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JPS6224409B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6224409B2
JPS6224409B2 JP55189207A JP18920780A JPS6224409B2 JP S6224409 B2 JPS6224409 B2 JP S6224409B2 JP 55189207 A JP55189207 A JP 55189207A JP 18920780 A JP18920780 A JP 18920780A JP S6224409 B2 JPS6224409 B2 JP S6224409B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
monoolefin
reaction
butene
component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55189207A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57112336A (en
Inventor
Akihisa Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Zeon Co Ltd filed Critical Nippon Zeon Co Ltd
Priority to JP55189207A priority Critical patent/JPS57112336A/en
Publication of JPS57112336A publication Critical patent/JPS57112336A/en
Publication of JPS6224409B2 publication Critical patent/JPS6224409B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • 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】[Detailed description of the invention]

本発明は酸化脱水素法による共役ジオレフイン
の製造法に関し、さらに詳しくは、炭素原子数4
以上を有するモノオレフインを分子状酸素により
気相で酸化脱水素せしめ、当該モノオレフインに
対応する共役ジオレフインを製造するに際し、新
規な触媒を用いることにより効率よく目的物を製
造する方法に関する。 正ブテンやイソペンテンなどのごとき炭素原子
数4以上を有するモノオレフインを触媒の存在下
に分子状酸素により気相で酸化脱水素せしめるこ
とにより、当該モノオレフインに対応する共役ジ
オレフイン(すなわち1,3―ブタジエンやイソ
プレンンなど)を製造する方法は公知である。 かかる公知の方法においては一般にモリブデ
ン、ビスマス、鉄を必須成分とする多元系触媒が
高活性を示す触媒系として知られている(例えば
特公49−3498号、同49−5321号、同52−39006
号、特開昭50−64202号など)が、この触媒系を
使用する場合、その原料たるモノオレフインの異
性体によつて反応性に大きな相違が生ずるという
特徴があり(例えばブタジエンを製造する際に、
同じ正ブテンであつてもブテン―1かトランス―
ブテン―2かシス―ブテン―2かによつて反応性
に大きな相違がある)、そのため工業的に安価な
原料として入手可能なモノオレフインの異性体混
合物にこの触媒系を応用すると目的とする共役ジ
オレフインの収率が大巾に低下するという欠点が
あつた。 またモリブデン、ビスマス、クロムを必須成分
とする多元系触媒も開発されており、その一例と
して(1)モリブデン、(2)ビスマス、(3)クロム、(4)ニ
ツケルまたはコバルトを必須成分とし、(5)アルカ
リ金属、タリウム、インジウム等及び(6)リン、ヒ
素、アンチモン等を任意成分とする触媒系が知ら
れている(特開昭50−64191号)。而してこの触媒
系の利点は高温での選択性に優れることとされて
いるが、本発明者らがその性能を確認すべく実験
を行つたところ、この触媒系の場合にも前記した
モリブデン、ビスマス、鉄系の触媒と同様の欠点
があり、かつ触媒寿命にも難があることが判明し
た。 さらにモリブデン、ビスマス及び周期律表第
a属金属を必須成分とする多元系触媒も知られて
いる(特公昭53−14043号)が、この場合にも全
く同様欠点があり、しかも触媒活性の点でも問題
があつた。 そこで本発明者らは従来技術のかかる欠点を改
良すべく鋭意検討を進めた結果、特定な新規触媒
を使用すると原料モノオレフインのいずれの異性
体によつても反応性にほとんど差がなく、効率よ
く共役ジオレフインを得ることができることを見
い出し、本発明を完成するに到つた。 而して本発明の目的は、単一の異性体より成る
モノオレフインを原料とする場合であつても、ま
た同一モノオレフインの異性体混合物を原料とす
る場合であつても、その成分や組成に拘らず常に
高活性で効率よく共役ジオレフインを得る方法を
提供することにあり、かかる本発明の目的は炭素
原子数4以上のモノオレフインを分子状酸素りよ
り気相において酸化脱水素せしめ、当該モノオレ
フインに対応する共役ジオレフインを製造するに
際し、一般組成式 MoaBibCrcNidXeYfZgOh (ここでXは周期律表第族の金属元素、
Al,ZrPb及びMnから選ばれた一種以上の元素を
表わし、YはCu,Th,Si,In,Ag,B,As,
Ce,La,Nd及びTiから選ばれた一種以上の元素
を表わし、ZはLi,Na,K,Rb,Cs,Tl及びP
から選ばれた一種以上の元素を表わし、a,b,
c,d,e,f,g及びhはそれぞれMo,Bi,
Cr,Ni,X,Y,Z及びOの原子数であり、a
=12とした場合、b=0.01〜20、好ましくは0.05
〜8、c=0.05〜20、好ましくは0.1〜10、d=
0.1〜30、好ましくは1〜20、e=0.01〜20、好
ましくは0.05〜10、f=0.01〜20、好ましくは
0.05〜10、g=0〜10、好ましくは0.01〜5の値
をとり、hは他の元素の原子価を満足する酸素の
原子数である。)で表わされる触媒を使用するこ
とによつて達成される。 本発明において反応原料として用いられるモノ
オレフインは従来から酸化脱水素反応によつて共
役ジオレフインを合成するための原料として用い
られている炭素原子数4以上のものであればいず
れでもよく、その具体的な例としてブテン―1、
ブテン―2、ペンテン―1、ペンテン―2、2―
メチルブテン―1、2―メチルブテン―2、3―
メチルブテン―1、2,3―ジメチルブテン―
1、2,3―ジメチルブテン―2などが挙げられ
る。これらのモノオレフインは必ずしも単離した
形で使用する必要はなく、必要に応じて任意の混
合物の形で用いることができる。例えば1,3―
ブタジエンを得ようとする場合には高純度のブテ
ン―1またはブテン―2を原料とすることもでき
るが、ナフサ分解で副生するC4留分から1,3
―ブタジエン及びイソブチレンを分離して得られ
るブテン―1及びブテン―2を主成分とする留分
(以下、BBRRと称する)や正ブタンの脱水素ま
たは酸化脱水素反応により生成するブテン留分を
使用することもでき、その場合であつても高純度
の単一原料を用いる場合と同等の収率を得ること
ができる。またイソプレンや1,3―ペンタジエ
ンを得ようとする場合にも同様にイソペンテンを
主成分とする留分、正ペンテンを主成分とする留
分を使用することができ、さらにイソペンテンと
正ペンテンを主成分とするC5モノオレフイン留
分を原料とすることによりイソプレンと1,3―
ペンタジエンを同時に合成することもできる。 本発明においては前記したごとき一般組成式で
示される触媒が使用される。この触媒系の構成上
の特徴はニツケル、X成分及びY成分が必須成分
とされていることであり、Y成分が存在しない場
合には反応性が低下し、さらにニツケルの代わり
にコバルトを使用したりX成分が存在しない場合
にはモノオレフインの異性体間の反応性の差を解
消することができない。またZ成分が存在すると
反応性がさらに向上し、かつ反応の安定性も一段
と向上する。 本発明においてX成分、Y成分及びZ成分を構
成する各元素はそれぞれ同等の効果を奏するもの
であるが、なかでもX成分としてMg,Ca,Sr,
