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JPH0312937B2 - - Google Patents
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JPH0312937B2 - - Google Patents

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JPH0312937B2
JPH0312937B2 JP57054502A JP5450282A JPH0312937B2 JP H0312937 B2 JPH0312937 B2 JP H0312937B2 JP 57054502 A JP57054502 A JP 57054502A JP 5450282 A JP5450282 A JP 5450282A JP H0312937 B2 JPH0312937 B2 JP H0312937B2
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vanadium
catalyst
phosphorus
aqueous solution
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JP57054502A
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JPS58170543A (en
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Masayuki Ootake
Masayoshi Murayama
Juji Kawaragi
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は触媒組成物の製造法に関するものであ
る。さらに詳しくはn−ブタンの酸化により無水
マレイン酸を製造するに適した触媒組成物の製造
法に関するものである。 炭素数4の炭化水素、特にn−ブタン、n−ブ
テン、ブタジエン等を気相酸化して無水マレイン
酸を製造する方法において、バナジウムとリンを
必須成分とする複合酸化物が有効であることが知
られている。(米国特許第3293268号) またこの触媒の中では、結晶性のリン酸バナジ
ル((VO)2P2O7)が活性成分として有効である
ことが報告されている。〔イー・ボーデス、ピ
ー・カーテイン、ジヤーナル・オブ・キヤタリシ
ス(E.Bordes、P.Courtine、J.Catal.)57、236
(1979)〕この化合物結晶相はその特徴的な下記表
−1に示すようなX線回折パターンを示すことで
識別できる。
The present invention relates to a method for producing a catalyst composition. More specifically, the present invention relates to a method for producing a catalyst composition suitable for producing maleic anhydride by oxidizing n-butane. A composite oxide containing vanadium and phosphorus as essential components is effective in a method for producing maleic anhydride by vapor phase oxidation of hydrocarbons having 4 carbon atoms, especially n-butane, n-butene, butadiene, etc. Are known. (US Pat. No. 3,293,268) It has also been reported that crystalline vanadyl phosphate ((VO) 2 P 2 O 7 ) is effective as an active ingredient in this catalyst. [E.Bordes, P.Courtine, Journal of Catalysis (E.Bordes, P.Courtine, J.Catal.) 57 , 236
(1979)] The crystalline phase of this compound can be identified by its characteristic X-ray diffraction pattern as shown in Table 1 below.

【表】 本発明者等の知見では、この化合物の結晶相
は、n−ブタン、n−ブテン類の気相酸化触媒と
して、従来の製法に基く無定型複合酸化物系触媒
に比してかなり高活性であり、特にn−ブタンの
酸化に対しては100℃程度低温域でも反応が進行
するという特徴を有している。従つて上記表−1
に示したX線回折ピークを有する触媒活性種を用
いることはプロセス上好ましく、本発明で製造さ
れる触媒も、反応系では上記のピークを有する活
性種の形をとるものである。 一方、炭素数4の炭化水素数からの気相酸化に
よる無水マレイン酸生成反応は、副反応である完
全酸化(すなわち一酸化炭素及び二酸化炭素の生
成)も含めて強い発熱反応であり、エネルギー効
率からも、また空気に対する原料炭化水素類の爆
発限界濃度が低いことからも、従来より流動床接
触酸化反応が好適であると考えられてきた。その
目的で開発された触媒は、例えばシユウ酸バナジ
ル溶液、リン酸、シリカゾル、更に適当な活性促
進成分を含む混合液を噴霧、乾燥することにより
調製されてきた。(英国特許第1285075号等) このようにして得られる触媒は、n−ブテン、
ブタジエン等の酸化には有効であるが、n−ブタ
ンの酸化には活性が充分でなく、通常500℃以上
の反応温度を必要とする。n−ブタンの酸化用の
流動床触媒に関してもいくつかの報告がなされて
いる。例えば特開昭49−126587号には、五価のバ
ナジウム化合物を三価のリン化合物と接触させ
て、リンおよびバナジウムを含有する複合酸化物
を形成させ、次いでそれを粉砕して微粉としたあ
と、流動反応に適用した例が記載されている。こ
の方法では結晶性の活性成分をとり出すことがで
き、活性面での改善は可能であるものの、触媒の
強度および流動性の点で十分とはいえない。 このような触媒活性成分の微粉を用いる破砕流
動床反応については、更に特開昭50−8788、特開
昭56−33038号等にも可能性が指摘され、特開昭
56−65635号では、担体にリンおよびバナジウム
を含有する複合酸化物を付着させて流動床触媒を
製造する可能性も提案されている。 本発明者等は、特にn−ブタンを流動床により
気相酸化するための触媒を開発する目的で鋭意検
討した結果、第一成分としてバナジウムおよびリ
ンを含有する特殊な結晶性酸化物、第二成分とし
てバナジウムおよびリンを含有する水性溶液、第
三成分としてシリカゾルを混合してスラリーを調
製し、噴霧乾燥することにより、強度および流動
性にすぐれた触媒を製造できることを見い出し、
本発明を完成したものである。 以下、本発明を詳細に説明する。 本発明では、第一成分として、特定のX線回折
ピークを示す、四価のバナジウムおよび五価のリ
ンを含有する結晶性複合酸化物を使用する。X線
回折ピークと強度比は次の通りである。
[Table] According to the findings of the present inventors, the crystal phase of this compound is considerably larger than that of amorphous composite oxide catalysts based on conventional production methods as a gas phase oxidation catalyst for n-butane and n-butenes. It is highly active, and has the characteristic that the reaction proceeds even in a low temperature range of about 100°C, especially for the oxidation of n-butane. Therefore, the above table-1
