KR960003795B1 - Process for the preparation of heteropoly-acid catalysts - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 메타크롤레인의 기상산화반응, 이소부틸산의 산화탈수소반응, 이소부틸알데히드의 산화탈수소반응, 포화 지방산에스테르 화합물의 산화탈수소반응 및 이소부탄의 산화반응 등에 유용한 포스포몰리브덴산을 기본골격으로 한 다음 일반식(1)의 헤테로폴리산계 촉매의 새로운 제조방법에 관한 것이다.The present invention is based on phosphomolybdic acid, which is useful for gas phase oxidation reaction of methacrolein, oxidative dehydrogenation reaction of isobutyl acid, oxidative dehydrogenation reaction of isobutyl aldehyde, oxidative dehydrogenation reaction of saturated fatty acid ester compound and oxidation reaction of isobutane. It relates to a new method for producing a heteropolyacid catalyst of the general formula (1).
(XaCubYc)(P1+dAse)(Mo12VfWg)Oh··········· (1)(X a Cu b Y c ) (P 1 + d As e ) (Mo 12 V f W g ) O h. ········· (1)
상기식에서 Cu, P, As, Mo, V, W, O는 각각 구리, 인, 비소, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 산소를 나타내며, X는 세슘, 루비듐, 칼륨, 탈륨중에서 선택된 적어도 한가지 이상의 원소이고, Y는 비스무트, 안티몬, 주석, 크롬, 은, 팔라듐, 납, 칼슘, 마그네슘, 바륨, 텔루르, 셀레늄, 스트론튬, 코발트, 지르코늄, 게르마늄, 암모늄, 피리디늄이온 중에서 선택된 원소로 구성된다.Wherein Cu, P, As, Mo, V, W, O represent copper, phosphorus, arsenic, molybdenum, vanadium, tungsten, oxygen, X is at least one element selected from cesium, rubidium, potassium, thallium, Y is composed of elements selected from bismuth, antimony, tin, chromium, silver, palladium, lead, calcium, magnesium, barium, tellurium, selenium, strontium, cobalt, zirconium, germanium, ammonium and pyridinium ions.
지금까지 인과 몰리브덴을 기본 성분으로 한 헤테로폴리산 촉매는 특유의 강한 산특성과 산화능 때문에 상기 반응등에 촉매로서 유용하게 이용되어 왔으나, 포스포몰리브덴산 자체는 열안정성이 나빠 열화를 입기 쉽고, 강한 산화능 때문에 쉽게 환원되기도 하며, 용액상태의 낮은 온도에서는 결정화하는 성질이 강한 반면, 150℃ 이상에서는 결정수가 유리되고 입자간 응집력이 극히 미약해져 쉽게 파쇄되기 때문에 성형성이 극히 나쁜 단점들이 있었다.Until now, heteropolyacid catalysts based on phosphorus and molybdenum have been usefully used as catalysts for the above reactions due to their unique strong acid properties and oxidizing ability, but phosphomolybdic acid itself is easily deteriorated due to poor thermal stability and strong oxidation ability. It is reduced, and the crystallization property is strong at the low temperature of the solution state, whereas the crystallization water is more than 150 ℃ and the cohesion between particles is extremely weak and easily crushed, there was a very bad moldability.
따라서, 여러 금속들을 사용하여 촉매의 전기·화학적 특성 및 물리·화학적 특성을 개량하거나 촉매 제조시 유기, 무기의 화합물을 첨가시켜 표면적, 기공용적, 기공분포 등 촉매의 물성을 조절하여 촉매성능을 높히면서 상기 단점들을 개선시키기 위한 부분적인 기술개발의 결과들이 아래의 특허 문헌들중에서 찾아 볼 수 있다.Therefore, the catalyst performance can be improved by improving the electrical, chemical and physical and chemical properties of the catalyst using various metals or by adding organic and inorganic compounds in the preparation of the catalyst to control the physical properties of the catalyst such as surface area, pore volume and pore distribution. The results of partial technical development to remedy the above disadvantages can be found in the following patent documents.
예를 들어, 미국특허 4,042,625, 4,272,408, 일본 공개특허 공보 82-32734, 83-74142, 83-166938, 86-5043, 86-76436, 88-167152, 한국특허 36019, 36020 등은 촉매성분의 조합에 주안점을 두고 있으며, 일본공개특허공보 82-12830, 84-66349, 89-119942, 92-16242 등에서는 질소헤테로고리 화합물이나 요소, 유기환원성물질, 질산암모늄, 탄산암모늄, 황산암모늄 등의 유기, 무기 첨가물을 가하고, 이것들과 촉매성분의 첨가시기 및 숙성온도 등 촉매제조 조건과 방법등을 구제하여 촉매성능의 향상을 꾀하고 있었다.For example, U.S. Patents 4,042,625, 4,272,408, JP-A-82-32734, 83-74142, 83-166938, 86-5043, 86-76436, 88-167152, Korean Patent 36019, 36020, and the like, The Japanese Patent Application Laid-Open Publication Nos. 82-12830, 84-66349, 89-119942, 92-16242 and others disclose organic and inorganic compounds such as nitrogen heterocyclic compounds, urea, organic reducing substances, ammonium nitrate, ammonium carbonate, and ammonium sulfate. Additives were added, and the catalyst production conditions and methods such as addition time and aging temperature of the catalyst components were controlled to improve catalyst performance.