Zn,Cd,Pb及びMn,Y成分としてCu,In,
Ag,Ce,La及びNd,Z成分としてK,Rb,
Cs,Tl及びP使用する場合にとくに優れた性能
を示す触媒が得られる。またX成分、Y成分及び
Z成分を構成する各元素は必ずしも単独で使用す
る必要はなく、必要に応じて二種以上を組合せて
使用することができる。 本発明に使用される触媒は、この分野で公知の
いろいろの方法、例えば蒸発乾固法、酸化物混合
法、共沈法等によつて調製することができる。触
媒の調製に用いられる各元素の原料物質として
は、酸化物のみならず、焼成によつて本発明の触
媒を構成するものであればいかなるものも使用で
きる。これらの例としては、各元素のアンモニウ
ム塩、硝酸塩、炭酸塩、有機酸塩、ハロゲン化物
等の塩類、遊離酸、酸無水物、縮合酸、あるいは
リンモリブデン酸、ケイモリブデン酸等のモリブ
デンを含むヘテロポリ酸又はそのアンモニウム
塩、金属塩等のヘテロポリ酸塩等を挙げることが
できる。 触媒原料を用いて本発明の触媒へ転換、または
触媒の活性化等の目的で行う焼成処理は、分子状
酸素を含む気体の流通下に通常300〜900℃、好ま
しくは450〜700℃で約4時間〜16時間行われる。
また必要に応じ、この焼成温度以下の温度により
一次焼成処理をほどこし、その後に上記温度で焼
成処理を行つてもよい。 本発明の触媒の調製方法の一例を示すと、モリ
ブデン酸アンモニウムの水溶液にX成分の元素、
クロム、ニツケル、ビスマス及びY成分の元素の
それぞれの塩を溶解した水溶液を加え必要に応じ
更にZ成分の元素の塩を溶解した水溶液を加えて
撹拌したのち、所望によりアンモニア水溶液また
は硝酸水溶液によりPH2〜9の範囲になるよう調
節する。生ずる泥状懸濁液に、必要に応じ適当な
担体物質を加えて蒸発乾固し、生成したケーキ状
物質を空気中で乾燥させ、次いで上記焼成温度で
焼成する。 本発明の触媒はそのまゝ使用することもできる
が、適当な形状の担体に付着せしめ、あるいは粉
末状、ゾル状またはゲル状等の状態にした担体
(希釈剤)により希釈して使用することもでき
る。担体あるいは希釈剤としては、例えば二酸化
チタン、シリカゲル、シリカゾル、ケイ藻土、炭
化ケイ素、アルミナ、軽石、シリカ―アルミナ、
ベントナイト、ゼオライト、タルク、耐火物等公
知のものが用いられ、特にケイ素を含む担体が好
ましい。この際、担体の量は適当に選ぶことがで
きる。触媒は粉状としてあるいは錠剤として適当
な形状とし、固定床、移動床あるいは流動床のい
ずれの方法においても使用できる。 本発明におけるモノオレフインと分子状酸素と
の反応は、前記したごとき新規触媒を使用するこ
と以外、常法に従つて行われる。例えば分子状酸
素の供給源は必ずしも高純度の酸素である必要は
なく、むしろ工業的には空気が実用的である。ま
た必要に応じ反応に悪影響を及ぼさない不活性ガ
ス(例えば水蒸気、窒素、アルゴン、炭酸ガス、
反応生成物から炭化水素類を除去したあとの廃ガ
スなど)で希釈することができる。さらに反応温
度は250〜700℃、好ましくは300〜600℃、反応圧
力は常圧〜10気圧、全供給原料ガスの空間速度
(SV)200〜10000hr-1、好ましくは300〜
6000hr-1(NTP基準)、供給原料ガス中のモノオ
レフイン濃度は0.5〜25容量%、モノオレフイン
対酸素比は1:0.5〜7、好ましい供給ガス組成
はモノオレフイン:空気:水蒸気=1:3〜30:
0〜50(モル比)である。 かかる本発明によれば、モノオレフインから効
率よく対応する共役ジオレフイン、例えば正ブテ
ン、イソペンテン、正ペンテン、2,3―ジメチ
ルブテンなどからそれぞれ1,3―ブタジエン、
イソプレン、1,3―ペンタジエン、2,3―ジ
メチルブタジエンなどを合成することができる。
とくに本発明で使用する触媒系はそれぞれのモノ
オレフインの異性体間で反応性にほとんど差が見
られず、しかもパラフイン類による活性低下も見
られないため、これ等の異性体混合物またはこれ
らとパラフインとの混合物などのごとき工業的に
安価に入手可能な留分を原料とする場合に好適で
あり、この場合であつても単一の異性体より成る
モノオレフインを原料とする場合と同等の収率で
共役ジオレフインを得ることができる。また本発
明で用いる触媒系は触媒寿命が長く、かつ触媒強
度を高めても触媒活性に悪影響を及ぼさないた
め、長期間にわたつて安定した反応を行うことが
でき、さらにモノオレフイン濃度を高め空間速度
を速めても収率を低下させないという利点を有す
る。 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に
説明する。なお、実施例中の反応率、選択率、単
流収率は次式に従つて算出した。その際、原料と
して使用したモノオレフイン中に対応する共役ジ
オレフインが存在する場合には生成した共役ジオ
レフイン量からその分を除去し、また一部異性化
されたモノオレフインは未反応モノオレフインと
して取扱つた。また触媒成分中の酸素の表示につ
いては簡略化のため省略した。 モノオレフイン反応率(%)=反応したモノオレフイン(モル)/供給したモノオレフイン(モル)×100 ジオレフイン単流収率(%)=生成した対応する共役ジオレフイン(モル)/供給したモルオレフイン(モル
)×100 ジオレフイン選択率(%)=生成した対応する共応ジオレフイン(モル)/反応したモノオレフイン(モル)
×100 実施例 1 硝酸ビスマス48.5g、硝酸ニツケル145.4g、
硝酸クロム45.6g及び硝酸カドミウム92.5gを
150mlの水に加えて加温溶解したものをA液と
し、硝酸銅2.42gを200mlの水に加えて溶解した
ものをB液とした。またモリブデン酸アンモニウ
ム212gを400mlの温水に溶解したものをC液とし
た。 A液にB液を加え充分に加温撹拌した後、C液
を加えて激しく撹拌する。これに3重量%アンモ
ニア水を加えてPH5とした後、油浴上にて蒸発乾
固する。これを120℃で8時間乾燥した後、350℃
で4時間空気気流中で一次焼成し、得られた一次
焼成物を100メツシユ以下に粉砕した。次いで粉
砕された一次焼成物にその40重量%相当量のシリ
コンカーバイド粉末(100メツシユ以下)及び3
重量%相当量のシリカ(20重量%相当量のシリカ
ゾル)を加え、更に滑剤(エチレングリコール及
びメチルセルロース温水液)を適当量添加後、充
分均一となるまで擂潰器にて混練し、これを直径
3mm、長さ1cmに押し出し成形し、120℃で16時
間乾燥する。 これを空気流通下に400℃で2時間、更に550℃
で6時間焼成した。得られた触媒の酸素および担
体を除く元素の組成(以下同じ)は、 Mo12Bi1Cr3Ni5Cd3Cu0.1 で示される〔触媒No.(1)〕。 こうして得られた触媒75mlを内径2.5cm、長さ
60cmのステンレス製反応管に充てんし、金属浴で
350℃に加熱し、表1の成分組成を有する正ブテ
ン類をそれぞれ使用してこれらに含まれる正ブテ
ンの流量が毎時18(ガス状、NTP基準)、空気
の流量が毎時132(NTP基準)、空気の流量が
毎時132(NTP基準)となる様にして触媒層を
通過させた。反応開始5時間後に得られた結果
(以下同じ)を表2に示す。 表2の結果から、本発明の触媒を使用するとブ
テン―1及びブテン―2の反応性にほとんど差が
見られず、いずれも高収率で1,3―ブタジエン
を与えることがわかる。また工業的に安価で大量
に入手されるBBRRを原料とする場合であつても
高純度のブテンを使用する場合と同等の収率を示
すことはきわめて特異な現象といえる。
The present invention relates to a method for producing a conjugated diolefin by an oxidative dehydrogenation method, and more specifically,
