(57)【要約】  低級アルカン系炭化水素の経済的な転化のための触媒組成物および方法を開示する。広義には、本発明は、低級アルカン系炭化水素をアンモ酸化して、高収率で不飽和ニトリルを生成する触媒活性を呈する、混合金属酸化物を含む、固体促進剤で処理された組成物を開示する。一般的に、これらの固体酸化物組成物は、構成元素として、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)および少なくとも1種の、正のイオンを形成する能力を持つ元素からなる群から選択される活性元素を含む。混合金属酸化物触媒組成物は、有利には１またはそれ以上の促進剤元素源を含む水性媒体で、基本触媒を含浸し、得られる材料を乾燥する工程；およびその後、実質的に二酸素を含まないガス雰囲気内で、少なくとも400℃なる高温にて、該乾燥された材料を熱処理する工程を含む処理段階により製造される。また、該所定の結晶構造を持つ改善された触媒の製法および低級アルカンを転化するためのアンモ酸化法をも記載する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相中で、プロパンおよびイソ-ブタンをアンモ酸化または酸化するための、改善された触媒活性を呈する固体組成物であって、該組成物が、以下の諸工程：
以下の元素：モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、正のイオンを生成し、かつ該気相中でのプロパンおよび/またはイソブタンをアンモ酸化するための、該組成物の触媒活性を高める能力を有する、少なくとも1種の他の元素を含有する、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；
該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；
該基本触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および
該乾燥された材料を、二酸素を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として前記基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程、
を含む方法によって製造されることを特徴とする、前記固体組成物。
【請求項２】
前記混合金属酸化物が、構成元素として、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、およびアンチモン(Sb)およびテルル(Te)およびニオブ(Nb)からなる群から選択される、少なくとも一つの元素を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記混合金属酸化物が、少なくとも、M1結晶構造を持つものとして特徴付けられる第一の結晶相を含む、請求項１記載の組成物。
【請求項４】
前記第一の結晶相が、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)およびニオブ(Nb)、およびアンチモン(Sb)またはテルル(Te)を含む混合金属酸化物である、請求項３記載の組成物。
【請求項５】
１またはそれ以上の元素の源を含む前記水性媒体が、アンチモン(Sb)およびテルル(Te)からなる群から選択される、請求項１記載の組成物。
【請求項６】
前記焼成条件が、予め選定された、初期の400℃未満の高温度から、550〜700℃なる範囲内の第二の高温度まで、連続的にまたは間欠的に、前記乾燥触媒プリカーサを加熱することを含む、請求項１記載の組成物。
【請求項７】
前記基本触媒の水性媒体による含浸工程から得られる材料の前記乾燥が、150〜300℃なる範囲の、噴霧乾燥手段の乾燥器部分への入口において測定された、高い温度にて、該噴霧乾燥手段を使用する、請求項６記載の組成物。
【請求項８】
前記生成する焼成された基本触媒が、5m2/g〜30m2/gなる範囲内の比表面積を持つ、請求項６記載の組成物。
【請求項９】
前記混合金属酸化物が、更に複数の結晶相を含み、その少なくとも一つが、構成元素として、モリブデン(Mo)およびアンチモン(Sb)を含む、混合金属酸化物である、請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
気相中で、プロパンおよびイソ-ブタンをアンモ酸化または酸化するための、改善された触媒活性を呈する固体組成物であって、該組成物が、以下の諸工程：
以下の経験式：
MoVaSbbNbcOδ
該経験式において、0.1<a<1.0；0.01＜b<1.0；0.001<c<0.25であり、またδは存在する他の構成元素の電気陰性度を維持するのに必要な酸素原子数である、
で表される名目上の混合酸化物材料と一致する量で、金属イオン源を含む、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；
該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；
該基本触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および
該乾燥された材料を、二酸素を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として前記基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程、
を含む方法によって製造されることを特徴とする、前記固体組成物。
【請求項１１】
気相中で、プロパンおよびイソ-ブタンをアンモ酸化または酸化するための、改善された触媒活性を呈する固体組成物であって、該組成物が、以下の諸工程：
以下の経験式：
MoVaSbbNbcXdAfOδ
該経験式において、XはTi、Sn、Ge、Zr、Hfおよびこれらの混合物からなる群から選択され、AはCe、Ndおよびこれらの混合物からなる群から選択され、0.1<a<0.8；0.01＜b<0.5；0.001<c<0.1；0.005<d<0.4；0≦f<0.1であり、かつδは存在する他の構成元素の電気陰性度を維持するのに必要とされる酸素原子数であり、但し前記混合酸化物中の該他の元素の1またはそれ以上は、その最大の酸化状態よりも低い酸化状態にて存在し得ることを条件とする、
で表される名目上の混合酸化物物質と一致する量で、金属イオン源を含む、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；
該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；
該塩基触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および
該乾燥された材料を、二酸素を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として前記基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程、
を含む方法によって製造されることを特徴とする、前記固体組成物。
