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KR800001329B1 - Method of manufacture for acrylic and methycrylic acid - Google Patents

Method of manufacture for acrylic and methycrylic acid Download PDF

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KR800001329B1
KR800001329B1 KR7701516A KR770001516A KR800001329B1 KR 800001329 B1 KR800001329 B1 KR 800001329B1 KR 7701516 A KR7701516 A KR 7701516A KR 770001516 A KR770001516 A KR 770001516A KR 800001329 B1 KR800001329 B1 KR 800001329B1
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KR
South Korea
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catalyst
acid
present
mol
support
Prior art date
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Expired
Application number
KR7701516A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
에프. 화이트 제임스
디. 애프리키스트 미첼
Original Assignee
래리 윌리엄 에반스
더 스탠다드 오일 캄파니
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Filing date
Publication date
Application filed by 래리 윌리엄 에반스, 더 스탠다드 오일 캄파니 filed Critical 래리 윌리엄 에반스
Priority to KR7701516A priority Critical patent/KR800001329B1/en
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Abstract

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Description

메타아크릴산 및 아크릴산의 제조방법Method for preparing methacrylic acid and acrylic acid

본 발명은 몰리브덴, 인, 비스무스, 구리,산소,할로겐(염소, 브롬, 요드에서 선택한 1종류)과 필요에 따라 Fe,Cr,Ni,Mn,Sb,Te,Rh 및 Pd중의 적어도 하나로 이루어진 촉매존재하에, 아크롤레인과 메타아크롤레인을 분자상의 산소로 기상산화시켜 각각 아크릴산과 메타아크릴산을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention comprises a catalyst consisting of molybdenum, phosphorus, bismuth, copper, oxygen, halogen (one type selected from chlorine, bromine, iodine) and at least one of Fe, Cr, Ni, Mn, Sb, Te, Rh and Pd as necessary. The present invention relates to a process for producing acrylic acid and methacrylic acid by vapor phase oxidation of acrolein and metaacrolein with molecular oxygen.

아크롤레인과 메타크롤레인을 산화시켜 각각 아크릴산과 메타아크릴산을 제조하는 경우에 효과적인 촉매는 여러 종류가 알려져 있다. 그러나 이전 촉매들을 사용하였을 때의 수율은 낮았다. 본 발명의 촉매는 아크릴산과 메타아크릴산을 제조하는데 효율이 대단히 우수한 바람직한 촉매이다. 특히 본 발명의 촉매존재하에 아크롤레인과 메타아크롤레인을 분자상의 산소와 각각 기상산화시켜 아크릴산과 메타아크릴산을 제조하는 경우에 대단히 높은 수율을 얻을 수 있으며 아크릴산과 메타아크릴산에 대한 선택성도 높다.Several types of catalysts are known which are effective when oxidizing acrolein and methacrolein to produce acrylic acid and methacrylic acid, respectively. However, the yield when using the previous catalysts was low. The catalyst of the present invention is a preferred catalyst having very high efficiency in producing acrylic acid and methacrylic acid. In particular, in the case of producing acrylic acid and methacrylic acid by gas phase oxidation of acrolein and metaacrolein with molecular oxygen in the presence of the catalyst of the present invention, a very high yield can be obtained and the selectivity to acrylic acid and methacrylic acid is also high.

본 발명은 다음 구조식의 산화물 촉매를 사용하여 200 내지 500℃에서, 필요에 따라 증기존재하에 아크롤레인 또는 메타아크롤레인을 분자상의 산소와 기상 산화시켜 아크릴산이나 메타아크릴산을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing acrylic acid or methacrylic acid by vapor-phase oxidation of acrolein or metaacrolein with molecular oxygen in the presence of steam at 200 to 500 ° C. using an oxide catalyst of the following structural formula.

Mo12Pa Bib Cu c Mα Xe OfMo 12 Pa Bib Cu c Mα Xe Of

상기 구조식에서 M은 철, 크롬, 니켈, 망간, 텔루륨, 팔라듐, 안티몬 및 도륨중에서 선택한 1종류 이상의 원소이고 X는 염소, 브롬, 요드에서 선택한 한 종류의 할로겐이고 a,b 및 c는 0.001 내지 10이고 d는 0 내지 10이고 e는 5이하의 양수이고 f는 상기 성분이 평형상태를 안정화시키기 위한 산소의 수이다.In the above structural formula, M is at least one element selected from iron, chromium, nickel, manganese, tellurium, palladium, antimony and thorium, X is one halogen selected from chlorine, bromine and iodine and a, b and c are 0.001 to 10, d is 0 to 10, e is a positive number of 5 or less and f is the number of oxygen for the component to stabilize the equilibrium.

본 발명의 촉매는 메타아크릴산과 아크릴산의 제조시 수율이 매우 좋고 사용이 편리하며 또한 저온에서 반응을 유도하므로써 경제정을 갖는다. 또한 반응의 발열량이 적어 반응의 조절이 용이하다.The catalyst of the present invention has very good yields in the production of methacrylic acid and acrylic acid, is easy to use, and has economical properties by inducing a reaction at low temperatures. In addition, the calorific value of the reaction is small, so that it is easy to control the reaction.

