JP2002528261A - 触媒、及び1,3−プロパンジオールの調製プロセス - Google Patents
触媒、及び1,3−プロパンジオールの調製プロセスInfo
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- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
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- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
- B01J23/88—Molybdenum
- B01J23/883—Molybdenum and nickel
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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- C07C29/132—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
- C07C29/136—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
- C07C29/14—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group
- C07C29/141—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of a —CHO group with hydrogen or hydrogen-containing gases
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、固体の粒子状触媒組成物であって、ニッケルが該触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性なニッケル成分;モリブデンが該触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構成するモリブデン成分;及び、ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウム、カルシウム、及び亜鉛のそれぞれが2wt%を超えない量で存在する亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム、及びカルシウムのケイ酸塩及び酸化物のうちの少なくとも1つを包含する10乃至50wt%の結合剤材料からなる触媒組成物;及び、該触媒組成物を用いて、水溶液中で3−ヒドロキシプロパナールを1,3−プロパンジオールに選択的に水素化するためのプロセスに関するものである。
Description
【0001】 本発明は、1,3−プロパンジオールの製造に関するものである。一つの態様
においては、本発明は、3−ヒドロキシプロパナールを1,3−プロパンジオー
ルに水素化するための触媒であって、その水素化反応環境において、延長された
触媒寿命を呈する改善された触媒に関するものである。更なる態様においては、
本発明は、3−ヒドロキシプロパナールから1,3−プロパンジオールを調製す
るための改善されたプロセスに関するものである。
においては、本発明は、3−ヒドロキシプロパナールを1,3−プロパンジオー
ルに水素化するための触媒であって、その水素化反応環境において、延長された
触媒寿命を呈する改善された触媒に関するものである。更なる態様においては、
本発明は、3−ヒドロキシプロパナールから1,3−プロパンジオールを調製す
るための改善されたプロセスに関するものである。
【0002】 ポリエステルの調製における化学的な中間体である1,3−プロパンジオール
は、水溶液中で3−ヒドロキシプロパナールを水素化することにより調製するこ
とができる。1,3−プロパンジオールへの3−ヒドロキシプロパナールの選択
的な水素化は、3−ヒドロキシプロパナールが高い反応性を有していることと、
水溶液中における水素の溶解度が比較的低いことにより複雑化される。
は、水溶液中で3−ヒドロキシプロパナールを水素化することにより調製するこ
とができる。1,3−プロパンジオールへの3−ヒドロキシプロパナールの選択
的な水素化は、3−ヒドロキシプロパナールが高い反応性を有していることと、
