JP2002179598A - アルケンおよびカルボン酸を製造するための酸化方法 - Google Patents
アルケンおよびカルボン酸を製造するための酸化方法Info
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Abstract
する一体化方法に使用できる、対応するアルケンおよび
カルボン酸を製造するC2〜C4アルカンの酸化方法を
提供する。 【解決手段】アルカンと分子状酸素含有ガスと対応のア
ルケンと必要に応じ水とを少なくとも1種以上の触媒存
在下に酸化反応帯域で接触させてアルケンとカルボン酸
と水とからなる生成物流を生成させることからなり、生
成されるアルケンとカルボン酸とのモル比を、酸化反応
帯域におけるアルケンおよび必要に応じ水の濃度を調節
すると共に酸化反応帯域における圧力、温度および滞留
時間をも調節することにより所定値に調整もしくは維持
する。
Description
およびカルボン酸を製造するC2〜C4アルカンの酸化
方法、並びにアルケンおよびカルボン酸をさらに反応体
として使用する一体化方法に関するものである。
トを製造するための有用な供給原料である。たとえば、
一般にエチレンおよび酢酸を酢酸ビニルの生成につき活
性な触媒の存在下に分子状酸素と接触させることにより
産業的に作成される酢酸ビニルを製造するには酢酸が使
用される。好適には触媒はパラジウムとアルカリ金属酢
酸塩促進剤と必要に応じ補助促進剤(たとえば金もしく
はカドミウム)とを触媒支持体上に含むことができる。
ための一体化方法が当業界にて公知である。EP−A−
0 877 727号は、酢酸および/または酢酸ビニ
ルを任意の所定かつ可変の比率にてエチレンおよび/ま
たはエタンからなるガス供給原料から製造するための一
体化方法を開示している。この一体化方法は、エチレン
および/またはエタンを第1反応帯域で接触酸化して、
酢酸と水とエチレンと必要に応じエタン、一酸化炭素、
二酸化炭素および/または窒素とからなる第1生成物流
を生成させる第1工程を含む。次いで、この第1反応帯
域で生成された酢酸およびエチレンを第2反応帯域にて
触媒の存在下に分子状酸素含有ガスと接触させて、酢酸
ビニルと水と酢酸と必要に応じエチレンとからなる第2
生成物流を生成させる。エタンおよび/またはエチレン
の接触酸化からのエチレンと酢酸との生成比の調節につ
いては言及されていない。
は酢酸を製造するためのエタンおよび/またはエチレン
の酸化方法を記載しており、副生物の一酸化炭素を二酸
化炭素まで酸化させる。この刊行物によれば、酢酸と未
反応エタン(存在する場合)とエチレンとを二酸化炭素
および水の除去と共に或いはそれなしに酢酸エチルを製
造するのに適する触媒を有する反応器に移送し、或いは
酢酸ビニルを製造すべく酸素を添加する。この刊行物
は、酸化工程で生成されるエチレンと酢酸との比の調節
については記載していない。
造において、新鮮供給エチレンと酢酸とのモル比は望ま
しくはユニディーもしくはほぼユニディーである。従っ
て、エタンを酸化反応帯域で酸化させて、酢酸ビニルの
製造につき第2反応帯域で使用するためのエチレンおよ
び酢酸を生成させる一体化方法において、一体化方法の
効率および酢酸ビニル生産量を最大化させるには、酸化
反応帯域で生成されるエチレンと酢酸とのモル比は望ま
しくは第2反応帯域における選択率/収率に応じユニテ
ィーまたはほぼユニティーである。
に対する水の作用はUS 4250346号に記載され
ているが、これは生成される各生成物の比に対するエチ
レンの効果を開示していない。
アルケンおよびカルボン酸を生成させ、生成されるアル
ケンとカルボン酸とのモル比を所定値に調整または維持
する方法につきニーズが残される。
カンの酸化においては一酸化炭素および/または二酸化
炭素(炭素酸化物)が副生物として生成される。これら
炭素酸化物の高レベル(典型的には15モル%より大)
の生成は、一般に資本および生産コストが上昇するので
望ましくない。炭素酸化物に対する低選択性はコスト高
の反応の必要性を減少させると共に、熱除去システムお
よび生成物精製のための除去システムは炭素酸化物除去
システムのコストを減少させ、運転コストを低下させ、
さらに所望カルボン酸およびアルケン生成物への収率増
加をもたらす。
て対応のアルケンおよびカルボン酸を生成させる場合
は、生成するアルケンとカルボン酸とのモル比を所定値
に調整または維持して炭素酸化物、一酸化炭素および/
または二酸化炭素への低選択性を達成することが望まし
い。
されるアルケンとカルボン酸とのモル比を所定値に調整
または維持する対応アルケンおよびカルボン酸を製造す
るためのC2〜C4アルカンの酸化方法を提供すること
にある。
アルケンおよびカルボン酸を製造するためのC2〜C 4
アルカンの酸化方法を提供し、この方法は前記アルケン
と分子状酸素含有ガスおよび対応するアルケンと必要に
応じ水を、アルカンから対応アルケンおよびカルボン酸
への酸化につき活性である少なくとも1種の触媒の存在
下に酸化反応帯域で接触させてアルケンとカルボン酸と
水とからなる生成物流を生成させることからなり、前記
酸化反応帯域にて生成されるアルケンとカルボン酸との
モル比を前記酸化反応帯域におけるアルケンと適宜の水
との濃度を調節すると共に必要に応じ酸化反応帯域にお
ける圧力、温度および滞留時間の1つもしくはそれ以上
をも調節することにより所定値に調整もしくは維持する
ことを特徴とする。
および水のそれぞれは、新鮮供給物および/または循環
成分として酸化反応帯域に導入することができる。
種が失活し或いは使用に際しその選択性を変化する場合
は、生成されるアルケンとカルボン酸とのモル比を、酸
化反応帯域に供給されるアルケンおよび必要に応じ水の
濃度を調節すると共に必要に応じ酸化反応帯域の圧力、
温度および滞留時間をも調節することにより一定の所定
値に維持することができる。
おける需要もしくは要求の変化に呼応して、酸化反応帯
域に供給されるアルケンおよび必要に応じ水の濃度を調
節すると共に必要に応じ酸化反応帯域の圧力、温度およ
び滞留時間をも調節することにより、生成されるアルケ
ンとカルボン酸とのモル比を調整する方法をも提供す
る。
カルボン酸生成物を少なくとも部分的に一体化下流プロ
