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JP3168716B2 - ニトリルの製造法 - Google Patents

ニトリルの製造法

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JP3168716B2
JP3168716B2 JP21601692A JP21601692A JP3168716B2 JP 3168716 B2 JP3168716 B2 JP 3168716B2 JP 21601692 A JP21601692 A JP 21601692A JP 21601692 A JP21601692 A JP 21601692A JP 3168716 B2 JP3168716 B2 JP 3168716B2
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Japan
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oxide
reaction
composite oxide
gas
solid catalyst
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孝 牛窪
一典 大島
健一 清野
至 沢木
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はニトリルの製造法に関す
るものである。詳しくは、アルカンを原料とする改良さ
れたニトリルの製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アクリロニトリル、メタクリロニトリル
等のニトリル類は、繊維、合成樹脂、合成ゴム等の重要
な中間体として工業的に製造されているが、その製造法
としては、従来、プロピレン、イソブテン等のオレフィ
ンを、触媒の存在下でアンモニアおよび酸素と気相にお
いて高温で接触反応させる方法が最も一般的な方法とし
て知られている。
【0003】一方、プロパンとプロピレンとの間の価格
差、あるいは、イソブタンとイソブテンとの間の価格差
のために、プロパン、イソブタン等の低級アルカンを出
発原料とし、触媒の存在下でアンモニアおよび酸素と気
相で接触反応させる、いわゆるアンモ酸化反応法により
アクリロニトリル、メタクリロニトリルを製造する方法
の開発に関心が高まっている。
【0004】これらの報告の例として、Mo−Bi−P
−O系触媒(特開昭48−16887号)、V−Sb−
O系触媒(特開昭47−33783号、特公昭50−2
3016号、特開平1−268668号)、Sb−U−
V−Ni−O系触媒(特公昭47−14371号)、S
b−Sn−O系触媒(特公昭50−28940号)、V
−Sb−W−P−O系触媒(特開平2−95439
号)、V−Sb−W−O系酸化物とBi−Ce−Mo−
W−O系酸化物を機械的に混合して得た触媒(特開昭6
4−38051)が知られているほか、本発明者等もM
o−V−Te−Nb−O系触媒(特開平2−257号)
を報告している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法はいずれも目的とするニトリル類の収率が十分満
足できるものではない。また、ニトリル類の収率を向上
させるために、反応系に少量の有機ハロゲン化物、無機
ハロゲン化物、イオウ化合物、または水を添加する方法
等が試みられているが、前三者は反応装置の腐食の問題
があり、また、水は副反応による副生物の生成とその処
理等の問題があり、いずれも工業的実施上難点がある。
【0006】更に、従来の触媒系を用いる方法では、本
発明者等が報告したMo−V−Te−Nb−O系触媒を
除き、一般に500℃前後ないしはそれ以上の極めて高
い反応温度を必要とするため、反応器の材質、製造コス
ト等の面で有利ではない。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述のM
o−V−Te−Nb−O系触媒の改良を中心にアルカン
を原料とするニトリルの製造法について更に検討を続け
た結果、Mo−V−Te−X−O系触媒(Xは1種また
は複数種の特定元素を表わし、XとしてNbを含んでも
よい。)を見い出している(特願平3−10438
2)。更に、同じMo−V−Te−X−O系触媒の中で
も特定の結晶構造を有するものを使用した場合には、ニ
トリルの収率が著しく向上することを見い出している
(特願平3−199573)。
【0008】本発明者等は以上の最近の研究成果を基礎
に更に検討に注力していたところ、Mo−V−Te−X
−O系の複合酸化物を調製後、該複合酸化物に、更に、
アンチモン酸化物等の特定物質を添加処理して得られる
固体触媒の存在下で、アルカンをアンモニアと気相接触
反応させることにより、反応系にハロゲン化物や水等を
存在させることなく、しかも400〜450℃程度の比
