(57)【要約】  【課題】  例えば固定床式反応装置に充填した際の圧力差が小さく、触媒もしくは触媒担体として高い触媒性能を効率よく発揮することができる触媒成形体を提供する。  【解決手段】  本発明の触媒成形体は、一方向に貫通する貫通孔１１を有するとともに、該貫通孔１１内部から成形体表面１０ａに連通する側孔１２を複数備える。この触媒成形体は、固定床式反応装置において用いられる触媒または触媒担体として有用である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に貫通する貫通孔を有するとともに、該貫通孔内部から成形体表面に連通する側孔を複数備える、ことを特徴とする触媒成形体。
【請求項２】
固定床式反応装置において用いられる触媒または触媒担体である、請求項１記載の触媒成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒もしくは触媒担体として高い触媒性能を効率よく発揮することができる触媒成形体に関し、詳しくは、固定床反応装置で用いられる触媒もしくは触媒担体に特に好適な触媒成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、触媒や触媒担体には、例えば直径１〜１０ｍｍ、長さ２〜２０ｍｍ程度の円柱状や円筒状等の形状に成形された成形体が使用されている。このような成形体は、これまでから、固定床式反応装置における触媒反応において汎用されており、例えば、触媒や触媒担体である成形体を反応管に充填し、該反応管にガス等を通じさせる方法が一般に採用されていた。
【０００３】
ところが、円柱状や円筒状の成形体を反応管に充填してガス等を通した場合、反応管の入り口と出口とで圧力差、すなわち圧力損失が生じる。この圧力差が大きくなると、目的生成物の選択性が低下するといった問題を生じることがある。
【０００４】
この圧力損失の問題に関しては、上述したような従来公知の形状の成形体の中では、筒内部にガスの流れを生じさせることが可能である円筒状の成形体が、最も有利であると考えられる。しかしながら、たとえ円筒状であっても、場合によっては、高い触媒性能を効率よく発揮させることができないのが現状であった。つまり、円筒状の成形体であっても、反応管に充填した際に成形体の筒の方向とガスの流れ方向とが一致していなければ、筒内部にガスは流れないので、圧力差の低減効果は得られないのである。
【０００５】
そこで、触媒成形体の形状を工夫して、圧力損失等の問題を改良しようとした成形体が提案されている。例えば、互にかつ顆粒の軸に実質的に平行で、かつ互に実質的に等距離にある軸を有する少なくとも３つの貫通孔を備えていることを特徴とする、外接円周で少なくとも３接触点を有す横断面を示すタイプの円筒状の触媒顆粒が提案されている（特許文献１参照）。また、プロペンの触媒気相酸化によるアクロレインの製造に好適な触媒として、立体的膨張度、気孔率、メソ孔容積、マクロ孔容積、水銀密度、比表面積、破壊強度、磨耗率、圧量損失等のパラメータが各々特定範囲であるという条件を満たす成形体も提案されている（特許文献２参照）。詳しくは、これら公報において開示されている成形体の形状はいずれも、従来公知の円筒状成形体をアレンジしたものであり、具体的には、従来の筒状成形体では１つであった貫通孔の数を複数（３つまたは４つ）に増やすか、貫通孔の断面形状および／または筒状体の周囲の断面形状を従来の丸型から種々の形状（三角形、四角形、等）に変更したものである。例えば、特許文献１に開示されている触媒顆粒は、３つの筒状体を束ねた形状となっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１３４３１８号公報
【特許文献２】特許第２８２６１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１や特許文献２に開示されている形状の成形体は、貫通孔が１つの単なる円筒状成形体と比べると、圧力損失の点では有利であると言える。
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の成形体における孔は、いずれも筒状体の軸方向（筒方向）に貫通する孔であり、同じ方向に形成されている。そのため、例えば固定床式反応装置の反応管に充填する場合に無造作に充填したのでは、成形体の孔の方向と反応ガスの流れ方向とが必ず一致するとは限らず、結果として、圧力差の低減効果は実際には殆ど期待できないことが多かった。よって、触媒成形体に高い触媒性能を効率よく発揮させるという目的を達するには、その形状にさらなる改良が求められていた。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、例えば固定床式反応装置に充填した際の圧力差が小さく、高い触媒性能を効率よく発揮させることができる、触媒成形体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、１つの貫通孔を有する円筒状の成形体に対し、その側面から前記貫通孔に通じる孔を複数設けておく改良を施せば、固定床式反応装置で触媒もしくは触媒担体として使用される際にいかなる向きで充填されていても、圧力差を小さく抑え、高い触媒性能を効率よく発揮させることが可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は以下の構成からなる。
（１）一方向に貫通する貫通孔を有するとともに、該貫通孔内部から成形体表面に連通する側孔を複数備える、ことを特徴とする触媒成形体。
（２）固定床式反応装置において用いられる触媒または触媒担体である、前記（１）記載の触媒成形体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、触媒もしくは触媒担体として高い触媒性能を効率よく発揮することができる触媒成形体を提供できる。特に、この触媒成形体は、固定床式反応装置に充填して用いるのに好適であり、いかなる向きで無造作に充填されていても圧力差を小さく抑えることができる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の触媒成形体は、一方向に貫通する貫通孔を有するとともに、該貫通孔内部から成形体表面に連通する側孔を複数備えた形状を呈している。
