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KR800001379B1 - Catalytic ammoxidation of olefins to nitriles - Google Patents

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KR800001379B1
KR800001379B1 KR7501240A KR750001240A KR800001379B1 KR 800001379 B1 KR800001379 B1 KR 800001379B1 KR 7501240 A KR7501240 A KR 7501240A KR 750001240 A KR750001240 A KR 750001240A KR 800001379 B1 KR800001379 B1 KR 800001379B1
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KR
South Korea
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catalyst
reaction
propylene
bismuth
gas
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Expired
Application number
KR7501240A
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Korean (ko)
Inventor
우메무라 스미오
오오단 교오지
마쓰자께 도꾸오
나까무라 야스오
사와지 마사오
Original Assignee
유징쿨망
피씨유케이(Pcuk) 프로뒤쉬미퀴 유징쿨망
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Publication date
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

올레핀류의 촉매화학적 암옥시데이션에 의한 니트릴류의 제조방법Process for producing nitriles by catalytic chemical dark oxidation of olefins

본 발명은 프로필렌을 촉매화학적으로 암옥시데이션하여 아크릴로니트릴을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 상세히 말하면 프로필렌과 암모니아와 산소 등을 혼합한 반응용 혼합기체를 비교적 저온에서 종래의 촉매보다 활성이 향상된 촉매와 기상에서 접촉반응 시킴에 의하여 아크릴로니트릴을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the production of acrylonitrile by catalytic oxidization of propylene. More specifically, the present invention relates to a method for producing acrylonitrile by subjecting a reaction mixture gas containing propylene, ammonia, oxygen, and the like to be reacted at a relatively low temperature with a catalyst having enhanced activity than a conventional catalyst in a gas phase.

종래에 반응용으로 충입공급하는 올레핀을 기상에서 촉매화학적 암옥시데이션에 의하여 올레핀의 전환율을 감축함이 없이 사용한 올레핀에 해당하는 불포화니트릴을 제조함에 있어서, 희망하는 불포화니트릴로 되게하는 선택도를 증대시키기 위한 관점에서 여러종류의 반응용 촉매가 발표되었다. 이러한 목적에 사용하는 공지의 촉매류로는 예를 들면 몰리브덴, 비스무트 및 임의 분량의 인(燐)으로 구성한 일본특허공보 제5870/61의 촉매, 주석(錫)과 안티모니로 구성한 일본특허공보 제13966/62의 촉매, 우라늄과 안티모니로 구성한 일본특허공보 제24367/65에 발표된 촉매 및 철(鐵)과 안티모니로 구성한 일본특허공보 제19111/63에 발표된 촉매등으로 부터 알 수 있음과 같이 2종류 또는 그 이상의 금속원소의 결합에 의하여 구성 하였던 것이다. 그리고 일반적으로 희망하는 불포화니트릴에로의 선택도와 올레핀의 고도한 전환율의 두가지를 모두 고도화 하는 것은 곤난성이 많은 것이니, 예를 들면 고도한 선택도를 얻기 위하여는 전환율을 조절할 필요가 있었던 것이다. 이들 공지의 촉매로서는 불포화니트릴의 수율이 많아도 대략 70%이었다. 이와 같은 폐단은 접촉시간이 긴 것 및 반응온도가 높은 것등에 기인된 것이니, 예를 들면 반응온도 450℃ 또는 그 이상의 온도가 요구되었음에 기인된 것이어서, 이로 인하여 일정량의 촉매에 대한 불포화니트릴의 수율은 부득이 저하되었고 또 촉매의 수명은 단축되었던 것이다.In the production of unsaturated nitriles corresponding to olefins which are conventionally charged and supplied with olefins without reducing the conversion of olefins by catalytic chemical amoxidation in the gas phase, the selectivity for increasing the selectivity to the desired unsaturated nitriles is increased. In view of the above, various kinds of catalysts for reaction have been published. Known catalysts for this purpose include, for example, Japanese Patent Publication No. 5870/61 composed of molybdenum, bismuth and any amount of phosphorus, Japanese Patent Publication No. From the catalyst disclosed in Japanese Patent Publication No. 24367/65 consisting of 13966/62, the uranium and antimony, and the catalyst disclosed in Japanese Patent Publication No. 19111/63 consisting of iron and antimony. It was composed by the combination of two or more metal elements as shown. In general, it is often difficult to upgrade both the desired selectivity to unsaturated nitrile and the high conversion of olefins. For example, in order to obtain high selectivity, the conversion rate needs to be adjusted. As these well-known catalysts, even if there were many yields of unsaturated nitriles, it was about 70%. Such a closed end is caused by a long contact time and a high reaction temperature, for example, because a reaction temperature of 450 ° C. or higher is required, so that the yield of unsaturated nitrile for a certain amount of catalyst can be obtained. Silver was inevitably lowered and the life of the catalyst was shortened.