【請求項１２】
前記触媒プリカーサの少なくとも一部を、水性溶液または水性混合物中で、前記金属イオン源を結合し、得られた水性混合物を乾燥して、触媒プリカーサを、乾燥粒状形態で回収する各工程を含む方法によって製造する、請求項11記載の組成物。
【請求項１３】
前記水性混合物が、約100℃以下の温度にて、かつ大気圧下またはほぼ大気圧下で反応させる、請求項12記載の組成物。
【請求項１４】
前記焼成条件が、大気圧またはほぼ大気圧に等しい圧力下で、250〜400℃なる範囲にある、予め選定された初期の高温度から、550〜700℃なる範囲にある第二の高温度まで、連続的または間欠的に、前記乾燥触媒プリカーサを加熱することを含む、請求項11記載の組成物。
【請求項１５】
気相中で、プロパンおよびイソ-ブタンをアンモ酸化または酸化するための、改善された触媒活性を呈する固体組成物であって、該組成物が、以下の諸工程：
以下の経験式：
MoVaSbbNbcTidO
該経験式において、0.1<a<1.0；0.01＜b<1.0；0.01<c<0.25；0.005<d<0.4であり、かつδは存在する他の構成元素の電気陰性度を維持するのに必要とされる酸素原子数である、
で表される名目上の混合酸化物材料と一致する量で、金属イオン源を含む、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；
該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；
該塩基触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および
該乾燥された材料を、二酸素を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として前記基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程、
を含む方法によって製造されることを特徴とする、前記固体組成物。
【請求項１６】
粒状固体触媒を用いて、夫々、アンモニアおよび二酸素源の存在下におけるアンモ酸化または二酸素源の存在下での酸化によって、プロパンまたはイソブタンを不飽和ニトリルまたは不飽和カルボン酸に接触転化する方法であって、前記請求項の何れか1項に記載の、１またはそれ以上の混合結晶性金属酸化物組成物を含む、粒状固体触媒を使用することを特徴とする、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相中で、プロパンおよびイソ-ブタン等の低級アルカン系炭化水素を、選択的に酸化またはアンモ酸化して、高収率で、不飽和カルボン酸および/または不飽和モノニトリルを含む、酸素化製品(oxygenate products)を生成するような、触媒活性を呈する、混合金属酸化物を含有する固体組成物に関するものである。本発明は、特に触媒組成物、このような触媒組成物の製造方法、およびこのような触媒組成物の使用方法に関する。より詳しくは、本発明の固体酸化物組成物は、構成元素として、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)および少なくとも１種の、正のイオンを形成する能力を持つ元素からなる群から選択される活性元素を含む。本発明の混合金属酸化物組成物は、有利には基本触媒を、少なくとも1またはそれ以上の促進剤元素の源を含む水性媒体で含浸する工程；得られる材料を乾燥する工程；およびその後の該乾燥された材料を、実質的に二酸素を含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度にて、熱処理にかける工程を含む方法によって製造される。
【背景技術】
【０００２】
ニトリル、例えばアクリロニトリルおよびメタクリロニトリルは、合成繊維、合成樹脂、合成ゴム等を製造するための、重要な中間体として、長い間工業的に製造されてきた。アクリロニトリルの主な用途は、繊維としての用途である。アクリロニトリル/ブタジエン/スチレンターポリマー(ABS)は、重要な熱可塑性の構造用プラスチックである。ジャーマンブナ-N(German Buna-N)型として、1930年に最初に商品化された、ニトリル型のゴムは、アクリロニトリルおよびジエン(通常は、ブタジエン)のコポリマーである。
アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル等のニトリルの製造のために、従来実施されていた工業的方法は、アルカン、即ちプロピレンまたはイソブテンを、触媒の存在下、かつ高温にて、気相中でアンモニアおよび酸素と反応させるものである。一般的に、使用される該触媒処方物は、該触媒の供給元に独占されていたが、この技術は十分に確立されている。更に、炭化水素系出発物質と共に、付随的な試薬、例えば分子状酸素および/または水蒸気、および不活性物質、例えば窒素および二酸化炭素を包含する、追加の出発物質を含むことが知られている。
【０００３】
最近、対応するアルケンに対する低級アルカンの相対的な豊富さの観点から、またその結果として、特にプロパンとプロピレンとの間またはイソブタンとイソブテンとの間に生じる価格差の観点から、これらのより安価な、低級アルカンから、ニトリルを製造するための改良された触媒の開発が、注目されつつある。プロパンまたはイソブタンが、気相中で、触媒の存在下での、アンモニアおよび酸素との所謂アンモ酸化における、出発物質として使用される。
プロパンのアクリロニトリルへの転化、およびイソブタンのメタクリロニトリルへの転化(アンモ酸化反応を介する)にとって効果的であることが示されている、モリブデン、バナジウム、アンチモンおよびニオブを含有する触媒は、多くの刊行物、特許および特許出願に記載されている。これについては、例えばUshikubo等に付与された米国特許第5,750,760号、Komada等に付与された同第6,036,880号、Hinago等に付与された同第6,143,916号、Inoue等に付与された同第6,514,902号、Komadu等による米国特許出願第2003/0088118 A1、Gaffney等による米国特許出願第2004/0063990 A1、Gaffney等による同第2006/0167299 A1、Gaffney等による同第2006/0122055 A1、Gaffney等による同第2006/0183942 A1、日本国旭化成株式会社(Asahi Kasei Kabushiki Kaisha)によるPCT特許出願WO 2004/108278 A1、旭ケミカル社(Asahi Chemical Co.)による日本国特許出願JP 1999/114426 Aおよび旭ケミカル社による日本国特許出願JP 2000/1126599 Aを参照のこと。
【０００４】
モリブデン、テルル、バナジウムおよびニオブを含有する酸化物触媒は、米国特許第5,049,692号、同第5,231,214号、同第5,281,745号、同第5,380,933号および同第5,422,328号に記載されている。更に、モリブデン、バナジウム、ニオブおよびアンチモンを含む酸化物触媒は、Lugmair等による米国特許第4,760,159号、同第4,797,381号、米国特許出願第2005/0054869号、およびGaffney等による米国特許出願第2006/0122055号に記載されている。しかし、これら方法の何れも、意図したニトリルの収率において全く満足なものではない。