較的に低い温度において従来法よりも更に高い収率で目
的とするニトリルを製造し得ることを見い出し、本発明
に到達したものである。
【0009】すなわち、本発明の要旨は、以下の実験式
(1) Moa b Tec x n (1) (式(1)において、XはNb,Ta,W,Ti,A
l,Zr,Cr,Mn,Fe,Ru,Co,Rh,N
i,Pd,Pt,Sb,Bi,BおよびCeの中から選
ばれた1つまたはそれ以上の元素を表わし、 a=1とするとき、 b=0.01〜1.0 c=0.01〜1.0 x=0.01〜1.0 であり、また、nは他の元素の酸化状態により決定され
る。)により表わされる複合酸化物に、アンチモン酸化
物等を添加して成る固体触媒の存在下、アルカンをアン
モニアと気相接触酸化反応させることを特徴とするニト
リルの製造法に存する。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
初めに調製する上述の(1)式の複合酸化物は、Xとし
て上記の元素が用いられるが、好ましくはNb,Ta,
W,Tiであり、特に好ましくはNbである。また、式
(1)の係数として、a=1とするとき、b=0.1〜
0.6、c=0.05〜0.4、x=0.01〜0.6
が特に好ましい。
【0011】また、該複合酸化物としては、特定の結晶
構造を有するものが好ましい。具体的には、該複合酸化
物のX線回折ピーク(X線源としてCu−Kα線を使
用)のパターンとして、特定の回折角2θにおいて以下
に示す5つの主要回折ピークが認められるものである。
【0012】
【表1】 X 線 格 子 面 回折角2θ(°) 間隔中央値(Å) 相対強度 22.1±0.3 4.02 100 28.2±0.3 3.16 20〜150 36.2±0.3 2.48 5〜60 45.2±0.3 2.00 2〜40 50.0±0.3 1.82 2〜40
【0013】X線回折ピーク強度は各結晶の測定条件に
よってずれる場合があるが、2θ=22.1°のピーク
強度を100とした場合の相対強度は通常上記の範囲に
ある。また、一般的には2θ=22.1°及び28.2
°のピーク強度が大きく表われる。なお、かかる結晶構
造を有する複合酸化物に、後述するアンチモン化合物を
少量添加し、混合、焼成等の処理を行なっても、得られ
る物質のX線回折のパターンはほぼ同様であり、特に結
晶構造の変化は認められない。
【0014】複合酸化物の調製方法は次のようである。
例えば、Moa b Tec Nbx n の場合、所定量の
メタバナジン酸アンモニウム塩を含む水溶液に、テルル
酸の水溶液、シュウ酸ニオブアンモニウム塩の水溶液お
よびパラモリブデン酸アンモニウム塩の水溶液を各々の
金属元素の原子比が所定の割合となるような量比で順次
添加し、蒸発乾固法、噴霧乾燥法、真空乾燥法等で乾燥
させ、最後に、残った乾燥物を、通常350〜700
℃、好ましくは400〜650℃の温度で、通常0.5
〜30時間、好ましくは1〜10時間、焼成して目的の
複合酸化物とする。
【0015】また、上記の焼成処理方法については、酸
素雰囲気中で行なう方法が最も一般的であるが、前述の
特定構造を有する複合酸化物を得るためには、焼成の雰
囲気をむしろ酸素不存在下とすることが好ましい。具体
的には、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲
気中、または真空中で実施される。なお、上記の複合酸
化物の原料は前述したものに限定されるのではなく、メ
タバナジン酸アンモニウムの代わりに例えば、V
2 5 ,V2 3 ,VOCl3 あるいはVCl4 等を使
用することができ、テルル酸の代わりにTeO2 等が使
用され、シュウ酸ニオブアンモニウム塩の代わりに、N
bCl5 ,Nb2 5 ,ニオブ酸等が使用され、パラモ
リブデン酸アンモニウム塩の代わりにMoO3 ,MoC
5 等を使用することができる。
【0016】以上のように調製された(1)式の複合酸
化物は、そのままでも固体触媒としての活性を有するも
のであるが、本発明では、ニトリルの選択率および収率
を、更に高めるために、該複合酸化物に特定酸化物を添
加した物質を固体触媒として使用する点に特徴を有す
る。この特定の酸化物としては、アンチモン、ビスマ
ス、セリウムおよびホウ素のいずれか1種以上を含む酸
化物が用いられ、アンチモン酸化物が特に好ましい。
【0017】添加するアンチモン酸化物としては、Sb
2 3 ,Sb2 4 ,Sb2 5 のアンチモン酸化物が
例示され、また、SbO2 (Sb2 4 )のような組成
を有する混合酸化物であってもよい。これらの酸化物は
1種または複数種の混合物でもよく、また、水和物の形
で用いてもよい。また、場合によっては、酒石酸アンチ
モニルアンモニウム、シュウ酸アンチモン等のアンチモ
ンを含有する有機化合物を(1)式の複合酸化物に添加
し、焼成した物質を固体触媒として用いることもでき
る。この場合、アンチモンを含有する有機化合物を焼成
することによりアンチモン酸化物に変換される。
