JP2001335561A - Method for producing lactam - Google Patents

Method for producing lactam

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JP2001335561A
JP2001335561A JP2000150788A JP2000150788A JP2001335561A JP 2001335561 A JP2001335561 A JP 2001335561A JP 2000150788 A JP2000150788 A JP 2000150788A JP 2000150788 A JP2000150788 A JP 2000150788A JP 2001335561 A JP2001335561 A JP 2001335561A
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lactam
producing
reaction
catalyst
cyclic ketone
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Naoko Fujita
直子 藤田
Nawarukishuu Maru
ナワルキシュー マル
Toru Setoyama
亨 瀬戸山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a lactam from a cyclic ketone with high selectivity. SOLUTION: This method for producing the lactam by reacting the cyclic ketone with a nitrogen source and oxygen in the presence of an oxide catalyst is characterized as the reaction is carried out under the condition with a composition ratio regulated so as to be 0.01-10 mol nitrogen source and 0.1-5 mol oxygen based on 1 mol cyclic ketone.

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】本発明は環状ケトン、窒素源
及び酸素から直接ラクタムを製造する方法に関するもの
である。ラクタムの中でもε−カプロラクタムは6−ナ
イロンの原料として工業上重要な化合物である。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a lactam directly from a cyclic ketone, a nitrogen source and oxygen. Among lactams, ε-caprolactam is an industrially important compound as a raw material for 6-nylon.

【0002】[0002]

【従来の技術】ε−カプロラクタムの製法はいくつか知
られているが、工業的に最も広く行われているのは、シ
クロヘキサノンにヒドロキシルアミンを反応させてシク
ロヘキサノンオキシムとし、次いでこれを硫酸でベック
マン転位させてε−カプロラクタムとする方法である。
ヒドロキシルアミンは、アンモニアを酸化して一酸化窒
素(NO)を生成させ、次いでこれを還元することによ
り製造されている。この方法は、工程が長いこと、及び
ヒドロキシルアミンの製造工程、及びベックマン転位工
程で硫酸を必要とし、かつこの硫酸は最終的にアンモニ
アで中和して硫安となるので、大量の硫安を排出すると
いう問題がある。従って従来から、新しいε−カプロラ
クタムの製造法を目指して多くの努力が重ねられてい
る。例えば特開昭62−59256号公報や特開昭63
−130575号公報には、シクロヘキサノン、アンモ
ニア及び過酸化水素を、チタンを含むMFI型構造のゼ
オライトTS−1の存在下に液相で反応させて、シクロ
ヘキサノンオキシムを生成させることが記載されてい
る。
2. Description of the Related Art Several processes for producing ε-caprolactam are known, but the most widely used industrial process is to react cyclohexanone with hydroxylamine to form cyclohexanone oxime, which is then subjected to Beckmann rearrangement with sulfuric acid. This is a method of making ε-caprolactam.
Hydroxylamine is produced by oxidizing ammonia to form nitric oxide (NO), which is then reduced. This method requires a long process and requires sulfuric acid in the hydroxylamine production process and the Beckmann rearrangement process, and since this sulfuric acid is finally neutralized with ammonia to ammonium sulfate, a large amount of ammonium sulfate is discharged. There is a problem. Therefore, many efforts have hitherto been made for a new method for producing ε-caprolactam. For example, JP-A-62-59256 and JP-A-63-59256
JP-A-130575 describes that cyclohexanone, ammonia and hydrogen peroxide are reacted in the liquid phase in the presence of a zeolite TS-1 having an MFI-type structure containing titanium to produce cyclohexanone oxime.

【0003】また、米国特許第4,163,756号、
J.cat.,70(1981),p72〜83,p8
4〜91,J.cat.,72(1981)p66〜7
4、73(1982)p57〜65,J.Amer.C
hem.Soc.,102(1980)p1453及び
Catalysis Letters,11(199
1),p285〜294には、シクロヘキサノン、アン
モニア及び酸素を含むガスを、シリカ又はこれを主体と
する触媒と接触させて、シクロヘキサノンオキシムを製
造することが記載されている。
Also, US Pat. No. 4,163,756,
J. cat. , 70 (1981), p72-83, p8
4-91, J.M. cat. , 72 (1981) p66-7.
4, 73 (1982) pp. 57-65, J. Am. Amer. C
hem. Soc. , 102 (1980) p1453 and Catalysis Letters, 11 (199).
1), pages 285 to 294, describe that a gas containing cyclohexanone, ammonia and oxygen is brought into contact with silica or a catalyst mainly composed of silica to produce cyclohexanone oxime.

【0004】特開昭62−123167号公報及び特開
昭63−54358号公報には、シクロヘキサノンオキ
シムを、実質的にアルミニウムを含まないMFI型ゼオ
ライトを触媒として、気相でベックマン転位させてε−
カプロラクタムを製造することが記載されているが、反
応温度が350℃という高温で反応が行われている。一
方、シクロヘキサノンからε−カプロラクタムを製造す
る方法に関しては、J.N.Armor,J.Cata
l.70(1981)p72.に、アルミナ−シリカ触
媒を用いて、2段反応器によりシクロヘキサノンをアン
モニア及び酸化剤と反応させてε−カプロラクタムを製
造する方法が記載されており、米国特許第4、163、
756には、γ-アルミナとLa−モレキュラシーブの
2種類の触媒を用いて、2段階の反応領域により、シク
ロヘキサノンからε−カプロラクタムを製造する方法が
記載されている。また、R.Prasad et a
l,J.Cat.161(1996)373には、アル
ミナ−シリカ触媒を用いて、シクロヘキサノンをアンモ
ニア及び一酸化窒素と液相で反応させてε−カプロラク
タムを製造する方法が記載されている。
JP-A-62-123167 and JP-A-63-54358 disclose that cyclohexanone oxime is subjected to Beckmann rearrangement in the gas phase using an MFI-type zeolite containing substantially no aluminum as a catalyst to obtain ε-.
The production of caprolactam is described, but the reaction is carried out at a high reaction temperature of 350 ° C. On the other hand, a method for producing ε-caprolactam from cyclohexanone is described in J. Am. N. Armor, J.A. Cat
l. 70 (1981) p72. Describes a method for producing ε-caprolactam by reacting cyclohexanone with ammonia and an oxidizing agent in a two-stage reactor using an alumina-silica catalyst, and is described in U.S. Pat. No. 4,163,163.
756 describes a method for producing ε-caprolactam from cyclohexanone using two types of catalysts, γ-alumina and La-molecular sieve, in a two-step reaction zone. In addition, R. Prasad et a
1, J .; Cat. 161 (1996) 373 describes a method for producing ε-caprolactam by reacting cyclohexanone with ammonia and nitric oxide in a liquid phase using an alumina-silica catalyst.

