JP3500682B2 - アルカンよりニトリルを製造するための触媒 - Google Patents
アルカンよりニトリルを製造するための触媒Info
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- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はニトリルを製造するため
に使用される触媒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製造のための触
媒、およびそれを使用したニトリルの製造方法に関する
ものである。アクリロニトリル、メタクリロニトリルな
どのニトリル類は、繊維、合成樹脂、合成ゴムなどの重
要な中間体として工業的に製造されている。
に使用される触媒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製造のための触
媒、およびそれを使用したニトリルの製造方法に関する
ものである。アクリロニトリル、メタクリロニトリルな
どのニトリル類は、繊維、合成樹脂、合成ゴムなどの重
要な中間体として工業的に製造されている。
【０００２】
【従来の技術】ニトリルの製造方法としては、従来は、
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、いわゆるアンモ酸化法方法が最も一般的な方
法として知られている。一方、最近、原料として安価な
プロパン、イソブタンなどの低級アルカンを出発原料と
したアンモ酸化法によるニトリルの製造方法も報告され
ている。
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、いわゆるアンモ酸化法方法が最も一般的な方
法として知られている。一方、最近、原料として安価な
プロパン、イソブタンなどの低級アルカンを出発原料と
したアンモ酸化法によるニトリルの製造方法も報告され
ている。
【０００３】これらのアルカンからのアンモ酸化法多く
は触媒に関する内容であり、具体的には、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−
２３０１６号 、特開平１−２６８６６８号、特開平２
−１８０６３７号）、Ｓｂ−Ｕ−Ｖ−Ｎｉ−Ｏ系触媒
（特公昭４７−１４３７１号）、Ｓｂ−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６４−３８０５１号）、Ｖ
−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ−Ｏ系触媒（特開平４−２７５２６
６号）、Ａｇ−Ｂｉ−Ｖ−Ｍｏ−Ｏ系触媒（特開平３−
５８９６１号）、Ｓｎ−Ｖ−Ｍｏ−Ｂｉ−Ｏ系触媒（特
開平４−２４７０６０号）、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔｅ−Ｍ−Ｏ
系触媒（米国特許５，１７１，８７６号）などが知られ
ている。また、本出願人もＭｏ−Ｖ−Ｔｅ−Ｎｂ−Ｏ系
触媒（特開平２−２５７号、特開平４−２３５１５３
号）、Ｍｏ−Ｖ−Ｔｅ−Ｎｂ−Ｘ−Ｏ系触媒（特開平５
−１４８２１２号）、特定の結晶構造を有するＭｏ−Ｖ
−Ｔｅ−Ｘ−Ｏ系触媒（特開平５−２０８１３６号）な
どを報告している。
は触媒に関する内容であり、具体的には、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−
２３０１６号 、特開平１−２６８６６８号、特開平２
−１８０６３７号）、Ｓｂ−Ｕ−Ｖ−Ｎｉ−Ｏ系触媒
（特公昭４７−１４３７１号）、Ｓｂ−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６４−３８０５１号）、Ｖ
−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ−Ｏ系触媒（特開平４−２７５２６
６号）、Ａｇ−Ｂｉ−Ｖ−Ｍｏ−Ｏ系触媒（特開平３−
５８９６１号）、Ｓｎ−Ｖ−Ｍｏ−Ｂｉ−Ｏ系触媒（特
開平４−２４７０６０号）、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｔｅ−Ｍ−Ｏ
系触媒（米国特許５，１７１，８７６号）などが知られ
ている。また、本出願人もＭｏ−Ｖ−Ｔｅ−Ｎｂ−Ｏ系
触媒（特開平２−２５７号、特開平４−２３５１５３
号）、Ｍｏ−Ｖ−Ｔｅ−Ｎｂ−Ｘ−Ｏ系触媒（特開平５
−１４８２１２号）、特定の結晶構造を有するＭｏ−Ｖ
−Ｔｅ−Ｘ−Ｏ系触媒（特開平５−２０８１３６号）な
どを報告している。
【０００４】
【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、またはイオウ化合物を添加する方法、あ
るいは水を添加する方法等が試みられているが、前者は
反応装置の腐食の問題があり、また後者は副反応による
副生物の生成とその処理などの問題があり、いずれも工
業的実施上難点がある。更に、従来の触媒系を用いる方