본 발명의 가장 중요한 점은 촉매의 사용이다.The most important point of the present invention is the use of a catalyst.

본 발명의 촉매라함은 전술한 조성을 갖는 촉매이면 모두가 가능하다. 이 촉매는 공지의 처리방법, 한예로 용해성염을 공침시키고 생성물을 하소시키는 방법 등으로 제조할 수 있다.The catalyst of the present invention may be any catalyst as long as it has the above-described composition. This catalyst can be produced by a known treatment method, for example, by coprecipitation of a soluble salt and calcining a product.

본 발명의 촉매는 조성의 한계치가 바람직하다. 즉 a,b 및 c가 0.01 내지 5의 범위에 있고 e가 0 내지 1.0의 범위에 있는 촉매이다. 또한 a가 1 내지 1.5, b가 0.1 내지 0.5, c가 0.1 내지 1.0, e가 0.01 내지 0.5인 촉매들이 바람직하며 특히 e가 0.01 내지 0.20, α가 0인 촉매가 바람직하다. 특히 바람직한 촉매는 X가 염소인 촉매이며 주관심사는 염소, 브롬 또는 요드가 필수촉매성분으로서 존재한다는 사실이다.The catalyst of the present invention preferably has a limit of composition. Ie a, b and c in the range of 0.01 to 5 and e in the range of 0 to 1.0. Also preferred are catalysts in which a is from 1 to 1.5, b is from 0.1 to 0.5, c is from 0.1 to 1.0, e is from 0.01 to 0.5, and e is preferably from 0.01 to 0.20 and α is zero. Particularly preferred catalysts are those wherein X is chlorine and the main concern is the fact that chlorine, bromine or iodine are present as essential catalyst components.

촉매를 제조함에 있어서 먼저 여러 가지 촉매성분을 혼합한 후 최종생성물을 하소시켜 촉매를 얻는다.In preparing the catalyst, various catalyst components are first mixed and then the final product is calcined to obtain a catalyst.

이와 같은 혼합-하소의 방법은 여러 가지가 있지만 촉매를 제조하는데 특정한 방법은 정해져 있지 않다.There are many such methods of mixing-calcination, but no specific method is used to prepare the catalyst.

바람직한 촉매를 제조하는 방법은 여러 가지가 있는데 이러한 방법중의 하나는 몰리브덴 및/또는 인을 함유하는 수성 슬러리나 용액에 잔여성분을 가하고 수성 혼합물을 증류시킨후 생성된 촉매를 하소시켜 촉매를 만드는 방법이다.There are several ways to prepare a preferred catalyst, one of which is to add a residual component to an aqueous slurry or solution containing molybdenum and / or phosphorus, distill the aqueous mixture and calcinate the resulting catalyst to make a catalyst. to be.

본 발명의 촉매를 제조하는데 사용하는 몰리브덴으로는 3산화몰리브덴, 포스포몰리브드산, 몰리브드산, 암모늄헵타 몰리브데이트등이 있으며 또한 본 발명에 사용하는 인화합물로는 오르토인산, 메타인산, 트리인산, 오브롬화인, 오염화인등이 있다. 촉매의 기타 성분으로는 산화물, 아세테이트, 포르메이트, 설페이트, 니트레이트, 카보네이트, 옥시할라이드 또는 할라이드 등이 있다.Molybdenum used to prepare the catalyst of the present invention includes molybdenum trioxide, phosphomolybdic acid, molybdic acid, ammonium hepta molybdate and the like, and phosphorus compounds used in the present invention are orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, tri Phosphoric acid, oromide, and pollutant. Other components of the catalyst include oxides, acetates, formates, sulfates, nitrates, carbonates, oxyhalides or halides.

본 발명의 촉매는, 촉매성분을 수성슬러리나 수용액중에서 혼합하고 가열건조시킨 후 생성된 촉매를 하소시켜 제조할 수도 있다.The catalyst of the present invention may be prepared by mixing a catalyst component in an aqueous slurry or an aqueous solution, heating and drying, and then calcining the resulting catalyst.