【0005】従来技術におけるシクロヘキノンに対する
アンモニアの比率に関しては、米国特許第4,163,
756号及び米国特許第4,225,551には、「好
ましくは過剰のアンモニアを用いる」と記載されてい
る。また、殆どの従来技術はアンモニア比はシクロヘキ
サノンに対して過剰量を用いている。
Regarding the ratio of ammonia to cyclohexone in the prior art, see US Pat. No. 4,163,163.
No. 756 and U.S. Pat. No. 4,225,551 describe "preferably using excess ammonia". Also, most prior art uses an excess ammonia ratio relative to cyclohexanone.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このようにε−カプロ
ラクタムの製造法についてはいくつもの改良が提案され
ているが、従来技術においてはシクロヘキサノンからシ
クロヘキサノンオキシムを製造し、次いで得られたシク
ロヘキサノンオキシムからε−カプロラクタムを製造す
る方法、若しくは、2段反応器においてシクロヘキサノ
ンからε−カプロラクタムを製造するというように、ラ
クタムを得るためには多段階工程によるしかなく、建設
費や変動費等のコストがかかるという問題点があった。
また、上記したようにシクロヘキサノンから一つの反応
器で一段階でε−カプロラクタムを製造する方法が、
R.Prasad et al,J.Cat.161
(1996)p373に開示されているが、本発明者ら
の追試によればε−カプロラクタムは殆ど生成せず、再
現性が得られないことが判明した。
As described above, several improvements have been proposed for the process for producing ε-caprolactam.However, in the prior art, cyclohexanone oxime was produced from cyclohexanone, and then ε-caprolactam was obtained from the obtained cyclohexanone oxime. -A method of producing caprolactam, or a method of producing ε-caprolactam from cyclohexanone in a two-stage reactor, in order to obtain a lactam, it is only a multi-step process, and it costs construction costs and variable costs. There was a problem.
Further, as described above, a method of producing ε-caprolactam in one step from cyclohexanone in one reactor,
R. Prasad et al, J. Mol. Cat. 161
(1996) pp. 373, but according to additional tests by the present inventors, it was found that ε-caprolactam was hardly produced, and reproducibility was not obtained.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上述した問
題点に鑑み鋭意検討した結果、環状ケトンに対して窒素
源及び酸素の特定の比率を設定することにより、従来技
術とは反応の内容が異なる、環状ケトンから単一の反応
器で一段で、且つ高選択的にラクタムを製造するという
方法が実現できることを見い出し、本発明に到達した。
即ち、本発明の要旨は、酸化物触媒の存在下、環状ケト
ンを窒素源及び酸素と反応させてラクタムを製造する方
法において、環状ケトン1モルに対して、窒素源が0.
01〜10モル、酸素が0.1〜5モルの組成比となる
条件下で反応を行うことを特徴とするラクタムの製造方
法、に存する。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in view of the above-mentioned problems, and as a result, by setting a specific ratio of a nitrogen source and oxygen to a cyclic ketone, the reaction with the prior art has been improved. The present inventors have found that a method for producing lactams in a single step and with high selectivity in a single reactor from cyclic ketones having different contents can be realized, and arrived at the present invention.
That is, the gist of the present invention is to provide a method for producing a lactam by reacting a cyclic ketone with a nitrogen source and oxygen in the presence of an oxide catalyst, wherein the nitrogen source is added in an amount of 0.1 mol per mol of the cyclic ketone.
A method for producing a lactam, characterized in that the reaction is carried out under a condition that the composition ratio of oxygen is from 0.1 to 10 mol and oxygen is from 0.1 to 5 mol.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、酸化物触媒の存在下に、環状ケトンを窒素源
及び酸素と反応させてラクタムの製造する際、環状ケト
ンに対する窒素源、酸素の比率を特定の範囲に制御する
ことにより、ラクタムを一段で製造することができ、且
つ、ラクタムを高選択率で得ることと共に触媒寿命を向
上させることを特徴とするものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention provides a method for producing a lactam by reacting a cyclic ketone with a nitrogen source and oxygen in the presence of an oxide catalyst to control the ratio of the nitrogen source to the cyclic ketone and oxygen in a specific range, thereby converting the lactam to a specific range. It is characterized in that it can be produced in one step, and that the lactam can be obtained at a high selectivity and the catalyst life is improved.

【0009】本発明の原料である環状ケトンは、環状構
造を有するケトンであれば特に制限はないが、通常、炭
素数3〜15の環状ケトンであり、縮合環や複素環構造
を有していてもよい。中でも、シクロペンタノン、シク
ロヘキサノン、シクロヘプタノン等の炭素数4〜7の環
状ケトンが好ましく、特にはシクロヘキサノンを用いる
のが好ましい。シクロヘキサノンを用いた場合には、得
られるラクタムはε−カプロラクタムである。
The cyclic ketone as a raw material of the present invention is not particularly limited as long as it is a ketone having a cyclic structure, but is usually a cyclic ketone having 3 to 15 carbon atoms and has a condensed ring or a heterocyclic structure. You may. Among them, cyclic ketones having 4 to 7 carbon atoms such as cyclopentanone, cyclohexanone, and cycloheptanone are preferable, and it is particularly preferable to use cyclohexanone. When cyclohexanone is used, the resulting lactam is ε-caprolactam.

【0010】本発明に於いて基質である環状ケトンに対
する窒素源及び酸素のモル比が重要である理由は明らか
ではないが、大過剰の窒素源を用いた場合には環状ケト
ンの転化率が上がるがラクタムの選択率は低く、生成し
た中間体であるイミン同士の反応、イミンと環状ケトンとの反
応、ホ゜リマー化などが進行しやすくラクタム生成に不利で
あると考えられる。また、酸素が過剰な場合には基質の
燃焼やN含有化合物を含むホ゜リマー化が進行してラクタム
の選択率が低下するだけでなく、窒素源の燃焼が進行し
て窒素源基準のラクタム選択率が低下するという不利な
状況になる。このような要因から、ラクタムを効率よく
製造するためには副反応を制御することが重要であり、
そのためには基質に対する、窒素源、酸素の比率を最適
化することが必要であると推察している。
It is not clear why the molar ratio of the nitrogen source and oxygen to the cyclic ketone as the substrate is important in the present invention, but the conversion of the cyclic ketone increases when a large excess of the nitrogen source is used. However, the selectivity of lactam is low, and it is considered that the reaction between imines, which are produced intermediates, the reaction between imine and cyclic ketone, and the formation of polymer are easily advanced, which is disadvantageous for lactam production. In addition, when oxygen is excessive, not only the burning of the substrate and the formation of a polymer containing an N-containing compound progresses, but also the selectivity of the lactam decreases, and the burning of the nitrogen source progresses, and the lactam selectivity based on the nitrogen source is increased. Is disadvantageous. From these factors, it is important to control side reactions in order to produce lactam efficiently.
To that end, he speculates that it is necessary to optimize the ratio of the nitrogen source and oxygen to the substrate.

【0011】本発明における特定の窒素源及び酸素の比
率は、反応器に供給する比率であり環状ケトンを1モル
としたときのモル比で、環状ケトン:窒素源:酸素=
1:0.01〜10:0.1〜5であり、好ましくは
1:0.01〜10:0.1〜3.5、より好ましくは
1:0.01〜5:0.1〜3、更に好ましくは1:
0.01〜2.5:0.1〜3、最も好ましくは1:
0.01〜2.5:0.1〜1.5の範囲が選択され
る。また、酸素と窒素源のモル比は1.9以下であるの
が好ましい。ここで窒素源のモル数はNのモル数として
算出する。反応は液相でも気相でも行い得るが、通常は
気相で行われる。
The specific ratio of the nitrogen source and oxygen in the present invention is a ratio supplied to the reactor, and is a molar ratio when the cyclic ketone is 1 mole, and is expressed as cyclic ketone: nitrogen source: oxygen =
1: 0.01-10: 0.1-5, preferably 1: 0.01-10: 0.1-3.5, more preferably 1: 0.01-5: 0.1-3. And more preferably 1:
0.01-2.5: 0.1-3, most preferably 1:
The range of 0.01 to 2.5: 0.1 to 1.5 is selected. The molar ratio between the oxygen and nitrogen sources is preferably 1.9 or less. Here, the number of moles of the nitrogen source is calculated as the number of moles of N. The reaction can be performed in a liquid phase or a gas phase, but is usually performed in a gas phase.

