JP2002510543A - エタンおよび/またはエチレンを酸化するための触媒および方法 - Google Patents

エタンおよび/またはエチレンを酸化するための触媒および方法

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Abstract

(57)【要約】 エタンおよび/またはエチレンから酢酸への選択酸化のための触媒組成物につき開示し、この組成物は酸素と組み合わせて次の各元素:Moa.b.Agc.Ird.e.(I)を含み、ここでXは元素NbおよびVであり;YはCr、Mn、Ta、Ti、B、Al、Ga、In、Pt、Zn、Cd、Bi、Ce、Co、Rh、Cu、Au、Fe、Ru、Os、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Zr、Hf、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Tl、U、Re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となるような元素のグラム原子比を示す。この触媒組成物は酢酸の製造、並びに酢酸および/または酢酸ビニルの一体的製造方法に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、エタンおよび/またはエチレンを酢酸まで酸化する触媒に関し、さ
らに前記触媒を用いる酢酸の製造方法に関するものである。
【0002】 エタンおよびエチレンの酸化により酢酸を製造するための触媒および方法はた
とえばUS−A−4,250,346号;EP−A−0407091号;DE−
A−19620542号;およびDE−A−19630832号から当業界にて
公知である。
【0003】 米国特許第4,250,346号は、比較的高レベルの変換率、選択率および
生産性にて500℃未満の温度にて気相反応でエタンをエチレンまで酸化的脱水
素化することを開示しており、これには元素モリブデン、XおよびYを Mo [式中、XはCr、Mn、Nb、Ta、Ti、Vおよび/またはW、好ましくは
Mn、Nb、Vおよび/またはWであり、 YはBi、Ce、Co、Cu、Fe、K、Mg、Ni、P、Pb、Sb、Si、
Sn、Tlおよび/またはU、好ましくはSb、Ceおよび/またはUであり、
aは1であり、 bは0.05〜1.0であり、 cは0〜2、好ましくは0.05〜1.0であり、ただしCo、Niおよび/ま
たはFeにつきcの合計値は0.5未満である] の比にて含む組成物を触媒として使用する。
【0004】 EP−A−0407091号は、エチレンおよび/または酢酸を含む生成物の
気体エタンおよび/またはエチレンからの製造方法を開示しており、これはエタ
ンおよび/またはエチレンおよび分子状酸素含有ガスを高められた温度にて焼成
モリブデン含有エタン酸化脱水素化触媒組成物と接触させることからなり、この
方法は酸化脱水素化触媒組成物におけるモリブデンを全体的または部分的にレニ
ウムまたはレニウムとタングステンとの組合せ物のいずれかにより置換すること
を特徴とする。
【0005】 さらにEP−A−0407091号には、酸素と組み合わせて元素A、Xおよ
びYを含む触媒も開示されており、元素A:X:Yのグラム原子比はa:b:c
であり、 ここでA=MoReWf、 X=Cr、Mn、Nb、Ta、Ti、Vおよび/またはW、好ましくはMn、N
b、Vおよび/またはW、 Y=Bi、Ce、Co、Cu、Fe、K、Mg、Ni、P、Pb、Sb、Si、
Sn、Tlおよび/またはU、好ましくはSb、Ceおよび/またはUであり、
a=1、 b=0〜2、好ましくは0.05〜1.0、 c=0〜2、好ましくは0.001〜1.0、より好ましくは0.05〜1.0
(ただしCo、Niおよび/またはFeにつきcの合計値は0.5未満である)
、 d+e+f=a、 dは0または0より大であり、 eは0より大であり、 fは0または0より大である。
【0006】 DE−A−19620542号はエタンおよび/またはエチレンを酢酸まで選
択酸化する触媒を開示しており、これは次式のように元素Mo、Pd、Re、X
およびYをa:b:c:d:eのグラム原子比にて酸素と組み合わせて含有する
: MoPdRe (I) [式中、記号X、Yは次の意味を有する; X=Cr、Mn、Nb、B、Ta、Ti、Vおよび/またはW Y=Bi、Ce、Co、Cu、Te、Fe、Li、K、Na、Rb、Be、Mg
、Ca、Sr、Ba、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Tlおよび/または
U; 指数a、b、c、dおよびeは対応元素のグラム原子比を示し、ここでa=1、
b>0、c>0、d=0.05〜2およびe=0〜3である]。さらにDE−A
−19620542号には酸素の他にエタン、エチレンもしくはその混合物を含
むガス充填物からの酢酸の選択的製造方法も開示されており、これにはガス充填
物を式(I)の触媒と接触させる。
【0007】 最後にDE−A−19630832号はエタン、エチレンもしくはその混合物
および酸素の選択的酸化のための触媒を開示しており、これは次式のように元素
Mo、Pd、XおよびYをa:b:c:dのグラム比にて酸素と組み合わせて含
有する: MoPd (I) [式中、記号X、Yは次の意味を有する; XはCr、Mn、Nb、Ta、Ti、Vおよび/またはWよりなる群から選択さ