본 발명의 촉매로서 더욱 바람직한 것은 인산과 3산화 몰리브덴(경제적이 이유로 포스포 몰리브드산을 사용할 수도 있음)을 물속에서 1.5 내지 3시간 환류시키고 이 슬러리에 잔여성분을 가한 후(성분중 적어도 하나는 할라이드나 옥시할라이드 이다) 비등시켜 농도짙은 페이스트상태로 만들고 110°내지 120℃의 공기중에서 건조시킨다음 생성된 촉매를 하소시켜 제조한 촉매이다. 그러나 본 발명의 촉매중의 할로겐 원자가, 구조중의 어느 위치에 존재하는지는 정확히 규명할 수가 없지만 적외선 조사와 X-선 검사로서 본 촉매는 주로 포스포몰리브데이트로 이루어져 있으며 할로겐은 몰리브덴 옥시할라이드 형태로 존재하리라 추측할 수 있다.More preferred as the catalyst of the present invention is after refluxing phosphoric acid and molybdenum trioxide (which may be used for economic reasons phospho molybdic acid) in water for 1.5 to 3 hours and adding the remaining components to the slurry (at least one of the components Halide or oxyhalide), which is prepared by boiling to a thick paste, drying in air at 110 ° to 120 ° C., and then calcining the resulting catalyst. However, it is not possible to determine exactly where the halogen atom in the catalyst of the present invention exists in the structure, but by infrared irradiation and X-ray inspection, the catalyst mainly consists of phosphomolybdate, and the halogen is in the form of molybdenum oxyhalide. It can be assumed to exist.

본 발명은, 직경이 20마이크론 이상이고 외부표면을 갖는 불활성 지지체물질과 불활성 지지체의 외부표면에 강하게 접착하는 활성촉매의 코팅물로 이루어진 코팅된 촉매를 사용하였을 경우 좋은 결과가 수득된다. 특히 코팅된 촉매는 외부표면을 갖는 불활성지지체와 이 외부표면에 접착되는 활성촉매물질로 이루어진다.The present invention achieves good results when using a coated catalyst consisting of an inert support material having a diameter of 20 microns or more and having an outer surface and a coating of an active catalyst strongly adhering to the outer surface of the inert support. In particular, the coated catalyst consists of an inert support having an outer surface and an active catalyst material adhered to the outer surface.

지지체는 촉매의 내부핵을 형성한다. 이 지지체는 불활성이어야 하고 직경은 20μ이상이 바람직하다.The support forms the inner core of the catalyst. This support should be inert and the diameter should be at least 20 microns.

본 발명에서 통상적인 반응기에 사용될 지지체로는 0.2 내지 2cm직경의 구형(球型)이 바람직하며 이런 불활성 지지체로는 알룬듐, 실리카, 알루미나-실리카, 실리콘카바이드, 티타니아, 지르코니아 등이 있으며 그중에도 알룬듐, 실리카, 알루미나, 알루미나-실리카 등이 특히 바람직하다.As a support to be used in a conventional reactor in the present invention, a sphere having a diameter of 0.2 to 2 cm is preferable, and such an inert support includes aluminium, silica, alumina-silica, silicon carbide, titania, zirconia, and the like. Especially preferred are rhodium, silica, alumina, alumina-silica and the like.

촉매는 촉매적 활성분과 지지체를 적당한 비율로 함유하여야 하며 이 비율의 한계는 활성성분과 지지체의 상대적 활성의 조화에 의해서 절강되며 바람직하기로는 지지체의 중량을 기준하여 10 내지 100중량%의 촉매적 활성성분을 함유하는 것이다.The catalyst should contain a suitable amount of catalytically active component and a support, the limit of which is reduced by the balance of the relative activity of the active ingredient and the support, preferably 10 to 100% by weight of the catalytic activity based on the weight of the support. It contains an ingredient.

이와같이 코팅된 촉매는 여러 가지 방법으로 제조할 수 있다. 기초적인 방법은 우선 지지체를 적절한 액체로 부분적으로 습윤시킨다. 이때 외부표면 전부가 젖도록 하지는 않아야 한다. 표면전부가 젖었을 경우 만져서 건조시켜야 한다. 지지체가 젖었을 경우 촉매적 활성성분을 지지체에 코팅하려 할 때 활성성분이 여러개의 덩어리로 뭉쳐지는 수가 있다.The coated catalyst can be prepared in several ways. The basic method first partially wets the support with a suitable liquid. At this time, the entire outer surface should not be wetted. If the whole surface is wet, touch it to dry. If the support is wet, the active ingredient may clump into several masses when the catalytically active ingredient is coated on the support.

이와같이 부분적으로 젖은 지지체를 촉매적 활성성분의 분말과 접촉시키고 혼합물을 촉매가 형성될 때 까지 서서히 교반한다. 이때의 교반이라함은 부분적으로 젖은 지지체를 회전통에 넣고 촉매적 활성성분을 지지체에 의해 더 이상 흡수되지 않을때까지 가하여 수행하는 것이 가장 통상적인 방법이다.This partially wet support is contacted with a powder of catalytically active ingredient and the mixture is slowly stirred until a catalyst is formed. Stirring at this time is most commonly performed by placing a partially wet support in a rotating tube and adding the catalytically active component until it is no longer absorbed by the support.

이와같은 방법이 본 발명에 경제적인 도움을 준다.Such a method is economically helpful to the present invention.

촉매의 하소는 건조된 촉매성분을 300 내지 700℃에서 가열하여 수행한다. 여러 가지의 하소방법에 따라서 각기 다른 종류의 촉매가 생산된다. 본 발명 촉매의 가장 적합한 하소조건은 실시예에 기술되어 있다.Calcination of the catalyst is carried out by heating the dried catalyst component at 300 to 700 ℃. Different kinds of calcination methods produce different kinds of catalysts. The most suitable calcination conditions for the catalyst of the invention are described in the examples.