The present invention relates to a method for efficiently producing a target product by using a novel catalyst in producing a conjugated diolefin corresponding to the monoolefin by oxidizing and dehydrogenating the monoolefin having the above in the gas phase with molecular oxygen. By oxidatively dehydrogenating a monoolefin having 4 or more carbon atoms such as normal butene or isopentene in the gas phase with molecular oxygen in the presence of a catalyst, the corresponding conjugated diolefin (i.e. 1,3- butadiene, isoprene, etc.) are known. In such known methods, multicomponent catalysts containing molybdenum, bismuth, and iron as essential components are generally known as highly active catalyst systems (for example, Japanese Patent Publication No. 49-3498, Japanese Patent Publication No. 49-5321, Japanese Patent Publication No. 52-52). 39006
However, when this catalyst system is used, there is a characteristic that there is a large difference in reactivity depending on the isomer of the monoolefin that is the raw material (for example, when producing butadiene). To,
Even if it is the same normal butene, butene-1 or trans-
There is a big difference in reactivity depending on whether it is 2-butene or 2-cis-butene), so this catalyst system can be applied to isomer mixtures of monoolefins, which are available as industrially inexpensive raw materials, to achieve the desired conjugation. The drawback was that the yield of diolefin was significantly reduced. In addition, multicomponent catalysts containing molybdenum, bismuth, and chromium as essential components have been developed; one example is (1) molybdenum, (2) bismuth, (3) chromium, and (4) nickel or cobalt as essential components. Catalyst systems containing optional components such as 5) alkali metals, thallium, indium, etc. and (6) phosphorus, arsenic, antimony, etc. are known (Japanese Patent Application Laid-open No. 64191/1983). The advantage of this catalyst system is said to be excellent selectivity at high temperatures, but when the present inventors conducted experiments to confirm its performance, it was found that the above-mentioned molybdenum , bismuth, and iron-based catalysts, and were found to have short catalyst life. Furthermore, a multicomponent catalyst containing molybdenum, bismuth, and metals of group a of the periodic table as essential components is also known (Japanese Patent Publication No. 14043/1983), but this case has exactly the same drawbacks, and moreover, it has poor catalytic activity. But there was a problem. Therefore, the present inventors conducted intensive studies to improve the drawbacks of the conventional technology, and found that when a specific new catalyst is used, there is almost no difference in reactivity regardless of the isomer of the raw material monoolefin, and the efficiency is The inventors discovered that conjugated diolefins can be easily obtained and completed the present invention. Therefore, the object of the present invention is to improve the composition and composition of mono-olefins, whether they are made from a mono-olefin consisting of a single isomer or from a mixture of isomers of the same mono-olefin. It is therefore an object of the present invention to provide a method for obtaining conjugated diolefins with high activity and efficiency regardless of the nature of the conjugated diolefins. When producing a conjugated diolefin corresponding to a monoolefin, the general compositional formula Mo a Bi b Cr c Ni d XeYfZgOh (where X is a metal element in Group 1 of the periodic table,
Represents one or more elements selected from Al, ZrPb and Mn, and Y is Cu, Th, Si, In, Ag, B, As,
Represents one or more elements selected from Ce, La, Nd and Ti, Z is Li, Na, K, Rb, Cs, Tl and P
represents one or more elements selected from a, b,
c, d, e, f, g and h are respectively Mo, Bi,
The number of atoms of Cr, Ni, X, Y, Z and O, a
When = 12, b = 0.01 to 20, preferably 0.05
~8, c=0.05-20, preferably 0.1-10, d=