法の多くは、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。
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、またはイオウ化合物を添加する方法、あ
るいは水を添加する方法等が試みられているが、前者は
反応装置の腐食の問題があり、また後者は副反応による
副生物の生成とその処理などの問題があり、いずれも工
業的実施上難点がある。更に、従来の触媒系を用いる方
法の多くは、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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、アルカン
を原料とするニトリルの製造法について種々検討した結
果、特定の結晶構造を有するモリブデン（Ｍｏ）、バナ
ジウム（Ｖ）、テルル（Ｔｅ）及びその他一定の元素か
ら成る複合酸化物触媒の存在下で、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
化物や水などを存在させることなく、しかも４００〜４
５０℃程度の比較的に低い温度において従来法より更に
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。
を原料とするニトリルの製造法について種々検討した結
果、特定の結晶構造を有するモリブデン（Ｍｏ）、バナ
ジウム（Ｖ）、テルル（Ｔｅ）及びその他一定の元素か
ら成る複合酸化物触媒の存在下で、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
化物や水などを存在させることなく、しかも４００〜４
５０℃程度の比較的に低い温度において従来法より更に
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。
【０００６】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の、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ための触媒の特徴
は、以下の点，およびに存する。 モリブデ
ン、バナジウム、テルル、酸素、およびＸ（Ｘは、ニオ
ブ、タンタル、タングステン、チタン、アルミニウム、
ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コ
バルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、アン
チモン、ビスマス、ホウ素、インジウムおよびセリウム
の中から選ばれた１種以上の元素）を構成成分とし、酸
素を除く上記構成成分の合計に対する各構成成分の存在
割合が、
発明の、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ための触媒の特徴
は、以下の点，およびに存する。 モリブデ
ン、バナジウム、テルル、酸素、およびＸ（Ｘは、ニオ
ブ、タンタル、タングステン、チタン、アルミニウム、
ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コ
バルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、アン
チモン、ビスマス、ホウ素、インジウムおよびセリウム
の中から選ばれた１種以上の元素）を構成成分とし、酸
素を除く上記構成成分の合計に対する各構成成分の存在
割合が、
【０００７】
【数３】
０．２５ ＜ ｒMo ＜ ０．９８
０．００３ ＜ ｒV ＜ ０．５０
０．００３ ＜ ｒTe ＜ ０．５０
０ ≦ ｒX ＜ ０．５０
（ただし、ｒMo，ｒV，ｒTe，およびｒXは、各々酸素を
除く上記構成成分の合計に対するモリブデン、バナジウ
ム、テルルおよびＸのモル分率を表す）である複合酸化
物を主成分とすること。 の複合酸化物のＸ線回折
線において、下記に示す回折角２θにＸ線回折ピークを
示すこと。
除く上記構成成分の合計に対するモリブデン、バナジウ
ム、テルルおよびＸのモル分率を表す）である複合酸化
物を主成分とすること。 の複合酸化物のＸ線回折
線において、下記に示す回折角２θにＸ線回折ピークを
示すこと。
【０００８】
【表５】回折角 ２θ（°）
９．０±０．３
２２．１±０．３
２７．３±０．３
２９．２±０．３
３５．４±０．３
本発明の触媒の主成分は上述のに記した複合酸化物で
あって、Ｘとして上記の元素が用いられているが、好ま
しくはニオブ、タンタル、タングステン、チタンであ
り、特に好ましいのはニオブである。また、Ｍｏ、Ｖ、
Ｔｅ、およびＸのモル分率で特に好ましい範囲は以下の
通りである。
あって、Ｘとして上記の元素が用いられているが、好ま
しくはニオブ、タンタル、タングステン、チタンであ
り、特に好ましいのはニオブである。また、Ｍｏ、Ｖ、
Ｔｅ、およびＸのモル分率で特に好ましい範囲は以下の