水溶液中における水素の溶解度が比較的低いことにより複雑化される。
【0003】 灌液充填塔の形態における水素化では、触媒の粒径が小さい方が有利である。
しかし、触媒の破砕強さは、触媒の粒径が小さくなると有意に低下する。ニッケ
ルをベースとしたバルク触媒の破砕強さを高めるため、一般的には、結合剤中の
カルシウム量を増やす方法が採られている。しかし、水性の水素化環境では、カ
ルシウムと他の可溶性の結合剤成分は、触媒からすぐに浸出してしまう。これは
、合成プロセスに2つのマイナスな影響をもたらす。第一の悪影響は、1,3−
プロパンジオールから蒸発により水を分離するときに、その浸出した結合剤材料
が蒸発塔に析出し、その結果として、動作不能時間及び装置の浄化コストを招く
ことである。第二の悪影響は、粒子状の触媒からこれらの可溶性の成分が取り除
かれると、その触媒の破砕強さが低下し、その結果として、触媒の領域が潰れ、
結局、触媒床を塞いでしまうため、触媒床のフロースルー効率が低下することで
ある。
しかし、触媒の破砕強さは、触媒の粒径が小さくなると有意に低下する。ニッケ
ルをベースとしたバルク触媒の破砕強さを高めるため、一般的には、結合剤中の
カルシウム量を増やす方法が採られている。しかし、水性の水素化環境では、カ
ルシウムと他の可溶性の結合剤成分は、触媒からすぐに浸出してしまう。これは
、合成プロセスに2つのマイナスな影響をもたらす。第一の悪影響は、1,3−
プロパンジオールから蒸発により水を分離するときに、その浸出した結合剤材料
が蒸発塔に析出し、その結果として、動作不能時間及び装置の浄化コストを招く
ことである。第二の悪影響は、粒子状の触媒からこれらの可溶性の成分が取り除
かれると、その触媒の破砕強さが低下し、その結果として、触媒の領域が潰れ、
結局、触媒床を塞いでしまうため、触媒床のフロースルー効率が低下することで
ある。
【0004】 従って、本発明の目的は、水溶液中で3−ヒドロキシプロパナールを1,3−
プロパンジオールに水素化するために特別に設計された触媒とプロセスを提供す
ることである。詳細には、本発明の一つの目的は、その反応環境における破砕強
さの有意な低減を伴うことなく、浸出性の含量が低減された、3−ヒドロキシプ
ロパナールを水素化するための触媒を提供することである。
プロパンジオールに水素化するために特別に設計された触媒とプロセスを提供す
ることである。詳細には、本発明の一つの目的は、その反応環境における破砕強
さの有意な低減を伴うことなく、浸出性の含量が低減された、3−ヒドロキシプ
ロパナールを水素化するための触媒を提供することである。
【0005】 本発明により、固体の粒子状の形態における触媒であって、(a)ニッケルが
該触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性なニッケル成分;(b
)モリブデンが該触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構成するモリブデン成
分;及び、(c)ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウム、カルシウム、及び亜
鉛のそれぞれが該触媒組成物の重量を基準として2wt%を超えない量で存在す
る亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム、及びカルシウムのケイ酸
塩及び酸化物のうちの少なくとも1つを包含する、該触媒組成物の重量を基準と
して10乃至50wt%の結合剤材料;からなる触媒組成物が提供される。
該触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性なニッケル成分;(b
)モリブデンが該触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構成するモリブデン成
分;及び、(c)ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウム、カルシウム、及び亜
鉛のそれぞれが該触媒組成物の重量を基準として2wt%を超えない量で存在す
る亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム、及びカルシウムのケイ酸
塩及び酸化物のうちの少なくとも1つを包含する、該触媒組成物の重量を基準と
して10乃至50wt%の結合剤材料;からなる触媒組成物が提供される。