【0018】また、添加するビスマス酸化物としては、
Bi2 3 ,Bi2 4 のビスマス酸化物が例示され、
また、Bi2 4 ・2H2 Oの様な水和物であってもよ
い。これらの酸化物は1種または複数種の混合物でもよ
い。また、場合によっては水酸化ビスマス、硝酸ビスマ
ス、硝酸酸化ビスマス、酢酸ビスマス等のビスマスを含
む有機酸あるいは無機酸の塩、水酸化物などを(1)式
の複合酸化物に添加し、焼成した物質を固体触媒として
用いることもできる。これらの場合、ビスマスを含む
塩、水酸化物を焼成することによりビスマス酸化物に変
換される。
【0019】また、セリウム酸化物としては、Ce2
3 ,CeO2 のセリウム酸化物が例示され、これらの酸
化物は1種または複数種の混合物でもよい。また、場合
によっては、硝酸セリウム、水酸化セリウム、シュウ酸
セリウム、酢酸セリウム等のセリウムを含む有機酸、無
機酸の塩、水酸化物等を(1)式の複合酸化物に添加
し、焼成した物質を固体触媒として用いることもでき
る。これらの場合、セリウムを含む塩、水酸化物を焼成
することによりセリウム酸化物に変換される。
【0020】また、ホウ素酸化物はB2 3 が一般的で
あるが、オルトホウ酸、メタホウ酸、ホウ酸エチル、ホ
ウ酸プロピルなどのホウ酸あるいはホウ酸エステルを
(1)式の複合酸化物に添加し、焼成した物質を固体触
媒として用いることもできる。これらの場合、ホウ酸あ
るいはホウ酸エステルが焼成によりホウ素酸化物に変換
されると推定される。
【0021】以上の特定酸化物の複合酸化物への添加方
法としては、特定酸化物の複合酸化物との接触が有効に
行なわれるように両者を粉砕し混合しつつ実施される。
複合酸化物への特定酸化物の添加量は、複合酸化物に対
して重量比で、通常0.0001から0.2、好ましく
は、0.001から0.05である。添加後は、そのま
まアルカンからニトリル類を製造する反応に使用しても
よいが、好ましくは、通常300〜650℃、特に35
0〜600℃で焼成する。焼成は窒素、アルゴン、ヘリ
ウム等の不活性ガス雰囲気中が好ましく、そのガス中に
水素、アンモニア、炭化水素等の還元性ガス、あるいは
水蒸気を含んでいてもよく、あるいは真空中で実施され
る。
【0022】このようにして得られた(1)式の複合酸
化物とアンチモンの酸化物から成る物質は、これら単独
でも固体触媒として用いられるが、周知の担体、例え
ば、シリカ、アルミナ、チタニア、アルミノシリケー
ト、珪藻土などと共に使用することもできる。この場
合、上記したような担体は(1)式の複合酸化物を調製
する際に使用しても、あるいはアンチモン酸化物を添加
する際に使用してもよい。また、反応の規模、方式等に
より適宜の形状および粒径に成型される。
【0023】本発明の方法は、上述の酸化物の存在下
で、アルカンをアンモニアと気相接触酸化反応させるこ
とによりニトリルを製造するものである。本発明におい
て原料のアルカンとしては、特に限られるものではな
く、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソ
ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサ
ン等が挙げられるが、得られるニトリルの工業的用途を
考慮すると、炭素数1〜4の低級アルカン、特にプロパ
ン、イソブタンを用いるのがよい。
【0024】本発明での酸化反応の機構の詳細は明らか
ではないが、上述の酸化物中に存在する酸素原子、ある
いは供給ガス中に存在させる分子状酸素によって行なわ
れる。供給ガス中に分子状酸素を存在させる場合、分子
状酸素は純酸素ガスでもよいが、特に純度は要求されな
いので、一般には空気のような酸素含有ガスを使用する
のが経済的である。供給ガスとしては、通常、アルカ
ン、アンモニアと酸素含有ガスの混合ガスを使用する
が、アルカンとアンモニアの混合ガスと酸素含有ガスと
を交互に供給してもよい。
【0025】また、実質的に分子状酸素が存在しないア
ルカンとアンモニアのみを供給ガスとして気相接触反応
させることもできる。かかる場合は、反応帯域より触媒
の一部を適宜、抜き出して、該触媒を酸化再生器に送り
込み、再生後、触媒を反応帯域に再供給する方法が好ま
しい。触媒の再生方法としては、触媒を、酸素、空気、
一酸化窒素等の酸化性ガスを再生器内の触媒に対して、
通常300〜600℃で流通させる方法が例示される。
【0026】アルカンとしてプロパンを、酸素源として
空気を使用する場合について、本発明をさらに詳細に説
明するに、反応器方式は固定床、流動層等いずれも採用
できるが、発熱反応であるため、流動層方式の方が反応
温度の制御が容易である。反応に供給する空気の割合
は、生成するアクリロニトリルの選択率に関して重要で
あり、空気は、通常プロパンに対して25モル倍量以
下、特に1〜15モル倍量の範囲が高いアクリロニトリ
ル選択率を示す。また、反応に供与するアンモニアの割
合は、プロパンに対して0.2〜5モル倍量、特に0.