れる元素の1種もしくはそれ以上を意味し; YはB、Al、Ga、In、Pt、Zn、Cd、Bi、Ce、Co、Rh、Ir
、Cu、Ag、Au、Fe、Ru、Os、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、
Ba、Zr、Hf、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、TlおよびUよりなる
群から選択される元素の1種もしくはそれ以上を意味し; 指数a、b、c、dは対応元素のグラム原子比を意味し、ここでa=1;b>0
;c>0およびd=0〜2である]。さらにDE−A−19630832号には
エタン、エチレンもしくはその混合物を酸素の他に含むガス充填物からの酢酸の
選択的製造方法も開示され、これにはガス充填物を式(I)の触媒と接触させる
【0008】 本出願の優先権主張日の後に公開された国際特許公開WO98/47850号
は、エタンの接触酸化により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。使用される触媒は式Wを有し、ここでXはPd、Pt、
Agおよび/またはAu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
を示し;YはV、Nb、Cr、Mn、Fe、Sn、Sb、Cu、Zn、U、Ni
および/またはBi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を示
し;ZはLi、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、
Y、La、Ti、Zr、Hf、Ru、Os、Co、Rh、Ir、B、Al、Ga
、In、Tl、Si、Ge、Pb、P、Asおよび/またはTe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を示し、この式においてa=1であり、
bは0より大であり、cは0より大であり、dは0〜2の数である。従ってタン
グステンが触媒の必須成分である。
【0009】 US 5750777号(EP−A−719756号と同じ)は活性相がバナ
ジウム、チタン、モリブデン、燐および酸素を含む触媒の存在下にエタンを酸化
することによる酢酸の製造に関するものであり、触媒は次の元素からのドーパン
トを含む:K、Rb、Cs、Ca、Mg、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、W、
Mn、Re、Fe、Ru、Os、Rh、Ir、Ni、Pd、Cu、Ag、Zn、
Cd、Tl、Si、Ge、Sn、As、Sb、Bi、Gaおよび稀土類。しかし
ながら、銀もしくはイリジウムを含有する特定例は存在しない。
【0010】 米国特許US4,568,790号は、MoNbSb[ここでa=
0.5〜0.9、b=0.1〜0.4、c=0.001〜0.2およびd=0.
001〜0.1である]の焼成組成を有する触媒を用いて気相にてエタンをエチ
レンまで低温接触オキシド水素化するための方法に関するものである。
【0011】 米国特許US4,596,787号は、MoNbSb[ここで
Xは無し或いは少なくとも次の元素であり:Li、Sc、Na、Be、Mg、C
a、Sr、Ba、Ti、Zr、Hf、Y、Ta、Cr、Fe、Co、Ni、Ce
、La、Zn、Cd、Hg、Al、Tl、Pb、As、Bi、Te、U、Mnお
よびW、さらにa=0.5〜0.9、b=0.1〜0.4、c=0.001〜0
.2、d=0.001〜0.1およびe=0.001〜1.0であり(少なくと
も1種の元素に等しいXにつき)かつe=0(X=0につき)]を含有する焼成
組成を有する触媒を含む、気相におけるエタンからエチレンへの低温オキシド水
素化のための支持触媒の製造方法に関するものである。
【0012】 エタンおよび/またはエチレンから酢酸まで選択酸化するための触媒およびこ
の触媒を用いる酢酸の選択的製造方法につきニーズが残されている。今回、必須
成分として銀および/またはイリジウムを用いる酸化触媒は選択的酸化触媒およ
びこれを用いる方法のニーズを満たしうることを突き止めた。
【0013】 従って本発明は、エタンおよび/またはエチレンを酢酸まで選択酸化するため
の触媒組成物を提供し、組成物は酸素と組み合わせて元素: Moa.b.Agc.Ird.e. (I) [式中、Xは元素NbおよびVであり; YはCr、Mn、Ta、Ti、B、Al、Ga、In、Pt、Zn、Cd、Bi
、Ce、Co、Rh、Cu、Au、Fe、Ru、Os、K、Rb、Cs、Mg、
Ca、Sr、Ba、Zr、Hf、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Tl、U
、Re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] からなることを特徴とする。
【0014】 式(I)に含まれる触媒は次のものを包含する: Moa.b.Agc. Moa.b.Ird. Moa.b.[Ag+Ir]c+d.e. Moa.Agc.e.f. Moa.Ird.e. Moa.[Ag+Ir]c+d.e. [Mo+W]a+b.Agc.e. [Mo+W]a+b.Ird.e. [Mo+W]a+b.[Ag+Ir]c+d.e.
