3となる条件下で混合する混合
工程、(ロ)混合工程で得られる混合液から水性媒体
を分離除去してリン−バナジウム化合物の固体を
得る水性媒体分離工程、(ハ)リン−バナジウム化合
物の固体を350℃以上で焼成する焼成工程、およ
び(ニ)焼成工程で得られた焼成物を水洗して水可溶
性部分を除去し、水不溶性部分を取得する洗浄工
程の各工程を含むことを特徴とする、n−ブタン
を酸化して無水マレイン酸を製造するための触媒
組成物の製造法、に存する。
That is, an object of the present invention is to produce a catalyst composition that exhibits high activity in oxidation reactions even at relatively low temperatures. A mixing step in which the valence of vanadium is mixed under conditions of 4.0 to 4.3; (b) an aqueous medium separation step in which the aqueous medium is separated and removed from the mixture obtained in the mixing step to obtain a solid phosphorus-vanadium compound; c) a firing step in which the solid phosphorus-vanadium compound is fired at 350°C or higher, and (d) a washing step in which the fired product obtained in the firing step is washed with water to remove the water-soluble portion and obtain the water-insoluble portion. The present invention relates to a method for producing a catalyst composition for producing maleic anhydride by oxidizing n-butane, the method comprising the steps of:

次に、本発明を詳細に説明する。 Next, the present invention will be explained in detail.

本発明方法では、混合工程において、リン化合
物とバナジウム化合物とを、水性媒体中で、バナ
ジウムの原子価が4.0〜4.3となる条件下で混合す
る。
In the method of the present invention, in the mixing step, a phosphorus compound and a vanadium compound are mixed in an aqueous medium under conditions such that the valence of vanadium is 4.0 to 4.3.

混合物中のバナジウムの原子価が上記範囲より
外れる場合には、得られる触媒組成物の無水マレ
イン酸に対する選択性が低下する。バナジウムの
原子価を上記範囲とするには、4価のバナジウム
化合物を用いるか、あるいは、5価のバナジウム
化合物と塩酸、蓚酸、ヒドラジン、ヒドロキシア
ミン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなど
の還元性物質とを混合すればよい。
If the valence of vanadium in the mixture is outside the above range, the selectivity of the resulting catalyst composition to maleic anhydride will decrease. To make the valence of vanadium within the above range, a tetravalent vanadium compound should be used, or a pentavalent vanadium compound should be mixed with a reducing substance such as hydrochloric acid, oxalic acid, hydrazine, hydroxyamine, formaldehyde, or acetaldehyde. Bye.

4価のバナジウム化合物としては、二塩化バナ
ジル(VOCl2)、二臭化バナジル(VOBr2)酢酸バ
ナジルなどが、また、5価のバナジウム化合物と
しては、バナジン酸アンモニウム、五酸化バナジ
ウムなどが好適に用いられる。
Suitable examples of the tetravalent vanadium compound include vanadyl dichloride (VOCl 2 ), vanadyl dibromide (VOBr 2 ), vanadyl acetate, etc., and examples of the pentavalent vanadium compound include ammonium vanadate, vanadium pentoxide, etc. used.

一方、リン化合物としては、メタリン酸、オル
トリン酸、ピロリン酸などのリン酸類、五酸化リ
ンなどのリン酸化物、五塩化リンなどのリンハロ
ゲン化物等が用いられる。
On the other hand, as the phosphorus compound, phosphoric acids such as metaphosphoric acid, orthophosphoric acid, and pyrophosphoric acid, phosphorus oxides such as phosphorus pentoxide, phosphorus halides such as phosphorus pentachloride, and the like are used.

また、バナジウム化合物とリン化合物は、P/
Vの原子比が1.0〜1.2の範囲となるように混合す
ることが好ましい。P/V原子比を上記範囲とす
ることにより、特に高い活性の触媒を得ることが
できる。バナジウム化合物とリン化合物の混合
は、水性媒体中、通常、50〜150℃、好ましくは
70〜100℃で行なわれる。混合液中のバナジウム
化合物とリン化合物の濃度は、総量で5〜50重量
%の範囲が適当である。
In addition, vanadium compounds and phosphorus compounds are P/
It is preferable to mix so that the atomic ratio of V is in the range of 1.0 to 1.2. By setting the P/V atomic ratio within the above range, a particularly highly active catalyst can be obtained. The vanadium compound and the phosphorus compound are mixed in an aqueous medium, usually at 50 to 150°C, preferably
It is carried out at 70-100°C. The concentration of the vanadium compound and the phosphorus compound in the mixed liquid is suitably in the range of 5 to 50% by weight in total.

本発明方法では、次に、混合工程で得られる混
合液から水性媒体を分離除去して、リン−バナジ
ウム化合物の固体を得る。
In the method of the present invention, next, the aqueous medium is separated and removed from the liquid mixture obtained in the mixing step to obtain a solid phosphorus-vanadium compound.