5〜3モル倍量の範囲が好適である。なお、本反応は通
常大気圧下で実施されるが、低度の加圧下または減圧下
で行なうこともできる。他のアルカンについても、プロ
パンの場合の条件に準じて供給ガスの組成が選択され
る。
【0027】本発明方法においては、従来のアルカンの
アンモ酸化反応におけるよりも低い温度、例えば、34
0〜480℃で実施することができ、特に好ましいのは
380〜440℃程度である。このような低温において
も従来からの技術に比べ、高収率でニトリル類を製造す
ることができる。また、気相反応におけるガス空間速度
SVは、通常100〜10000h-1、好ましくは30
0〜2000h-1の範囲である。なお、空間速度と酸素
分圧を調整するための希釈ガスとして、窒素、アルゴ
ン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。本
発明の方法により、プロパンのアンモ酸化反応を行なっ
た場合、アクリロニトリルの外に、一酸化炭素、二酸化
炭素、アセトニトリル、青酸等が副生するが、その生成
量はきわめて少ない。
【0028】
【実施例】以下、本発明を、実施例および比較例を挙げ
てさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えな
いかぎりこれらの実施例に限定されるものではない。な
お、以下の実施例および比較例における転化率(%)、
選択率(%)および収率(%)は、各々次式で示され
る。
【0029】
【数1】 アルカンの転化率(%)=(消費アルカンのモル数/供給アルカンのモル数) ×100 目的ニトリルの選択率(%)=(生成目的ニトリルのモル数/消費アルカンの モル数)×100 目的ニトリルの収率(%)=(生成目的ニトリルのモル数/供給アルカンのモ ル数)×100
【0030】実施例1 実験式Mo1 0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合
酸化物を次のように調製した。温水325ミリリットル
に15.7gのメタバナジン酸アンモニウム塩を溶解
し、これにテルル酸23.6g、パラモリブデン酸アン
モニウム塩78.9gを順次添加し、均一な水溶液を調
製した。更に、ニオブの濃度が0.456モル/kgの
シュウ酸ニオブアンモニウム水溶液117.5gを混合
し、スラリーを調製した。このスラリーを蒸発乾固さ
せ、固体を得た。この固体を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型したのち、粉砕し、16〜28メッ
シュに篩別し、窒素気流中600℃で2時間焼成した。
【0031】このようにして得た複合酸化物の粉末X線
回折測定を行なったところ(Cu−Kα線を使用)、回
折角2θ(°)として、22.1(100)、28.2
(90.0)、36.2(25.7)、45.1(1
5.2)、50.0(16.3)に主要回折ピークが観
察された(数字のカッコ内は、22.1°のピークを1
00としたときの相対ピーク強度を示す。)。
【0032】次に、該複合酸化物30gを乳鉢中で粉砕
し更に4価の酸化アンチモン(Sb 2 4 )0.3gを
添加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5m
mΦ×3mmLに成型したのち、粉砕し、16〜28メ
ッシュに篩別し、窒素気流中500℃で2時間焼成し
た。このようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に
充填し、反応温度410℃、空間速度SVを1000h
-1に固定して、プロパン:アンモニア:空気=1:1.