【0012】本発明における窒素源は、NH2原子団を
有する常温、常圧で固体、液体又は気体の化合物であ
り、特に限定されないが、具体的には、アンモニア、無
機のアンモニウム塩、カルボン酸等の有機アンモニウム
塩、アミン類及び尿素等が挙げられる。これらのNH2
原子団含有化合物の中でも、反応系中でCO2を発生し
うる化合物が好ましく、尿素やアンモニアを用いるのが
より好ましい。これらのNH2原子団含有化合物の供給
方法は、気体の場合はそのままで、固体の場合はその物
質を融点以上で融解し、反応器に供給してもよいし、水
等の溶媒に溶解させて水溶液等として供給してもよい。
流動床や移動床など触媒が動く場合には触媒にこれらの
物質を混合して反応器に供給する等の方法でもよい。
The nitrogen source in the present invention is a solid, liquid or gaseous compound having an NH 2 atomic group at room temperature and normal pressure, and is not particularly limited. Specific examples thereof include ammonia, inorganic ammonium salts, and carboxylic acids. And the like, amines, urea and the like. These NH 2
Among the atomic group-containing compounds, compounds that can generate CO 2 in the reaction system are preferable, and urea and ammonia are more preferable. The method of supplying these NH 2 group-containing compounds is as follows: in the case of a gas, the substance is melted at a temperature equal to or higher than its melting point in the case of a solid, and may be supplied to a reactor or dissolved in a solvent such as water. May be supplied as an aqueous solution.
When the catalyst moves, such as in a fluidized bed or a moving bed, a method of mixing these substances with the catalyst and supplying it to the reactor may be used.

【0013】環状ケトンは単独で供給してもよいし、必
要に応じて、不活性ガスやベンゼンなどの有機化合物若
しくは水で希釈してもよい。環状ケトンの濃度が低すぎ
ると反応効率が悪く、高すぎると反応温度の高温化や、
目的とするラクタム選択率の低下、触媒寿命の低下を招
く傾向がある。したがって本発明においては全供給ガス
中の環状ケトンの濃度は0.01〜50mol%、好ま
しくは0.01〜30mol%、より好ましくは0.1
〜20mol%の範囲から選ばれる。環状ケトンの空間
速度はWHSVとして0.001〜100hr-1(即ち
触媒1kgあたりの環状ケトンの供給速度が1時間あた
り0.001〜100kg)、好ましくは0.01〜5
0hr-1、より好ましくは0.01〜20hr-1から選
ばれる。
The cyclic ketone may be supplied alone or, if necessary, diluted with an inert gas, an organic compound such as benzene, or water. If the concentration of the cyclic ketone is too low, the reaction efficiency is poor, and if it is too high, the reaction temperature increases,
The desired lactam selectivity and catalyst life tend to be reduced. Therefore, in the present invention, the concentration of the cyclic ketone in the whole feed gas is 0.01 to 50 mol%, preferably 0.01 to 30 mol%, more preferably 0.1 to 30 mol%.
-20 mol%. The space velocity of the cyclic ketone is 0.001 to 100 hr -1 as WHSV (that is, the supply rate of the cyclic ketone per kg of the catalyst is 0.001 to 100 kg per hour), preferably 0.01 to 5 hr.
0 hr -1 , more preferably 0.01 to 20 hr -1 .

【0014】反応に使用する環状ケトン及びガスの供給
方法は、環状ケトン、窒素源、酸素、不活性ガス、有機
化合物の希釈剤を別々に触媒層に供給しても良いし、2
種類以上を混合してから供給しても良い。また、基質で
ある環状ケトンは気化してから供給しても良いし、反応
系中で気化させてもよい。いずれの場合も触媒が存在す
る反応系中でそれぞれの成分がよく混合した状態になる
ように供給することが好ましい。環状ケトン、窒素源の
分解物、酸素、有機化合物の希釈剤の混合ガスは爆発性
を示すことがあるので、通常は窒素、二酸化炭素、アル
ゴンなどの不活性ガスで希釈して反応に供するのが好ま
しい。中でも二酸化炭素を用いることがさらに好まし
い。なお、二酸化炭素はアンモニアと反応し、カルバミ
ン酸アンモニウムを生成するので、供給するガスの配管
は、これらのガスが混合される領域においては50℃以
上に保温する事が望ましい。
The method for supplying the cyclic ketone and gas used in the reaction may be such that the cyclic ketone, nitrogen source, oxygen, inert gas, and diluent for the organic compound are separately supplied to the catalyst layer.
You may supply after mixing more than a kind. Further, the cyclic ketone serving as the substrate may be supplied after being vaporized, or may be vaporized in the reaction system. In any case, it is preferable to supply the components in a reaction system in which the catalyst is present such that the respective components are in a well-mixed state. Since a mixed gas of cyclic ketone, decomposition product of nitrogen source, oxygen, and diluent of organic compound may show explosive property, it is usually diluted with an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, argon, etc. for the reaction. Is preferred. Among them, it is more preferable to use carbon dioxide. Since carbon dioxide reacts with ammonia to produce ammonium carbamate, it is desirable that the piping of the supplied gas be kept at 50 ° C. or higher in a region where these gases are mixed.

【0015】本発明で用いる酸化物触媒は、特に制限は
ないが、周期表の第3族ないし第12族から選ばれた少
くとも1種類の元素Mを含む酸化物触媒であるのが好ま
しく、更には、珪素を含む酸化物触媒であるのが好まし
い。ここで「元素M」とは、単一元素のみでなく、複数
の元素を指す場合も含むものとする。周期表の第3族な
いし第12族から選ばれた少くとも1種類の元素Mの中
でも、周期表の第4族ないし第8族から選ばれた少くと
も1種類の元素を含むことが好ましい。また、周期表の
第3族ないし第12族から選ばれる1種又は2種以上の
元素Mが複数の元素を含む場合、各々が周期表の第4族
ないし第8族から選ばれる元素であることが好ましい。
更には、周期表の第4族ないし第8族から選ばれる元素
は、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、タンタル(T
a)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及び
タングステン(W)から選ばれた少くとも1種類である
のがよく、更には、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、
ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)が好まし
く、特にはチタンが、これらを含む酸化物触媒が触媒す
る反応によって生成するε−カプロラクタムの選択率が
高いという点で好ましい。
The oxide catalyst used in the present invention is not particularly limited, but is preferably an oxide catalyst containing at least one element M selected from Groups 3 to 12 of the periodic table, Further, an oxide catalyst containing silicon is preferable. Here, the “element M” includes not only a single element but also a plurality of elements. It is preferable that at least one element M selected from Group 3 to Group 12 of the periodic table contains at least one element selected from Group 4 to Group 8 of the periodic table. Further, when one or more elements M selected from Groups 3 to 12 of the periodic table include a plurality of elements, each is an element selected from Groups 4 to 8 of the periodic table. Is preferred.
Further, elements selected from Groups 4 to 8 of the periodic table include titanium (Ti), niobium (Nb), and tantalum (T
a), at least one selected from hafnium (Hf), zirconium (Zr) and tungsten (W), and further, titanium (Ti), niobium (Nb),
Zirconium (Zr) and tungsten (W) are preferred, and titanium is particularly preferred because it has a high selectivity for ε-caprolactam produced by a reaction catalyzed by an oxide catalyst containing these.