セスで、たとえば(a)カルボン酸をアルケンもしくは
アルコールと反応させてエステルを製造すべく或いは
(b)分子状酸素含有ガスとカルボン酸およびアルケン
との反応によりアルケニルカルボキシレートを製造すべ
く使用する際に特に有用である。アルケンおよび/また
はカルボン酸は酸化反応帯域の生成物から回収すること
ができ或いは、追加アルケンおよび/またはカルボン酸
を下流プロセスにて使用することができる。
は、たとえば(a)カルボン酸をアルケンと反応させる
ことによりエステルの製造につき、酸化につき活性な少
なくとも1種の触媒の存在下に接触させてアルケンとカ
ルボン酸と水とからなる生成物流を生成させ;または
(b)分子状酸素含有ガスをカルボン酸およびと反応さ
せることによるアルキルカルボキシレートの製造につき
一体化された下流プロセスにて使用するのに適するモル
比にてアルケンとカルボン酸とを生成することができ
る。アルケンおよびカルボン酸を反応生成物から回収せ
ず或いは別々に下流プロセスに添加しない場合は酸化反
応帯域で生成されるアルケンとカルボン酸とのモル比は
好ましくは約1:1,たとえば0.8:1〜14:1で
ある。次いでアルケンおよび適宜の水の濃度を酸化反応
帯域への全混合供給物にて調節すると共に、必要に応じ
酸化反応帯域の圧力、温度および滞留時間の1つもしく
はそれ以上をも調節して、アルケンとカルボン酸とのモ
ル比を調整し、供給物原料入手性の市場要求に合致させ
ることができる。好適には、酸化反応帯域で生成される
アルケンとカルボン酸とのモル比は1:10〜10:1
の範囲である。
C2〜C4アルカンと分子状酸素含有ガスと対応アルケ
ンと必要に応じ水とを、アルカンから対応アルケンおよ
びカルボン酸への酸化につき活性な少なくとも1種の触
媒の存在下に接触させてアルケンとカルボン酸と水とか
らなる生成物流を生成させ;(b)第2反応帯域にて、
第1反応帯域で生成された前記アルケンおよびカルボン
酸のそれぞれの少なくとも1部と分子状酸素含有ガスと
をアルケニルカルボキシレートの製造につき活性な少な
くとも1種の触媒の存在下に接触させて前記アルケニル
カルボキシレートを生成させる工程からなり、前記酸化
反応帯域にて生成されるアルケンとカルボン酸とのモル
比を、前記酸化反応帯域におけるアルケンおよび適宜の
水の濃度を調節すると共に酸化反応帯域の圧力、温度お
よび滞留時間の1つもしくはそれ以上をも調節すること
により所定値に調整または維持することを特徴とするア
ケニルカルボキシレートを製造するための一体化方法を
提供する。
(a)酸化反応帯域にてC2〜C4アルカンと分子状酸
素含有ガスと対応アルケンと必要に応じ水とを、アルカ
ンから対応アルケンおよびカルボン酸への酸化につき活
性な少なくとも1種の触媒の存在下に接触させて、アル
ケンとカルボン酸と水とからなる生成物流を生成させ;
(b)第2反応帯域にて、第1反応帯域で生成された前
記アルケンおよびカルボン酸のそれぞれの少なくとも1
部をアルキルカルボキシレートの製造につき活性な少な
くとも1種の触媒の存在下に接触させて前記アルキルカ
ルボキシレートを生成させ、前記酸化反応帯域にて生成
されるアルケンとカルボン酸とのモル比を、前記酸化反
応帯域におけるアルケンおよび必要に応じ水の濃度を調
節すると共に必要に応じ酸化反応帯域の圧力、温度およ
び滞留時間の1つもしくはそれ以上をも調節することに
より所定値に調整または維持することを特徴とするアル
キルカルボキシレートの一体化製造方法をも提供する。
ルケン:カルボン酸のモル比は、アルキルカルボキシレ
ートもしくはアルケニルカルボキシレートの生成につき
第2反応帯域にてその後に使用すべく約1:1、たとえ
ば0.8:1〜1.4:1に維持される。
ケンとカルボン酸とのモル比は、その後にアルキルカル
ボキシレートもしくはアルケニルカルボキシレートを製
造すべく第2反応帯域に使用するため約1:1、たとえ
ば0.8:1〜1.4:1に維持される。
ルカンはエタンであり、対応アルケンはエチレンであ
り、対応カルボン酸は酢酸である。これら生成物を下流
プロセスで反応させて酢酸エチルを生成させることがで
き、或いは分子状酸素含有ガスと反応させて酢酸ビニル
を生成させることができる。
体触媒および各反応体を用いて不均質で行うことができ
る。
の酸化につき活性な触媒は、たとえばUS 45968
7号、EP−A−0407091号、DE 19620
542号、WO 99/20592号、DE 196
30832号、WO 98/47850号、WO 99
/51339号、EP−A−01043064号、WO
99/13980号、US 5300682号および
US 5300684号(その内容を参考のためここに
引用する)に記載されたようにエタンからエチレンおよ
び酢酸への酸化につき当業界で公知の任意適する触媒で
構成することができる。
たように実験式MoaVbNbcSbdXe(各元素は
酸素と組み合わせて存在する)を有する触媒を用いるエ
タンからエチレンへの低温オキシ脱水素化方法に関する
ものである。
ン、レニウムおよびタングステンからなる酸化触媒の存
在下にエタンおよび/またはエチレンを酸化することに
よりエチレンおよび/または酢酸を製造するための方法
および触媒に関するものである。
び/またはエチレンから酢酸を製造するためのモリブデ
ン系、パラジウム系、レニウム系の酸化触媒に関するも
のである。
レンもしくはその混合物と酸素とから高温度にて式Mo
aPdbXcYd(ここでXはCr、Mn、Nb、T
a、Ti、V、TeおよびWの1種もしくは数種を示
し;YはB、Al、Ga、In、Pt、Zn、Cd、B
i、Ce、Co、Rh、Ir、Cu、Ag、Au、F
e、Ru、Os、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、
Ba、Nb、Zr、Hf、Ni、P、Pb、Sb、S
i、Sn、TlおよびUの1種もしくは数種を示し、a
=1、b=0.0001〜0.01、c=0.4〜1お
よびd=0.005〜1である)を有する触媒の存在下
に酢酸を選択的に製造する方法に関するものである。
2A1号はa=1、b>0、c>0およびd=0〜2で
ある同様な触媒組成物に関するものである。好ましくは
a=1、b=0.0001〜0.5、c=0.1〜1.