プロパンのアクリロニトリルへの転化、およびイソブタンのメタクリロニトリルへの転化(アンモ酸化反応を介する)にとって効果的な、モリブデン、バナジウム、アンチモンおよびニオブを含む触媒に関連する技術における進展がなされたが、これら触媒は、工業的な実用が可能となる前に、更なる改良を要する。一般的に、当分野において公知の、このような反応のための触媒系は、所望の該生成物の収率が、一般に低いという問題を抱えている。
これらの広範な工業的利用のために、低級アルカン系炭化水素をアンモ酸化して、高収率で、不飽和カルボン酸および/または不飽和モノニトリルを含む、酸素化生成物(製品)不飽和ニトリルを生成するための、より良好な触媒活性を持つ組成物に対する、絶えることのない需要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記問題点の一つまたはそれ以上を克服することにある。
本発明の他の利点は、添付した特許請求の範囲と共に以下の詳細な説明を精査することによって、当業者には明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
広義の局面において、本発明は、高収率で、飽和炭化水素の対応する酸素化製品への選択的酸化またはアンモ酸化を容易にする能力を呈する、改善された触媒組成物、および低級アルカン系炭化水素を、経済的に、対応する不飽和カルボン酸および/または不飽和モノニトリルに転化するための、これら改善された触媒の使用方法に関連する。特に、本発明は、改善された触媒、およびプロパンおよび/またはイソブタンの、夫々アクリロニトリルおよび/またはメタクリロニトリルへのアンモ酸化方法を目的とするものである。
従って、本発明の一局面は、本発明の固体組成物の製法にあり、該方法は、(a) 以下の元素：モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、正のイオンを生成し、かつ該気相中でのプロパンおよび/またはイソブタンをアンモ酸化するための、該組成物の触媒活性を高める能力を有する、少なくとも1種の他の元素を含有する、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；(b) 該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；(c) 該塩基触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および(d) 該乾燥された材料を、二酸素(dioxygen)を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として前記基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程を含む。
【０００７】
本発明のもう一つの局面において、該混合金属酸化物は、構成元素として、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、および少なくとも一つの、アンチモン(Sb)およびテルル(Te)およびニオブ(Nb)からなる群から選択される元素を含む。特に有用なものは、少なくとも、M1結晶構造を持つものとして特徴付けられる、第一の結晶相を含む混合金属酸化物である。本発明の幾つかの態様において、該混合金属酸化物は、更に複数の結晶相を含み、該相の少なくとも一つは、構成元素として、モリブデン(Mo)およびアンチモン(Sb)を含む混合金属酸化物である。もう一つの態様において、該第一の結晶相は、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、アンチモン(Sb)およびニオブ(Nb)を含む混合金属酸化物である。
本発明の更に別の局面では、上記水性媒体は、アンチモン(Sb)およびテルル(Te)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素源を含む。有利には、上記焼成条件は、予め選定された、初期の400℃未満の高温度から、550〜700℃なる範囲内の第二の高温度まで、連続的にまたは間欠的に、上記乾燥触媒プリカーサを加熱することを含む。
本発明の一態様において、該基本触媒の水性媒体による含浸により得られた材料の乾燥は、150〜300℃なる範囲の、噴霧乾燥手段の乾燥器部分への入口において測定された、高い温度にて、該噴霧乾燥手段を使用する。有利には、該生成する焼成された基本触媒は、5m2/g〜30m2/gなる範囲内の比表面積を持つ。
【０００８】
本発明のもう一つの態様は、気相中で、プロパンおよびイソ-ブタンをアンモ酸化または酸化するための、改善された触媒活性を呈する固体組成物に係わり、ここで該組成物は、以下の諸工程を含む方法により製造される：(i) 以下の経験式：
MoVaSbbNbcOδ
(該経験式において、0.1<a<1.0；0.01＜b<1.0；0.001<c<0.25であり、またdは存在する該構成元素の電気陰性度を維持するのに必要な酸素原子数である)で表される名目上の混合酸化物物質と一致する量で、金属イオン源を含む、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；(ii) 該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；(iii) 該基本触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および(iv) 該乾燥された材料を、二酸素を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として前記基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程。
【０００９】
本発明のもう一つの態様は、気相中で、プロパンおよびイソ-ブタンをアンモ酸化または酸化するための、改善された触媒活性を呈する固体組成物に係わり、ここで該組成物は、以下の諸工程を含む方法によって製造される：
以下の経験式：
MoVaSbbNbcXdAfOδ
該経験式において、XはTi、Sn、Ge、Zr、Hfおよびこれらの混合物からなる群から選択され、AはCe、Ndおよびこれらの混合物からなる群から選択され、0.1<a<0.8；0.01＜b<0.5；0.001<c<0.1；0.005<d<0.4；0≦f<0.1であり、かつδは存在する他の構成元素の電気陰性度を維持するのに必要とされる酸素原子数であり、但し該混合酸化物中の該他の元素の1またはそれ以上は、その最大の酸化状態よりも低い酸化状態にて存在し得ることを条件とする、
で表される名目上の混合酸化物物質と一致する量で、金属イオン源を含む、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；