【0016】また、酸化物触媒は、非晶質であっても結
晶質であってもよいが、結晶性酸化物である方が好まし
く、複合酸化物、特にはゼオライトが好ましい。なお、
第3族ないし12族の元素Mは結晶性酸化物の場合、格
子内に存在していても良いし、格子外に存在していても
良い。ここでいう結晶性酸化物とは、結晶質からなる酸
化物であり、複合酸化物とは2種以上の金属成分が共存
する酸化物を指す。また、結晶性酸化物の中には、メソ
ポーラス物質は含まないものとする。
The oxide catalyst may be amorphous or crystalline, but is preferably a crystalline oxide, and more preferably a composite oxide, particularly zeolite. In addition,
In the case of a crystalline oxide, the element M of Group 3 to Group 12 may be present in the lattice or outside the lattice. The crystalline oxide referred to here is an oxide composed of crystalline, and the composite oxide refers to an oxide in which two or more metal components coexist. Further, the crystalline oxide does not include a mesoporous substance.

【0017】本発明の酸化物触媒は、酸量が小さい触
媒、例えば触媒学会(Catalysis Society of Japa
n)の参照触媒のアルミナ(JRC−ALO−4)と酸量が同程
度又はそれ以下である触媒であることが好ましい。酸量
は、例えば、アンモニアの昇温脱離分析によって行うこ
とができる。また、酸強度の観点からは、弱い触媒が好
ましい。酸強度の評価はアンモニアの昇温脱離分析によ
っても行うことができるが、より簡便には例えばハメッ
ト(Hammett)の指示薬で測定することができる。本発
明の酸化物触媒は、アンモニアの昇温脱離分析(TP
D:temperature programmed desortion)によるアン
モニア脱離量が、アルミナ(JAC−ALO−4)のそれと同
程度又はそれ以下であることが好ましい。具体的には、
0.5mmol-NH3/g-cat以下となるような酸量の少ない触
媒であることが好ましく、更には0.3mmol-NH3/g-cat
以下、特に0.1mmol-NH3/g-cat以下となる触媒が好ま
しい。尚、「mmol-NH3/g-cat」は、酸化物触媒1g当た
りのアンモニア脱離量(mmol)を表す。
The oxide catalyst of the present invention is a catalyst having a small acid content, for example, a catalyst society of Japa
It is preferable that the catalyst has an acid amount equal to or less than that of alumina (JRC-ALO-4) as the reference catalyst of n). The amount of acid can be determined, for example, by temperature programmed desorption analysis of ammonia. Also, from the viewpoint of acid strength, a weak catalyst is preferable. The acid strength can also be evaluated by temperature-programmed desorption analysis of ammonia, but can be more simply measured with, for example, a Hammett indicator. The oxide catalyst of the present invention has a thermal desorption analysis of ammonia (TP
It is preferable that the amount of ammonia desorbed by D: temperature programmed desortion is equal to or less than that of alumina (JAC-ALO-4). In particular,
It is preferable that the catalyst has a small amount of acid such that the amount becomes 0.5 mmol-NH3 / g-cat or less, and more preferably 0.3 mmol-NH3 / g-cat.
Hereinafter, a catalyst having a concentration of 0.1 mmol-NH3 / g-cat or less is particularly preferable. In addition, "mmol-NH3 / g-cat" represents the amount of ammonia desorbed (mmol) per 1 g of the oxide catalyst.

【0018】また、酸強度に関しては、ハメット(Hamm
ett)指示薬で測定した酸度関数H0で示すと、酸度関数
0が、通常−3.0より大きい触媒であり、好ましく
は、+1.5より大きい触媒であり、更に好ましくは、
+3.3より大きい触媒、特には+4.0より大きい触
媒が好ましい。前記昇温脱離分析によるアンモニア脱離
量は、所定の温度で触媒にアンモニアを飽和吸着させた
のち、脱気等により触媒に弱く結合しているアンモニア
及び雰囲気中のアンモニアを除去した後、温度を上昇さ
せることによって、触媒から脱離するアンモニアを定量
することによって測定される。この値は、本発明におい
て典型的には以下の条件で測定される。 <測定装置> 測定装置:大倉理研(株)製の自動昇温脱離分析装置
(TP-5000) 同分析装置の概要は、大倉理研(株)製「自動昇温脱離
分析装置(TP-5000)仕様書」に記載されている。装置
の概要を図1に示し、また、用いた反応管を図2に示
す。
Regarding the acid strength, Hammet (Hamm
ett) When represented by an acidity function H 0 measured with an indicator, the acidity function H 0 is a catalyst that is usually larger than −3.0, preferably a catalyst larger than +1.5, and more preferably a catalyst larger than +1.5.
Catalysts greater than +3.3, especially catalysts greater than +4.0 are preferred. The amount of ammonia desorbed by the temperature-programmed desorption analysis is as follows.After ammonia is saturated and adsorbed on the catalyst at a predetermined temperature, ammonia that is weakly bound to the catalyst and ammonia in the atmosphere are removed by degassing or the like. Is measured by quantifying the amount of ammonia desorbed from the catalyst by increasing This value is typically measured in the present invention under the following conditions. <Measuring device> Measuring device: Automatic thermal desorption spectrometer (TP-5000) manufactured by Okura Riken Co., Ltd. 5000) Specifications ”. The outline of the apparatus is shown in FIG. 1, and the reaction tube used is shown in FIG.

【0019】[0019]

【表1】<測定条件> キャリアガス(ヘリウム):ユニオンヘリウム社製ヘリ
ウムガス アンモニア:昭和電工製液体アンモニア(純度99.9%以
上) (キャリアガスとアンモニアは精製等を行うことなくそ
のまま使用した) 測定に用いた触媒量:200mg 測定に用いた反応管:図2に示す反応管を用いた。 測定は、TP-5000 の自動制御/計測プログラムにより行
った。
[Table 1] <Measurement conditions> Carrier gas (helium): Helium gas manufactured by Union Helium Ammonia: liquid ammonia manufactured by Showa Denko (purity 99.9% or more) (Carrier gas and ammonia were used without purification, etc.) Measurement Amount of catalyst used for the measurement: 200 mg Reaction tube used for measurement: The reaction tube shown in FIG. 2 was used. The measurement was performed by the automatic control / measurement program of TP-5000.

【0020】[0020]

【表2】<測定の手順> (1)前処理 圧力1torr以下で、470℃(内温500℃)まで45分で昇温
し、次いで470℃で30分保持した (2)NH3パルス吸着 設定100℃(内温110℃) 1つのパルスの終了時間:3分 NH3パルスの容積(計量管):0.953cc(0℃、1atm換
算) キャリアガス(ヘリウム)圧力:0.05MPa
[Table 2] <Measurement procedure> (1) Pretreatment The temperature was raised to 470 ° C (internal temperature 500 ° C) in 45 minutes at a pressure of 1 torr or less, and then maintained at 470 ° C for 30 minutes. (2) NH 3 pulse adsorption Setting 100 ° C (Internal temperature 110 ° C) End time of one pulse: 3 minutes Volume of NH 3 pulse (measuring tube): 0.953cc (0 ° C, 1 atm conversion) Carrier gas (helium) pressure: 0.05MPa

【0021】[0021]

【表3】(NH3パルスの設定条件) パルス終了条件:最後のパルスから3つのパルスにおけ
る非吸着NH3量が±3%の誤差範囲内に収まること。 最大パルス回数:10回 パルス終了条件で指定された条件に何回パルスを注入し
ても達しない場合、この回数で終了する。 最小パルス回数:4回 パルス終了条件とは関係なく、最低限この回数はパルス
を注入する。
[Table 3] (Setting conditions of NH 3 pulse) Pulse end condition: Non-adsorbed NH 3 amount in three pulses from the last pulse falls within an error range of ± 3%. Maximum number of pulses: 10 times If the number of pulses does not reach the condition specified in the pulse end condition and the pulse is not reached, the process ends with this number of times. Minimum number of pulses: 4 Irrespective of the pulse end condition, at least this number of pulses are injected.

