Устройство для получения смешанного раствора и способ приготовления смешанного раствора

Устройство для получения смешанного раствора и способ приготовления смешанного раствора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для получения смешанного раствора, содержащего дикарбоновую кислоту и Nb соединение, и способу приготовления указанного смешанного раствора.

Уровень техники

Обычно сложные оксиды металлов, содержащие несколько металлов, таких как молибден и ванадий, применяют в качестве катализатора для получения ненасыщенных нитрилов. Что касается состава сложных оксидов металлов, тип и отношение металлов интенсивно изучали, чтобы добиться дополнительного улучшения каталитических свойств.

Для получения катализатора сложного оксида металлов готовят суспензию, содержащую соль металла, составляющего катализатор, сушат ее распылением и прокаливают. На этом этапе, если суспензия, содержащая соль металла, не находится в однородном состоянии, получаемый катализатор также является неоднородным, не обеспечивая, следовательно, сложного оксида металла, имеющего оптимальный состав, как результат обширных вышеописанных исследований. Таким образом, требуется приготовить суспензию, в которой соль металла растворена равномерно, однако некоторые смешиваемые металлы образуют труднорастворимую соль, которую необходимо тщательно растворять.

Для растворения труднорастворимых соединений металлов известен способ, в котором добавляют различные кислоты, основания и хелатные соединения и нагревают. В частности, известно, что такие элементы как ниобий, тантал и подобные трудно растворимы, что затрудняет приготовление однородного раствора. Например, патентная литература 1 и 2 описывает способ приготовления водного Nb раствора путем добавления дикарбоновой кислоты, такой как щавелевая кислота, чтобы растворить Nb соединение для приготовления сложного оксида металлов.

Список цитируемой литературы

Патентная литература

[Патентная литература 1] Опубликованный японский патент № Н11-253801

[Патентная литература 2] Опубликованный японский патент № Н11-047598

Техническая проблема

Патентная литература 1 и 2 описывает оптимальное отношение дикарбоновой кислоты и Nb соединения во время приготовления катализатора для получения акрилонитрила из пропана. Однако, когда дикарбоновую кислоту добавляют с отношением, описанным в данной литературе для приготовления раствора ниобия, возникает проблема в том, что Nb соединение, растворимое в лабораторных условиях, остается частично нерастворенным в промышленных условиях, дикарбоновая кислота осаждается посередине трубы, или получается раствор ниобия, в котором дикарбоновая кислота растворена в большем количестве, чем назначенное количество.

Ввиду указанных проблем задачей настоящего изобретения является обеспечить устройство для получения смешанного раствора и способ приготовления смешанного раствора, с помощью которых уменьшается Nb соединение, остающееся нерастворенным или осажденным, и достигается высокий выход ниобия и производительность.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы настоящего изобретения провели обширные исследования для решения вышеуказанных проблем и обнаружили, что нерастворенное или осажденное Nb соединение уменьшается, а Nb выход и производительность по смешанному раствору увеличивают путем применения производственного устройства, оборудованного антикоррозионной смесительной емкостью, оборудованной модулем перемешивания, модулем нагрева и модулем охлаждения, и фильтром для фильтрации нерастворенного Nb соединения и осажденной дикарбоновой кислоты при прикладывании давления на этапе фильтрации, и, тем самым, осуществили настоящее изобретение.

Более конкретно, настоящее изобретение заключается в следующем.

[1]

Устройство для получения смешанного раствора, содержащее:

смесительную емкость для приготовления водного смешанного раствора, содержащего дикарбоновую кислоту и Nb соединение, и;

фильтр для указанного водного смешанного раствора, соединенный с указанной смесительной емкостью посредством трубы,

причем смесительная емкость является антикоррозионной и оборудована модулем перемешивания, модулем нагрева и модулем охлаждения для водного смешанного раствора, причем водный смешанный раствор, приготовленный в смесительной емкости, подают на указанный фильтр по трубе и фильтруют в фильтре под повышенным давлением.

[2]

Устройство для получения смешанного раствора по пункту [1], изложенному выше, в котором снаружи фильтра расположен кожух, и нагревающая среда и/или охлаждающая среда подается в указанный кожух, чтобы регулировать температуру фильтра.