該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；
該基本触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および
該乾燥された材料を、二酸素を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として該基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程。
【００１０】
有利には、本発明の固体組成物を製造するに際して、該触媒プリカーサの少なくとも一部を、水性溶液または水性混合物中で、該金属イオン源を結合し、得られた水性混合物を乾燥して、触媒プリカーサを、乾燥粒状形態で回収する各工程を含む方法によって製造する。有利には、これらの水性混合物を、約100℃以下の温度にて、かつ大気圧下またはほぼ大気圧下で反応させる。
特に有用な焼成条件は、大気圧またはほぼ大気圧に等しい圧力下で、予め選定された、250〜400℃なる範囲にある初期の高温度から、550〜700℃なる範囲にある第二の高温度まで、連続的または間欠的に、該乾燥触媒プリカーサを加熱することを含む。
【００１１】
更に別の本発明の局面においては、該固体組成物は、以下の諸工程を含む方法によって製造される：
以下の経験式：
MoVaSbbNbcTidO
該経験式において、0.1<a<1.0；0.01＜b<1.0；0.01<c<0.25；0.005<d<0.4であり、かつδは存在する他の構成元素の電気陰性度を維持するのに必要とされる酸素原子数である、
で表される名目上の混合酸化物物質と一致する量で、金属イオン源を含む、乾燥粒状形態にある、触媒プリカーサを製造する工程；
該触媒プリカーサを、少なくとも一つの結晶相が、該生成する基本触媒中で形成されるように、予め選択された焼成条件下で焼成する工程、ここで該結晶相は、該気相中で、プロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈し；
該基本触媒を、アンチモン(Sb)、セリウム(Ce)、ニオブ(Nb)、テルル(Te)、およびチタン(Ti)からなる群から選択される、１またはそれ以上の元素の源を含有する水性媒体で含浸し、その後該得られた材料を乾燥する工程；および
該乾燥された材料を、二酸素を実質的に含まないガス雰囲気下で、少なくとも400℃なる高温度下で熱処理に付し、結果として該基本触媒と比較して改善された、該気相中でプロパンおよびイソブタンをアンモ酸化または酸化するための触媒活性を呈する、混合金属酸化物組成物を得る工程。
【００１２】
本発明は、また本発明の上記任意の局面による、１またはそれ以上の混合結晶性金属酸化物組成物を含む粒状固体触媒を用いて、夫々、アンモニアおよび二酸素源の存在下におけるアンモ酸化により、または二酸素源の存在下での酸化によって、プロパンまたはイソブタンを不飽和ニトリルまたは不飽和カルボン酸に接触転化する方法をも提供する。
本発明をより完全に理解するために、以下においてより詳しく記載される本発明の態様及び実施例を参照すべきである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の触媒は、担持状態または非-担持状態で使用することができる(即ち、該触媒は支持体を含むことができる)。適当な支持体は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、またはこれらの混合物である。しかし、ジルコニアまたはチタニアを支持材料として使用した場合には、モリブデン対ジルコニウムまたはチタンの比は、上記式において示された値を越えて増大し、結果として該比：(Mo)/(ZrまたはTi)が、約1〜10なる範囲となってしまう。支持体は、典型的には、該触媒に対するバインダとして機能して、より硬質の、しかも磨耗抵抗性の高い触媒を与える。しかし、工業的応用のためには、該活性相(即ち、上記の触媒酸化物の錯体)および該支持体両者を適切に混合することが、該触媒に対して、許容できる活性および硬さ(磨耗抵抗)を与える上で役立つ。その方向性として、該活性相における任意の増加は、該触媒の硬さを減じる。該支持体は、該担持触媒の10〜90質量％を占める。典型的には、該支持体は、該担持触媒の40〜60質量％を構成する。本発明の一態様において、該支持体は、該担持触媒の約10質量％なる低含有率で、該触媒を占有することができる。本発明の一態様において、該支持体は、該担持触媒の約30質量％なる低含有率で、該触媒を占有することができる。本発明の他の態様において、該支持体は、該担持触媒の約70質量％なる高含有率で、該触媒を占有することができる。１種またはそれ以上の促進剤元素を含むことのできる、支持体材料を利用することができ、このような促進元素は、該支持体材料を通して、該触媒に配合することができる。
【００１４】
本発明は、軽質アルカン系炭化水素化合物の接触アンモ酸化によって得られる、高温ガス混合物から、有用有機物質を回収し、かつ精製するための連続法を意図している。より詳しくは、本発明は、アンモニアの存在下で、プロパンおよびイソブタンからなる群から選択される、少なくとも１種の供給原料化合物を接触酸化して、対応する不飽和モノニトリルを含有するガス状反応器流出物を生成することによって形成される、高価値の窒素-含有有機化合物を回収し、かつ精製することに関連する。
【００１５】
プロパンは、好ましくはアクリロニトリルに転化され、またイソブタンはメタクリロニトリルに転化される。これらの転化は、気相流動反応器内に、１種またはそれ以上の上記触媒を供給し、酸素(例えば、典型的には空気である、酸素-含有ガスを含む供給原料中に、該反応ゾーンにて与えられる)およびアンモニアの存在下で、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルを生成するのに効果的な反応条件の下で、該触媒と、プロパンまたはイソブタンとを接触させることにより行われる。この反応に対して、該供給原料流は、好ましくはプロパンまたはイソブタン、空気等の酸素-含有ガス、およびアンモニアを以下のようなモル比、即ち約0.125〜約5なる範囲、および好ましくは約0.25〜約2.5なる範囲のモル比：(プロパンまたはイソブタン)/酸素、および約0.3〜約2.5なる範囲、および好ましくは約0.5〜約2.0なる範囲のモル比：(プロパンまたはイソブタン)/アンモニアにて含有する。該供給原料流は、また１種またはそれ以上の追加の供給原料成分を含むことができ、該成分は、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル製品(例えば、リサイクル流から、あるいは多段反応器の初期の段から)、および/または水蒸気を含む。例えば、該供給原料流は、該供給原料流全量に対して、または該供給原料流中のプロパンまたはイソブタンの量に対するモル基準で、約5〜約30質量％なる範囲を占めることができる。一態様において、本明細書に記載される該触媒組成物は、一回流通法(once-through process)における、プロパンのアクリロニトリルへのアンモ酸化において使用されている。即ち、該方法は、回収されかつ未反応の供給材料を再循環することなしに行われる。
