JP2000086543A - Production of cyclic olefin - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ルテニウム触媒存在下
に単環芳香族炭化水素を水素添加してシクロオレフィン
を製造する方法に関するものである。シクロオレフィン
類、特にシクロヘキセン類は有機化学工業製品の中間原
料としてその価値が高く、特にポリアミド原料、リジン
原料などとして有用である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for producing a cycloolefin by hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon in the presence of a ruthenium catalyst. Cycloolefins, particularly cyclohexenes, have high value as intermediate materials for organic chemical products, and are particularly useful as polyamide materials, lysine materials, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】シクロオレフィン類の製造方法は様々な
方法が知られており、その中でも単環芳香族炭化水素を
ルテニウム触媒を用いて部分的に水素添加する方法が最
も一般的であり、選択率や収率を改良アップする方法と
して、触媒成分や担体の種類、あるいは反応系への添加
物としての金属塩などについて検討した結果が多く報告
されている。2. Description of the Related Art Various methods for producing cycloolefins are known, and among them, a method of partially hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon using a ruthenium catalyst is the most common method. As a method for improving the yield and yield, there have been reported many results of studies on types of catalyst components and supports, metal salts as additives to the reaction system, and the like.
【0003】その中でも、シクロオレフィンの収率が比
較的高い、水及び亜鉛が共存する反応系においては、例
えば、(1)単環芳香族炭化水素を水及び少なくとも1
種の亜鉛化合物の共存下、中性もしくは酸性条件下に水
素により部分還元するに際し、触媒として30〜200
Åの平均結晶子径を有する金属ルテニウムを主成分とす
る粒子を担体に担持した触媒を用いて行う方法(特公平
8−25919号公報)、(2)ルテニウム触媒の存在
下に、単環芳香族炭化水素を部分的に水素添加してシク
ロオレフィンを製造するに当たり、反応系中に、飽和溶
解度以下の量の、酸化亜鉛及び水酸化亜鉛の中の少なく
とも1種をすべて溶解状態で存在させて行う方法(特公
平5−12331号公報)、(3)単環芳香族炭化水素
を水の存在下、水素により部分還元するに際し、200
Å以下の平均結晶子径を有する金属ルテニウムを主成分
とする水素化触媒粒子を用い、少なくとも1種の固体性
塩基性亜鉛の共存下、中性または酸性の条件下に反応を
行う方法(特公平8−19012号公報)、(4)亜鉛
を予め含有したルテニウム化合物を還元することによっ
て得られるルテニウム触媒を用いて、水及び水溶性亜鉛
化合物存在下、酸性条件で単環芳香族炭化水素を水素に
より部分還元する方法(特公平2−16736公報)な
どが提案されている。[0003] Among them, in a reaction system in which water and zinc coexist with a relatively high yield of cycloolefin, for example, (1) monocyclic aromatic hydrocarbon is converted into water and at least 1
When partially reducing with hydrogen under neutral or acidic conditions in the coexistence of various zinc compounds, 30-200
(2) a method comprising using a catalyst in which particles mainly composed of metal ruthenium having an average crystallite diameter of 主 成分 are supported on a carrier (Japanese Patent Publication No. H8-25919); (2) a monocyclic aromatic compound in the presence of a ruthenium catalyst; In producing a cycloolefin by partially hydrogenating an aromatic hydrocarbon, in a reaction system, at least one of zinc oxide and zinc hydroxide is present in a dissolved state in an amount equal to or less than the saturation solubility. (3) When a monocyclic aromatic hydrocarbon is partially reduced with hydrogen in the presence of water, 200
方法 A method in which the reaction is carried out under neutral or acidic conditions in the presence of at least one kind of solid basic zinc using hydrogenation catalyst particles mainly composed of metal ruthenium having an average crystallite diameter of not more than Japanese Patent Publication No. Hei 8-19012), (4) Using a ruthenium catalyst obtained by reducing a ruthenium compound containing zinc in advance, a monocyclic aromatic hydrocarbon is produced under acidic conditions in the presence of water and a water-soluble zinc compound. A method of partial reduction with hydrogen (Japanese Patent Publication No. 2-16736) has been proposed.
【0004】さらに、ルテニウム触媒を用いて水及び硫
酸亜鉛存在下に単環芳香族炭化水素を水素により部分還
元してシクロオレフィンを得る方法において、水相中の
硫酸亜鉛濃度が反応成績にどの様に影響するかについて
も検討が既に行われており、シクロオレフィンの選択率
が最も高くなる最適硫酸亜鉛濃度が存在することが知ら
れている(Applied Catalysis A:General,89(19
92)77−102)。Further, in a method of obtaining a cycloolefin by partially reducing a monocyclic aromatic hydrocarbon with hydrogen in the presence of water and zinc sulfate using a ruthenium catalyst, the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase depends on the reaction results. Studies have already been conducted to determine whether or not it affects the concentration of zinc sulfate, and it is known that there is an optimum zinc sulfate concentration at which the selectivity of cycloolefin is the highest (Applied Catalysis A: General, 89 (19)
92) 77-102).
【0005】ルテニウム触媒を用いて単環芳香族炭化水
素を部分的に水素により部分水素添加してシクロオレフ
ィンを製造する方法を工業的に実施しようとする場合に
は、効率的生産の妨げになる触媒の入れ替え頻度を出来
るだけ少なくしたいので、長期間触媒を使用することが
好ましい。しかし、その場合にシクロオレフィンの選択
率が経時的に変化することが見出された。触媒を用いて
反応を開始した後、極初期においてはシクロオレフィン
の選択率は一般的に向上するが、さらにその後にはシク
ロオレフィンの選択率は低下していく。製造目的である
シクロオレフィンの選択率が低下することはできるだけ
避けた方が効率的である。[0005] If a process for producing a cycloolefin by partially hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon with hydrogen partially using a ruthenium catalyst is to be carried out industrially, efficient production is hindered. It is preferable to use the catalyst for a long period of time because it is desired to reduce the frequency of replacing the catalyst as much as possible. However, it has been found that the cycloolefin selectivity then changes over time. After the reaction is started using the catalyst, the selectivity of cycloolefin generally increases in the very early stage, but thereafter, the selectivity of cycloolefin decreases. It is more efficient to avoid the decrease in the selectivity of the cycloolefin for the purpose of production as much as possible.
【0006】しかしながら、上記の先行文献には触媒の
長期使用によるシクロオレフィン選択率の低下について
の解決方法に触れたものはなく、また触媒の長期使用に
よるシクロオレフィン選択率の変化、特にその低下につ
いての記述さえない。[0006] However, none of the above-mentioned prior art documents mentions a solution to the decrease in cycloolefin selectivity due to long-term use of the catalyst. There is no description.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ルテニウム
触媒を長期間使用した場合に発生するシクロオレフィン
の選択率の低下を、反応系に存する水相中の金属硫酸塩
の濃度を変化させていくことで解決し、単環芳香族炭化
水素を水素添加してシクロオレフィンを効率良く製造す
る方法を提供することを目的としている。The object of the present invention is to reduce the selectivity of cycloolefin generated when a ruthenium catalyst is used for a long period of time by changing the concentration of metal sulfate in the aqueous phase in the reaction system. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently producing a cycloolefin by hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ルテニウ
ム触媒、水及び金属硫酸塩存在下、単環芳香族炭化水素
を水素により部分水素添加して反応させ、シクロオレフ
ィンを製造するに当たり、驚くべき事実として触媒の存
する水相中に溶解した金属硫酸塩の最適濃度が触媒を長
期間使用することで変化することを見出し、常にその最
適濃度に合わせてあるいはその最適濃度に近づけて該金
属硫酸塩濃度を変化させることでシクロオレフィンの選
択率の低下を大きく押さえ込むことに成功し、本発明を
完成するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have found that a monocyclic aromatic hydrocarbon is partially hydrogenated and reacted with hydrogen in the presence of a ruthenium catalyst, water and metal sulfate to produce a cycloolefin. As a surprising fact, it has been found that the optimum concentration of the metal sulfate dissolved in the aqueous phase containing the catalyst changes with the use of the catalyst over a long period of time, and the metal sulfate is always adjusted to or close to the optimum concentration. By changing the sulfate concentration, the decrease in cycloolefin selectivity was successfully suppressed, and the present invention was completed.