通りである。
【０００９】
【数４】
０．２５ ＜ ｒMo ＜ ０．９８
０．０１ ＜ ｒV ＜ ０．３７
０．００５＜ ｒTe ＜ ０．２７
０．００１＜ ｒX ＜ ０．３５
該複合酸化物は、ただ単にに記した組成を満足するの
みでは触媒としては十分でなく、特定の結晶構造を有す
ることが重要である。本発明者等は、すでに特開平５−
２０８１３６号において特定の結晶構造を有するＭｏ−
Ｖ−Ｔｅ−Ｘ−Ｏ系複合酸化物触媒がアルカンからニト
リルを製造する際に良好な触媒となることを報告してい
るが、本発明での複合酸化物は、特開平５−２０８１３
６号で規定したものとはまた別の新規な結晶構造を有す
るものであって、アルカンからニトリルを製造するため
の触媒として極めて有用なるものである。
みでは触媒としては十分でなく、特定の結晶構造を有す
ることが重要である。本発明者等は、すでに特開平５−
２０８１３６号において特定の結晶構造を有するＭｏ−
Ｖ−Ｔｅ−Ｘ−Ｏ系複合酸化物触媒がアルカンからニト
リルを製造する際に良好な触媒となることを報告してい
るが、本発明での複合酸化物は、特開平５−２０８１３
６号で規定したものとはまた別の新規な結晶構造を有す
るものであって、アルカンからニトリルを製造するため
の触媒として極めて有用なるものである。
【００１０】 本発明触媒として用いる複合酸化物が
特定の結晶構造を有することを示す指標は粉末Ｘ線回折
のパターンである。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）のパターンの特徴は特
定の回折角２θにおいて、以下に示す５つの主要回折ピ
ークが認められることにある。
特定の結晶構造を有することを示す指標は粉末Ｘ線回折
のパターンである。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）のパターンの特徴は特
定の回折角２θにおいて、以下に示す５つの主要回折ピ
ークが認められることにある。
【００１１】
【表６】
Ｘ線格子面
回折角 ２θ（゜） 間隔中央値（Ａ） 相対強度
９．０±０．３ ９．８３ ０．５〜 ３０
２２．１±０．３ ４．００ １００
２７．３±０．３ ３．２７ ２５ 〜１４０
２９．２±０．３ ３．０６ ０．５〜 ４０
３５．４±０．３ ２．５４ ０．５〜 ４０
【００１２】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゜の回折ピ
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。上記の５本の回折ピークのうち、特に２θ＝
２２．１゜，２７．３゜の回折ピークの強度が大きく、
２θ＝２２．１゜の回折ピーク強度を１００としたとき
の２７．３゜の回折ピークの強度が２５〜１４０である
場合が特に好ましい。
よってずれる場合があるが、２θ＝２２．１゜の回折ピ
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。上記の５本の回折ピークのうち、特に２θ＝
２２．１゜，２７．３゜の回折ピークの強度が大きく、
２θ＝２２．１゜の回折ピーク強度を１００としたとき
の２７．３゜の回折ピークの強度が２５〜１４０である
場合が特に好ましい。
【００１３】また、上記５本の回折ピークを認める限り
該５本の回折ピーク以外の２θにピークを有するものが
あっても基本的な結晶構造には支障はなく、本発明に好
適に用いることができる。特に、既に特開平５−２０８
１３６号で報告されている触媒成分が共存していても特
に問題なく反応に使用することができる。この特定の結
晶構造を有する複合酸化物の調製方法は次のようであ
る。例えば、モリブデン、バナジウム、テルル及びニオ
ブからなる複合酸化物を調製する場合、まず、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溶液またはスラ
リ−を各々の金属元素の原子比が所定の割合となるよう
な量比で順次添加する。このとき、必要に応じて、シュ
ウ酸、酒石酸、クエン酸などの有機酸を添加してもよ
い。得られた溶液、またはスラリーを蒸発乾固法、噴霧
乾燥法、真空乾燥法、凍結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時焼成して
目的の複合酸化物とする。また、焼成を効率よく行なう
ためには、最終の焼成前に、上記乾燥物を、空気中、あ
るいは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、１５
０〜３５０℃程度で加熱分解してもよい。
該５本の回折ピーク以外の２θにピークを有するものが
あっても基本的な結晶構造には支障はなく、本発明に好
適に用いることができる。特に、既に特開平５−２０８
１３６号で報告されている触媒成分が共存していても特
に問題なく反応に使用することができる。この特定の結
晶構造を有する複合酸化物の調製方法は次のようであ
る。例えば、モリブデン、バナジウム、テルル及びニオ
