JP2001335527A - Method for producing cyclopentanone - Google Patents

Method for producing cyclopentanone

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JP2001335527A
JP2001335527A JP2000161254A JP2000161254A JP2001335527A JP 2001335527 A JP2001335527 A JP 2001335527A JP 2000161254 A JP2000161254 A JP 2000161254A JP 2000161254 A JP2000161254 A JP 2000161254A JP 2001335527 A JP2001335527 A JP 2001335527A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for industrially advantageously producing cyclopentanone in a simple process from cyclopentanol in high selectivity using a catalyst containing copper as an active ingredient. SOLUTION: This method for producing cyclopentanone comprises vapor phase dehydrogenation of cyclopentanol in the presence of a catalyst containing copper as an active ingredient; wherein the catalyst is such that the crystal grain size of the copper oxide or copper contained therein is <=0.13 nm and the specific surface area thereof >=15 m2/g, being preferably used for the reaction without reduction treatment.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はシクロペンタノンの
製造方法に関する。さらに詳しくは、活性成分として銅
を含む触媒の存在下に、シクロペンタノールの気相脱水
素反応を行い、シクロペンタノンを製造する方法に関す
る。
[0001] The present invention relates to a method for producing cyclopentanone. More specifically, the present invention relates to a method for producing cyclopentanone by performing a gas phase dehydrogenation reaction of cyclopentanol in the presence of a catalyst containing copper as an active component.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、銅を含む触媒の存在下にシクロヘ
キサノールやシクロペンタノールを脱水素して、対応す
るシクロヘキサノンやシクロペンタノンを得る方法は公
知である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method for obtaining the corresponding cyclohexanone or cyclopentanone by dehydrogenating cyclohexanol or cyclopentanol in the presence of a copper-containing catalyst is known.

【0003】例えば、特開昭56−20541号公報、
特開昭58−157741号公報には、シクロヘキサノ
ールを脱水素してシクロヘキサノンを製造する方法にお
いて、触媒として銅−クロム系酸化合物を使用すること
が提案されている。特開昭61−282334号公報に
は、酸化銅および酸化亜鉛を含有する触媒を用いてシク
ロヘキサノールをシクロヘキサンノンへ転化する方法が
提案されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 56-20541,
JP-A-58-157741 proposes using a copper-chromium acid compound as a catalyst in a method for producing cyclohexanone by dehydrogenating cyclohexanol. JP-A-61-282334 proposes a method for converting cyclohexanol to cyclohexanenone using a catalyst containing copper oxide and zinc oxide.

【0004】また、特開昭58−203932号公報に
は、シクロペンタノールを銅系脱水素触媒の存在下に高
温で脱水素することによりシクロペンタノンを製造する
に際し、n−ペンタナールの共存下にシクロペンタノー
ルを脱水素せしめたのち、反応生成物を蒸留精製してn
−ペンタナールを塔頂部から回収し、その一部を反応系
に循環する一方、シクロペンタノンを含む塔底成分を再
度蒸留してシクロペンタノンを塔頂成分として収得する
シクロペンタノンの製造方法が記載されている。
JP-A-58-203932 discloses that cyclopentanol is dehydrogenated at a high temperature in the presence of a copper-based dehydrogenation catalyst to produce cyclopentanone in the presence of n-pentanal. After dehydrogenating cyclopentanol, the reaction product is purified by distillation.
-A method for producing cyclopentanone, in which pentanal is recovered from the top and a part thereof is circulated to the reaction system, while the bottom component containing cyclopentanone is distilled again to obtain cyclopentanone as the top component. Has been described.

【0005】さらに、特開昭59−7129号公報に
は、シクロペンタノールを銅系脱水素触媒の存在下に高
温で脱水素することによりシクロペンタノンを製造する
に際し、炭素数4以下または7以上の1級アルコールお
よびアルデヒドの共存下にシクロペンタノールを脱水素
するシクロペンタノンの製造方法が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-7129 discloses that cyclopentanol is dehydrogenated at a high temperature in the presence of a copper-based dehydrogenation catalyst to produce cyclopentanone. A method for producing cyclopentanone in which cyclopentanol is dehydrogenated in the presence of the above primary alcohol and aldehyde is disclosed.

【0006】ところで、銅−クロム触媒、銅−亜鉛触媒
に代表されるような活性成分として銅を含む触媒は、安
価で高活性であるという利点を有している。しかしなが
ら、シクロヘキサノンやシクロペンタンの製造に適用す
ると、概して副生成物が生成しやすく、反応選択性が低
いという問題点があった。
Incidentally, a catalyst containing copper as an active component, such as a copper-chromium catalyst and a copper-zinc catalyst, has the advantage of being inexpensive and having high activity. However, when applied to the production of cyclohexanone or cyclopentane, there is a problem that by-products are generally easily formed and the reaction selectivity is low.