【0009】すなわち、本発明は下記の通りである。 1)ルテニウム触媒、水及び金属硫酸塩存在下、単環芳
香族炭化水素を水素により部分水素添加して反応させ、
シクロオレフィンを製造するに当たり、触媒の存する水
相中に溶解した金属硫酸塩濃度を変化させつつ反応を行
うことを特徴とするシクロオレフィンの製造方法。That is, the present invention is as follows. 1) In the presence of a ruthenium catalyst, water and a metal sulfate, a monocyclic aromatic hydrocarbon is partially hydrogenated with hydrogen and reacted.
A method for producing a cycloolefin, comprising: performing a reaction while producing a cycloolefin while changing the concentration of a metal sulfate dissolved in an aqueous phase containing a catalyst.
【0010】2)該金属硫酸塩濃度を増加させつつ反応
を行うことを特徴とする上記1記載の方法。 3)該金属硫酸塩が少なくとも硫酸亜鉛を含む金属硫酸
塩であることを特徴とする上記1または2記載の方法。 4)該水相中の金属硫酸塩の濃度が1×10-5〜5.0
mol/lの範囲で金属硫酸塩の濃度を変化させること
を特徴とする上記1〜3記載の方法。2) The method according to the above 1, wherein the reaction is carried out while increasing the concentration of the metal sulfate. 3) The method according to 1 or 2, wherein the metal sulfate is a metal sulfate containing at least zinc sulfate. 4) The concentration of the metal sulfate in the aqueous phase is 1 × 10 −5 to 5.0.
4. The method according to any one of the above 1 to 3, wherein the concentration of the metal sulfate is changed within the range of mol / l.
【0011】5)該水が該単環芳香族炭化水素の0.5
〜20重量倍存在することを特徴とする上記1〜4のい
ずれかに記載の方法。 6)該ルテニウム触媒が、予めルテニウム化合物を還元
して得られる金属ルテニウムからなることを特徴とする
上記1〜5のいずれかに記載の方法。 7)該ルテニウム触媒が、非担持型触媒であって該金属
ルテニウムの平均結晶子径が200Å以下であることを
特徴とする上記6記載の方法。5) The water is 0.5% of the monocyclic aromatic hydrocarbon.
The method according to any one of the above items 1 to 4, wherein the method is present in an amount of up to 20 times by weight. 6) The method according to any one of 1 to 5 above, wherein the ruthenium catalyst comprises a metal ruthenium obtained by previously reducing a ruthenium compound. (7) The method according to (6) above, wherein the ruthenium catalyst is an unsupported catalyst and the average crystallite size of the metal ruthenium is 200 ° or less.
【0012】8)該ルテニウム化合物が、亜鉛化合物を
含有するルテニウム化合物であって、ルテニウムに対し
て亜鉛を0.1〜50重量%含有することを特徴とする
上記7記載の方法。 以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明における
単環芳香族炭化水素とは、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、及び通常炭素数1〜4の低級アルキル基で置換した
ベンゼン等である。(8) The method according to the above (7), wherein the ruthenium compound is a ruthenium compound containing a zinc compound, and contains 0.1 to 50% by weight of zinc based on ruthenium. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The monocyclic aromatic hydrocarbon in the present invention includes benzene, toluene, xylene, benzene usually substituted with a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the like.
【0013】本発明の反応圧力は一般に10〜200a
tmで好ましくは20〜70atmである。反応圧力が
低すぎるとシクロオレフィンの選択率が低下し、また反
応圧力が高すぎると反応器に供給する水素や単環芳香族
炭化水素を高圧にしなければならず、共に非効率的であ
る。また、本発明において、反応温度は、一般に50〜
250℃でるあが、好ましくは100〜200℃であ
る。反応温度が低すぎると反応速度が低下し、反応温度
を上げすぎると触媒であるルテニウムの平均結晶子径の
成長を促進する結果を招く。The reaction pressure of the present invention is generally from 10 to 200 a.
tm is preferably 20 to 70 atm. If the reaction pressure is too low, the selectivity of the cycloolefin decreases, and if the reaction pressure is too high, the hydrogen and monocyclic aromatic hydrocarbon to be supplied to the reactor must be made high, which is both inefficient. In the present invention, the reaction temperature is generally 50 to
Although it is 250 ° C, it is preferably 100 to 200 ° C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate will decrease, and if the reaction temperature is too high, the result will be to promote the growth of the average crystallite size of ruthenium as a catalyst.
【0014】本発明で用いるルテニウム触媒は、数々の
ルテニウム化合物を予め還元して得られる金属ルテニウ
ムからなる触媒である。このルテニウム化合物には、例
えば、塩化物、臭化物、ヨウ化物などのハロゲン化物、
あるいは硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、あるいは各種のル
テニウムを含む錯体、例えばルテニウムカルボニル錯
体、ルテニウムアセチルアセトナート錯体、ルテノセン
錯体、ルテニウムアンミン錯体、及び、係る錯体から誘
導される化合物を用いることができる。さらに、これら
ルテニウム化合物を2種以上混合して用いることも一向
に差し支えない。The ruthenium catalyst used in the present invention is a catalyst comprising metal ruthenium obtained by previously reducing various ruthenium compounds. The ruthenium compounds include, for example, chlorides, bromides, halides such as iodides,
Alternatively, a nitrate, a sulfate, a hydroxide, or a complex containing various rutheniums, for example, a ruthenium carbonyl complex, a ruthenium acetylacetonate complex, a ruthenocene complex, a ruthenium ammine complex, and a compound derived from such a complex can be used. . Further, the use of a mixture of two or more of these ruthenium compounds can be used.
【0015】これらのルテニウム化合物の還元法として
は、水素や一酸化炭素などによる接触還元法、あるいは
ホルマリン、水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラジンなど
による化学還元法が用いられる。このうち好ましくは水
素による接触還元であり、通常50〜450℃、好まし
くは100〜400℃の条件で還元活性化する。還元温
度が50℃未満では還元に時間がかかりすぎ、また、4
50℃を超えるとルテニウムの凝集が進み、活性や選択
性に悪影響を及ぼすことがある。尚、この還元は気相で
行っても液相で行ってもよいが好ましくは液相還元であ
る。液相中で還元操作を行うことで、反応に悪影響を及
ぼす不純物の除去が同時に行えるからである。As a method for reducing these ruthenium compounds, a catalytic reduction method using hydrogen or carbon monoxide, or a chemical reduction method using formalin, sodium borohydride, hydrazine or the like is used. Of these, catalytic reduction with hydrogen is preferred, and reduction activation is usually performed at 50 to 450 ° C, preferably 100 to 400 ° C. If the reduction temperature is less than 50 ° C., it takes too much time to reduce,
If the temperature exceeds 50 ° C., the aggregation of ruthenium proceeds, which may adversely affect the activity and the selectivity. The reduction may be performed in a gas phase or a liquid phase, but is preferably a liquid phase reduction. By performing the reduction operation in the liquid phase, impurities that adversely affect the reaction can be removed at the same time.
