JPH0139418B2 - - Google Patents
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- JPH0139418B2 JPH0139418B2 JP57003126A JP312682A JPH0139418B2 JP H0139418 B2 JPH0139418 B2 JP H0139418B2 JP 57003126 A JP57003126 A JP 57003126A JP 312682 A JP312682 A JP 312682A JP H0139418 B2 JPH0139418 B2 JP H0139418B2
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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】
〔〕 発明の背景
本発明は、有機化合物のアンモ酸化法の改良に
関する。
有機化合物のアンモ酸化反応としては多くの例
が知られている。これらは、300℃ないし600℃の
温度で金属酸化物触媒を用い、飽和または不飽和
脂肪族炭化水素、アルコール、アルデヒド、アル
キル置換芳香族炭化水素、窒素、酸素あるいは硫
黄などをヘテロ元素とするアルキル置換複素環化
合物からニトリル化合物を製造するものである。
たとえば、特公昭36−5870号公報、特公昭37−
14075号公報、特公昭39−19111号公報、特公昭37
−13460号公報、特公昭40−24367号公報、特開昭
49−58100号公報、特開昭51−10200号公報、特公
昭51−33888号公報、特公昭53−18014号公報など
に記載されているように、モリブデン―ビスマス
等を含有する金属酸化物触媒、アンチモンと錫、
鉄、ウラン等を含有する金属酸化物触媒が、プロ
ピレン、イソブテン、メタノール等のアンモ酸化
に有用であることが知られている。また、バナジ
ウムを含有する金属酸化物触媒が、アルキル置換
芳香族炭化水素やアルキル置換複素環化合物のア
ンモ酸化に有用なことが特公昭35−15689号公報、
特開昭50−13378号公報などに記載されている。
これら有機化合物のアンモ酸化反応において
は、触媒の種類またはその使用条件により程度の
差はあるものの、長期の反応使用において活性の
低下が認められることが多い。その多くは、目的
生成物の選択率の低下による目的生成物の収量の
減少である。
この原因は様々であり、その対策もいろいろな
角度から検討されている。
いかし、いずれの場合も、原因は必ずしも明ら
かになつていないし、対策にしても、反応条件の
変更、触媒の部分的ないしは全量の交換、あるい
は劣化した触媒を反応器から抜出して再生処理す
るなど、繁雑かつ経済的にもかなり損失の大きな
方法が提案されているに過ぎない。
反応を行ないながら、なんらかの方法で触媒性
能の回復をはかることができれば非常に有利であ
る。
〔〕 発明の概要
要 旨
本発明はこれら金属酸化物触媒について、上記
の点に解決を与えることを目的に、反応を行ない
ながら、反応系外から反応器へ蒸気相で連続的ま
たは間歇的にテルル成分を送入することによつて
目的を達成しようとするものである。
すなわち、本発明による金属酸化物触媒の活性
向上法は、実質的にテルルを含有しない金属酸化
物を用いて300℃ないし500℃の温度で有機化合物
のアンモ酸化反応を行う方法において、テルル単
体またはテルル化合物を反応器外から蒸気相で連
続的または間歇的に反応器内に装入することを特
徴とするものである。
効 果
本発明によれば、金属酸化物触媒の目的生成物
の選択性の向上、経時変化の減少、あるいは劣化
触媒の目的生成物の選択性の改善などを計ること
ができる。特に、本発明の方法は、反応を行ない
ながら安全に行なうことができるので、工業的に
は極めて実施し易く、かつ経済的である。そのう
え、驚くべきことには、本発明の方法は、テルル
を含有しない触媒に適用しても十分な効果があ
り、応用範囲の広い技術であることが明らかであ
る。
本発明の方法は、固定層反応にも流動層反応に
も適用できるが、特に流動層の場合に効果が大き
い。またテルル成分の送入は、連続的であつて
も、間歇的であつてもよく、この選択は、反応成
績に照らしつつ行なえばよい。ただし、テルル成
分の過度の送入は、反応成績の低下、特に反応速
度の低下をまねくので注意を要する。
固定層に比べ流動層の場合の方が効果が大きい
理由は明らかではないが、固定層反応では、反応
器の軸方向に触媒に沈着したテルルの濃度分布が
生じるのに反し、流動層反応の場合には、触媒が
反応器内で十分に混合されるので、触媒のテルル
濃度に大きな偏りがなくなり平均化されることが
重要な点かもしれない。
本発明の方法が効果を発揮するメカニズムは必
ずしも明らかではないが、反応帯域に送入された
テルル単体、またはテルル化合物の一部あるいは