ブからなる複合酸化物を調製する場合、まず、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溶液またはスラ
リ−を各々の金属元素の原子比が所定の割合となるよう
な量比で順次添加する。このとき、必要に応じて、シュ
ウ酸、酒石酸、クエン酸などの有機酸を添加してもよ
い。得られた溶液、またはスラリーを蒸発乾固法、噴霧
乾燥法、真空乾燥法、凍結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時焼成して
目的の複合酸化物とする。また、焼成を効率よく行なう
ためには、最終の焼成前に、上記乾燥物を、空気中、あ
るいは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中、１５
０〜３５０℃程度で加熱分解してもよい。
【００１４】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、例えばＭｏＯ3，Ｖ2Ｏ
5 ，Ｖ2Ｏ3 ，ＴｅＯ2，Ｎｂ2Ｏ5などの酸化物、ＭｏＣ
ｌ5 ，ＶＣｌ4，ＶＯＣｌ3，ＮｂＣｌ5などのハロゲン
化物、またはオキシハロゲン化物、Ｍｏ（ＯＣ2Ｈ5）
5 ，Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5 ，ＶＯ（ＯＣ2Ｈ5）3，モリブ
デナセチルアセトナ−トなどのアルコキシド、有機金属
化合物など広範に使用可能である。
ものに限定されるのではなく、例えばＭｏＯ3，Ｖ2Ｏ
5 ，Ｖ2Ｏ3 ，ＴｅＯ2，Ｎｂ2Ｏ5などの酸化物、ＭｏＣ
ｌ5 ，ＶＣｌ4，ＶＯＣｌ3，ＮｂＣｌ5などのハロゲン
化物、またはオキシハロゲン化物、Ｍｏ（ＯＣ2Ｈ5）
5 ，Ｎｂ（ＯＣ2Ｈ5）5 ，ＶＯ（ＯＣ2Ｈ5）3，モリブ
デナセチルアセトナ−トなどのアルコキシド、有機金属
化合物など広範に使用可能である。
【００１５】このようにして得られた複合酸化物は、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−
ト、珪藻土、ジルコニアなどと共に使用することもでき
る。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。上述の触媒の存在下、アルカンをア
ンモニアと気相接触酸化反応させることにより、ニトリ
ルを効率よく製造することができる。反応器方式として
は特に制限はなく、流動層、固定床、移動床などを採用
することができる。
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−
ト、珪藻土、ジルコニアなどと共に使用することもでき
る。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。上述の触媒の存在下、アルカンをア
ンモニアと気相接触酸化反応させることにより、ニトリ
ルを効率よく製造することができる。反応器方式として
は特に制限はなく、流動層、固定床、移動床などを採用
することができる。
【００１６】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、ｎ−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、ブタンを用いるのがよい。本発明での酸化
反応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。
のではなく、例えばメタン、エタン、プロパン、ｎ−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、ブタンを用いるのがよい。本発明での酸化
反応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。
【００１７】また、実質的に分子状酸素がアルカンをニ
トリルに転化させる化学量論量以下、場合によっては、
分子状酸素を存在させず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。この様
な場合は、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、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。
トリルに転化させる化学量論量以下、場合によっては、
分子状酸素を存在させず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。この様
な場合は、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、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。