발명자 등은 올레핀을 암옥시데이션하는 촉매로 몰리브덴, 비스무트, 철, 코발트 등으로 구성한 촉매에 관하여 허다한 연구를 수행하였다. 그러나 상술한 촉매로 설령 올레핀의 전환율을 조절하는 경우에도 불포화니트릴에로의 선택도를 80% 또는 그 이상으로 되게 하거나 또는 그 수율을 80% 이상으로 얻음은 곤난 하였던 것이다.The inventors have conducted a number of studies on catalysts composed of molybdenum, bismuth, iron, cobalt and the like as catalysts for oxidizing olefins. However, even when controlling the conversion of olefins with the above-described catalyst, it was difficult to make the selectivity to unsaturated nitrile to 80% or more, or to obtain the yield of 80% or more.

따라서 본 발명의 중요한 목적은 좀 더 낮은 반응온도에서도 좀 더 고도한 전환율 및 선택도를 보유하는 촉매 또 비교적 높은 반응온도에서도 좀 더 수명이 장구한 암옥시데이션용 촉매를 얻는데 두고 있다.Therefore, an important object of the present invention is to obtain a catalyst having a higher conversion and selectivity even at a lower reaction temperature, and a catalyst for dark oxidation which has a longer life even at a relatively high reaction temperature.

본 발명이 갖는 전술 이외의 목적과 특징은 다음의 설명에 의하여 더 명백화될 것이다.Other objects and features of the present invention will become more apparent from the following description.

본 발명은 (A) 몰리브덴, (B) 비스무트, (C) 철, (D) 코발트, (E) 지르코늄 등의 산화물을 다음의 성분조성식에 표시한 원자비로 되게 구성한 촉매를 이용하여, 프로필렌과 암모니아와 산소로 되는 반응용 충입기체를 반응온도 300-550℃에서 0.3-20초간 촉매화학적 반응에 의한 암옥시데이션을 수행함으로써 아크릴로니트릴을 제조하는 방법이다.The present invention uses a catalyst comprising oxides such as (A) molybdenum, (B) bismuth, (C) iron, (D) cobalt and (E) zirconium in an atomic ratio as shown in the following ingredient formula. A method for producing acrylonitrile is performed by performing ammoxidation by catalytic chemical reaction of a reaction gas containing ammonia and oxygen at a reaction temperature of 300-550 ° C. for 0.3-20 seconds.

MoaBi CobFecZrdOe Mo a Bi Co b Fe c Zr d O e

위에 식에서 a,b,c 및 d는 비스무트를 기준으로 하여 각개 금속원소를 원자비로 표시한 정수치(正數値)로 a=1.0-20.0의 범위로 하되 5-15.0의 범위로 함이 바람직하며, b=1.0-10.0의 범위로 하되 2.0-8.0의 범위가 바람직하고, c=0.2-5.0의 범위로 하되 0.5-4.0의 범위가 바람직하며, d=0.05-4.0의 범위로 하되 1.0-2.0의 범위로 함이 바람직하고, e는 대체적으로 6-86까지로 낙착되는 정수치로 이는 각개 구성원소의 원자가를 충족시킬 수 있는 수치로 하는 것이다.In the above formula, a, b, c and d are integer values of each metal element in atomic ratios based on bismuth, preferably in the range of a = 1.0-20.0 but in the range of 5-15.0. b = 1.0-10.0, preferably 2.0-8.0, c = 0.2-5.0 but preferably 0.5-4.0, d = 0.05-4.0 It is preferable to set the range, and e is an integer value generally reduced to 6-86, which is a value that can satisfy the valence of each member.

본 발명의 촉매는 상술의 금속산화물의 조성범위에서 유익하고 또 효과적이나 지르코늄을 함유하지 않는 때는 니트릴에로의 선택도 및 기계적강도에 영향을 주는 것이다.The catalyst of the present invention is beneficial and effective in the composition range of the metal oxide described above, but when it does not contain zirconium, it affects the selectivity and mechanical strength to nitrile.