본 발명의 반응에 사용하는 반응물은 메타아크롤레인과 산소이다. 분자상의 산소는 주로 공기상태로 반응에 공급하나 산소가스를 공급할 수도 있다. 사용하는 산소량은 메타아크롤레인 1 몰당 약 0.5 내지 4몰이 적합하다.The reactants used in the reaction of the present invention are metaacrolein and oxygen. Molecular oxygen is supplied mainly to the reaction in the air, but oxygen gas can also be supplied. The amount of oxygen to be used is preferably about 0.5 to 4 moles per mole of methacrolein.

반응온도는 사용촉매의 종류에 따라 변한다. 일반적으로 반응온도는 약 200 내지 500℃, 바람직하게는 250 내지 370℃이다.The reaction temperature varies depending on the type of catalyst used. In general, the reaction temperature is about 200 to 500 ° C, preferably 250 to 370 ° C.

반응은 고정상(床) 또는 유동상에서 수행하며 접촉시간은 수분의 1초 내지 20초로 한다. 반응압은 대기압이나 그 이하 또는 그 이상도 가능하지만 0.5 내지 4기압 정도가 바람직하다.The reaction is carried out in a stationary or fluidized bed and the contact time is from 1 second to 20 seconds of water. The reaction pressure may be atmospheric pressure or lower or higher, but about 0.5 to 4 atm is preferable.

반응기에 사용할 때, 촉매는 지지되거나 지지되지 않은 상태로 사용할 수 있으며 지지체로는 알룬듐, 실리카, 알루미나, 보론포스페이트, 지르코니아, 실리콘카바이드, 티타나아 등이 있다.When used in the reactor, the catalyst can be used in a supported or unsupported state and the support includes aluminium, silica, alumina, boronphosphate, zirconia, silicon carbide, titania and the like.

촉매를 고정상에서 아크롤레인 또는 메타아크롤레인과 불활성지지체에 촉매적 활성성분을 코팅시킨다.The catalyst is coated on the fixed bed with the catalytically active ingredient acrolein or metacrolein and an inert support.

그러나 다른 방법으로 불활성지지체를 코팅하기 전에 활성성분과 지지체를 혼합할 수도 있다.Alternatively, the active ingredient and the support may be mixed before the inert support is coated.

본 발명에 의해, 아크롤레인 또는 메타아크롤레인을 본 발명 촉매를 사용하여 기상산화시키되 소량의 염소, 요드 또는 브롬 또는 무기 또는 유기 할라이드를 공급물에 첨가시킬 수 수 있다는 것도 알 수 있다.It is also understood that by the present invention, acrolein or metaacrolein can be gas phase oxidized using the catalyst of the present invention while a small amount of chlorine, iodine or bromine or inorganic or organic halides can be added to the feed.

본 발명의 촉매를 사용하면 아크릴산이나 메타아크릴산을 높은 수율로서 부산물의 양을 감소키시며 생산할 수 있다는 장점이 있다.Using the catalyst of the present invention has the advantage that it is possible to produce acrylic acid or methacrylic acid in a high yield while reducing the amount of by-products.

[실시예 1-9][Example 1-9]

본 발명의 여러 가지 촉매는 다음과 같이 제조한다.Various catalysts of the present invention are prepared as follows.

[실시예 1]Example 1

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·06 Ox Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 06 Ox

A. 89.6g(0.6몰 Mo)의 3산화몰리브덴과 7.6g(0.067 몰 P)의 85%-인산을 증류수 500ml에 녹여 슬러리를 만들고 이를 3시간 가열교반하여 포스포몰리브드산(황록색)을 형성시킨 후 여기에 2.5g(0.0125몰Cu)의 구리아세테이트를 가하고(색변화 없음), 7.9g(0.025몰 Bi)의 염화비스무스를 4ml의 농염산에 녹인 용액을 가한다.A. Dissolve 89.6 g (0.6 mol Mo) of molybdenum trioxide and 7.6 g (0.067 mol P) of 85% -phosphoric acid in 500 ml of distilled water to form a slurry, and heat-stirr it for 3 hours to form phosphomolybdic acid (yellow green). Then 2.5 g (0.0125 mol Cu) of copper acetate was added thereto (no color change), and a solution of 7.9 g (0.025 mol Bi) of bismuth chloride in 4 ml of concentrated hydrochloric acid was added thereto.

혼합물을 비등, 건조시키고 110℃, 공기중에서 철야 건조시킨다. 촉매를 마쇄하고 20 내지 30메쉬로 스크린한 후 400℃에서 40ml/min의 공기 공급하에 하소시킨다.The mixture is boiled, dried and dried overnight at 110 ° C. in air. The catalyst is ground and screened with 20-30 mesh and then calcined at 400 ° C. under an air supply of 40 ml / min.