【0006】 更に、本発明により、1,3−プロパンジオールを調製するためのプロセスで
あって、(a)水性の反応混合液中において、少なくとも30℃の温度で、(i
)ニッケルがその触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性なニッ
ケル成分;(ii)モリブデンがその触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構
成するモリブデン成分;及び、(iii)ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウ
ム、カルシウム、及び亜鉛のそれぞれがその触媒組成物の重量を基準として2w
t%を超えない量で存在する亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム
、及びカルシウムのケイ酸塩及び酸化物のうちの少なくとも1つから選択される
10乃至50wt%の結合剤材料;からなる固体の粒子状触媒組成物の存在下に
おいて、3−ヒドロキシプロパナールと水素を接触させて1,3−プロパンジオ
ールを包含する水性の生成物混合液を生成するステップ;及び、(b)該水性の
生成物混合液から1,3−プロパンジオールを回収するステップ;を含む調製プ
ロセスが提供される。
あって、(a)水性の反応混合液中において、少なくとも30℃の温度で、(i
)ニッケルがその触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性なニッ
ケル成分;(ii)モリブデンがその触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構
成するモリブデン成分;及び、(iii)ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウ
ム、カルシウム、及び亜鉛のそれぞれがその触媒組成物の重量を基準として2w
t%を超えない量で存在する亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム
、及びカルシウムのケイ酸塩及び酸化物のうちの少なくとも1つから選択される
10乃至50wt%の結合剤材料;からなる固体の粒子状触媒組成物の存在下に
おいて、3−ヒドロキシプロパナールと水素を接触させて1,3−プロパンジオ
ールを包含する水性の生成物混合液を生成するステップ;及び、(b)該水性の
生成物混合液から1,3−プロパンジオールを回収するステップ;を含む調製プ
ロセスが提供される。
【0007】 水性の3−ヒドロキシプロパナールの水素化において上記の触媒を使用するこ
とにより、可溶性の結合剤材料を使用する結果として生じる動作不能時間が低減
された状態で、1,3−プロパンジオールを高収量で製造することが可能になる
。
とにより、可溶性の結合剤材料を使用する結果として生じる動作不能時間が低減
された状態で、1,3−プロパンジオールを高収量で製造することが可能になる
。
【0008】 次に、本発明を、添付図面を参照しながら説明する。
【0009】 図1は、本発明による3−ヒドロキシプロパナール水素化触媒の経時的な触媒
活性をプロットしたものである。
活性をプロットしたものである。
【0010】 図2は、本発明による3−ヒドロキシプロパナール水素化触媒の経時的な触媒
活性をプロットしたものである。
活性をプロットしたものである。
【0011】 図3は、通常のニッケル水素触媒の経時的な触媒活性をプロットしたものであ
る。
る。
【0012】 図4は、本発明による3−ヒドロキシプロパナール水素触媒の経時的な触媒活
性をプロットしたものである。
性をプロットしたものである。
【0013】 本発明の水素化触媒は、主要な活性成分として、25乃至60wt%、好適に
は25乃至45wt%のニッケル(Ni0として)を含んでいる。その活性な触
媒中のニッケルは、還元形が優勢な状態で存在している。
は25乃至45wt%のニッケル(Ni0として)を含んでいる。その活性な触
媒中のニッケルは、還元形が優勢な状態で存在している。
【0014】 また、本発明の触媒は、5乃至20wt%、好適には6乃至16wt%のモリ
ブデン(Mo0として)を含んでいる。そのモリブデンは、該触媒中に金属と酸
化物の両形態において存在している。該モリブデンは結合機能を有しており、ま
た、活性促進因子でもある。
ブデン(Mo0として)を含んでいる。そのモリブデンは、該触媒中に金属と酸