【0015】 式(I)を有する適する触媒の例は次のものを包含する: (i)Mo0.37.Ag0.01.Re0.25.0.26.Nb0.07 Sb0.03.Ca0.02.Oy′(これはMoに基づき再基準化してMo 1.00. Re0.69.0.72.Nb0.25.Sb0.08.Ca0. 03. Ag0.028Oyと同じである); (ii)Mo0.37.Ir0.01.Re0.25.0.26.Nb0.0 7. Sb0.03.Ca0.02.Oy′(これはMoに基づき再基準化してM
1.00.Re0.69.0.72.Nb0.25.Sb0.08.Ca .03. Ir0.028Oyと同じ); (iii)Mo1.00.0.25.Nb0.12.Ag0.014Oy;お
よび (iv)Mo1.00.0.25.Nb0.12.Ag0.000028.
0.0000018Oy [式中、y′およびyは酸素のための組成物における各元素の原子価を満たす数
である]。
【0016】 本発明による触媒組成物の利点は、これらがエタンおよび/またはエチレンを
酢酸まで変換させる際に一層活性かつ選択性となりうる点である。
【0017】 好ましくは銀および/またはイリジウムは、c+dが少なくとも10−6とな
るような有効量にて存在する。好ましくはcおよびdは(c+d)≦0.05と
なるようにする。銀がイリジウムよりも効果的である。好ましくは、グラム原子
基準にてイリジウムよりも多量の銀を存在させる。好ましくはcおよびdは、c
がdよりも少なくとも10倍大となるようにする。
【0018】 好ましくはeは少なくとも0.05、より好ましくはeは少なくとも0.2で
ある。好ましくはeは0.5以下である。さらに好ましくはeは0.05≦e≦
0.5となるようにする。一層好ましくはeは0.2≦e≦0.5となるように
する。
【0019】 好ましくはfは少なくとも10−6である。好ましくはfは0.2以下である
。一層好ましくはfは10−6≦f≦0.2となるようにする。
【0020】 好ましくはYはCu、Pd、Pt、Re、RuおよびSbよりなる群から選択
される少なくとも1種の元素である。
【0021】 好ましくはaは少なくとも0.1である。より好ましくはaは少なくとも0.