B. 3500ml의 증류수, 432g의 3산화몰리브덴, 38g의 인산, 12.5g의 구리아세테이트, 39.5g의 염화비스무스를 25ml의 농염산에 녹인 용액으로 촉매의 대형뱃취를 만들고 이 혼합물을 75℃로 철야가열한 후 비등건조시키고 110℃, 오븐에서 철야건조시킨 다음 마쇄, 스크린하고 400℃, 40ml/min으로 공기 공급하에 하소시킨다.B. A large batch of catalyst is prepared by dissolving 3500 ml of distilled water, 432 g of molybdenum trioxide, 38 g of phosphoric acid, 12.5 g of copper acetate, and 39.5 g of bismuth chloride in 25 ml of concentrated hydrochloric acid. The mixture was then boiled and dried at 110 ° C. in an oven overnight, then crushed, screened and calcined under air supply at 400 ° C., 40 ml / min.

[실시예 2-9]Example 2-9

이 촉매들은 실시예 1과 동일한 방법으로 하소시킨다.These catalysts are calcined in the same manner as in Example 1.

[실시예 2]Example 2

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·04 Ox Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 04 Ox

실시예 1B와 동일한 방법으로 제조한다.Prepared in the same manner as in Example 1B.

[실시예 3]Example 3

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·05 Ox Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 05 Ox

실시예 1의 방법으로, 3산화몰리브덴과 인산 대신의 118.3g의 시판용 포스포몰리브드산과 1.84g의 85%인산을 사용하여 제조한다.In the method of Example 1, 118.3 g of commercial phosphomolybdic acid and 1.84 g of 85% phosphoric acid instead of molybdenum trioxide and phosphoric acid were prepared.

[실시예 4]Example 4

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·055 Ox Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 055 Ox

실시예 1의 방법으로, 염산대신 15ml의 농질산을 사용하여 제조한다.In the method of Example 1, 15 ml of concentrated nitric acid was used instead of hydrochloric acid.

[실시예 5]Example 5

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·06 Ox Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 06 Ox

실시예 1의 방법으로, 염화비스무스대신 5.8g(0.025몰 Bi)의 산화 비스무스를 사용하여 제조한다.In the method of Example 1, 5.8 g (0.025 mol Bi) of bismuth oxide was prepared instead of bismuth chloride.

[실시예 6]Example 6

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Ox Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Ox

실시예 1의 방법으로 수행하되, 할로겐과 염산은 사용하지 않고 염화비스무스 대신 5.8g(0.025몰 Bi)의 산화 비스무스를 사용하여 제조한다.Performed by the method of Example 1, without using halogen and hydrochloric acid is prepared using 5.8 g (0.025 mol Bi) bismuth oxide instead of bismuth chloride.

[실시예 7]Example 7

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Ox Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Ox

실시예 6의 방법으로, 산화비스무스 대신 12.1g의 Bi(No3)3·5H2O를 사용하여 제조한다.In the method of Example 6, instead of bismuth oxide, 12.1 g of Bi (No 3 ) 3 .5H 2 O was prepared.

[실시예 8]Example 8

Mo12P1·32 Cu0·15 Bi0·3 Fe0·1 Cr0·1 Ni0Cl0·04 OxMo 12 P 1 · 32 Cu 0 · 15 Bi 0 · 3 Fe 0 · 1 Cr 0 · 1 Ni 0 Cl 0 · 04 Ox

86.4g(0.6몰 Mo)의 3산화몰리브덴과 7.6g(0.067몰 P)의 85%-인산을 500ml의 증류수에 녹여 슬러리를 만든다. 이 슬러리에 1.5g(0.0075몰 Cu)의 구리아세테이트, 4.8g(0.015몰 Bi)의 염화비스무스, 5ml의 농염산, 1.4g(0.005몰 Fe)의 염화제일철 수화물, 0.4g(0.005몰 Cr)의 산화크롬 및 0.9g(0.005몰 Ni)의 니켈아세테이트를 가한다.86.4 g (0.6 mol Mo) of molybdenum trioxide and 7.6 g (0.067 mol P) of 85% phosphoric acid are dissolved in 500 ml of distilled water to form a slurry. 1.5 g (0.0075 mol Cu) copper acetate, 4.8 g (0.015 mol Bi) bismuth chloride, 5 ml concentrated hydrochloric acid, 1.4 g (0.005 mol Fe) ferric chloride hydrate, 0.4 g (0.005 mol Cr) Chromium oxide and 0.9 g (0.005 mole Ni) nickel acetate are added.