【0007】また、活性成分として銅を含む触媒をシク
ロペンタノンの製造に用いた場合には、触媒活性の持続
性に問題があった。そこで前記特開昭58―20393
2号公報や前記特開昭59−7129号公報の製造方法
では、反応系に別種のアルコールやアルデヒドを共存さ
せて、触媒活性の持続性を改良している。しかしなが
ら、かかる方法では製造プロセスが複雑になるという欠
点があった。
Further, when a catalyst containing copper as an active component is used for producing cyclopentanone, there is a problem in sustaining the catalytic activity. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the production methods of JP-A No. 2 and JP-A-59-7129, the durability of the catalytic activity is improved by coexisting another type of alcohol or aldehyde in the reaction system. However, such a method has a disadvantage that the manufacturing process is complicated.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来技術の上記のよう
な問題点に鑑み、本発明の目的は、活性成分として銅を
含む触媒を用い、シクロペンタノールから高い反応選択
率で、しかも簡単なプロセスで工業的有利にシクロペン
タノンを製造する方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to use a catalyst containing copper as an active ingredient, obtain a high reaction selectivity from cyclopentanol, and have a simple process. An object of the present invention is to provide a method for producing cyclopentanone industrially advantageously by a process.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく、活性成分として銅を含む触媒の存在下
に、シクロペンタノールを気相脱水素反応してシクロペ
ンタノンを製造する方法において、触媒の性状と反応成
績の関係について鋭意検討した結果、触媒に含有される
酸化銅または銅の結晶粒径、および触媒の比表面積がシ
クロペンタノンの選択率に大きく関与することを見出し
た。また、酸化銅または銅の結晶粒径、および触媒の比
表面積を特定の範囲で組合わせることにより、触媒が失
活することなく、極めて効率よくシクロペンタノンを製
造できることを見出して、本発明を完成するに到った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have conducted a gas phase dehydrogenation reaction of cyclopentanol in the presence of a catalyst containing copper as an active ingredient to convert cyclopentanone into cyclopentanone. As a result of intensive studies on the relationship between the properties of the catalyst and the reaction results in the production method, it was found that the copper oxide or the crystal grain size of copper contained in the catalyst, and the specific surface area of the catalyst greatly affected the selectivity of cyclopentanone. Was found. Further, the present inventors have found that cyclopentanone can be produced extremely efficiently without deactivating the catalyst by combining the crystal grain size of copper oxide or copper and the specific surface area of the catalyst in a specific range. It was completed.

【0010】かくして、本発明によれば、活性成分とし
て銅を含む触媒の存在下にシクロペンタノールを気相脱
水素反応してシクロペンタノンを製造する方法におい
て、前記触媒として、含有される酸化銅または銅の結晶
粒径が0.13nm以下であり、且つ比表面積が15m
/g以上である触媒を用いることを特徴とするシクロ
ペンタノンの製造方法が提供される。前記気相脱水素反
応の前工程として、触媒の還元処理を行わないことが好
ましい。
Thus, according to the present invention, in a method for producing cyclopentanone by subjecting cyclopentanol to a gas phase dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst containing copper as an active component, the oxidation catalyst contained as the catalyst is contained. Copper or copper crystal grain size of 0.13 nm or less and specific surface area of 15 m
There is provided a method for producing cyclopentanone, which comprises using a catalyst of 2 / g or more. It is preferable that the catalyst is not subjected to a reduction treatment as a step before the gas phase dehydrogenation reaction.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】(原料のシクロペンタノールおよ
び希釈剤)本発明において、原料として使用するシクロ
ペンタノールは、沸点139〜140℃の公知物質であ
る。シクロペンタノールの製造方法は特に限定されない
が、例えば、シクロペンテンの水和反応により得られた
シクロペンタノールを使用することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Raw material cyclopentanol and diluent) In the present invention, cyclopentanol used as a raw material is a known substance having a boiling point of 139 to 140 ° C. The method for producing cyclopentanol is not particularly limited. For example, cyclopentanol obtained by a hydration reaction of cyclopentene can be used.

【0012】シクロペンタノールは単独で使用しても、
脱水素反応に支障をきたさない希釈剤、すなわち不活性
ガスおよび/または不活性溶媒で希釈して使用してもよ
い。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、
二酸化炭素などが挙げられるが、窒素、ヘリウムなどが
好ましい。不活性溶媒としては、脂肪族炭化水素、脂肪
族エーテル、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、芳香
族エーテルなどが挙げられるが、脂肪族炭化水素、芳香
族炭化水素などが好ましい。
When cyclopentanol is used alone,
It may be used after being diluted with a diluent that does not hinder the dehydrogenation reaction, that is, an inert gas and / or an inert solvent. As the inert gas, nitrogen, argon, helium,
Although carbon dioxide is mentioned, nitrogen, helium and the like are preferable. Examples of the inert solvent include aliphatic hydrocarbons, aliphatic ethers, aliphatic alcohols, aromatic hydrocarbons, aromatic ethers, and the like, with aliphatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons being preferred.