이 촉매를 제조하는 방법에는 일정의 제한이 없다. 다만위에 표시한 촉매의 성분식을 충족시키도록 각개 금속성분이 조성되는 경우는 이미 알려진 여하한 방법일지라도 본 발명의 촉매는 제조되는 것이다. 일반적으로는 이 촉매를 다음의 방법을로 제조한다. 각개의 금속함유화합물을 수성매체 중에서 침전물이 생성되도록 순차적으로 혼합하거나 또는 가급적 적은 분량의 물로 슬러리를 형성시킨다. 이리하여 되는 혼합물 즉 전술의 침전물 또는 슬러리는 건조후에 400-700℃에서 가열하소 한다.There is no limit to the method for producing this catalyst. However, in the case where each metal component is formed so as to satisfy the component formula of the catalyst indicated above, the catalyst of the present invention is produced even by any known method. Generally, this catalyst is prepared by the following method. Each metal-containing compound is mixed sequentially to form a precipitate in an aqueous medium or a slurry is formed with as little water as possible. The resulting mixture, ie the precipitate or slurry described above, is heated and calcined at 400-700 ° C. after drying.

이에 사용하는 출발물질로는 산화물 또는 염류이거나 또는 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 금속성분을 함유하는 각개의 화합물을 예시하면, 몰리브덴 함유화합물로는 몰리브덴산암모늄, 산화몰리브덴, 옥시염화몰리브덴산암모늄, 옥시염화몰리브덴 및 염화몰리브덴등을 들 수 있고, 비스무트 함유의 화합물로는 질산 비스무트, 산화비스무트, 수산화비스무트, 히드록시질산비스무트, 염화비스무트, 철분 함유의 화합물로는 산화철, 질산철, 수산화철, 염화철, 코발드 함유의 화합물로는 질산코발트, 산화코발트, 수산화코발트, 염화코발트 및 염화암모늄코발트를 들 수 있으며 지르코늄 함유의 화합물로는 질산지르코닐, 염화지르코닐, 산화지르코늄 및 수산화지르코늄 등을 들 수 있다.The starting material used for this may be an oxide or a salt or a mixture thereof. Examples of the compound containing a metal component include molybdenum-containing compounds, such as ammonium molybdate, molybdenum oxide, ammonium molybdate oxychloride, molybdenum oxychloride, and molybdenum chloride, and the bismuth-containing compound as bismuth nitrate , Bismuth oxide, bismuth hydroxide, bismuth hydroxy nitrate, bismuth chloride, iron-containing compounds iron oxide, iron nitrate, iron hydroxide, iron chloride, cobalt-containing compounds cobalt nitrate, cobalt oxide, cobalt hydroxide, cobalt chloride and chloride Ammonium cobalt and the zirconium-containing compounds include zirconyl nitrate, zirconyl chloride, zirconium oxide and zirconium hydroxide.

본 발명의 촉매제조에 관한 하나의 바람직한 방법을 다음에서 설명한다. 미리 확인된 분량의 몰리브덴산암모늄을 온수에 용해 한다. 이 수용액에 미리 확인한 분량의 질산비스무트를 질산용 액에 용해한 용액과 미리 확인한 분량의 질산제2철과 질산제1코발트와 질산지르코닐 등의 수용액을 동시에 한방울씩 적가하면서 교반하여 슬러리로 형성 시킨다. 이 술러리를 가열하여 건조한 다음 400-700℃로 가열하소한다. 가열하소한 것을 분말화하여 희망하는 형상과 크기의 펠렛트 또는 과립으로 형성시킨다. 별개의 촉진제 또는 담체(擔體)를 첨가하려는 경우에는 침전물의 건조에 앞서는 단계에서 첨가함이 바람직 하다.One preferred method for producing the catalyst of the present invention is described below. A predetermined amount of ammonium molybdate is dissolved in warm water. A solution of bismuth nitrate previously identified in the aqueous solution in nitric acid solution and a predetermined amount of ferric nitrate, an aqueous solution of ferrous nitrate, and cobalt nitrate and zirconyl nitrate are added dropwise at the same time to form a slurry. The slurry is heated to dry and then calcined to 400-700 ° C. The calcined powder is powdered to form pellets or granules of the desired shape and size. If a separate promoter or carrier is to be added, it is preferred to add it in a step prior to drying of the precipitate.