[실시예 9]Example 9

Mo12P1·32 Cu0·2 Bi0·4 Sb0·1 Ni0·05 Cl0·04 Ox Mo 12 P 1 · 32 Cu 0 · 2 Bi 0 · 4 Sb 0 · 1 Ni 0 · 05 Cl 0 · 04 Ox

86.4g(0.6몰 Mo)의 3산화몰리브덴과 7.6g(0.067몰 P)의 85%-인산을 500ml의 증류수에 녹여 슬러리를 만들고 이를 3시간 가열, 환류시킨다(황록색).여기에 0.7g(0.005몰 sb)의 산화안티몬을 가하면 암녹색이 되며 여기에 2g(0.01몰 Cu)의 구리아세테이트, 6.3g(0.02몰 Bi)의 염화미스무스, 3.5ml의 농염산 및 0.4g(0.0025몰 Ni)의 니켈아세테이트를 가한다.Dissolve 86.4 g (0.6 mol Mo) of molybdenum trioxide and 7.6 g (0.067 mol P) of 85% -phosphoric acid in 500 ml of distilled water to form a slurry, which is heated and refluxed (yellow green) for 0.7 g (0.005). When molar sb) antimony oxide is added, it becomes dark green with 2 g (0.01 mole Cu) copper acetate, 6.3 g (0.02 mole Bi) mischloride chloride, 3.5 ml concentrated hydrochloric acid, and 0.4 g (0.0025 mole Ni) nickel Acetate is added.

[실시예 10-18]Example 10-18

본 실시예는 본 발명의 여러 가지 촉매를 사용하여 메타아크릴산을 제조하는 방법에 관한 것이다.This example relates to a process for producing methacrylic acid using the various catalysts of the present invention.

여기에 사용하는 촉매는 여러 가지 성분비로 전술한 바의 방법으로 제조한다.The catalyst used here is manufactured by the method as mentioned above in various component ratios.

촉매입자를, 0.3cm의 축 터모웰(axial thermowell) 관경 1.3cm의 튜브로 이루어진 20cc들이 고정상 반응기에 채우고 공기공급하에 반응기를 반응온도로 가열한다음 메타아크롤레인:공기:증기를 1:6.2:5.2의 비율로 공급하여 4 내지 5초 동안 촉매와 접촉시킨다.The catalyst particles were filled into a 20 cc fixed bed reactor consisting of a 0.3 cm axial thermowell tube of 1.3 cm in diameter and the reactor was heated to the reaction temperature under air supply, followed by metaacrolein: air: vapor 1: 6.2: 5.2 It is fed at a rate of and brought into contact with the catalyst for 4 to 5 seconds.

반응을 1 내지 5시간 수행하고 생성물을 모아 분석하였다.The reaction was carried out for 1 to 5 hours and the product was collected and analyzed.

반응조건과 결과는 표 I과 같으며 다음의 정의는 공급물과 생성물내의 탄소원자를 측정하는데 사용하였다.The reaction conditions and results are shown in Table I. The following definitions were used to determine the carbon atoms in the feed and product.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

[표 I]TABLE I

Figure kpo00002
Figure kpo00002

[실시예 19-21]Example 19-21

Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·04 Ox 촉매를 사용하여 메타아크릴산을 제조함에 있어서 촉매의 하소와 반응 온도의 효과Effect of Calcination of Catalyst and Reaction Temperature on Preparation of Methacrylic Acid Using Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 04 Ox Catalyst

[실시예 19-20]Example 19-20

실시예 2의 촉매를 공기부재하에 400℃에서 3시간 하소시키고 343℃에서 메타아크롤레인과 반응시킨다.The catalyst of Example 2 was calcined at 400 ° C. for 3 hours in the absence of air and reacted with metaacrolein at 343 ° C.

2번째 반응은 377℃에서 진행시킨다.The second reaction proceeds at 377 ° C.

[실시예 21]Example 21

실시예 2의 촉매를 실시예 19의 방법으로 반응시키되 촉매를 공기 존재하에 하소시키고 313℃에서 메타아크롤레인과 반응시킨다. 결과는 다음 표 II와 같다.The catalyst of Example 2 is reacted by the method of Example 19 but the catalyst is calcined in the presence of air and reacted with metaacrolein at 313 ° C. The results are shown in Table II below.

[표 II]TABLE II

Figure kpo00003
Figure kpo00003

따라서, 적절한 촉매의 하소와 반응온도의 조화는 본 발명에 따른 메타아크릴산의 바람직한 수율을 수득하는데 매우 중요하다.Therefore, the calcination of the appropriate catalyst and the reaction temperature are very important for obtaining the desired yield of methacrylic acid according to the present invention.

[실시예 22-28][Examples 22-28]

본 발명 촉매를 사용한 메타아크릴산의 제조Preparation of methacrylic acid using the catalyst of the present invention

[실시예 22]Example 22

20% Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·07 Of +80% 알룬둠으로 이루어진 촉매는 다음과 같이 제조한다.A catalyst consisting of 20% Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 07 Of + 80% alundum is prepared as follows.