0およびd=0〜1.0である。
ンもしくはその混合物と式WaXbYcZd(ここでX
はPd、Pt、AgおよびAuの1種もしくは数種を示
し;YはV、Nb、Cr、Mn、Fe、Sn、Sb、C
u、Zn、U、NiもしくはBiの1種もしくは数種を
示し;ZはLi、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、
Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、H
f、Ru、Os、Co、Rh、Ir、B、Al、Ga、
In、Tl、Si、Ge、Pb、P、AsおよびTeの
1種もしくは数種を示し、a=1、b>0、c>0、d
=0〜2である)を有する触媒とを用いる酢酸の製造方
法に関するものである。
/またはエチレンを酢酸まで選択酸化するための触媒組
成物に関するものであり、この組成物は酸素と組み合わ
せて元素MoaWbAgcIrdXeYf(式中、Xは
元素NbおよびVであり;YはCr、Mn、Ta、T
i、B、Al、Ga、In、Pt、Zn、Cd、Bi、
Ce、Co、Rh、Cu、Au、Fe、Ru、Os、
K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、H
f、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Tl、U、R
eおよびPdよりなる群から選択される1種もしくはそ
れ以上の元素であり;a、b、c、d、eおよびfは0
<a≦1、0≦b<1およびa+b=1;0<(c+
d)≦0.1;0<e≦2;および0≦f≦2となるよ
うな各元素のグラム原子比を示す)を含む。
エチレンおよび/または酢酸まで酸化し或いはエチレン
を酢酸まで酸化するための触媒組成物に関するものであ
り、この触媒は酸素と組み合わせて元素モリブデン、バ
ナジウム、ニオブおよび金を実験式MoaWbAucV
dNbeYf(式中、YはCr、Mn、Ta、Ti、
B、Al、Ga、In、Pt、Zn、Cd、Bi、C
e、Co、Rh、Ir、Cu、Ag、Fe、Ru、O
s、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、
Hf、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Tl、U、
Re、Te、LaおよびPdよりなる群から選択される
1種もしくはそれ以上の元素であり;a、b、c、d、
eおよびfは0<a≦1、0≦b<1およびa+b=
1;10〜5<c<0.02;0<d<2;0<e≦
1;および0≦f≦2となるような各元素のグラム原子
比を示す)に従うパラジウムの不存在下に含む。
酸への選択酸化のための式MoaV bNbcXd(式
中、XはP、B、Hf、TeおよびAsよりなる群から
選択される少なくとも1種の促進剤元素であり;aは約
1〜約5の範囲の数であり;bは1であり;cは約0.
01〜約0.5の範囲の数であり;dは0より大〜約
0.1の範囲の数である)の触媒に関するものである。
(式中、MはCo、Cu、Re、Fe、Ni、Nb、C
r、W、U、Ta、Ti、Zr、Hf、Mn、Pt、P
d、Sn、Sb、Bi、Ce、As、AgおよびAuの
1種もしくはそれ以上であり、aは0.5〜3であり、
bは0.1であり、xは原子価要求を満たす)の実験式
を有する酸化触媒の使用に関するものである。
0.37Re0.25V0.26Nb0.07Sb
0.03Ca0.02Oxを用いる流動床酸化反応に関
するものである。
媒は、酸素と組み合わせてMoaV bNbcXd(式
中、X=P、B、Hf、TeもしくはAsである)の相
対グラム原子比における各元素を有する触媒の使用に関
するWO 99/13980号;酸素と組み合わせてM
oaVbNbcXdの相対グラム原子比における各元素
を有する触媒の使用に関するUS 6030920号;
酸素と組み合わせてMo aVbNbcXdおよび/また
はMoaVbLacPddの相対グラム原子比における
各元素を有する触媒の使用に関するWO 00/002
84号;酸素と組み合わせてMoaVbPdcLadの
相対グラム原子比における各元素を有する触媒の使用に
関するUS 6087297号;酸素と組み合わせてM
oaVbLacPddNbeXf(式中、X=Cuもし
くはCrであり、eおよびfは0としうる)の相対グラ
ム原子比における各元素を有する触媒の使用に関するW
O00/09260号;酸素と組み合わせてMoaVb
GacPddNbeXf(式中、X=La、Te、G
e、Zn、Si、InもしくはWである)の相対グラム
原子比における各元素を有する触媒の使用に関するWO
00/29106号およびWO 00/29105
号;並びに酸素と組み合わせてMoaVbLacPdd
NbeXf(式中、X=Al、Ga、GeもしくはSi
である)の相対グラム原子比における各元素を有する触
媒の使用に関するWO 00/38833号(これらの
内容を参考のためここに引用する)に記載されている。
体触媒は支持もしくは未支持とすることができる。適す
る支持体の例はシリカ、珪藻土、モンモリロナイト、ア
ルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、チタニア、炭化
珪素、活性炭およびその混合物を包含する。
体触媒は固定床もしくは流動床の形態で使用することが
できる。
ルケンの少なくとも1部をたとえば対応カルボン酸まで
酸化すると予想される。
ガスは空気または空気よりも分子状酸素の豊富もしくは
貧弱なガスとすることができる。適するガスは、たとえ
ば適する希釈剤(たとえば窒素もしくは二酸化炭素)で
希釈された酸素とすることができる。好ましくは分子状
酸素含有ガスは酸素である。好ましくは分子状酸素含有
ガスの少なくとも幾分かを、アルカンおよび適宜のアル
ケン供給物および任意の循環流とは独立して酸化反応帯
域に供給する。
れるアルカンおよびアルケンは実質的に純粋とすること
ができ、或いはたとえば窒素、メタン、二酸化炭素、一
酸化炭素、水素および低レベルのC3/C4アルケン/
アルカンの1種もしくはそれ以上と混合することもでき
る。
成分として)の濃度は、酸化反応帯域への循環流を含む
全供給物の0〜50モル%、好ましくは1〜20モル
%、より好ましくは1〜15モル%である。
して)の濃度は、酸化反応帯域への循環流を含む全供給
物の0〜50モル%、好ましくは0〜25モル%であ
る。
ボン酸とのモル比を所定値に調整または維持することを
可能にすると共に酸化反応帯域に供給されるエチレンお
よび水の両者の濃度を調節することにより炭素酸化物へ
の低選択性を達成する。たとえば約1:1のアルケン:
カルボン酸のモル比を得ることが望ましい場合、この比
はアルケンのみ、または水のみを添加して達成すること
ができる。しかしながらアルケン単独の添加は炭素酸化
物の高選択性および多量の水(たとえば15モル%より
大)の水をもたらし、低酸素炭化物選択性を達成するこ
とが要求される。たとえばエチレンのようなアルケンを
水と組み合わせて使用することにより1:1のモル比を
炭素酸化物への低選択性にて極く少量の水(たとえば1
0モル%未満)を用いることにより達成することができ
る。
により生成される炭素酸化物のレベルを15モル%未
満、たとえば10モル%未満まで減少させることができ
る。
とえばエチレンのようなアルケンおよび水と酸化反応帯
域に同時供給する。
水とを1:0.1〜250の重量比、たとえば1:0.