混合液から水性媒体を分離除去するには、例え
ば、混合液を80〜150℃に加熱して蒸発乾固する
ことにより行なわれる。リン−バナジウム化合物
の固体は約10重量%の結晶水を含んでいる。蒸発
乾固の操作では、固体中の、結晶水を除く水分の
含有量が1〜10重量%程度になるまで水分を除去
すれば十分である。
The aqueous medium can be separated and removed from the mixed solution by, for example, heating the mixed solution to 80 to 150° C. and evaporating it to dryness. The solid phosphorus-vanadium compound contains about 10% by weight of water of crystallization. In the evaporation to dryness operation, it is sufficient to remove water until the water content in the solid, excluding water of crystallization, is about 1 to 10% by weight.

また、本発明方法で、より高活性の触媒を得る
ためには、水性媒体分離工程で得られるリン−バ
ナジウム化合物が、特に、下記表1のX線回折パ
ターンを有するものであることが好ましい。
Moreover, in order to obtain a catalyst with higher activity in the method of the present invention, it is particularly preferable that the phosphorus-vanadium compound obtained in the aqueous medium separation step has an X-ray diffraction pattern shown in Table 1 below.

表 1 ゜2θ (CuKα) 強度 15.4 VS 18.3 W 19.5 S 21.7 W 24.1 S 27.0 S 28.7 M 30.3 VS 32.0 M 33.6 M 34.3 M (ただし、W=弱い、VS=非常に弱い、S=強
い、M=中位) 上記表1のX線回折パターンを有するリン−バ
ナジウム化合物は、例えば、水性媒体分離工程に
おいて、蒸発乾固により得られた固体に水を添加
して、この固体を含む混合液をつくり、次いで混
合液を蒸発乾固させて再び固体を得て、以後、水
添加と蒸発乾固の操作を繰り返すことにより得ら
れる。最初の蒸発乾固の操作で得られる固体は褐
色であるが、水添加と蒸発乾固の操作を繰り返す
うちに前記のX線回折パターンを有するリン−バ
ナジウム化合物を含む明るい青色の固体が得られ
る。蒸発乾固の操作において、固体に添加する水
の量は乾燥固体重量の0.2〜5倍が適当である。
蒸発乾固する温度は高すぎると、前記X線回折パ
ターンを有するリン−バナジウム化合物が得られ
ないので、その温度は、通常、80〜350℃、好ま
しくは 100〜150℃である。蒸発乾固の操作は固
体中に占める前記X線回折パターンを有するリン
−バナジウム化合物の割合がバナジウム量換算で
少なくとも25重量%以上、好ましくは 50重量%
以上となるまで繰り返される。水添加と蒸発乾固
の操作は、通常2回以上、好ましくは3〜5回行
なわれる。
Table 1 ゜2θ (CuKα) strength 15.4 VS 18.3 W 19.5 S 21.7 W 24.1 S 27.0 S 28.7 M 30.3 VS 32.0 M 33.6 M 34.3 M (W=weak, VS=very weak, S=strong, M=medium) ) The phosphorus-vanadium compound having the X-ray diffraction pattern shown in Table 1 above can be obtained by, for example, adding water to a solid obtained by evaporation to dryness in an aqueous medium separation step to create a liquid mixture containing this solid; Next, the mixed solution is evaporated to dryness to obtain a solid again, which is then obtained by repeating the operations of adding water and evaporating to dryness. The solid obtained in the first evaporation to dryness is brown in color, but as the water addition and evaporation to dryness are repeated, a bright blue solid containing a phosphorus-vanadium compound having the above-mentioned X-ray diffraction pattern is obtained. . In the evaporation to dryness operation, the amount of water added to the solid is suitably 0.2 to 5 times the weight of the dry solid.
If the temperature of evaporation to dryness is too high, a phosphorus-vanadium compound having the above-mentioned X-ray diffraction pattern cannot be obtained, so the temperature is usually 80 to 350°C, preferably 100 to 150°C. The evaporation to dryness operation is performed until the proportion of the phosphorus-vanadium compound having the X-ray diffraction pattern in the solid is at least 25% by weight or more, preferably 50% by weight in terms of vanadium amount.
It is repeated until the above is reached. The operations of adding water and evaporating to dryness are usually performed two or more times, preferably three to five times.

固体中に占める前記バナジウム−リン化合物の
バナジウム量換算での割合は、蒸発乾固後得られ
た固体に、固体重量に対して20〜30倍量の0.1〜
0.2モル/濃度のリン酸水溶液を加え、これを
撹拌下80〜100℃に加熱して前記X線回折パター
ンを有するリン−バナジウム化合物以外の固体の
みを溶解し、次いで得られた水溶液を過し、
液中のバナジウム量と過残査物中のバナジウム
量とを測定することにより求めることができる。
The proportion of the vanadium-phosphorus compound in the solid in terms of vanadium amount is 0.1 to 20 to 30 times the weight of the solid to the solid obtained after evaporation to dryness.
Add a 0.2 mol/concentration phosphoric acid aqueous solution and heat this to 80 to 100°C while stirring to dissolve only the solids other than the phosphorus-vanadium compound having the X-ray diffraction pattern, and then filter the resulting aqueous solution. ,
It can be determined by measuring the amount of vanadium in the liquid and the amount of vanadium in the excess residue.