It is preferable in terms of the process to use a catalytic active species having the X-ray diffraction peak shown in .The catalyst produced in the present invention also takes the form of an active species having the above peak in the reaction system. On the other hand, the reaction of producing maleic anhydride by gas phase oxidation from a hydrocarbon with a carbon number of 4 is a strongly exothermic reaction including complete oxidation (i.e., production of carbon monoxide and carbon dioxide) as a side reaction, and is energy efficient. It has been thought that the fluidized bed catalytic oxidation reaction is suitable because of the low explosive limit concentration of raw material hydrocarbons in air. Catalysts developed for this purpose have been prepared, for example, by spraying and drying a mixture containing vanadyl oxalate solution, phosphoric acid, silica sol, and appropriate activity-promoting components. (British Patent No. 1285075, etc.) The catalyst obtained in this way contains n-butene,
Although it is effective in oxidizing butadiene, etc., it is not sufficiently active for oxidizing n-butane, and generally requires a reaction temperature of 500°C or higher. Several reports have also been made regarding fluidized bed catalysts for the oxidation of n-butane. For example, in JP-A-49-126587, a pentavalent vanadium compound is brought into contact with a trivalent phosphorus compound to form a composite oxide containing phosphorus and vanadium, which is then ground into a fine powder. , an example of application to a flow reaction is described. Although this method makes it possible to extract crystalline active ingredients and improve the activity, it is not sufficient in terms of the strength and fluidity of the catalyst. The possibility of such a crushed fluidized bed reaction using fine powder of catalytically active components was further pointed out in JP-A-50-8788, JP-A-56-33038, etc.;
No. 56-65635 also proposes the possibility of producing a fluidized bed catalyst by depositing a composite oxide containing phosphorus and vanadium on a carrier. As a result of extensive research aimed at developing a catalyst for gas-phase oxidation of n-butane in a fluidized bed, the present inventors discovered that a special crystalline oxide containing vanadium and phosphorus as the first component, a second We discovered that it is possible to produce a catalyst with excellent strength and fluidity by preparing a slurry by mixing an aqueous solution containing vanadium and phosphorus as components and silica sol as a third component, and spray drying the slurry.
This completes the present invention. The present invention will be explained in detail below. In the present invention, a crystalline composite oxide containing tetravalent vanadium and pentavalent phosphorus, which exhibits a specific X-ray diffraction peak, is used as the first component. The X-ray diffraction peaks and intensity ratios are as follows.

【表】 なお、上記ピークの他、18.5°、21.8°、32.2°に
強度比10〜20程度の弱いピークが見られる。 上記第一成分の結晶性複合酸化物は公知であ
り、いくつかの製造方法が報告されている。例え
ば塩酸溶液等の非酸化性酸性溶液中で、五酸化
バナジウムのような五価のバナジウムを、シユウ
酸等の還元剤の併用で還元して、四価のバナジウ
ムイオンを含有する溶液を調製し、五価のリン化
合物、例えばリン酸と反応させた後、生成した可
溶性のバナジウム−リン複合体を、水を加えて沈
でんさせる方法(特開昭51−95990号)、五酸化
バナジウムのような五価のバナジウム化合物とリ
ン酸を、ヒドラジン塩酸塩またはヒドロキシルア
ミン塩酸塩のような還元剤の存在下に、水性媒体
中で反応させ、濃縮あるいは蒸発乾固して結晶を
得る方法(特開昭56−45815号)、または五酸化
バナジウムをエタノール、イソプロパノール、グ
リセロールのような有機媒体中で還元し、無水リ
ン酸と反応させ、ベンゼン等の溶媒で共沸脱水し
て結晶で沈でんさせる方法(米国特許第4283288
号)等が知られている。 上記のいずれの方法によつても、表−2に示す
ような主要X線回折ピークを示す結晶性複合酸化
物を得ることができる。結晶純度や、操作性、廃
棄物の処理等の面から考慮すると、の方法が好
ましいと考えられるが、特に限定的ではない。 第一成分のバナジウムおよびリンを含有する複
合酸化物は大体(V2O4)(P2O5)(2H2O)の組
成式で表わすことができる。従つて、リンとバナ
ジウムの比は、P/V原子比で理論的には1.0で
あるので、バナジウム化合物と、リン化合物は、
P/V原子比で0.8〜1.25の範囲内で反応させる
のが好ましい。 また本発明で使用する第一成分は、バナジウム
イオンとのイオン半径の差の小さい各種の金属イ
オンで一部置換されていてもよい。このような金
属イオンとしては、鉄、クロム、アルミニウム、
チタン、コバルト、マグネシウム等のイオンが挙
げられる。このような金属イオンで一部置換され
た複合酸化物は、触媒とした際、活性の向上及び
活性の安定化に著しい改善をもたらすことができ
る。置換の割合はバナジウム元素1モルあたり金
属として0.005〜0.4、より好ましくは0.01〜0.2モ
ルの範囲で選択される。複合酸化物にこのような
他の金属イオンを導入する方法としては、複合酸
化物を製造する段階で、これらの金属イオンを塩
酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩等の無機塩、シユ
ウ酸塩等の有機塩の形で添加する方法があげられ
る。 このようにして得られる置換固溶型の複合酸化
物のX線回折パターンは、表−2に示したピーク
から若干シフトするが、2θ°が±0.2°以内である。 第一成分はスラリーを調製する以前の段階で、
あらかじめ微粉化しておくのが良く、例えば10μ
以下、より好適には5μ以下の粒径(コールター
カウンター法等により測定できる。)になるよう