X선분석의 결과에 의하여 본 발명촉매의 주요부는 예를 들면 몰리브덴산코발트, 몰리브덴산철, 몰리브덴산지르코늄, 철산비스무트 및 지르콘산비스무트 등과 같은 2종류 또는 그 이상의 금속산화물 형태로 구성되었고 소부분은 단일금속의 산화물 형태로 되어 있음이 증명 되었다.As a result of X-ray analysis, the main part of the catalyst was composed of two or more types of metal oxides such as, for example, cobalt molybdate, iron molybdate, zirconium molybdate, bismuth ferrate, and bismuth zirconate, and a small part of the catalyst It is proved that the metal is in the form of oxide.

이 촉매는 단독으로 또는 공지의 담체와 결합하여 사용할 수 있다. 반응의 진행에 좋은 영향을 주는 담체로는 예를들면 실리카, 알루미나, 알루미나-실리카, 규산염 및 이들과유사한 것으로서 가열처리에 의하여 활성화를 방지한 것 등은 이를 유용한 담체로 이용할 수 있다. 이들 담체는 희망에 따라 임의로운 분량을 사용한다.This catalyst can be used alone or in combination with a known carrier. As a carrier having a good influence on the progress of the reaction, for example, silica, alumina, alumina-silica, silicate and the like, and those which prevent activation by heat treatment can be used as useful carriers. These carriers use any amount as desired.

이촉매를 이용하는 방식은 유동상방식 이건 또는 고정상방식이건 어느 것이나 채택할 수 있다. 촉매의 크기와 형상은 한정적인 것 아니며, 1차적으로는 유동상 또는 고정상의 어느방식인가에 따라 결정하는 것이다. 이 촉매에 요구되는 기계적강도를 주기위하여는 공지의 합당한 방법으로 성형 또는 조립(造粒)한다.The use of this catalyst can be either fluid bed or stationary bed. The size and shape of the catalyst is not limited and is primarily determined by either the fluidized bed or the fixed bed. In order to give the mechanical strength required for this catalyst, it is molded or granulated in a known manner.

본 발명을 수행함에 있어서 공급하는 프로필렌은 고도하게 순수한 것이 필요한 것 아니며, 예를 들면 프로판 및 부탄 등과 같은 포화탄화수소를 함유하는 프로필렌도 이를 사용할 수 있다. 그러나 예를 들면 어느 특정의 반응조건에서 불필요한 부생성물을 생성할 수 있는 아쎄틸렌, n-부틸렌 및 이와 유사한 물질은 어느 한계량을 초과하면 암옥시데이션반응에 영향을 주는 것이므로 이는 제거하는 것이다.In carrying out the present invention, the propylene to be supplied is not required to be highly pure, and propylene containing saturated hydrocarbons such as propane and butane may also be used. However, for example, acetylene, n-butylene and similar substances that can produce unwanted by-products under certain reaction conditions are removed because they will affect the dark oxidization reaction if certain limits are exceeded.

같은 이유로 암옥시데이션 반응에 영향이 없는 희석성물질은 유해한 결과를 갖어오지 않으므로, 이는 충입용혼합기체 중에 함유 되어도 무방하다. 이러한 종류의 희석물질로는 수증기, 질소, 탄산가스 등을 예시할 수 있다. 반응용 혼합기체 중에 함유되는 이들의 희석기체의 분량은 프로필렌 1몰에 대하여 0.5몰보다 많음이 바람직하다. 전술의 혼합기체 중 수증기는 단순한 희석제로서의 작용 이외에 아크릴로니트릴의 생성에 대한 선택도를 향상시키는 작용을 겸하는 것이며 또 촉매활성을 지속시키는 작용을 겸하는 것이다. 그러므로 특히 반응을 고정방식으로 진행시킬 때는 반응용 충입기체 중에 수증기를 첨가하는 것이 일반적으로 바람직 하다. 첨가하는 수증기의 분량은 프로필렌 1몰에 대하여 적어도 0.5몰로 함이 바람직하다. 그리고 반응을 유동상식으로 수행할 경우는 반응에 의하여 생성되는 물이 수증기로 작용하므로 별도로 수증기를 첨가할 필요가 없다.For the same reason, diluents that do not affect the cancer oxidation reaction do not have harmful consequences, so they may be contained in the charging mixture gas. Examples of such diluents include water vapor, nitrogen, carbon dioxide, and the like. The amount of these diluent gases contained in the reaction mixture gas is preferably more than 0.5 moles with respect to 1 mole of propylene. In addition to the simple diluent, the water vapor in the above-mentioned mixed gas serves to improve the selectivity for the production of acrylonitrile, and also to maintain the catalytic activity. Therefore, it is generally preferred to add water vapor to the reaction charge gas, especially when the reaction proceeds in a fixed manner. The amount of steam to be added is preferably at least 0.5 mole with respect to 1 mole of propylene. When the reaction is carried out in a fluidized bed, water generated by the reaction acts as water vapor, so it is not necessary to add water vapor separately.