固体中の前記X線回折パターンを有するリン−
バナジウム化合物含有量(バナジウム量換算) (重量%) =過物中のバナジウム量/過物中のバナジウム量+液中のバナジウム量 また、前記X線回折パターンを有するリン−バナ
ジウム化合物を得る別法として、前述のリン化合
物とバナジウム化合物を含む水性媒体中に予め調
製しておいた前記X線回折パターンを有するリン
−バナジウム化合物またはこれを含む固体を種晶
として添加し、次いでこれを、50〜100℃で混合
し、同様の方法で混合液を蒸発乾固する方法もあ
る。このとき、添加する前記バナジウム−リン化
合物の量は、混合液中に含まれるリンとバナジウ
ムの化合物に対し、バナジウム量に換算して、
0.02〜0.25倍重量が適当である。この方法によれ
ば、蒸発乾固の操作を繰り返すこともなく、前記
X線回折パターンを有するリン−バナジウム化合
物を得ることができる。高純度の前記X線回折パ
ターンのリン−バナジウム化合物を得るには、上
記方法により得られた固体を十分水洗すればよ
い。
Phosphorus having the above X-ray diffraction pattern in a solid
Vanadium compound content (converted to vanadium amount) (wt%) = amount of vanadium in the solution / amount of vanadium in the solution + amount of vanadium in the solution Also, another method to obtain a phosphorus-vanadium compound having the above-mentioned X-ray diffraction pattern As a seed crystal, a phosphorus-vanadium compound having the above-mentioned X-ray diffraction pattern or a solid containing the same prepared in advance is added to an aqueous medium containing the above-mentioned phosphorus compound and vanadium compound, and then this is added to an aqueous medium containing the phosphorus compound and vanadium compound as a seed crystal. Another method is to mix at 100°C and evaporate the mixture to dryness in a similar manner. At this time, the amount of the vanadium-phosphorus compound to be added is calculated in terms of vanadium amount with respect to the phosphorus and vanadium compound contained in the mixed liquid.
0.02 to 0.25 times the weight is appropriate. According to this method, a phosphorus-vanadium compound having the above-mentioned X-ray diffraction pattern can be obtained without repeating the evaporation to dryness operation. In order to obtain a highly purified phosphorus-vanadium compound having the above-mentioned X-ray diffraction pattern, the solid obtained by the above method may be sufficiently washed with water.

本発明方法では、上記水性媒体分離工程で得ら
れたリン−バナジウム化合物の固体を350℃以上
で焼成する。
In the method of the present invention, the solid phosphorus-vanadium compound obtained in the aqueous medium separation step is calcined at 350°C or higher.

本発明方法における焼成工程では、焼成温度が
350℃より低いと、高活性の触媒が得られず、ま
た逆に高すぎても触媒の無水マレイン酸選択性が
低下する。従つて、焼成温度は、350℃以上、好
ましくは450〜600℃、さらに好ましくは、500〜
550℃である。
In the firing step in the method of the present invention, the firing temperature is
If it is lower than 350°C, a highly active catalyst cannot be obtained, and conversely, if it is too high, the maleic anhydride selectivity of the catalyst decreases. Therefore, the firing temperature is 350°C or higher, preferably 450-600°C, more preferably 500-600°C.
The temperature is 550℃.

焼成雰囲気としては、不活性ガスまたは、酸素
含有ガスが選ばれるが、焼成を不活性ガス雰囲気
下のみで行なうと、十分高活性の触媒が得られ
ず、また、酸素含有ガス雰囲気下のみで行なうと
触媒収率がやや低下する。最適には、不活性ガス
雰囲気下で焼成を行なつたのち、酸素含有ガス雰
囲気下で焼成を行なう。焼成時間は、1〜10時間
が適当である。
An inert gas or an oxygen-containing gas is selected as the calcination atmosphere, but if the calcination is performed only under an inert gas atmosphere, a sufficiently highly active catalyst cannot be obtained; and the catalyst yield decreases slightly. Optimally, the firing is performed under an inert gas atmosphere and then under an oxygen-containing gas atmosphere. The appropriate firing time is 1 to 10 hours.

なお、不活性ガスとしては、窒素が、また、酸
素含有ガスとしては、空気が好適に用いられる。
Note that nitrogen is preferably used as the inert gas, and air is preferably used as the oxygen-containing gas.

本発明方法における洗浄工程では、上記焼成工
程で得られた焼成物を水洗して水可溶性部分を除
去し、水不溶性部分を取得する。
In the washing step in the method of the present invention, the fired product obtained in the above firing step is washed with water to remove the water-soluble portion and obtain the water-insoluble portion.