본 발명을 더 구체적으로 설명하기 위해 메타크롤레인의 산화반응과 이소부틸산 및 그 에스테르화합물의 산화탈수소 반응, 이소부틸알데히드의 산화탈수소반응, 이수부탄의 산화반응 촉매로써 헤테로폴리산계 촉매를 일반화하여 식(1)로 표시하였다.In order to explain the present invention in more detail, a heteropolyacid-based catalyst is generalized as a catalyst for oxidation of methacrolein, oxidation dehydrogenation of isobutyl acid and its ester compound, oxidation dehydrogenation of isobutylaldehyde, and oxidation of isobutane. Marked as (1).
(XaCubYc)(P1+dAse)(Mo12VfWg)Oh············· (1)(X a Cu b Y c ) (P 1 + d As e ) (Mo 12 V f W g ) O h. ··········· (1)
상기식에서, Cu, P, As, Mo, V, W, O는 각각 구리, 인, 비소, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 산소를 나타내며, X는 세슘, 루비듐, 칼륨, 탈륨중에서 선택된 적어도 한가지 이상의 원소이고, Y는 비스무트, 안티몬, 주석, 크롬, 은, 팔라듐, 납, 칼슘, 바륨, 마그네슘, 텔루르, 셀레늄, 스트론튬, 코발트, 지르코늄, 게르마늄, 암모늄이온, 피리디늄이온 중에서 선택된 원소를 나타낸다.Wherein Cu, P, As, Mo, V, W and O represent copper, phosphorus, arsenic, molybdenum, vanadium, tungsten and oxygen, respectively, X is at least one element selected from cesium, rubidium, potassium and thallium , Y represents an element selected from bismuth, antimony, tin, chromium, silver, palladium, lead, calcium, barium, magnesium, tellurium, selenium, strontium, cobalt, zirconium, germanium, ammonium ion and pyridinium ion.
일반식(1)에서 소괄호는 12-헤테르폴리산 촉매계의 특성을 조직적으로 나타내기 위해 표시한 것이며, 첫번째 소괄호는 12-포스포몰리브덴산 음이온의 상대양이온인 프로톤이 다른 금속들로 일부 치환된 것을 의미하고, 두번째 소괄호는 중심원소인 인과 비소에 의한 인의 일부 치환을, 세번째 소괄호는 축합원소인 몰리브덴과 바나듐, 텅스텐에 위한 몰리브덴의 일부 치환을 표시하고 있다.The parentheses in the formula (1) are shown to systematically indicate the properties of the 12-heterpolyacid catalyst system, and the first parentheses indicate that the proton, which is a relative cation of 12-phosphomolybdate anion, is partially substituted with other metals. The second parenthesis indicates some substitution of phosphorus by the central element phosphorus and arsenic, and the third parenthesis indicates some substitution of molybdenum for the condensation elements molybdenum, vanadium and tungsten.
상기 (1)식에서 a, b, c, d, e, f, g 및 h는 각 원소의 원자비를 나타내는데 몰리브덴의 조성이 12일때 a는 0.5에서 2이고, b는 0.05에서 1이며, c는 0에서 2의 값을 갖고 a+b+c는 3+f 이하의 값을 갖는다. d는 0에서 2이고, e는 0에서 1이며, f와 g는 0에서 3의 값을 갖고, h는 각 조성에서 원자가를 맞추기 위하여 필요한 값을 갖는다.In the above formula (1), a, b, c, d, e, f, g and h represent the atomic ratios of the elements. When the composition of molybdenum is 12, a is 0.5 to 2, b is 0.05 to 1, and c is It has a value from 0 to 2 and a + b + c has a value of 3 + f or less. d is 0 to 2, e is 0 to 1, f and g have a value of 0 to 3, and h has a value necessary to match valences in each composition.
공지된 기술에 의하면 X는 헤테로폴리산의 열안정성을 높이고 촉매의 물리, 화학적 특성을 조절하기 위해서, 구리는 헤테로폴리산의 재산화력을 높히기 위해서 필수 성분으로 첨가된다.According to the known technique, X is added as an essential component in order to increase the thermal stability of the heteropolyacid and to control the physical and chemical properties of the catalyst.
그외, 일반식(1)로 표시되는 촉매가 상기한 반응에서 좋은 활성을 나타내기 위해서는 적절한 물성을 가져야 하는데, 특히 기공용적과 기공크기가 중요한 인자가 된다. 상기 목적을 달성하기 위해서 일본공개특허공보 82-12830 유럽특허 0043100을 비롯 대다수의 특허에서는 피리딘, 피페리딘, 피페라진, 피리미딘 등의 질소헤테로고리 화합물을 침전제로 사용하여 활성구조를 갖도록 유도하고 있다.In addition, the catalyst represented by the general formula (1) should have appropriate physical properties in order to exhibit good activity in the above reaction, in particular the pore volume and pore size are important factors. In order to achieve the above object, Japanese Patent Application Laid-Open No. 82-12830 European Patent 0043100 and many patents use nitrogen heterocyclic compounds such as pyridine, piperidine, piperazine and pyrimidine as precipitants to induce an active structure. have.