5である。好ましくはbは0.9以下である。
【0022】 触媒組成物は、触媒の製造につき従来用いられている任意の方法により作成す
ることができる。好適には触媒は、可溶性化合物および/または錯体および/ま
たは各金属の化合物の溶液から作成することができる。溶液は好ましくは1〜1
2、好ましくは2〜8の範囲のpHを有する20〜100℃の温度の水性系であ
る。
【0023】 一般に元素を含有する各化合物の混合物は、充分量の可溶性化合物を溶解させ
ると共に不溶性化合物を分散させて触媒組成物における各元素の所望のグラム原
子比を与えることにより作成される。次いで触媒組成物は、溶剤を混合物から除
去して作成することができる。触媒は、好ましくは空気もしくは酸素中にて20
0〜550℃の温度まで1分間〜24時間にわたり加熱して焼成することができ
る。好ましくは空気もしくは酸素をゆっくり流す。
【0024】 触媒は未支持または支持して使用することができる。適する支持体はシリカ、
アルミナ、ジルコニア、チタニア、炭化珪素およびその2種もしくはそれ以上の
混合物を包含する。
【0025】 触媒組成物を作成するための適する方法の詳細はたとえばEP−A−0166
438号に見ることができる。
【0026】 触媒は固体床もしくは流動床の形態で使用することができる。
【0027】 他の形態において本発明はエタンおよび/またはエチレンを含む気体混合物か
らの酢酸の製造方法を提供し、この方法は気体混合物を上記触媒組成物の存在下
に高められた温度にて分子状酸素含有ガスと接触させることからなっている。
【0028】 供給ガスはエタンおよび/またはエチレン、好ましくはエタンを含む。
【0029】 エタンおよび/またはエチレンは実質的に純粋な形態で或いは窒素、メタン、
二酸化炭素および水蒸気としての水の1種もしくはそれ以上(たとえば5容量%
より大の多量に存在することができる)と混合して使用することができ或いは水
素、一酸化炭素、C/Cアルケン(たとえば5容量%未満の少量にて存在す
ることができる)の1種もしくはそれ以上と混合して使用することもできる。
【0030】 分子状酸素含有ガスは空気または空気よりも分子状酸素が多い或いは少ないガ
ス、たとえば酸素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)で希釈された酸素である。
【0031】 エタンおよび/またはエチレンと分子状酸素含有ガスとの他に水(水蒸気)を
供給することが好ましい。何故なら、これは酢酸への選択率を向上させうるから
である。
【0032】 高められた温度は好適には200〜500℃、好ましくは200〜400℃の
範囲とすることができる。
【0033】 圧力は好適には大気圧または過圧、たとえば1〜50バール、好ましくは1〜
30バールの範囲とすることができる。
【0034】 触媒組成物は、好ましくは本発明の方法に使用する前に焼成される。焼成は、
好適には250〜500℃の範囲の温度にて酸素含有ガス(たとえば空気)の存
在下に加熱して達成することができる。
【0035】 本発明の性能に適用しうる操作条件および他の情報は前記従来技術、たとえば
米国特許第4,250,346号に見ることができる。
【0036】 好適実施形態において、本発明の酸化触媒は、たとえば国際特許出願WO98
/05620号(その内容を参考のためここに引用する)に記載されたような酢
酸および/または酢酸ビニルを製造するための一体的方法に使用することができ
る。従ってこの実施形態によれば: (a)第1反応帯域にてエチレンおよび/またはエタンと必要に応じ水蒸気とを
含むガス状供給源料をエチレンから酢酸までおよび/またはエタンから酢酸およ
び/またはエチレンまで酸化するのに活性な上記触媒の存在下に分子状酸素含有
ガスと接触させて酢酸と水とエチレン(未反応エチレンおよび/または同時生成
エチレンのいずれかとして)および必要に応じエタン、一酸化炭素、二酸化炭素
および/または窒素とを含む第1生成物流を生成させ; (b)第2反応帯域にて追加エチレンおよび/または酢酸の存在下もしくは不存
在下に少なくとも酢酸およびエチレンと必要に応じ1種もしくはそれ以上の水、
エタン、一酸化炭素、二酸化炭素および/または窒素とを含む第1ガス生成物流
の少なくとも1部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を含む第2生
成物流を生成させる 工程からなる酢酸および/または酢酸ビニルの一体的製造方法が提供される。
【0037】 好ましくは一体的方法は: (c)工程(b)からの生成物流を蒸留により酢酸ビニルと水とを含む頭上共沸
フラクションと酢酸を含む底部フラクションとに分離し; (d)(i)工程(c)で分離された底部フラクションから酢酸を回収すると共
に必要に応じ工程(c)で分離された共沸フラクションを水の部分的もしくは完
全な分離の後に工程(c)まで循環させ、または (ii)工程(c)で分離された共沸フラクションから酢酸ビニルを回収すると
共に必要に応じ工程(c)で分離された底部フラクションを工程(b)まで循環
させ、または (iii)工程(c)で分離された底部フラクションから酢酸を回収すると共に