焼成物の水洗は、焼成物に水を加え、60〜100
℃に加熱して撹拌し、次いで、過、遠心分離、
または傾瀉などの操作により、水可溶性部分を除
去することにより行なうことができる。水洗のた
めに用いられる水の量は焼成物に対して2〜10倍
重量が、また、撹拌時間は10分〜1時間が適当で
ある。水洗回数は、通常1〜5回の範囲で適宜決
められる。
To wash the fired product, add water to the fired product and rinse at 60 to 100 ml.
Heat to ℃ and stir, then filtrate, centrifuge,
Alternatively, this can be carried out by removing the water-soluble portion by an operation such as decanting. The amount of water used for washing is 2 to 10 times the weight of the baked product, and the stirring time is 10 minutes to 1 hour. The number of times of water washing is normally determined as appropriate within the range of 1 to 5 times.

水洗により排出される水可溶性部分を含む水溶
液は、通常、褐色ないし緑褐色を呈する。水可溶
性部分は、平均原子価が4〜5のバナジウム、リ
ンおよび酸素の化合物であり、水洗により除去さ
れる水可溶性部分の量は、前記リン化合物とバナ
ジウム化合物の混合条件、前記焼成条件および水
洗条件等によつて異なるが、通常、焼成物重量の
20〜80重量%である。
The aqueous solution containing the water-soluble portion discharged by water washing usually has a brown to greenish-brown color. The water-soluble portion is a compound of vanadium, phosphorus, and oxygen with an average valence of 4 to 5, and the amount of the water-soluble portion removed by water washing is determined by the mixing conditions of the phosphorus compound and vanadium compound, the baking conditions, and the water washing. Although it varies depending on the conditions etc., the weight of the fired product is usually
20-80% by weight.

取得する水不溶性部分は、通常、灰色を呈し、
原子価がほぼ4価のバナジウムとリンと酸素とか
らなる化合物であり、元素分析の結果では
V2O4・P2O5(バナジウム:33.3重量%、リン:
20.2重量%)に相当する。
The water-insoluble part obtained usually has a gray color;
It is a compound consisting of vanadium, phosphorus, and oxygen, which have a valence of approximately 4, and elemental analysis shows that
V 2 O 4・P 2 O 5 (vanadium: 33.3% by weight, phosphorus:
20.2% by weight).

水不溶性部分は乾燥後、成形し触媒として使用
される。乾燥した水不溶性部分からなる触媒の表
面積は、低温窒素吸着法(B.E.T.法)によれ
ば、40〜50m2/gの範囲にある。
After drying, the water-insoluble portion is shaped and used as a catalyst. The surface area of the catalyst consisting of the dried water-insoluble part is in the range 40-50 m 2 /g according to the low temperature nitrogen adsorption method (BET method).

また、焼成物の水不溶性部分を触媒として用い
るにあたり、乾燥後、再びこれを焼成してもよ
い。水不溶性部分を焼成することにより、得られ
る触媒の活性を安定化することができる。焼成温
度は400〜600℃、好ましくは450〜550℃であり、
焼成時間は1〜10時間が適当である。焼成は不活
性ないし酸化性雰囲気で行なわれ、例えば、窒素
ガス、空気またはn−ブタンを1〜5体積%含む
空気等の流通下に行なわれる。
Further, when using the water-insoluble portion of the fired product as a catalyst, it may be fired again after drying. By calcining the water-insoluble portion, the activity of the resulting catalyst can be stabilized. The firing temperature is 400-600℃, preferably 450-550℃,
A suitable firing time is 1 to 10 hours. The calcination is carried out in an inert or oxidizing atmosphere, for example, under the flow of nitrogen gas, air, or air containing 1 to 5% by volume of n-butane.

なお、上記洗浄工程における焼成物の洗浄の条
件が苛酷すぎる場合などでは、得られる触媒の活
性が低下することがある。このようなときは、前
述のリン化合物およびバナジウム化合物を水性媒
体中で混合したものを焼成物に添加して混合し、
再び水性媒体を除去し、乾燥して触媒とすればよ
い。リン化合物とバナジウム化合物とを混合する
割合はP/V原子比が1〜1.5の範囲内となるよ
うにすることが好ましい。添加するバナジウム化
合物のバナジウムの原子価は必ずしも4価である
要はなく、平均原子価が4〜5の範囲であればよ
い。
Note that if the conditions for cleaning the fired product in the cleaning step are too harsh, the activity of the resulting catalyst may be reduced. In such a case, add and mix the above-mentioned phosphorus compound and vanadium compound in an aqueous medium to the fired product,
The aqueous medium may be removed again and the catalyst may be dried. The mixing ratio of the phosphorus compound and the vanadium compound is preferably such that the P/V atomic ratio is within the range of 1 to 1.5. The valence of vanadium in the vanadium compound to be added does not necessarily have to be tetravalent, and the average valence may be in the range of 4 to 5.