그러나 본 발명자들의 경험에 의하면 피리딘, 피페라진 등 질소헤테로고리 화합물과 암모늄염을 침전제로 사용하거나 일반식(1)에서 X가 세슘, 루비듐, 탈륨, 칼륨 등 비교적 이온반경이 큰 일가 양이온을 조합할 경우에는 12-포스포몰리브덴산염은 침전이 되나 구리 화합물은 물에 용해되어 침전되지 않고 유리되는 결점들이 발견되었다.However, according to the experiences of the present inventors, when a nitrogen heterocyclic compound such as pyridine and piperazine and an ammonium salt are used as a precipitant, or in the formula (1), a combination of a monovalent cation having a relatively large ion radius such as cesium, rubidium, thallium and potassium in formula (1) There were found defects in which 12-phosphomolybdate was precipitated but the copper compound was dissolved in water and not precipitated.
이러한 비수용성 특성과 수용성 특성을 갖는 원소의 조합은 촉매를 제조하는데 있어 많은 주의와 제한조건을 갖게 한다.The combination of these water-insoluble and water-soluble elements places a lot of care and limitations in the preparation of the catalyst.
예를들어, 축합원소인 몰리브덴의 일부를 바나듐으로 치환할때 미치환된 일부 바나듐 화합물이 헤테로폴리산 용액에 용해되고, 이것은 증발, 건조시 여분의 인과 인-바나듐 화합물을 형성하여 촉매 선택성에 악영향을 미치고 있으나, 용해된 바나듐을 촉매조성의 변화없이 제거할 수 있는 방법이 제시된 바는 없다.For example, when a part of the condensation element molybdenum is replaced with vanadium, some unsubstituted vanadium compound is dissolved in the heteropolyacid solution, which, when evaporated and dried, forms an extra phosphorus and phosphorus-vanadium compound, which adversely affects catalyst selectivity. However, there is no method for removing dissolved vanadium without changing the composition of the catalyst.
또한 촉매제조 과정에서 얻어진 슬러리로부터 원하는 조성을 갖는 분말을 얻기 위해서는 분사건조하거나 농축한 케이크를 그대로 건조할 수 밖에 없고, 이때 수용성 성분이 입자 표면으로 이동하는 것을 피할 수도 없게 된다.In addition, in order to obtain a powder having a desired composition from the slurry obtained in the catalyst manufacturing process, the spray dried or concentrated cake can be dried as it is, and at this time, the water-soluble components cannot be avoided from moving to the particle surface.
성구기나 압출기를 사용하여 촉매 분말을 성형할 시도가 일어나기 때문에 균일한 조성을 갖는 성형된 촉매입자를 만들기가 어렵게 된다.Attempts have been made to mold the catalyst powder using a penis or extruder, making it difficult to form shaped catalyst particles having a uniform composition.
이러한 성분의 편재화는 촉매의 선택성을 떨어뜨리며, 반응진행시 국소고온점(hot spot)의 유발점으로 작용하게 된다.Localization of these components lowers the selectivity of the catalyst and acts as a trigger point for local hot spots during the reaction.
더구나, 성분의 편재화는 촉매 조성의 불균일성을 가져와 촉매성분의 분리 및 재결정화를 가속화하기 때문에 촉매의 비활성화를 촉진시켜 촉매 수명을 짧게 하는 요인이 된다. 따라서 본 발명에서는 위와같은 결점들을 제거하고 개량된 촉매를 얻기 위하여 질소헤테로고리 화합물과 옥살산 및 그 염의 혼합 침전제가 탁월한 효과를 발휘함을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.Moreover, localization of the components leads to non-uniformity of the catalyst composition, which accelerates the separation and recrystallization of the catalyst components, thereby promoting catalyst deactivation and shortening the catalyst life. Therefore, in the present invention, it was found that the mixed precipitant of the nitrogen heterocyclic compound, oxalic acid and its salts exerts an excellent effect in order to remove the above defects and obtain an improved catalyst.
따라서, 본 발명의 목적은 메타크롤레인의 산화반응 및 이소부틸알데히드, 이소부틸산, 이소부틸산에스테르의 산화탈수소반응과 이소부탄의 산화반응용 헤테르폴리산계 촉매를 제조하는데 있어, 질소헤테로고리 화합물과 옥살산 또는 그 염의 혼합 침전제를 사용하여 촉매의 물성을 조절하고, 동시에 첨가된 성분들의 전부를 침전되게 하므로써 성분 분포가 균일한 일차 입자를 제조하는 것을 특징으로 한 고활성, 고선택성, 긴 수명의 촉매를 제조하는 새로운 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nitrogen heterocyclic ring for preparing a catalyst for oxidation of methacrolein, oxidation dehydrogenation of isobutyl aldehyde, isobutyl acid, isobutyl acid ester, and oxidation reaction of isobutane. A high activity, high selectivity, and long lifespan characterized by the production of primary particles with uniform component distribution by controlling the physical properties of the catalyst using a mixed precipitant of the compound with oxalic acid or salts thereof and allowing all of the added components to precipitate out simultaneously. It is to provide a new method for preparing a catalyst.