に粉砕する。このような処理には当業者によく知
られた機械、例えばハンマーミル、ジエツトミ
ル、コロイドミル、サンドグラインダー等が使用
でき、また湿式、乾式いずれの方法を採用しても
支障ない。 本発明における第二成分のバナジウム、リンを
含有する水性溶液は、通常実質的に四価のバナジ
ウムと五価リンを含有し、その少くとも一部がリ
ン酸バナジルとして存在することが好ましい。 この第二成分は、第一成分の複合酸化物と第三
成分の担体としてのシリカゾルとのバインダーと
しての効果を有し、流動触媒の流動性、強度の向
上に寄与する。このような水溶液の製法は特に限
定的ではないが、以下にその数例を示す。 一般的には五価のリン化合物、例えば、リン酸
を含有する水性溶液に、還元剤と五酸化バナジウ
ムを添加溶解して得られる。水性溶液中のバナジ
ウム元素に対するリン元素の原子比は0.5〜10の
範囲が好ましい。一般にリン酸バナジルを含有す
る水性溶液は不安定であり、長時間安定に保つこ
とは困難な場合があるため、水性溶液の安定化の
ためにシユウ酸を存在させることができる。その
量はバナジウム元素に対するシユウ酸のモル比で
1.2以下、好ましくは0.2〜1の範囲である。シユ
ウ酸の量があまり多いと、触媒の機械的強度、嵩
密度、活性面に好ましくない影響を与える。換言
すれば、バナジウム元素に対するシユウ酸のモル
比が1.2以下という範囲は、シユウ酸バナジルを
形成しない範囲ということができる。 水性溶液の製法の具体例としては次のような方
法がある。 第1に、リン酸およびシユウ酸を含有する水性
溶液に、五酸化バナジウムを、バナジウム元素に
対するシユウ酸のモル比が1.7以下で、かつ好ま
しくは0.7以上添加して、リン酸バナジウム及び
シユウ酸を含有する水性溶液とする方法である。
具体的には、リン酸を含有する酸性水性媒体中に
シユウ酸を溶解し、五酸化バナジウムを若干の加
温により還元が進行する温度に保ちつつ添加する
ことによつて製造する。この方法によれば、還元
終了後は、バナジウム元素に対し、1.2モル以下
のシユウ酸が存在することになる。 第2に、リン酸を含有する酸性水性溶液にシユ
ウ酸以外の還元剤、好ましくは抱水ヒドラジン、
ヒドラジンまたはヒドロキシルアミンの塩酸塩、
リン酸塩等の無機還元剤、乳酸のような有機還元
剤から選ばれる一種または二種以上の混合物を添
加し、次いで五酸化バナジウムを添加して還元
し、均一なリン酸バナジル含有水性溶液を得る。
この後、好ましくはシユウ酸を添加する。 第3に、五酸化バナジウム、リン酸および亜リ
ン酸を水性媒体中に混合し、亜リン酸の還元作用
により四価のバナジウムイオンとする方法であ
る。この方法で得られるリン酸バナジルを含有す
る水溶液からは、放置すると下記表−3に示すよ
うな特徴的なX線回折スペクトルを与える結晶性
固体が析出する。
[Table] In addition to the above peaks, weak peaks with an intensity ratio of about 10 to 20 are seen at 18.5°, 21.8°, and 32.2°. The crystalline composite oxide as the first component is known, and several manufacturing methods have been reported. For example, a solution containing tetravalent vanadium ions is prepared by reducing pentavalent vanadium such as vanadium pentoxide in a non-oxidizing acidic solution such as a hydrochloric acid solution in combination with a reducing agent such as oxalic acid. , a method of reacting with a pentavalent phosphorus compound, such as phosphoric acid, and then adding water to precipitate the generated soluble vanadium-phosphorus complex (Japanese Patent Application Laid-open No. 51-95990); A method of obtaining crystals by reacting a pentavalent vanadium compound and phosphoric acid in an aqueous medium in the presence of a reducing agent such as hydrazine hydrochloride or hydroxylamine hydrochloride, and concentrating or evaporating to dryness (Japanese Patent Laid-Open No. 56-45815), or a method in which vanadium pentoxide is reduced in an organic medium such as ethanol, isopropanol, or glycerol, reacted with phosphoric anhydride, and azeotropically dehydrated with a solvent such as benzene to precipitate crystals (U.S. Patent No. 4283288
No.) etc. are known. By any of the above methods, a crystalline composite oxide exhibiting main X-ray diffraction peaks as shown in Table 2 can be obtained. In consideration of crystal purity, operability, waste disposal, etc., method is considered preferable, but is not particularly limited. The composite oxide containing vanadium and phosphorus, which is the first component, can be roughly represented by the composition formula (V 2 O 4 )(P 2 O 5 )(2H 2 O). Therefore, the ratio of phosphorus to vanadium is theoretically 1.0 in P/V atomic ratio, so vanadium compounds and phosphorus compounds are
It is preferable to carry out the reaction within a range of P/V atomic ratio of 0.8 to 1.25. Further, the first component used in the present invention may be partially substituted with various metal ions having a small difference in ionic radius from vanadium ions. Such metal ions include iron, chromium, aluminum,
Examples include ions such as titanium, cobalt, and magnesium. When such a composite oxide partially substituted with metal ions is used as a catalyst, it can significantly improve the activity and stabilize the activity. The substitution ratio is selected in the range of 0.005 to 0.4, more preferably 0.01 to 0.2 mole of metal per mole of vanadium element. A method for introducing such other metal ions into a composite oxide is to introduce these metal ions into an inorganic salt such as hydrochloride, sulfate, nitrate, carbonate, or oxalate at the stage of manufacturing the composite oxide. An example of this method is to add it in the form of an organic salt such as. The X-ray diffraction pattern of the substituted solid solution type composite oxide thus obtained is slightly shifted from the peaks shown in Table 2, but the 2θ° is within ±0.2°. The first component is added at a stage before preparing the slurry.