【0013】希釈剤として用いる脂肪族炭化水素は特に
限定されないが、通常、炭素数1〜15、好ましくは炭
素数3〜10、より好ましくは炭素数5〜8の脂肪族炭
化水素である。その具体例としてはn−ペンタン、イソ
ペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキ
サン、メチルシクロヘキサン、n−ヘプタン、イソヘプ
タン、シクロヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、
シクロオクタンなどが挙げられる。
The aliphatic hydrocarbon used as the diluent is not particularly limited, but is usually an aliphatic hydrocarbon having 1 to 15 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms, more preferably 5 to 8 carbon atoms. Specific examples thereof include n-pentane, isopentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, isoheptane, cycloheptane, n-octane, isooctane,
Cyclooctane and the like.

【0014】希釈剤として用いる芳香族炭化水素は特に
限定されないが、通常、80〜200℃の沸点を有する
ものである。また、単環の芳香族炭化水素であることが
好ましい。その具体例としては、ベンゼン、トルエン、
オルトキシレン、メタキシレン、パラキシレン、1,
2,4−トリメチルベンゼン(プソイドクメン)、1,
2,5−トリメチルベンゼン(メシチレン)などが挙げ
られる。これらの中ではベンゼン、トルエン、キシレン
などが好ましく、トルエンがより好ましい。
The aromatic hydrocarbon used as the diluent is not particularly limited, but usually has a boiling point of 80 to 200 ° C. Further, it is preferably a monocyclic aromatic hydrocarbon. Specific examples include benzene, toluene,
Ortho-xylene, meta-xylene, para-xylene, 1,
2,4-trimethylbenzene (pseudocumene), 1,
2,5-trimethylbenzene (mesitylene) and the like. Among them, benzene, toluene, xylene and the like are preferable, and toluene is more preferable.

【0015】かかる希釈剤の使用量は特に限定されな
い。不活性ガスの使用量は、通常、シクロペンタノール
1モルに対して0.1〜20モル、好ましくは0.2〜
10モル、より好ましくは0.5〜5モルである。ま
た、不活性溶媒の使用量は、通常、シクロペンタノール
100重量部に対して5〜3000重量部、好ましくは
10〜2000重量部、より好ましくは20〜1000
重量部である。希釈剤は単独で用いても、任意の2種以
上を併用してもよい。
The amount of the diluent used is not particularly limited. The amount of the inert gas used is usually 0.1 to 20 mol, preferably 0.2 to 20 mol per mol of cyclopentanol.
It is 10 mol, more preferably 0.5 to 5 mol. The amount of the inert solvent used is usually 5 to 3000 parts by weight, preferably 10 to 2000 parts by weight, more preferably 20 to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of cyclopentanol.
Parts by weight. The diluents may be used alone or in combination of two or more.

【0016】原料のシクロペンタノールを気化させる方
法は特に限定されない。工業的に通常用いられる気化装
置を利用すればよい。また、希釈剤を使用する場合は、
シクロペンタノールを気化させる前に混合してもよい
し、シクロペンタノールを予め気化させた後に混合して
もよい。
The method for vaporizing the raw material cyclopentanol is not particularly limited. What is necessary is just to utilize the vaporization apparatus usually used industrially. When using a diluent,
Mixing may be performed before evaporating cyclopentanol, or after evaporating cyclopentanol in advance.

【0017】(銅を含む触媒)本発明に用いる触媒は必
須元素として銅を含むものである。触媒に含有される酸
化銅または銅の結晶粒径が0.13nm以下(=1.3
Å以下)であり、且つ触媒の比表面積が15m/g以
上であることを特徴とする。銅の酸化還元状態は特に限
定されないが、後述する気相脱水素反応に触媒を使用す
る前に、還元処理を行なわないことが好ましい。すなわ
ち、必須元素である銅は、酸化銅として反応に用いるこ
とが好ましい。
(Catalyst Containing Copper) The catalyst used in the present invention contains copper as an essential element. The crystal grain size of copper oxide or copper contained in the catalyst is 0.13 nm or less (= 1.3
Å or less), and the specific surface area of the catalyst is 15 m 2 / g or more. Although the oxidation-reduction state of copper is not particularly limited, it is preferable not to perform a reduction treatment before using a catalyst in a gas phase dehydrogenation reaction described later. That is, copper, which is an essential element, is preferably used in the reaction as copper oxide.