【００１８】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。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１〜１８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、
反応に供与する全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、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、プロパンの場合に準じて供給ガス
の組成が選択される。
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。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１〜１８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、
反応に供与する全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、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、プロパンの場合に準じて供給ガス
の組成が選択される。
【００１９】本発明においては、従来のアルカンのアン
モ酸化反応におけるよりも低い反応温度、例えば、３６
０〜４８０℃で実施することができ、特に好ましいのは
３８０〜４６０℃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、高い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３
００〜２０００ｈ-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、ヘリウムなど反応に不活性なガスを用いることがで
きる。
モ酸化反応におけるよりも低い反応温度、例えば、３６
０〜４８０℃で実施することができ、特に好ましいのは
３８０〜４６０℃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、高い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３
００〜２０００ｈ-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、ヘリウムなど反応に不活性なガスを用いることがで
きる。
【００２０】
【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。
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。
【００２１】
【数５】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
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
【００２２】実施例１
実験式Ｍｏ1Ｖ0.19Ｔｅ0.12Ｎｂ0.04Ｏnを有する触媒を
次のように調製した。温水３２５ｍｌにパラモリブデン
酸アンモニウム塩（４水和物）７８．９ｇ、メタバナジ
ン酸アンモニウム塩９．９４ｇ、テルル酸１２．３ｇを
溶解し、均一な水溶液を調製した。次に、ニオブの濃度
が０．４５６ｍｏｌ／ｋｇのシュウ酸ニオブアンモニウ
ム水溶液３９．２ｇを混合し、スラリ−を調製した。こ
のスラリ−を加熱処理することにより水分を除去し、固
体を得た。この固体をアンモニア臭がなくなるまで３０
０℃で加熱処理した後、窒素気流中６００℃で２時間焼
成した。このようにして得た酸化物の粉末Ｘ線回折測定
（Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線）を行ない、その主要回折線ピ
ーク強度を表−１に示す。
次のように調製した。温水３２５ｍｌにパラモリブデン
酸アンモニウム塩（４水和物）７８．９ｇ、メタバナジ
ン酸アンモニウム塩９．９４ｇ、テルル酸１２．３ｇを
溶解し、均一な水溶液を調製した。次に、ニオブの濃度
が０．４５６ｍｏｌ／ｋｇのシュウ酸ニオブアンモニウ
ム水溶液３９．２ｇを混合し、スラリ−を調製した。こ
のスラリ−を加熱処理することにより水分を除去し、固
体を得た。この固体をアンモニア臭がなくなるまで３０
０℃で加熱処理した後、窒素気流中６００℃で２時間焼
成した。このようにして得た酸化物の粉末Ｘ線回折測定
（Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線）を行ない、その主要回折線ピ
ーク強度を表−１に示す。
【００２３】以上の触媒０．５ｇを固定床流通型反応器
に充填し、反応温度４２０℃、ガスの全量の空間速度Ｓ
Ｖを９４０ｈ-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。その結果を表−２に示す。 実施例２
に充填し、反応温度４２０℃、ガスの全量の空間速度Ｓ