1〜100または1:0.1〜50の重量比、好ましく
は1:0.1〜10の重量比にて使用することができ
る。
ケン:カルボン酸のモル比を、たとえばエチレンと酢酸
とを生成させるエタンの酸化におけるように得ることが
望ましい場合は、好ましくはアルケンと水とを1:0.
1〜10重量比、たとえば1:0.1〜1の重量比、ま
たは1:0.1〜2の重量比、たとえば1:1の重量比
または1:2の重量比にて酸化反応帯域に同時供給す
る。
は、アルカンと適宜のアルケンと分子状酸素含有ガスと
任意の循環ガスとを好ましくは500〜10,000h
r− 1の混合ガス空時速度(GHSV)に対応する滞留
時間にて酸化反応帯域に通過させ、ここでGHSVは沈
降触媒の嵩容積により割り算した反応器を通過するガス
の容積(STPとして計算)として規定される。
0℃の範囲、典型的には140〜350℃の範囲の温度
にて行うことができる。
80〜400psigの範囲の過圧下で行うことができ
る。
はアルケンと水との両者を酸化反応帯域に供給して達成
することができる。代案としておよび/または追加的
に、炭素酸化物への選択性は、たとえば反応温度を減少
させ或いは反応圧力を低下させると共に他の全反応パラ
メータを一定に保つことにより、15モル%未満まで減
少させることができる。
のアルケン:カルボン酸のモル比は、反応温度および/
または圧力を減少させると共に他の全パラメータを一定
にすることにより低炭素酸化物選択性にて達成すること
ができる。
換率が本発明の酸化反応にて達成される。
本発明の酸化反応にて達成されうる。
媒1kg当たり毎時10〜10000gのカルボン酸
(たとえば酢酸)の範囲の生産性を有する。
質に応じ、たとえば酢酸ビニルのようなアルケニルカル
ボキシレートの製造につき使用する場合、望ましくは第
1ガス生成物流は一酸化炭素副生物の低濃度を持たねば
ならない。何故なら、これはアルケニルカルボキシレー
ト(たとえば酢酸ビニル)を生成させる或る種の触媒に
悪影響を及ぼしうるからである。すなわち、無視しうる
一酸化炭素副生物を与える触媒を酸化反応帯域にて使用
することが好ましい。酸化反応帯域における追加触媒成
分を用いて、一酸化炭素を二酸化炭素まで酸化すること
ができる。これは酸化触媒または第2反応帯域に存在さ
せることができる。
用する場合、生成物流は酢酸とエチレンと水とを含むこ
とができ、エタンおよび酸素と、たとえばアルゴンおよ
び窒素のような不活性ガス成分と、副生物アセトアルデ
ヒド、一酸化炭素および二酸化炭素とを含有する。アセ
トアルデヒドおよび一酸化炭素は分子状炭素含有ガスに
より変換されて、それぞれ酢酸および二酸化炭素を下流
プロセスにて或いは酸化反応にて循環後に生成させるこ
とができる。エチレンは、エチレンが供給物に存在すれ
ば未変換反応体として或いはエタン反応体の酸化生成物
として酸化反応の生成物流に存在する。
それ以上の分離段階の後に適宜の追加分子状酸素含有ガ
ス、適宜の追加アルケンおよび適宜の追加カルボン酸と
一緒に第2反応帯域に直接的もしくは間接的に供給し
て、たとえば酢酸ビニルのようなアルケニルカルボキシ
レートを生成することができる。カルボン酸および/ま
たはアルケンは酸化プロセスの生成物から必要に応じ回
収することができる。
は、一緒に或いは下流プロセスからの少なくとも部分的
分離の後に、酸化反応帯域まで直接的または間接的に1
つもしくはそれ以上の分離段階の後に循環させることが
できる。
当業界で公知の触媒を本発明の方法に使用することがで
きる。すなわち本発明の第2反応帯域にて使用しうる酢
酸ビニルの製造につき活性な触媒は、たとえばGB 1
559 540号;US5,185,308号および
EP−A−0672453号(これらの内容を参考のた
めここに引用する)に記載されたような触媒で構成する
ことができる。
酢酸と酸素との反応による酢酸ビニルの製造につき活性
な触媒を記載しており、この触媒は実質的に(1)3〜
7mmの粒子直径と0.2〜1.5ml/gの気孔容積
とを有する触媒支持体、すなわち3.0〜9.0のpH
を有する触媒支持体の10重量%水懸濁物、(2)触媒
支持体の表面層に分配されたパラジウム/金の合金(表
面層は支持体の表面から0.5mm未満にて延び、合金
におけるパラジウムは触媒1リットル当たり1.5〜
0.0gの量にて存在し、金は触媒1リットル当たり
0.5〜2.25gの量にて存在する)、および(3)
触媒1リットル当たり5〜60gのアルカリ金属酢酸塩
で構成される。
酢酸と酸素含有ガスとから酢酸ビニルを製造するのに活
性なシェル含浸触媒を記載しており、この触媒は実質的
に(1)約3〜約7mmの粒子直径および1g当たり
0.2〜1.5mlの気孔容積を有する触媒支持体と、
(2)触媒支持体粒子の最外1.0mm厚さの相に分配
されたパラジウムおよび金と、(3)約3.5〜約9.