2:15のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行な
った結果を表−1に示す。
【0033】実施例2 実施例1における4価の酸化アンチモン(Sb2 4
の添加量を0.15gとした以外は実施例1と同様に固
体触媒を製造し、更に、実施例1と同条件で反応を行な
った結果を表−1に示す。
【0034】実施例3 実施例2における4価の酸化アンチモンを添加した後の
焼成を、窒素気流中550℃、2時間行なった以外は実
施例2と同様に固体触媒を製造し、更に、実施例1と同
条件で反応を行なった結果を表−1に示す。
【0035】実施例4 実施例1と同じ複合酸化物30gをメノウ乳鉢中で粉砕
し、酒石酸アンチモニルアンモニウム水溶液(Sb2
3 換算で10wt%の濃度に相当)3gを添加し混合し
た。この混合物を固体を打錠成型器を用いて5mmΦ×
3mmLに成型したのち、粉砕し、16〜28メッシュ
に篩別し、空気気流中300℃で1時間、さらに窒素気
流中500℃で2時間焼成した。このようにして得た固
体触媒を用いて、実施例1と同じ条件で反応を行なった
結果を表−1に示す。
【0036】比較例1 実施例1において酸化アンチモンを添加せず、Mo,
V,Te,Nbから成る複合酸化物のみで、実施例1と
同じ条件で反応を行なった結果を表−1に示す。
【0037】比較例2 実施例1と同様の触媒組成を有するが、実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物を調製し
たのち、4価の酸化アンチモン(Sb2 4 )を添加す
るのではなく、はじめから4価の酸化アンチモン(Sb
2 4 )が存在するもとで複合酸化物の調製を行なっ
た。すなわち、温水325ミリリットルに15.7gの
メタバナジン酸アンモニウム塩を溶解し、これにテルル
酸23.6g、パラモリブデン酸アンモニウム塩78.
9gを順次添加し、均一な水溶液を調製した。さらにニ
オブの濃度が0.456モル/kgのシュウ酸ニオブア
ンモニウム水溶液117.5gを混合し、スラリーを調
製した。さらにこのスラリーに4価の酸化アンチモン
(Sb2 4 )0.98gを添加し混合した。このスラ
リーを蒸発乾固させ、固体を得た。この固体を打錠成型
器を用いて5mmΦ×3mmLに成型したのち、粉砕
し、16〜28メッシュに篩別し、窒素気流中600℃
で2時間焼成した。このようにして得た固体触媒を用
い、実施例1と同じ条件で反応を行なった。結果を表−
1に示す。
【0038】比較例3 比較例2における窒素気流中での焼成を500℃、2時
間とした以外は比較例2と同様に複合酸化物の調製を行
ない、実施例1と同じ条件で反応を行なった。結果を表
−1に示す。
【0039】
【表2】
【0040】実施例5〜33 実施例1で製造した固体触媒を用い、各種条件で反応を
行なった結果を表−2に示す。
【0041】実施例34〜67 実施例2で製造した固体触媒を用い、各種の条件で反応
を行なった結果を表−3に示す。
【0042】比較例4〜10 比較例1で製造した固体触媒を用い、各種の条件で反応
を行なった結果を表−4に示す。これら比較例は、同じ
反応条件下では、収率がいずれも表−2,表−3に示す
実施例には及ばないことがわかる。
【0043】
【表3】
【0044】
【表4】
【0045】
【表5】
【0046】
【表6】
【0047】
【表7】
【0048】実施例68〜72 実験式Mo1 0.4 Te0.2 Nb0.1 n を有する複合
酸化物を次のように調製した。温水117ミリリットル
に4.21gのメタバナジン酸アンモニウム塩を溶解
し、これにテルル酸4.13g、パラモリブデン酸アン
モニウム塩15.9gを順次添加し、均一な水溶液を調
製した。さらにニオブの濃度が0.41モル/kgのシ
ュウ酸ニオブアンモニウム水溶液21.9gを混合し、
スラリーを調製した。このスラリーを蒸発乾固させ、固
体を得た。この固体を打錠成型器を用いて5mmΦ×3
mmLに成型したのち、粉砕し、16〜28メッシュに
篩別し、窒素気流中600℃で2時間焼成した。
【0049】このようにして得た複合酸化物の粉末X線
回折測定を行なったところ(Cu−Kα線を使用)、回
折角2θ(°)として、22.1(100)、28.2
(79.5)、36.2(21.0)、45.2(1
0.9)、50.0(12.3)に主要回折ピークが観
察された(数字のカッコ内は、22.1°のピークを1
00としたときの相対ピーク強度を示す。
【0050】次に、該複合酸化物10gを乳鉢中で粉砕
し、さらに3価の酸化アンチモン(Sb2 3 )0.1
gを添加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて
5mmΦ×3mmLに成型したのち、粉砕し、16〜2
8メッシュに篩別し、窒素気流中600℃で2時間焼成
した。このようにして得た固体触媒0.5mlを反応器
に充填し、各種の条件で反応を行なった結果を表−5に
示す。
【0051】比較例11〜14 実施例68において酸化アンチモンを添加せず、Mo,
V,Te,Nbから成る複合酸化物のみで、各種条件で
反応を行なった結果を表−5に示す。反応温度を実施例