【0022】NH3パルス後の最大Heパージ時間(TCD
安定のための待ち時間):2分 パルスガスを配管に導入する時間:30秒 計量管内を大気圧の状態にするまでの時間:20秒 パルスの1ピークを検出する時間:360秒 (3)パージ、脱気処理(真空脱気、100℃、30分) (4)TCD(熱伝導度検出器)安定確認(100℃) (5)NH3昇温脱離 10℃/minで100〜800℃間を昇温し、800℃にて20分保持
した。 キャリアガス流量30ml/min (6)スタンダードパルス測定(触媒の入った反応管を経
由せずに供給されたNH3パルスをスタンダードパルス
(NH3パルスの容積0.953cc;0℃/atm)とい
い、この面積を測定し、これを基準としてアンモニアの
脱離量を換算する。)
The maximum He purge time after the NH 3 pulse (TCD
Waiting time for stabilization): 2 minutes Time to introduce pulse gas into piping: 30 seconds Time until atmospheric pressure in measuring tube: 20 seconds Time to detect one peak of pulse: 360 seconds (3) Purging , deaeration treatment (vacuum degassing, 100 ° C., 30 minutes) (4) TCD (thermal conductivity detector) stability check (100 ° C.) (5) 100 to 800 ° C. in NH 3 temperature programmed desorption 10 ° C. / min The temperature was raised and the temperature was kept at 800 ° C. for 20 minutes. Carrier gas flow rate 30 ml / min (6) Standard pulse measurement (NH 3 pulse supplied without passing through a reaction tube containing a catalyst is referred to as a standard pulse (NH 3 pulse volume 0.953 cc; 0 ° C./atm) This area is measured, and the desorbed amount of ammonia is converted based on this area.)

【0023】検出器:TCD検出器(設定電流3)及質
量分析計 ライン配管(図2中の点線ライン)及び恒温槽は100℃
の保温を保った。(配管はパージ部(図2の太線ライ
ン:1/4インチ)以外全て1/8インチ) 反応管の上面には断熱材を取り付けた。 電気炉制御:オートチューイング実施済み
Detector: TCD detector (set current 3) and mass spectrometer line piping (dotted line in FIG. 2) and constant temperature bath at 100 ° C.
Kept warm. (All piping is 1/8 inch except for the purge section (the thick line in FIG. 2: 1/4 inch)) A heat insulating material was attached to the upper surface of the reaction tube. Electric furnace control: Auto chewing implemented

【0024】NH3パルス終了後、NH3昇温脱離((5))
を開始するまで、パージ、脱気処理((3))及びTCD安
定確認((4))に要した時間は約43分である。また、取
得データの解析は、大倉理研(株)製波形編集/分析プ
ログラム解析ソフト(型式MPS-880波形編集プログラ
ム)にて解析を行い、各ピークの波形分解、面積計算を
行い熱伝導度検出器(TCD)のスタンダードパルスの
面積と脱離したアンモニアの面積比からアンモニアの脱
離量を求めた。なお、触媒学会の参照触媒のアルミナ
(JRC-ALO-4)を同条件で測定したところ、アンモニア
の脱離量は0.11〜0.36mmol-NH3/g-catであった。
After the completion of the NH 3 pulse, NH 3 thermal desorption ((5))
The time required for purging, degassing ((3)) and TCD stability confirmation ((4)) until the start of the process is about 43 minutes. The acquired data is analyzed using the waveform editing / analysis program analysis software (model MPS-880 waveform editing program) manufactured by Okura Riken Co., Ltd., and the thermal conductivity is detected by analyzing the waveform of each peak and calculating the area. The desorbed amount of ammonia was determined from the area ratio of the standard pulse of the vessel (TCD) to the desorbed ammonia. In addition, when alumina (JRC-ALO-4) as a reference catalyst of the Catalysis Society of Japan was measured under the same conditions, the amount of released ammonia was 0.11 to 0.36 mmol-NH 3 / g-cat.

【0025】本発明の酸化物触媒は、アルミニウム含有
量が1wt%以下であるのが好ましく、更には0.5w
t%以下、特には0.1wt%以下、最も好ましいのは
0.05wt%以下であるのが、生成するε−カプロラ
クタムの選択性が向上するという点で好ましい。また、
酸化物中の元素Mの合計濃度は、通常0.01mol%以
上であり、好ましくは0.2mol%以上、特には0.5
1mol%以上であるのがよい。本発明の酸化物触媒が珪
素を含む場合、同酸化物触媒中の元素Mの総原子数に対
する珪素の原子数比(Si/M)は、20以上、更には
30以上、特には50以上であることが好ましい。この
原子比が小さすぎると、一般にラクタム及び副生するオ
キシムの選択率が小さくなる。また、この原子比が大き
すぎると、元素Mの触媒作用が殆ど発現しない。したが
って、通常はこの原子比(Si/M)は10〜200で
あり、好ましくは20〜190、特に好ましくは50〜
150のものを用いるのがよい。本発明の酸化物触媒は
単独でも触媒として作用するが、複数種の酸化物触媒を
混合して使用してもよい。中でも本発明では単独の触媒
を用いるのが好ましい。
The oxide catalyst of the present invention preferably has an aluminum content of 1% by weight or less, more preferably 0.5 wt.
t% or less, particularly 0.1 wt% or less, most preferably 0.05 wt% or less is preferable in that the selectivity of ε-caprolactam to be formed is improved. Also,
The total concentration of the element M in the oxide is usually at least 0.01 mol%, preferably at least 0.2 mol%, particularly preferably at least 0.5 mol%.
It is preferably at least 1 mol%. When the oxide catalyst of the present invention contains silicon, the ratio of the number of silicon atoms to the total number of atoms of the element M in the oxide catalyst (Si / M) is 20 or more, further 30 or more, particularly 50 or more. Preferably, there is. If this atomic ratio is too small, the selectivity of lactam and by-product oxime generally decreases. If the atomic ratio is too large, the catalytic action of the element M is hardly exhibited. Therefore, this atomic ratio (Si / M) is usually 10 to 200, preferably 20 to 190, particularly preferably 50 to 190.
It is preferable to use 150. Although the oxide catalyst of the present invention acts alone as a catalyst, a plurality of types of oxide catalysts may be used as a mixture. Among them, in the present invention, it is preferable to use a single catalyst.

【0026】本発明の酸化物触媒の合成法としては、第
3族ないし12族から選ばれる1種又は2種以上の元素
Mと珪素の両者を含む結晶性複合酸化物の場合には、例
えば、前記元素Mの化合物と珪素化合物から、公知のゼ
オライト合成法により生成させることができる。例えば
型材であるテトラプロピルアンモニウム塩の共存下、シ
リカ原料と元素Mの成分の原料をアルカリ存在下、水熱
合成処理をする方法により得たものを用いることができ
る。また、アルミニウムを含むMFI型ゼオライトから
酸処理などにより、アルミニウムを除去し、ついでアル
ミニウムの脱離位置に3族ないし12族の元素Mを導入
する方法などにより得たものを用いることもできる。
As a method for synthesizing the oxide catalyst of the present invention, in the case of a crystalline composite oxide containing both one or more elements M selected from Groups 3 to 12 and silicon, for example, From the compound of the element M and the silicon compound by a known zeolite synthesis method. For example, a material obtained by a method of performing a hydrothermal synthesis treatment on a silica raw material and a raw material for the component of the element M in the presence of a tetrapropylammonium salt as a mold material in the presence of an alkali can be used. Alternatively, a material obtained by removing aluminum from an MFI-type zeolite containing aluminum by an acid treatment or the like, and then introducing an element M of Group 3 to Group 12 into the position where aluminum is desorbed can be used.