5重量%の酢酸カリウムとで構成され、ここで前記触媒
における金とパラジウムとの重量比は0.6〜1.25
の範囲である。
ム含有触媒および流動床酢酸ビニルプロセスのためのそ
の作成につき記載している。
1反応帯域にて生成される一酸化炭素が第2反応帯域に
おける酸素およびパラジウム含有触媒の存在下に消費さ
れることにより、別途の一酸化炭素除去反応器の要求を
排除する点である。
ニルカルボキシレート(たとえば酢酸ビニル)の製造は
不均質に行われると共に、各反応体を気相で存在させ
る。
キシレートの製造のための第2反応帯域に供給しうると
共に、アルケンは酸化生成物および/または未消費のア
ルケン反応体として酸化反応帯域から供給することがで
きる。
第2反応帯域に導入される追加アルケンは実質的に純粋
とすることができ、或いはたとえば窒素、メタン、二酸
化炭素、一酸化炭素、水素および低レベルのC3/C4
アルケン/アルカンの1種もしくはそれ以上と混合する
こともできる。
2反応帯域で使用される分子状酸素含有ガスは、工程
(a)からの未反応分子状酸素含有ガスおよび/または
追加分子状酸素含有ガスを含むことができる。
空気または空気よりも分子状酸素の豊富もしくは貧弱な
ガスとすることができる。適する追加分子状酸素含有ガ
スはたとえば適する希釈剤(たとえば窒素もしくは二酸
化炭素)で希釈された酸素とすることができる。好まし
くは追加分子状酸素含有ガスは酸素である。好ましくは
分子状酸素含有ガスの少なくとも幾分かをアルケンおよ
びカルボン酸反応体とは独立して第2反応帯域に供給す
る。第2反応帯域に供給されるカルボン酸の少なくとも
1部は液体とすることができる。
なくとも1部は液体とすることができる。
製造につき第2反応帯域で使用する場合、好ましくは酸
化反応帯域からの生成物と追加アルケンもしくはカルボ
ン酸反応体と循環流と分子状酸素含有ガスとを1000
〜10,000hr−1の混合ガス空時速度(GHS
V)にて第2反応帯域に通過させる。
めの第2反応帯域は好適には140〜200℃の範囲の
温度で操作することができる。
めの第2反応帯域は好適には50〜300psigの範
囲の圧力で操作することができる。
第2反応帯域は好適には固体床もしくは流動床法のいず
れかで操作することができる。
アルケニルカルボキシレートの製造につき第2反応帯域
にて達成することができる。
ケニルカルボキシレートの製造につき第2反応帯域にて
達成することができる。
ルケニルカルボキシレートの製造につき第2反応帯域に
て達成することができる。
めの第2反応帯域にて、触媒は好適には触媒1kg当た
り毎時10〜10000gのアルケニルカルボキシレー
トの範囲の生産性を有する。
ンであれば、アルケニルカルボキシレートを製造する第
2反応帯域からの生成物流は酢酸ビニルと水と酢酸と必
要に応じさらに未反応エチレンとエタンとアルデビトと
窒素とアルゴンと一酸化炭素と二酸化炭素とを含みう
る。この種の生成物流は共沸蒸留により、酢酸ビニルと
水とからなる頭上フラクションおよび酢酸と水とからな
る底部フラクションに分離することができる。底部フラ
クションはカラムの底部から液体として或いはカラムの
底部の上方から1つもしくはそれ以上の段階で蒸気とし
て蒸留カラムより除去することができる。この種の蒸留
工程に先立ち、存在すればエチレンとエタンとアルデヒ
ドと一酸化炭素と二酸化炭素とを好適には洗浄カラムか
ら頭上ガスフラクションとして第2生成物流より除去す
ることができ、ここで酢酸ビニルと水と酢酸とからなる
液体フラクションを底部から除去する。エチレンおよび
/またはエタンは工程(a)および/または工程(b)
に循環することができる。
ションにより頭上フラクションから回収され。。回収酢
酸ビニルは所望に応じ公知方法でさらに精製することが
できる。
は、さらに精製して或いは好ましくは精製なしに、プロ
セスの工程(b)に循環させることができる。代案とし
て、酢酸を底部フラクションから回収すると共に所望に
応じ公知方法(たとえば蒸留)によりさらに精製するこ
ともできる。
テルの適する製造方法はEP−A−0926126号
(その内容を参考のためここに引用する)に記載されて
おり、これは低級オレフィンと飽和低級脂肪族モノカル
ボン酸とを付加反応にてヘテロポリ酸触媒の存在下に蒸
気相で反応させることからなり、反応を直列で設立され
た複数の反応器にて行い、第1反応器から流出する未反
応ガスおよび生成物からなるガスを第2反応器へ供給ガ
スとして供給すると共に、第2反応器から流出するもの
を第3反応器へ供給ガスとして供給し、さらにその後の
反応器についても行い、さらに反応体モノカルボン酸の
1部を第2およびその後の反応器のそれぞれに対する供
給ガスに導入して第2およびその後の反応器のそれぞれ
に対する供給ガスにおけるオレフィンとモノカルボン酸
との比を所定範囲内に維持することを特徴とするエステ
ル化方法に関するものである。
により例示の目的で説明する。
供給部(3)と、分子状酸素含有ガスの供給部(4)
と、エタンおよび必要に応じエチレンからなる循環ガス
の供給部(5)と、第1生成物流のための出口(18)
とが設けられた酸化反応帯域(1)を備える。プロセス
の規模に応じ、酸化反応帯域(1)は単一反応器または
並列もしくは直列の数個の反応器を含むことができる。
セトキシル化するための第2反応帯域(2)をも備え、
これには第1反応帯域から第2反応帯域まで生成物の少
なくとも1部を搬送するための手段(17)と、分子状
酸素含有ガスの供給部(9)と、循環酢酸の供給部(1
0)と、エチレンおよび/または酢酸の適宜の供給部