본 발명의 암옥시데이션반응에 소요되는 산소원으로는 순수산소 또는 여하한 종류의 산소함유기체라 할지라도 모두 이용할 수 있다. 특히 공기는 유리하게 이용할 수 있다. 반응용 혼합기체 중의 산소함량은 1몰의 프로필렌에 대하여 산소 0.8-4몰의 범위로 하며, 1몰 내지 대략 2.5몰의 비율로 함이 바람직 하다. 상술의 범위 보다 산소를 초과시키는 때는 불필요한 1산화탄소 및 탄산가스 등을 부생하게 된다. 그와 반대로 산소의 공급량이 위의 범위 보다 미달되는 경우는 희망하는 생성물의 생성에 관한 선택도가 감축된다.As the oxygen source required for the dark oxidation reaction of the present invention, even pure oxygen or any kind of oxygen-containing gas can be used. In particular, air can be used to advantage. The oxygen content in the reaction gas mixture is in the range of 0.8-4 moles of oxygen per mole of propylene, and preferably in the range of 1 moles to about 2.5 moles. When oxygen is exceeded than the above range, unnecessary carbon monoxide, carbon dioxide, and the like are byproducts. On the contrary, if the oxygen supply amount is less than the above range, the selectivity regarding the production of the desired product is reduced.

반용응 혼합기체 중의 암모니아는 프로필렌 1몰에 대하여 0.5-3몰의 비율로 하되 0.8-1.2몰의 비율로 함이 바람직하다.The ammonia in the semi-adaptive mixed gas is preferably 0.5-3 mol to 1 mol of propylene, but preferably 0.8-1.2 mol.

암옥시데이션반응은 통상적으로 상압에서 수행하는 것이나 필요하면 약간 가압 또는 약간감압상태로 하여 수행할 수도 있다.The dark oxidation reaction is usually carried out at normal pressure, but if necessary, may be carried out under a slightly pressurized or slightly reduced state.

이 반응의 온도범위는 300-550℃로 하는 바 350-500℃ 사이로 함이 바람직 하다. 반응온도를 이 보다 초과 시키면 프로필렌의 분해를 유발하고 선택도를 감축하며 또 불필요한 부반응을 촉성하게 된다. 가장 적당한 성과를 얻기 위하여는 대략 400℃에서 반응을 진행시킨다.The temperature range of this reaction is preferably 300-550 ° C., preferably between 350-500 ° C. Exceeding the reaction temperature leads to decomposition of propylene, reduced selectivity and triggered unwanted side reactions. In order to obtain the most suitable performance, the reaction is carried out at about 400 ° C.

본 방법의 수행에서 촉매와의 접촉시간은 0.3-20초로 하는 것이며, 0.5-15초로 함이 바람직 하다. 접촉시간을 위의 상한 보다 초과 시키면 반응생성물을 분해하며 또 희망하지 않는 다른 부반응을 유발한다.The contact time with the catalyst in carrying out the process is 0.3-20 seconds, preferably 0.5-15 seconds. Exceeding the contact time above the upper limit will degrade the reaction product and cause other undesirable side reactions.

본 발명을 다음의 실시예 및 비교실시예로 설명하는 바, 이들 실시예에 한하여 본 발명의 범위가 여하한 경우에도 제한될 수는 없으며, 이는 다만 본 발명의 설명으로 게기하는 것이다. 이들 실예에서 게기하는 %는 특별히 규정하는 경우 이외는 중량표시의 %이며 또 “전환율 %”와 “선택도 %” 및 “수율 %”는 다음의 산식에 의하여 산출되는 것이다.The present invention will be described in the following examples and comparative examples, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any case, which is only to be described in the description of the present invention. Unless otherwise specified, the percentages indicated in these examples are% of the weight indication, and "conversion%", "selectivity%" and "yield%" are calculated by the following formula.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

위에서 말한 수율은 1차통과분의 수율을 의미한다.The yield mentioned above means the yield of the first pass.