工程(c)で回収された頭上共沸フラクションから酢酸ビニルを回収する 工程をさらに含む。
【0038】 以下、本発明の触媒および方法を以下の実施例を参照してさらに説明する。
【0039】触媒作成 以下の実施例および比較例において各触媒の公称組成を示す。これらは、触媒
の作成に使用した各試薬の量から計算した。
【0040】比較例A〜G 以下の比較例A〜Gは本発明によらない例である。何故なら、これらは主とし
て銀および/またはイリジウムを含有しない点において、この種の触媒の必須組
成に一致しないからである。これらは比較の目的でのみ含ませる。
【0041】比較例A (Mo1.000.25Nb0.12) 12.71gのモリブデン酸アンモニウムを70℃まで加熱された50mlの
水に溶解して溶液Aを作成した。2.11gのバナジウム酸アンモニウムを70
℃まで加熱された70mlの水に溶解して第2溶液Bを作成した。2.43gの
塩化ニオブおよび2.02gの蓚酸を70℃まで加熱された50mlの水に溶解
して他の溶液Cを作成した。次いで溶液Cを溶液Bに添加し、得られた混合物を
70℃まで15分間加熱した。次いで溶液Aを添加し、最終混合物を70℃まで
15分間加熱した後、混合物を乾固するまで2時間以内にわたり蒸発させた。得
られた触媒ケーキを磨砕し、次いでオーブン内の静止空気中で350℃にて5時
間焼成した。触媒の公称組成はMo1.000.25Nb0.12であっ
た。
【0042】比較例B (Mo1.000.25) 溶液Cを作成しない以外は比較例Aと同様である。触媒の公称組成は従ってM
1.000.25であった。
【0043】比較例C (Mo1.000.25Nb0.12Pd0.01) 0.23gのPdアセテートを溶液Aの作成にて添加した以外は比較例Aと同
様である。触媒の公称組成は従ってMo1.000.25Nb0.12Pd .01であつた。
【0044】比較例D (Mo1.000.25Nb0.12Ru0.01) 0.36gのアンモニウムRuヘキサクロライドを溶液Aの作成に添加した以
外は比較例Aと同様である。従って触媒の公称組成はMo1.000.25
0.12Ru0.01であった。
【0045】比較例E (Mo1.000.25Nb0.12Rh0.01) 0.15gの水酸化Rh(III)を溶液Aの作成に添加した以外は比較例A
と同様である。従って触媒の公称組成はMo1.000.25Nb0.12
0.01であった。
【0046】比較例F (Mo1.00Re0.690.72Nb0.25Sb0.08Ca 0.03) 9.53gのモリブデン酸アンモニウムと10.06gのレニウム酸アンモニ
ウムとを70℃まで加熱された50mlの水に溶解して溶液Aを作成した。4.
56gのバナジウム酸アンモニウムを70℃まで加熱された70mlの水に溶解
して溶液Bを作成した。3.65gの塩化ニオブと1.34gの酢酸アンチモン
と0.26gの硝酸カルシウムと4.05gの蓚酸とを70℃まで加熱された5
0mlの水に溶解して溶液Cを作成した。残余の手順は比較例Aと同様にした。
従って触媒の公称組成はMo1.00Re0.690.72Nb0.25Sb 0.08 Ca0.03であった。
【0047】比較例G (Mo1.00Re0.690.72Nb0.25Sb0.08Ca 0.03 Pd0.011) 4.76gのモリブデン酸アンモニウムと5.03gのレニウム酸アンモニウ
ムと0.06gの酢酸パラジウムとを70℃まで加熱された50mlの水に溶解
して溶液Aを作成した。2.28gのバナジウム酸アンモニウムを70℃まで加
熱された70mlの水に溶解して溶液Bを作成した。1.82gの塩化ニオブと
0.67gの酢酸アンチモンと0.26gの硝酸カルシウムと1.97gの蓚酸
とを70℃まで加熱された50mlの水に溶解して溶液Cを作成した。残余の手
順は比較例Aと同様にした。従って触媒の公称組成はMo1.00Re0.690.72Nb0.25Sb0.08Ca0.03Pd0.011であった
【0048】本発明による実施例 実施例I (Mo1.00Re0.690.72Nb0.25Sb0.08Ca 0.03 Ag0.028) 6.50gのモリブデン酸アンモニウムと6.61gのレニウム酸アンモニウ
ムと0.17gの酢酸銀とを70℃まで加熱された50mlの水に溶解して溶液
Aを作成した。3.01gのバナジウム酸アンモニウムを70℃まで加熱された
70mlの水に溶解して溶液Bを作成した。1.89gの塩化ニオブと0.88
gの酢酸アンチモンと0.32gの硝酸カルシウムと2.24gの蓚酸とを70
℃まで加熱された50mlの水に溶解して溶液Cを作成した。残余の手順は比較
例Aと同様にした。従って触媒の公称組成はMo1.00Re0.690.7 Nb0.25Sb0.08Ca0.03Ag0.028であった。
【0049】実施例II (Mo1.00Re0.690.72Nb0.25Sb0.08
0.03Ir0.028) 6.50gのモリブデン酸アンモニウムと6.61gのレニウム酸アンモニウ
ムと0.49gのアンモニウムイリジウムヘキサクロライドとを70℃まで加熱
された50mlの水に溶解して溶液Aを作成した。3.01gのバナジウム酸ア
ンモニウムを70℃まで加熱された70mlの水に溶解して溶液Bを作成した。