大部分が触媒上に沈着し、これが副生成物、例え
ば二酸化炭素、一酸化炭素、青酸などの生成活性
サイトを被毒しこれらの生成を抑制することによ
つて、相対的に目的生成物の選択性を高めるとい
う推定が可能かもしれない。
本発明の効果の発現はすみやかであり、かつそ
の効果の持続性も良好である。
〔〕 発明の具体的説明
1 金属酸化物触媒
本発明で用いる金属酸化物触媒は、前述の特許
公報などに示されている各種の、有機化合物のア
ンモ酸化触媒あるいはその改良触媒であり、本発
明の方法は、これらの公知のテルルを実質的に含
有しない金属酸化物触媒に対して均しく適用する
ことができる。
具体的には、特にアンチモン、モリブデン、お
よびバナジウムからなる群から選択される少くと
も1種の元素を含有する金属酸化物が挙げられ
る。さらに好ましくは、本発明で用いる触媒は、
下記のような群のなかから選択される。これらは
触媒成分のまま、あるいはシリカ、シリカ―アル
ミナ、アルミナ、シリカ―チタニア、チタニア等
の各種の単体に担持して用いてもよい。
(1) Sb10AaBbCcOx(原子比組成)
A=Fe,Co,Ni,Mn,U,Ce,Sn,Cu
B=V,Mo,W
C=Mg,Ca,Sr,Ba,La,Ti,Zr,Nb,
Ta,Cr,Re,Ru,Os,Rh,Ir,Pd,
Pt,Ag,Zn,Cd,B,Al,Ga,In,Tl,
Ge,Pb,P,As,Bi,Se
a=1〜10
b=0〜5
c=0〜10
(2) Mo10DdEeFfOx(原子比組成)
D=Fe,Ni,Co,Mn,Cr,Mg,Ca,Cu,
Zn,,La,Ce,Al,Sn
E=Sb,Bi,As,P,B
F=K,Rb,Cs
d=0〜10
e=0.1〜10
f=0〜3
(3) V10GgHhOx(原子比組成)
G=Li,Na,K,Rb,Cs,Tl,Mg,Ca,
Sr,Ba
H=La,Ce,Ti,Zr,Nb,Ta,Cr,Mo,
W,Mn,Re,Fe,Ru,Os,Co,Rb,
Ir,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Zn,Cd,B,
Al,Ga,In,Ge,Sn,Pb,P,As,
Sb,Bi,S,Se,
g=0〜5
h=0〜10
(なお、Oは酸素原子を表わし、xは各成分元
素が結合して生成する酸化物に対応する酸素原子
の数を示す。)
触媒の形状も任意のものが使用されるが、固定
層反応の場合には、数mm程度のペレツト状、球状
などの種々の形状のものが用いられる。また、流
動層反応の場合には粒径が5ないし200ミクロン
の範囲の触媒粒子が用いられる。
2 テルル成分
1 形態
テルルの形態としては、テルル単体、一酸化テ
ルル、二酸化テルル、三酸化テルル、亜テルル
酸、テルル酸、テルル化水素、またはテルロール
類、アルキルテルライド類、テルロキサイド類な
どの有機テルル化合物などをあげることができ
る。
これらのテルル単体およびテルル化合物は、有
機化合物のアンモ酸化のための原料供給ガスに同
伴させるのが便利である。供給ガスは、有機化合
物の蒸気、酸素、アンモニア、その他必要によ
り、窒素、水蒸気、ヘリウム、反応生成ガスから
目的生成物を回収した後の排ガスなどの稀釈用ガ
スからなり、テルル成分は、これらのガスの1種
または数種の混合ガスに同伴させることができ
る。
テルルの酸化物、水酸化物は、比較的蒸気圧が
小さいが、4価テルル酸化物(二酸化テルル)の
水和物の蒸気圧はやや大きい。このため、同伴ガ
スに水蒸気、または水蒸気混合ガスを用いるのが
便利な場合もある。また、テルル単体、テルル化
水素、有機テルル化合物などは蒸気圧が大きいの
で、使用し易い。
テルル成分の反応器への送入の方法は種々考え
られるが、上記の供給ガス流路に、テルル成分の
所定量を流下、または噴霧することもできる。あ
るいはテルル単体またはテルル化合物をそのま
ま、または適当な支持体に担持させ、同伴ガスの
流路に置き、その蒸気圧を調整することによつて
流入量を設定する方法もよい。
供給ガスの一部との反応によつて、より蒸気圧
の大きい化合物に変換して送入する方法も適用す
ることができる。例えば、テルルの酸化物等を必
要な温度条件下に存在せしめ、これに還元性のガ
スを送入することによつて、蒸気圧の大きいテル
ル化水素、メタンテルロール、エタンテルロー
ル、プロペンテルロールなどの有機テルル化合物
を発生させて送入する方法である。このために用
いる還元性ガスとしては、目的反応の原料有機化
合物、あるいはアンモニアを用いるのもよいし、
これのみを目的として、水素、オレフイン類、ア
ルコール類などを少量用いてもよい。
また、テルル成分は、蒸気相で反応器に送入さ
れるが、一部、液滴または粉末状のものが混入し
ていてもさしつかえない。多くの場合、供給ガス
ラインよりも反応器内の方が高温なので、それら
が少量混入していても、反応系に入るとただちに
蒸気状となるので問題はない。