[실시예 1]Example 1

물 450ml에 몰리브덴산암모늄[(NH4)6No7O24.4H2O] 318.6g을 용해한 것을 탕욕상에서 온도 80℃로 유지 한다. 이용액을 교반하면서 15%의 질산 110ml에 질산 비스무트 [Bi(NO3)3. 5H2O] 87.6g을 용해한 용액과 질산제2철 [Fe(NO3)3. 6H2O] 72.9g과 질산제 1코발트 [Co(NO3)2. 6H2O] 210.0g과 질산지르코닐 [ZrO(NO3)2. 2H2O] 9.6g을 80℃의 물 200ml에 용해한 용액을 동시에 적가한다. 이리하여 얻는 슬러리를 교반 및 가열하여 건고시켜서 분말로 얻는다. 이 분말을 타볼렛트로 성형한 것을 승온속도 20℃/hr로 510℃까지 가열하고 같은 온도에서 10시간 가열하소 하여 촉매로 만든다.318.6 g of ammonium molybdate [(NH 4 ) 6 No 7 O 24 .4H 2 O] was dissolved in 450 ml of water at a temperature of 80 ° C. in a bath. Bismuth nitrate [Bi (NO 3 ) 3. To 110 ml of 15% nitric acid while stirring the solution. 5H 2 O] solution of 87.6 g of ferric nitrate [Fe (NO 3 ) 3 . 6H 2 O] 72.9 g and nitrate cobalt [Co (NO 3 ) 2 . 6H 2 O] 210.0 g and zirconyl nitrate [ZrO (NO 3 ) 2 . 2H 2 O] was added dropwise at the same time a solution of 9.6 g dissolved in 200 ml of water at 80 ℃. The slurry thus obtained is stirred and heated to dryness to obtain a powder. This powder was formed into a tablet by heating it to 510 ° C at a heating rate of 20 ° C / hr, and calcined at the same temperature for 10 hours to form a catalyst.

이같이 하여 제조한 촉매에 함유되는 원소성분의 원자비는 Mo : Bi : Co : Fe : Zr : O = 10 : 1 : 4 : 1 : 0.2 : 37.4로 된다.The atomic ratio of the element component contained in the catalyst thus prepared is set to Mo: Bi: Co: Fe: Zr: O = 10: 1: 4: 1: 0.2: 37.4.

이같이 하여 얻은 촉매 8ml를 내경 8mlm인 유리체 U형 [반응관 내에 충입 한다. 프로필렌, 암모니아, 공기 및 수증기의 4개성분을 각기 1.0 : 1.0 : 11.0 : 2.0의 몰비로 혼합한 반응용혼합기체를 촉매가 충입되고 400℃로 유지한 상술의 반응관 내로 150ml/min의 유속으로 통과 시킨다. 이 때의 접촉시간은 3.2초이다.8 ml of the catalyst thus obtained are charged into a vitreous U-type [reaction tube having an internal diameter of 8 mlm. A reaction mixture gas containing four components of propylene, ammonia, air, and water vapor in a molar ratio of 1.0: 1.0: 11.0: 2.0, respectively, was charged at a rate of 150 ml / min into the above-described reaction tube filled with a catalyst and maintained at 400 ° C. Pass it through. The contact time at this time is 3.2 seconds.

그 결과 프로필렌의 전환율과 아크릴로니트릴에로의 선택도 및 아크릴로니트릴의 수율은 각기 94.2%, 85.2%, 80.3%이다.As a result, the conversion of propylene, the selectivity to acrylonitrile and the yield of acrylonitrile were 94.2%, 85.2% and 80.3%, respectively.

[실시예 2 내지 10][Examples 2 to 10]

상술의 실시예 1의 그것과 동일한 방법으로 촉매를 제조하되 아래의 제1표에 표시함과 같이 조성비 만을 변동시킨 촉매를 사용한다. 이같이 조성한 각종의 촉매를 사용하여 실시예 1과 같은 방법에 의하여 암옥시데이션을 수행한다. 그 결과는 제1표에 표시한다.A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 above, but using only a catalyst whose composition ratio was varied as shown in the first table below. Amoxidation is performed by the method similar to Example 1 using the various catalysts comprised in this way. The results are shown in the first table.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