焼成物にリン化合物とバナジウム化合物を添加
して得られた混合物は、水性媒体を除去し、乾燥
したのち、前述の方法に従つて、これを焼成して
から触媒としてもよい。
The mixture obtained by adding a phosphorus compound and a vanadium compound to the calcined product may be used as a catalyst after removing the aqueous medium and drying the mixture, followed by calcining according to the method described above.

触媒は焼成の前または後に、使用状態に応じて
ペレツト状、タブレツト状、粒状など任意の形状
および大きさに成形される。
Before or after calcination, the catalyst is formed into any shape and size, such as pellets, tablets, or granules, depending on the conditions of use.

また、触媒は、単独でも、担体に担持させても
使用することができる。担体としてはシリカ、ア
ルミナ、チタニア、カーボランダムなどが用いら
れる。これらの担体に担持させる触媒量は、通常
5〜70重量%の範囲から適宜選ばれる。
Further, the catalyst can be used alone or supported on a carrier. Silica, alumina, titania, carborundum, etc. are used as the carrier. The amount of catalyst supported on these carriers is usually appropriately selected from the range of 5 to 70% by weight.

触媒は流動床、固定床、いずれの方式でも用い
ることができる。
The catalyst can be used in either a fluidized bed or a fixed bed.

次に、本発明における触媒組成物が用いられる
反応について説明すれば、無水マレイン酸は、n
−ブタンと酸素とを、本発明における触媒の存在
下、気相で接触させることにより製造される。
Next, to explain the reaction in which the catalyst composition of the present invention is used, maleic anhydride is n
- Produced by contacting butane and oxygen in the gas phase in the presence of the catalyst according to the invention.

原料ガスであるn−ブタンは、必ずしも高純度
である必要はなく、例えば、i−ブタンまたはn
−ブテンなどの炭化水素を含有していてもよい。
The raw material gas n-butane does not necessarily have to be of high purity, for example, i-butane or n-butane.
- May contain hydrocarbons such as butene.

n−ブタンが他のガスで希釈されている場合
は、n−ブタンの濃度は50%以上とすることが好
ましい。
When n-butane is diluted with another gas, the concentration of n-butane is preferably 50% or more.

酸素としては、純酸素ガスを用いても良いが窒
素などの反応の不活性なガスで希釈されていても
よい。工業的には酸素含有ガスとして空気が用い
られる。
As the oxygen, pure oxygen gas may be used, but it may also be diluted with a reaction inert gas such as nitrogen. Air is used industrially as the oxygen-containing gas.

n−ブタンに対する酸素の供給比率はモル比
で、通常、2〜200倍の範囲であり、好ましくは
4〜40倍の範囲である。また、全供給ガス中のn
−ブタンの濃度は、0.5〜10体積%、好ましく
は、1〜5体積%である。
The molar ratio of oxygen to n-butane is usually in the range of 2 to 200 times, preferably in the range of 4 to 40 times. Also, n in the total feed gas
- The concentration of butane is between 0.5 and 10% by volume, preferably between 1 and 5% by volume.

触媒を固定床方式で使用する場合、原料ガスの
空間速度は、500〜20000hr-1、好ましくは、1000
〜10000hr-1の範囲から適宜選ばれる。
When using the catalyst in a fixed bed system, the space velocity of the raw material gas is 500 to 20000 hr -1 , preferably 1000 hr -1
Appropriately selected from the range of ~10000hr -1 .

触媒層の温度は、300〜600℃、好ましくは、
350〜500℃である。
The temperature of the catalyst layer is 300 to 600°C, preferably
The temperature is 350-500℃.

触媒層に原料ガスを導入して反応を行なわせた
のちは、得られた反応生成ガスを冷却して直接無
水マレイン酸を凝縮させるか、または、反応生成
ガスを水などの溶媒に通して、溶媒に無水マレイ
ン酸を吸収させ、次いで蒸留などの操作により溶
媒を除去することなどにより無水マレイン酸を取
得することができる。
After the raw material gas is introduced into the catalyst layer and the reaction is carried out, the resulting reaction product gas is cooled and maleic anhydride is directly condensed, or the reaction product gas is passed through a solvent such as water. Maleic anhydride can be obtained by absorbing maleic anhydride into a solvent and then removing the solvent by an operation such as distillation.

本発明における触媒組成物を無水マレイン酸生
成反応に用いると、比較的低い反応温度でも、n
−ブタン転換率を高くすることができ、かつ、無
水マレイン酸選択率も高いので、工業的有利に無
水マレイン酸を製造することができる。
When the catalyst composition of the present invention is used in the maleic anhydride production reaction, even at a relatively low reaction temperature, n
Since the -butane conversion rate can be increased and the maleic anhydride selectivity is also high, maleic anhydride can be produced industrially advantageously.

次に、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明はその要旨を超えないかぎり以下の実
施例に限定されるものではない。
Next, the present invention will be explained in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist thereof.