It is best to pulverize it in advance, for example, 10μ.
Thereafter, the particles are pulverized to a particle size of preferably 5 μ or less (which can be measured by Coulter Counter method, etc.). For such treatment, machines well known to those skilled in the art, such as hammer mills, jet mills, colloid mills, sand grinders, etc., can be used, and either wet or dry methods may be employed. The aqueous solution containing vanadium and phosphorus as the second component in the present invention usually contains substantially tetravalent vanadium and pentavalent phosphorus, and it is preferable that at least a part of them be present as vanadyl phosphate. This second component has an effect as a binder between the composite oxide of the first component and the silica sol as a carrier of the third component, and contributes to improving the fluidity and strength of the fluidized catalyst. Although the method for producing such an aqueous solution is not particularly limited, some examples are shown below. Generally, it is obtained by adding and dissolving a reducing agent and vanadium pentoxide in an aqueous solution containing a pentavalent phosphorus compound, for example, phosphoric acid. The atomic ratio of phosphorus element to vanadium element in the aqueous solution is preferably in the range of 0.5 to 10. Generally, aqueous solutions containing vanadyl phosphate are unstable and it may be difficult to keep them stable for long periods of time, so oxalic acid can be present to stabilize the aqueous solution. The amount is the molar ratio of oxalic acid to vanadium element.
It is 1.2 or less, preferably in the range of 0.2 to 1. If the amount of oxalic acid is too large, it will have an unfavorable effect on the mechanical strength, bulk density and active surface of the catalyst. In other words, a range in which the molar ratio of oxalic acid to vanadium element is 1.2 or less can be said to be a range in which vanadyl oxalate is not formed. Specific examples of methods for producing aqueous solutions include the following methods. First, vanadium pentoxide is added to an aqueous solution containing phosphoric acid and oxalic acid at a molar ratio of oxalic acid to elemental vanadium of 1.7 or less and preferably 0.7 or more to form vanadium phosphate and oxalic acid. This is a method of preparing an aqueous solution containing
Specifically, it is produced by dissolving oxalic acid in an acidic aqueous medium containing phosphoric acid, and adding vanadium pentoxide while maintaining the temperature at which reduction proceeds by slight heating. According to this method, after completion of the reduction, 1.2 moles or less of oxalic acid will exist based on the vanadium element. Second, a reducing agent other than oxalic acid, preferably hydrazine hydrate, is added to the acidic aqueous solution containing phosphoric acid.
hydrazine or hydroxylamine hydrochloride,
Add one or a mixture of two or more selected from inorganic reducing agents such as phosphates and organic reducing agents such as lactic acid, and then reduce by adding vanadium pentoxide to obtain a homogeneous aqueous solution containing vanadyl phosphate. obtain.
After this, oxalic acid is preferably added. The third method is to mix vanadium pentoxide, phosphoric acid and phosphorous acid in an aqueous medium and convert the mixture into tetravalent vanadium ions by the reducing action of the phosphorous acid. From the aqueous solution containing vanadyl phosphate obtained by this method, when left to stand, a crystalline solid that gives a characteristic X-ray diffraction spectrum as shown in Table 3 below precipitates.