化物の両形態において存在している。該モリブデンは結合機能を有しており、ま
た、活性促進因子でもある。
【0015】 本触媒の結合剤部分は、別々の成分を一緒に保持し、そして、触媒床を横切る
圧力降下から生じる破砕に対する抵抗性を供給するための「膠」として作用する
。該結合剤は、本触媒のうちの10乃至50wt%を構成し、ケイ素の酸化物、
並びに、亜鉛、ジルコニウム、カルシウム、マグネシウム、及び/又はアルミニ
ウムのケイ酸塩及び酸化物から調合される。典型的には、本触媒は、30乃至7
0wt%のケイ素、好適には35乃至55wt%のケイ素;0乃至2wt%の亜
鉛、好適には0乃至1wt%の亜鉛;及び、0乃至2wt%のアルミニウム;を
包含するであろう。また、該結合剤は、カルシウムを2wt%より多く含まず、
好適には0−1wt%のカルシウムを含むであろう。本触媒の好適な実施態様は
、亜鉛やカルシウムを本質的に含まない。水溶液中で3−ヒドロキシプロパナー
ルを1,3−プロパンジオールに水素化するためのその好適な触媒組成物は、上
記の如きバランス量の結合剤材料と共に、約35wt%のニッケルと約8−12
wt%のモリブデンを含む。
圧力降下から生じる破砕に対する抵抗性を供給するための「膠」として作用する
。該結合剤は、本触媒のうちの10乃至50wt%を構成し、ケイ素の酸化物、
並びに、亜鉛、ジルコニウム、カルシウム、マグネシウム、及び/又はアルミニ
ウムのケイ酸塩及び酸化物から調合される。典型的には、本触媒は、30乃至7
0wt%のケイ素、好適には35乃至55wt%のケイ素;0乃至2wt%の亜
鉛、好適には0乃至1wt%の亜鉛;及び、0乃至2wt%のアルミニウム;を
包含するであろう。また、該結合剤は、カルシウムを2wt%より多く含まず、
好適には0−1wt%のカルシウムを含むであろう。本触媒の好適な実施態様は
、亜鉛やカルシウムを本質的に含まない。水溶液中で3−ヒドロキシプロパナー
ルを1,3−プロパンジオールに水素化するためのその好適な触媒組成物は、上
記の如きバランス量の結合剤材料と共に、約35wt%のニッケルと約8−12
wt%のモリブデンを含む。
【0016】 本触媒は、活性なニッケル成分、モリブデン成分、及び結合剤材料を固体のバ
ルク形態で取り込むどんな手順で調製してもよい。
ルク形態で取り込むどんな手順で調製してもよい。
【0017】 一般的には、触媒の調製は、酸化ニッケル、アタパルガスクレー等の結合剤材
料、及び三酸化モリブデン粉末を混合して均質な粉末にするステップを含む。次
に、押し出し可能な混合物を形成するため、その固体混合物に、十分な量の水中
におけるコロイドシリカの溶液を攪拌しながら混ぜる。次いで、その湿性混合物
を、直径が0.10−0.18cm(0.040−0.070インチ)の複数の
穴を有するダイプレートを通じて押し出す。その後、得られたそれらの押出し物
を、含水率を約5wt%未満に低減するのに十分な時間、100−125℃で乾
燥させる。次いで、乾燥させたそれらの押出し物を、所望の強度になるまで少な
くとも約3時間、空気中において450−550℃でか焼する。使用する前に、
その触媒を、少なくとも60%のニッケルを還元するのに十分な時間、350℃
から450℃までの範囲内の温度で、水素下において還元する。その還元された
触媒をすぐに使用しない場合には、それを外界温度に冷却し、使用するまで、1
,3−プロパンジオール等の保護媒質下で保存する。例証的な触媒の調製プロセ
スが実施例2及び3に与えられている。
料、及び三酸化モリブデン粉末を混合して均質な粉末にするステップを含む。次
に、押し出し可能な混合物を形成するため、その固体混合物に、十分な量の水中
におけるコロイドシリカの溶液を攪拌しながら混ぜる。次いで、その湿性混合物
を、直径が0.10−0.18cm(0.040−0.070インチ)の複数の
穴を有するダイプレートを通じて押し出す。その後、得られたそれらの押出し物
を、含水率を約5wt%未満に低減するのに十分な時間、100−125℃で乾
燥させる。次いで、乾燥させたそれらの押出し物を、所望の強度になるまで少な
くとも約3時間、空気中において450−550℃でか焼する。使用する前に、
その触媒を、少なくとも60%のニッケルを還元するのに十分な時間、350℃
から450℃までの範囲内の温度で、水素下において還元する。その還元された
触媒をすぐに使用しない場合には、それを外界温度に冷却し、使用するまで、1
,3−プロパンジオール等の保護媒質下で保存する。例証的な触媒の調製プロセ