1.89gの塩化ニオブと0.88gの酢酸アンチモンと0.32gの硝酸カル
シウムと2.24gの蓚酸とを70℃まで加熱された50mlの水に溶解して溶
液Cを作成した。残余の手順は比較例Aと同様にした。従って触媒の公称組成は
Mo1.00Re0.690.72Nb0.25Sb0.08Ca0.03
0.028であった。
【0050】実施例III (Mo1.000.25Nb0.12Ag0.014y.) 0.17gの酢酸Agを溶液Aの作成に際し添加した以外は比較例Aと同様で
ある。触媒の公称組成は従ってMo1.000.25Nb0.12Ag0.0 14y.であった。
【0051】実施例IV (Mo1.000.25Nb0.12Ag0.000028Ir .0000018y.) 例Aと同様である。その後の分析は、作成に際し0.00036gの酢酸Ag
および0.0000013gのアンモニウムIrクロライド に等しい量の銀お よびイリジウムの存在を示した。従って触媒の組成はMo1.000.25
0.12Ag0.000028Ir0.0000018y.であった。
【0052】触媒試験手順 典型的には5mlの触媒を、寸法12mmの内径および長さ40cmを有するハ
テーステロイ級C276で作成された固定床反応器に充填した。ガラスビーズを
用いて触媒を反応器の中央の所定位置に維持した。かくして触媒の上方でガラス
ビーズは、気体および液体の各試薬につき混合帯域および予熱帯域として作用し
た。次いで試験装置をヘリウムで21バールにて圧力試験することにより、漏れ
を点検した。次いで220℃まで5℃/minにてヘリウム内で21バールにて
16時間にわたり加熱することにより触媒を活性化させて、触媒先駆体の完全な
分解を確保した。
【0053】 次いで所要のエタンとヘリウムにおける20%酸素と水との流れを反応器に導
入して、42%v/vのエタンと6.6%v/vの酸素と25%v/vのヘリウ
ムと26.4%v/vの水(水蒸気として)との入口組成を確保した。全供給物
流量を、2970/hの供給物GHSVを確保するレベルに維持した。30分間
にわたり平衡化させた後、ガス試料を出口流から採取してエタンと酸素とヘリウ
ムとにつきGC(モデル ユニカム4400)を検量した。次いで反応器の設定
点温度を、典型的には75%の酸素変換率(2.2%v/v酸素の出口流におけ
る存在により示される)に達するまで上昇させた。
【0054】 30分間の平衡時間の後、触媒を典型的には4〜5時間にわたり定常状態の条
件下で評価した。流出ガス容積を水−ガスメータにより試験時間にわたり測定し
た。試験時間の後に液体生成物を集めて秤量した。ガスおよび液体の各生成物の
組成をGC分析(それぞれTCDおよびFID検出器が装着されたユニカム44
00および4200)を用いて測定した。
【0055】 供給物および生成物の流量および組成を全てエクセルスプレッドシートに入力
し、次のパラメータを計算した: エタン変換率(cnv)=(入口モルエタン−出口モルエタン)/入口モルエタ
ンx100 酸素変換率(cnv)=(入口モル酸素−出口モル酸素)/入口モル酸素x10
0 AcOHへの選択率(C−モル%)=(出口モルAcOHx2)/(モルエタン
変換x2)x100 エチレンへの選択率(C−モル%)=(出口モルエチレンx2)/(モルエタン
変換x2)x100 COへの選択率(C−モル%)=(出口モルCO)/(モルエタン変換x2)x
100 COへの選択率(C−モル%)=(出口モルCO)/(モルエタン変換x2
)x100 COへの選択率(C−モル%)=COへの選択率+COへの選択率 STY(空時収率)%=(g AcOH)/リットル触媒床/hr
【0056】 典型的には、反応につき質量バランスおよび炭素バランスは100+/−5%
であることが判明した。
【0057】触媒比較 次の表は上記各触媒の触媒性能を比較する。各触媒を表に示した標準条件下で
評価したが、ただし比較を容易化すべく70〜90%酸素変換率を達成するよう
温度を変化させた。
【0058】 表におけるデータはMo−V−Nbに基づく酸化物触媒に対するAg、Irお
よびAg−Irの促進作用を明らかに示す。従って、表におけるデータが明らか
に示すようにAg促進触媒(触媒I)は高酢酸選択率および低炭素酸化物選択率
の点で未促進触媒(F)よりも良好に機能する。さらにデータはIr促進触媒(
II)が高酢酸選択率の点で未促進触媒(触媒F)よりも優秀であることを示す
【0059】 これら結果に基づき、AgおよびIrは両者ともPd促進剤の不存在下に酢酸
までエタン酸化するための効果的な触媒促進剤である。
【0060】
【表1】
