JP2002114507A - 一酸化炭素の製造法 - Google Patents

一酸化炭素の製造法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ギ酸メチルを分解して一酸化炭素を製造する際
に、取り扱いが容易であり、温和な条件で高純度の一酸
化炭素を得る触媒を開発し、工業的に優位な一酸化炭素
の製造法を提供する。 【解決手段】銅、クロム、マンガンおよびバリウムを含
有する固体触媒を用いて液相下でギ酸メチルを分解す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はギ酸メチルを分解
し、一酸化炭素を製造する方法に関する。一酸化炭素
は、C1化学、あるいはカルボニル化反応等の原料とし
て重要な物質である。
【0002】
【従来の技術】工業的な一酸化炭素製造法としては、重
質油の部分酸化法、LPG改質法、コークスの部分酸化
法等が知られているが、一酸化炭素のみを取り出した
り、不純物を除去する場合には、分離工程が必要とな
る。例えば、ガス製造工程の後に、吸着、吸収、深冷分
離等のガス精製工程を必要とし装置が複雑となる。ま
た、中小規模のユーザーではコークス法の採用でしか対
応できず、原料の脱硫処理、不燃物の残査処理等の問題
を有することから、この規模での新規製造法の開発が期
待されていた。
【0003】これに対して、(1)式で示すようにギ酸
メチルを分解して一酸化炭素を得る方法がある。 HCOOCH3 → CO + CH3OH (1) ギ酸メチルはC1化学の主原料の一つであるメタノール
の脱水素誘導体として安価に製造され、液体で輸送でき
ることから、高価な設備を用いることなしに、低温で容
易に一酸化炭素が得られる原料として注目されている。
【0004】従来ギ酸メチルを分解し、一酸化炭素を製
造する方法としては、(A)担持されたアルカリ土類金
属酸化物からなる固体触媒を用いて200℃〜500℃
の温度で気相熱分解する方法(米国特許第381221
0号)、(B)活性炭を触媒とし200℃〜500℃の
温度で気相熱分解する方法(特開昭52−36609
号)、(C)メタノールと共存するギ酸メチルを用い
て、ナトリウムメチラートを触媒として17.2MPa
以下の圧力および35〜200℃の温度で液相下熱分解
する方法(米国特許第3716619号)等が知られて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ギ酸メ
チルを分解して一酸化炭素を製造する方法のうち、
(A)および(B)の方法は気相下で200℃以上の温
度で行なわれるが、蒸発熱等が必要となり、熱エネルギ
ー的に不利であるだけでなく不純物の副生が避けられな
い。一方、(C)の方法は液相下の反応で条件的には温
和な点で優れているが、強塩基性のナトリウムメチラー
トを触媒として使用するため、その取り扱いが難しい。
すなわちナトリウムメチラートは水分により水酸化ナト
リウム、さらにはギ酸ナトリウム等の不純物が副生し触
媒が損失するだけでなく、二酸化炭素により反応系に不
溶性の塩類が析出し、装置の運転に支障をきたすことさ
えある。ナトリウムメチラートの取り扱い時に、二酸化
炭素や水に触れる等により失活し、その再生は容易でな
い。また、皮膚への刺激が非常に強いためその取り扱い
には細心の注意を要する。
【0006】本発明の目的は、ギ酸メチルを分解して一
酸化炭素を製造する際に、取り扱いが容易であり、温和
な条件で高純度の一酸化炭素を得る触媒を開発し、工業
的に優位な一酸化炭素の製造法を提供することである。
【0007】
【課題を解決しようとする手段】本発明者らは、上記の
如き課題を解決すべく、液相でギ酸メチルを分解して一
酸化炭素を製造する方法について鋭意研究を重ねた結
果、銅、クロム、マンガンおよびバリウムを含有する固
体触媒を用いることにより、取り扱いが容易であり、温
度の低い温和な条件で一酸化炭素を製造しうることを見
出し本発明に到達した。即ち本発明は、ギ酸メチルを液
相下で分解し、一酸化炭素を得る方法において、銅、ク
ロム、マンガンおよびバリウムを含有する固体触媒を用