スが実施例2及び3に与えられている。
【0018】 本触媒は、流量や圧力等の他のプロセス変量に応じた十分な触媒活性をもたら
すような粒径及び形状を有する粒子状の形態を為している。それらの好適な触媒
粒子は、幾何学的な表面積と破砕抵抗の最適なバランスをもたらすため、その直
径(該粒子の横断面の幅をさしわたす)が0.32cm(1/8インチ)未満、
好適には0.08−0.16cm(1/16−1/32インチ)に為されている
。最長の触媒床寿命を得るのに好適な触媒の形状は、三葉状及び円柱状である。
すような粒径及び形状を有する粒子状の形態を為している。それらの好適な触媒
粒子は、幾何学的な表面積と破砕抵抗の最適なバランスをもたらすため、その直
径(該粒子の横断面の幅をさしわたす)が0.32cm(1/8インチ)未満、
好適には0.08−0.16cm(1/16−1/32インチ)に為されている
。最長の触媒床寿命を得るのに好適な触媒の形状は、三葉状及び円柱状である。
【0019】 本触媒は、1,3−プロパンジオールへの3−ヒドロキシプロパナールの選択
的な水素化において、好適には少なくとも10h−1/触媒体積分率、より好適
には少なくとも20h−1/触媒体積分率の活性を呈するであろう。本触媒は、
その反応環境において改善された安定性を有すると共に、該触媒の活性寿命にわ
たる良好な物理的完全性を有している。
的な水素化において、好適には少なくとも10h−1/触媒体積分率、より好適
には少なくとも20h−1/触媒体積分率の活性を呈するであろう。本触媒は、
その反応環境において改善された安定性を有すると共に、該触媒の活性寿命にわ
たる良好な物理的完全性を有している。
【0020】 3−ヒドロキシプロパナールの1,3−プロパンジオールへの水素化は、水溶
液中において、少なくとも30℃の温度で、一般的には50℃から175℃の範
囲内の温度で、少なくとも689kPa(100psig)の正の水素圧下にお
いて、一般的には1379−13790kPa(200−2000psig)の
範囲内の正の水素圧下において実施することができる。HPAのPDOへの水素
化がUS−5786524号に開示されている。
液中において、少なくとも30℃の温度で、一般的には50℃から175℃の範
囲内の温度で、少なくとも689kPa(100psig)の正の水素圧下にお
いて、一般的には1379−13790kPa(200−2000psig)の
範囲内の正の水素圧下において実施することができる。HPAのPDOへの水素
化がUS−5786524号に開示されている。
【0021】 本発明の水素化プロセスは、例えばUS−A−5463145号及びUS−A
−3687981号に開示されているようなエチレンオキシドのヒドロホルミル
化により1,3−プロパンジオールを調製するためのプロセスや、あるいは、U
S−A−5093537号に開示されているようなアクロレインから1,3−プ
ロパンジオールを調製するためのプロセスで使用するために特別に設計されたも
のである。
−3687981号に開示されているようなエチレンオキシドのヒドロホルミル
化により1,3−プロパンジオールを調製するためのプロセスや、あるいは、U
S−A−5093537号に開示されているようなアクロレインから1,3−プ
ロパンジオールを調製するためのプロセスで使用するために特別に設計されたも
のである。
【0022】 そのようなプロセスでは、3−ヒドロキシプロパナールは、水溶液中で1,3
−プロパンジオールへ水素化される中間生成物である。そのような一つのプロセ
スでは、3−ヒドロキシプロパナール、1,3−プロパンジオール、及びヒドロ
ホルミル化反応の副産物を包含するヒドロホルミル化生成混合物を生成するため
、コバルトまたはロジウムカルボニル等の適当なヒドロホルミル化触媒の存在下
において、エチレンオキシドが、50℃から140℃の範囲内の温度、及び、3
447−34474kPa(500−5000psig)の範囲内のCO/H2 圧で、好適には60℃から90℃の温度、及び、6895−24132kPa(
1000−3500psig)の圧力で、ヒドロホルミル化される(一酸化炭素
及び水素と反応させられる)。その3−ヒドロキシプロパナール成分は抽出によ
り水中に移され、そして、その水溶液の重量を基準とした3−ヒドロキシプロパ
ナール濃度が15wt%未満、好適には10wt%未満の水溶液の形態で、水素
化反応容器へ通される。上述の如く3−ヒドロキシプロパナールの1,3−プロ