[3]

Устройство для получения смешанного раствора по пункту [1] или [2], изложенному выше, в котором снаружи указанной смесительной емкости расположен кожух, и указанный кожух служит в качестве модуля нагрева, когда в него подают нагревающую среду, и служит в качестве модуля охлаждения, когда в него подают охлаждающую среду.

[4]

Устройство для получения смешанного раствора по любому из пунктов [1-3], изложенных выше, в котором указанная смесительная емкость выполнена из стекла и/или полимера на основе фтора или имеет внутреннюю поверхность, покрытую стеклом и/или полимером на основе фтора.

[5]

Устройство для получения смешанного раствора по любому из пунктов [1-4], изложенных выше, в котором резервуар для хранения фильтрата соединен с указанным фильтром и оборудован модулем измерения концентрации и модулем регулировки концентрации для фильтрата.

[6]

Устройство для получения смешанного раствора по любому из пунктов [1-5], изложенных выше, в котором указанная смесительная емкость оборудована модулем регулировки давления, и давление в смесительной емкости регулируют с помощью указанного модуля регулировки давления.

[7]

Способ приготовления смешанного раствора, содержащий этапы:

нагрева и перемешивания дикарбоновой кислоты, Nb соединения и воды в антикоррозионной смесительной емкости для получения водного смешанного раствора;

охлаждения и перемешивания указанного водного смешанного раствора; и

подачи указанного водного смешанного раствора в фильтр для фильтрации под повышенным давлением.

[8]

Способ приготовления смешанного раствора по пункту [7], изложенному выше, в котором на этапе фильтрации регулируют температуру водного смешанного раствора.

[9]

Способ приготовления смешанного раствора по пункту [7] или [8], изложенному выше, в котором на этапе нагрева и перемешивания дикарбоновой кислоты, Nb соединения и воды в антикоррозионной смесительной емкости для получения водного смешанного раствора ниобий и дикарбоновую кислоту растворяют в водном смешанном растворе.

[10]

Способ приготовления смешанного раствора по любому из пунктов [7]-[9], изложенных выше, в котором на этапе охлаждения и перемешивания водного смешанного раствора дикарбоновую кислоту осаждают из водного смешанного раствора.

[11]

Способ приготовления смешанного раствора по любому из пунктов [7]-[10], изложенных выше, дополнительно содержащий этапы:

измерения концентрации фильтрата, полученного после этапа фильтрации, и

добавления дикарбоновой кислоты и/или воды к фильтрату, когда мольное соотношение дикарбоновой кислоты/Nb не находится внутри заданного интервала.

[12]

Способ приготовления смешанного раствора по пункту [11], изложенному выше, в котором мольное соотношение дикарбоновой кислоты/Nb (=Х) в фильтрате регулируют до 1<X<4.

[13]

Способ приготовления смешанного раствора по любому из пунктов [7]-[12], изложенных выше, в котором дикарбоновая кислота представляет собой щавелевую кислоту.

[14]

Способ получения Мо-, V-, Sb- и Nb-содержащего катализатора, содержащий этапы:

получения смешанного раствора согласно любому из пунктов [7]-[13]; и

применения указанного смешанного раствора.

[15]

Способ получения ненасыщенного нитрила, в котором катализатор готовят способом по пункту [13], изложенному выше, и полученный катализатор приводят в контакт с пропаном или изобутаном, аммиаком и кислородом.

Преимущественный эффект изобретения

Согласно настоящему изобретению при приготовлении смешанного раствора, содержащего дикарбоновую кислоту и Nb соединение, нерастворенное или осажденное Nb соединение снижается, а Nb выход и производительность по смешанному раствору могут увеличиваться.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает пример схематичного изображения устройства для получения смешанного раствора согласно настоящему варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее варианты осуществления настоящего изобретения (далее называется "настоящий вариант осуществления") будут описаны подробно. Настоящее изобретение не ограничивается следующими вариантами осуществления и может выполняться с различными модификациями в пределах сущности и объема указанного изобретения.

На фигуре одинаковые элементы обозначаются одинаковыми символами, описание которых опущено. Относительное расположение слева, справа, вверху и внизу основано на относительном расположении, показанном на фигуре, если не указано иное. Масштаб устройства и элементов не ограничивается масштабом, показанным на фигуре.