2 テルル送入量
テルル単体またはテルル化合物の送入量につい
ては、使用する金属酸化物触媒、対象反応および
反応条件によつて種々変更することができる。送
入量が少ないと効果が小さいし、効果の発現に時
間がかかり、一方多すぎるとマイナスが生ずる。
送入量を調整する最も確実な方法は、テルルま
たはテルル化合物を少しづつ送入しながら、反応
成績の推移を追い、所望のレベルに到達したら送
入量を下げ、あるいは停止し、必要によりこれを
繰り返すという方法である。
テルル成分の送入量が多すぎた場合は、一般に
反応速度の低下がまず現れる。テルルの触媒への
沈着過大による活性低下の場合は、その影響が軽
度であれば、テルル成分の送入を停止し、そのま
ま反応を続けることにより徐々に回復する。ただ
し、低下の程度の大きいときには、部分的な触媒
の入れ替えが必要となることもあるので注意を要
する。
反応供給ガス総量に対するテルル成分の送入量
は、10-5ないし102〔mg/〕の範囲が好ましく、
また一時に送入するテルル成分の量は、最大で10
〔mg/g―触媒/時間〕程度とする。送入テルル
成分が充填触媒に均一に触媒するようにすること
が望ましく、この点を配慮して送入速度を決める
べきである。
一時に大量に送入しても、触媒層をそのまま通
過して系外に飛散損失する割合も増えるので無意
味である。また、化合物の形態によつて、触媒に
沈着し易いものとそうでないものとがあるので、
この点も考慮すべきである。比較的蒸気圧の大き
いテルル単体、テルル水素化物、有機テルル化合
物などは非常に酸化され易く、有機化合物のアン
モ酸化反応帯域に存在する金属酸化物触媒に接触
すると、ただちに酸化、あるいは酸化分解して触
媒に沈着するので、送入量が過大でないかぎり、
多少送入量が大きくとも効率は良好である。
テルル成分の全送入量の最適値は、上述のよう
に、使用触媒、送入するテルル成分の種類と形
態、反応の種類、反応条件によつて変わつてく
る。ただし、おおよその範囲は、テルル成分の送
入にともなう充填触媒のテルル沈着による増分は
0.001ないし15重量%、好ましくは0.01ないし10
重量%である。
3 アンモ酸化法
本発明の活性化処理は、有機化合物のアンモ酸
化を行ないながら実施するもので、そのアンモ酸
化反応の条件は公知のものである。大略の範囲を
示せば次の通りである。
供給ガスのモル比は、有機化合物/酸素/アン
モニア(モル比)が、1/0.3―10/0.5―5であ
り、必要により、稀釈ガスとして窒素、水蒸気、
炭酸ガス、一酸化炭素などを加えることもでき
る。
反応温度は、300〜500℃、見掛け接触時間は
0.1〜20秒である。
4 実験例
以下、本発明の効果を実施例および比較例によ
り示す。
なお、本明細書中の目的生成物の収率および選
択率は次の定義による。
収率(%)=
生成した目的生成物の炭素重量/供給した原料有機化
合物の炭素重量×100
選択率(%)=
生成した目的生成物の炭素重量/反応した原料有機化
合物の炭素重量×100
活性試験の条件は次の通りである。
(1) プロピレンのアンモ酸化反応
触媒流動部の内径が5cm、高さ2mの流動層反
応器に触媒を充填し、次の組成のガスを見掛け線
速度が15cm/secとなるように送入する。反応の
圧力は常圧である。
O2(空気で供給)/プロピレン=2.10(モル比)
NH3/プロピレン=1.15(モル比)
ただし、接触時間は次のように定義される。
接触時間(sec)=触媒の充填容積*()/供給ガス流
速(/sec)
(*触媒の粗かさ密度基準)
(2) メタノールのアンモ酸化反応
前項プロピレンのアンモ酸化反応と同じ反応器
を用いる。
この反応器へ次の組成のガスを見掛け線速度が
15cm/secとなるように送入する。反応圧力は常
圧である。
O2(空気で供給)/メタノール=2.10(モル比)
NH3/メタノール=1.20(モル比)
H2O/メタノール=2.00(モル比)
N2/メタノール=5.00(モル比)
接触時間の定義は前項と同様である。
(3) トルエンのアンモ酸化
前項と同じ流動床反応器に触媒を充填し、次の
組成のガスを見掛け線速度が15cm/secとなるよ
うに送入する。反応圧力は常圧である。
O2(空気で供給)/トルエン=2.5(モル比)
NH3/トルエン=1.5(モル比)
H2O/トルエン=2.5(モル比)
接触時間の定義は前項と同様である。
実施例 1
実験式がFe10Sb25V0.1P0.5O65.4(SiO2)30である
流動層触媒を用い試験条件(1)により活性試験を行
なつた。
アクリロニトリル収率は74.2%であつた。
アンモニア供給ガスラインにテルル単体の蒸気
を送入し、アンモニアガスに同伴させて反応器へ
送つた。全供給ガス中のテルルの濃度は、1.90
〔mg/N)であつた。
テルル送入開始と共にアクリロニトリル収率が
向上し、炭酸ガス収率が低下した。2時間後に
は、アクリロニトリル収率は76.1%となつた。そ