【0018】本明細書の文脈において「結晶粒径」と
は、触媒の粉末をX線回折して求められる回折線幅をも
とにデバイ・シェラー式で算出した結晶粒径をいう。
「比表面積」とは、BET法により測定した触媒1g当
りの表面積をいう。
In the context of the present specification, the term "crystal grain size" means the crystal grain size calculated by the Debye-Scherrer equation based on the diffraction line width obtained by X-ray diffraction of a catalyst powder.
"Specific surface area" refers to the surface area per gram of catalyst measured by the BET method.

【0019】また、「酸化銅または銅の結晶粒径が0.
13nm以下」とは、反応開始前、反応中、反応終了後
のいずれにおいても、触媒に含まれる酸化銅または銅の
結晶粒径が0.13nm以下であることを意味する。す
なわち、前述したように触媒は還元処理することなく使
用するのが好ましいので、必須元素としての銅は酸化銅
の形で反応に供されるが、この酸化銅の結晶粒径が0.
13nm以下であることを意味する。また、本発明の反
応においては、反応系内に水素が副生し、酸化銅が水素
還元されて徐々に銅に変化するが、このようにして生成
する銅の結晶粒径も0.13nm以下であることを意味
する。
Further, "copper oxide or copper has a crystal grain size of 0.1.
The expression “13 nm or less” means that the crystal grain size of copper oxide or copper contained in the catalyst is 0.13 nm or less before, during, or after the reaction. That is, as described above, since the catalyst is preferably used without reduction treatment, copper as an essential element is subjected to the reaction in the form of copper oxide.
It means that it is 13 nm or less. In addition, in the reaction of the present invention, hydrogen is by-produced in the reaction system, and copper oxide is reduced by hydrogen and gradually changed to copper. Means that

【0020】本発明に用いる触媒は、通常、銅を15重
量%以上含むものであるが、銅のほかに亜鉛、クロム、
マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、鉛、錫、モリブデ
ンやアルカリ金属、アルカリ土類金属などの助触媒作用
を示す金属元素を含んでいてもよい。これらの金属元素
は、金属単体として使用しても、金属酸化物として使用
してもよい。シクロペンタノンの選択率を考慮すると、
銅と併用する金属元素としては亜鉛、クロムなどが好ま
しく、亜鉛がより好ましい。
The catalyst used in the present invention usually contains 15% by weight or more of copper. In addition to copper, zinc, chromium,
It may contain a metal element having a co-catalytic action, such as manganese, iron, cobalt, nickel, lead, tin, molybdenum, an alkali metal, or an alkaline earth metal. These metal elements may be used as a simple metal or a metal oxide. Considering the selectivity of cyclopentanone,
As the metal element used in combination with copper, zinc, chromium and the like are preferable, and zinc is more preferable.

【0021】触媒の調製法は特に限定されず、例えば、
蒸発乾固法や共沈法、混練法、含浸法、ラネー合金展開
法、金属微粉末焼結法などを採用することができる。ま
た、触媒の形状は特に制限を受けるものではなく、触媒
調製過程の適当な段階で粉末状としたり、打錠、押出
し、転動など公知の方法に従って成形して使用すること
ができる。
The method for preparing the catalyst is not particularly limited.
Evaporation and drying methods, coprecipitation methods, kneading methods, impregnation methods, Raney alloy development methods, metal fine powder sintering methods, and the like can be employed. The shape of the catalyst is not particularly limited, and can be used in the form of a powder at an appropriate stage in the catalyst preparation process, or by molding according to a known method such as tableting, extrusion, and rolling.

【0022】触媒はそのまま使用してもよいし、公知の
担体に担持して使用することもできる。担体としては、
目的物であるシクロペンタノンの自己アルドール縮合
(副反応)に触媒活性を示さない担体が好ましく、例え
ば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネ
シア、珪藻土、軽石、珪酸アルミニウム、活性炭、炭素
質担体などが挙げられる。
The catalyst may be used as it is, or may be used by being supported on a known carrier. As a carrier,
Carriers that do not exhibit catalytic activity for the self-aldol condensation (side reaction) of cyclopentanone, which is the target substance, are preferred, such as silica, alumina, titania, zirconia, magnesia, diatomaceous earth, pumice, aluminum silicate, activated carbon, and carbonaceous carriers. Is mentioned.

【0023】触媒の粒径は、後述する反応管の内径等に
よって適宜選択すればよいが、平均粒径は1mm〜40
mmが好ましく、2mm〜20mmがより好ましい。
The particle size of the catalyst may be appropriately selected depending on the inner diameter of a reaction tube described later, and the average particle size is 1 mm to 40 mm.
mm is preferable, and 2 mm to 20 mm is more preferable.