[실시예 11]Example 11

몰리브덴산암모늄 [(NH4)6No7O24.4H2O] 395.5g을 물 644ml에 교반용해 한다. 이 용액을 90℃로 유지 한고, 교반하에서 물 428.5ml에 질산제 1코발트 [Co(NO3)2. 6H2O] 391.1g과 질산제2철 [Fe(NO3)3. 6H2O] 90.5g을 용해한 용액과 10% 질산용액 385ml에 질산비스무트 [Bi(NO3)3. 5H2O] 108.7g 질산지르코닐 [ZrO(NO3)2. 2H2O] 15.0g을 용해한 용액을 동시에 적가한다. 다음에는 실리카용액 (이는 쇼쿠바이가세이회사제품으로 SiO2함량 30%인 것임) 1667g을 상술의 슬러리에 첨가한다. 이리하여 얻는 슬러리 전체를 대략 1시간 동안 교반한 다음 대략 200℃에서 스프레이법으로 건고 한다. 이리하여 얻은 미분은 평균 직경이 60μ으로 되는 분말이며 이를 20℃/hr의 승온속도 600℃로 가열하여 같은 온도에서 10시간 동안 하소 한다.395.5 g of ammonium molybdate [(NH 4 ) 6 No 7 O 24 .4H 2 O] is stirred and dissolved in 644 ml of water. The solution was kept at 90 ° C., and 1 cobalt nitrate [Co (NO 3 ) 2 . 6H 2 O] 391.1 g and ferric nitrate [Fe (NO 3 ) 3 . 6H 2 O] Bismuth nitrate [Bi (NO 3 ) 3 ] in 385 ml of a solution of 90.5 g dissolved in 10% nitric acid solution. 5H 2 O] 108.7 g Zirconyl nitrate [ZrO (NO 3 ) 2 . 2H 2 O] 15.0 g dissolved in the solution was added dropwise at the same time. Next, 1667 g of a silica solution (which is manufactured by Shokubai Kasei Co., Ltd., having a SiO 2 content of 30%) is added to the slurry described above. The whole slurry thus obtained is stirred for about 1 hour and then dried by spraying at about 200 ° C. The fine powder thus obtained was a powder having an average diameter of 60 μ. The fine powder was heated to a temperature rising rate of 600 ° C. at 20 ° C./hr and calcined at the same temperature for 10 hours.

이리하여 얻은 촉매의 조성성분이 갖는 원자비는 Mo : Bi : Co : Fe : Zr : O = 10 : 1 : 6 : 1 : 0.25 : 39.5이고 SiO2의 함유량은 50%이다.The atomic ratio of the composition component of the catalyst thus obtained is Mo: Bi: Co: Fe: Zr: O = 10: 1: 6: 1: 0.25: 39.5 and content of SiO 2 is 50%.

이리하여 되는 촉매 150ml를 내경 36mm이고 길이 420mm 되는 유동상식 반응장치 내에 충입한다. 이 반응장치의 온도를 m440℃로 유지 시키고, 이에 프로필렌과 암모니아와 공기 등 3개 성분의 몰비가 각기 1 : 1.1 : 12로 되게 혼합한 반응용기체를 1927ml/min의 유속으로 통과 시킨다. 촉매와의 접촉시간은 4.68초이다.Thus, 150 ml of the catalyst is charged into a fluidized bed reactor having an inner diameter of 36 mm and a length of 420 mm. The temperature of the reactor is maintained at m440 ° C, and the reaction vessel is mixed at a flow rate of 1927 ml / min so that the molar ratio of propylene, ammonia and air, such as three components, is 1: 1.1: 12. The contact time with the catalyst is 4.68 seconds.

프로필렌의 전환율과 아크릴로니트릴에로의 선택도 및 아크릴로니트릴의 수율은 각기 96.2%, 83.9%, 80.7% 이었다.The conversion of propylene, the selectivity to acrylonitrile and the yield of acrylonitrile were 96.2%, 83.9% and 80.7%, respectively.

[실시예 12]Example 12

모든 제조조건을 실시예 11의 그것과 같이하고 다만 촉매조성용화합물의 원자비만을 Mo : Bi : Co : Fe : Zr : O = 10 : 1 : 5 : 1 : 0.5 : 40으로 조성하여 SiO250%로 되게 함유시킨 촉매를 제조한다. 이 촉매를 사용하여 실시예 11에서 설명한 그것에 준하여 프로필렌의 암옥시데이션반응을 수행한다.As its all production conditions in Example 11, and just the atom obesity catalyst Sung compound Mo: Bi: Co: Fe: Zr: O = 10: 1: 5: 1: 0.5: The composition of the 40 SiO 2 50% A catalyst was prepared to be contained. This catalyst was used to carry out the dark oxidation reaction of propylene in accordance with that described in Example 11.

그 결과 프로필렌의 전환율과 아크릴로니트릴에로의 선택도와 아클리로니트릴의 수율은 각기 97.6%와 84.5%와 82.5%로 되었다.As a result, the conversion of propylene, the selectivity to acrylonitrile and the yield of acrylonitrile were 97.6%, 84.5% and 82.5%, respectively.