Устройство для получения смешанного раствора согласно настоящему варианту осуществления представляет собой

устройство для получения смешанного раствора, содержащее смесительную емкость для приготовления водного смешанного раствора, содержащего дикарбоновую кислоту и Nb соединение, и фильтр для указанного водного смешанного раствора, соединенный трубой со смесительной емкостью,

причем смесительная емкость является антикоррозионной и оборудована модулем перемешивания, модулем нагрева и модулем охлаждения для водного смешанного раствора, причем водный смешанный раствор, приготовленный в указанной смесительной емкости, подают к фильтру по трубе и фильтруют в фильтре под повышенным давлением.

Фиг.1 показывает пример схематичного изображения устройства для получения смешанного раствора согласно настоящему варианту осуществления.

Устройство для получения смешанного раствора согласно настоящему варианту осуществления содержит антикоррозионную смесительную емкость. Смесительная емкость 1, показанная на фиг.1, оборудована впуском 2, перемешивающими лопастями 3, колпаком 4 смесительной емкости и кожухом 5. Смесительная емкость контактирует с водным смешанным раствором, содержащим дикарбоновую кислоту и Nb соединение, но, благодаря антикоррозионным свойствам, устойчива к эрозии и может стабильно применяться. В настоящем варианте осуществления "антикоррозионная" означает, что скорость коррозии составляет 0,2 мм/год или меньше, когда водный смешанный раствор поддерживают при 40°С, и кислотный раствор имеет концентрацию щавелевой кислоты 70 моль/(кг раствора).

Примеры антикоррозионных материалов включают в себя, по меньшей мере, один материал, выбранный из группы, состоящей из полимеров на основе фтора, стекол и силиконовых полимеров, и примеры смесительной емкости, содержащей антикоррозионный материал, включают в себя резервуары из полимеров на основе фтора, стеклянные резервуары и подобные. Применяемая здесь смесительная емкость должна иметь только антикоррозионную внутреннюю поверхность, которая контактирует с водным смешанным раствором, и может быть сделана из композитного материала из неантикоррозионного материала и антикоррозионного материала, и конкретные примеры включают в себя металлическую смесительную емкость с резервуаром из полимера на основе фтора и/или стеклянным резервуаром, установленным внутри. В частности, предпочтительной является смесительная емкость, имеющая внутреннюю поверхность, обработанную покрытием, таким как стеклянная облицовка (обработка с покрытием стеклом металлического продукта), которая может быть сделана в сложной форме и легко производится в резервуаре большого объема.

Устройство для получения смешанного раствора согласно настоящему варианту осуществления оборудовано смесительной емкостью и фильтром для водного смешанного раствора, соединенным трубой со смесительной емкостью, и смесительная емкость оборудована модулем перемешивания, модулем нагрева и модулем охлаждения для водного смешанного раствора. Смесительная емкость 1, показанную на фиг.1, соединена трубой 6 с фильтром 7, оборудованным колпаком 8 фильтра, и фильтр 7 содержит фильтровальную бумагу 9, расположенную внутри, так что покрывается выпуск на дне. Фильтр 7 имеет кожух 10, так что фильтр 7 нагревается, охлаждается или поддерживается при определенной температуре, пока смешанный раствор проходит сквозь фильтровальную бумагу. Кожух 10 представляет собой устройство, служащее как модуль нагрева и модуль охлаждения, который служит в качестве модуля нагрева, когда подается нагревающая среда, и служит в качестве модуля охлаждения, когда подается охлаждающая среда. Модуль нагрева и/или модуль охлаждения, показанный на фиг.1, представляет собой кожух, расположенный снаружи смесительной емкости, но модуль нагрева и/или модуль охлаждения может быть спиралью, расположенной снаружи и/или внутри смесительной емкости. Так как такая спираль не должна мешать перемешиванию водного смешанного раствора или не должна вызывать прилипания смешанного раствора, она предпочтительно находится снаружи смесительной емкости. Когда спираль находится внутри смесительной емкости, спираль предпочтительно выполнена из антикоррозионного материала, или внешняя поверхность спирали предпочтительно покрыта антикоррозионным материалом. Нагревающая среда не ограничивается, и могут применяться пар, горячая вода и подобное, и охлаждающая среда также не ограничивается, и могут применяться вода, спирт и подобное.