【００１６】
該気相流動反応器のこの特別な設計は、厳密に決定的なことではない。従って、該気相流動反応器は、固定床反応器、流動床反応器、またはその他の型の反応器であり得る。この反応器は、単一の反応器であり得、あるいは多段反応器系の一つの反応器であり得る。好ましくは、該反応器は、反応試薬の供給原料流を、該反応器の反応ゾーンに供給するための、１またはそれ以上の供給材料流入口、該混合金属酸化物触媒を含む反応ゾーン、および反応生成物および未反応の試薬を放出するための流出口を含む。
該反応条件は、夫々プロパンのアクリロニトリルへの、あるいはイソブタンのメタクリロニトリルへの転化を効果的なものとするように制御される。一般に、該反応条件は、約300〜約550℃なる範囲、好ましくは約325〜約500℃なる範囲、および幾つかの態様においては、約350〜約450℃なる範囲、および他の態様においては、約430〜約520℃なる範囲の温度を含む。一般に、該プロパンまたはイソブタン含有供給原料流の、該気相流動反応器の該反応ゾーンを介する流量は、約0.02〜約5なる範囲、好ましくは約0.05〜約1なる範囲、および幾つかの態様においては、約0.1〜約0.5なる範囲(各場合において、例えば触媒(g)に対するプロパンまたはイソブタン(g))内の単位質量、時間当たりの空間速度(WHSV)を与えるように制御することができる。該反応ゾーンの圧力は、約0〜約1374kPaゲージ(約0〜約200psig)なる範囲、好ましくは約0〜約689kPaゲージ(約0〜約100psig)なる範囲および幾つかの態様においては、約0〜約345kPaゲージ(約0〜約50psig)なる範囲内で調節することができる。
【００１７】
得られるアクリロニトリルまたはメタクリロニトリル製品は、必要ならば、当分野において公知の方法に従って、他の副生成物および/または未反応の試薬から単離することができる。
プロパンの一回パス(即ち、リサイクル無しの)アンモ酸化において使用する場合、本明細書に記載される本発明の触媒組成物は、COx(二酸化炭素＋一酸化炭素)に対する約24％なる選択率、およびシアン化水素(HCN)およびアセトニトリルまたはメチルシアニド(CH3CN)の混合物に対する約13％なる選択率にて、約57-58％なる収率で、アクリロニトリルを製造することを可能とする。該反応器の流出液は、また未反応の酸素(O2)、アンモニア(NH3)および同伴された触媒の微粉をも含む可能性がある。
該反応生成物の回収および精製法は、水性冷却液体による、該気相反応器流出物の急冷；該対応する不飽和モノニトリル、シアン化水素およびその他の有機同時生成物を含む水性溶液の生成；および蒸留および相分離の複合シーケンスを利用する、有用な水性液体の、リサイクルのための回収および有用な窒素-含有有機化合物およびシアン化水素製品の獲得を包含する。
【００１８】
プロパン、アンモニアおよび酸素は、該反応器内で相互に混ざり合い、またアンモニアの存在下におけるプロピレンの酸化は、該流動化触媒の表面上で起こる。一連の複雑な発熱反応が起こり、これにより以下に列挙する生成物が形成される：アクリロニトリル、シアン化水素、二酸化炭素、一酸化炭素、アセトニトリル、アクロレイン、アクリル酸、水、他の高級ニトリット、アルデヒド、ケトン、酢酸および幾つかの種々雑多な未知の有機化合物。これら３種の供給原料の転化率は、一般的に100％未満であり、従って未反応のプロパン、アンモニア、酸素および/または窒素が、該反応器流出ガス中に含まれている可能性がある。プロパン源は、典型的に少量のプロピレンおよび幾つかの重質の炭化水素化合物を含んでおり、その殆どは該プロセスから未反応のままパージされる。該発熱反応の熱の一部は、該プロセスの該製品回収並びに精製区画において、蒸留用の入熱等のプロセスでの利用のために、約4134kPaゲージ(約600psig)にて、廃蒸気を生成し、またこれを過熱する、複数群のスチームコイルによって取出される。反応器流出ガスは、サイクロンを通過し、該サイクロンは、該ガスから触媒の微粉を除去する。次いで、このガスは、反応器流出物冷却機内で更に冷却され、該冷却機は、冷却源としてボイラー供給水を利用する、シェルおよびチューブ交換器で構成されている。
【００１９】
周知の如く、該酸化触媒の性能は、この酸化プロセスおよびその他の酸化プロセスの経済性における、重要なファクタであり、恐らく最も重大なファクタである。触媒の性能は、活性、即ち試薬の転化率、選択性、即ち試薬の所定の生成物への転化率、単位反応器体積当たり、かつ単位時間当たりの、所定生成物の生成速度、および触媒寿命、即ち活性または選択性の顕著な喪失前の、有効活動時間(effective time on-stream)によって測定される。
触媒性能が依存するファクタは、組成、製法、支持体、および焼成条件を含む。化学的な性能要件に加えて、他の重要な諸特性は、表面積、多孔度、密度、孔径分布、硬さ、強度、および特に流動床触媒に関する機械的な磨耗に対する抵抗性を含む。
典型的には、該アンモ酸化法は、流動床反応器内で行われる。高いアルカン転化率が達成される場合、典型的には数秒という滞留時間を持つ、ワンパス系が満足なものである。工業的に回収できる量のアセトニトリルおよびシアン化水素酸は、随意の同時生成物である。ほぼ化学量論量のプロパン、アンモニア、および二酸素(dioxygen)が、触媒粒子の流動床に導入される。適当な稼働条件は、約126〜約350kPa(約18〜約50psia)なる範囲およびより好ましくは約140〜約280kPa(約20〜約40psia)なる範囲の圧力を含む。一般に、温度は、約371〜約538℃(約700〜1000°F)、好ましくは約399〜約510℃(約750〜約950°F)なる範囲にある。反応熱は、蒸気を発生させることにより取出して、温度を調節し、この際に、約300〜約500℃なる範囲の温度および高い圧力下にある蒸気が発生する。
【実施例】
【００２０】
以下の実施例は、本明細書において説明される本発明の幾つかの特定の態様を例示するのに役立つ。しかし、これら実施例は、この新規な発明の範囲を限定するものと理解すべきではなく、当業者が認識している通り、ここに記載された本発明の精神を逸脱することなしに、該態様に対して行い得る多くの変更が存在するものと理解すべきである。
一般論
本発明を例示するために、様々な触媒改良剤を含むまたはこれを含まない、基本触媒のサンプルを製造し、次いで同様な反応条件下で評価を行った。以下に列挙する組成は、触媒の調製において添加された全金属を基準とする、名目上の組成である。幾つかの金属は失われ、あるいは該触媒の製造中に完全に反応するわけではないので、最終的に得られる該触媒の実際の組成は、以下に示した名目上の組成とは幾分異なる可能性がある。
【００２１】
乾燥工程
該成分を含む水性混合物を乾燥して、乾燥触媒プリカーサを得る。この乾燥は、噴霧乾燥または蒸発乾燥法等の従来の方法によって行うことができる。噴霧乾燥法が、微細で、球状の乾燥触媒プリカーサを与えることから、特に有用である。該噴霧乾燥法は、遠心分離法、二-段フローノズル法、あるいは高圧ノズル法によって行うことができる。乾燥用の熱源として、水蒸気、電熱器等によって加熱された空気を使用することが好ましい。該噴霧乾燥器の入口からその乾燥器部分までの温度を、150〜300℃なる範囲とすることが好ましい。