68より10℃高くしてプロパンの転化率を高くして
も、同じ反応ガス組成の実施例と比較すると、いずれの
比較例も実施例の収率より低いことがわかる。
【0052】
【表8】
【0053】実施例73〜76 実施例68におけるMo,V,Te,Nbから成る複合
酸化物への酸化アンチモンの転化を4価の酸化アンチモ
ン(Sb2 4 )を用いた以外は実施例68と同様に固
体触媒を製造し、更に、各種の条件で反応を行なった結
果を表−6に示す。
【0054】比較例15 実施例68と同様の触媒組成を有するが、実験式Mo1
0.4 Te0.2 Nb0. 1 n を有する複合酸化物を調製
したのち、4価の酸化アンチモン(Sb2 4)を添加
するのではなく、はじめから4価の酸化アンチモン(S
2 4 )が存在するもとで酸化物の調製を行なった。
すなわち、温水117ミリリットルに4.21gのメタ
バナジン酸アンモニウム塩を溶解し、これにテルル酸
4.13g、パラモリブデン酸アンモニウム塩15.9
gを順次添加し、均一な水溶液を調製した。さらにニオ
ブの濃度が0.41モル/kgのシュウ酸ニオブアンモ
ニウム水溶液21.9gを混合し、スラリーを調製し
た。さらにこのスラリーに4価の酸化アンチモン(Sb
2 4 )0.2gを添加し混合した。このスラリーを蒸
発乾固させ、固体を得た。この固体を打錠成型器を用い
て5mmΦ×3mmLに成型したのち、粉砕し、16〜
28メッシュに篩別し、窒素気流中600℃で2時間焼
成した。このようにして得た固体触媒を用い、表−6の
条件にて反応を行なった。結果も同表に示す。
【0055】比較例16 比較例15における窒素気流中での焼成を500℃、2
時間とした以外は比較例15と同様に複合酸化物の調製
を行ない、表−6の条件にて反応を行なった。結果も同
表に示す。
【0056】
【表9】
【0057】実施例77 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更にオルトホウ酸(H3 BO3 )0.3gを添
加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシ
ュに篩別し、窒素気流中600℃で2時間焼成した。こ
のようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填
し、反応温度410℃、空間速度SVを1000h-1
固定して、プロパン:アンモニア:空気=1:1.2:
15のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行なった
結果を表−7に示す。
【0058】実施例78 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3Te0.23Nb0.12nを有する複合酸化物30gを粉
砕し、更にオルトホウ酸(H3BO3)0.6gを添加し
混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mmФ×
3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシュに
篩別し、窒素気流中550℃で2時間焼成した。このよ
うにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填し、実
施例125と同様の反応条件のもとでプロパンの気相接
触酸化反応を行った結果を表−7に示す。
【0059】実施例79 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更にオルトホウ酸(H3 BO3 )0.9gを添
加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシ
ュに篩別し、窒素気流中550℃で2時間焼成した。こ
のようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填
し、実施例77と同様の反応条件のもとでプロパンの気
相接触酸化反応を行なった結果を表−7に示す。
【0060】
【表10】
【0061】実施例80 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更に酸化ビスマス(Bi2 3 )0.3gを添
加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシ
ュに篩別し、窒素気流中550℃で2時間焼成した。こ
のようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填
し、反応温度410℃、空間速度SVを1000h-1
固定して、プロパン:アンモニア:空気=1:1.2:
15のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行なった
結果を表−8に示す。
【0062】実施例81 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更に酸化ビスマス(Bi2 3 )0.6gを添
加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシ
ュに篩別し、窒素気流中550℃で2時間焼成した。こ
のようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填
し、実施例80と同様の反応条件のもとでプロパンの気
相接触酸化反応を行なった結果を表−8に示す。
【0063】実施例82 実施例81における酸化ビスマス添加後の窒素気流中の
焼成温度を600℃とした以外は実施例81と同様に固
体触媒の調製を行ない、実施例81と同様にプロパンの
気相接触酸化反応を行なった結果を表−8に示す。
【0064】実施例83 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更に酸化ビスマス(Bi2 3 )0.9gを添
加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシ
ュに篩別し、窒素気流中550℃で2時間焼成した。こ
のようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填
し、実施例80と同様の反応条件のもとでプロパンの気
相接触酸化反応を行なった結果を表−8に示す。
【0065】 実施例84実施例80に記したようにして調製された固
体触媒0.5mlを反応器に充填し、反応温度400
℃、空間速度SVを1000h-1に固定して、プロパ
ン:アンモニア:空気=1:0.75:15のモル比で
ガスを供給し、気相接触反応を行なった結果を表−8に
示す。
【0066】実施例85〜92 実施例81に記した方法により調製した固体触媒を用い
て各種の反応条件のもとでプロパンの気相接触酸化反応
を行なった結果を表−8に示す。
【0067】
【表11】
【0068】実施例93 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更に酸化セリウム(CeO2 )0.3gを添加
し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mmΦ
×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシュ
に篩別し、窒素気流中600℃で2時間焼成した。この
ようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填し、
反応温度420℃、空間速度SVを1000h-1に固定
して、プロパン:アンモニア:空気=1:1.2:15
のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行なった結果
を表−9に示す。
【0069】実施例94 実施例93のようにして調製された固体触媒を0.5m
lを反応器に充填し、反応温度430℃、空間速度SV
を1500h-1に固定して、プロパン:アンモニア:空
気=1:1.2:15のモル比でガスを供給し、気相接
触反応を行なった結果を表−9に示す。
【0070】実施例95 実施例93における酸化セリウム添加量を0.6gとし
た以外は実施例93と同様に固体触媒を調製した。この
ようにして調製された固体触媒を0.5mlを反応器に
充填し、反応温度430℃、空間速度SVを1000h
-1に固定して、プロパン:アンモニア:空気=1:1.
2:15のモル比でガスを供給し、気相接触酸化反応を
行った結果を表−9に示す。
【0071】実施例96 実施例95のようにして調製された固体触媒を0.5m
lを反応器に充填し、反応温度440℃、空間速度SV
を1500h-1に固定して、プロパン:アンモニア:空
気=1:1.2:15のモル比でガスを供給し、気相接
触反応を行なった結果を表−9に示す。
【0072】比較例17〜19 実施例93〜95において酸化セリウムを添加せず、M
o,V,Te,Nbから成る複合酸化物のみで、実施例
93〜95と同じ条件でプロパンの気相接触酸化反応を
行なった結果を表−9に示す。
【0073】
【表12】
【0074】実施例97 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更に4価の酸化アンチモン(Sb2 4 )0.
225g、酸化ビスマス(Bi2 3 )0.6gを添加
し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mmΦ
×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシュ
に篩別し、窒素気流中550℃で2時間焼成した。この
ようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填し、
反応温度410℃、空間速度SVを1000h-1に固定
して、プロパン:アンモニア:空気=1:1.2:15
のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行なった結果
を表−10に示す。
【0075】実施例98 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更に4価の酸化アンチモン(Sb2 4 )0.