【0027】周期表の第3族から第12族から選ばれる
1種又は2種以上の元素Mの成分の原料としては、特に
限定されないが、これらの金属の塩、例えば硝酸塩、硫
酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、炭酸塩、塩化物、臭化物等
のハロゲン化物、又は金属アルコキシド等を使用するこ
とができる。中でも、金属アルコキシド、硝酸塩、酢酸
塩、シュウ酸塩が好ましい。珪素を含む複合酸化物を調
製する際には、珪素の原料としては、特に限定されない
が、市販のシリカ、テトラアルキルオルソシリケート、
アエロジル、コロイダルシリカ、ケイ酸ソーダ等を挙げ
ることができる。また、例えば予め形成されたシリカ担
体に上記した周期表の第3族ないし12族から選ばれる
元素Mの化合物を含む溶液を含浸させ、ついで、熱分
解、加水分解及びこれに続く熱分解等により、含浸させ
た元素の化合物を酸化物に変化させて調製したシリカ担
持触媒を用いることもできる。
The raw material of one or more components of the element M selected from Groups 3 to 12 of the periodic table is not particularly limited, but salts of these metals, for example, nitrates, sulfates, acetic acids Halides such as salts, oxalates, carbonates, chlorides and bromides, or metal alkoxides can be used. Among them, metal alkoxides, nitrates, acetates, and oxalates are preferred. When preparing a silicon-containing composite oxide, the raw material of silicon is not particularly limited, but commercially available silica, tetraalkyl orthosilicate,
Aerosil, colloidal silica, sodium silicate and the like can be mentioned. Alternatively, for example, a preformed silica carrier is impregnated with a solution containing a compound of the element M selected from Groups 3 to 12 of the periodic table, and then subjected to thermal decomposition, hydrolysis, and subsequent thermal decomposition. Alternatively, a silica-supported catalyst prepared by changing the compound of the impregnated element to an oxide can also be used.

【0028】触媒を調製する際の熱分解の雰囲気は、酸
素を含んでいても良いし、含まなくてもよい。酸素を含
む雰囲気では、有機物等の被酸化性の物質があると、そ
の酸化、燃焼により局所的な発熱が見られ、得られる触
媒の反応性を阻害することがあるので、発熱は十分に制
御する方が良い。熱分解の温度は400℃以上である
が、副反応として起こるシクロヘキサノンの縮合反応等
は、担体の持つ酸性質によっても起こる為、より好まし
くは、500℃以上の温度で処理するのが好ましい。
The atmosphere for the thermal decomposition in preparing the catalyst may or may not contain oxygen. In an atmosphere containing oxygen, if there is an oxidizable substance such as an organic substance, local heat generation is observed due to its oxidation and combustion, which may inhibit the reactivity of the obtained catalyst. Better to do. The temperature of the thermal decomposition is 400 ° C. or higher, but the condensation reaction of cyclohexanone, etc., which occurs as a side reaction, also occurs depending on the acid properties of the carrier. Therefore, it is more preferable to treat at a temperature of 500 ° C. or higher.

【0029】本発明において、尿素を窒素源とする場合
には、尿素を加水分解させるために反応系中に水の存在
が必要であるが、系内では酸化反応により水が生成する
ので特に水を添加しなくても良い。また、反応系に水を
存在させることによりラクタムの選択率を向上させるこ
とができるが、この場合の水の存在量としては、基質の
環状ケトン1molに対して、通常、0.001〜10
00モル、好ましくは0.01〜500モル、更に好ま
しくは、0.1〜100モルの範囲で適宜選択すること
ができる。水を添加する場合には、反応温度または触媒
量を環状ケトンの転化率見合いで調節することが必要で
ある。
In the present invention, when urea is used as a nitrogen source, water must be present in the reaction system in order to hydrolyze the urea. Need not be added. The presence of water in the reaction system can improve the lactam selectivity. In this case, the amount of water is usually 0.001 to 10 per mol of the cyclic ketone as the substrate.
It can be appropriately selected within the range of 00 mol, preferably 0.01 to 500 mol, and more preferably 0.1 to 100 mol. When water is added, it is necessary to adjust the reaction temperature or the amount of catalyst in accordance with the conversion of the cyclic ketone.

【0030】反応温度は通常150〜400℃である
が、本発明では特に150〜320℃という従来のベッ
クマン転移反応温度よりも比較的低い温度でも、ラクタ
ムを高選択率で製造できるという利点がある。反応圧力
は常圧又は微加圧のいずれでもよい。また、従来公知の
多段反応器を使用しなくとも、本発明によれば、単一の
反応領域でラクタムを高選択率で製造することができ
る。
The reaction temperature is usually from 150 to 400 ° C., but the present invention has an advantage that lactams can be produced with high selectivity even at a temperature of 150 to 320 ° C., which is relatively lower than the conventional Beckmann transition reaction temperature. . The reaction pressure may be normal pressure or slight pressure. Further, according to the present invention, a lactam can be produced with a high selectivity in a single reaction zone without using a conventionally known multistage reactor.

【0031】反応装置としては常用の固定床反応器や流
動床反応器などを用いることができる。触媒上に副反応
により生成した炭素質が堆積して触媒活性を低下した場
合に、触媒の抜出しや補給が容易であることや、反応温
度制御が容易などの観点から流動床反応器を用いるのが
好ましい。活性の低下した触媒は、堆積している炭素質
を洗浄や燃焼などの適宜の方法によって除去することに
より、活性を回復させることができる。
As the reaction apparatus, a conventional fixed-bed reactor or fluidized-bed reactor can be used. When carbonaceous matter generated by a side reaction accumulates on the catalyst and reduces the catalytic activity, use of a fluidized bed reactor is necessary in terms of easy extraction and replenishment of the catalyst and easy control of the reaction temperature. Is preferred. The activity of the catalyst with reduced activity can be recovered by removing the deposited carbonaceous material by an appropriate method such as washing or burning.