더 구체적으로는 모든 성분을 균일한 침전상태로 얻고, 촉매 제조과정 중 여과 및 세정과정을 도입하므로써 종래와 같은 증발, 건조과정을 거치는 공지된 방법보다 제조과정을 짧게 단순하게 하며, 침전 및 숙성화 과정에서 미치화된 성분과 유리된 성분 그리고 불필요한 음이온들을 제거시켜 화학반응에 유효한 촉매성 조성물만을 얻으므로써, 고활성, 고선택성, 긴 수명의 촉매를 제조할 수 있고, 동시에 건조 및 활성화과정에서 음이온들의 분해제거시 발열에 따른 촉매의 열화등의 위험성을 배제시키며, 또한, 얻어진 비수용성 분말은 성형시 압출기나 성구기를 사용하더라도 성분의 편재화를 극소화할 수 있으므로 성형방법을 다양화 할 수 있는 잇점도 제공하게 된다.More specifically, all the components are obtained in a uniform precipitation state, and the filtration and washing processes are introduced in the catalyst manufacturing process, thereby simplifying the manufacturing process in a shorter manner than the known method of the conventional evaporation and drying process. By removing only the uncompromised and free components and unnecessary anions in the process, only a catalytic composition effective for chemical reactions can be prepared, resulting in high activity, high selectivity, long life catalysts, and at the same time anion during drying and activation In addition, it eliminates the risk of deterioration of the catalyst due to heat generation during the decomposition and removal of these materials. In addition, the obtained non-aqueous powder can minimize the localization of components even when using an extruder or a stirrer at the time of molding. Also provided.
여기서 여과 및 세정과정을 도입하지 않더라도 일차입자의 생성시 및 후속과정, 예를들어 건조 및 성형과정에서 혼합 침전제의 사용효과는 나타나므로 본 발명의 요지를 벗어나는 것은 아니다.Here, even if the filtration and washing process are not introduced, the use of the mixed precipitant in the production and subsequent processes of the primary particles, for example, drying and molding, is not departing from the gist of the present invention.
본 발명은 구성목적 및 장점과 이의 산업이용성 등은 이하의 구체적 설명 및 첨부된 청구범위에 의하여 명백하게 부연된다.The object of the present invention and its advantages and industrial usability is clearly defined by the following detailed description and the appended claims.
본원 발명 목적에 따라 침전제는 공지된 피리딘, 피페리딘, 피페라진, 피리미딘등의 질소헤테로고리 화합물중에서 선택된 한 성분과 함께, 옥살산 및/또는 그 염이 사용된다. 사용되는 옥살산염은 암모늄염이나 리튬, 나트륨, 칼륨염을 사용하며, 양이온과 여분의 옥살산염들은 숙성후 여과 및 세정과정에서 제거되어져야 한다.According to the present invention, the precipitant is used oxalic acid and / or salt thereof with one component selected from nitrogen heterocyclic compounds such as known pyridine, piperidine, piperazine, pyrimidine and the like. The oxalates used are ammonium salts, lithium, sodium and potassium salts. The cations and extra oxalates should be removed during filtration and washing after aging.
상기 침전제중 피리딘, 피페리딘, 피페라진, 피리미딘 등 질소헤테로고리 화합물은 공지된 바와 같이 12-헤테로폴리산 및/또는 12-몰리브도바나도인산과 침전물을 형성하고, 촉매의 물성(표면적, 기공용적, 기공크기)을 조절하는 기능을 하며, 옥살산 및/또는 그 염의 침전제는 구리를 비롯, 12-헤테로폴리산과 침전을 형성치 않는 전이금속들을 탈륨, 세슘, 루미듐, 칼륨 및 질소헤테로고리 화합물의 헤테로폴리산염과 함께 효과적으로 공침되도록 하므로써 성분 분포가 균일한 일차 입자를 제조할 수 있게 한다.Nitrogen heterocyclic compounds such as pyridine, piperidine, piperazine and pyrimidine in the precipitant form precipitates with 12-heteropolyacid and / or 12-molybdovanadophosphoric acid as is known, and the physical properties of the catalyst (surface area, Pore volume, pore size), and oxalic acid and / or its salt precipitating agents include thallium, cesium, luminium, potassium and nitrogen heterocyclic compounds including copper and 12-heteropolyacids and non-precipitate transition metals. By effectively coprecipitation with the heteropolyacid of, it is possible to prepare primary particles with a uniform component distribution.
침전제의 사용량은 질소헤테로고리 화합물의 경우 일반식(1)에서 몰비로 6-2a 이상 2(3+f)-a 이하이고, 옥살산 및/또는 그 염의 침전제는 b 이상 5(b+c) 이하로 사용한다.The amount of the precipitant used is 6-2a or more and 2 (3 + f) -a in the molar ratio in the general formula (1) for the nitrogen heterocyclic compound, and the precipitant for oxalic acid and / or its salt is b or more and 5 or less (b + c) or less. Used as.
이하 본 발명의 촉매 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the catalyst production method of the present invention will be described in detail.
12-몰리브도인산을 물에 녹이고 정량의 인산과 오산화바나듐을 첨가한 후, 2시간 이상 환류시켜 바나듐이 몰리브덴자리에 치환된 몰리브도바나도인산의 진홍색 용액을 얻는다(용액 A). 비소 및 텅스텐이 중심원소와 축합원소로 첨가되는 경우 비소산화물이나 비소산 및 12-텅스토인산을 가하여 같은 방법으로 환류시켜 얻는다.12-molybdophosphate is dissolved in water, and quantitative phosphoric acid and vanadium pentoxide are added, followed by reflux for at least 2 hours to obtain a crimson solution of molybdovanadophosphoric acid in which vanadium is substituted for molybdenum sites (solution A). When arsenic and tungsten are added as the central element and condensation element, it is obtained by refluxing in the same manner by adding arsenic oxide, arsenic acid and 12-tungstoic acid.
이때, 용액 A를 얻는 방법은 상기한 방법 이외의 공지된 어떤 방법을 사용하여도 가능하다.At this time, the method of obtaining the solution A can also use any well-known method other than the above-mentioned method.