【００２２】
焼成段階
上記焼成段階においては、該乾燥触媒プリカーサを、混合金属酸化物触媒に転化する。焼成は、ロータリーキルン、流動床キルン等を使用して行うことができる。該乾燥触媒プリカーサの焼成を定常状態において行う場合、事によると該プリカーサが均等に焼成できないという問題が生じ、結果として得られる該触媒の諸特性の低下をもたらし、また得られる該触媒の破壊または割れに導く恐れがある。
焼成条件は、形成される該触媒が5〜30m2/gなる範囲の比表面積を持つように、予め選択される。典型的には、焼成は、該乾燥触媒プリカーサの加熱温度が、400℃未満から550〜700℃なる範囲内の温度まで、連続的にまたは間欠的に高められるような、焼成条件下で行われる。該焼成は、空気中で、または空気流中で行うことができる。しかし、該焼成の少なくとも一部は、二酸素を実質的に含まない窒素ガス等の、不活性ガス雰囲気下(例えば、不活性ガスの流通条件下で)行うことが好ましい。
【００２３】
触媒テスト
触媒を、約2.54cm(1 in)なる径を持つ容積40ccの流動床反応器内で評価した。この反応器には、約20〜45gの粒状触媒を装入した。プロパンを、約0.05〜0.15WWH(即ち、プロパンの重量/触媒重量/時間)なる流量で、該反応器に供給した。アンモニア対プロパンの比が、約1〜1.5なる範囲の値となるような流量にて、アンモニアを該反応器に供給した。該反応器内部の圧力を、約13.8〜約103.4kPaゲージ(約2〜15psig)なる範囲に維持した。反応温度は、約420〜460℃なる範囲内の値であった。
【００２４】
実施例１：
本実施例は、以下の式で表される名目上の組成を持つ、混合金属酸化物触媒の製造を、実験により説明するものである：
MoV0.21Sb0.24Nb0.09Oδ
(乾燥触媒プリカーサの製造)
230gのアンモニウムヘプタモリブデートと1160gの水とを混合することにより、溶液を調製した。この溶液に、32gのアンモニウムメタバナデートおよび38gの酸化アンチモン(III)(Sb2O3)を添加した。この混合物を90℃に加熱し、2.5時間攪拌した。次いで、この溶液を70℃に冷却し、490gのナルコ(Nalco)シリカゾル(96SN036、固形分：30.6)および44.6gの30％H2O2を添加した。この溶液を50℃にて1時間攪拌した(混合物1)。
【００２５】
予め調製した181.33gの0.65モル(Nbで表した)ニオブ酸/シュウ酸溶液に、7.65gの酸化アンチモン(III)(Sb2O3)を添加することにより、もう一つの溶液を調製した。この混合物に、38.6gの30％H2O2を添加した。この混合物を室温にて30分間攪拌した(混合物2)。
該混合物2を、攪拌しつつ該混合物1に添加した。756gのヒュームドシリカと1125gの水とを混合することにより調製した溶液を、該混合物の組合せに添加し、15分間攪拌し、次いで噴霧乾燥した。この得られた乾燥触媒プリカーサを、乾燥された4成分触媒プリカーサAとした。
【００２６】
(触媒プリカーサの二段階焼成)
約75gのプリカーサAを、二段階で、約30.5cm(1 ft)の垂直管内で、窒素雰囲気下で焼成した。該プリカーサを装入した約30.5cm(1 ft)の垂直管の温度を、約1.2℃/分なる速度にて、345℃まで昇温した後、その温度を345℃にて4時間維持した。第二段階において、該温度を、更に約2.3℃/分なる速度にて、640℃まで高めた。640℃にて2時間維持した後、焼成を完了させた。この触媒を、40ccの流動床反応器内で評価した。
【００２７】
実施例２：
本実施例は、４成分基本物質を、予め決められた量のテルル源で含浸することによる、本発明による混合金属酸化物触媒の製造を例示する。
プリカーサAについて実施例1において説明したようにして調製した、50gの噴霧乾燥した4-金属成分含有触媒プリカーサを、窒素雰囲気下で、二段階法で、中間温度345℃および最終温度630℃を用いて焼成した。1gの焼成された該材料を、坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次いで、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該材料を、ビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次いで、触媒1g当たりの孔体積を測定した。46gの焼成した触媒(乾燥触媒基準で44.9g)を、ビーカーに秤取った。1.089gのTe(OH)6を、13.24mLの水(孔体積テストから算出)に添加して、溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ該触媒が湿潤の兆しを見せるまで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.04モルのテルルを含む触媒を製造した。この触媒を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。次いで、この材料を、450℃にて2時間に渡り、窒素雰囲気下で熱処理し、得られた材料を、触媒4+0.04Teとした。
【００２８】
実施例３：
本実施例は、４成分基本物質を、焼成に先立って、予め決められた量のテルル源で含浸することによる、本発明の混合金属酸化物触媒の製造を説明するものである。
プリカーサAについて実施例1において説明したようにして調製した、1gの噴霧乾燥された4-金属成分含有触媒プリカーサを、坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次いで、この物質の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該物質を、ビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次いで、触媒1g当たりの孔体積を測定した。72.4gの触媒(含水率を考慮した場合には60g)を、ビーカーに秤取った。1.46gのTe(OH)6を、35mLの水(孔体積テストから算出)に添加して、溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ該触媒が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒プリカーサに添加した。この含浸基本材料を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。初期温度345℃および最終温度630℃を用いて、窒素雰囲気下で該乾燥材料を二段階焼成処理することにより、モリブデン1モル当たり0.04モルのテルルを含む触媒を製造し、この触媒を、触媒未焼成(uncal)4+0.04Teとした。
【００２９】
実施例４：
本実施例は、４成分基本材料を、焼成に先立って、予め決められたもう一つの量のテルル源で含浸することによる、本発明による混合金属酸化物触媒の製造を説明するものである。