0.1-30, preferably 1-20, e=0.01-20, preferably 0.05-10, f=0.01-20, preferably
0.05 to 10, g=0 to 10, preferably 0.01 to 5, and h is the number of oxygen atoms satisfying the valences of other elements. ) is achieved by using a catalyst represented by: The monoolefin used as a reaction raw material in the present invention may be any monoolefin having 4 or more carbon atoms, which has been conventionally used as a raw material for synthesizing conjugated diolefin by oxidative dehydrogenation reaction. As an example, butene-1,
Butene-2, Pentene-1, Pentene-2, 2-
Methylbutene-1,2-methylbutene-2,3-
Methylbutene-1,2,3-dimethylbutene-
Examples include 1,2,3-dimethylbutene-2. These monoolefins do not necessarily need to be used in an isolated form, but can be used in any mixture form as required. For example, 1,3-
When trying to obtain butadiene, high-purity butene-1 or butene-2 can be used as a raw material, but 1,3
-Uses a fraction whose main components are butene-1 and butene-2 obtained by separating butadiene and isobutylene (hereinafter referred to as BBRR), and a butene fraction produced by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation of normal butane. Even in that case, it is possible to obtain a yield equivalent to that obtained when a single highly purified raw material is used. Furthermore, when trying to obtain isoprene or 1,3-pentadiene, it is possible to similarly use a distillate containing isopentene as the main component or a distillate containing normal pentene as the main component. Isoprene and 1,3-
Pentadiene can also be synthesized at the same time. In the present invention, a catalyst represented by the general compositional formula described above is used. The structural feature of this catalyst system is that nickel, an X component, and a Y component are considered essential components.If the Y component is not present, the reactivity decreases, and furthermore, cobalt is used in place of nickel. However, if component X is not present, the difference in reactivity between monoolefin isomers cannot be eliminated. Furthermore, the presence of the Z component further improves the reactivity and the stability of the reaction. In the present invention, each element constituting the X component, Y component, and Z component has the same effect, but among them, Mg, Ca, Sr,
Zn, Cd, Pb and Mn, Cu, In as Y components,
Ag, Ce, La and Nd, K, Rb as Z components,
When Cs, Tl and P are used, catalysts with particularly good performance are obtained. Further, each element constituting the X component, Y component, and Z component does not necessarily need to be used alone, and two or more types can be used in combination as necessary. The catalyst used in the present invention can be prepared by various methods known in the art, such as evaporation to dryness, oxide mixing, coprecipitation, and the like. As the raw materials for each element used in the preparation of the catalyst, not only oxides but also any material that forms the catalyst of the present invention by calcination can be used. Examples of these include ammonium salts of each element, nitrates, carbonates, organic acid salts, salts such as halides, free acids, acid anhydrides, condensed acids, and molybdenum such as phosphomolybdic acid and silimolybdic acid. Examples include heteropolyacids and heteropolyacid salts such as ammonium salts and metal salts thereof. The calcination treatment carried out for the purpose of converting the catalyst raw material into the catalyst of the present invention or activating the catalyst is usually carried out at about 300 to 900°C, preferably 450 to 700°C, under the flow of a gas containing molecular oxygen. It lasts from 4 hours to 16 hours.