예를들어 삼산화몰리브덴 또는 몰리브덴산의 나트륨이나 암모늄염을 인산 및 오산화바나듐 또는 암모늄메타바나데이트와 함께 반응시켜서도 얻을 수 있다.For example, sodium or ammonium salts of molybdenum trioxide or molybdate can be obtained by reacting with phosphoric acid and vanadium pentoxide or ammonium metavanadate.
다른 용기에 구리 및 X, Y, 질소헤테로고리 화합물중에서 한가지, 옥살산 또는 그 염 중에서 선택된 적어도 한가지 이상의 침전제를 일정한 조성비로 섞어 녹인다(용액 B). 용액 B에서 구리와 옥살산만을 혼합하면 침전물을 형성하나, 질소헤테로고리 화합물중 하나, 예를 들어, 피리딘을 첨가하면 구리와 피리딘의 착화합물을 만들면서 많은 용액이 된다. 용액 A를 100℃ 이하에서 바람직하게는 30∼80℃로 유지하고, 격렬하게 교반하면서 용액 B를 가하고 3시간 이상 숙성시킨다. 숙성후, 슬러리액의 온도를 내려 실온 상태에서 30분 이상 교반시킨 후 여과하고 탈이온수로 세정한다.In another vessel, at least one precipitant selected from copper and one of X, Y, nitrogen heterocyclic compounds, oxalic acid or salts thereof is mixed and dissolved in a constant composition ratio (solution B). Mixing only copper and oxalic acid in solution B forms a precipitate, but addition of one of the nitrogen heterocyclic compounds, for example pyridine, results in many solutions making complexes of copper and pyridine. The solution A is kept at 100 degrees C or less, Preferably it is 30-80 degreeC, The solution B is added, stirring vigorously, and aged for 3 hours or more. After aging, the temperature of the slurry liquid is lowered, stirred at room temperature for 30 minutes or more, filtered and washed with deionized water.
상기 촉매 제조과정 중 Y성분으로 비스무트와 같이 비수용성 금속이 첨가되는 경우에는 질산비스무트를 묽은 질산용액에 녹이고, 이것을 용액 A에 먼저 가한후, 같은 방법으로 촉매를 제조한다.When a water-insoluble metal such as bismuth is added as a Y component in the catalyst preparation process, bismuth nitrate is dissolved in a dilute nitric acid solution, and this is first added to Solution A, and then a catalyst is prepared in the same manner.
여과된 케이크는 50∼150℃에서 건조하고 성형한다. 성형된 촉매입자의 기계적 강도를 향상시키기 위해서나, 반응열을 효과적으로 분산시켜 촉매 입자내에서의 축열을 억제시키기 위하여 실리카나 알루미나 등의 통상적인 담체나 실리콘카바이드, 실리콘나이트라이드 등의 미세섬유상 물질 또는 유리섬유 등을 섞어서 성형할 수 있다.The filtered cake is dried and molded at 50 to 150 ° C. In order to improve the mechanical strength of the formed catalyst particles, or to effectively disperse the heat of reaction to suppress the heat storage in the catalyst particles, conventional carriers such as silica or alumina, microfibrous materials such as silicon carbide and silicon nitride or glass fibers It can mix and shape | mold.
상기 담체들은 제조과정중 용액 A에 섞어서 제조하거나, 건조된 촉매입자와 균일하게 혼합한 후, 성형할 수 있다. 다만 섬유상물질을 첨가하는 경우에는 먼저 용액 A에 섞어서 제조하는 것이 바람직하다.The carriers may be prepared by mixing the solution A in the preparation process, or after mixing the dried catalyst particles with uniformity. However, when the fibrous material is added, it is preferable to mix the solution A first.
성형은 압출, 타정, 코팅, 성구법 등 어떤 방법을 사용해서도 성형 사용할 수 있으며, 성형체의 모양은 구형, 정제, 중공형 등 어느 형태로나 가능하다.Molding may be carried out using any method such as extrusion, tableting, coating, or globular method, and the shape of the molded body may be in any form such as spherical, tablet, hollow, and the like.
성형된 촉매는 소성과정을 거쳐 활성화되는데 질소분위기하에서 380∼450℃에서 2∼10시간 동안 일차 소성하고, 260∼420℃의 공기흐름하에서 2∼10시간 동안 이차 소성한다. 활성화시킨 촉매를 스테인레스스틸 튜브 반응기에 충전하고 고정상으로 반응시킨다.The formed catalyst is activated through a calcination process, which is first calcined at 380 to 450 ° C. for 2 to 10 hours under a nitrogen atmosphere, and then calcined for 2 to 10 hours under an air flow of 260 to 420 ° C. The activated catalyst is charged to a stainless steel tube reactor and reacted in a fixed bed.
촉매활성 실험결과의 정의는 다음과 같다.The catalytic activity test results are defined as follows.
* 반응물[생성물] : 메타크롤레인[메타크릴산], 이소부틸알데히드[메타크롤레인+메타크릴산], 이소부틸산[메타크릴산], 이소부틸산에스테르[메타크릴산에스테르+메타크릴산]* Reactant [product]: methacrolein [methacrylic acid], isobutyl aldehyde [methacrolein + methacrylic acid], isobutyl acid [methacrylic acid], isobutyl acid ester [methacrylic acid ester + methacrylic acid ]
[실시예 1]Example 1
12-몰리브도인산 100g을 300ml의 물에 녹이고, 85% 인산 0.49g과 오산화바나듐 4.26g을 가하고 12시간동안 가온상태에서 환류시켜 진홍색 용액을 얻는다(용액 A).100 g of 12-molybdate phosphoric acid is dissolved in 300 ml of water, 0.49 g of 85% phosphoric acid and 4.26 g of vanadium pentoxide are added and refluxed for 12 hours to obtain a crimson solution (solution A).