【0024】(気相脱水素反応)本発明の反応は、原料
シクロペンタノール中の水酸基を、目的物シクロペンタ
ノン中のカルボニル基に変換する脱水素反応である。
(Gas-Phase Dehydrogenation Reaction) The reaction of the present invention is a dehydrogenation reaction in which a hydroxyl group in the starting material cyclopentanol is converted into a carbonyl group in the target cyclopentanone.

【0025】反応温度は特に限定されないが、通常14
0℃〜450℃の範囲であり、好ましくは160℃〜3
00℃である。反応温度が過度に低いと、十分な触媒活
性が得られなかったり、原料のシクロペンタノールが反
応管内で凝縮するおそれがある。一方、反応温度が過度
に高いと、触媒活性成分である銅のシンタリングによる
結晶成長が促進されて、シクロペンタノンの選択率が低
下したり、触媒寿命が著しく低下する。
The reaction temperature is not particularly limited, but is usually 14
0 ° C. to 450 ° C., preferably 160 ° C. to 3 ° C.
00 ° C. If the reaction temperature is excessively low, sufficient catalytic activity may not be obtained, or the starting material cyclopentanol may condense in the reaction tube. On the other hand, when the reaction temperature is excessively high, crystal growth by sintering of copper, which is a catalytically active component, is promoted, so that the selectivity of cyclopentanone is reduced and the life of the catalyst is significantly reduced.

【0026】反応圧力は特に限定されず、減圧から加圧
まで広範囲の圧力を選択できるが、0〜0.3MPaが
好ましい。反応圧力が過度に高いと、反応の平衡面で不
利となるため、十分に高いシクロペンタノール転化率が
得られない。
The reaction pressure is not particularly limited, and a wide range of pressure from reduced pressure to increased pressure can be selected, but 0 to 0.3 MPa is preferable. If the reaction pressure is too high, it is disadvantageous in terms of the equilibrium of the reaction, so that a sufficiently high cyclopentanol conversion cannot be obtained.

【0027】本反応は気相回分(バッチ)反応、または
原料を連続的に反応器へ供給し、反応生成物を連続的に
反応器から抜出す気相流通反応が採用されるが、気相流
通反応が好ましい。触媒床は固定床式、流動床式のいず
れであってもよいが、固定床式が好ましい。使用する反
応器は、その形状や材質によって限定されず、回分反応
の場合は耐圧反応器であり、流通反応の場合は直列に連
結した1個またはそれ以上の反応器、例えば多管式固定
床流通反応器である。
This reaction employs a gas phase batch (batch) reaction or a gas phase flow reaction in which raw materials are continuously supplied to a reactor and reaction products are continuously withdrawn from the reactor. A flow reaction is preferred. The catalyst bed may be either a fixed bed type or a fluidized bed type, but a fixed bed type is preferred. The reactor used is not limited by its shape or material. In the case of a batch reaction, it is a pressure-resistant reactor, and in the case of a flow reaction, one or more reactors connected in series, for example, a multitubular fixed bed. It is a flow reactor.

【0028】本反応を固定床流通気相反応で行う場合、
反応管の内径は特に制限を受けないが、好ましくは6m
m〜100mm、より好ましくは10mm〜70mmで
ある。また、反応管の長さは、好ましくは0.1m〜1
0m、より好ましくは0.3m〜7mである。
When this reaction is carried out by a fixed bed flow gas phase reaction,
The inner diameter of the reaction tube is not particularly limited, but is preferably 6 m
m to 100 mm, more preferably 10 mm to 70 mm. The length of the reaction tube is preferably 0.1 m to 1 m.
0 m, more preferably 0.3 m to 7 m.

【0029】反応管内における原料シクロペンタノール
の液空間速度(供給した原料の1時間当りの総流量(液
容量基準)を触媒の充填容積(空筒基準)で除した値。
以下、LHSVという。)は特に限定されないが、通常
0.5hr―1〜200hr ―1、好ましくは1.5h
―1〜50hr―1の範囲である。LHSVが過度に
大きいと、十分に高いシクロペンタノール転化率が得ら
れない。LHSVが過度に小さいと、生産効率が低下す
る。
Raw material cyclopentanol in reaction tube
Liquid space velocity (total flow rate of supplied raw material per hour (liquid
The value obtained by dividing the capacity (based on capacity) by the charged volume of the catalyst (based on empty cylinders).
Hereinafter, it is referred to as LHSV. ) Is not particularly limited, but usually
0.5 hr―1~ 200hr ―1, Preferably 1.5h
r―1~ 50hr―1Range. LHSV is excessive
Larger values may result in a sufficiently high cyclopentanol conversion.
Not. If the LHSV is too small, the production efficiency will decrease.
You.