105.9g(0.6몰M)의 암모늄 헵타몰리브데이트, (NH4)6Mo7O24·4H2O를 500ml의 증류수에 녹여 교반하며 비등시키고 여기에 7.9g(0.025몰 Bi)의 염화비스무스를 15ml의 농염산에 녹인 용액을 가한 후 다시 2.5g(0.0125몰 Cu)의 구리아세테이트, 7.7g(0.066몰 P)의 인산 및 2.5G의 하이드라진 하이드레이트를 가한다. 이 혼합물을 비등, 건조시키고 110℃에서 철야 건조시킨다. 이 물질을 마쇄하고 80메쉬 이하로 스크린한 다음, 50g의 알룬둠을 1.8g의 물로 적시고 16.7g의 촉매성분 분말을 5회로 똑같이 나누어 가하여 Norton SA 5223 1/8″알룬둠볼에 코팅한다. 알룬둠은 유리 자(jar)로 롤링한다. 생성된 물질을 110 내지 120℃, 오븐에서 철야 건조시킨다.105.9 g (0.6 mol M) of ammonium heptamolybdate, (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O was dissolved in 500 ml of distilled water, stirred and boiled, and 7.9 g (0.025 mol Bi) of bismuth chloride was added thereto. After adding a solution dissolved in 15 ml of concentrated hydrochloric acid, 2.5 g (0.0125 mole Cu) of copper acetate, 7.7 g (0.066 mole P) of phosphoric acid and 2.5 G hydrazine hydrate are added. The mixture is boiled, dried and dried overnight at 110 ° C. The material is ground and screened to 80 mesh or less, then 50 g of Alundum is moistened with 1.8 g of water and 16.7 g of catalyst powder is added in equal portions to 5 times and coated on Norton SA 5223 1/8 ″ Alundumball. Alundum rolls into a jar. The resulting material is dried overnight at 110-120 ° C. in an oven.

[실시예 23]Example 23

20%Mo12P1·32 Bi0·5 Cu0·25 Cl0·16 Of +80% 알룬둠 20% Mo 12 P 1 · 32 Bi 0 · 5 Cu 0 · 25 Cl 0 · 16 Of + 80% Al rundum

전술한 방법으로, 하이드라진하이드 레이트부재하에 제조한다.By the above-mentioned method, it is manufactured in the absence of hydrazine hydrate.

[실시예 24]Example 24

15% Mo12P1·32Bi0·5Cu0·25Cl0·06Of +85% 알룬둠 15% Mo 12 P 1 · 32Bi 0 · 5Cu 0 · 25Cl 0 · 06Of + 85% Al rundum

실시예 1A의 방법으로 촉매적 활성성분을 만들고 이를 마쇄한 후 50메쉬 이하로 스크린한 다음, 25g의 알룬둠을 1.3g의 물로 적시고 4.17g의 촉매성분 분말을 한번에 가하여 Norton 5223 1/8″알룬둠볼에 코팅한다. 이렇게 생성된 물질을 125℃, 오븐에서 철야 건조시킨다.The catalyst active ingredient was prepared by the method of Example 1A, ground and then screened to 50 mesh or less. Then, 25 g of Alundum was moistened with 1.3 g of water and 4.17 g of catalyst powder was added at once to add Norton 5223 1/8 ″ Alun. Coating on Doomball. The material thus produced is dried overnight at 125 ° C. in an oven.

[실시예 25]Example 25

25% Mo12P1·32Bi0·5Cu0·25Cl0·06Of +75% 알룬둠 25% Mo 12 P 1 · 32Bi 0 · 5Cu 0 · 25Cl 0 · 06Of + 75% Al rundum

실시예 24의 방법으로 알룬둠을 1.8g의 물로 적시고 6.94g의 촉매성분 분말을 2회로 똑같이 나눠서 가한다.In the method of Example 24, Alundum is moistened with 1.8 g of water and 6.94 g of catalyst component powder is added in two equal parts.

[실시예 26]Example 26

40% Mo12P1·32Bi0·5Cu0·25Cl0·06Of +60% 알룬둠 40% Mo 12 P 1 · 32Bi 0 · 5Cu 0 · 25Cl 0 · 06Of + 60% Al rundum

실시예 24의 방법으로, 알룬둠을 2.1g의 물로 적시고 11.1g의 촉매성분분말을 3회로 똑같이 나누어 가하고 촉매는 110℃, 오븐에서 철야 건조시킨다.In the method of Example 24, Alunduum was soaked with 2.1 g of water, 11.1 g of catalyst component powder was added in three equal parts, and the catalyst was dried overnight at 110 ° C. in an oven.

[실시예 27]Example 27

25% Mo12P1·32Bi0·5Cu0·25Cl0·06Ox +75% 알룬둠 25% Mo 12 P 1 · 32Bi 0 · 5Cu 0 · 25Cl 0 · 06Ox + 75% Al rundum

실시예 1B의 방법으로 촉매적 활성성분을 만들고 이를 마쇄한 후 50메쉬 이하로 스크린한 다음, 10내지 30메쉬의 알룬둠 50g을 4g의 물로 적시고 16.7g의 촉매성분 분말을 3g씩 3회, 6.7g을 1회로 가하여 Norton SA 5223 알룬둠의 10/30메쉬입자에 코팅한다. 생성된 물질은 110 내지 120℃에서 건조시킨다.The catalyst active ingredient was prepared by the method of Example 1B, and then pulverized and screened to 50 mesh or less. Then, 50 g of Alundum of 10 to 30 mesh was soaked with 4 g of water and 3 times of 16.7 g of catalyst powder 3 times, 6.7 g is added once to coat Norton SA 5223 Alunduum 10/30 mesh particles. The resulting material is dried at 110-120 ° C.