(8)とが設けられる。プロセスの規模に応じ、第2反
応体(3)は単一反応器または並列もしくは直列の数個
の反応器を含むことができる。
宜のスクラバー(6)と;第2反応帯域からの生成物の
スクラバー(12)と;第2反応帯域の生成物から酢酸
を分離するための手段(13)と;酢酸ビニル精製手段
(14)と;適宜の酢酸精製手段(15)と、二酸化炭
素を第2反応帯域からの循環ガスより分離すると共に必
要に応じエチレン生成物を回収するための1つもしくは
それ以上の分離手段(16)とを備える。
ぞれエタンを酸化して酢酸およびエチレンを生成させる
ための活性であるが異なる選択性を有する少なくとも2
種の触媒を与える。好適には酸化触媒は固体触媒であ
る。分子状酸素含有ガスは、1つもしくはそれ以上の入
口を介し供給部(4)から酸化反応帯域(1)に供給さ
れる。エタンと必要に応じエチレンとを含むガス供給原
料は供給部(3)から酸化反応帯域(1)に供給され
る。エタンとエチレンとを含む循環ガスも供給部(5)
から酸化反応器に供給される。分子状酸素含有ガスとエ
タンと循環ガスとは1つもしくはそれ以上の入口を介し
別々に或いは部分的もしくは完全に組み合わせて酸化反
応帯域に導入される。必要に応じ酸化反応器に供給され
る流れの少なくとも1種は水をも含む。
よび/または未反応供給物として)と酢酸と水と必要に
応じ未消費分子状酸素含有ガスと副生物(たとえば一酸
化炭素、二酸化炭素、不活性物質およびアセトアルデヒ
ド)とからなる第1生成物流が生成される。これは、必
要に応じガスおよび液体を除去するスクラバー(16)
に移送することができる。ガスは、たとえば二酸化炭素
のような副生物を分離すると共に必要に応じエチレン生
成物を回収した後に、当業界で公知の方法により循環さ
せることができる。酢酸はたとえば蒸留により液体から
回収することができる。
7)により、アセトキシル化触媒(好適には固体触媒)
が与えられた第2反応帯域に供給される。第1生成物流
の少なくとも1部は第2反応帯域に直接供給することが
できる。代案として、第2反応帯域に供給するに先立
ち、第1反応生成物流の少なくとも1部は適する分離手
段(図示せず)により多数の成分流(たとえばエチレン
流および酢酸流)まで分離し、次いでこれを第2反応帯
域に供給することができる。
2反応帯域に供給される。酢酸は循環供給部(10)か
ら第2反応帯域に供給される。必要に応じ、追加エチレ
ンおよび/または酢酸を供給部(8)から第2反応帯域
に供給することができる。第1生成物流と分子状酸素含
有ガスと循環酢酸と必要に応じエチレンおよび/または
酢酸の適宜の追加供給物とを別々に或いは部分もしくは
完全組合せにて1つもしくはそれ以上の入口を介し第2
反応帯域に供給する。
酸素とが反応して、酢酸ビニルからなる第2生成物流を
生成する。
送し、そこからガスおよび液体を分離する。二酸化炭素
をガスから分離すると共に必要に応じエチレン生成物を
当業界で公知の方法により1つもしくはそれ以上の分離
段階(16)にて回収する。残留エタンおよび/または
エチレンは第1および/または第2反応器に循環するこ
とができる。酢酸はスクラバー液から分離されて第2反
応帯域に循環される。必要に応じ、酢酸生成物は手段
(15)(たとえば蒸留)により循環流から回収するこ
とができる。酢酸ビニル生成物は手段(14)(たとえ
ば蒸留)によりスクラバー液から回収される。
とも1種の触媒の選択性がたとえば失活により変化すれ
ば、酸化反応帯域にて生成されるアルケンとカルボン酸
とのモル比は、酸化反応帯域に供給されるアルケンおよ
び水の量を調節すると共に必要に応じさらに酸化反応帯
域の圧力、温度および滞留時間の1つもしくはそれ以上
をも調節することにより所定値に調整または維持され
る。
エチレンと酢酸とのモル比は、その後に酢酸ビニルを製
造すべく第2反応帯域にて使用するため約1:1、たと
えば0.8:1〜1.4:1に維持される。エチレンお
よび/または酢酸が酸化反応生成物から別々に回収され
或いは酢酸ビニルを製造すべく第2反応帯域に別々に添
加される場合は、異なる比を維持することもできる。次
いでエチレンと酢酸とのモル比を酸化反応帯域における
少なくとも2種の触媒の相対比率を調節して調整し、た
とえばマーケット需要または供給原料入手性の変化に合
わせることができる。
作成 45.88gのモリブデン酸アンモニウムと12.86
gのバナジウム酸アンモニウムと8.10gの塩化ニオ
ブと0.0713gの四塩化アンモニウム金と6.75
gの蓚酸とを、70℃まで撹拌しながら加熱された40
0mlの水に溶解して溶液を作成した。15分間の後、
溶液の水を沸点まで加熱した後、2時間にわたり蒸発乾
固させた。得られた触媒ケーキを磨砕すると共に、40
0℃のオーブン内の静止空気にて5時間にわたり焼成し
た。触媒の名目実験式は次の通りであった: Mo1.00V0.423Nb0.115Au
0.0008Ox
の15mlのガラス球と混合して、20mlの容積にお
ける希釈触媒を生成させた。次いで希釈触媒を内径12
mmおよび長さ40cmの寸法のハステロイで作成され
た固定床反応器に充填した。触媒を、触媒床の上方およ
び下方における不活性充填材料と一緒に石英壁部プラグ
を用いて反応器の中心における所定位置に維持した。次
いで装置をヘリウムにより20バールで圧力試験して漏
れにつき点検した。次いで触媒Aをヘリウム中で5℃/
minにて220℃まで4時間にわたり加熱することに
より活性化させて、触媒先駆体の完全分解を確保した。
水との所要の流れを反応器に導入して、所要の入口組成
を確保した。この組成は42%v/vのエタンと、6.