【0016】また、ルテニウム化合物の還元前もしくは
還元後において、他の金属や金属化合物、例えば、亜
鉛、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、コ
バルト、ニッケル、鉄、銅、金、白金などやかかる金属
の化合物を加えることによって得られるルテニウムを主
体とするものを用いてもよい。かかる金属や金属化合物
を使用する場合には、ルテニウム原子に対する原子比と
して通常0.001〜20の範囲で選択される。この中
でも好ましくは亜鉛や亜鉛化合物であり、亜鉛や亜鉛化
合物はルテニウム化合物を還元する前に加えられるのが
好ましく、その加える量としてはルテニウムに対して亜
鉛が0.1〜50重量%含有する量がとりわけ好まし
い。Before or after the reduction of the ruthenium compound, other metals or metal compounds such as zinc, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, cobalt, nickel, iron, copper, gold, platinum, and the like, A compound mainly composed of ruthenium obtained by adding a compound may be used. When such a metal or metal compound is used, it is usually selected in the range of 0.001 to 20 as the atomic ratio to the ruthenium atom. Among them, zinc and a zinc compound are preferable, and the zinc and the zinc compound are preferably added before the reduction of the ruthenium compound. Is particularly preferred.
【0017】ルテニウム触媒は、担体に担持させて使用
しても良い。担体としては特に制限されるものではない
が、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、カルシウ
ム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバル
ト、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ハフニウ
ム、タングステンなど、あるいは、かかる金属の酸化
物、複合酸化物、水酸化物、硫酸塩、難水溶性金属塩、
あるいは、このような担体となりうるものを2種以上化
学的あるいは物理的に組み合わせた化合物や混合物など
が例示される。ルテニウムの担持方法としては特に制限
されるものではないが、吸着法、イオン交換法、浸せき
法、共沈法、乾固法などが例示される。ルテニウムの担
持量についても特に制限されるものではないが、通常担
体に対して0.001〜20重量%である。しかし好ま
しくは、ルテニウムを担体に担持せず、そのまま用いた
方がよい。The ruthenium catalyst may be used by being supported on a carrier. The carrier is not particularly limited, but may be magnesium, aluminum, silicon, calcium, titanium, vanadium, chromium, manganese, cobalt, iron, nickel, copper, zinc, zirconium, hafnium, tungsten or the like, or such a metal. Oxides, composite oxides, hydroxides, sulfates, poorly water-soluble metal salts,
Alternatively, compounds and mixtures in which two or more such carriers can be chemically or physically combined are exemplified. The method for supporting ruthenium is not particularly limited, and examples thereof include an adsorption method, an ion exchange method, an immersion method, a coprecipitation method, and a drying method. The amount of ruthenium supported is not particularly limited, but is usually 0.001 to 20% by weight based on the carrier. However, it is preferable that ruthenium is used as it is without being supported on a carrier.
【0018】さらに、ルテニウム触媒がルテニウム化合
物を予め還元することによって得られる金属ルテニウム
からなる非担持型触媒の場合、該金属ルテニウムの平均
結晶子径は好ましくは200Å以下である。これを超え
る平均結晶子径では活性点が存在するルテニウム触媒の
表面積が減少し、触媒活性が低下するので効率的ではな
い。このルテニウム触媒の平均結晶子径の測定は、用い
るルテニウム触媒をX線回折法によって得られる回折線
幅の拡がりからScherrerの式より算出される。
具体的には、CuKα線をX線源として用いて、回折角
(2θ)で44°付近に極大を持つ回折線の拡がりから
算出される。またこの平均結晶子径の下限値としては理
論的に結晶単位より大きな値であって、現実的には10
Å以上である。Further, in the case where the ruthenium catalyst is a non-supported catalyst composed of metal ruthenium obtained by previously reducing a ruthenium compound, the average crystallite size of the metal ruthenium is preferably 200 ° or less. If the average crystallite diameter exceeds this, the surface area of the ruthenium catalyst in which the active site exists is reduced, and the catalytic activity is reduced, so that it is not efficient. The measurement of the average crystallite diameter of the ruthenium catalyst is calculated from the spread of the diffraction line width obtained by the X-ray diffraction method of the ruthenium catalyst to be used, according to Scherrer's formula.
Specifically, it is calculated from the spread of a diffraction line having a maximum at a diffraction angle (2θ) of around 44 ° using CuKα radiation as an X-ray source. Further, the lower limit of the average crystallite diameter is theoretically a value larger than the crystal unit, and is actually 10
Å or more.
【0019】本発明において、用いるルテニウム触媒の
量は反応系に存在する水の量によって決まり、その水が
形成する水相の単位体積当たりのルテニウム触媒重量で
規定される。具体的には、水相1000mlに対してル
テニウム触媒を0.01〜100gの割合で用いること
が出来る。本発明の反応系においては水が存在していな
ければならない。その量は反応形式によって異なるが、
用いる原料単環芳香族炭化水素に対して0.001〜1
00重量倍である。水の量が少なすぎるとシクロオレフ
ィンの選択率の低下を招き、また水の量が多すぎると反
応器が大きくなる等弊害があるため、好ましくは用いる
原料単環芳香族炭化水素に対して0.5〜20重量倍を
反応器内に共存させるのが良い。但し、いずれの場合に
おいても反応条件において原料及び生成物を主成分とす
る有機物液相と、水を含む液相とが1相とならない量の
水が存在している必要がある。言い換えると、原料及び
生成物が主成分の有機物液相つまりオイル相と水が主成
分の水相が相分離した状態、つまりオイル相と水相の液
2相状態となる量の水が存在していなければならない。
尚、ここに言う主成分とは、該液相を構成する成分のう
ちモル数にして最大割合を示す成分のことである。In the present invention, the amount of the ruthenium catalyst used is determined by the amount of water present in the reaction system, and is defined by the weight of the ruthenium catalyst per unit volume of the aqueous phase formed by the water. Specifically, the ruthenium catalyst can be used in a ratio of 0.01 to 100 g with respect to 1000 ml of the aqueous phase. Water must be present in the reaction system of the present invention. The amount depends on the type of reaction,
0.001 to 1 based on the starting monocyclic aromatic hydrocarbon used
It is 00 weight times. If the amount of water is too small, the selectivity of cycloolefin is reduced, and if the amount of water is too large, there are adverse effects such as an increase in the size of the reactor. It is preferable that 0.5 to 20 times by weight coexist in the reactor. However, in any case, water must be present in such an amount that the organic liquid phase mainly containing the raw material and the product and the liquid phase containing water do not become one phase under the reaction conditions. In other words, there is an amount of water in which a raw material and a product are in an organic liquid phase as a main component, that is, an oil phase and a water phase in which water is a main component are in a phase separated state, that is, an oil phase and an aqueous phase are in a liquid two-phase state. Must be.
Here, the main component refers to a component which shows the maximum ratio in terms of moles among the components constituting the liquid phase.