[비교실시예 1]Comparative Example 1

질산지르코닐의 첨가만을 하지 않고 나머지는 모두 실시예 1의 그것에 준하여 촉매를 제조한다. 이 촉매의 성분원자비는 Mo : Bi : Co : Fo : O = 10 : 1 : 4 : 1 : 37이다.A catalyst was prepared in accordance with that of Example 1 without addition of only zirconyl nitrate. The component atomic ratio of this catalyst is Mo: Bi: Co: Fo: O = 10: 1: 4: 1:37.

이 촉매를 실시예 1의 방법과 같이 사용하여 프로필렌 암옥시데이션반응을 수행한다. 프로필렌의 전환율과 아크릴로니트릴에로의 선택도와 아클리로니트릴의 수율은 각기 94.5%와 82.1% 및 77.6% 이었다.This catalyst was used in the same manner as in Example 1 to carry out the propylene amoxidation reaction. The conversion of propylene, selectivity to acrylonitrile and yield of acrylonitrile were 94.5%, 82.1% and 77.6%, respectively.

[비교실시예 2]Comparative Example 2

촉매를 구성하는 각 원소성분의 원자비 만을 Mo : Bi : Co : Fe : Zr : O = 3 : 1 : 4 : 1.1 : 18로 하고 다른 모든 조건은 실시예 1의 그것에 준하여 제조한 촉매를 사용하여 실시예 1의 방법에 준하여 프로필렌의 암옥시데이션을 수행한다. 프로필렌의 전환율과 아크릴로니트릴에로의 선택도와 아클리로니트릴의 수율은 각기 92.5%와 70.6% 및 70.3% 이었다.Only the atomic ratio of each element component constituting the catalyst is set to Mo: Bi: Co: Fe: Zr: O = 3: 1: 4: 1.1: 18, and all other conditions were carried out using the catalyst prepared according to that of Example 1. Amoxidation of propylene is carried out according to the method of Example 1. The conversion of propylene, selectivity to acrylonitrile and yield of acrylonitrile were 92.5%, 70.6% and 70.3%, respectively.

Claims (1)

프로필렌 또는 프로필렌 함유기체와 암모니아와 산소 또는 공기로 되는 반응용 혼합기체로서 질소, 탄산가스, 수증기 등에서 선택되는 불활성기체를, 반응용 혼합기체에 함유되는 프로필렌 1몰비량에 대하여 적어도 0.5 몰비량으로 첨가 내지 첨가 없는 반응용 충입기체를 촉매와 접촉시켜서 암옥시데이션 시킴으로써 아크릴로니트릴의 제조를 수행함에 있어서, (A) 몰리브덴, (B) 비스무트, (C) 철, (D) 코발트 및 (E) 지르코늄 등을 다음의 조성식에 표시한 원자비로 되는 촉매와 상술의 반응용 혼합기체 와를 온도 300 내지 550℃에서 접촉반응 시킴을 특징으로 하는 프로필렌의 암옥시데이션에 의한 아크릴로니트릴을 제조방법.A propylene or propylene-containing gas and an inert gas selected from nitrogen, carbon dioxide, water vapor, and the like as a reaction gas mixture consisting of ammonia, oxygen, or air, are added in an amount of at least 0.5 mol relative to 1 mole ratio of propylene contained in the reaction mixture gas. (A) molybdenum, (B) bismuth, (C) iron, (D) cobalt and (E) zirconium in carrying out the preparation of acrylonitrile by ammoxidation by contacting the reaction filler gas without addition to the catalyst. A method for producing acrylonitrile by amoxidation of propylene, wherein a catalyst having an atomic ratio represented by the following compositional formula and the aforementioned reaction gas mixture are subjected to a catalytic reaction at a temperature of 300 to 550 ° C. MoaBi CobFecZrdOe Mo a Bi Co b Fe c Zr d O e 위 조성식에서 a,b,c 및 d는 각기 비스무트를 기준으로 하고서 표시한 각개 원소의 원자비이며, a=1.0-20.0, b=1.0-10.0, c=0.2-5.0, d=0.05-4.0, e는 6-86사이의 수치로 되는 바, 이는 각개 구성원의 원자가를 충족시키는 수치로 되는 것이다.In the above formula, a, b, c and d are the atomic ratios of the respective elements expressed on the basis of bismuth, a = 1.0-20.0, b = 1.0-10.0, c = 0.2-5.0, d = 0.05-4.0, e is a number between 6 and 86, which meets the valence of each member.
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