こで、テルルの送入を停止し、更に2時間反応を
行なつたが、アクリロニトリルの収率は変わらな
かつた。
実施例 2
実験式が、W0.5Co5Fe10Sb25O71.5(SiO2)30であ
る流動触媒を用い、試験条件(1)によつてプロピレ
ンのアンモ酸化反応を行なつた。
アクリロニトリルの収率は、当初74.1%であつ
たが、560時間の反応使用により触媒の活性は低
下し、収率は72.9%となつた。
一方、アンモニア供給ガスラインにテルル単体
蒸気を送入し、アンモニアガスに同伴させて反応
器へ送つた。全供給ガスのテルル濃度は3.1×
10-3〔mg/N〕であつた。このまま560時間反応
を行なつたが、この間、アクリロニトリル収率
は、低下するどころか、多少向上気味に推移し、
反応停止直前の分析結果によれば、アクリロニト
リル収率は、75.8%であつた。
実施例 3
実験式がSn10Sb25O70(SiO2)30である流動触媒
を用い試験条件(1)により活性試験を行なつた。
アクリロニトリル収率は68.9%であつた。
プロピレン供給ラインにプロパンテルロールの
蒸気に送入し、プロピレンガスに同伴させて反応
器へ送つた。全供給ガス中のテルル換算濃度は、
0.90〔mg/N〕であつた。
アクリロニトリルの収率は72.1%となつた。
実施例 4
実験式がU10Sb30O86.7(SiO2)60である流動触媒
を用い、試験条件(1)により活性試験を行なつた。
アクリロニトリル収率は70.0%であつたが、長
時間の反応使用により66.8%となつた。
そこで、プロピレン供給ガスラインに、プロパ
ンテルロールの蒸気を送入し、プロピレンガスに
同伴させて反応器へ送つた。
アクリロニトリル収率は、徐々に上昇し、1時
間後には68.6%となつた。
反応後、触媒のテルル分析を行なつたところ、
テルルの含量は、0.08(wt)%であつた。テルル
成分の送入により、触媒にテルルが沈着したもの
と考えられる。
実施例 5
実験式がP0.5K0.1Fe3Ni2.5Co4.5Bi1Mo12O50.3
(SiO2)45である流動触媒を用い、試験条件(2)によ
りメタノールのアンモ酸化反応を行つた。
青酸収率は82.8%であつたが、長時間の使用に
より、収率は80.1%に低下した。
メタノールに、メチルテルライドを混合し全供
給ガス中のテルル濃度0.70〔mg/N〕で反応器
へ送つた。青酸収率は82.2%にまで回復した。
実施例 6
実験式が、P1V12O32.5(SiO2)50である流動触媒
を用い、試験条件(3)によりトルエンのアンモ酸化
反応を行なつた。
ベンゾニトリル収率は、75.2%であつた。
アンモニア供給ラインに、テルル単体の蒸気を
送入し、アンモニアガスに同伴させて反応器へ送
つた。全供給ガス中のテルル濃度は0.30〔mg/N
〕であつた。
テルル送入開始と共にベンゾニトリル収率が向
上し、炭酸ガス収率が低下した。1時間後には、
ベンゾニトリル収率は76.5%となつた。
結果の総括
上記の実験例の内容の総括すれば、下記の通り
である。
【表】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an improved process for ammoxidation of organic compounds. Many examples of ammoxidation reactions of organic compounds are known. These are prepared using metal oxide catalysts at temperatures between 300°C and 600°C to produce saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, alkyl-substituted aromatic hydrocarbons, and alkyls containing nitrogen, oxygen, or sulfur as heteroelements. This method produces nitrile compounds from substituted heterocyclic compounds. For example, Special Publication No. 36-5870, Special Publication No. 37-
Publication No. 14075, Special Publication No. 1911-1911, Publication No. 19111, Special Publication No. 37
-13460 Publication, Japanese Patent Publication No. 40-24367, Japanese Patent Application Publication No.