【0020】また反応系に共存させる水が形成する水相
中の水素イオン濃度つまりpHは、7.0以下の酸性ま
たは中性でなければならない。さらに、本発明は、金属
硫酸塩が存在している必要があり、反応系においてその
金属硫酸塩の全量が固体で存在する必要は特になく、反
応系に存在する水相に少なくとも一部あるいは全部が溶
解状態で存在する必要がある。反応系に存在させる金属
硫酸塩は、亜鉛、鉄、ニッケル、カドミウム、ガリウ
ム、インジウム、マグネシウム、アルミニウム、クロ
ム、マンガン、コバルト、銅などが例示され、これらを
2種以上併用してもよいし、かかる金属硫酸塩を含む複
塩であってもよい。特に、金属硫酸塩として硫酸亜鉛を
用いるのが好ましい。また用いる金属硫酸塩の量は、反
応系に存在する水相中の濃度が1×10-5〜5.0mo
l/lであること好ましく、金属硫酸塩として硫酸亜鉛
を少なくとも用いる場合には1×10-3〜2.0mol
/lがより好ましい。The concentration of hydrogen ions in the aqueous phase formed by water coexisting in the reaction system, that is, the pH, must be 7.0 or less, acidic or neutral. Furthermore, in the present invention, it is necessary that the metal sulfate is present, and it is not particularly necessary that the entire amount of the metal sulfate is present in a solid form in the reaction system. Must be present in a dissolved state. The metal sulfate to be present in the reaction system is exemplified by zinc, iron, nickel, cadmium, gallium, indium, magnesium, aluminum, chromium, manganese, cobalt, copper, and the like, and two or more of these may be used in combination. A double salt containing such a metal sulfate may be used. In particular, it is preferable to use zinc sulfate as the metal sulfate. The amount of the metal sulfate used is such that the concentration in the aqueous phase existing in the reaction system is 1 × 10 −5 to 5.0 mo.
1 / l, preferably 1 × 10 −3 to 2.0 mol when zinc sulfate is used as the metal sulfate at least.
/ L is more preferred.
【0021】本発明の反応系へは、従来知られた方法の
如くに下記の金属塩を存在させてもよい。金属塩の種類
としては、周期表のリチウム、ナトリウム、カリウムな
どの1族金属、マグネシウム、カルシウムなどの2族金
属(族番号はIUPAC無機化学命名法改訂版(198
9)による)、あるいは亜鉛、マンガン、コバルト、
銅、カドミウム、鉛、砒素、鉄、ガリウム、ゲルマニウ
ム、バナジウム、クロム、銀、金、白金、ニッケル、パ
ラジウム、バリウム、アルミニウムなどの金属硝酸塩、
塩化物、酸化物、水酸化物、酢酸塩、燐酸塩など、又は
これらを2種以上化学的及び/又は物理的に混合して用
いることなどが例示される。この中でも水酸化亜鉛、酸
化亜鉛などの亜鉛塩の添加は好ましく、特に水酸化亜鉛
を含む複塩、例えば、一般式(ZnSO4)m・(Zn
(OH)2)nで示されるm:n=1:0.01〜100
の複塩の存在は好ましい。In the reaction system of the present invention, the following metal salts may be present as in a conventionally known method. Examples of the kind of the metal salt include Group 1 metals such as lithium, sodium and potassium in the periodic table, and Group 2 metals such as magnesium and calcium (the group numbers are based on the revised IUPAC inorganic chemical nomenclature (198).
9)), or zinc, manganese, cobalt,
Metal nitrates such as copper, cadmium, lead, arsenic, iron, gallium, germanium, vanadium, chromium, silver, gold, platinum, nickel, palladium, barium, aluminum,
Examples include chlorides, oxides, hydroxides, acetates, phosphates, and the like, or a mixture of two or more of them chemically and / or physically. Among these, the addition of zinc salts such as zinc hydroxide and zinc oxide is preferable, and particularly a double salt containing zinc hydroxide, for example, a general formula (ZnSO 4 ) m · (Zn
(OH) 2) represented by n m: n = 1: 0.01~100
The presence of a double salt of is preferred.
【0022】金属塩の使用量は、水相を酸性あるいは中
性に保てる限り、特に制限はないが、通常は用いるルテ
ニウムに対して1×10-5〜1×105重量倍である。
これらは反応系内のどこに存在してもかまわず、存在形
態については、必ずしも全量が水相に溶解している必要
はない。さらに水の他に水酸基を1つ以上持つ1種類以
上の有機物が反応系内に存在していても良く、その量に
ついても特に制限はないが、水及び単環芳香族炭化水素
とそれらから得られるシクロオレフィンとシクロパラフ
ィンの両方を反応条件下溶解させ得るものについては、
反応系内に存在する水相とオイル相が液相として1相と
ならない範囲であることが好ましい。つまり、該有機物
の添加量は該反応液が該水相及び該オイル相の液相2相
状態の存在を保ちうる範囲であることが好ましい。The amount of the metal salt used is not particularly limited as long as the aqueous phase can be kept acidic or neutral, but is usually 1 × 10 -5 to 1 × 10 5 weight times the used ruthenium.
These may be present anywhere in the reaction system, and the present form does not necessarily have to be completely dissolved in the aqueous phase. Further, in addition to water, one or more organic substances having one or more hydroxyl groups may be present in the reaction system, and the amount thereof is not particularly limited. For those capable of dissolving both cycloolefin and cycloparaffin to be reacted under the reaction conditions,
It is preferable that the aqueous phase and the oil phase existing in the reaction system are in a range that does not form a single liquid phase. That is, the amount of the organic substance to be added is preferably in a range that allows the reaction liquid to maintain the two-phase state of the aqueous phase and the oil phase.
【0023】本発明の重要な特徴は、ルテニウム触媒、
水及び金属硫酸塩存在下、単環芳香族炭化水素を水素に
より部分水素添加して反応させ、シクロオレフィンを製
造するに当たり、触媒の存する水相中の金属硫酸塩濃度
を変化させて反応を行う点にある。ルテニウム触媒を用
いて単環芳香族炭化水素を部分的に水素により部分水素
添加してシクロオレフィンを製造する方法を工業的に実
施しようとする場合には、反応の際に副生するシクロパ
ラフィンの生成を押さえ、目的化合物であるシクロオレ
フィンの選択率をできるだけ高くなる条件で反応させる
ことが望ましい。そのために反応系に存する水相中の金
属硫酸塩の濃度はシクロオレフィンの選択率が最大とな
る値あるいはその値に近いところで通常は反応を行うべ
きである。しかし、従来はこの金属硫酸塩の最適濃度が
触媒の長期使用により変化していくという知見がないば
かりか、また変化するということ自体が一般に予想され
ていなかった。An important feature of the present invention is that a ruthenium catalyst,
In the presence of water and a metal sulfate, a monocyclic aromatic hydrocarbon is partially hydrogenated with hydrogen to cause a reaction, and in producing a cycloolefin, the reaction is carried out by changing the metal sulfate concentration in an aqueous phase containing a catalyst. On the point. When a process for producing a cycloolefin by partially hydrogenating a monocyclic aromatic hydrocarbon with hydrogen partially using a ruthenium catalyst is to be carried out industrially, cycloparaffin which is a by-product of the reaction is produced. It is desirable to carry out the reaction under conditions that suppress the generation and increase the selectivity of the target compound, cycloolefin, as high as possible. For this purpose, the concentration of the metal sulfate in the aqueous phase in the reaction system should usually be carried out at a value at which the selectivity of cycloolefin is maximum or close to the value. However, heretofore, not only has there been no knowledge that the optimum concentration of the metal sulfate changes with the long-term use of the catalyst, and it was not generally expected that the optimum concentration would change.
【0024】発明者らの実験から、今回初めて触媒の長
期使用による金属硫酸塩の最適濃度の変化、つまり触媒
を長期間使用するとシクロオレフィンの選択率が最大と
なる水相中金属硫酸塩濃度が変化していくことが確認さ
れ、触媒の長期使用時におけるシクロオレフィン選択率
の経時的低下に対して、その原因の一つを明らかにする
とともに、その選択率の低下を大きく抑制することに成
功した。From the experiments conducted by the inventors, it was found that, for the first time, a change in the optimum concentration of the metal sulfate due to the long-term use of the catalyst, that is, when the catalyst was used for a long time, the concentration of the metal sulfate in the aqueous phase at which the selectivity of the cycloolefin became maximum. It has been confirmed that the change in cycloolefin selectivity over time during long-term use of the catalyst has been clarified as one of the causes and succeeded in significantly suppressing the decrease in the selectivity. did.