Модуль перемешивания для водного смешанного раствора обеспечивается в смесительной емкости. Способ перемешивания и форма модуля перемешивания не ограничиваются, но предпочтительны модули, которые способны демонстрировать требуемую мощность перемешивания, описанные ниже. В добавление к многоступенчатым мешалкам, якорным мешалкам, спиральным осевым мешалкам, спиральным ленточным мешалкам примеры модулей перемешивания включают в себя перемешивающие лопасти для слабовязкого раствора, такие как пропеллеры, дисковые турбины, лопастные турбины, лопастные турбины с искривленными лопастями, турбины с перьевыми лопастями и турбины с наклоненными лопастями. Смесительная емкость может быть оборудована устройством ультразвуковой вибрации. Ожидается, что применение ультразвуковой вибрации вместе с перемешиванием способствует растворению Nb соединения. Однако когда смесительная емкость сделана из стекла или покрыта стеклянной облицовкой, вибрация воздействует на емкость, возможно вызывая трещины, и поэтому предпочтительно делать ее из полимера, когда применяется устройство ультразвуковой вибрации.

Модуль перемешивания прямо контактирует с водным смешанным раствором и поэтому предпочтительно является антикоррозионным. Примеры антикоррозионного модуля перемешивания включают в себя перемешивающие лопасти, выполненные из полимера на основе фтора, перемешивающие лопасти, покрытые полимером на основе фтора или подобным, и перемешивающие лопасти, покрытые стеклянной облицовкой, причем перемешивающие лопасти, покрытые стеклянной облицовкой, являются предпочтительными.

Смесительная емкость предпочтительно покрыта колпаком для предотвращения попадания посторонних веществ и поддержания температуры водного смешанного раствора. Колпак может быть выполнен из того же материала, что и смесительная емкость, однако когда колпак не погружен в водный смешанный раствор, могут быть использованы некоторые металлы, имеющие относительно высокие антикоррозионные свойства, такие как SUS316, SUS316L и Hastelloy С, при условии, что предпочтительно используют металлы, которые покрыты стеклянной облицовкой. Колпак предпочтительно контактирует с основным корпусом смесительной емкости без зазора. Когда в смесительную емкость подают твердое вещество, твердое вещество может подаваться с открыванием каждый раз колпака или может подаваться с помощью пневматической переносящей системы из трубы, однако когда колпак основного корпуса открывают и закрывают, между колпаком и смесительной емкостью оседают частицы, или когда водный смешанный раствор внутри нагревают, пар может утекать, поэтому колпак предпочтительно обеспечивают специальным впуском для подачи частиц.

Колпак может быть оборудован кожухом в качестве модуля нагрева и/или модуля охлаждения. Когда смесительная емкость оборудована колпаком, внутреннее пространство смесительной емкости является замкнутой системой, и внутреннее давление иногда увеличивается или уменьшается во время нагрева или охлаждения водного раствора, как будет описано ниже, и по этой причине, когда смесительную емкость делают из стекла или покрывают стеклянной облицовкой, смесительная емкость может разрушаться. Чтобы предотвратить такое разрушение и поддерживать давление в системе, смесительную емкость предпочтительно оборудуют модулем регулировки давления, способным регулировать давление путем ввода воздуха в смесительную емкость. Модуль регулировки давления, например, обеспечен клапаном регулировки давления в основном корпусе и трубой для подачи сжатого газа, например воздуха, азота и кислорода, в систему, чтобы поддерживать постоянное давление внутри основного корпуса емкости.

Смесительная емкость соединяется с фильтром посредством трубы. Водный смешанный раствор фильтруется с помощью фильтра при повышенном давлении для производительности. Когда выполняют естественную фильтрацию, производительность фильтрата снижается и выход раствора снижается, тогда как, когда фильтрацию выполняют при пониженном давлении, температура фильтрата падает, так как часть фильтрата испаряется, и твердое вещество может осаждаться в фильтрате. Кроме того, так как фильтрат испаряется, концентрация раствора может меняться с увеличением времени фильтрации. Выражение "под повышенным давлением" означает состояние, в котором прикладывают давление так, что достигается давление выше чем нормальное давление, и избыток прикладываемого давления не ограничивается, но предпочтительно составляет 10 К/G или меньше, более предпочтительно 5 К/G или меньше, более предпочтительно 1 К/G или меньше. Даже когда давление превышает 10 К/G, фильтрация может протекать без каких-либо проблем, но производительность может быть снижена, так как остаток сдавливается, приводя к большему времени фильтрации.