実施例1および比較例1 85重量%のオルトリン酸24.9gと水100mlおよ
び80重量%抱水ヒドラジン3.13gを混合し、この
混合溶液を約80℃に加温し、次いでこれに五酸化
バナジウム18.2gを徐々に添加して撹拌し、原子
価が4.0のバナジウムとリンを含む混合溶液を得
た。得られた溶液を蒸発皿で濃縮したところ、濃
い青色の粘稠性の液が得られた。最終的に約150
℃の温度で乾固したところ、黒褐色の固体が得ら
れた。冷却後この固体に水50mlを加え再び乾固し
たところ一部青色の固体を含む黒褐色固体となつ
た。以後、同様に、水添加と蒸発乾固の操作を計
4回くり返したところ全体が青色固体となつた。
この青色固体をX線分析したところ、前記表1と
同一のX線回折パターンが得られた。この青色固
体を窒素気流中、550℃で4時間焼成し、続いて
空気中500℃で2時間焼成した。焼成の後固体の
リンとバナジウムの原子比は1.08であつた。
Example 1 and Comparative Example 1 24.9 g of 85% by weight orthophosphoric acid, 100 ml of water and 3.13 g of 80% by weight hydrazine hydrate were mixed, this mixed solution was heated to about 80°C, and then 18.2 g of vanadium pentoxide was added to it. g was gradually added and stirred to obtain a mixed solution containing vanadium and phosphorus having a valence of 4.0. The resulting solution was concentrated in an evaporating dish to obtain a dark blue viscous liquid. Approximately 150 in the end
After drying at a temperature of 0.degree. C., a blackish brown solid was obtained. After cooling, 50 ml of water was added to this solid and it was dried again, resulting in a dark brown solid containing some blue solids. Thereafter, the operations of adding water and evaporating to dryness were repeated four times in the same manner, and the entire mixture became a blue solid.
When this blue solid was subjected to X-ray analysis, the same X-ray diffraction pattern as shown in Table 1 was obtained. This blue solid was calcined at 550°C in a nitrogen stream for 4 hours, and then in air at 500°C for 2 hours. After firing, the atomic ratio of phosphorus to vanadium in the solid was 1.08.

この焼成物の一部をとり、成形後粉砕して8〜
14メツシユの粒10mlを管径25mmのステンレススチ
ール製の反応管に充填し、n−ブタンを空気で1
溶量%に稀釈した混合ガスを毎時10の割合で供
給した。反応温度(反応管の中心部分の最高温度
を以て反応温度とした)を変えて無水マレイン酸
の収率の最高となる点を求めたところ、無水マレ
イン酸の最高収率は53モル%、n−ブタンの転換
率95%、反応温度430℃であつた。(比較例1) 前述の焼成物20gをとり、これに水100mlを加
えて約80℃の温度で10分間撹拌し、静置した。上
澄液を傾瀉して除き、不溶性の固体に更に水100
mlを加えて約80℃の温度で10分間撹拌し、過し
た。得られた不溶性固体を水100mlで洗浄し、150
℃で乾燥した後、空気中、400℃で1時間焼成
し、17.2gの灰色固体を得た。分析の結果、P/
Vは1.00で、バナジウムの平均原子価は4.05BET
表面積は46m2/gであつた。この灰色固体を成形
後粉砕し、8〜14メツシユの粒状体とした。この
粒状体10mlを用いて、前記と同一反応条件でn−
ブタンの酸化反応を行つたところ、無水マレイン
酸の最高収率は62%、n−ブタンの転換率は95
%、そのときの反応温度は380℃であつた。
Take a part of this baked product, mold it, and then crush it for 8~
Fill a stainless steel reaction tube with a tube diameter of 25 mm with 10 ml of granules of 14 mesh, and add n-butane to it with air.
A mixed gas diluted to % solubility was supplied at a rate of 10/hour. The highest yield of maleic anhydride was determined by varying the reaction temperature (the highest temperature at the center of the reaction tube was defined as the reaction temperature), and the highest yield of maleic anhydride was found to be 53 mol%, n- The conversion rate of butane was 95% and the reaction temperature was 430°C. (Comparative Example 1) 20 g of the above-mentioned baked product was taken, 100 ml of water was added thereto, and the mixture was stirred at a temperature of about 80° C. for 10 minutes and allowed to stand still. The supernatant was decanted and the insoluble solids were added with 100% water.
ml was added, stirred for 10 minutes at a temperature of about 80°C, and filtered. The resulting insoluble solid was washed with 100 ml of water and diluted with 150 ml of water.
After drying at 0.degree. C., it was calcined in air at 400.degree. C. for 1 hour to obtain 17.2 g of a gray solid. As a result of the analysis, P/
V is 1.00 and the average valence of vanadium is 4.05 BET
The surface area was 46 m 2 /g. This gray solid was molded and pulverized to form granules of 8 to 14 meshes. Using 10 ml of this granular material, n-
When performing the oxidation reaction of butane, the highest yield of maleic anhydride was 62%, and the conversion rate of n-butane was 95%.
%, and the reaction temperature at that time was 380°C.