【0025】すなわち、触媒の長期使用によって変化す
る水相中の最適金属硫酸塩濃度に合せて、反応を行う水
相中の金属硫酸塩の濃度を変化させていくことで、シク
ロオレフィンの選択率を最大あるいはそれに近いところ
でシクロオレフィンを製造することができる。シクロオ
レフィンの選択率向上による効果は、シクロオレフィン
を工業的に製造する標準的規模の設備が年産10万トン
程度であることを考えると、シクロオレフィン量にして
年間数千トン規模の改善となり、非常に大きい効果と評
価できる。That is, the selectivity of cycloolefin is changed by changing the concentration of the metal sulfate in the aqueous phase in which the reaction is carried out in accordance with the optimum concentration of the metal sulfate in the aqueous phase which changes with the long-term use of the catalyst. Can be produced at or near the maximum. The effect of improving the selectivity of cycloolefins is that the amount of cycloolefins is improved by several thousand tons per year, considering that the standard-scale facility for industrially producing cycloolefins is about 100,000 tons per year. It can be evaluated as a very large effect.
【0026】このシクロオレフィンの選択率が最大とな
る水相中の金属硫酸塩の濃度は、経時的に反応系内から
ルテニウム触媒が存する触媒スラリーの一部を抜き出し
て、それに水あるいは反応に使用している金属硫酸塩を
添加して、濃度の異なる金属硫酸塩の触媒スラリーを調
整し、それをバッチ実験等により反応評価することで確
認できる。The concentration of the metal sulfate in the aqueous phase at which the selectivity of the cycloolefin becomes the maximum is determined by extracting a part of the catalyst slurry containing the ruthenium catalyst from the reaction system over time and using it in water or in the reaction. It can be confirmed by adjusting the catalyst slurry of the metal sulfate having different concentration by adding the metal sulfate, and evaluating the reaction by a batch experiment or the like.
【0027】この結果、シクロオレフィン選択率が最大
となる点が判明するので、その点に近づけるように反応
系内の水相中金属硫酸塩濃度を調整すればよい。その具
体的な調整方法としては、金属硫酸塩濃度を上昇させる
場合には、その金属硫酸塩を反応系に追添する方法が簡
便である。その際には、金属硫酸塩を水に溶解したり、
あるいは混合したりすることで反応系に追添すればよ
い。金属硫酸塩の濃度を低下させたい場合には、触媒ス
ラリーを一部抜出し、静置沈降して、金属硫酸塩の溶解
した上澄みを水と交換した後に、その触媒スラリーを再
び反応系に戻せばよい。これら方法には、用いる反応形
式に応じて適宜簡便な方法を選択すればよい。As a result, the point at which the cycloolefin selectivity is maximized is found, and the concentration of the metal sulfate in the aqueous phase in the reaction system may be adjusted to approach that point. As a specific adjustment method, when increasing the metal sulfate concentration, a method of adding the metal sulfate to the reaction system is convenient. In that case, dissolve the metal sulfate in water,
Alternatively, it may be added to the reaction system by mixing. When it is desired to lower the concentration of the metal sulfate, a part of the catalyst slurry is withdrawn, allowed to settle, the supernatant in which the metal sulfate is dissolved is replaced with water, and then the catalyst slurry is returned to the reaction system. Good. For these methods, a simple method may be appropriately selected depending on the type of reaction to be used.
【0028】本発明で明らかにされた現象、つまりシク
ロオレフィンの選択率が最大となる金属硫酸塩の濃度が
変化していく現象がなぜ起こるのかは十分には解明でき
ていないが、用いるルテニウム触媒の活性点が反応条件
に長時間さらされることで何らかの変化を受けているた
めと考えられる。本発明の方法によれば、通常、触媒活
性も向上するので、極めて有効な方法と言える。実施例
にも示すように本発明の方法にしたがって、金属硫酸塩
の濃度をよりシクロオレフィン選択率を高める方向へ変
化させると触媒活性も同時に向上し、結果として、より
長期間の触媒の使用をも可能になる。Although the phenomenon clarified in the present invention, that is, the phenomenon in which the concentration of metal sulfate at which the selectivity of cycloolefin is maximized occurs, it has not been fully elucidated, but the ruthenium catalyst used It is considered that the active site of has undergone some change due to prolonged exposure to the reaction conditions. According to the method of the present invention, the catalyst activity is usually improved, so it can be said that this is an extremely effective method. As shown in the examples, when the concentration of the metal sulfate is changed in the direction of increasing the cycloolefin selectivity according to the method of the present invention, the catalyst activity is also improved, and as a result, the use of the catalyst for a longer period of time is improved. Also becomes possible.
【0029】本発明の製造方法は、回分式反応方式及び
連続式反応方式の両方に適用できる。特に触媒の入れ替
えの機会が少ない連続式反応方式で有効な方法となる。
連続式反応方式を用いる場合の原料の反応転化率は、1
0〜90mol%の範囲で適宜選択され、経済的視点で
みれば、より好ましくは30〜70mol%の範囲であ
る。The production method of the present invention can be applied to both a batch reaction system and a continuous reaction system. In particular, this is an effective method in a continuous reaction system in which there is little opportunity for catalyst replacement.
When a continuous reaction system is used, the reaction conversion of the raw material is 1
It is appropriately selected in the range of 0 to 90 mol%, and more preferably in the range of 30 to 70 mol% from an economic viewpoint.
【0030】本発明の方法によれば、100時間以上も
の長時間あるいは長期間、シクロオレフィンを効率的に
製造出来る。但し、その時間は必ずしも連続している必
要はない。要は使用している触媒が反応条件下にどの程
度の時間曝されたかが問題となる。According to the method of the present invention, cycloolefins can be efficiently produced for a long time as long as 100 hours or more or for a long time. However, the time need not necessarily be continuous. The point is how much time the used catalyst has been exposed to under the reaction conditions.
【0031】[0031]
【発明実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り実施例に限
定されるものではない。尚、以下の実施例に示されるベ
ンゼンの転化率とシクロヘキセンの選択率は、実験の濃
度分析値を基に次に示す式により算出した値を表したも
のである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments, but the present invention is not limited to the embodiments unless it exceeds the gist. The conversion of benzene and the selectivity of cyclohexene shown in the following examples are values calculated by the following formula based on the concentration analysis values of the experiment.
【0032】シクロヘキセン選択率(%)=[(反応により
生成したシクロヘキセンのモル数)/P]×100 P(モル数)=(反応により生成したシクロヘキセンのモ
ル数)+(反応により生成したシクロヘキサンのモル数) さらに、原料としたベンゼンの転化率は、実験の濃度分
析値を基に次に示す式より算出した転化率を表したもの
である。Cyclohexene selectivity (%) = [(moles of cyclohexene produced by the reaction) / P] × 100 P (moles) = (moles of cyclohexene produced by the reaction) + (moles of cyclohexane produced by the reaction) (The number of moles) Further, the conversion rate of benzene used as a raw material represents a conversion rate calculated from the following equation based on the concentration analysis value of the experiment.