Ｖを９４０ｈ-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。その結果を表−２に示す。 実施例２
【００２４】実施例１におけるテルル酸の使用量を１
５．４ｇとした以外は実施例１と同様にして実験式Ｍｏ
1Ｖ0.19Ｔｅ0.15Ｎｂ0.04Ｏnを有する触媒を調製した。
このようにして得た酸化物の粉末Ｘ線回折測定における
主要回折線ピーク強度を表−１に示す。以上の触媒を使
用し、実施例１における反応温度を４００℃とした以外
は実施例１と同様の条件でプロパンの気相接触反応を行
なった。その結果を表−２に示す。
５．４ｇとした以外は実施例１と同様にして実験式Ｍｏ
1Ｖ0.19Ｔｅ0.15Ｎｂ0.04Ｏnを有する触媒を調製した。
このようにして得た酸化物の粉末Ｘ線回折測定における
主要回折線ピーク強度を表−１に示す。以上の触媒を使
用し、実施例１における反応温度を４００℃とした以外
は実施例１と同様の条件でプロパンの気相接触反応を行
なった。その結果を表−２に示す。
【００２５】実施例３
実験式Ｍｏ1Ｖ0.3Ｔｅ0.12Ｏnを有する触媒を次のよう
に調製した。温水３２５ｍｌにパラモリブデン酸アンモ
ニウム塩（４水和物）７８．９ｇ、メタバナジン酸アン
モニウム塩１５．７ｇ、テルル酸１２．３ｇを溶解し、
均一な水溶液を調製した。この水溶液を加熱処理するこ
とにより水分を除去し、固体を得た。この固体をアンモ
ニア臭がなくなるまで３００℃で加熱処理した後、窒素
気流中６００℃で２時間焼成した。このようにして得た
酸化物の粉末Ｘ線回折測定における主要回折線ピーク強
度を表−１に示す。この様にして得た触媒０．５ｇを固
定床流通型反応器に充填し、反応温度４３０℃、ガスの
全量の空間速度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。その結果を表−２
に示す。
に調製した。温水３２５ｍｌにパラモリブデン酸アンモ
ニウム塩（４水和物）７８．９ｇ、メタバナジン酸アン
モニウム塩１５．７ｇ、テルル酸１２．３ｇを溶解し、
均一な水溶液を調製した。この水溶液を加熱処理するこ
とにより水分を除去し、固体を得た。この固体をアンモ
ニア臭がなくなるまで３００℃で加熱処理した後、窒素
気流中６００℃で２時間焼成した。このようにして得た
酸化物の粉末Ｘ線回折測定における主要回折線ピーク強
度を表−１に示す。この様にして得た触媒０．５ｇを固
定床流通型反応器に充填し、反応温度４３０℃、ガスの
全量の空間速度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。その結果を表−２
に示す。
【００２６】
【表５】
【００２７】
【表６】
【００２８】
【発明の効果】本発明方法によれば、アルカンを原料と
して新規な複合酸化物触媒を使用することにより、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。
して新規な複合酸化物触媒を使用することにより、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 清野 健一
神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地
三菱化成株式会社総合研究所内
(72)発明者 犬丸 啓
神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地
三菱化成株式会社総合研究所内
(56)参考文献 特開 平５−208136（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01J 21/00 - 38/74
Claims (4)
- 【請求項１】以下の，およびの条件を満たすアル
カンよりニトリルを製造するための触媒。 モリブデ
ン、バナジウム、テルル、酸素、およびＸ（Ｘは、ニオ
ブ、タンタル、タングステン、チタン、アルミニウム、
ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コ
バルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白金、アン
チモン、ビスマス、ホウ素、インジウムおよびセリウム
の中から選ばれた１種以上の元素）を構成成分とし、酸
素を除く上記構成成分の合計に対する各構成成分の存在
割合が、 【数１】 ０．２５ ＜ ｒMo ＜ ０．９８ ０．００３ ＜ ｒV ＜ ０．５０ ０．００３ ＜ ｒTe ＜ ０．５０ ０ ≦ ｒX ＜ ０．５０ （ただし、ｒMo，ｒV，ｒTe，およびｒXは、各々酸素を
除く上記構成成分の合計に対するモリブデン、バナジウ
ム、テルルおよびＸのモル分率を表す）である複合酸化
物を主成分とすること。 の複合酸化物のＸ線回折
図において、下記に示す回折角２θにＸ線回折ピークを
示すこと。 【表１】 の複合酸化物のＸ線回折図において、回折角２θ
（゜）＝２２．１±０．３の回折ピーク強度を１００と