Further, if necessary, a primary firing treatment may be performed at a temperature equal to or lower than this firing temperature, and then a firing treatment may be performed at the above temperature. To show an example of the method for preparing the catalyst of the present invention, an element of component X is added to an aqueous solution of ammonium molybdate,
Add an aqueous solution in which the salts of chromium, nickel, bismuth, and Y component elements are dissolved, and if necessary, add an aqueous solution in which a salt of the Z component element is dissolved, and stir. Then, if desired, adjust the pH to 2 with an ammonia aqueous solution or a nitric acid aqueous solution. Adjust to a range of ~9. The resulting slurry suspension is evaporated to dryness with the addition of a suitable carrier material if necessary, and the resulting cake-like material is dried in air and then calcined at the above-mentioned calcination temperature. The catalyst of the present invention can be used as it is, but it can also be used by attaching it to a carrier of an appropriate shape or diluting it with a carrier (diluent) in the form of powder, sol, or gel. You can also do it. Examples of carriers or diluents include titanium dioxide, silica gel, silica sol, diatomaceous earth, silicon carbide, alumina, pumice, silica-alumina,
Known carriers such as bentonite, zeolite, talc, and refractories are used, and carriers containing silicon are particularly preferred. At this time, the amount of carrier can be appropriately selected. The catalyst can be in a suitable form as powder or tablets and can be used in any fixed bed, moving bed or fluidized bed method. The reaction between monoolefin and molecular oxygen in the present invention is carried out according to a conventional method except for using the above-mentioned novel catalyst. For example, the source of molecular oxygen does not necessarily have to be highly purified oxygen; rather, air is industrially practical. If necessary, an inert gas that does not adversely affect the reaction (e.g. water vapor, nitrogen, argon, carbon dioxide,
It can be diluted with waste gas (e.g., after removing hydrocarbons from reaction products). Furthermore, the reaction temperature is 250 to 700°C, preferably 300 to 600°C, the reaction pressure is normal pressure to 10 atm, and the space velocity (SV) of the total feed gas is 200 to 10000 hr -1 , preferably 300 to
6000hr -1 (NTP standard), monoolefin concentration in feed gas is 0.5-25% by volume, monoolefin to oxygen ratio is 1:0.5-7, preferred feed gas composition is monoolefin:air:steam=1:3 ~30:
0 to 50 (molar ratio). According to the present invention, conjugated diolefins corresponding efficiently to monoolefins, such as normal butene, isopentene, normal pentene, 2,3-dimethylbutene, etc. can be converted into 1,3-butadiene, respectively.
Isoprene, 1,3-pentadiene, 2,3-dimethylbutadiene, etc. can be synthesized.
In particular, in the catalyst system used in the present invention, there is almost no difference in reactivity between the monoolefin isomers, and there is no decrease in activity due to paraffins. It is suitable when using as a raw material a distillate that is industrially available at low cost, such as a mixture of Conjugated diolefins can be obtained at In addition, the catalyst system used in the present invention has a long catalyst life, and even if the catalyst strength is increased, the catalyst activity will not be adversely affected, so it is possible to perform stable reactions over a long period of time. It has the advantage that the yield does not decrease even if the speed is increased. The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. In addition, the reaction rate, selectivity, and single flow yield in Examples were calculated according to the following formula. At that time, if a corresponding conjugated diolefin existed in the monoolefin used as a raw material, that amount was removed from the amount of conjugated diolefin produced, and the partially isomerized monoolefin was treated as an unreacted monoolefin. . Furthermore, the representation of oxygen in the catalyst components has been omitted for the sake of brevity. Monoolefin reaction rate (%) = Reacted monoolefin (mol) / Supplied monoolefin (mol) x 100 Diolefin single stream yield (%) = Corresponding conjugated diolefin produced (mol) / Supplied mol olefin (mol) ) x 100 Diolefin selectivity (%) = Corresponding co-reacted diolefin produced (mol) / Reacted monoolefin (mol)
×100 Example 1 Bismuth nitrate 48.5g, nickel nitrate 145.4g,
45.6g of chromium nitrate and 92.5g of cadmium nitrate.