パンジオールへの水素化が行われ、主要な生成物として1,3−プロパンジオー
ルを含有する水素化生成混合物が形成される。その1,3−プロパンジオールは
、蒸留等の適当な手段により回収される。
−プロパンジオールへ水素化される中間生成物である。そのような一つのプロセ
スでは、3−ヒドロキシプロパナール、1,3−プロパンジオール、及びヒドロ
ホルミル化反応の副産物を包含するヒドロホルミル化生成混合物を生成するため
、コバルトまたはロジウムカルボニル等の適当なヒドロホルミル化触媒の存在下
において、エチレンオキシドが、50℃から140℃の範囲内の温度、及び、3
447−34474kPa(500−5000psig)の範囲内のCO/H2 圧で、好適には60℃から90℃の温度、及び、6895−24132kPa(
1000−3500psig)の圧力で、ヒドロホルミル化される(一酸化炭素
及び水素と反応させられる)。その3−ヒドロキシプロパナール成分は抽出によ
り水中に移され、そして、その水溶液の重量を基準とした3−ヒドロキシプロパ
ナール濃度が15wt%未満、好適には10wt%未満の水溶液の形態で、水素
化反応容器へ通される。上述の如く3−ヒドロキシプロパナールの1,3−プロ
パンジオールへの水素化が行われ、主要な生成物として1,3−プロパンジオー
ルを含有する水素化生成混合物が形成される。その1,3−プロパンジオールは
、蒸留等の適当な手段により回収される。
【0023】 実施例1 通常の1,3−プロパンジオール触媒の調製 典型的なバッチ式の触媒調製では、沈殿槽に、2200部の塩化ニッケル溶液
(97−98%のNiCl2)、70部のMicrocel E(0.8の固体
)、及び130部のアルミン酸ナトリウム溶液からのアルミナが負荷される。沈
殿の終了後、液体を注ぎ出し、固体を脱イオン水で数回洗う。その固体塊状物(
ケイ酸カルシウムニッケル)を乾燥させ、空気中において390−410℃でか
焼する。
(97−98%のNiCl2)、70部のMicrocel E(0.8の固体
)、及び130部のアルミン酸ナトリウム溶液からのアルミナが負荷される。沈
殿の終了後、液体を注ぎ出し、固体を脱イオン水で数回洗う。その固体塊状物(
ケイ酸カルシウムニッケル)を乾燥させ、空気中において390−410℃でか
焼する。
【0024】 3.79リットル(1−ガロン)用の鋤型ミキサーに、730部の工業グレー
ドのケイ酸カルシウムニッケル(93−97%のNiCaSiAlOX)、12
5部のMicrocel E(0.8の固体)、及び125部のベントナイトク
レー(0.8の固体)を投入し、2分間混合する。次に、600部の脱イオン水
と16−20部のモリブデン酸アンモニウム溶液からのモリブデンからなる溶液
をその混合物に攪拌しながら加え、5−10分間、混合し続ける。次いで、その
湿性の混合物を、直径が0.15−0.18cm(0.06−0.07インチ)
の三葉状の複数の穴を有するダイプレートを通じて押し出す。得られた押出し物
を夜通し100−125℃で乾燥させる。次に、その乾燥させた中間体を445
−455℃で水素により還元し、ニッケルの総量を基準として、還元形のニッケ
ル含量を約90%にする。
ドのケイ酸カルシウムニッケル(93−97%のNiCaSiAlOX)、12
5部のMicrocel E(0.8の固体)、及び125部のベントナイトク
レー(0.8の固体)を投入し、2分間混合する。次に、600部の脱イオン水
と16−20部のモリブデン酸アンモニウム溶液からのモリブデンからなる溶液
をその混合物に攪拌しながら加え、5−10分間、混合し続ける。次いで、その
湿性の混合物を、直径が0.15−0.18cm(0.06−0.07インチ)
の三葉状の複数の穴を有するダイプレートを通じて押し出す。得られた押出し物
を夜通し100−125℃で乾燥させる。次に、その乾燥させた中間体を445
−455℃で水素により還元し、ニッケルの総量を基準として、還元形のニッケ
ル含量を約90%にする。
【0025】 実施例2 本発明による触媒の調製 3.79リットル(1−ガロン)用の鋤型ミキサーに、750部の工業グレー
ドの酸化ニッケル(93−97%のNiO)、498部のAttagel−30
アタパルガスクレー(0.8の固体)、及び185部の三酸化モリブデン粉末(
MoO3)を投入し、2−3分間混合した。次いで、その乾性混合物に、200
部の脱イオン水中における796部のNalco 2327、コロイドシリカゾ
ル(Nalco Chemical Companyから入手可能)の溶液を攪