【表】 このような結晶性固体の析出は、本発明の目的
からは好ましくなく、水溶液を長時間安定に保つ
必要がある場合にはシユウ酸を添加するのが好ま
しい。 以上述べたバナジウムおよびリンを含有する水
性溶液には、必要に応じてアルコール、ケトン、
エーテル等の有機溶媒が併用されていてもかまわ
ない。 本発明においては上述してきた第一成分および
第二成分と、第三成分のシリカゾルを混合してス
ラリーを調製し、噴霧乾燥することにより触媒組
成物を製造する。シリカゾルはあらかじめ10〜50
重量%の濃度として調製しておき、第一成分およ
び第二成分と混合して撹拌し、均一なスラリーと
する。第一成分、第二成分および第三成分の割合
は乾燥重量%で第一成分:第二成分=20:80〜
80:20 第二成分:第三成分=50:50〜90:10
第一成分:第三成分=50:50〜90:10の範囲内で
選択される。なお第二成分の乾燥重量は、バナジ
ウムおよびリンをV2O4およびP2O5として計算で
きる。 第一成分および、第二成分の量が第三成分に対
してあまりに少ないと、触媒強度は向上するが、
活性の低下がみられる。また、第二成分の量が、
第一成分に対して上記範囲を下回ると、触媒強度
が低下する傾向にある。 このようにして得られたスラリーは、噴霧乾燥
により、流動性および強度にすぐれた触媒組成物
が得られる。 噴霧乾燥の条件は通常、風量、給液量を適当に
調節して、乾燥域でのガス温度を120〜350℃の範
囲に設定するのが良く、この時の乾燥ガスの入口
温度は通常200〜350℃とする。また給液量とデイ
スク回転数を調節して、噴霧乾燥后の触媒粒子径
の平均値が30〜100ミクロン程度の範囲になる様
にする。平均粒子径のより好ましい範囲は40〜70
ミクロンである。 以上のようにして得られた触媒組成物は、400
〜600℃の範囲で焼成して用いると触媒活性上さ
らに好ましい。この際、焼成をブタンやブテン類
を含む空気の存在下あるいはアルゴン、窒素等の
不活性ガス雰囲気下に実施することが好ましい
が、その結果、表−1に示すX線回折パターンを
有する複合酸化物に変化する。 以上のようにして得られる触媒組成物は、流動
性、強度、活性にすぐれ、炭素数4の炭化水素、
とくにn−ブタンの酸化による無水マレイン酸の
製造触媒として好適に用いられる。 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 1 (第一成分A−1の合成) リン酸(85%、試薬特級)9.22Kg、塩酸ヒドラ
ジン1.30Kg、一塩酸ヒドラジン550gを脱塩水40
に溶解后、加温した。75℃に昇温后、五酸化バ
ナジウム7.28Kgを少量ずつ撹拌下に添加し、全量
添加后、更に1時間煮沸して還元を完結させた。
この液を減圧下にロータリーエバポレーターで約
1/2の液量まで濃縮した後、蒸発皿に入れて170℃
で蒸発乾固した。恒量到達を確認後、粗粉砕し、
固体を水で煮沸洗浄して残留塩酸を完全に除去し
た。過水洗后、再び乾燥機中170℃で乾燥し、
ハンマーミルにて精粉砕してP/V=1の原子比
を有する第1成分(A−1)を得た。粒子径は平
均値で6.5μであつた。このもののX線回折スペク
トルは表−2に示されるものと一致した。 実施例 2 (第一成分A−2の合成) リン酸691.8g、塩酸ヒドラジン104.7g、一塩
酸ヒドラジン30.0gを脱塩水1.9に溶解し、加
温した。75℃に昇温后、五酸化バナジウム518.4
gを少量ずつ撹拌下に添加し、全量添加后、更に
1時間煮沸して還元を完結させた。放冷し、次い
で塩化第二鉄(FeCl3.6H2O)81.0gを水100gに
溶解した液を加えた。この液をそのまま約2/3の
液量まで濃縮し、次いで170℃の温度で、蒸発皿
中で蒸発乾固した。恒量到達を確認し、実施例1
と同様の処理を経てP/V/Fe=1/0.9/0.1の
原子比を有する第一成分(A−2)を得た。この
もののX線回折スペクトルは、表−2に示された
各ピークの位置と±0.2°の範囲内にあつた。 実施例 3〜7 (第一成分A−3〜7の合成) 実施例2における促進成分である塩化第2鉄の
代わりに、塩化クロム、塩化アルミニウム、シユ
ウ酸チタン、塩化コバルト、塩化マグネシウムを
用いて、下記表−3に示す元素比率を有する酸化
物A−3〜A−7を実施例2の方法に従い製造し
た。なお原子比率の変更に従い、実施例2の原料
使用量も調製した。なお表−3にはA−1および
A−2も併せ記した。
[Table] Such precipitation of crystalline solids is not preferable from the purpose of the present invention, and when it is necessary to keep the aqueous solution stable for a long time, it is preferable to add oxalic acid. The aqueous solution containing vanadium and phosphorus mentioned above may contain alcohol, ketone,
An organic solvent such as ether may be used in combination. In the present invention, a catalyst composition is produced by mixing the above-described first and second components and silica sol as a third component to prepare a slurry, and spray drying the slurry. Silica sol is 10-50 in advance
It is prepared as a concentration of % by weight, mixed with the first component and the second component, and stirred to form a uniform slurry. The ratio of the first component, second component and third component is dry weight %, first component: second component = 20:80 ~
80:20 2nd component: 3rd component = 50:50~90:10
The first component: the third component is selected within the range of 50:50 to 90:10. Note that the dry weight of the second component can be calculated by assuming vanadium and phosphorus as V 2 O 4 and P 2 O 5 . If the amounts of the first component and the second component are too small relative to the third component, the catalyst strength will improve, but
A decrease in activity is observed. Also, the amount of the second component is
When the content of the first component is below the above range, the catalyst strength tends to decrease. The slurry thus obtained can be spray-dried to yield a catalyst composition with excellent fluidity and strength. It is usually best to adjust the air volume and liquid supply amount appropriately and set the gas temperature in the drying area in the range of 120 to 350°C, and the inlet temperature of the drying gas at this time is usually 200°C. ~350℃. In addition, the amount of liquid supplied and the rotational speed of the disk are adjusted so that the average diameter of the catalyst particles after spray drying is in the range of about 30 to 100 microns. A more preferable range of average particle diameter is 40 to 70