Фильтрующий материал не ограничивается, и мембранные фильтры могут применяться в добавление к фильтровальной бумаге. Форма фильтра может выбираться надлежащим образом из тех, в которых могут применяться фильтрующие материалы. Размер фильтра может выбираться надлежащим образом соответственно количеству и др. получаемого смешанного раствора, но, с точки зрения производительности и стоимости устройства, отношение диаметр фильтра (мм)/количество водного смешанного раствора (кг) предпочтительно составляет от 0,5 до 3. Диаметр фильтра (мм) и количество водного смешанного раствора (кг), например, составляют от 500 до 4000 мм, от 0,2 до 8 т.

В зависимости от концентрации и температуры водного смешанного раствора, проходящего сквозь фильтр, иногда требуется сильно антикоррозионный фильтр, но когда температура фильтрата составляет от приблизительно 10 до приблизительно 20°С, фильтр может быть образован из металла, который является сравнительно антикоррозионным. Пример металла, который является сравнительно антикоррозионным, включает в себя SUS316, SUS316, Hastelloy С и подобные, описанные ранее. Кроме того, фильтр может быть оборудован модулем регулировки температуры. С помощью модуля регулировки температуры, обеспеченного в фильтре, температура фильтруемого водного смешанного раствора может увеличиваться, уменьшаться или сохраняться. Конкретные примеры модуля регулировки температуры включают в себя кожух, расположенный снаружи фильтра, регулирующую температуру спираль, установленную внутри резервуара, и подобное. Когда снаружи фильтра устанавливают кожух, нагревающую среду и/или охлаждающую среду подают в кожух, чтобы регулировать температуру фильтра. Альтернативно, устройство для получения смешанного раствора может быть расположено в месте, в котором температура регулируется до той же температуры, как температура во время фильтрации.

Фильтр присоединяется к смесительной емкости трубой, которая также предпочтительно образована из антикоррозионного материала, как в смесительной емкости. Предпочтительный материал трубы и режим те же, как в смесительной емкости. Однако когда температура водного смешанного раствора, проходящего сквозь трубу, является относительно низкой, труба может быть образована из сравнительно антикоррозионных металлов, таких как SUS316, SUS316, Hastelloy С и подобные.

Так как твердые вещества, такие как Nb соединение или дикарбоновая кислота, полученные и/или оставшиеся в водном смешанном растворе, могут блокировать трубу, предпочтительно обеспечивают одну или несколько труб, соединяющих смесительную емкость и фильтр. Данная труба предпочтительно имеет такой надлежащий диаметр, чтобы твердое вещество, осажденное из водного смешанного раствора, не вызывало блокировки. Более конкретно, диаметр предпочтительно составляет 1 дюйм (2,54 см) или больше. Труба предпочтительно соединяется с дном или нижней частью смесительной емкости. Водный смешанный раствор может подаваться из смесительной емкости в фильтр с использованием давления, насоса и т.д.; однако, учитывая появления коррозии на перекачивающих частях, требуется подача с использованием давления.

Указанная труба предпочтительно имеет модуль для поддержания температуры водного смешанного раствора, проходящего через нее. Коррозия трубы, вызываемая дикарбоновой кислотой и твердым веществом, осаждаемым в водном смешанном растворе и накапливаемым в трубе, может предотвращаться путем предотвращения температуры смешанного раствора от увеличения и/или уменьшения, пока водный смешанный раствор проходит через трубу. Указанная труба может представлять собой отслеживающую трубу, двухтрубную систему или обернутую теплоизолирующим материалом, так что смешанный раствор в трубе и смешанный раствор в смесительной емкости имеют одинаковую температуру. Выражение "отслеживающая труба" означает трубу, через которую охлажденная или нагретая жидкость проходит и располагается вдоль трубы, через которую проходит смешанный раствор, и отслеживающая труба обычно организована так, чтобы обе трубы контактировали друг с другом. Расположение отслеживающей трубы не ограничивается, но отслеживающая труба обычно обернута с равными интервалами вокруг трубы, через которую проходит смешанный раствор.

Дополнительно, к фильтру присоединяется резервуар для хранения фильтрата, и он также может быть оборудован модулем измерения концентрации и модулем регулировки концентрации для фильтрата. Фильтр 7, показанный на фиг.1, соединяется с резервуаром 12 трубой 11. Резервуар 12 может представлять собой любой резервуар, способный вмещать жидкость, и его форма и размер не ограничиваются.