プリカーサAについて実施例1において説明したようにして調製した、1gの噴霧乾燥された4-金属成分含有触媒プリカーサを、坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次いで、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該物質を、ビーカーに入れ、攪拌しつつ、該固体が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次いで、触媒プリカーサ1g当たりの孔容積を測定した。72.4gの触媒プリカーサ(含水率を考慮した場合には60g)を、ビーカーに秤取った。1.46gのTe(OH)6を、35mLの水(孔容積テストから算出)に添加して、溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ該固体が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒プリカーサに添加した。
窒素雰囲気下での、該乾燥材料の二段階焼成処理は、初期温度345℃および最終温度630℃を使用し、モリブデン1モル当たり0.0６モルのテルルを含む触媒を製造し、この触媒を、触媒未焼成4+0.0６Teとした。
【００３０】
実施例５：
本実施例は、６成分基本材料を、予め決められた量のテルル源で含浸することによる、本発明の混合金属酸化物触媒の製造を例示するものである。
プリカーサBについて実施例11において説明するようにして調製した、50gの噴霧乾燥された6-金属成分含有(Mo、V、Sb、Nb、TiおよびCe)触媒プリカーサを、窒素雰囲気下で、中間温度345℃および最終温度630℃を用いて、二段階で焼成した。該焼成した材料1gを、坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次いで、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該材料を、ビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次いで、触媒1g当たりの孔容積を測定した。49.44gの該焼成した触媒(含水率を考慮した場合には48.25g)を、ビーカーに秤取った。1.121gのTe(OH)6を、7.12mLの水(孔容積テストから算出)に添加して、溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ該触媒が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.04モルのテルルを含む触媒を製造した。この触媒を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。次いで、この材料を、窒素雰囲気下で、450℃にて2時間の熱処理に付し、得られた材料を、触媒6+0.04Teとした。
【００３１】
実施例６：
本実施例は、６成分基本材料を、別の予め決められた量のテルル源で含浸することによる、本発明の混合金属酸化物触媒の製造を例示するものである。
プリカーサBについて実施例11において説明するようにして調製した、50gの噴霧乾燥された6-金属成分含有(Mo、V、Sb、Nb、TiおよびCe)触媒プリカーサを、窒素雰囲気下で、中間温度345℃および最終温度630℃を用いて、二段階法で焼成した。この焼成した材料1gを、坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次いで、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該材料を、ビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次いで、触媒1g当たりの孔容積を測定した。48.12gの該焼成した触媒(含水率を考慮した場合には46.97g)を、ビーカーに秤取った。1.637gのTe(OH)6を、6.93mLの水(孔容積テストから算出)に添加して、溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ、該触媒が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.06モルのテルルを含む触媒を製造した。この触媒を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。次いで、この材料を、窒素雰囲気下で、450℃にて2時間の熱処理に付し、得られた材料を、触媒6+0.06Teとした。
【００３２】
実施例７：
本実施例は、６成分基本材料を、予め決められた別の量のテルル源で含浸することによる、本発明の混合金属酸化物触媒の製造を例示するものである。
プリカーサBについて実施例11において説明するようにして調製した、50gの噴霧乾燥された6-金属成分含有(Mo、V、Sb、Nb、TiおよびCe)触媒プリカーサを、窒素雰囲気下で、中間温度345℃および最終温度630℃を用いて、二段階法で焼成した。該焼成した材料1gを、坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次いで、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該材料を、ビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次いで、触媒1g当たりの孔容積を測定した。49.01gの該焼成した触媒(含水率を考慮した場合には47.83g)を、ビーカーに秤取った。0.834gのTe(OH)6を、7.65mLの水(孔容積テストから算出)に添加して溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ該触媒が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.03モルのテルルを含む触媒を製造した。この触媒を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。次いで、この材料を、窒素雰囲気下で、450℃にて2時間の熱処理に付し、得られた材料を、触媒6+0.03Teとした。
【００３３】
実施例８：
本実施例は、６成分基本材料を、更に別の予め決められた量のテルル源で含浸することによる、本発明の混合金属酸化物触媒の製造を例示するものである。
プリカーサBについて実施例11において説明するようにして調製した、50gの噴霧乾燥された6-金属成分含有(Mo、V、Sb、Nb、TiおよびCe)触媒プリカーサを、窒素雰囲気下で、中間温度345℃および最終温度630℃を用いて、二段階法で焼成した。この焼成した材料1gを坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次いで、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該材料を、ビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次いで、触媒1g当たりの孔容積を測定した。49.98gの該焼成した触媒(含水率を考慮した場合には47.80g)を、ビーカーに秤取った。0.555gのTe(OH)6を、7.64mLの水(孔容積テストから算出)に添加して溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ、該触媒が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.02モルのテルルを含む触媒を製造した。この触媒を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。次いで、この材料を、窒素雰囲気下で、450℃にて2時間の熱処理に付し、得られた材料を、触媒6+0.02Teとした。