【0033】ベンゼン転化率(%)=[(反応により消費さ
れたベンゼンのモル数)/(反応器へ供給したベンゼンの
モル数)]×100 また、図3及び図4では、触媒活性をベンゼン転化率4
0%で評価し、その計算式は下記に示す通りである。 ベンゼン転化率40%における触媒活性(1/h)=[(ベ
ンゼン転化率40mol%における1時間当たりのベン
ゼン反応重量のグラム数)/(反応に使用したルテニウム
触媒の重量のグラム数)]Benzene conversion (%) = [(moles of benzene consumed by the reaction) / (moles of benzene supplied to the reactor)] × 100 In FIGS. 3 and 4, the catalytic activity is benzene. Conversion rate 4
The evaluation was performed at 0%, and the calculation formula was as shown below. Catalytic activity (1 / h) at 40% benzene conversion = [(grams of benzene reaction weight per hour at 40 mol% benzene conversion) / (grams of weight of ruthenium catalyst used for reaction)]
【0034】[0034]
【参考例1】(実験1)連続的にベンゼンと水素を電磁
誘導攪拌機付の反応器に供給しつつ、連続的に反応器か
ら触媒スラリーと未反応ベンゼンを含む生成オイルを抜
き出し分離し、この分離した触媒スラリーは再び反応器
に連続的に戻すことの出来る連続反応装置を用いて、高
速攪拌下で100時間の連続反応をおこなった。この連
続反応後の触媒スラリーを回収して、その中から触媒ス
ラリー量280mlずつ5本を取り分けた。Reference Example 1 (Experiment 1) While continuously supplying benzene and hydrogen to a reactor equipped with an electromagnetic induction stirrer, continuously extracting and separating a catalyst slurry and product oil containing unreacted benzene from the reactor. The separated catalyst slurry was subjected to a continuous reaction for 100 hours under high-speed stirring using a continuous reaction apparatus capable of continuously returning the catalyst slurry to the reactor again. The catalyst slurry after the continuous reaction was recovered, and five of them were separated from each other by 280 ml of the catalyst slurry.
【0035】次に、この5本の触媒スラリーに硫酸亜鉛
を異なる量添加溶解し、あるいは水を異なる量加えて、
触媒スラリー中の硫酸亜鉛濃度が各々異なる触媒スラリ
ーを調製した。さらにこの後、触媒スラリーの体積を同
じにするために、これら触媒スラリーを静置沈降させ上
澄みを適宜除去して、触媒スラリー体積をすべて常温常
圧下280mlとした。そして、これら触媒スラリーを
次に記載した方法で順次バッチ反応を行い、スラリー中
の硫酸亜鉛の濃度とシクロヘキセンの選択率の関係を調
べた。Next, different amounts of zinc sulfate were added to and dissolved in the five catalyst slurries, or different amounts of water were added.
Catalyst slurries having different zinc sulfate concentrations in the catalyst slurries were prepared. Further, thereafter, in order to equalize the volumes of the catalyst slurries, these catalyst slurries were allowed to settle down and the supernatant was appropriately removed, and the volume of the catalyst slurries was all set to 280 ml under normal temperature and normal pressure. Then, these catalyst slurries were subjected to a batch reaction in the following manner, and the relationship between the concentration of zinc sulfate in the slurries and the selectivity of cyclohexene was examined.
【0036】バッチ反応は、触媒スラリー280mlを
内容積1リットルの内面をテフロンコーティングしたオ
ートクレーブに仕込み、内部のガスを水素で十分置換し
て反応容器を密閉、誘導攪拌法により高速攪拌を行いつ
つ130℃まで昇温した後、高圧水素を導入して50a
tmまで昇圧、この昇圧完了直後に130℃の液体ベン
ゼン140mlを一機にオートクレーブ内に圧入し、水
素を圧入しつつ反応圧力50atm、130℃で高速攪
拌下で行った。In the batch reaction, 280 ml of the catalyst slurry was charged into an autoclave having an inner volume of 1 liter and the inside surface of which was coated with Teflon, the gas inside was sufficiently replaced with hydrogen, and the reaction vessel was sealed. After the temperature was raised to 50 ° C., 50 a
The pressure was increased to tm. Immediately after the completion of the pressure increase, 140 ml of liquid benzene at 130 ° C. was injected into the autoclave, and the reaction was performed at a reaction pressure of 50 atm and at 130 ° C. under high-speed stirring while injecting hydrogen.
【0037】また、このバッチ反応中、経時的に反応液
を一部抜き出してオイル中の組成をガスクロマトグラフ
ィーにより分析した。これにより得た分析値より、ベン
ゼン転化率40mol%時におけるシクロヘキセンの選
択率を内挿して求めた。さらにバッチ反応後の触媒スラ
リーを回収、そのスラリー中の水相に常温常圧下で溶解
している硫酸亜鉛を原子吸光度法により分析した。この
結果を図1に示す。During the batch reaction, a part of the reaction solution was withdrawn over time, and the composition of the oil was analyzed by gas chromatography. From the analytical values thus obtained, the selectivity of cyclohexene at a benzene conversion of 40 mol% was obtained by interpolation. Further, the catalyst slurry after the batch reaction was recovered, and zinc sulfate dissolved in the aqueous phase in the slurry at normal temperature and normal pressure was analyzed by an atomic absorption method. The result is shown in FIG.
【0038】また、図1〜2に示した結果と同様の傾向
を示す結果が、ベンゼン転化率40mol%以外のとこ
ろでも見られた。 (実験2)連続反応装置における反応時間のみ1500
時間とし、その他は実験1と同様の方法で行った。この
結果を図1に示す。Further, a result showing the same tendency as the results shown in FIGS. 1 and 2 was observed at a place other than the benzene conversion rate of 40 mol%. (Experiment 2) Only the reaction time in the continuous reactor was 1500
The operation was performed in the same manner as in Experiment 1 except for the time. The result is shown in FIG.
【0039】尚、実施例1の実験1及び2で行った連続
反応装置で用いた触媒スラリーは、あらかじめ水酸化亜
鉛を含有させた水酸化ルテニウムを還元し得た亜鉛を6
重量%含有するルテニウム触媒(平均結晶子径約58
Å)15g、分散剤としてジルコニアを70g(平均結
晶子径約200Å)、水を1500ml、ZnSO4・7H2O
(和光純薬製特級)を265gからなる触媒スラリーで
ある。また連続反応中に分離した該生成オイル中に含ま
れる水は該オイルを冷却することで分離して再び反応器
に戻して、触媒スラリーの水及び溶解している硫酸亜鉛
が減少するのを防止した。The catalyst slurry used in the continuous reactors of Experiments 1 and 2 of Example 1 was prepared by reducing the amount of zinc obtained by reducing ruthenium hydroxide containing zinc hydroxide in advance to 6%.
Weight percent ruthenium catalyst (average crystallite size of about 58
Å) 15 g, 70 g of zirconia as a dispersant (average crystallite diameter of about 200 Å), 1500 ml of water, ZnSO4.7H2O
(Wako Pure Chemicals special grade) is a catalyst slurry consisting of 265 g. Further, water contained in the produced oil separated during the continuous reaction is separated by cooling the oil and returned to the reactor again to prevent the water of the catalyst slurry and the dissolved zinc sulfate from decreasing. did.
【0040】さらに、該連続反応装置の内容積は3リッ
トルの内面をテフロンコーティングしたオートクレーブ
であり、連続反応中のベンゼン供給量は250ml/
h、反応器から触媒スラリーと未反応ベンゼンを含む生
成オイルを抜き出す量は1000ml/hである。参考
例1の結果、図1に示すように、100時間連続反応後
の触媒スラリーのベンゼン転化率40mol%における
シクロヘキセンの選択率が最も高くなる領域は水相中硫
酸亜鉛濃度が0.4〜0.6mol/lの間であるのに
対して、1500時間後の同シクロヘキセン選択率が最
も高くなる領域は水相中硫酸亜鉛濃度が0.7〜0.9
mol/lの間に移動していることがわかる。これによ
り、シクロヘキセン選択率が最も高くなる水相中硫酸亜
鉛濃度が明らかに変化していることがわかる。つまり、
シクロヘキセンの高選択率を保つためには、硫酸亜鉛濃
度を変化させることが重要だということである。Further, the internal volume of the continuous reaction apparatus was an autoclave having a 3 liter inner surface coated with Teflon, and the supply amount of benzene during the continuous reaction was 250 ml / liter.
h, the amount of catalyst oil and product oil containing unreacted benzene extracted from the reactor is 1000 ml / h. As a result of Reference Example 1, as shown in FIG. 1, the area where the selectivity of cyclohexene is highest at a benzene conversion rate of 40 mol% of the catalyst slurry after the continuous reaction for 100 hours has a zinc sulfate concentration of 0.4 to 0 in the aqueous phase. In the region where the selectivity of cyclohexene after 1500 hours is highest, the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase is 0.7 to 0.9.