比較例 2 実施例1において得られた前記表1と同一のX
線回折パターンを示す青色固体20gに水100mlを
加えて約80℃の温度で10分間撹拌し、静置した。
上澄液を傾瀉によつて除き、得られた不溶性の固
体に更に水100mlを加えて約80℃の温度で10分間
撹拌し、過した。得られた不溶性固体を水100
mlで洗浄し、150℃で乾燥した後、空気中、400℃
で1時間焼成して灰色固体を得た。この灰色固体
を成形後粉砕し、8〜14メツシユの粒状体とし
た。この粒状体10mlを用いて、実施例1と同一反
応条件でn−ブタンの酸化反応を行なつたとこ
ろ、無水マレイン酸の最高収率は58%、n−ブタ
ンの転換率は95%、そのときの反応温度は400℃
であつた。
Comparative Example 2 Same X as in Table 1 obtained in Example 1
100 ml of water was added to 20 g of a blue solid showing a line diffraction pattern, stirred at a temperature of about 80° C. for 10 minutes, and allowed to stand still.
The supernatant liquid was removed by decantation, and 100 ml of water was further added to the resulting insoluble solid, stirred at a temperature of about 80° C. for 10 minutes, and filtered. The resulting insoluble solid was dissolved in 100% water.
After washing with ml and drying at 150℃, in air, 400℃
After calcination for 1 hour, a gray solid was obtained. This gray solid was molded and pulverized to form granules of 8 to 14 meshes. When oxidation reaction of n-butane was carried out using 10 ml of this granular material under the same reaction conditions as in Example 1, the maximum yield of maleic anhydride was 58%, the conversion rate of n-butane was 95%, and the conversion rate of n-butane was 95%. The reaction temperature is 400℃
It was hot.

実施例 2 85重量%のオルトリン酸68.5gと、1モル/
のヒドラジン溶液146mlを混合し、約50℃に加温
し、50gの五酸化バナジウムを徐々に添加した。
水溶液を還流冷却器を用い、還流下に2時間反応
させ、原子価が4.0のバナジウムとリンを含む混
合溶液を得た。その後、これを蒸発皿に移し、実
施例1と同様にして水添加と蒸発乾固の操作を計
3回くり返して青色固体を得た。この青色固体を
X線分析したところ、前記表1と同一のX線回折
パターンが得られた。この青色固体を窒素気流中
550℃で2時間焼成し、続いて空気中500℃で1.5
時間焼成した。この焼成した試料20gをとり、水
100mlを加え80℃で10分間撹拌し過した。液
は縁褐色であつた。不溶性固体に更に水100mlを
加え過し、150℃で乾燥後空気中400℃で1時間
焼成し16gの灰色固体を得た。この灰色固体を成
形後粉砕し、8〜14メツシユの粒状体とした。こ
の粒状体10mlを用いて、実施例1と同一反応条件
でn−ブタンの酸化反応を行なつたところ、無水
マレイン酸の最高収率は67%、n−ブタンの転換
率は95%、このときの反応温度は370℃であつ
た。
Example 2 68.5 g of 85% by weight orthophosphoric acid and 1 mole/
146 ml of hydrazine solution were mixed, heated to about 50° C., and 50 g of vanadium pentoxide was gradually added.
The aqueous solution was reacted under reflux using a reflux condenser for 2 hours to obtain a mixed solution containing vanadium and phosphorus with a valence of 4.0. Thereafter, this was transferred to an evaporating dish, and the operations of adding water and evaporating to dryness were repeated three times in the same manner as in Example 1 to obtain a blue solid. When this blue solid was subjected to X-ray analysis, the same X-ray diffraction pattern as shown in Table 1 was obtained. This blue solid is placed in a nitrogen stream.
Calcinate at 550℃ for 2 hours, followed by 1.5 hours at 500℃ in air.
Baked for an hour. Take 20g of this fired sample and add water
100 ml was added and stirred at 80°C for 10 minutes. The liquid had a brown edge. Further, 100 ml of water was added to the insoluble solid, filtered, dried at 150°C, and then calcined in air at 400°C for 1 hour to obtain 16 g of a gray solid. This gray solid was molded and pulverized to form granules of 8 to 14 meshes. When oxidation reaction of n-butane was carried out using 10 ml of this granular material under the same reaction conditions as in Example 1, the maximum yield of maleic anhydride was 67%, the conversion rate of n-butane was 95%, and the conversion rate of n-butane was 95%. The reaction temperature at that time was 370°C.