Metal oxide catalysts containing molybdenum-bismuth, etc., as described in Japanese Patent Publication No. 49-58100, Japanese Patent Application Laid-open No. 10200-1980, Japanese Patent Publication No. 33888-1988, Japanese Patent Publication No. 18014-1987, etc. , antimony and tin,
It is known that metal oxide catalysts containing iron, uranium, etc. are useful for ammoxidation of propylene, isobutene, methanol, etc. In addition, Japanese Patent Publication No. 15689/1989 shows that metal oxide catalysts containing vanadium are useful for ammoxidation of alkyl-substituted aromatic hydrocarbons and alkyl-substituted heterocyclic compounds.
It is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 13378/1983. In the ammoxidation reactions of these organic compounds, a decrease in activity is often observed during long-term reaction use, although the degree varies depending on the type of catalyst and the conditions under which it is used. Most of them are a decrease in the yield of the desired product due to a decrease in the selectivity of the desired product. There are various causes for this, and countermeasures are being considered from various angles. However, in each case, the cause is not necessarily clear, and countermeasures include changing reaction conditions, replacing part or all of the catalyst, or removing the deteriorated catalyst from the reactor and regenerating it. All that has been proposed is a method that is complicated and economically incurs considerable losses. It would be very advantageous if the catalyst performance could be restored by some method while the reaction is being carried out. [] Summary of the Invention The present invention aims to solve the above-mentioned problems regarding these metal oxide catalysts by continuously or intermittently transporting these metal oxide catalysts from outside the reaction system into the reactor in the vapor phase while carrying out the reaction. The objective is to be achieved by introducing tellurium components. That is, the method for improving the activity of a metal oxide catalyst according to the present invention is a method for carrying out an ammoxidation reaction of an organic compound at a temperature of 300°C to 500°C using a metal oxide that does not substantially contain tellurium. This method is characterized in that the tellurium compound is continuously or intermittently charged into the reactor in the vapor phase from outside the reactor. Effects According to the present invention, it is possible to improve the selectivity of a metal oxide catalyst to a desired product, reduce changes over time, or improve the selectivity of a degraded catalyst to a desired product. In particular, the method of the present invention can be carried out safely while carrying out the reaction, so it is industrially extremely easy to implement and economical. Furthermore, surprisingly, the method of the present invention is sufficiently effective even when applied to catalysts that do not contain tellurium, and it is clear that the method has a wide range of applications. The method of the present invention can be applied to both fixed bed reactions and fluidized bed reactions, but is particularly effective in fluidized bed reactions. Further, the tellurium component may be fed continuously or intermittently, and this selection may be made in light of the reaction results. However, care must be taken because excessive feed of the tellurium component will lead to a decrease in reaction results, especially a decrease in reaction rate. It is not clear why the effect is greater in the case of a fluidized bed than in a fixed bed, but in a fixed bed reaction, the concentration distribution of tellurium deposited on the catalyst occurs in the axial direction of the reactor, whereas In some cases, it may be important that the catalyst is well mixed within the reactor so that the tellurium concentration of the catalyst is averaged out without large deviations. Although the mechanism by which the method of the present invention exerts its effects is not necessarily clear, part or most of the tellurium alone or tellurium compound fed into the reaction zone is deposited on the catalyst, which produces by-products such as carbon dioxide. It may be possible to infer that by poisoning active sites that produce carbon, carbon monoxide, hydrocyanic acid, etc. and suppressing their production, the selectivity of the target product can be relatively increased. The effect of the present invention appears quickly, and the effect is long-lasting. [] Detailed Description of the Invention 1 Metal Oxide Catalyst The metal oxide catalyst used in the present invention is a variety of ammoxidation catalysts for organic compounds or improved catalysts thereof, as shown in the above-mentioned patent publications. The method described above can be equally applied to these known metal oxide catalysts that do not substantially contain tellurium. Specific examples include metal oxides containing at least one element selected from the group consisting of antimony, molybdenum, and vanadium. More preferably, the catalyst used in the present invention is
Selected from the following groups: These catalyst components may be used as they are, or supported on various types of simple substances such as silica, silica-alumina, alumina, silica-titania, and titania. (1) Sb 10 A a B b C c O x (Atomic composition) A=Fe, Co, Ni, Mn, U, Ce, Sn, Cu B=V, Mo, W C=Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ti, Zr, Nb,
Ta, Cr, Re, Ru, Os, Rh, Ir, Pd,