It turns out that it has moved between mol / l. This clearly shows that the zinc sulfate concentration in the aqueous phase at which the cyclohexene selectivity is highest is clearly changed. That is,
In order to maintain a high selectivity of cyclohexene, it is important to change the concentration of zinc sulfate.
【0041】[0041]
【参考例2】ルテニウム触媒として、亜鉛を含まない水
酸化ルテニウムを予め還元して得たルテニウム触媒(平
均結晶子径約59Å)を用いた以外は参考例1と同様の
実験を行った。その結果を図2に示す。参考例2の結
果、図2に示すように、100時間連続反応後の触媒ス
ラリーのベンゼン転化率40mol%におけるシクロヘ
キセンの選択率が最も高くなる領域は水相中硫酸亜鉛濃
度が0.3〜0.5mol/lの間であるのに対して、
1500時間後の同シクロヘキセン選択率が最も高くな
る領域は水相中硫酸亜鉛濃度が0.6〜0.9mol/
lの間であることがわかる。シクロヘキセン選択率が最
も高くなる水相中硫酸亜鉛濃度が明らかに変化している
ことがわかる。REFERENCE EXAMPLE 2 The same experiment as in Reference Example 1 was performed except that a ruthenium catalyst (average crystallite diameter: about 59 °) obtained by previously reducing ruthenium hydroxide containing no zinc was used as the ruthenium catalyst. The result is shown in FIG. As a result of Reference Example 2, as shown in FIG. 2, the region where the selectivity of cyclohexene is highest at a benzene conversion rate of 40 mol% of the catalyst slurry after continuous reaction for 100 hours has a zinc sulfate concentration of 0.3 to 0 in the aqueous phase. .5 mol / l,
The region where the selectivity of cyclohexene after 1500 hours is the highest is when the zinc sulfate concentration in the aqueous phase is 0.6 to 0.9 mol /.
It turns out that it is between 1 It can be seen that the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase at which the cyclohexene selectivity is highest is clearly changed.
【0042】尚、参考例1及び2の実験においては、オ
イル相と水相の液2相が存在する条件下ですべて反応が
行われ、水相中のpHはすべて酸性あるいは中性であっ
た。以上の結果から、ルテニウム触媒を長時間使用する
際にシクロヘキセン選択率を高く維持するためには、水
相中に存する硫酸亜鉛濃度、つまり金属硫酸塩の濃度を
経時的に変化させることが非常に重要であることがわか
る。さらに付け加えるなら、シクロオレフィン選択率が
ピークとなる金属硫酸塩濃度付近では、図3及び図4に
示す様に、より金属硫酸塩濃度が高くなれば触媒活性が
向上するので、シクロオレフィン選択率を高く維持する
ために金属硫酸塩濃度を増加させれば、シクロオレフィ
ン選択率だけでなく、触媒活性も向上し、より効率的に
シクロオレフィンを製造できることになる。In the experiments of Reference Examples 1 and 2, all reactions were carried out under the condition that two liquid phases, ie, an oil phase and an aqueous phase, were present, and the pH in the aqueous phase was all acidic or neutral. . From the above results, in order to maintain a high cyclohexene selectivity when the ruthenium catalyst is used for a long time, it is extremely necessary to change the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase, that is, the concentration of metal sulfate over time. It turns out to be important. In addition, in the vicinity of the metal sulfate concentration where the cycloolefin selectivity peaks, as shown in FIGS. 3 and 4, the higher the metal sulfate concentration, the more the catalytic activity is improved. If the metal sulfate concentration is increased to keep the concentration high, not only the selectivity of cycloolefin but also the catalytic activity is improved, and the cycloolefin can be produced more efficiently.
【0043】[0043]
【実施例1】連続反応において、水相中硫酸亜鉛濃度を
変えることで、経時的に低下するシクロヘキセン選択率
を抑制する実験を行った。反応器に参考例1で用いたル
テニウム触媒5.0g、ジルコニア25g、水1500
ml及びZnSO4・7H2O(和光純薬製特級)で構成された触
媒スラリーを仕込んで密閉した後、反応装置内部の気相
部の空気を水素により十分置換した。その後、反応器内
の触媒スラリーを130℃まで昇温し、水素を圧入して
反応器の圧力を50atmとした。この状態で、ベンゼ
ンを連続的に反応器へ供給して、高速攪拌下で反応を開
始した。反応中に消費される水素は必要量を連続的に反
応器へ供給し、また未反応ベンゼンを含む反応生成オイ
ルは反応器外へ連続的に抜き出した。このオイルに含ま
れる水や極微量の金属塩は、全量回収し、適宜、反応器
へ戻した。さらに、この抜き出したオイルの組成をガス
クロマトグラフィーで適宜分析して、このオイル中に含
まれるベンゼン濃度が40mol%となるように、反応
器へ連続的に供給しているベンゼンの量を調整した。Example 1 In a continuous reaction, an experiment was conducted to suppress the decrease in cyclohexene selectivity with time by changing the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase. In the reactor, 5.0 g of the ruthenium catalyst used in Reference Example 1, 25 g of zirconia, and 1500 water
After charging and sealing the catalyst slurry composed of 0.1 ml of ZnSO4.7H2O (special grade manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), the air in the gas phase inside the reactor was sufficiently replaced with hydrogen. Thereafter, the temperature of the catalyst slurry in the reactor was raised to 130 ° C., and hydrogen was injected thereinto to adjust the pressure of the reactor to 50 atm. In this state, benzene was continuously supplied to the reactor, and the reaction was started under high-speed stirring. The required amount of hydrogen consumed during the reaction was continuously supplied to the reactor, and the reaction product oil containing unreacted benzene was continuously discharged out of the reactor. Water and a trace amount of metal salts contained in this oil were all recovered and returned to the reactor as appropriate. Further, the composition of the extracted oil was appropriately analyzed by gas chromatography, and the amount of benzene continuously supplied to the reactor was adjusted so that the concentration of benzene contained in the oil was 40 mol%. .
【0044】反応を開始してから1500時間後に水相
中の硫酸亜鉛濃度が0.8mol/lとなる様に反応器
へ硫酸亜鉛を適量追添した。図5に、この実験で得た結
果を示す。尚、反応中に反応器内に存在する水相におけ
る硫酸亜鉛濃度を分析するために、反応開始後100時
間、1400時間及び1600時間の時点で、反応器か
ら触媒スラリーを一部、系外へ抜き出して、水相中の硫
酸亜鉛濃度を分析した。この結果を表1に示す。After 1500 hours from the start of the reaction, an appropriate amount of zinc sulfate was added to the reactor so that the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase became 0.8 mol / l. FIG. 5 shows the results obtained in this experiment. In order to analyze the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase present in the reactor during the reaction, a part of the catalyst slurry was removed from the reactor at 100 hours, 1400 hours and 1600 hours after the start of the reaction. It was extracted and analyzed for the concentration of zinc sulfate in the aqueous phase. Table 1 shows the results.