150ml의 물에 초산탈륨 2.3g, 질산세슘 12.5g, 질산구리 2.0g, 피리딘 16.9g, 옥살산 2.7g을 녹인다(용액 B).Dissolve 2.3 g of thallium acetate, 12.5 g of cesium nitrate, 2.0 g of copper nitrate, 16.9 g of pyridine, and 2.7 g of oxalic acid in 150 ml of water (solution B).
50℃로 유지되고 있는 용액 A에 SiC(지름 0.2∼0.5, 길이 50∼100μm) 10g을 가하고 격렬하게 교반하면서 용액 B를 가한다. 얻어진 노란색 슬러리액을 60℃에서 12시간 동안 숙성시키고, 실온에서 1시간 동안 교반한다. 슬러리액을 여과하고 100ml의 탈이온수로 한번 씻는다. 얻어진 케이크상 물질의 수분을 적당히 날려보내고 압출기에서 실린더 형으로 성형한다(지름 5mm, 길이 5mm).10 g of SiC (diameter 0.2-0.5, length 50-100 micrometers) is added to solution A maintained at 50 degreeC, and solution B is added, stirring vigorously. The resulting yellow slurry was aged at 60 ° C. for 12 hours and stirred at room temperature for 1 hour. The slurry solution is filtered and washed once with 100 ml of deionized water. The moisture of the cake-like material obtained is blown out appropriately and molded into a cylindrical shape in an extruder (5 mm in diameter and 5 mm in length).
성형체를 150℃에서 건조한 후, 질소분위기하에서 430℃에서 3시간 동안 일차 소성하고, 400℃ 공기분위기하에서 3시간 동안 이차소성한다.The molded body is dried at 150 ° C., first calcined at 430 ° C. for 3 hours under nitrogen atmosphere, and secondaryly calcined for 3 hours under 400 ° C. air atmosphere.
얻어진 촉매의 조성은 Cs1.45Tl0.2Cu0.18P1.1Mo12V1.0(산소를 제외한 원자비)+SiC이다.The composition of the catalyst obtained is Cs 1.45 Tl 0.2 Cu 0.18 P 1.1 Mo 12 V 1.0 (atomic ratio excluding oxygen) + SiC.
이 촉매를 스테인레스 스틸 반응기에 충전시키고 메타크롤레인(3.5%), 산소(7.7%), 스팀(15%), 질소(73.8%)로 이루어진 가스혼합물을 300℃에서 공간속도 1200hr-1인 조건으로 촉매층에 통과시켜 반응시킨다.The catalyst was charged to a stainless steel reactor and a gas mixture consisting of methacrolein (3.5%), oxygen (7.7%), steam (15%) and nitrogen (73.8%) was subjected to a space velocity of 1200 hr −1 at 300 ° C. Pass through the catalyst bed and react.
결과는 [표 1]에 나타내었다.The results are shown in [Table 1].
[실시예 2]Example 2
[실시예 1]과 같은 방법으로 촉매 슬러리액을 제조한다. 숙성과정에서 용액을 농축시켜 케이크-상 물질을 얻고 수분을 적당히 날려 보낸후, 실시예 1에서와 같은 방법으로 촉매를 제조한다.In the same manner as in [Example 1], a catalyst slurry liquid was prepared. The solution is concentrated in the aging process to obtain a cake-like material and the appropriate moisture is blown out to prepare a catalyst in the same manner as in Example 1.
얻어진 촉매의 조성은 Cs1.5Tl0.2Cu0.2P1.1Mo12V1.1(산소를 제외한 원자비)+SiC이었다.The composition of this catalyst was Cs 1.5 Tl 0.2 Cu 0.2 P 1.1 Mo 12 V 1.1 (atomic ratio excluding oxygen) + SiC.
이 촉매를 실시예 1에서와 같은 반응조건에서 메타크롤레인의 기상산화반응을 실시하였다.This catalyst was subjected to gas phase oxidation of methacrolein under the same reaction conditions as in Example 1.
반응성 실험결과는 [표 1]에 나타내었다.Reactivity test results are shown in [Table 1].
[비교실시예 1]Comparative Example 1
용액 A는 실시예 1에서와 같이 제조한다. 용액 B는 침전제로 옥살산을 사용하지 않고 피리딘 20.2g만을 사용하였다. 실시예 1에서와 같은 조건에서 용액 A에 SiC 10g을 가하고 교반하면서 용액 B를 가해 슬러리액을 제조한다. 숙성 후 슬러리액을 여과하지 않고 그대로 농축, 증발, 건조시켜 촉매를 제조하였다.Solution A is prepared as in Example 1. Solution B used only 20.2 g of pyridine without using oxalic acid as a precipitant. Under the same conditions as in Example 1, 10 g of SiC was added to Solution A, and solution B was added thereto while stirring to prepare a slurry liquid. After aging, the slurry solution was concentrated, evaporated, and dried without filtration to prepare a catalyst.