【0032】以下、シクロヘキサノンからε−カプロラ
クタムを製造する場合を例にとり、反応後の生成物の回
収方法について説明する。反応器から流出した反応生成
ガスからは、冷却又は溶媒吸収などの適宜の手段で生成
したε−カプロラクタムを回収できる。反応生成ガス中
には通常は未反応のシクロヘキサノン及び副生物である
シクロヘキサノンオキシムも含まれているので、冷却や
溶媒吸収に際しては、ε−カプロラクタムがこれらの未
反応物や副生物と共存している溶液が得られるので、こ
れから蒸留や晶析など適宜の手段で、ε−カプロラクタ
ム、シクロヘキサノンオキシム及びシクロヘキサノンを
分別回収する。回収されたシクロヘキサノンは反応に再
使用し、シクロヘキサノンオキシムは公知の方法でε−
カプロラクタムに転換させることができる。また、別法
として、前述のJ.Cat.,70(1981)に記載
の方法に準じて、反応器から流出した反応生成ガスを、
引続き気相ベックマン転位触媒と接触させて、含まれて
いるシクロヘキサノンオキシムをε−カプロラクタムに
転換することもできる。
The method of recovering the product after the reaction will be described below, taking as an example the case of producing ε-caprolactam from cyclohexanone. From the reaction product gas flowing out of the reactor, ε-caprolactam generated by appropriate means such as cooling or solvent absorption can be recovered. Since unreacted cyclohexanone and by-product cyclohexanone oxime are usually contained in the reaction product gas, ε-caprolactam coexists with these unreacted products and by-products during cooling and solvent absorption. Since a solution is obtained, ε-caprolactam, cyclohexanone oxime and cyclohexanone are separated and recovered from the solution by an appropriate means such as distillation or crystallization. The recovered cyclohexanone is reused in the reaction, and cyclohexanone oxime is obtained by a known method.
Can be converted to caprolactam. Alternatively, as another method, J. Cat. , 70 (1981) according to the method described in
The cyclohexanone oxime contained can also be converted into ε-caprolactam by subsequent contact with a gas phase Beckmann rearrangement catalyst.

【0033】[0033]

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。また、以下に記載した触媒の調製は十分な撹
拌のもとに行われた。 (触媒の調製)40重量%テトラフ゜ロヒ゜ルアンモニウムヒト゛ロキシト゛水溶液
46.98gに テトラエトキシシラン55.56gを激しく攪拌しながら滴下
し、得られた反応液を引き続き45分間攪拌した。此の反
応液に、0.75gのテトラフ゛トキシチタン(Ti-(n-OC4H9)4)を18gのイソ
フ゜ロハ゜ノールに溶解した液を加え、引き続き1時間攪拌し
た。さらに激しく攪拌しながら、これに114.37gの脱塩
水を加え、更に30分間攪拌した。溶液は無色透明であ
った。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. The preparation of the catalyst described below was carried out with sufficient stirring. (Preparation of catalyst) 40% by weight aqueous solution of tetrafluoroammonium human peroxide
To 46.98 g, 55.56 g of tetraethoxysilane was added dropwise with vigorous stirring, and the resulting reaction solution was continuously stirred for 45 minutes. The此of the reaction solution, adding a solution prepared by dissolving 0.75g of Tetorafu Bu Tokishichitan the (Ti- (n-OC 4 H 9) 4) in isophthalic ° Loja ° Nord 18 g, was subsequently stirred for 1 hour. While further stirring vigorously, 114.37 g of demineralized water was added thereto, and the mixture was further stirred for 30 minutes. The solution was clear and colorless.

【0034】この溶液を株式会社ヒロ製の水熱合成反応
装置KH−03SAを用いて、水熱合成を実施した。用
いたミクロオートクレーブは同装置専用のテフロン(登
録商標)内筒を備えた200ccのものを用いた。回転
軸の回転速度は15rpmでミクロオートクレーブ内の
溶液を撹拌させた。オーブンの温度は1時間で183℃
に昇温し、72時間此の状態を保持した。、水熱合成
後、得られたスラリーを濾過・水洗して白色固体を取得
し、これを120℃で1昼夜乾燥したのち空気雰囲気下
で発熱を制御しながら550℃まで昇温し、続けて55
0℃で8時間焼成して触媒とした。このものは、粉末X
線回折の結果、結晶性複合酸化物ZSM−5と同定さ
れ、Si/Ti=120、アンモニア脱離量は0.01
mmol-NH3/g・catであった。
The solution was subjected to hydrothermal synthesis using a hydrothermal synthesis reactor KH-03SA manufactured by Hiro Co., Ltd. The micro-autoclave used was a 200 cc one equipped with a Teflon (registered trademark) inner cylinder dedicated to the same apparatus. The solution in the micro autoclave was stirred at a rotation speed of the rotation shaft of 15 rpm. Oven temperature is 183 ° C for 1 hour
And maintained this state for 72 hours. After hydrothermal synthesis, the obtained slurry was filtered and washed with water to obtain a white solid, which was dried at 120 ° C. for one day and night, and then heated to 550 ° C. while controlling heat generation under an air atmosphere. 55
It was calcined at 0 ° C. for 8 hours to obtain a catalyst. This is powder X
As a result of X-ray diffraction, it was identified as crystalline composite oxide ZSM-5, Si / Ti = 120, and the amount of desorbed ammonia was 0.01.
It was mmol-NH 3 / g · cat.

【0035】実施例1 長さ32cm、中央部の内径6mm、長さ4.5cm、
上下の管の内径4mmの石英ガラス製管型反応管に、1
6〜30メッシュに造粒した上記触媒1ml(0.46
g)を充填し、260℃で1時間予熱した。次いで、ア
ンモニア、シクロヘキサノン、空気、窒素の混合ガスを
表に示す条件で供給し表に示す条件で供給して反応させ
た。反応管から流出したガスは氷冷して凝縮させ、凝縮
液をガスクロマトグラフィーにより分析した。水が分離
する場合には必要に応じて水相に関しても同様に分析を
行った。カラムとしては、5%PEG−HT/Unip
ort HP(60/80mesh)3mガラスカラム
を用い、内部標準としてはシクロペンタノンを用いた。
結果を表に示す。
Example 1 A length of 32 cm, an inner diameter of a central portion of 6 mm, a length of 4.5 cm,
The quartz glass tube type reaction tube with an inner diameter of 4 mm
1 ml of the above catalyst (0.46
g) and preheated at 260 ° C. for 1 hour. Next, a mixed gas of ammonia, cyclohexanone, air, and nitrogen was supplied under the conditions shown in the table, and supplied and reacted under the conditions shown in the table. The gas flowing out of the reaction tube was condensed by cooling on ice, and the condensate was analyzed by gas chromatography. When water was separated, the same analysis was performed on the aqueous phase as needed. As a column, 5% PEG-HT / Unip
An ort HP (60/80 mesh) 3 m glass column was used, and cyclopentanone was used as an internal standard.
The results are shown in the table.

【0036】実施例2〜5及び比較例1〜2 実施例1において反応ガスの組成を表に示す条件で供給
した以外は同様の方法で反応させた。結果を表に示す。
Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the composition of the reaction gas was supplied under the conditions shown in the table. The results are shown in the table.

【0037】シクロヘキサノン(CHN)転化率、カプ
ロラクタム(CL)選択率及びシクロヘキサノンオキシ
ム(OXM)選択率は以下のようにして求めた。
Cyclohexanone (CHN) conversion, caprolactam (CL) selectivity, and cyclohexanone oxime (OXM) selectivity were determined as follows.