1125g、酸化ビスマス(Bi2 3 )0.3gを添
加し混合した。この混合物を打錠成型器を用いて5mm
Φ×3mmLに成型した後、粉砕し、16〜28メッシ
ュに篩別し、窒素気流中550℃で2時間焼成した。こ
のようにして得た固体触媒0.5mlを反応器に充填
し、反応温度400℃、空間速度SVを1000h-1
固定して、プロパン:アンモニア:空気=1:1.2:
15のモル比でガスを供給し、気相接触反応を行なった
結果を表−10に示す。
【0076】実施例99 実施例98のようにして調製された固体触媒を0.5m
lを反応器に充填し、反応温度410℃、空間速度SV
を1500h-1に固定して、プロパン:アンモニア:空
気=1:1.2:15のモル比でガスを供給し、気相接
触反応を行なった結果を表−10に示す。
【0077】実施例100 水5mlに硝酸ビスマス・5水和物(Bi(NO3 3
・5H2 O)0.277gを添加し、さらに4価の酸化
アンチモン(Sb2 4 )0.167gを混合し蒸発乾
固した。この固体を空気流通下600℃で2時間焼成し
た。このようにして得た固体に実施例1に記したように
して調製された実験式Mo 1 0.3 Te0.23Nb0.12
n を有する複合酸化物30gを添加し、混合した。この
混合物を打錠成型器を用いて5mmΦ×3mmLに成型
した後、粉砕し、16〜28メッシュに篩別し、窒素気
流中550℃で2時間焼成した。なお、ここで存在する
SbとBiとの原子比は2:1である。このようにして
得た固体触媒0.5mlを反応器に充填し、反応温度4
10℃、空間速度SVを1000h-1に固定して、プロ
パン:アンモニア:空気=1:1.2:15のモル比で
ガスを供給し、気相接触反応を行なった結果を表−10
に示す。
【0078】実施例101 実施例100のようにして調製された固体触媒を0.5
mlを反応器に充填し、反応温度410℃、空間速度S
Vを1500h-1に固定して、プロパン:アンモニア:
空気=1:1.2:15のモル比でガスを供給し、気相
接触反応を行なった結果を表−10に示す。
【0079】
【表13】
【0080】実施例102 実施例1に記したようにして調製された実験式Mo1
0.3 Te0.23Nb0.12n を有する複合酸化物30gを
粉砕し、更に4価の酸化アンチモン(Sb2 4 )0.
225gを添加し混合した。この混合物を打錠成型器を
用いて5mmΦ×3mmLに成型した後、粉砕し、16
〜28メッシュに篩別し、窒素気流中550℃で2時間
焼成した。このようにして得た固体触媒0.5mlを反
応器に充填し、反応温度420℃、空間速度SVを10
00h-1に固定して、イソブタン:アンモニア:空気=
1:1.2:15のモル比でガスを供給し、気相接触反
応を行なった。その結果、イソブタンの転化率は61.
4%、メタクリロニトリル選択率は33.0%、メタク
リロニトリルの収率は20.3%であった。
【0081】比較例20 実施例102において酸化アンチモンを添加せず、M
o,V,Te,Nbから成る複合酸化物のみで、実施例
102と同じ反応条件でイソブタンの気相接触酸化反応
を行なった。その結果、イソブタンの転化率は64.1
%、メタクリロニトリル選択率は29.7%、メタクリ
ロニトリルの収率は19.1%であった。
【0082】
【発明の効果】本発明方法によれば、アルカンを原料と
して、反応系にハロゲン化物や水等を存在させることな
く、しかも400〜450℃程度の比較的に低い温度に
おいて、高い収率で目的とするニトリルを製造すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢木 至 三重県四日市市東那町1番地 三菱化成 株式会社四日市工場内 (56)参考文献 特開 平2−257(JP,A) 特公 昭45−4733(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 253/24 B01J 27/057 C07C 255/00 - 255/67 C07B 61/00 300 C07B 43/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の実験式(1) MoabTecxn (1) (式(1)において、XはNb,Ta,W,Ti,A
    l,Zr,Cr,Mn,Fe,Ru,Co,Rh,N
    i,Pd,Pt,Sb,Bi,B及びCeの中から選ば
    れた1つまたはそれ以上の元素を表し、a=1とすると
    き、b=0.01〜1.0、c=0.01〜1.0、x
    =0.01〜1.0であり、また、nは他の元素の酸化
    状態により決定される。)により表される複合酸化物
    に、アンチモン、ビスマス、セリウムおよびホウ素のい
    ずれか一種以上の酸化物を、複合酸化物に対して重量比
    で、0.0001〜0.2の量添加した、固体触媒の存
    在下、アルカンをアンモニアと気相接触酸化反応させる
    ことを特徴とするニトリルの製造法。
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