| 研究概要 |
アクロレイニ,アクリロニトリル等の炭素数3の中間原料は,現在プロピレンの酸化またはアニモ酸化で合成されているが,燃料ベースの評価しか受けていない安価なプロパンの転換でこれらの化学品を合成することを目的として本研究がはじめられた。すでに前年度までに,高濃度のプロパン(35〜40%)と酸素の混合ガスを,500℃付近で欠陥シーライト型の複合酸化物上に通すと,プロパンの転化率は20%以下と低いもの,60%以上の高選択率でアクロレインが生成し,さらにこの系にアンモニアが共存すると,65%の選択率でアクリロニトリルが生成することも見出した。また上記プロセスの反応機構が,プロパンが均一系ラジカル反応でプロピレンに酸化脱水素され,生じたプロピレンが触媒上でアクロレインまたはアクリロニトリルに転換することも明らかにした。
本年度は,反応の制御が難しい均一系反応のステップを含まない,純触媒反応プロセスとしてのプロパンの転換反応を検討した。モリブデンをベースとした多くの複合酸化物触媒をテストした結果,モリブデンをや・過剰に含むモリブデン酸コバルトが,プロパンの酸化脱水素を選択的に促進し,70%以上の高選択率でプロピレンを与えることを見出した。さらにこの反応を含めて,すべてのアルカンの酸化反応において,気相に酸素分子が存在せず,触媒の保有酸素のみで酸化を進めると,飛躍的に選択性が向上し,CO,CO_2の生成が抑制されることが明らかとなった。これらの結果を総合して,プロパンの接触酸化による転換プロセスは,反応の制御の容易な流動床を用いてプロパンの高濃度域で行うか,プロパンを酸素不在下で触媒で酸化し,環元された触媒を再酸化する移動床方式で行うか,酸化脱水素用触媒と生じたプロピレンを選択的に酸化する二元触媒系で行うかのいずれかが,最も勝れた結果を与えると結論した。
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