It is micron. The catalyst composition obtained as described above has a 400%
It is more preferable to use it after firing at a temperature in the range of 600°C to 600°C in terms of catalytic activity. At this time, it is preferable to carry out the calcination in the presence of air containing butane or butenes or in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. change into something. The catalyst composition obtained as described above has excellent fluidity, strength, and activity, and contains hydrocarbons having 4 carbon atoms,
In particular, it is suitably used as a catalyst for producing maleic anhydride by oxidizing n-butane. The present invention will be explained below using examples. Example 1 (Synthesis of first component A-1) 9.22 kg of phosphoric acid (85%, special reagent grade), 1.30 kg of hydrazine hydrochloride, 550 g of hydrazine monohydrochloride were added to 40 g of demineralized water
After dissolving in water, it was heated. After raising the temperature to 75°C, 7.28 kg of vanadium pentoxide was added little by little with stirring, and after the entire amount was added, the mixture was further boiled for 1 hour to complete the reduction.
After concentrating this liquid under reduced pressure using a rotary evaporator to about 1/2 of the liquid volume, it was placed in an evaporating dish and heated to 170°C.
It was evaporated to dryness. After confirming that a constant weight has been reached, coarsely crush the
The solid was boiled and washed with water to completely remove residual hydrochloric acid. After washing with water, dry again in the dryer at 170℃,
The first component (A-1) having an atomic ratio of P/V=1 was obtained by fine grinding in a hammer mill. The average particle size was 6.5μ. The X-ray diffraction spectrum of this product matched that shown in Table 2. Example 2 (Synthesis of first component A-2) 691.8 g of phosphoric acid, 104.7 g of hydrazine hydrochloride, and 30.0 g of hydrazine monohydrochloride were dissolved in 1.9 g of demineralized water and heated. After heating to 75℃, vanadium pentoxide 518.4
g was added little by little with stirring, and after the entire amount was added, the mixture was further boiled for 1 hour to complete the reduction. The mixture was allowed to cool, and then a solution of 81.0 g of ferric chloride (FeCl 3 .6H 2 O) dissolved in 100 g of water was added. This liquid was directly concentrated to about 2/3 of its liquid volume, and then evaporated to dryness in an evaporating dish at a temperature of 170°C. Confirm that a constant weight has been reached, and proceed with Example 1.
A first component (A-2) having an atomic ratio of P/V/Fe=1/0.9/0.1 was obtained through the same treatment. The X-ray diffraction spectrum of this product was within a range of ±0.2° from the positions of each peak shown in Table 2. Examples 3 to 7 (Synthesis of first components A-3 to 7) Chromium chloride, aluminum chloride, titanium oxalate, cobalt chloride, and magnesium chloride were used instead of ferric chloride, which is the promoting component in Example 2. Oxides A-3 to A-7 having the element ratios shown in Table 3 below were manufactured according to the method of Example 2. Note that the amount of raw materials used in Example 2 was also adjusted according to the change in the atomic ratio. Note that A-1 and A-2 are also listed in Table-3.