【0030】反応生成物は冷却して捕集し、蒸留などの
通常の精製方法によって、シクロペンタノンを単離する
ことができる。このようにして製造されるシクロペンタ
ノンはジャスミン系香料などの製造原料として有用であ
る。
The reaction product is collected by cooling, and cyclopentanone can be isolated by a conventional purification method such as distillation. The cyclopentanone thus produced is useful as a raw material for producing jasmine-based fragrances and the like.

【0031】[0031]

【実施例】以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によってその範囲を限
定されるものではない。なお、実施例中の%は、特に断
りのない限りモル基準である。
EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited by these examples. The percentages in the examples are on a molar basis unless otherwise specified.

【0032】実施例および比較例中の反応成績を示すシ
クロペンタノールの転化率(%)とシクロペンタノンの
選択率(%)および収率(%)は、反応で得られた凝縮
液(粗生成物)をガスクロマトグラフィーで分析して求
めた組成比に基づき、次式により算出した。
The conversion (%) of cyclopentanol and the selectivity (%) and yield (%) of cyclopentanone, which show the reaction results in Examples and Comparative Examples, were determined by the condensate (crude) obtained by the reaction. The product was calculated by the following formula based on the composition ratio obtained by analyzing the product by gas chromatography.

【0033】シクロペンタールの転化率(%)=[1−
(反応管出口におけるシクロペンタノールの流量(モル
/分))÷(導入したシクロペンタノールの流量(モル
/分))]×100 シクロペンタノンの選択率(%)=(反応管出口のシク
ロペンタノンの流量(モル/分))÷[(導入したシク
ロペンタノールの流量(モル/分))−(反応管出口に
おけるシクロペンタノールの流量(モル/分))]×1
00 シクロペンタノンの収率(%)=(上記転化率)×(上
記選択率)÷100
Conversion of cyclopental (%) = [1-
(Flow rate (mol / min) of cyclopentanol at outlet of reaction tube) / (flow rate (mol / min) of introduced cyclopentanol)] × 100 Selectivity (%) of cyclopentanone = (Cyclo at outlet of reaction tube) Pentanone flow rate (mol / min)) ÷ [(introduced cyclopentanol flow rate (mol / min))-(cyclopentanol flow rate at reaction tube outlet (mol / min))] × 1
00 Yield (%) of cyclopentanone = (conversion rate) × (selectivity) 率 100

【0034】実施例1 シクロペンタノールの脱水素反
応および触媒の分析 (脱水素反応)外径3.18mmのステンレス製熱電対
保護管を断面中央に装備したステンレス製反応管(内径
23mm、長さ400mm)に、銅−亜鉛系触媒(酸化
銅47.9重量%、酸化亜鉛44.0%、グラファイト
8.1%を含有する直径6mm長さ5.8mmの円柱状
ペレット)を40.7ml充填し、電熱炉で190℃に
加温した。触媒の還元処理を行うことなく、この反応管
にシクロペンタノール(純度99.2%)をLHSV=
1.6hr―1の速度で供給し、反応管出口圧力を常圧
に保って10時間連続反応を行なった。反応管から流出
するガスを冷却捕集し、凝縮液(粗生成物)を得た。連
続反応を開始して10時間後、すなわち反応停止直前に
採取した凝縮液をガスクロマトグラフィー分析して求め
た反応成績を表1に示す。
Example 1 Dehydrogenation of cyclopentanol
Reaction and catalyst analysis (dehydrogenation reaction) A copper-zinc catalyst (copper oxide) was placed in a stainless steel reaction tube (inner diameter 23 mm, length 400 mm) equipped with a stainless steel thermocouple protection tube having an outer diameter of 3.18 mm at the center of the cross section. 40.7 ml of 47.9% by weight, 44.0% of zinc oxide, and columnar pellets having a diameter of 6 mm and a length of 5.8 mm each containing 8.1% of graphite were charged and heated to 190 ° C. in an electric furnace. Without performing reduction treatment of the catalyst, cyclopentanol (purity 99.2%) was added to the reaction tube with LHSV =
The reactor was supplied at a rate of 1.6 hr- 1 and the reaction was continuously performed for 10 hours while maintaining the outlet pressure of the reaction tube at normal pressure. The gas flowing out of the reaction tube was collected by cooling to obtain a condensate (crude product). Table 1 shows the reaction results obtained by gas chromatography analysis of the condensate collected 10 hours after the start of the continuous reaction, that is, immediately before the reaction was stopped.