Pt, Ag, Zn, Cd, B, Al, Ga, In, Tl,
Ge, Pb, P, As, Bi, Se a=1~10 b=0~5 c=0~10 (2) Mo 10 D d E e F f O x (atomic ratio composition) D=Fe, Ni, Co, Mn, Cr, Mg, Ca, Cu,
Zn,, La, Ce, Al, Sn E=Sb, Bi, As, P, B F=K, Rb, Cs d=0~10 e=0.1~10 f=0~3 (3) V 10 G g H h O x (atomic ratio composition) G = Li, Na, K, Rb, Cs, Tl, Mg, Ca,
Sr, Ba H=La, Ce, Ti, Zr, Nb, Ta, Cr, Mo,
W, Mn, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rb,
Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Zn, Cd, B,
Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, P, As,
Sb, Bi, S, Se, g = 0 ~ 5 h = 0 ~ 10 (O represents an oxygen atom, and x represents the number of oxygen atoms corresponding to the oxide formed by combining each component element. ) The catalyst can be of any shape, but in the case of a fixed bed reaction, catalysts of various shapes such as pellets or spheres of several millimeters are used. Further, in the case of fluidized bed reactions, catalyst particles having a particle size in the range of 5 to 200 microns are used. 2 Tellurium component 1 Form The forms of tellurium include simple tellurium, tellurium monoxide, tellurium dioxide, tellurium trioxide, tellurite acid, telluric acid, hydrogen telluride, or organic tellurium such as telluriums, alkyl tellurides, and tellurides. Examples include compounds. It is convenient for these tellurium element and tellurium compound to be entrained in the raw material supply gas for ammoxidation of an organic compound. The supply gas consists of organic compound vapor, oxygen, ammonia, and other diluting gases such as nitrogen, water vapor, helium, and exhaust gas after recovering the desired product from the reaction product gas. It can be entrained in one type of gas or in a mixture of several types of gas. Tellurium oxides and hydroxides have relatively low vapor pressures, but the hydrates of tetravalent tellurium oxides (tellurium dioxide) have somewhat high vapor pressures. For this reason, it may be convenient to use water vapor or a water vapor mixed gas as the entrained gas. In addition, tellurium alone, hydrogen telluride, organic tellurium compounds, etc. have high vapor pressures and are therefore easy to use. Various methods can be considered for feeding the tellurium component into the reactor, but a predetermined amount of the tellurium component may be flowed down or sprayed into the above-mentioned supply gas flow path. Alternatively, tellurium alone or a tellurium compound as it is or supported on a suitable support may be placed in the flow path of the entrained gas, and the inflow amount may be set by adjusting its vapor pressure. It is also possible to apply a method of converting the compound into a compound having a higher vapor pressure by reacting with a portion of the supplied gas and then supplying the compound. For example, by making tellurium oxide exist under the necessary temperature conditions and introducing a reducing gas into it, hydrogen telluride, methantellol, ethantellol, propentel, which has a high vapor pressure, can be extracted. This is a method in which organic tellurium compounds such as rolls are generated and delivered. As the reducing gas used for this purpose, it is good to use the raw material organic compound of the target reaction or ammonia,
For this purpose only, small amounts of hydrogen, olefins, alcohols, etc. may be used. Further, the tellurium component is fed into the reactor in a vapor phase, but there is no problem even if part of the tellurium component is mixed with liquid droplets or powder. In many cases, the temperature inside the reactor is higher than that in the supply gas line, so even if a small amount of these substances are mixed in, there is no problem because they will immediately turn into vapor when they enter the reaction system. 2. Amount of tellurium fed The amount of tellurium alone or a tellurium compound fed can be varied depending on the metal oxide catalyst used, the target reaction, and the reaction conditions. If the amount fed is too small, the effect will be small and it will take time for the effect to appear, while if it is too large, negative effects will occur. The most reliable way to adjust the feed rate is to feed the tellurium or tellurium compound little by little, follow the progress of the reaction, and when the desired level is reached, reduce or stop the feed rate, and adjust as needed. The method is to repeat. If the amount of tellurium component fed is too large, a decrease in reaction rate generally appears first. In the case of a decrease in activity due to excessive tellurium deposition on the catalyst, if the effect is mild, it can be gradually recovered by stopping the feed of the tellurium component and continuing the reaction. However, if the degree of decrease is large, it may be necessary to partially replace the catalyst, so care must be taken. The feed amount of the tellurium component relative to the total amount of reaction supply gas is preferably in the range of 10 -5 to 10 2 [mg/],
In addition, the amount of tellurium component fed at one time is up to 10
The amount should be approximately [mg/g-catalyst/hour]. It is desirable that the introduced tellurium component uniformly catalyzes the packed catalyst, and the feeding rate should be determined with this point in mind. Even if a large amount is fed at once, there is no point in passing through the catalyst layer as it is and increasing the proportion of loss due to scattering outside the system. Also, depending on the form of the compound, some are easy to deposit on the catalyst and others are not.