Фильтрат, полученный после прохода через фильтр, содержится в резервуаре для хранения (Y) посредством резервуара (Х), присоединенного к фильтру ниже по потоку (нижняя часть фильтровальной бумаги 9 в фильтре 7, показанном на фиг.1), но, с точки зрения гибкого периода задерживания, резервуар для хранения (Y) предпочтительно является антикоррозионным. Предпочтительно устанавливать больше чем один резервуар (Y) с точки зрения производственной эффективности. Когда регулируют концентрацию смешанного раствора, резервуар для хранения (Y) предпочтительно соединяется трубой с баком (Z), образованным из коррозирующего материала. Резервуар 12, показанный на фиг.1, соединяется с баком 15 трубой 13, которая оборудована насосом 14 для направления раствора. Дополнительно, бак 15 обеспечен впуском 16 бака. Концентрацию дикарбоновой кислоты и концентрацию ниобия в фильтрате в резервуаре для хранения (Y) измеряют, используя модуль измерения концентрации, и когда концентрация является недостаточной, требуемое количество недостающего компонента помещают в бак (Z). Фильтрат вводят в бак и позволяют ему оставаться в состоянии, в котором дикарбоновая кислота и фильтрат контактируют друг с другом с растворением дикарбоновой кислоты и ниобия, с последующим возвратом надосадочной жидкости в резервуар для хранения (Y), вследствие чего может быть получен смешанный раствор, имеющий необходимую концентрацию дикарбоновой кислоты и/или концентрацию ниобия. Бак (Z), соединенный с резервуаром (Y), служит в качестве модуля регулировки концентрации.

Концентрационные требования к дикарбоновой кислоте и ниобию не должны быть строгими, и, когда соотношение дикарбоновая кислота/ниобий выражается, бак (Z) предпочтительно содержит дикарбоновую кислоту с точки зрения растворимости. Таким образом, чтобы достичь заданного соотношения дикарбоновой кислоты/ниобия, температуру охлаждения в смесительной емкости и фильтре устанавливают немного ниже чем температура охлаждения, при которой достигается заданное соотношение дикарбоновой кислота/ниобия, и после уменьшения количества дикарбоновой кислоты недостаток подают в бак и смешивают с фильтратом, чем обеспечивают поддержание соотношения дикарбоновая кислота/ниобий.

Способ приготовления смешанного раствора настоящего варианта осуществления содержит этапы

нагрева и перемешивания дикарбоновой кислоты, Nb соединения и воды в антикоррозионной смесительной емкости для получения водного смешанного раствора,

охлаждения и перемешивания указанного водного смешанного раствора и

подачи указанного водного смешанного раствора к фильтру и фильтрации под повышенным давлением.

В способе приготовления смешанного раствора настоящего варианта осуществления сначала дикарбоновую кислоту, Nb соединение и воду нагревают и перемешивают в антикоррозионной смесительной емкости, получая водный смешанный раствор.

Nb соединение не ограничивается, пока данное соединение содержит ниобий, но все они трудно растворимы и поэтому растворяются в присутствии дикарбоновой кислоты. Конкретные примеры Nb соединения включают гидрооксалат ниобия, аммониевый оксалат ниобия, NbCl₃, NbCl₅, Nb₂(С₂О₄)₅, Nb₂O₅, ниобиевые кислоты, Nb(ОС₂Н₅)₅, галогениды ниобия и аммоний галоидные соли ниобия, причем ниобиевые кислоты и гидрооксалат ниобия являются предпочтительными с точки зрения меньшего воздействия на другие металлы, когда водный смешанный раствор смешивают с другими металлами. Ниобиевые кислоты охватывают гидроксиды ниобия и оксиды ниобия. Так как Nb соединение иногда разлагается в зависимости от длительного хранения и протекания дегидрации, для приготовления водного смешанного раствора предпочтительно использовать свежее соединение сразу после его получения, но отчасти разложившееся соединение также может быть использовано.

Nb соединение может быть твердым веществом или суспензией до приготовления смешанного раствора. Когда используют ниобиевую кислоту, размер частиц предпочтительно небольшой с точки зрения легкости растворения. Ниобиевая кислота может промываться аммиачной водой и/или водой перед применением.