Solution A was prepared by adding to 150 ml of water and dissolving it under heating, and solution B was prepared by adding 2.42 g of copper nitrate to 200 ml of water and dissolving it. In addition, 212 g of ammonium molybdate was dissolved in 400 ml of warm water to prepare Solution C. After adding Solution B to Solution A and stirring thoroughly, add Solution C and stir vigorously. After adding 3% by weight aqueous ammonia to adjust the pH to 5, the mixture was evaporated to dryness on an oil bath. After drying this at 120℃ for 8 hours, 350℃
The primary firing was carried out for 4 hours in an air stream, and the obtained primary firing product was pulverized into 100 meshes or less. Next, silicon carbide powder (100 mesh or less) equivalent to 40% by weight of the pulverized primary fired product and 3
After adding an amount of silica equivalent to 20% by weight (silica sol equivalent to 20% by weight) and an appropriate amount of lubricant (ethylene glycol and methylcellulose warm water solution), knead with a grinder until it becomes sufficiently homogeneous. Extrusion mold to 3 mm and 1 cm length and dry at 120°C for 16 hours. This was heated to 400℃ for 2 hours under air circulation, and then heated to 550℃.
It was baked for 6 hours. The composition of the elements (the same applies hereinafter) excluding oxygen and the carrier of the obtained catalyst is shown as Mo 12 Bi 1 Cr 3 Ni 5 Cd 3 Cu 0.1 [Catalyst No. ( 1 )]. 75 ml of the catalyst obtained in this way was
Fill a 60cm stainless steel reaction tube and place in a metal bath.
Heated to 350℃, using each of the normal butenes having the composition shown in Table 1, the flow rate of normal butene contained in these was 18 per hour (gaseous, NTP standard), and the flow rate of air was 132 per hour (NTP standard) The air was passed through the catalyst layer at a flow rate of 132 mph (NTP standard). Table 2 shows the results obtained 5 hours after the start of the reaction (the same applies below). The results in Table 2 show that when the catalyst of the present invention is used, there is almost no difference in the reactivity of butene-1 and butene-2, and both give 1,3-butadiene in high yield. Furthermore, it is a very unique phenomenon that even when using BBRR, which is industrially available at low cost and in large quantities, as a raw material, the yield is comparable to that when using high-purity butene.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 実施例 2 カドミウムのかわりに種々のX元素を使用し、
かつ触媒組成比をいろいろ変えた他は実施例1に
準じて表3に示す触媒〔No.(2)〜No.(13)〕を調製
した。X元素の触媒原料としてジルコンについて
は酸化ジルコニウムを使用し、その他の元素につ
いては硝酸塩を使用した。こうして調製した各々
の触媒について、実施例1と同様の方法で表1に
示してあるBBRR―1を用いて反応を行い、得ら
れた結果を表3に示した。
[Table] Example 2 Using various X elements instead of cadmium,
Catalysts shown in Table 3 [No. (2) to No. (13)] were prepared according to Example 1, except that the catalyst composition ratio was varied. As the catalyst raw material for element X, zirconium oxide was used for zircon, and nitrate was used for the other elements. Each of the catalysts thus prepared was subjected to a reaction using BBRR-1 shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, and the results obtained are shown in Table 3.

【表】【table】

【表】 比較例 1 実施例1で用いた触媒No.(1)からCdを削除した
他は全く同様にして比較触媒No.(C―1)を調製
した。触媒組成はMo12Bi1Cr3Ni5Cu0.1で示され
る。 この触媒を用いて実施例1と同様の方法で表1
の成分組成を有する正ブテン類を用いてそれぞれ
反応を行つたところ、表4の結果が得られた。
[Table] Comparative Example 1 Comparative catalyst No. (C-1) was prepared in exactly the same manner as catalyst No. (1) used in Example 1 except that Cd was deleted. The catalyst composition is shown as Mo 12 Bi 1 Cr 3 Ni 5 Cu 0.1 . Using this catalyst, Table 1 was prepared in the same manner as in Example 1.
When the reactions were carried out using normal butenes having the component compositions, the results shown in Table 4 were obtained.

【表】 この結果から、Cdが存在しない場合には異性
体間の反応性の差異が著しくBBRRを原料とする
反応には使用しえないことがわかる。 実施例 3 Y成分をいろいろ変えた他は実施例1及び実施
例2と同様の方法によつて、表5に示す触媒を調
製した。なおY成分の触媒原料としてSi及びTiは
塩化物、Bはホウ酸、Asはヒ酸を使用し、その
他は硝酸塩を使用して、これ等の水溶液をB液と
した。 こうして調製した各々の触媒〔触媒No.(14)〜
(31)〕について実施例1と同様の方法でBBRR―
1を用いて反応を行つた。得られた結果を表5に
示す。
[Table] From this result, it can be seen that in the absence of Cd, the difference in reactivity between the isomers is significant and it cannot be used in reactions using BBRR as a raw material. Example 3 Catalysts shown in Table 5 were prepared in the same manner as in Examples 1 and 2, except that the Y component was varied. As catalyst raw materials for the Y component, chlorides were used for Si and Ti, boric acid was used for B, arsenic acid was used for As, and nitrates were used for the others, and an aqueous solution of these was used as a B solution. Each of the catalysts thus prepared [Catalyst No. (14) ~
(31)] in the same manner as in Example 1.