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年3月30日(2000.3.30)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 69/15 C07C 69/15 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IN,IS,JP ,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR, LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,M W,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD ,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR, TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,Z W (72)発明者 クック,ジョン イギリス国、エイチユー11 4エクスデ ー、ハル、スプロートリー、オーク クロ ース 8 (72)発明者 ジョーンズ,マイケル,ディビッド イギリス国、エイチユー17 8イーエヌ、 イースト ヨークシャー、ベバリー、ウェ ストウッド ロード 23 (72)発明者 キッチン,サイモン,ジェームズ イギリス国、エルエス25 5エイチジー、 ノース ヨークシャー、ヒラム、メイン ストリート、ヒルサイド ハウス(番地な し) (72)発明者 ハワード,フィリップ イギリス国、エイチユー10 7ティーエ ル、イースト ライディング オブ ヨー クシャー、カーク エラ、パックマン レ ーン 28 Fターム(参考) 4G069 AA02 AA03 BA01A BA02A BA04A BA05A BB06A BB06B BB15A BC03A BC05A BC06A BC09A BC09B BC10A BC12A BC13A BC16A BC17A BC18A BC19A BC21A BC22A BC25A BC26A BC26B BC31A BC32A BC32B BC33A BC35A BC36A BC43A BC47A BC50A BC51A BC52A BC54A BC54B BC55A BC55B BC56A BC58A BC59A BC59B BC60A BC62A BC64A BC64B BC66A BC67A BC68A BC71A BC72A BC73A BC74A BC74B BD03A BD05A BD07A CB07 CB08 CB74 FC08 4H006 AA02 AC46 AC48 BA02 BA05 BA06 BA07 BA08 BA09 BA10 BA11 BA12 BA13 BA14 BA16 BA19 BA20 BA21 BA22 BA23 BA24 BA25 BA26 BA30 BA31 BA33 BA35 BD33 BD53 BD70 BE30 BS10 KA11 4H039 CA65 CA66 CC40 CD10

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エタンおよび/またはエチレンを酢酸まで選択酸化するため
    の触媒組成物において、組成物は酸素と組み合わせて元素: Moa.b.Agc.Ird.e. (I) [式中、Xは元素NbおよびVであり; YはCr、Mn、Ta、Ti、B、Al、Ga、In、Pt、Zn、Cd、Bi
    、Ce、Co、Rh、Cu、Au、Fe、Ru、Os、K、Rb、Cs、Mg、
    Ca、Sr、Ba、Zr、Hf、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Tl、U
    、Re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] からなることを特徴とする触媒組成物。
  2. 【請求項2】 cおよびdをc+dが少なくとも10−6となるようにする
    請求項1に記載の触媒組成物。
  3. 【請求項3】 cおよびdが(c+d)≦0.05となるようにする請求項
    1または2に記載の触媒組成物。
  4. 【請求項4】 グラム原子基準にてイリジウムより多い銀が存在する請求項
    1〜3のいずれか一項に記載の触媒組成物。
  5. 【請求項5】 cがdの少なくとも10倍である請求項4に記載の触媒組成
    物。
  6. 【請求項6】 eが少なくとも0.05、好ましくは少なくとも0.2であ
    る請求項1〜5のいずれか一項に記載の触媒組成物。
  7. 【請求項7】 eが0.5以下である請求項1〜6のいずれか一項に記載の
    触媒組成物。
  8. 【請求項8】 fが少なくとも10−6である請求項1〜7のいずれか一項
    に記載の触媒組成物。
  9. 【請求項9】 fが0.2以下である請求項1〜8のいずれか一項に記載の
    触媒組成物。
  10. 【請求項10】 YがCu、Pd、Pt、Re、RuおよびSbよりなる群
    から選択される少なくとも1種の元素である請求項1〜9のいずれか一項に記載
    の触媒組成物。
  11. 【請求項11】 aが少なくとも0.1、好ましくは少なくとも0.5であ
    る請求項1〜10のいずれか一項に記載の触媒組成物。
  12. 【請求項12】 bが0.9以下である請求項1〜11のいずれか一項に記
    載の触媒組成物。
  13. 【請求項13】 Moa.b.Agc.;Moa.b.Ir e.;Moa.b.[Ag+Ir]c+d.e.;Moa.