Примеры дикарбоновой кислоты включают щавелевую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту и глутаровую кислоту, однако, с точки зрения контроля чрезмерного восстановления оксида металла на стадии прокаливания во время получения катализатора, щавелевый ангидрид и дигидрат щавелевой кислоты являются предпочтительными. Можно добавлять одну дикарбоновую кислоту, или две или более дикарбоновых кислот могут добавляться в комбинации.

Концентрация ниобия во время приготовления водного смешанного раствора предпочтительно составляет от 0,1 до 1 (моль Nb/кг раствора), более предпочтительно от 0,1 до 0,9 (моль Nb/кг раствора), более предпочтительно от 0,1 до 0,8 (моль Nb/кг раствора). Когда концентрация ниобия находится ниже 0,1 (моль Nb/кг раствора), требуется большое количество раствора ниобия для подачи требуемого количества ниобия во время приготовления катализатора с использованием этого раствора, вследствие чего снижается содержание твердого вещества в растворе приготовления исходного материала катализатора, вследствие чего способность образования катализатора имеет тенденцию к ухудшению. Напротив, когда концентрация ниобия превышает 1 (моль Nb/кг раствора), труднорастворимое Nb соединение остается нерастворенным, вероятно затрудняя фильтрацию и затрудняя приготовление однородного смешанного раствора.

Концентрация дикарбоновой кислоты во время приготовления водного смешанного раствора предпочтительно составляет от 0,2 до 5 (моль Nb/кг раствора), более предпочтительно от 0,2 до 4,5 (моль Nb/кг раствора), более предпочтительно от 0,2 до 4 (моль Nb/кг раствора). Когда концентрация дикарбоновой кислоты находится ниже 0,2 (моль Nb/кг раствора), труднорастворимое Nb соединение остается нерастворенным, вероятно затрудняя фильтрацию и затрудняя приготовление однородного смешанного раствора. Напротив, когда концентрация дикарбоновой кислоты превышает 5 (моль Nb/кг раствора), избыточное количество кристаллов дикарбоновой кислоты осаждается на этапе охлаждения, описанном ниже, вероятно затрудняя фильтрацию и вызывая блокировку трубы. Мольное соотношение дикарбоновой кислоты/ниобия во время приготовления водного смешанного раствора предпочтительно составляет от 3 до 6. Когда мольное соотношение дикарбоновой кислоты/ниобия превышает 6, растворимость Nb соединения вероятно увеличивается, и ниобиевый компонент едва осаждается после охлаждения, увеличивая выход ниобия, однако, в то же время, дикарбоновая кислота вероятно осаждается в увеличенном количестве, снижая выход дикарбоновой кислоты. Напротив, когда мольное соотношение дикарбоновой кислоты/ниобия ниже 3, нерастворимое Nb соединение вероятно увеличивается, снижая выход ниобия.

Нижеописанное представляет собой пример способа приготовления смешанного раствора дикарбоновой кислоты/Nb с использованием устройства, содержащего фильтр, оборудованный кожухом, и щавелевой кислоты, используемой в качестве дикарбоновой кислоты, с отношением щавелевая кислота/ниобий 1 < щавелевая кислота/ниобий < 4 при концентрации ниобия от 0,3 до 1 моль/л.

Чтобы довести труднорастворимый ниобий до концентрации 0,3 моль/л или больше, предпочтительно, когда отношение щавелевая кислота/ниобий устанавливают больше чем 1, и температуры во время приготовления и/или фильтрования устанавливают, принимая во внимание насыщенную концентрацию. Чтобы довести концентрацию ниобия до величины от 0,3 до 1,0 моль/л, в зависимости от концентрации смешанного раствора, щавелевую кислоту и/или ниобий частично или полностью растворяют путем повышения температуры до более высокой концентрации, чем нужная концентрация, и затем температуру уменьшают до температуры, при которой достигается надлежащая насыщенная концентрация, с осаждением части щавелевой кислоты и/или ниобия, вследствие чего концентрация предпочтительно регулируется.

Нижеописанное представляет собой пример способа приготовления смешанного раствора, в котором концентрация ниобия составляет от 0,3 до 1,0 моль/л при 10°С.