The reaction was carried out using 1. The results obtained are shown in Table 5.

【表】【table】

【表】 実施例 4 Z成分を更に加えた他は実施例3と同様の方法
によつて表6に示す触媒を調製した。なおZ成分
の触媒原料としてはPはリン酸を使用し、その他
は硝酸塩を使用してこれ等の水溶液をY成分を含
む水溶液と混合し、これをB液とした。 こうして調製した各々の触媒について、実施例
1と同様の方法でBBRR―1を用いて反応を行つ
た。得られた結果を表6に示す。
[Table] Example 4 Catalysts shown in Table 6 were prepared in the same manner as in Example 3, except that component Z was further added. As catalyst raw materials for the Z component, phosphoric acid was used for P, and nitrates were used for the others, and these aqueous solutions were mixed with an aqueous solution containing the Y component, and this was used as a B solution. For each of the catalysts thus prepared, a reaction was carried out using BBRR-1 in the same manner as in Example 1. The results obtained are shown in Table 6.

【表】 実施例 5 実施例1で得られた触媒50mlを内径2.5cm、長
さ60cmのステレンレス製反応管に充てんし、金属
浴で360℃に加熱し、BBRR―1を使用してBBRR
―1:空気:水蒸気=15:53:32(モル比)の供
給ガスを接触時間1秒(NTP基準)で通過させ
たところ、BBRR―1に含まれる正ブテンの反応
率は92.6%、1,3―ブタジエン収率82.4%、
1,3―ブタジエン選択率89.0%であつた。 実施例 6 実施例5において供給ガスの水蒸気のかわりに
反応生成ガスから炭化水素を除去した廃ガスを使
用した他は、実施例5と同様の方法で反応を行つ
た。この場合、廃ガス中には窒素の他に未反応の
酸素や副生成物である一酸化炭素や二酸化炭素が
含まれていたが、正ブテンの反応率は92.4%、
1,3―ブタジエン収率は82.5%、1,3―ブタ
ジエン選択率は89.3%であつた。 実施例 7 実験番号(1―5),(2―9),(3―8)及び
(4―3)について反応開始後5時間を経過した
のちも反応を継続して触媒の寿命を試験した。そ
の結果、各々の触媒の4000時間経過後における
BBRR―1中の正ブテンの反応率、1,3―ブタ
ジエン収率及び1,3―ブタジエン選択率はいず
れも反応開始した当初の活性と実質的に同一であ
つた。この間、供給したBBRR―1の成分や組成
は原料交換のつどかなり変動したが、反応は常に
安定して推移し、反応成績は実質的に一定であつ
た。 比較例 2 実験番号(C―1―5)について反応をそのま
ま継続し、実施例7と並行して長期間連続運転を
行つた。その結果、4000時間経過後における
BBRR―1中の正ブテンの反応率は40.6%、1,
3―ブタジエン収率は25.9%、1,3―ブタジエ
ン選択率は63.8%と低下した。この間、供給した
BBRR―1の原料交換による成分や組成の変動に
より反応成績はかなり変動し、また反応も不安定
であつた。 実施例 8 表1に示した正ブテン類のかわりに表7の成分
組成を有する正ペンテン(ペンテン―1及びペン
テン―2)及びイソペンテン(3―メチル―ブテ
ン―1,2―メチル―ブテン―1及び2―メチル
―ブテン―2)を含む炭化水素混合物を使用し
て、これ等に含まれる正ペンテン及びイソペンテ
ンの流量が合わせて毎時18(ガス状、NTP基
準)、空気の流量が毎時132(NTP基準)であ
る供給ガスを使用した他は実施例1と同一の方法
によつて触媒No.(1)、(26)及び(34)を使用して
反応を行つた。その結果を表8に示す。
[Table] Example 5 Fill a stainless steel reaction tube with an inner diameter of 2.5 cm and a length of 60 cm with 50 ml of the catalyst obtained in Example 1, heat it to 360°C in a metal bath, and perform BBRR using BBRR-1.
-1: Air: Water vapor = 15:53:32 (molar ratio) supply gas was passed for a contact time of 1 second (NTP standard), the reaction rate of normal butene contained in BBRR-1 was 92.6%, 1 , 3-butadiene yield 82.4%,
The 1,3-butadiene selectivity was 89.0%. Example 6 A reaction was carried out in the same manner as in Example 5, except that waste gas obtained by removing hydrocarbons from the reaction product gas was used instead of water vapor as the feed gas. In this case, the waste gas contained unreacted oxygen and byproducts carbon monoxide and carbon dioxide in addition to nitrogen, but the reaction rate of normal butene was 92.4%.