제조된 촉매의 조성은 Cs1.5Tl0.2Cu0.2P1.1Mo12V1.1(산소를 제외한 원자비)+SiC이었다.The composition of the prepared catalyst was Cs 1.5 Tl 0.2 Cu 0.2 P 1.1 Mo 12 V 1.1 (atomic ratio excluding oxygen) + SiC.
이 촉매를 실시예 1에서와 같은 반응조건에서 메타크롤레인의 기상산화반응을 실시하였다.This catalyst was subjected to gas phase oxidation of methacrolein under the same reaction conditions as in Example 1.
반응성 실험결과는 [표 1]에 나타내었다.Reactivity test results are shown in [Table 1].
[비교실시예 2]Comparative Example 2
비교실시예 1에서와 같은 방법으로 슬러리액을 제조한다. 숙성후 슬러리액을 여과하고 100ml 탈이온수로 한번 씻는다. 이후 실시예 1에서와 같은 방법으로 촉매를 제조하였다.A slurry solution is prepared in the same manner as in Comparative Example 1. After aging, the slurry solution is filtered and washed once with 100 ml deionized water. Thereafter, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 1.
제조된 촉매의 조성은 Cs1.45Tl0.2P1.1Mo12V1.0(산소를 제외한 원자비)+SiC로, 구리성분은 전부 여과되고 촉매에 잔존하지 않았다.The composition of the prepared catalyst was Cs 1.45 Tl 0.2 P 1.1 Mo 12 V 1.0 (atomic ratio excluding oxygen) + SiC, and all of the copper components were filtered out and remained in the catalyst.
이 촉매를 실시예 1에서와 같은 반응조건에서 메타크롤레인의 기상산화반응을 실시하였다.This catalyst was subjected to gas phase oxidation of methacrolein under the same reaction conditions as in Example 1.
실험결과는 [표 1]에 나타내었다.The experimental results are shown in [Table 1].
[실시예 3]Example 3
1L의 물에 삼산화몰리브덴 144.0g, 85% 인산 12.5g, 오산화 바나듐 8.27g을 가하고 24시간 동안 가온상태에서 환류시켜 진홍색 용액을 얻는다.144.0 g of molybdenum trioxide, 12.5 g of 85% phosphoric acid, and 8.27 g of vanadium pentoxide were added to 1 L of water, and the mixture was refluxed for 24 hours to obtain a crimson solution.
위 용액을 여과하여 불용성 고체를 제거한 후 농축시켜 붉은색의 결정을 얻는다.The solution is filtered to remove insoluble solids and then concentrated to give red crystals.
건조후 결정수를 결정하고, 70g을 취하여 200ml의 물에 녹인다(용액 A). 150ml의 물에 질산세슘 8.8g, 질산구리 1.4g, 피페리딘 12.7g, 옥살산나트륨 2.2g을 녹인다(용액 B).After drying, the water of crystallization is determined, 70 g of which is dissolved in 200 ml of water (solution A). Dissolve 8.8 g of cesium nitrate, 1.4 g of copper nitrate, 12.7 g of piperidine, and 2.2 g of sodium oxalate in 150 ml of water (solution B).
이후 실시예 1에서와 동일하게 제조한다.After the same preparation as in Example 1.
여과한 케이크상 물질을 100℃ 전기로에서 건조시키고, 실리카 분말 17g과 균일하게 혼합한 후, 성구기에서 성형한다. 제조된 촉매의 조성은Cs1.5Cu0.15P1.09Mo12V0.9(산소를 제외한 원자비)+SiO2이었다.The filtered cake-like material is dried in an electric furnace at 100 ° C., uniformly mixed with 17 g of silica powder, and then molded in a penis machine. The composition of the prepared catalyst was Cs 1.5 Cu 0.15 P 1.09 Mo 12 V 0.9 (atomic ratio excluding oxygen) + SiO 2.
실시예 1과 같은 반응조건에서 메타크롤레인의 기상산화반응을 실시하였다.Gas phase oxidation of methacrolein was carried out under the same reaction conditions as in Example 1.
실험결과는 [표 1]에 나타내었다.The experimental results are shown in [Table 1].
[실시예 4]Example 4
500ml의 물에 Na2MoO4·2H2O 113g과 85%-H3PO44.91g을 녹인다. 다른 용기에 NaVO(H2O) 5.96g을 100ml의 끓는 물에 녹여 몰리브데이트와 인산용액에 섞고 질산 40ml를 가하여 pH 2 이하로 한다(용액 A). 이후 제조법은 실시예 1과 같다.Dissolve 113 g of Na 2 MoO 4 · 2H 2 O and 4.91 g of 85% -H 3 PO 4 in 500 ml of water. In another container, 5.96 g of NaVO (H2O) is dissolved in 100 ml of boiling water, mixed with molybdate and phosphoric acid solution, and 40 ml of nitric acid is added to pH 2 or less (solution A). Since the manufacturing method is the same as in Example 1.
촉매 조성은 Ca1.4Cu0.2P1.1Mo12V0.9(산소를 제외한 원자비)+SiC이다. 실시예 1과 같은 반응조건에서 메타크롤레인의 기상산화반응을 실시한 결과를 [표 1]에 나타내었다.The catalyst composition is Ca 1.4 Cu 0.2 P 1.1 Mo 12 V 0.9 (atomic ratio excluding oxygen) + SiC. The gas phase oxidation reaction of methacrolein under the same reaction conditions as in Example 1 is shown in [Table 1].