This point should also be taken into consideration. Elemental tellurium, tellurium hydride, organic tellurium compounds, etc., which have a relatively high vapor pressure, are very easily oxidized, and when they come into contact with the metal oxide catalyst present in the ammoxidation reaction zone of organic compounds, they are immediately oxidized or decomposed by oxidation. Since it will deposit on the catalyst, unless the feeding amount is excessive,
The efficiency is good even if the feeding amount is somewhat large. As mentioned above, the optimum value for the total feed amount of the tellurium component varies depending on the catalyst used, the type and form of the tellurium component to be fed, the type of reaction, and reaction conditions. However, the approximate range is that the increase due to tellurium deposition on the packed catalyst as the tellurium component is fed is
0.001 to 15% by weight, preferably 0.01 to 10
Weight%. 3 Ammoxidation method The activation treatment of the present invention is carried out while carrying out ammoxidation of an organic compound, and the conditions for the ammoxidation reaction are known. The approximate range is as follows. The molar ratio of the supplied gas is organic compound/oxygen/ammonia (molar ratio) of 1/0.3-10/0.5-5, and if necessary, nitrogen, water vapor,
Carbon dioxide gas, carbon monoxide, etc. can also be added. The reaction temperature is 300-500℃, and the apparent contact time is
It is 0.1~20 seconds. 4 Experimental Examples The effects of the present invention will be shown below using Examples and Comparative Examples. Note that the yield and selectivity of the target product in this specification are based on the following definitions. Yield (%) = Carbon weight of generated target product / carbon weight of supplied raw material organic compound x 100 Selectivity (%) = carbon weight of generated target product / carbon weight of reacted raw material organic compound x 100 The conditions for the activity test are as follows. (1) Ammoxidation reaction of propylene A catalyst is packed into a fluidized bed reactor with an inner diameter of the catalyst flow section of 5 cm and a height of 2 m, and a gas with the following composition is fed so that the apparent linear velocity is 15 cm/sec. . The reaction pressure is normal pressure. O 2 (supplied with air)/propylene = 2.10 (mole ratio) NH 3 /propylene = 1.15 (mole ratio) However, the contact time is defined as follows. Contact time (sec) = Catalyst packing volume * () / Supply gas flow rate (/sec) (*Based on catalyst roughness density) (2) Methanol ammoxidation reaction Use the same reactor as the propylene ammoxidation reaction in the previous section . The apparent linear velocity of a gas of the following composition to this reactor is
Feed at a rate of 15cm/sec. The reaction pressure is normal pressure. O 2 (supplied with air)/methanol = 2.10 (mole ratio) NH 3 /methanol = 1.20 (mole ratio) H 2 O/methanol = 2.00 (mole ratio) N 2 /methanol = 5.00 (mole ratio) Definition of contact time is the same as the previous section. (3) Ammoxidation of toluene A catalyst is packed in the same fluidized bed reactor as in the previous section, and gas with the following composition is fed so that the apparent linear velocity is 15 cm/sec. The reaction pressure is normal pressure. O 2 (supplied with air)/toluene = 2.5 (mole ratio) NH 3 /toluene = 1.5 (mole ratio) H 2 O/toluene = 2.5 (mole ratio) The definition of contact time is the same as in the previous section. Example 1 An activity test was conducted under test conditions (1) using a fluidized bed catalyst having the empirical formula Fe 10 Sb 25 V 0.1 P 0.5 O 65.4 (SiO 2 ) 30 . Acrylonitrile yield was 74.2%. The vapor of tellurium alone was introduced into the ammonia supply gas line and sent to the reactor along with the ammonia gas. The concentration of tellurium in the total feed gas is 1.90
[mg/N]. With the start of feed of tellurium, the acrylonitrile yield increased and the carbon dioxide yield decreased. After 2 hours, the acrylonitrile yield was 76.1%. Therefore, the feed of tellurium was stopped and the reaction was continued for an additional 2 hours, but the yield of acrylonitrile remained unchanged. Example 2 Using a fluidized catalyst whose empirical formula is W 0.5 Co 5 Fe 10 Sb 25 O 71.5 (SiO 2 ) 30 , an ammoxidation reaction of propylene was carried out under test conditions (1). The yield of acrylonitrile was initially 74.1%, but the activity of the catalyst decreased after 560 hours of reaction use, and the yield became 72.9%. On the other hand, tellurium elemental vapor was introduced into the ammonia supply gas line and sent to the reactor together with the ammonia gas. The tellurium concentration of the total feed gas is 3.1×
It was 10 -3 [mg/N]. The reaction was continued for 560 hours, during which time the yield of acrylonitrile did not decrease, but rather improved.