The 1,3-butadiene yield was 82.5%, and the 1,3-butadiene selectivity was 89.3%. Example 7 For experiment numbers (1-5), (2-9), (3-8) and (4-3), the reaction was continued even after 5 hours had passed from the start of the reaction to test the life of the catalyst. . As a result, after 4000 hours of each catalyst,
The reaction rate of normal butene, the yield of 1,3-butadiene, and the selectivity of 1,3-butadiene in BBRR-1 were all substantially the same as the initial activity at the start of the reaction. During this period, the components and composition of the supplied BBRR-1 varied considerably each time the raw materials were exchanged, but the reaction was always stable and the reaction results remained essentially constant. Comparative Example 2 Regarding experiment number (C-1-5), the reaction was continued as it was, and continuous operation was performed for a long period of time in parallel with Example 7. As a result, after 4000 hours
The reaction rate of normal butene in BBRR-1 is 40.6%, 1,
The 3-butadiene yield decreased to 25.9% and the 1,3-butadiene selectivity decreased to 63.8%. During this period, we supplied
The reaction results varied considerably due to changes in the components and composition due to the exchange of raw materials in BBRR-1, and the reaction was also unstable. Example 8 Instead of the normal butenes shown in Table 1, normal pentenes (pentene-1 and pentene-2) and isopentenes (3-methyl-butene-1,2-methyl-butene-1) having the component compositions shown in Table 7 were used. and 2-methyl-butene-2), the total flow rate of normal pentene and isopentene contained in these is 18 per hour (gaseous, NTP standard), and the flow rate of air is 132 per hour (gaseous, NTP standard). The reaction was carried out using catalysts Nos. (1), (26) and (34) in the same manner as in Example 1, except that the feed gas (NTP standard) was used. The results are shown in Table 8.

【表】 比較例 3 比較触媒No.(C―1)を使用した他は実施例8
と同様にして反応を行つた。結果を表8に示す。
[Table] Comparative Example 3 Example 8 except that comparative catalyst No. (C-1) was used
The reaction was carried out in the same manner. The results are shown in Table 8.

【表】 比較例 4 実施例1で用いた触媒No.(1)のCd及びCu元素に
代えてSn,K,Al及びZr元素を用いたこと以外
は実施例1と同様にして比較触媒No.(C―2)及
び(C―3)を調製した。なおSnは原料として
蓚酸第一スズ、Kは硝酸カリウム、Alは硝酸ア
ルミニウム、Zrは酸化ジルコニウムを使用した。 こうして調製した各々の触媒について実施例1
と同様の方法でBBRR―1を用いて反応を行つ
た。結果を第9表に示す。
[Table] Comparative Example 4 Comparative catalyst No. (C-2) and (C-3) were prepared. Note that the raw materials used for Sn were stannous oxalate, K for potassium nitrate, Al for aluminum nitrate, and Zr for zirconium oxide. Example 1 for each catalyst thus prepared
The reaction was carried out using BBRR-1 in the same manner as described above. The results are shown in Table 9.

【表】 第9表より、Snを含む触媒系では満足しうる
ブタジエン収率が得られないことがわかる。
[Table] From Table 9, it can be seen that a satisfactory butadiene yield cannot be obtained with a catalyst system containing Sn.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 炭素原子数4以上を有するモノオレフインを
分子状酸素により気相で酸化脱水素せしめ、対応
する共役ジオレフインを製造するに際し、下記の
一般組成式で表わされる触媒を使用することを特
徴とする共役ジオレフインの製造法。 MoaBibCrcNidXeYfZgOh (ここでXは周期律表第属の金属元素、
Al,Zr,Pb及びMnから選ばれた一種以上の元素
を表わし、YはCu,Th,Si,In,Ag,B,
As,Ce,La,Nd及びTiから選ばれた一種以上の
元素を表わし、ZはLi,Na,K,Rb,Cs,Tl及
びPから選ばれた一種以上の元素を表わし、a,
b,c,d,e,f,g及びhはそれぞれMo,
Bi,Cr,Ni,X,Y,Z及びOの原子数であ
り、a=12とした場合、b=0.01〜20、c=0.05
〜20、d=0.1〜30、e=0.01〜20、f=0.01〜
20、g=0〜10の値をとり、hは他の元素の原子
価を満足する酸素の原子数である。) 2 モノオレフインが炭素原子数4〜6のもので
ある特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 モノオレフインが正ブテン、イソペンテンま
たは正ペンテンである特許請求の範囲第2項記載
の方法。
[Scope of Claims] 1. A catalyst represented by the following general compositional formula is used when producing a corresponding conjugated diolefin by oxidizing and dehydrogenating a monoolefin having 4 or more carbon atoms in the gas phase with molecular oxygen. A method for producing a conjugated diolefin, characterized by: Mo a Bi b Cr c Ni d XeYfZgOh (where X is a metal element in genus of the periodic table,
Represents one or more elements selected from Al, Zr, Pb and Mn, and Y is Cu, Th, Si, In, Ag, B,
represents one or more elements selected from As, Ce, La, Nd and Ti; Z represents one or more elements selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Tl and P; a,
b, c, d, e, f, g and h are respectively Mo,
The number of atoms of Bi, Cr, Ni, X, Y, Z and O, when a=12, b=0.01 to 20, c=0.05
~20, d=0.1~30, e=0.01~20, f=0.01~
20, g takes a value from 0 to 10, and h is the number of oxygen atoms that satisfies the valences of other elements. 2. The method according to claim 1, wherein the monoolefin has 4 to 6 carbon atoms. 3. The method according to claim 2, wherein the monoolefin is normal butene, isopentene or normal pentene.
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