【表】 実施例 8 (第二成分B−1の合成) 脱塩水500mlにリン酸(85%溶液)1635g、お
よびシユウ酸1500gを溶解し、溶液を80℃に加温
した。次いで五酸化バナジウム1082gを少量ずつ
添加して溶解させた。溶液のP/V原子比は1.2
であり、生成液は粘稠味を帯び青色均一溶液であ
つた。若干の濃縮により〔V2O4+P2O5〕の換算
酸化物濃度として45.0重量%とした。残留するシ
ユウ酸とバナジウム元素とのモル比は還元反応で
五酸化バナジウム1モルあたり1モルのシユウ酸
が使用されたので0.5となる。 実施例 9 (第二成分B−2の合成) シユウ酸の使用量を1125gに変更した以外は実
施例8と全く同様にして、換算酸化物濃度45.0重
量%の青色均一溶液B−2を得た。この溶液では
P/V=1.2であり、残留シユウ酸のバナジウム
元素に対するモル比は0.25である。 実施例 10 リン酸の使用量を2250gにした以外は実施例8
と同様にして、換算酸化物濃度45.0重量%の溶液
B−3を得た。 実施例 11 (噴霧乾燥による流動触媒の製造) 実施例1〜7で得た結晶性活性成分微粉末(第
一成分)、実施例8〜10で得た青色均一溶液(第
二成分)およびシリカゾル(第三成分)を種々の
割合で混合し、ホモジナイザーにより充分均一混
合した後、噴霧乾燥により流動触媒(触媒No.1〜
8)を製造した。結果を表−4に整理して示し
た。同表中、触媒強度は500℃、2時間窒素気流
下に焼成したものについて、流動状態でSUS製
金属板に触媒粒子を衝突させ、2時間以内での破
砕損失量を測定し機械的強度の指標として表示し
ている。強度の大きい触媒ではこの値が小さくな
る。
[Table] Example 8 (Synthesis of second component B-1) 1635 g of phosphoric acid (85% solution) and 1500 g of oxalic acid were dissolved in 500 ml of demineralized water, and the solution was heated to 80°C. Next, 1082 g of vanadium pentoxide was added little by little and dissolved. The P/V atomic ratio of the solution is 1.2
The resulting solution was a viscous blue homogeneous solution. By slightly concentrating, the converted oxide concentration of [V 2 O 4 +P 2 O 5 ] was set to 45.0% by weight. The molar ratio of residual oxalic acid to elemental vanadium is 0.5 since 1 mole of oxalic acid was used per mole of vanadium pentoxide in the reduction reaction. Example 9 (Synthesis of second component B-2) A blue uniform solution B-2 with a converted oxide concentration of 45.0% by weight was obtained in the same manner as in Example 8 except that the amount of oxalic acid used was changed to 1125 g. Ta. In this solution, P/V=1.2 and the molar ratio of residual oxalic acid to elemental vanadium is 0.25. Example 10 Example 8 except that the amount of phosphoric acid used was 2250g
In the same manner as above, a solution B-3 having a converted oxide concentration of 45.0% by weight was obtained. Example 11 (Production of fluidized catalyst by spray drying) Crystalline active ingredient fine powder obtained in Examples 1 to 7 (first component), blue uniform solution obtained in Examples 8 to 10 (second component), and silica sol (Third component) in various proportions, thoroughly and uniformly mixed with a homogenizer, and then spray-dried to form a fluidized catalyst (Catalyst No. 1 to
8) was manufactured. The results are summarized and shown in Table 4. In the same table, the mechanical strength of the catalyst is determined by colliding the catalyst particles against a SUS metal plate in a fluidized state and measuring the amount of crushing loss within 2 hours for those fired at 500℃ for 2 hours under a nitrogen stream. It is displayed as an indicator. This value becomes smaller for stronger catalysts.

【表】 ** シリカゾルスラリー重量
実施例 12(反応例) 噴霧乾燥により得た流動床用触媒を500℃、2
時間窒素気流下に焼成し、次いで25〜88μの粒子
径部分を篩別した。触媒量20mlをとり、n−ブタ
ン濃度4モル%の空気混合ガスをGHSV500の流
速で通過させ、反応を行なつた。生成物は水に吸
収し、電位差滴定と廃ガスの組成分析により収率
を決定した。結果は表−5に示す。
[Table] ** Silica sol slurry weight
Example 12 (Reaction example) A fluidized bed catalyst obtained by spray drying was heated at 500°C for 2
It was calcined for an hour under a nitrogen stream, and then the particle size portion of 25-88μ was sieved. A catalyst amount of 20 ml was taken, and an air mixed gas having an n-butane concentration of 4 mol % was passed through the reactor at a flow rate of GHSV500 to carry out the reaction. The product was taken up in water, and the yield was determined by potentiometric titration and compositional analysis of the waste gas. The results are shown in Table-5.

【表】 実施例 13(反応例) 実施例11で得た触媒を用い、反応条件の影響を
調べた。 GHSV=500で一定とし、n−ブタン濃度のみ
を変えた以外は実施例12と同様に反応を行い、反
応成績を調べた。結果を表−6に示した。
[Table] Example 13 (Reaction Example) Using the catalyst obtained in Example 11, the influence of reaction conditions was investigated. The reaction was carried out in the same manner as in Example 12, except that GHSV was kept constant at 500 and only the n-butane concentration was changed, and the reaction results were investigated. The results are shown in Table-6.

