| 研究概要 |
酸素と高濃度のプロパン(35〜40%)を含むガスを,500℃付近の温度で欠陥シ-ライト型の混合酸化物触媒上で反応させると,プロパンの転化率10〜20%で,60%の選択性でアクロレインが生成することを見出した。(発表論文1,3)この反応は転化率は低いものの,高濃度のプロパンを原料ガスとして用いており,工業反応にとって重要な対空時収率は,現行法のプロピレンの酸素による含酸素化合物生成法に対抗できる可能性をもつ。触媒としては,Bi_<0.85>Nb_<0.55>Mo_<0.45>O_4,Bi_<0.85>Ta_<0.55>Mo_<0.45>O_4,Bi_1Ce_1Mo_3O_<12>,Bi_<0.85>V_<0.55>Mo_<0.45>O_4等が有効で,特に最後の触媒に少量の銀を加えたものは最も高いアクロレインへの選択性を示す。反応は,反応容器の形態,触媒層に触れる以前に反応温度で通過する空間の体積,C_3H_6とO_2の比やC_3H_6の絶体濃度が高いことが重要で,プロパンがラジカル的な酸化で,プロピレンに脱水素され,生成したプロピレンが接触的に含酸素不飽和化合物に酸化されていることが明らかとなった。
また上記反応は,プロパンの直接アンモ酸化によりアクロニトリルを合成するプロセスにも有効であることを見出した。(発表論文2)アクロレインへの酸化とほぼ同じ触媒が有効で,プロパンの転化率10〜20%で不飽和ニトリルへの選択性は65%とかなり高い結果を示す。この反応も対空時収率が高く,プロパン価格はプロピレンよりかなり低いので,若し未反応のプロパンの上手な回収法さへ確立されれば,天然ガス素の新しい炭素資源の利用法として有望なプロセスとなることが考えられる。さらに同様の反応条件下で,イソブタンの酸化およびアンモ酸化を検討したが,こちらはα_1βー不飽和化合物への選択性が35%を超えず,現在さらに最適反応条件を検討中である。
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