Сначала воду помещают в смесительную емкость. Температура воды не ограничивается, но предпочтительно составляет от 10 до 70°С. Когда температура воды находится ниже 10°С, растворение щавелевой кислоты и ниобиевой кислоты, которые являются исходными материалами, происходит нелегко, тогда как, когда температура воды выше чем 70°С, окружность впуска становится мокрой от пара, и точное количество ниобия не может быть добавлено. Температура для добавления ниобиевой кислоты и щавелевой кислоты не ограничивается, и ниобиевую кислоту и щавелевую кислоту предпочтительно добавляют при 70°С или ниже по вышеописанной причине. Порядок добавления в этот момент несущественен. Однако, с точки зрения предотвращения нерастворения, предпочтительно добавлять ниобиевую кислоту и щавелевую кислоту после подачи воды. Исходное мольное отношение щавелевая кислота/ниобий составляет 5,0, а концентрация ниобия для приготовления составляет 0,520 (моль Nb/кг раствора). После образования суспензии может быть добавлено небольшое количество аммиачной воды.

Раствор нагревают до температуры от 80 до 95°С, однако предпочтительно повышать температуру со скоростью 1°С/ч, так как это требует большего времени для достижения заданной температуры и можно предотвратить разложение щавелевой кислоты, и предпочтительно повышать температуру со скоростью 30°С/ч или меньше, чтобы предотвратить разложение щавелевой кислоты, когда температура превышает 95°С.

Водный смешанный раствор, в котором растворены щавелевая кислота и Nb соединение, получают нагревом и перемешиванием раствора при температуре от 80 до 95°С. Время нагрева предпочтительно составляет от 30 мин до 4 часов, чтобы уменьшить нерастворенный ниобий и, из-за разложения щавелевой кислоты, предотвратить повторное осаждение ниобия, который был растворен в виде комплекса, образованного с щавелевой кислотой. Затем указанный водный смешанный раствор охлаждают до 40°С или ниже, и в этот момент скорость охлаждения предпочтительно составляет от 0,002 до 3°С/мин. Когда скорость охлаждения ниже 0,002°С/мин, ниобий, который растворен в виде комплекса, образованного с щавелевой кислотой, может повторно осаждаться из-за разложения щавелевой кислоты. С другой стороны, когда скорость охлаждения превышает 3°С/мин, растворенный комплекс ниобия вероятно осаждается, когда температура быстро падает, мешая образованию однородного раствора и снижая концентрацию ниобия в растворе, вследствие чего производительность может быть снижена. Когда выбирают заданную концентрацию при 10°С, предпочтительно, когда температуру водного смешанного раствора доводят до 30°С или ниже, чтобы осадить часть компонентов и регулировать концентрацию. В этом случае, после охлаждения раствора до 40°С или ниже, температура может поддерживаться при 30°С в течение нескольких часов, позволяя осаждение избыточной щавелевой кислоты, или может снижаться до от приблизительно 1 до приблизительно 15°С и поддерживаться при этой температуре. Когда температура ниже 1°С, вода в смешанном растворе может замерзать, принуждая водный смешанный раствор иметь неравномерную концентрацию. Когда температура превышает 30°С, щавелевая кислота растворяется в избыточном количестве, обеспечивая слишком высокую концентрацию щавелевой кислоты в водном смешанном растворе, затрудняя приведение концентрации к заданной концентрации. Чтобы начать фильтрацию после рекристаллизации щавелевой кислоты, предпочтительно, когда раствор поддерживают в течение 30 минут или больше при пониженной температуре. Однако когда раствор оставляют стоять в течение 3 дней или больше, кристаллы вырастают в смешанном растворе и на впуске в трубу, распространяющуюся до фильтра, вероятно приводя к блокировке трубы. На этапе приготовления этого водного смешанного раствора отношение щавелевой кислоты и ниобия можно регулировать в заданном интервале в зависимости от температуры, при которой поддерживают раствор.

Способ приготовления смешанного раствора настоящего варианта осуществления включает в себя этап подачи водного смешанного раствора на фильтр и фильтрации при повышенном давлении.

Фильтрацию выполняют при повышенном давлении с точки зрения эффективности фильтрации и увеличения производительности по смешанному раствору. Давление на этом этапе предпочтительно составляет от 0,1 до 10 К/G в свете производственной эффективности и свойств сопротивления давлению фильтровальной бумаги.

Любая фильтровальная бумага, имеющая тонкость 5 класса А или меньше, может быть использована, как необходимо, и, например, А № 3250, изготавливаемая AZUMI FILTER PAPER CO., LTD., может быть использована. Полученный таким образом фильтр