[표 1]TABLE 1
[실시예 5]Example 5
12-몰리브도인산 100g을 300ml의 물에 녹이고 85% 인산 0.49g과 오산화바나듐 4.26g을 가하고 12시간동안 가온상태에서 환류시켜 진홍색 용액을 얻는다. 질산비스무트 2.1g을 1N 질산용액 30cc에 녹인 후 상기 용액에 가한다(용액 A).100 g of 12-molybdate phosphoric acid is dissolved in 300 ml of water, 0.49 g of 85% phosphoric acid and 4.26 g of vanadium pentoxide are added, and the mixture is refluxed for 12 hours to obtain a crimson solution. 2.1 g of bismuth nitrate is dissolved in 30 cc of 1N nitric acid solution and added to the solution (solution A).
150ml의 물에 질산구리 3.0g, 옥살산 3.2g, 피리딘 16.9g, 질산세슘 12.5g을 녹인다(용액 B). 50℃로 유지되고 있는 용액 A에 10g의 SiC(지름 0.2∼0.5, 길이 50∼100μm)를 가하고 격렬하게 교반하면서 용액 B를 적가한다.Dissolve 3.0 g of copper nitrate, 3.2 g of oxalic acid, 16.9 g of pyridine and 12.5 g of cesium nitrate in 150 ml of water (solution B). 10 g of SiC (diameter 0.2-0.5, length 50-100 micrometers) is added to the solution A maintained at 50 degreeC, and solution B is added dropwise, stirring vigorously.
얻어진 노란색 슬러리액을 60℃에서 12시간 동안 숙성시키고, 실온에서 1시간 동안 유지시킨다. 슬러리액을 여과하고, 얻어진 케이크-상 물질의 수분을 적당히 날려 보낸후, 압출기에서 실린더형으로 성형한다(지름 5mm, 길이 5mm). 실시예 1에서와 같은 조건에서 건조, 소성한다.The resulting yellow slurry was aged at 60 ° C. for 12 hours and maintained at room temperature for 1 hour. The slurry liquid is filtered, and the moisture of the cake-like material obtained is blown off appropriately, and then molded in a cylindrical shape in an extruder (5 mm in diameter and 5 mm in length). Drying and baking are carried out under the same conditions as in Example 1.
얻어진 촉매의 조성은 Cs1.45Cu0.27P1.1Mo12V1.0(산소를 제외한 원자비)+SiC이었다.The composition of this catalyst was Cs 1.45 Cu 0.27 P 1.1 Mo 12 V 1.0 (atomic ratio excluding oxygen) + SiC.
상기 촉매를 스테인레스 스틸 반응기에 충전시키고 이소부틸산(3.1%), 산소(2.8%), 스팀(6.2%), 질소(87.9%)로 이루어진 가스혼합물을 290℃에서 공간속도 2,800hr-1인 조건으로 촉매층에 통과시켜 반응시킨다.The catalyst was charged to a stainless steel reactor and a gas mixture consisting of isobutyl acid (3.1%), oxygen (2.8%), steam (6.2%) and nitrogen (87.9%) was subjected to a space velocity of 2,800 hr -1 at 290 ° C. The reaction is carried out by passing through the catalyst layer.
결과는 [표 2]에 나타내었다.The results are shown in [Table 2].
[비교실시예 3]Comparative Example 3
옥살산 침전제를 사용하지 않고 농축, 건조한 것 이외는 실시예 5와 같다.It is the same as Example 5 except having concentrated and dried without using an oxalic acid precipitation agent.
이소부틸산 산화탈수소 반응결과는 [표 2]에 나타내었다.Isobutyl acid oxidative dehydrogenation result is shown in [Table 2].
[실시예 6]Example 6
실시예 5와 같은 촉매를 스테인레스스틸 반응기에 충전시키고 이소부틸알데히드(3.1%), 산소(3.1%), 스팀(6.2%), 질소(87.9%)로 이루어진 가스혼합물을 280℃에서 공간속도 2,800hr-1인 조건으로 촉매층에 통과시켜 반응시킨다.A catalyst, such as Example 5, was charged to a stainless steel reactor and a gas mixture consisting of isobutylaldehyde (3.1%), oxygen (3.1%), steam (6.2%) and nitrogen (87.9%) at 280 ° C. was spaced at 2,800hr. It reacts by passing through a catalyst layer on condition of -1 .
결과는표 2에 나타내었다.The results are shown in Table 2.
[비교실시예 4]Comparative Example 4
촉매는 비교실시예 3과 같고 반응시험은 실시예 6과 같다.The catalyst is the same as in Comparative Example 3 and the reaction test is the same as in Example 6.
반응시험결과는 표 2에 나타내었다.The reaction test results are shown in Table 2.
[표 2]TABLE 2
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930006148A KR960003795B1 (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Process for the preparation of heteropoly-acid catalysts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930006148A KR960003795B1 (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Process for the preparation of heteropoly-acid catalysts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR960003795B1 true KR960003795B1 (en) | 1996-03-22 |
Family
ID=19353844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019930006148A KR960003795B1 (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Process for the preparation of heteropoly-acid catalysts |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR960003795B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005065822A1 (en) | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Lg Chem, Ltd. | Novel heteropolyacid catalyst and method for producing the same |
-
1993
- 1993-04-13 KR KR1019930006148A patent/KR960003795B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2005065822A1 (en) | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Lg Chem, Ltd. | Novel heteropolyacid catalyst and method for producing the same |
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