According to the analysis results immediately before the reaction was stopped, the acrylonitrile yield was 75.8%. Example 3 An activity test was conducted under test conditions (1) using a fluidized catalyst whose empirical formula was Sn 10 Sb 25 O 70 (SiO 2 ) 30 . Acrylonitrile yield was 68.9%. Propylene feed line was fed with propanetellol vapor and entrained in propylene gas and sent to the reactor. The tellurium equivalent concentration in the total feed gas is
It was 0.90 [mg/N]. The yield of acrylonitrile was 72.1%. Example 4 Using a fluidized catalyst having the empirical formula U 10 Sb 30 O 86.7 (SiO 2 ) 60 , an activity test was conducted under test conditions (1). The acrylonitrile yield was 70.0%, but it decreased to 66.8% due to the long reaction time. Therefore, propanetellol vapor was introduced into the propylene supply gas line and sent to the reactor along with the propylene gas. The acrylonitrile yield gradually increased and reached 68.6% after 1 hour. After the reaction, tellurium analysis of the catalyst revealed that
The tellurium content was 0.08 (wt)%. It is thought that tellurium was deposited on the catalyst due to the feed of the tellurium component. Example 5 The empirical formula is P 0.5 K 0.1 Fe 3 Ni 2.5 Co 4.5 Bi 1 Mo 12 O 50.3
Using a (SiO 2 ) 45 fluidized catalyst, methanol ammoxidation reaction was carried out under test conditions (2). The yield of hydrocyanic acid was 82.8%, but due to long-term use, the yield decreased to 80.1%. Methyl telluride was mixed with methanol and sent to the reactor at a tellurium concentration of 0.70 [mg/N] in the total feed gas. The hydrocyanic acid yield recovered to 82.2%. Example 6 Using a fluidized catalyst having an empirical formula of P 1 V 12 O 32.5 (SiO 2 ) 50 , an ammoxidation reaction of toluene was carried out under test conditions (3). The benzonitrile yield was 75.2%. The vapor of tellurium alone was fed into the ammonia supply line, and was sent to the reactor along with the ammonia gas. The tellurium concentration in the total feed gas is 0.30 [mg/N]
] It was. With the start of feed of tellurium, the benzonitrile yield increased and the carbon dioxide yield decreased. After an hour,
The benzonitrile yield was 76.5%. Summary of Results The contents of the above experimental examples are summarized as follows. 【table】
Claims (1)
いて300℃ないし500℃の温度で有機化合物のアン
モ酸化反応を行う方法において、テルル単体また
はテルル化合物を反応器外から、蒸気相で連続的
または間歇的に反応器内に送入することを特徴と
する方法。 2 金属酸化物触媒が、アンチモン、モリブデ
ン、バナジウムからなる群から選ばれた少くとも
一種の元素を含有する、特許請求の範囲第1項記
載の方法。 3 金属酸化物触媒が粒径5ないし200ミクロン
の範囲の流動触媒である、特許請求の範囲第1項
〜第2項のいずれかに記載の方法。 4 反応器へ送入するテルルの形態が、テルル単
体、テルル水素化物、有機テルル化合物、テルル
酸化物、またはテルル水酸化物である特許請求の
範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の方法。 5 反応供給ガスの総量に対するテルルの送入量
が10-5ないし102〔mg/〕である特許請求の範囲
第1項〜第4項のいずれかに記載の方法。 6 反応器へのテルルの送入による充填触媒のテ
ルルの増分が、0.001ないし15重量%である特許
請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載の方
法。[Claims] 1. A method for carrying out an ammoxidation reaction of an organic compound at a temperature of 300°C to 500°C using a metal oxide that does not substantially contain tellurium, in which tellurium alone or a tellurium compound is added from outside the reactor, A method characterized in that the vapor phase is continuously or intermittently fed into the reactor. 2. The method according to claim 1, wherein the metal oxide catalyst contains at least one element selected from the group consisting of antimony, molybdenum, and vanadium. 3. A method according to any one of claims 1 to 2, wherein the metal oxide catalyst is a fluidized catalyst with a particle size in the range of 5 to 200 microns. 4. According to any one of claims 1 to 3, the form of tellurium fed to the reactor is simple tellurium, tellurium hydride, organic tellurium compound, tellurium oxide, or tellurium hydroxide. the method of. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the feed amount of tellurium is 10 -5 to 10 2 [mg/] relative to the total amount of reaction supply gas. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the tellurium increment in the packed catalyst due to feed of tellurium into the reactor is 0.001 to 15% by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57003126A JPS58121262A (en) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | Ammoxidation method of organic compounds |
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| JP57003126A JPS58121262A (en) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | Ammoxidation method of organic compounds |
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|---|---|
| JPS58121262A JPS58121262A (en) | 1983-07-19 |
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-
1982
- 1982-01-12 JP JP57003126A patent/JPS58121262A/en active Granted
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| JPS58121262A (en) | 1983-07-19 |
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