【0045】本実施例で用いた連続反応実験装置は、内
面をテフロンコーティングした内容積3リットルの反応
器を持ち、触媒スラリーと未反応ベンゼンを含む反応生
成オイルを分離するための装置を反応器内部に組み込ん
だ実験装置であり、反応器外へは未反応ベンゼンを含む
生成オイルが取り出せる仕組みとした。触媒スラリーの
水分等が系外へ取り出すオイルに溶解して減少するのを
防ぐために、このオイル中の水分等は全て回収して、反
応器へ適宜戻した。The continuous reaction experiment apparatus used in this example has a reactor having an inner surface coated with Teflon and having an inner volume of 3 liters. The apparatus for separating the reaction slurry containing catalyst slurries and unreacted benzene is used as a reactor. This is an experimental device incorporated inside, and the mechanism is such that product oil containing unreacted benzene can be taken out of the reactor. In order to prevent the water and the like of the catalyst slurry from dissolving and reducing in the oil taken out of the system, all of the water and the like in the oil were collected and returned to the reactor as appropriate.
【0046】[0046]
【実施例2】ルテニウム触媒として、参考例2で用いた
ルテニウム触媒を用いた他は、実施例1と同様に実験を
行った。図6及び表2に本実施例の結果を示す。実施例
1及び2の結果より、硫酸亜鉛濃度を変えることで、シ
クロヘキセン選択率の経時的低下が抑制できたことがわ
かる。Example 2 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the ruthenium catalyst used in Reference Example 2 was used as the ruthenium catalyst. FIG. 6 and Table 2 show the results of this example. From the results of Examples 1 and 2, it can be seen that by changing the concentration of zinc sulfate, the decrease in cyclohexene selectivity over time could be suppressed.
【0047】[0047]
【表1】 [Table 1]
【0048】[0048]
【表2】 [Table 2]
【0049】[0049]
【発明の効果】本発明によれば、シクロオレフィンの選
択率の低下を抑制しつつ、シクロオレフィンを効率的に
長時間製造することができる。According to the present invention, cycloolefin can be efficiently produced for a long time while suppressing a decrease in the selectivity of cycloolefin.
【図1】参考例1で行った実験1及び実験2における、
水相中硫酸亜鉛濃度とベンゼン転化率40mol%時の
シクロヘキセン選択率との関係を示す図である。FIG. 1 shows the results of Experiments 1 and 2 performed in Reference Example 1.
It is a figure which shows the relationship between the concentration of zinc sulfate in an aqueous phase, and the cyclohexene selectivity at the time of a benzene conversion rate of 40 mol%.
【図2】参考例2で行った実験1及び実験2における、
水相中硫酸亜鉛濃度とベンゼン転化率40mol%時の
シクロヘキセン選択率との関係を示す図である。FIG. 2 shows the results of Experiments 1 and 2 performed in Reference Example 2.
It is a figure which shows the relationship between the concentration of zinc sulfate in an aqueous phase, and the cyclohexene selectivity at the time of a benzene conversion rate of 40 mol%.
【図3】参考例1で行った実験1及び実験2における、
水相中硫酸亜鉛濃度と、ベンゼン転化率40mol%時
の単位触媒重量当たりのベンゼン重量消費速度、つまり
触媒活性との関係を示す図である。FIG. 3 shows the results of Experiments 1 and 2 performed in Reference Example 1.
It is a figure which shows the relationship between the zinc sulfate concentration in an aqueous phase, and the benzene weight consumption rate per unit catalyst weight at the time of the benzene conversion rate of 40 mol%, ie, a catalyst activity.
【図4】参考例2で行った実験1及び実験2における、
水相中硫酸亜鉛濃度と、ベンゼン転化率40mol%時
の単位触媒重量当たりのベンゼン重量消費速度、つまり
触媒活性との関係を示す図である。FIG. 4 shows the results of Experiments 1 and 2 performed in Reference Example 2.
It is a figure which shows the relationship between the zinc sulfate concentration in an aqueous phase, and the benzene weight consumption rate per unit catalyst weight at the time of the benzene conversion rate of 40 mol%, ie, a catalyst activity.
【図5】実施例1において、反応器外へ抜き出したオイ
ルの組成分析から算出したベンゼン転化率及びシクロヘ
キセン選択率の経時的変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the change over time in benzene conversion and cyclohexene selectivity calculated from the composition analysis of the oil drawn out of the reactor in Example 1.
【図6】実施例2において、反応器外へ抜き出したオイ
ルの組成分析から算出したベンゼン転化率及びシクロヘ
キセン選択率の経時的変化を示す図である。FIG. 6 is a graph showing changes over time in benzene conversion and cyclohexene selectivity calculated from the composition analysis of the oil drawn out of the reactor in Example 2.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC11 BA06 BA07 BA09 BA12 BA14 BA18 BA22 BA23 BA30 BA36 BA40 BA41 BA81 BA85 BB31 BC10 BC11 BC36 BJ10 FC20 4H039 CA40 CB10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4H006 AA02 AC11 BA06 BA07 BA09 BA12 BA14 BA18 BA22 BA23 BA30 BA36 BA40 BA41 BA81 BA85 BB31 BC10 BC11 BC36 BJ10 FC20 4H039 CA40 CB10
Claims (8)
下、単環芳香族炭化水素を水素により部分水素添加して
反応させ、シクロオレフィンを製造するに当たり、触媒
の存する水相中に溶解した金属硫酸塩濃度を変化させつ
つ反応を行うことを特徴とするシクロオレフィンの製造
方法。1. A method in which a monocyclic aromatic hydrocarbon is partially hydrogenated and reacted with hydrogen in the presence of a ruthenium catalyst, water and a metal sulfate to produce a cycloolefin, the metal dissolved in an aqueous phase containing the catalyst. A method for producing a cycloolefin, wherein the reaction is carried out while changing the sulfate concentration.
行うことを特徴とする請求項1記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out while increasing the concentration of the metal sulfate.
む金属硫酸塩であることを特徴とする請求項1または2
記載の方法。3. The metal sulfate according to claim 1, wherein the metal sulfate is a metal sulfate containing at least zinc sulfate.
The described method.
-5〜5.0mol/lの範囲で金属硫酸塩の濃度を変化
させることを特徴とする請求項1〜3記載の方法。4. The method according to claim 1, wherein the concentration of the metal sulfate in the aqueous phase is 1 × 10 5
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the metal sulfate is changed in the range of -5 to 5.0 mol / l.
20重量倍存在することを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the water is from 0.5 to 0.5% of the monocyclic aromatic hydrocarbon.
The method according to any one of claims 1 to 4, which is present in an amount of 20 times by weight.
合物を還元して得られる金属ルテニウムからなることを
特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein the ruthenium catalyst comprises a metal ruthenium obtained by previously reducing a ruthenium compound.
って該金属ルテニウムの平均結晶子径が200Å以下で
あることを特徴とする請求項6記載の方法。7. The method according to claim 6, wherein the ruthenium catalyst is an unsupported catalyst and the average crystallite size of the metal ruthenium is 200 ° or less.
有するルテニウム化合物であって、ルテニウムに対して
亜鉛を0.1〜50重量%含有することを特徴とする請
求項7記載の方法。8. The method according to claim 7, wherein the ruthenium compound is a ruthenium compound containing a zinc compound, and contains 0.1 to 50% by weight of zinc based on ruthenium.
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- 1998-09-09 JP JP25570698A patent/JP4033980B2/en not_active Expired - Lifetime
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CN111804311A (en) * | 2020-06-24 | 2020-10-23 | 河南神马尼龙化工有限责任公司 | Method for continuously maintaining performance of catalyst for cyclohexene production |
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