    c.e.f.;Moa.Ird.e.;Moa.[Ag+Ir] +d.e.;[Mo+W]a+b.Agc.e.;[Mo+W] +b. Ird.e.;[Mo+W]a+b.[Ag+Ir]c+d. [ここでa、b、c、d、eおよびfは請求項1〜12のいずれか一項に記載の
    意味を有する]; Mo1.00.Re0.69.0.72.Nb0.25.Sb0.08.Ca 0.03. Ag0.028Oy;Mo1.00.Re0.69.0.72.
    0.25.Sb0.08.Ca0.03.Ir0.028Oy;Mo1.00 0.25.Nb0.12.Ag0.014Oy;および Mo1.00.0.25.Nb0.12.Ag0.000028.Ir0.0 000018 Oy [ここでyは酸素のための組成物における各元素の原子価を満たす数である] よりなる群から選択される触媒組成物。
  14. 【請求項14】 エタンおよび/またはエチレンを含む気体混合物から酢酸
    を製造する方法において、気体混合物を請求項1〜13のいずれか一項に記載の
    触媒組成物の存在下に高められた温度にて分子状酸素含有ガスと接触させること
    を特徴とする酢酸の製造方法。
  15. 【請求項15】 酢酸および/または酢酸ビニルを製造するための一体的方
    法における請求項1〜13のいずれか一項に記載の触媒組成物の使用において:
    (a)第1反応帯域にてエチレンおよび/またはエタンと必要に応じ水蒸気とを
    含むガス状供給源料をエチレンから酢酸までおよび/またはエタンから酢酸およ
    び/またはエチレンまで酸化するのに活性な請求項1〜13のいずれか一項に記
    載の触媒の存在下に分子状酸素含有ガスと接触させて酢酸と水とエチレン(未反
    応エチレンおよび/または同時生成エチレンのいずれかとして)と必要に応じエ
    タン、一酸化炭素、二酸化炭素および/または窒素とを含む第1生成物流を生成
    させ; (b)第2反応帯域にて追加エチレンおよび/または酢酸の存在下もしくは不存
    在下に少なくとも酢酸およびエチレンと必要に応じ1種もしくはそれ以上の水、
    エタン、一酸化炭素、二酸化炭素および/または窒素とを含む第1ガス生成物流
    の少なくとも1部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を含む第2生
    成物流を生成させる ことを特徴とする触媒組成物の使用。
  16. 【請求項16】 (c)工程(b)からの生成物流を蒸留により、酢酸ビニルと水とを含む頭上共
    沸フラクションと酢酸を含む底部フラクションとに分離し; (d)(i)工程(c)で分離された底部フラクションから酢酸を回収すると共
    に必要に応じ工程(c)で分離された共沸フラクションを水の部分的もしくは完
    全な分離の後に工程(c)まで循環させ、または (ii)工程(c)で分離された共沸フラクションから酢酸ビニルを回収すると
    共に必要に応じ工程(c)で分離された底部フラクションを工程(b)まで循環
    させ、または (iii)工程(c)で分離された底部フラクションから酢酸を回収すると共に
    工程(c)で回収された頭上共沸フラクションから酢酸ビニルを回収する 工程をさらに含む、酢酸および/または酢酸ビニルを製造するための一体的方法
    における請求項1〜13のいずれか一項に記載の触媒組成物の請求項15に記載
    の使用。
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