したとき、９．０±０．３の回折ピークの強度が ０．５
〜３０、かつ、２７．３±０．３の回折ピークの強度が
２５〜１４０の範囲であること。 - 【請求項２】 複合酸化物のＸ線回折図において、回折
角２θ（゜）＝２２．１±０．３の回折ピーク強度を１
００としたとき、他の回折ピークの強度が下記に示す範
囲であることを特徴とする請求項１に記載の触媒。 【表２】 回折角 ２θ（゜） ピーク強度 ９．０±０．３ ０．５〜 ３０ ２７．３±０．３ ２５ 〜１４０ ２９．２±０．３ ０．５〜 ４０ ３５．４±０．３ ０．５〜 ４０ - 【請求項３】 アルカンを以下の、およびの条件
を満たす触媒の存在下、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方法。 モリ
ブデン、バナジウム、テルル、酸素、およびＸ（Ｘは、
ニオブ、タンタル、タングステン、チタン、アルミニウ
ム、ジルコニウム、クロム、マンガン、鉄、ルテニウ
ム、コバルト、ロジウム、ニッケル、パラジウム、白
金、アンチモン、ビスマス、ホウ素、インジウムおよび
セリウムの中から選ばれた１種以上の元素）を構成成分
とし、酸素を除く上記構成成分の合計に対する各構成成
分の存在割合が、 【数２】 ０．２５ ＜ ｒMo ＜ ０．９８ ０．００３ ＜ ｒV ＜ ０．５０ ０．００３ ＜ ｒTe ＜ ０．５０ ０ ≦ ｒX ＜ ０．５０ （ただし、ｒMo，ｒV，ｒTe，およびｒXは、各々酸素を
除く上記構成成分の合計に対するモリブデン、バナジウ
ム、テルルおよびＸのモル分率を表す）である複合酸化
物を主成分とすること。 の複合酸化物のＸ線回折
図において、下記に示す回折角２θにＸ線回折ピークを
示すこと。 【表３】 の複合酸化物のＸ線回折図において、回折角２θ
（゜）＝２２．１±０．３の回折ピーク強度を１００と
したとき、９．０±０．３の回折ピークの強度が０．５
〜３０、かつ、２７．３±０．３の回折ピークの強度が
２５〜１４０の範囲であること。 - 【請求項４】 複合酸化物のＸ線回折図において、回折
角２θ（゜）＝２２．１±０．３の回折ピーク強度を１
００としたとき、他の回折ピークの強度が下記に示す範
囲であることを特徴とする請求項３のニトリルの製造方
法。 【表４】 回折角 ２θ（゜） ピーク強度 ９．０±０．３ ０．５〜 ３０ ２７．３±０．３ ２５ 〜１４０ ２９．２±０．３ ０．５〜 ４０ ３５．４±０．３ ０．５〜 ４０
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| WO2004099081A1 (de) | 2003-05-12 | 2004-11-18 | Basf Aktiengesellschaft | In reiner i-phase vorliegende, mo, v und alkalimetall enthaltende multimetalloxidmassen |
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| WO2005120702A1 (de) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Basf Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung einer multimetalloxidmasse |
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| DE102017000865A1 (de) | 2017-01-31 | 2018-08-02 | Clariant Produkte (Deutschland) Gmbh | Synthese eines MoVNbTe-Katalysators mit erhöhter spezifischer Oberfläche und höherer Aktivität für die oxidative Dehyxdrierung von Ethan zu Ethylen |
| DE102017000848A1 (de) | 2017-01-31 | 2018-08-02 | Clariant Produkte (Deutschland) Gmbh | Verfahren zur Herstellung molybdänhaltiger Mischoxidmaterialien |
| DE102017000861A1 (de) | 2017-01-31 | 2018-08-02 | Clariant Produkte (Deutschland) Gmbh | Synthese eines MoVTeNb-Katalysators aus preisgünstigen Metalloxiden |
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-
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