[실시예 28]Example 28

35% Mo12P1·32Bi0·5Cu0·25Cl0·06Ox +65% 알룬둠 35% Mo 12 P 1 · 32Bi 0 · 5Cu 0 · 25Cl 0 · 06Ox + 65% Al rundum

실시예 27의 방법으로, 알룬둠을 2.2g의 물로 적시고 80메쉬 이하의 촉매성분 분말 26.9g을 4회로 똑같이 나누어 가한다.In the method of Example 27, alunduum was soaked with 2.2 g of water and 26.9 g of catalyst component powder of 80 mesh or less were added in equal portions four times.

[실시예 29-48]Example 29-48

본 실시예는 본 발명의 여러 종류의 촉매를 사용하여 메타아크릴산을 제조하는 방법에 관한 것이다.This example relates to a process for producing methacrylic acid using several types of catalysts of the present invention.

촉매는 전술한 바와 유사한 방법으로 여러 가지 성분비율을 사용하여 만들고 400℃, 공기중에서 하소시켜 활성촉매의 코팅몰에 강하게 계속적으로 접착되는 알룬둠 지지체를 함유하는 활성촉매를 형성시킨다.The catalyst is made using various component ratios in a similar manner as described above, and calcined in air at 400 ° C. to form an active catalyst containing an Alundum support that is strongly and continuously adhered to the coating mole of the active catalyst.

실시예 22-28에서 제조된 촉매를 실시예 10-18에서 기술한 반응기에 각각 넣고 공기 존재하에 반응기를 반응온도로 가열한 후 메타아크롤레인 :공기:증기:질소를 1:5.3:5.6:4.6의 비율로 공급하여 촉매와 2.5 내지 2.7초 동안 접촉시킨다. 반응조건과 결과는 표 III과 같다.The catalysts prepared in Examples 22-28 were placed in the reactors described in Examples 10-18, respectively, and the reactors were heated to the reaction temperature in the presence of air, and then the metacrolein: air: vapor: nitrogen was added in a ratio of 1: 5.3: 5.6: 4.6. It is fed at a rate and brought into contact with the catalyst for 2.5 to 2.7 seconds. The reaction conditions and results are shown in Table III.

[표 III]TABLE III

Figure kpo00004
Figure kpo00004

[실시예 49]Example 49

실시예 10-18에 기술한 방법으로, 실시예 1A의 촉매The catalyst of Example 1A, by the method described in Examples 10-18.

Mo12P1·32Bi0·5Cu0·25Cl0·06Of를 사용하여 아크롤레인으로부터 아크릴산을 제조한다. 그 결과 317℃에서 75.1% 1회 통과수율, 85.3%의 총전환율 및 88%의 선택율을 얻었다.Acrylic acid is prepared from acrolein using Mo 12 P 1 .32Bi 0 .5Cu 0 .25Cl 0 .06Of. As a result, a 75.1% one-pass yield, a total conversion of 85.3%, and a selectivity of 88% were obtained at 317 ° C.

Claims (1)

메타아크롤레인 또는 아크롤레인을 각각 다음 구조식의 촉매를 사용하여 200 내지 500℃에서, 필요한 경우 증기존재하에, 분자상태의 산소와 기상 산화시켜 메타아크릴산 또는 아크릴산을 제조하는 방법.A method for producing methacrylic acid or acrylic acid by gas phase oxidation of methacrolein or acrolein, respectively, at 200 to 500 ° C., in the presence of steam, if necessary, using a catalyst of the following structural formula. Mo12Pa Bib Cuc Md Xe OfMo 12 Pa Bib Cuc Md Xe Of 상기 구조식에서 M은 철, 크롬, 니켈, 망간, 텔루륨, 팔라듐, 안티몬, 로듐 또는 이의 혼합물중에서 선택한 1종류 이상의 원소이고, X는 염소, 브롬 또는 요드중에서 선택한 1종류의 할로겐이고, a, b 및 c는 0.001 내지 10이고 d는 0 내지 10이고, e는 0 내지 5이고, f는 상기 성분들의 평형상태를 안정화시키기위한 산소의 수이다.In the above structural formula, M is at least one element selected from iron, chromium, nickel, manganese, tellurium, palladium, antimony, rhodium or mixtures thereof, X is at least one halogen selected from chlorine, bromine or iodine, a, b And c is 0.001 to 10, d is 0 to 10, e is 0 to 5, and f is the number of oxygen to stabilize the equilibrium of the components.
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