以下、図面を用いて、本発明の触媒成形体の形状を詳しく説明する。図１（ａ）は、本発明の触媒成形体の一実施形態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す触媒成形体をｘ−ｘ線で切断したときの断面図である。
【００１３】
この触媒成形体１０は、円柱体に対して、その柱方向に貫通孔１１が設けられ、さらに、この貫通孔１１の内部と成形体表面である円柱体の側面１０ａとを連通する側孔１２が設けられたものである。詳しくは、図１（ａ）および（ｂ）においては、合計８個の側孔１２が、２段に分かれて、円柱体側面１０ａの四方向から各々が直交するように形成されている。
【００１４】
触媒成形体１０の寸法は、特に制限されるものではないが、例えば、長さ（円柱体の高さ）は１〜３０ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍ程度がよく、直径（円柱体の直径）は１〜３０ｍｍ、好ましくは３〜２０ｍｍ程度がよく、貫通孔１１の孔径は０．５〜１５ｍｍ、好ましくは１．５〜１０ｍｍ程度がよく、側孔１２の孔径は０．３〜１０ｍｍ、好ましくは１〜７ｍｍ程度がよい。
【００１５】
貫通孔１１は、図１に示す触媒成形体１０のように、円柱体の柱方向に貫通するものであることが、製造（成形）の容易さや機械的強度の点で好ましいのであるが、これに限定されるものではない。例えば、貫通孔１１は、円柱体の一方の側面から他方の側面までを貫通するように形成された孔であってもよいし、円柱体ではなく三角柱や四角柱等の多角柱体の一方向に形成された孔であってもよい。
【００１６】
貫通孔１１と各側孔１２とは、少なくとも一部で交差している必要があるが、その角度は、特に制限されない。製造（成形）の容易さ等を考慮すると、図１に示す触媒成形体１０のように、互いに直交していることが好ましいが、逆に、製造の際の不具合等により貫通孔１１と側孔１２とにズレが生じてしまい直交しなくなった場合であっても何ら差し支えない。
【００１７】
側孔１２の数は、図１に示す触媒成形体１０の場合、８個としたが、これに限定されるものではない。ただし、あまりに多すぎると、製造（成形）の容易さや機械的強度を損なうことになるので、通常は１２個以下、好ましくは８個以下とするのがよい。
【００１８】
なお、貫通孔１１および側孔１２の断面形状は、図１に示す触媒成形体１０においてはいずれも円形としているが、これに限定されるものではなく、例えば四角形や三角形等の多角形であってもよい。
【００１９】
本発明の触媒成形体は、例えば、以下の方法で製造することができる。すなわち、押出成形など従来公知の方法で貫通孔１１のみを有する円筒状成形体を成形した後、得られた円筒状成形体に側面から所望の数だけ側孔１２を穿設する方法である。この方法においては、側孔１２の穿設で成形体内部に形成される空間が貫通孔１１と僅かでも重なるように、穿設の向きを制御することが重要である。なお、本発明の触媒成形体を製造する方法は、これに限定されるわけではない。
【００２０】
本発明の触媒成形体は、その形状に特徴を有するものであり、成形体を構成する材料の種類や組成等に関しては、何ら制限されるものではない。例えば、アルミナ、シリカ、チタニア等の金属酸化物、モリブデン、コバルト、ビスマス等を主成分とする複合金属酸化物、モリブデン、バナジウム、リン等からなるヘテロポリ酸などの触媒材料や、例えば、コージュライト、ムライト、擬ベーマイト、シリカ・アルミナ、ジルコニア、マグネシアスピネル、α−アルミナ、シリカなどの触媒担体材料を用いて本発明の触媒成形体を形成することができる。
【００２１】
本発明の触媒成形体は、触媒材料で形成された場合には、そのまま触媒として使用することができるし、触媒担体材料で形成された場合には、当該成形体に所望の触媒成分を担持させることにより触媒として使用することができる。
【００２２】
本発明の触媒成形体は、触媒もしくは触媒担体として種々の形態の触媒反応に用いることができるが、本発明の効果をより有効に活用することに鑑みると、特に、固定床式反応装置に充填して用いることが好ましい。つまり、本発明の触媒成形体は、いかなる向きで無造作に充填されていても圧力差を小さく抑えることができるという効果を有しているので、固定床式反応装置において反応管に充填した場合にも、触媒性能を効率よく発現させることができるのである。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例）
モリブデン、コバルトおよびビスマスを主成分とする複合金属酸化物１００重量部に対し、シリカ・アルミナファイバー６重量部、クルミ粉７重量部、およびヒドロキシプロピルメチルセルロース４重量部を混合し、さらに、得られた混合粉末に水３８重量部を加えて混練機で混練したものを、成形材料とした。
この成形材料を、外径６．４ｍｍ、内径２．５ｍｍのダイスを備えた押出成形装置の金型に挿填し、金型中に挿填された成形材料の上部にピストンを載置し、このピストンに引張り圧縮試験装置にて一定速度で荷重をかけることによって円筒状に押出し、押出された成形物を所定寸法に切断したのち、乾燥して、円筒状成形体を得た。
得られた円筒状成形体に側面から８個の側孔１２をドリルで穿設し、図１に示す形状の成形体を作製した。得られた成形体の寸法は、表１に示す通りである。
【００２４】
（比較例）
実施例と同様の成形材料を用い、実施例と同様に押出成形し、円筒状成形体を得た。得られた成形体の寸法は、表１に示す通りである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
実施例で得た触媒成形体が充填された反応管は、比較例で得た触媒成形体が充填された反応管と比較して、ガスを通気させたときの入口側と出口側の圧力損失が低い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は、本発明の触媒成形体の一実施形態を示す斜視図であり、(ｂ)は、前記斜視図に示すｘ−ｘ線における断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    成形体
１１    貫通孔
１２    側孔
【図１】
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