いることを特徴とする一酸化炭素の製造法である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明で用いられる銅、クロム、
マンガンおよびバリウムを含有する固体触媒は最終的に
これらの成分が含有されていれば良く、各成分の出発物
質に特に制限はない。例えば当該成分の酸化物、水酸化
物、ハロゲン化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩、硝酸塩、酢
酸塩、ギ酸塩、ピロ酸塩、錯化合物等を用いることがで
きる。本発明で用いられる固体触媒の調製法には特に制
限はなく、例えば、混練法、共沈法、含浸法等の既知の
固体触媒調製方法を用いることができる。具体的な例と
しては、前述の銅化合物とクロム化合物、マンガン化合
物およびバリウム化合物を湿式混練にて調製する方法、
銅化合物とクロム化合物、マンガン化合物およびバリウ
ム化合物の混合溶液を適当な沈殿剤を用いて共沈させる
方法、銅化合物とクロム化合物、マンガン化合物および
バリウム化合物の混合溶液を適当な触媒担体に含浸させ
る方法等である。
【0009】本発明で用いられる触媒中に含まれる銅濃
度は、0.1〜90wt%、好ましくは1〜70wt%
である。触媒中に含まれる銅とクロムの組成比は、銅/
クロム原子比で1/100〜100/1、好ましくは1/
20〜20/1である。マンガン化合物およびバリウム
化合物は、触媒中の銅に対し、それぞれ000.1〜5
0重量倍、好ましくは0.01〜2重量倍である。本発
明で用いられる触媒の形状に特に制限はなく、粉末状、
粒状、打錠成型ペレット、押出成型ペレット等の形状で
使用できる。
【0010】本発明において触媒は、反応に用いる前に
必要に応じて焼成、還元等の処理を行うことが望まし
い。焼成処理は、一般に焼成炉内に静置または流動さ
せ、空気または不活性ガス雰囲気下200〜600℃の
温度範囲で処理することが好ましい。還元処理は、常法
を採用することができ、100〜400℃の温度範囲で
水素ガスあるいは不活性ガスで希釈した水素含有ガスを
用いて還元をすることができる。
【0011】本発明における原料ギ酸メチルは、合成ま
たは副生の工業用グレードの単品、およびメタノールを
含有する混合品を使用することができる。原料ギ酸メチ
ル中の水分は(2)式および(3)式の反応により二酸
化炭素あるいは水素を副生するので、使用に先だって乾
燥剤を用いる等して、水分を極力少なくすることが好ま
しい。 HCOOCH3+H2O → HCOOH +CH3OH (2) HCOOH → CO2+H2 (3) また、本発明による触媒は、シフト能を有し、生成した
一酸化炭素が(4)式の反応により二酸化炭素および水
素を副生する。 CO+H2O → CO2+H2 (4)
【0012】ギ酸メチルとメタノールの混合液を用いる
場合には、メタノールの割合は少ない方が生成ガス中の
一酸化炭素は高い濃度が得られる。本発明による触媒
は、メタノールの脱水素能も有するため、原料ギ酸メチ
ル中のメタノールの割合が高い場合、あるいは回分式反
応で反応液中のメタノールの割合が高くなると、一部の
メタノールが脱水素反応により、水素を生成する。 2CH3OH → HCOOCH3+2H2 (5) このため、反応液中のメタノール濃度は、ある程度低い
方が好ましく、30wt%以下が望ましい。
【0013】本発明による反応温度は、100℃からギ
酸メチルの臨界温度未満、好ましくは170℃〜200
℃である。反応温度が低すぎる場合には、十分な液相分
解反応速度が得られず、反応温度が高過ぎる場合には、
副反応が起こり易くなる。反応圧力は、反応器内で安定
した液相を保つ必要から、反応温度におけるギ酸メチル
の蒸気圧以上の反応圧力が望ましい。反応圧力とギ酸メ
チルの蒸気圧との差は、ギ酸メチルを分解して、得られ
る一酸化炭素で補われる。
【0014】本発明の反応方式は、ギ酸メチルを含有す
る原料液と触媒が接触して生成ガスが得られるものであ
れば反応器の形状、原料液の供給方法、生成ガスの採取
方法等に特に制限はなく、回分方式および流通方式での
いずれも可能であり、例えば次のような方式で行うこと
ができる。 (1)反応器に予めギ酸メチルを含有する原料液および