【表】 実施例 14 (第二成分B−4の合成) V2O51.33Kg、85%リン酸0.844Kg、亜リン酸
(純度97.6%)0.660Kgおよび水4.5を混合してス
ラリーとし、窒素を少量吹込み撹拌しながら10時
間煮沸還流加熱した。V2O5は全量溶解し青色均
一の溶液を得たが、これを10に希釈して第二成
分用溶液(B−4)を調製した。このものの換算
酸化物濃度は約18.5重量%である。この溶液の
P/V=1.05であり、冷暗所に保存した。使用に
際してリン量を調節するため、所望量のリン酸を
添加する。 実施例 15 (噴霧乾燥による流動触媒の製造) 実施例1で得た第一成分を1.12Kg、実施例14で
得られた第二成分の水溶液を3.38、第三成分と
して20%シリカゾル溶液2.22Kgおよび85%リン酸
を77g混合し、次いでホモジナイザーにより60分
間混合撹拌を続けて均一なゲル状スラリーを得
た。酸化物濃度は30重量%であつた。このスラリ
ーを噴霧乾燥により流動触媒(No.9)を製造し、
窒素気流下に500℃で2時間流動焼成したのち、
25〜88μの粒子を篩別して反応に用いた。 実施例 16 (噴霧乾燥による流動触媒の製造) リン酸量を130gとした以外は実施例15と同様
な方法で触媒を製造した(触媒No.10) 実施例 17 (反応例) 触媒量20mlをとり、n−ブタン濃度4モル%の
空気混合ガスをGHSV500の流速で通過させ、流
動反応を行なつた。実施例−12と同様に主成物は
水に吸収し、電位差滴定と廃ガスの組成分析によ
り収率を決定した。結果を表−7に示す。
[Table] Example 14 (Synthesis of second component B-4) Mix 1.33 kg of V 2 O 5 , 0.844 kg of 85% phosphoric acid, 0.660 kg of phosphorous acid (purity 97.6%) and 4.5 kg of water to make a slurry, The mixture was boiled and heated under reflux for 10 hours while a small amount of nitrogen was blown in and stirred. The entire amount of V 2 O 5 was dissolved to obtain a uniform blue solution, which was diluted to 10 to prepare a second component solution (B-4). The equivalent oxide concentration of this product is approximately 18.5% by weight. The P/V of this solution was 1.05, and it was stored in a cool, dark place. In order to control the amount of phosphorus during use, a desired amount of phosphoric acid is added. Example 15 (Production of fluidized catalyst by spray drying) 1.12 kg of the first component obtained in Example 1, 3.38 kg of the aqueous solution of the second component obtained in Example 14, and 2.22 Kg of 20% silica sol solution as the third component. and 77 g of 85% phosphoric acid were mixed, and then mixed and stirred using a homogenizer for 60 minutes to obtain a uniform gel slurry. The oxide concentration was 30% by weight. A fluidized catalyst (No. 9) was produced by spray drying this slurry,
After fluidized firing at 500℃ for 2 hours under a nitrogen stream,
Particles of 25-88μ were sieved and used for the reaction. Example 16 (Production of fluidized catalyst by spray drying) A catalyst was produced in the same manner as in Example 15 except that the amount of phosphoric acid was changed to 130 g (Catalyst No. 10) Example 17 (Reaction example) The amount of catalyst was 20 ml. Then, an air mixed gas having an n-butane concentration of 4 mol % was passed through the reactor at a flow rate of GHSV500 to perform a fluid reaction. As in Example 12, the main product was absorbed in water, and the yield was determined by potentiometric titration and compositional analysis of the waste gas. The results are shown in Table-7.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第一成分としてバナジウムおよびリンを含有
する下記の特徴的なX線回析ピークを示す結晶性
複合酸化物、第二成分としてバナジウムおよびリ
ンを含有する水性溶液、および第三成分としてシ
リカゾルを混合してスラリーを調製し、噴霧乾燥
することを特徴とするn−ブタンの酸化による無
水マレイン酸の製造に適した触媒組成物の製造
法。 2θ°(±0.2°)(対陰極Cu−Kα) 15.7 19.6 24.2 27.1 28.8 30.4 2 第二成分がリン酸バナジルを含有する水性溶
液であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の方法 3 第一成分、第二成分および第三成分の混合割
合が、乾燥重量%で 第一成分:第二成分=20:80〜80:20 第二成分:第三成分=50:50〜90:10 第一成分:第三成分=50:50〜90:10 の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の方法 4 第一成分のバナジウムが実質的に四価である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
法 5 第二成分のバナジウムが実質的に四価である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
2項記載の方法。
[Claims] 1. A crystalline composite oxide containing vanadium and phosphorus as a first component and exhibiting the following characteristic X-ray diffraction peaks, an aqueous solution containing vanadium and phosphorus as a second component, and A method for producing a catalyst composition suitable for the production of maleic anhydride by the oxidation of n-butane, characterized in that a slurry is prepared by mixing silica sol as three components and spray-dried. 2θ° (±0.2°) (Anticathode Cu-Kα) 15.7 19.6 24.2 27.1 28.8 30.4 2 The method according to claim 1, characterized in that the second component is an aqueous solution containing vanadyl phosphate. 3 The mixing ratio of the first component, second component, and third component is dry weight %, first component: second component = 20:80 to 80:20, second component: third component = 50:50 to 90: 10 Method 4 according to claim 1, characterized in that the ratio of first component: third component is in the range of 50:50 to 90:10. Vanadium as the first component is substantially tetravalent. 5. The method according to claim 1, characterized in that the second component vanadium is substantially tetravalent.
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