実施例 3および4 85重量%のオルトリン酸49.8gと水200mlおよ
び80重量%抱水ヒドラジン6.26g、五酸化バナジ
ウム36.4gとより、実施例1と同様にして青色固
体を得、これを窒素気流中、550℃で2時間焼成
し、続いて空気中550℃で1時間焼成した。焼成
後の固体25gをとりこれに水100mlを加えて約80
℃の温度で10分間撹拌し、静置した。緑褐色の上
澄液を傾瀉して除き、更に水100mlを加えて約80
℃の温度で10分間撹拌し過した。得られた不溶
性固体を水100mlで洗浄し、150℃で乾燥した後、
空気中400℃で1時間焼成し、17.5gの灰色固体
を得た。この固体の一部をとり成形後粉砕し8〜
14メツシユの粒状体とした。この粒状体10mlを用
いて、実施例1と同一反応条件でn−ブタンの酸
化反応を行なつたところ無水マレイン酸の最高収
率は53%、n−ブタンの転換率は89%、このとき
の反応温度は340℃であつた。これとは別に一
方、五酸化バナジウムに対し、P/V=1.08とな
るように、五酸化バナジウムに85重量%オルトリ
ン酸を加え、水性媒体中で混合後、混合物を蒸発
乾固し、さらに、空気中500℃1時間焼成して、
主として5価のバナジウムであるバナジウム−リ
ン複合酸化物を調製した。次いで、前記不溶性固
体18gをとり、これに、上記バナジウム−リン複
合酸化物2gおよび水50mlを加えて混合したの
ち、これを蒸発乾固した。この乾固物を窒素気流
中550℃で1時間焼成し、成形後粉砕して8〜14
メツシユの粒状体とした。この粒状体10mlをと
り、これを用いて、実施例1と同一反応条件でn
−ブタンの酸化反応を行なつたところ、無水マレ
イン酸の最高収率は66%、n−ブタンの転換率は
95%、このときの反応温度は380℃であつた。
Examples 3 and 4 A blue solid was obtained in the same manner as in Example 1 from 49.8 g of 85% by weight orthophosphoric acid, 200 ml of water, 6.26 g of 80% by weight hydrazine hydrate, and 36.4 g of vanadium pentoxide. The mixture was fired at 550°C for 2 hours in a medium atmosphere, and then fired at 550°C for 1 hour in air. Take 25g of the solid after firing and add 100ml of water to make about 80 g.
The mixture was stirred for 10 minutes at a temperature of °C and allowed to stand. Decant and remove the greenish brown supernatant liquid, add 100ml of water and add about 80ml of water.
The mixture was stirred for 10 minutes at a temperature of .degree. After washing the obtained insoluble solid with 100 ml of water and drying at 150 °C,
Calcined in air at 400°C for 1 hour to obtain 17.5g of gray solid. Take a part of this solid, mold it and crush it.
It was made into a granular material of 14 mesh. When oxidation reaction of n-butane was carried out using 10 ml of this granular material under the same reaction conditions as in Example 1, the maximum yield of maleic anhydride was 53% and the conversion rate of n-butane was 89%. The reaction temperature was 340°C. Separately, on the other hand, 85% by weight orthophosphoric acid was added to vanadium pentoxide so that P/V = 1.08, and after mixing in an aqueous medium, the mixture was evaporated to dryness, and Baked in air at 500℃ for 1 hour,
A vanadium-phosphorus composite oxide, which is mainly pentavalent vanadium, was prepared. Next, 18 g of the insoluble solid was taken, 2 g of the vanadium-phosphorus composite oxide and 50 ml of water were added thereto, mixed, and then evaporated to dryness. This dried product was calcined at 550℃ for 1 hour in a nitrogen stream, molded, and crushed to give an 8-14
It was made into granules of mesh. Take 10 ml of this granular material and use it under the same reaction conditions as in Example 1.
- When the oxidation reaction of butane was carried out, the maximum yield of maleic anhydride was 66%, and the conversion rate of n-butane was
95%, the reaction temperature at this time was 380°C.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 (イ)リン化合物とバナジウム化合物とを、水性
媒体中で、バナジウムの原子価が4.0〜4.3となる
条件下で混合する混合工程、(ロ)混合工程で得られ
る混合液から水性媒体を分離除去してリン−バナ
ジウム化合物の固体を得る水性媒体分離工程、(ハ)
リン−バナジウム化合物の固体を350℃以上で焼
成する焼成工程、および(ニ)焼成工程で得られた焼
成物を水洗して水可溶性部分を除去し、水不溶性
部分を取得する洗浄工程の各工程を含むことを特
徴とする、n−ブタンを酸化して無水マレイン酸
を製造するための触媒組成物の製造法。
1 (a) Mixing step of mixing a phosphorus compound and a vanadium compound in an aqueous medium under conditions such that the valence of vanadium is 4.0 to 4.3; (b) Separating the aqueous medium from the mixed liquid obtained in the mixing step. (c) an aqueous medium separation step to remove and obtain a solid phosphorus-vanadium compound;
A firing process in which the solid phosphorus-vanadium compound is fired at 350°C or higher, and (d) a cleaning process in which the fired product obtained in the firing process is washed with water to remove the water-soluble part and obtain the water-insoluble part. A method for producing a catalyst composition for producing maleic anhydride by oxidizing n-butane, the method comprising:
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