【0035】(触媒の分析)上記の反応に使用する前お
よび使用した後の触媒を粉末にして、触媒に含まれる酸
化銅(使用前)または銅(使用後)の結晶をX線回折装
置(理学ロータフレックス社製)で分析した。その回折
線幅をもとにデバイ・シェラー式で算出した酸化銅また
は銅の結晶粒径を表1に示す。また、反応に使用する
前、使用した後の触媒の比表面積をBET法により測定
した結果を表1に示す。
(Analysis of Catalyst) The catalyst before and after use in the above-mentioned reaction is powdered, and crystals of copper oxide (before use) or copper (after use) contained in the catalyst are converted into an X-ray diffractometer ( (Manufactured by Rigaku Rotaflex). Table 1 shows the crystal grain size of copper oxide or copper calculated by the Debye-Scherrer equation based on the diffraction line width. In addition, Table 1 shows the results of measuring the specific surface area of the catalyst before and after use in the reaction by the BET method.

【0036】実施例2 シクロペンタノールの脱水素反
応および触媒の分析 実施例1と同じ反応管に銅−亜鉛系触媒(酸化銅47.
9重量%、酸化亜鉛44.0%、グラファイト8.1%
を含有する直径3mm長さ3mmの円柱状ペレット)を
32.5ml充填し、反応管を電熱炉で200℃に加温
した。触媒の還元処理を行うことなく、シクロペンタノ
ール(純度:99.2%)をLHSV=4.8hr―1
の速度で反応管に供給し、300時間の連続反応を行な
った。反応開始55時間後および300時間後(反応停
止直前)の反応成績を表1に示す。また、実施例1と同
様に触媒を分析した結果を表1に示す。
Example 2 Dehydrogenation of cyclopentanol
Reaction and analysis of catalyst In the same reaction tube as in Example 1, a copper-zinc catalyst (copper oxide 47.
9% by weight, zinc oxide 44.0%, graphite 8.1%
(32.5 ml of a cylindrical pellet having a diameter of 3 mm and a length of 3 mm) was charged, and the reaction tube was heated to 200 ° C. in an electric furnace. Without reduction treatment of the catalyst, cyclopentanol (purity: 99.2%) was converted to LHSV = 4.8 hr −1
And the reaction was continued for 300 hours. Table 1 shows the reaction results 55 hours and 300 hours after the start of the reaction (immediately before stopping the reaction). Table 1 shows the results of analyzing the catalyst in the same manner as in Example 1.

【0037】比較例1 触媒の還元、シクロペンタノー
ルの脱水素反応および触媒の分析 (触媒の還元)実施例1と同じ反応管と触媒を用いた。
電熱炉で反応管を140℃に加温し、ガス空間速度(供
給ガスの1時間当りの総流量(ガス容積基準)を触媒の
充填容積(空筒基準)で除した値)=560hr
−1で、窒素と水素の混合ガスを供給した。混合ガスの
初期水素濃度は10体積%とし、反応管の内温が200
℃を越えないように水素濃度および加熱温度を徐々に上
昇させた。その後、水素ガスのみを供給して180℃で
30分間、触媒の水素還元を行なった。
Comparative Example 1 Reduction of Catalyst, Cyclopentano
Reaction of catalyst and analysis of catalyst (reduction of catalyst) The same reaction tube and catalyst as in Example 1 were used.
The reaction tube was heated to 140 ° C. in an electric furnace, and the gas space velocity (the value obtained by dividing the total flow rate of the supply gas per hour (based on gas volume) by the packed volume of catalyst (based on empty cylinders)) = 560 hr
At -1 , a mixed gas of nitrogen and hydrogen was supplied. The initial hydrogen concentration of the mixed gas was 10% by volume, and the internal temperature of the reaction tube was 200%.
The hydrogen concentration and the heating temperature were gradually increased so as not to exceed ° C. Thereafter, the catalyst was subjected to hydrogen reduction at 180 ° C. for 30 minutes by supplying only hydrogen gas.