【数1】CHN転化率(%)={(供給CHNモル数−
回収CHNモル数)/(供給CHNモル数)}×100 CL、OXM選択率(%)=(生成CL又はOXMモル
数/転化CHNモル数)×100
## EQU1 ## CHN conversion (%) = {(mol number of CHN supplied−
Recovered CHN moles / (CHN moles supplied) モ ル × 100 CL, OXM selectivity (%) = (moles of CL or OXM produced / moles of converted CHN) × 100

【0038】[0038]

【表4】 [Table 4]

【0039】表から明らかなように、比較例1では活性
が高いが選択率が低くなっており、これは副反応の増加
によるものと考えられる。また、比較例2では、反応時
間の経過に伴う活性及びCLの選択率の低下が大きくな
っており、触媒寿命が短い。一方、実施例では、比較例
よりも低転化率ではあるが高い選択率が得られており、
本発明の方法によれば、未反応の環状ケトンをリサイク
ルする方法等を採用することにより、高選択率を維持で
きるため、高品質のラクタムを得ることが可能である。
また、触媒寿命も改善される。
As is clear from the table, in Comparative Example 1, the activity was high but the selectivity was low, which is considered to be due to an increase in side reactions. In Comparative Example 2, the activity and the selectivity of CL were greatly reduced with the elapse of the reaction time, and the catalyst life was short. On the other hand, in the example, although a lower conversion rate than the comparative example, a higher selectivity was obtained,
According to the method of the present invention, a high selectivity can be maintained by employing a method of recycling unreacted cyclic ketone, and thus a high-quality lactam can be obtained.
Also, the catalyst life is improved.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明に従って、特定の窒素源、酸素比
率を設定することにより、環状ケトンから高選択率でラ
クタムを製造することが可能であり、しかも一段階で製
造することも可能で、触媒寿命も長いため、工業的な利
用価値が高い。
According to the present invention, by setting a specific nitrogen source and oxygen ratio, a lactam can be produced from a cyclic ketone with a high selectivity, and can be produced in one step. Since the catalyst life is long, it has high industrial utility value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】自動昇温脱離分析装置(大倉理研(株)TP-500
0)の概要を示す図である。
[Figure 1] Automatic thermal desorption spectrometer (Okura Riken Co., Ltd. TP-500
It is a figure showing the outline of 0).

【図2】自動昇温脱離分析装置による昇温脱離分析に用
いた反応管の構造を示す図である。
FIG. 2 is a view showing the structure of a reaction tube used for thermal desorption analysis by an automatic thermal desorption analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応管 2 電気炉 3 温度指示器 4 質量分析計 5 油回転真空ポンプ 6 恒温漕 7 電磁弁 7′ 6方電磁弁 7″ 4方電磁弁 8 熱伝導度検出器(サンプル側) 9 熱伝導度検出器(リファレンス側) 10 熱電対挿入口 11 減圧弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction tube 2 Electric furnace 3 Temperature indicator 4 Mass spectrometer 5 Oil rotary vacuum pump 6 Constant temperature bath 7 Solenoid valve 7 '6-way solenoid valve 7 "4-way solenoid valve 8 Thermal conductivity detector (sample side) 9 Heat conduction Degree detector (reference side) 10 Thermocouple insertion port 11 Pressure reducing valve

フロントページの続き (72)発明者 瀬戸山 亨 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 Fターム(参考) 4C034 DE03 4H039 CA42 CH90 Continuation of the front page (72) Inventor Toru Setoyama 1000 Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Yokohama-shi F-term in Mitsubishi Chemical Corporation Yokohama Research Laboratory 4C034 DE03 4H039 CA42 CH90

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化物触媒の存在下、環状ケトンを窒素
源及び酸素と反応させてラクタムを製造する方法におい
て、環状ケトン1モルに対して、窒素源が0.01〜1
0モル、酸素が0.1〜5モルの組成比となる条件下で
反応を行うことを特徴とするラクタムの製造方法。
1. A method for producing a lactam by reacting a cyclic ketone with a nitrogen source and oxygen in the presence of an oxide catalyst, wherein the nitrogen source is present in an amount of 0.01 to 1 per mole of the cyclic ketone.
A method for producing a lactam, characterized in that the reaction is carried out under a condition that a composition ratio of 0 mol and oxygen is 0.1 to 5 mol.
【請求項2】 環状ケトン1モルに対して、窒素源が
0.01〜2.5、酸素が0.1〜1.5の組成比であ
る請求項1に記載のラクタムの製造方法。
2. The method for producing a lactam according to claim 1, wherein the composition ratio of the nitrogen source is 0.01 to 2.5 and oxygen is 0.1 to 1.5 per mole of the cyclic ketone.
【請求項3】 環状ケトンを窒素源及び酸素と単一の反
応器を用いて反応させることによりラクタムを製造する
請求項1又は2に記載のラクタムの製造方法。
3. The method for producing a lactam according to claim 1, wherein the lactam is produced by reacting a cyclic ketone with a nitrogen source and oxygen using a single reactor.
【請求項4】反応を気相で行う請求項1〜3のいずれか
に記載のラクタムの製造方法。
4. The method for producing a lactam according to claim 1, wherein the reaction is performed in a gas phase.
【請求項5】 酸化物触媒が、周期表の第3〜12族か
ら選ばれた少なくとも1種の元素を含む酸化物触媒であ
る請求項1〜4のいずれかに記載のラクタムの製造方
法。
5. The method for producing a lactam according to claim 1, wherein the oxide catalyst is an oxide catalyst containing at least one element selected from Groups 3 to 12 of the periodic table.
【請求項6】 周期表の第3〜12族から選ばれた少な
くとも1種の元素と珪素とを含む酸化物触媒の存在下に
反応を行う請求項1〜5のいずれかに記載のラクタムの
製造方法。
6. The lactam according to claim 1, wherein the reaction is carried out in the presence of an oxide catalyst containing at least one element selected from Groups 3 to 12 of the periodic table and silicon. Production method.
【請求項7】 周期表の第3〜12族から選ばれた元素
の総原子数に対する珪素の原子数比が20〜190であ
る酸化物触媒を用いる請求項6に記載のラクタムの製造
方法。
7. The method for producing a lactam according to claim 6, wherein an oxide catalyst having a ratio of the number of silicon atoms to the total number of atoms of elements selected from Groups 3 to 12 of the periodic table is 20 to 190.
【請求項8】 アンモニアの昇温脱離分析によるアンモ
ニア脱離量が、0.5mmol-NH3/g-cat以下の酸化物触媒
を用いる請求項1〜7のいずれかに記載のラクタムの製
造方法。
8. The method for producing a lactam according to claim 1, wherein an oxide catalyst having an amount of desorbed ammonia by thermal desorption analysis of ammonia of 0.5 mmol-NH3 / g-cat or less is used. .
【請求項9】 酸化物触媒中のアルミニウム含有量が1
wt%以下である請求項1〜8のいずれかに記載のラク
タムの製造方法。
9. An oxide catalyst having an aluminum content of 1
The method for producing a lactam according to any one of claims 1 to 8, which is not more than wt%.
【請求項10】 反応を150〜320℃で行う請求項
1〜9のいずれかに記載のラクタムの製造方法。
10. The method for producing a lactam according to claim 1, wherein the reaction is carried out at 150 to 320 ° C.
【請求項11】 反応により生成したラクタムを含む反
応生成ガスを、冷却するか又は溶媒で吸収してラクタム
を含む溶液を取得し、これからラクタムを回収する請求
項1〜10のいずれかに記載のラクタムの製造方法。
11. The method according to claim 1, wherein the reaction product gas containing the lactam produced by the reaction is cooled or absorbed by a solvent to obtain a lactam-containing solution, and the lactam is recovered therefrom. Lactam production method.
【請求項12】 環状ケトンがシクロヘキサノンであ
り、ラクタムがε−カプロラクタムである請求項1〜1
1のいずれかに記載のラクタムの製造方法。
12. The method according to claim 1, wherein the cyclic ketone is cyclohexanone and the lactam is ε-caprolactam.
2. The method for producing a lactam according to any one of 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009054306A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Catalyst for producing light olefins and process for producing light olefins
JP2009119453A (en) * 2007-10-23 2009-06-04 Idemitsu Kosan Co Ltd Catalyst for manufacturing light olefins and method of manufacturing light olefins

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009054306A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Catalyst for producing light olefins and process for producing light olefins
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