7%の酸素と、25%v/vの水と、残部のヘリウムと
であった。全供給流量を、2000〜9000/hの供
給物GHSVを確保するレベルに維持した。60分間に
わたり平衡化させた後、ガス試料を出口流からGCシス
テム(モデル・ユニカム4400)まで採取して、エタ
ンとエチレンと酸素とヘリウムとを定量した。
の計算レベルで示される50〜75%酸素変換率が達成
されるまで上昇させた。さらに60分間の平衡時間の
後、触媒を定常状態の条件下で典型的には4〜5時間に
わたり評価した。出口ガス容積を水/ガスメータにより
試験時間にわたり測定した。液体生成物を集め、試験時
間の後に秤量した。ガスおよび液体生成物の組成をGC
分析(TCDおよびFID検出器がそれぞれ取り付けら
れたユニカム4400および4200)を用いて測定し
た。
析から、次のパラメータが計算された: エタン変換率=(入口モルエタン−出口モルエタン)/
入口モルエタン*100 酸素変換率=(入口モル酸素−出口モル酸素)/入口モ
ル酸素*100 酢酸への選択率(C−モル%)=(出口モル酢酸*2)
/(変換モルエタン*2)*100 エチレンへの選択率(C−モル%)=((出口モルエチ
レン−入口モルエチレン)*2)/(変換モルエタン*
2)*100 COへの選択率(C−モル%)=(出口モルCO)/
(変換モルエタン*2)*100 CO2への選択率(C−モル%)=(出口モルCO2)
/(変換モルエタン*2)*100 エチレン/酢酸の比=(出口モルエチレン−入口エチレ
ンモル)/(モル酢酸) *100 STY(空時収率)%=(g酢酸)/kg触媒床/hr 典型的には、反応のための質量バランスおよび炭素バラ
ンスは100+/−5%であると判明した。
上記手順に従い作成したが、各触媒は必ずしも全て同じ
バッチのものとしなかった。
的反応方法で供給原料として用いた。水は使用しなかっ
た。その結果を下表Iに示す。
モル%エチレンのレベルにてエチレンと酢酸とのモル比
はユニティーである。
応方法ににて用いた。これは、エチレンを供給物中に使
用しなかったのて本発明による例でない。その結果を下
表2に示す。
酢酸とのモル比を達成するには、25モル%の水を供給
物流にて使用せねばならない。さらに、反応器に供給さ
れる水の量が増加するにつれ炭素酸化物への選択率が減
少することも見られる。
にて同時供給した。用いた処理条件を表3に示す。その
結果を表4に示す。
〜5のそれぞれににて約1:1であることを示す。
少量の水と組み合わせたエチレンの使用は低レベルの炭
素酸化物の生成をもたらす。さらに例3および5から見
られるように、炭素酸化物への選択率は例3の低反応温
度にてずっと低い。
生成されるエチレンと酢酸とのモル比を、種々異なる反
応条件下に酸化反応帯域に供給されるエチレンおよび水
の濃度を調節して所定値に調整または維持しうること、
特にほぼユニティーのモル比を達成しうることを示す。
さらに、ほぼユニティーのモル比は低炭素酸化物選択率
にて達成することができる。
ン:酢酸のモル比に対するこれらパラメータの効果を示
す。その結果を下表5に示す。得られた結果は触媒Aの
性能に対する圧力および温度の変化の作用を示す。すな
わち例6、9および12のエチレン:酢酸のモル比の比
較は、減少する圧力がエチレン:酢酸のモル比を増大さ
せることを示す。一般に例7、10および13,並びに
例8、11および14の種々異なる温度においても同様
な傾向が見られる。例6、7および8の比較は、22b
araにて温度を減少させればモル比エチレン:酢酸を
増大させるが、エチレン:酢酸のモル比を9baraに
て減少させることを示す。これら結果はエチレンと酢酸
とのモル比を反応の温度および/または圧力の調節によ
り調整しうることを示す。約1:1の比が例6〜11に
て達成される。
araから9baraまで所定温度にて圧力を低下させ
れば、生成される炭素酸化物の量の減少をもたらす。さ
らに、所定圧力にて一般に温度の低下も炭素酸化物生成
を一層低下させる。
作成 43.2gのモリブデン酸アンモニウムを撹拌しながら
70℃まで加熱された100mlの蒸留水に溶解して溶
液「A」を作成した。11.4gのバニジウム酸アンモ
ニウムを撹拌しながら70℃まで加熱された120ml
の蒸留水に溶解して溶液「B」を作成した。16.18
gの蓚酸アンモニウムニオブおよび2.5gの蓚酸を撹
拌しながら70℃まで加熱された100mlの蒸留水に
溶解して溶液「C」を作成した。溶液A、BおよびCの
それぞれを15分間静置させて、各反応成分の最大溶解
を可能にした。次いで溶液Cを70℃にて撹拌しながら
溶液Bに迅速に添加した。溶液B/Cを70℃にて15
分間撹拌し、次いで溶液Aをこれに急速添加した。15
分間の後、溶液「D」(20mlの水に溶解された2.
57gの燐酸アンモニウム)を撹拌しながら添加した。
溶液A/B/C/Dを次いで沸点まで加熱した後、1.