【0038】(脱水素反応および触媒の分析)次に反応
管を電熱炉で190℃に加熱した。シクロペンタノール
(純度:99.2%)をLHSV=1.6hr―1の速
度で供給し、実施例1と同様に10時間連続反応を行な
った。反応開始10時間後の反応成績および触媒の分析
結果を表1に示す。
(Dehydrogenation Reaction and Analysis of Catalyst) Next, the reaction tube was heated to 190 ° C. in an electric furnace. Cyclopentanol (purity: 99.2%) was supplied at a rate of LHSV = 1.6 hr −1 , and a continuous reaction was performed for 10 hours in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the reaction results and catalyst analysis results 10 hours after the start of the reaction.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】表1において、「CPL」はシクロペンタ
ノールを、「CPN」はシクロペンタノンを指す。「使
用前」および「使用後」の表示は、触媒を気相脱水素反
応に使用する前および使用した後という意味である。但
し、比較例1の欄の「使用前」とは、前記した触媒の水
素還元処理のみを行った触媒のことである。表1の「結
晶粒径」の欄において、実施例1と実施例2の「使用
前」の数値は酸化銅についてX線回折分析した結果であ
る。また実施例1、実施例2および比較例1の「使用
後」、並びに比較例1の「使用後」は、銅についてX線
回折分析した結果である。
In Table 1, "CPL" refers to cyclopentanol and "CPN" refers to cyclopentanone. The terms "before use" and "after use" mean before and after use of the catalyst in the gas phase dehydrogenation reaction. However, “before use” in the column of Comparative Example 1 refers to a catalyst obtained by performing only the above-described hydrogen reduction treatment on the catalyst. In the column of “crystal grain size” in Table 1, the values “before use” in Examples 1 and 2 are the results of X-ray diffraction analysis of copper oxide. Further, “after use” of Example 1, Example 2 and Comparative Example 1, and “after use” of Comparative Example 1 are results of X-ray diffraction analysis of copper.

【0041】表1に示されるように、実施例1〜2の触
媒は使用前、使用後の酸化銅または銅の結晶粒径が0.
13nm以下であり、比表面積は使用前、使用後ともに
15m/g以上である。そして、実施例1〜2の反応
は、高いシクロペンタノン選択率を維持したまま、長時
間にわたって安定的に目的物シクロペンタノンを生成し
ている。一方、水素還元処理を施した比較例1の触媒
は、実施例1の触媒と比べて比表面積が小さくなり、結
晶粒径が大きくなっている。そして、反応のシクロペン
タノン選択率が著しく低下している。
As shown in Table 1, the catalysts of Examples 1 and 2 had a copper oxide or copper crystal grain size of 0.1 before and after use.
The specific surface area is 15 m 2 / g or more before and after use. In the reactions of Examples 1 and 2, the desired product cyclopentanone is stably generated over a long period of time while maintaining a high cyclopentanone selectivity. On the other hand, the catalyst of Comparative Example 1 subjected to the hydrogen reduction treatment has a smaller specific surface area and a larger crystal grain size than the catalyst of Example 1. And, the cyclopentanone selectivity of the reaction is significantly reduced.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の方法は、原料のシクロペンタノ
ールから高い反応選択率で、しかも簡単なプロセスで工
業的有利にシクロペンタノンを製造できるという効果を
奏する。
The method of the present invention has an effect that cyclopentanone can be industrially advantageously produced from cyclopentanol as a raw material with a high reaction selectivity and a simple process.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G069 AA03 AA08 BA08B BB02A BB04A BB04B BC31A BC31B BC35B CB07 CB11 DA05 EA02Y EB18X EB18Y EC01X EC01Y FA02 FB07 4H006 AA02 AC44 AD18 BA05 BA07 BA30 BC10 BC11 BC18 BC19 4H039 CA62 CC20  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G069 AA03 AA08 BA08B BB02A BB04A BB04B BC31A BC31B BC35B CB07 CB11 DA05 EA02Y EB18X EB18Y EC01X EC01Y FA02 FB07 4H006 AA02 AC44 AD18 BA05 BA07 BC30 BC10 BC10 BC10 BC10 BC10 BC10 BC10

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性成分として銅を含む触媒の存在下
に、シクロペンタノールを気相脱水素反応してシクロペ
ンタノンを製造する方法において、 前記触媒として、含有される酸化銅または銅の結晶粒径
が0.13nm以下であり、且つ比表面積が15m
g以上である触媒を用いることを特徴とするシクロペン
タノンの製造方法。
1. A method for producing cyclopentanone by subjecting cyclopentanol to a gas phase dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst containing copper as an active ingredient, wherein the catalyst contains copper oxide or copper crystals contained therein. The particle size is 0.13 nm or less, and the specific surface area is 15 m 2 /
g. A method for producing cyclopentanone, comprising using a catalyst having a weight of at least g.
【請求項2】 前記気相脱水素反応の前工程として、触
媒の還元処理を行わないことを特徴とする請求項1記載
のシクロペンタノンの製造方法。
2. The method for producing cyclopentanone according to claim 1, wherein a reduction treatment of the catalyst is not performed as a step before the gas phase dehydrogenation reaction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012219060A (en) * 2011-04-08 2012-11-12 Nippon Zeon Co Ltd Method of producing cyclopentanone
CN114345352A (en) * 2020-10-12 2022-04-15 中石化南京化工研究院有限公司 Catalyst for preparing cyclopentanone by dehydrogenating cyclopentanol and preparation method thereof

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