【００３４】
実施例９：
本実施例は、６成分基本材料を、予め決められた量のテルル源およびアンチモン源で含浸することによる、本発明の混合金属酸化物触媒の製造を例示するものである。
プリカーサBについて実施例11において説明するようにして調製した、50gの噴霧乾燥された6-金属成分含有(Mo、V、Sb、Nb、TiおよびCe)触媒プリカーサを、窒素雰囲気下で、中間温度345℃および最終温度630℃を用いて、二段階法で焼成した。該焼成した材料1gを坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次に、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該材料をビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次に、触媒1g当たりの孔容積を測定した。44.5gの該焼成した触媒(含水率を考慮した場合には43.43g)を、ビーカーに秤取った。11.43gのアンチモンゾル(15.5質量％のSb2O5)を、攪拌しつつ、該触媒が湿潤の兆しを見せるまで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.1モルの追加のアンチモンを含む触媒を製造した。この材料を、90℃のオーブン内で一夜乾燥した。1.01gのTe(OH)6を、6.78mLの水(孔容積テストから算出)に添加して、溶液を得た。次いで、この溶液を、攪拌しつつ、該触媒が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.04モルのテルルを含む触媒を製造した。この触媒を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。次いで、この材料を、窒素雰囲気下で、450℃にて2時間の熱処理に付し、得られた材料を、触媒6+0.04Te+0.1Sbとした。
【００３５】
実施例10：
本実施例は、６成分基本材料を、予め決められた量のアンチモン源で含浸することによる、本発明の混合金属酸化物触媒の製造を例示するものである。
プリカーサBについて実施例11において説明するようにして調製した、50gの噴霧乾燥された6-成分含有(Mo、V、Sb、Nb、TiおよびCe)触媒プリカーサを、窒素雰囲気下で、中間温度345℃および最終温度630℃を用いて、二段階法で焼成した。該焼成した材料1gを坩堝内に秤取り、600℃の炉内に3時間入れ、冷却し、次いで秤量した。次に、この材料の含水率を、その損失質量から決定した。孔容積を測定するために、0.5gの該材料をビーカーに入れ、攪拌しつつ、触媒が湿潤の兆しを見せるまで、極めてゆっくりと、ビュレットから蒸留水を添加した。次に、触媒1g当たりの孔容積を測定した。44.5gの該焼成した触媒(含水率を考慮した場合には43.43g)を、ビーカーに秤取った。11.74gのアンチモンゾル(15.5質量％のSb2O5)を、攪拌しつつ、該触媒が湿潤の兆しを見せる時点まで、該触媒に添加して、モリブデン1モル当たり0.1モルの追加のテルルを含む触媒を製造した。この触媒を、90℃のオーブン内に一夜に渡り入れ、空気中で乾燥した。次いで、この材料を、窒素雰囲気下で、450℃にて2時間の熱処理に付し、得られた材料を、触媒6+0.1Sbとした。
【００３６】
実施例11：
本実施例は、以下の式で表される名目上の組成を持つ、混合金属酸化物触媒の製造を例示するものである：
MoV0.3Sb0.2Nb0.08Ti0.1Ce0.005Oδ
(乾燥触媒プリカーサの製造)
222.4gのアンモニウムヘプタモリブデートと1160gの水とを混合することにより溶液を調製した。この溶液に、44.22gのアンモニウムメタバナデートおよび30.67gのSb2O3を添加した。この混合物を90℃にて、2.5時間加熱した。次いで、この溶液を70℃に冷却し、466.9gのナルコ(Nalco)シリカゾル(96SN036、固形分：32％)および44.5gの30％H2O2を添加した。この溶液を、50℃にて1時間攪拌した(混合物1)。
6.1gのSb2O3を、予め調製した153.7gの0.63モル(Nbで表して)ニオブ酸/シュウ酸溶液に添加することにより、混合物を調製した。この混合物に、38.5gの30％H2O2、2.07gのCe(アセテート)3・1.5H2Oおよび10.07gのTiO2を添加した。この混合物を、室温にて30分間攪拌した(混合物2)。
【００３７】
該混合物２を、攪拌しつつ該混合物１に添加した。これに、74.7gのヒュームドシリカと1125gの水とを混合することにより調製した溶液を添加した。この最終的な混合物を、15分間攪拌し、噴霧乾燥した。この得られた乾燥触媒プリカーサを、乾燥6-成分触媒プリカーサBとした。
(触媒プリカーサの二段階焼成)
この乾燥された材料約75gを、窒素ガス雰囲気下で、約約30.5cm(1 ft)の垂直管内で、二段階で焼成した。該材料を装入した約0.305m(1 ft)の該垂直管の温度を約1.2℃/分なる昇温速度にて、345℃まで高めた後、該垂直管の温度を345℃にて4時間維持した。第二段階においては、該温度を再度約2.3℃/分なる昇温速度にて、600℃まで高めた。2時間に渡り600℃なる温度を維持した後に、この焼成段階を完了させた。この触媒を、40ccなる容積の流動床反応器で評価した。以下の表1は、TeおよびSbで促進された4-成分および6-成分基本材料の性能を示すものである。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
本発明の目的にとって、「支配的に」とは、約50％を越えるものとして定義される。「実質的に」とは、十分に高頻度で起こるか、あるいは関連する化合物または系の巨視的な諸特性に、無視できない影響を与えるような割合で存在するものとして定義される。このような影響の頻度または割合が明らかでない場合、「実質的に」とは、約20％またはそれ以上であるものと見做される。上記用語「本質的に…からなる供給原料」とは、体積基準で、該供給原料の少なくとも95％なる割合として定義される。上記用語「本質的に…を含まない」とは、絶対的なもの、但し巨視的な諸特性および最終的な結果に無視し得る程度の効果しか及ぼさない、典型的には約1％までの小さな変動は許容されるものとして定義される。
【国際調査報告】
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