5時間かけて蒸発乾固させた。得られた触媒をペースト
120℃にて16時間にわたりオーブン乾燥させた。乾
燥の後、得られた触媒ケーキを磨砕し、0.2mmメッ
シュの篩で篩分し、次いでオーブン内の静止空気中で3
50℃にて4時間にわたり焼成した。触媒の名目組成式
は次の通りであった: Mo1.000V0.400Nb0.128P
0.080Ox
反応方法に使用した。反応を種々異なる温度で行って、
エチレンと酢酸とのモル比に対する温度の効果を示し
た。その結果を表6に示す。
節することによりエチレンと酢酸とのモル比を調整する
ことができる。さらに表6は、操作温度を低下させるこ
とにより約ユニティーの所望のエチレン:酢酸のモル比
を達成し得るだけでなく、このモル比を低炭素酸化物選
択率にて達成しうることを示す。
た。種々異なる濃度のエチレンを反応に同時供給した。
用いた処理条件および達成された結果を表7に示す。
ル比を酸化反応帯域に同時供給されるエチレンの濃度を
調節することにより所定レベルに調整もしくは維持しう
ることを示す。例22から見られるように、ほぼユニテ
ィーのモル比を達成することができる。
ロック図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 酸化反応帯域にてアルカンと分子状酸素
含有ガスと対応アルケンと必要に応じ水とをアルカンか
ら対応アルケンおよびカルボン酸への酸化につき活性な
少なくとも1種の触媒の存在下に接触させてアルケンと
カルボン酸と水とからなる生成物を生成させる対応アル
ケンおよびカルボン酸を生成させるためのC2〜C4ア
ルカンの酸化方法において、前記酸化反応帯域で生成さ
れるアルケンとカルボン酸とのモル比を、前記酸化反応
帯域におけるアルケンおよび必要に応じ水の濃度を調節
すると共に必要に応じ酸化反応帯域の圧力、温度および
滞留時間の1つもしくはそれ以上をも調節することによ
り所定値に調整または維持することを特徴とするC2〜
C4アルカンの酸化方法。 - 【請求項2】 (a)酸化反応帯域にてC2〜C4アル
カンと分子状酸素含有ガスと対応アルケンと必要に応じ
水とを、アルカンから対応アルケンおよびカルボン酸へ
の酸化につき活性な少なくとも1種の触媒の存在下に接
触させて、アルケンとカルボン酸と水とからなる生成物
流を生成させ; (b)第2反応帯域にて、第1反応帯域で生成された前
記アルケンおよびカルボン酸のそれぞれの少なくとも1
部をアルキルカルボキシレートの製造につき活性な少な
くとも1種の触媒の存在下に接触させて前記アルキルカ
ルボキシレートを生成させ、前記酸化反応帯域にて生成
されるアルケンとカルボン酸とのモル比を、前記酸化反
応帯域におけるアルケンおよび必要に応じ水の濃度を調
節すると共に必要に応じ酸化反応帯域の圧力、温度およ
び滞留時間の1つもしくはそれ以上をも調節することに
より所定値に調整または維持することを特徴とするアル
キルカルボキシレートの一体化製造方法。 - 【請求項3】 (a)酸化反応帯域にてC2〜C4アル
カンと分子状酸素含有ガスと対応アルケンと必要に応じ
水とをアルカンから対応アルケンおよびカルボン酸への
酸化につき活性な少なくとも1種の触媒の存在下に接触
させてアルケンとカルボン酸と水とからなる生成物流を
生成させ; (b)第2反応帯域にて、第1反応帯域で生成された前
記アルケンおよびカルボン酸のそれぞれの少なくとも1
部と分子状酸素含有ガスとをアルケニルカルボキシレー
トの製造につき活性な少なくとも1種の触媒の存在下に
接触させて前記アルケニルカルボキシレートを生成させ
る工程からなり、前記酸化反応帯域にて生成されるアル
ケンとカルボン酸とのモル比を、前記酸化反応帯域にお
けるアルケンおよび適宜の水の濃度を調節すると共に酸
化反応帯域の圧力、温度および滞留時間の1つもしくは
それ以上をも調節することにより所定値に調整または維
持することを特徴とするアケニルカルボキシレートの一
体化製造方法。 - 【請求項4】 酸化反応帯域にて生成されるアルケンと
カルボン酸とのモル比が10:1〜1:10の範囲であ
る請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】 酸化反応帯域にて生成されるアルケンと
カルボン酸とのモル比が0.8:1〜1.4:1の範囲
である請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 アルケンおよび/またはカルボン酸を酸
化反応生成物から別々に回収し、または第2反応帯域へ
別々に添加する請求項2〜4のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項7】 アルカンがエタンであり、対応アルケン
がエチレンであり、対応カルボン酸が酢酸である請求項
1〜6のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項8】 アルキルカルボキシレートが酢酸エチル
である請求項2に記載の方法。 - 【請求項9】 アルケニルカルボキシレートが酢酸ビニ
ルである請求項3に記載の方法。 - 【請求項10】 酸化反応帯域にて生成されるアルケン
とカルボン酸とのモル比が0.8:1〜1.4:1の範
囲である請求項8または9に記載の方法。 - 【請求項11】 酸化反応帯域に供給されるアルケンの
濃度が、循環物を含め全供給物の0モル%より大〜50
モル%までである請求項1〜10のいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項12】 酸化反応帯域に供給される水の濃度
が、循環物を含め全供給物の0〜50モル%である請求
項1〜11のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項13】 アルケンおよび水を酸化反応帯域に供
給する請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項14】 アルケンおよび水を酸化反応帯域に1
対0.1〜250のアルケン:水の重量比にて供給する
請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項15】 アルケン:水の比が重量で1対0.1
〜10である請求14に記載の方法。 - 【請求項16】 アルケン:カルボン酸のモル比が0.
8:1〜1.4:1の範囲である請求項15に記載の方
法。 - 【請求項17】 酸化反応帯域における少なくとも1種
の触媒がモリブデンからなる請求項1〜16のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項18】 第2反応帯域における少なくとも1種
の触媒がパラジウムからなる請求項3〜17のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項19】 酸化反応を100〜400℃の範囲の
温度にて行う請求項1〜18のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項20】 酸化反応を大気圧または過圧下で行う
請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項21】 酸化反応を500〜10,000hr
−1のGHSVにて行う請求項1〜20のいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項22】 酸化反応帯域からの生成物流が15モ
ル%未満の量にて炭素酸化物をさらに含む請求項1〜2
1のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項23】 アルカンがエタンであり、対応アルケ
ンがエチレンであり、対応アルゴン酸が酢酸であり、エ
チレンおよび水を酸化反応帯域に1対0.1−10の重
量比にて供給し、生成されるエチレンと酢酸とのモル比
が0.8:1〜1.4:1の範囲であると共に、酸化反
応帯域からの生成物流が15モル%未満の量にて炭素酸
化物をも含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の方
法。
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