還元した銅、クロム、マンガンおよびバリウムを含有す
る固体触媒を仕込んで閉鎖系で反応を行い、この間原料
液成分、生成ガスを系外へ出さず、反応終了後反応器を
冷却してから生成ガスを得る方法。 (2)反応器に予めギ酸メチルを含有する原料液および
還元した銅、クロム、マンガンおよびバリウムを含有す
る固体触媒を仕込んで反応を行い、気相部の凝縮成分を
冷却し、反応した生成ガスを連続あるいは断続的に系外
に抜き出す方法。 (3)反応器に予めギ酸メチルを含有する原料液および
還元した銅、クロム、マンガンおよびバリウムを含有す
る固体触媒を仕込んで反応を行い、気相部の凝縮成分を
冷却し、反応した生成ガスを系外に抜き出しつつ、反応
器に原料を供給する方法。 (4)反応器に予めギ酸メチルを含有する原料および還
元した銅、クロム、マンガンおよびバリウムを含有する
固体触媒を仕込んで反応を行い、気相部の凝縮成分の一
部を冷却するか、または全く冷却しないで、反応液、生
成ガスを系外に抜き出しつつ、反応器に原料を供給する
方法。
【0015】本発明で得られた一酸化炭素には微量の未
反応ギ酸メチル等が含まれているので、必要に応じて精
製することでより高純度の一酸化炭素を得ることができ
る。
【0016】
【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、本発明がこれらの実施例で制限されるもの
ではない。
【0017】実施例1 内部攪拌装置を有する内容積500mlのステレンス製
オートクレーブを使用し、日産ガードラー(株)製の銅
−クロム−マンガン−バリウムを含有する固体触媒G−
99B−0(銅37.5%、クロム31.5%、マンガン
2.3%、バリウム1.8%)の還元品40g(粒度:5
00〜850μm)を仕込み、ギ酸メチル200gを充
填した。オートクレーブの内部を窒素ガスで十分に置換
した後、攪拌しながら加熱し、反応温度180℃、反応
圧力9MPa−Gの条件で、生成ガスを連続的に抜き出
す実験を行った。その結果、一酸化炭素濃度95.3%
を有するガスが2.3L/hの割合で生成した。
【0018】実施例2 内部攪拌装置を有する内容積500mlのステレンス製
オートクレーブを使用し、実施例1と同じ日産ガードラ
ー(株)製の銅−クロム−マンガン−バリウムを含有す
る固体触媒G−99B−0(銅37.5%、クロム31.
5%、マンガン2.3%、バリウム1.8%)の還元品4
0g(粒度:500〜850μm)を仕込み、ギ酸メチ
ル250gを充填した。反応圧力8MPa−G、反応温
度189℃、ギ酸メチルLHSV(反応液容積基準)
0.1hr-1の条件で流通実験を行った。その結果、一
酸化炭素濃度94.2%を有するガスが4.3L/hの割
合で生成した。
【0019】
【発明の効果】本発明の固体触媒は取り扱いが容易であ
り、温和な条件でギ酸メチルを分解して高純度の一酸化
炭素を得ることができる。また、例えば反応温度180
℃、反応圧力9MPa-Gの条件で、95%以上の純度
を有する高圧の一酸化炭素が得られ、工業的に有利に一
酸化炭素を製造できるので本発明の意義は大きい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ギ酸メチルを液相下で分解し、一酸化炭素
    を得る方法において、銅、クロム、マンガンおよびバリ
    ウムを含有する固体触媒を用いることを特徴とする一酸
    化炭素の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5688801A (en) * 1979-10-27 1981-07-18 Mitsubishi Gas Chem Co Inc Separating and obtaining method of hydrogen and carbon monoxide
JPH04156944A (ja) * 1989-06-29 1992-05-29 E I Du Pont De Nemours & Co メタノール解離触媒

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