拌しながら加え、5分間、攪拌し続けた。そのミキサーに約60部の脱イオン水
を付加的に加え、更に5分間、攪拌し続けた。次いで、その湿性の混合物を、直
径が0.10cm(0.040インチ)の複数の穴を有する単一のセルコントリ
−インサートを通じて押し出した。得られたそれらの押出し物を110℃で乾燥
させ、その後、サイズ分類/篩い分けし、固定式のセラミック鞘内で約3時間、
空気中において500℃でか焼した。次いで、それらの押出し物を420−43
0℃で水素により還元し、ニッケルの総量を基準として、還元形のニッケル含量
を90%にした。
ドの酸化ニッケル(93−97%のNiO)、498部のAttagel−30
アタパルガスクレー(0.8の固体)、及び185部の三酸化モリブデン粉末(
MoO3)を投入し、2−3分間混合した。次いで、その乾性混合物に、200
部の脱イオン水中における796部のNalco 2327、コロイドシリカゾ
ル(Nalco Chemical Companyから入手可能)の溶液を攪
拌しながら加え、5分間、攪拌し続けた。そのミキサーに約60部の脱イオン水
を付加的に加え、更に5分間、攪拌し続けた。次いで、その湿性の混合物を、直
径が0.10cm(0.040インチ)の複数の穴を有する単一のセルコントリ
−インサートを通じて押し出した。得られたそれらの押出し物を110℃で乾燥
させ、その後、サイズ分類/篩い分けし、固定式のセラミック鞘内で約3時間、
空気中において500℃でか焼した。次いで、それらの押出し物を420−43
0℃で水素により還元し、ニッケルの総量を基準として、還元形のニッケル含量
を90%にした。
【0026】 実施例3 本発明による触媒の調製 1−ガロン用の鋤型ミキサーに、735部の工業グレードの酸化ニッケル(9
3−97%のNiO)、355部のAttagel 30アタパルガスクレー(
0.8の固体)、及び286部の三酸化モリブデン粉末(MoO3)を投入し、
2分間混合した。次いで、その固体混合物に、225部の脱イオン水中における
795部のNalco 2327、コロイドシリカの溶液を攪拌しながら加え、
10分間、攪拌し続けた。次いで、その湿性の混合物を、直径が0.10−0.
18cm(0.040−0.070インチ)の複数の穴を有するダイプレートを
通じて押し出した。得られたそれらの押出し物を100−125℃で夜通し乾燥
させた。次いで、その乾燥させた中間体を、約3時間、空気中において500℃
でか焼し、続いて、420−430℃で水素により還元し、ニッケルの総量を基
準として、還元形のニッケル含量を90%にした。
3−97%のNiO)、355部のAttagel 30アタパルガスクレー(
0.8の固体)、及び286部の三酸化モリブデン粉末(MoO3)を投入し、
2分間混合した。次いで、その固体混合物に、225部の脱イオン水中における
795部のNalco 2327、コロイドシリカの溶液を攪拌しながら加え、
10分間、攪拌し続けた。次いで、その湿性の混合物を、直径が0.10−0.
18cm(0.040−0.070インチ)の複数の穴を有するダイプレートを
通じて押し出した。得られたそれらの押出し物を100−125℃で夜通し乾燥
させた。次いで、その乾燥させた中間体を、約3時間、空気中において500℃
でか焼し、続いて、420−430℃で水素により還元し、ニッケルの総量を基
準として、還元形のニッケル含量を90%にした。
【0027】 実施例4 3−ヒドロキシプロパナールの水素化 4種類の水素化触媒(表1より、触媒A、B、C、及びD)による運転を、直
径が3.05cm(1.2インチ)の灌液充填塔式反応装置内で実施した。その
反応装置に400mLの選定された水素化触媒を負荷した。水素でその反応装置
を10342kPa(1500psig)に加圧し、該反応装置に、脱気された
脱イオン水の流れを連続的に供給した。その反応装置から出る流れの一部をイン
レットへ連続的に戻し、該反応装置内での表層液の速度(反応装置に流入する液
量(mL/s)を反応装置の断面積(cm2)で割った値)が0.3cm/sか
ら0.8cm/sの範囲内に収まるように、流入する供給液と混合した。反応装
置の温度が望ましい温度である60℃に達したときに、該水の供給を停止し、約
30%の3−ヒドロキシプロパナールを含有する水性の流れを与えた。反応によ
り生じる熱は、再循環ループ内での熱交換により取り除いた。水素を連続的に加
えることにより圧力を維持し、消費されたガスを置換した。
径が3.05cm(1.2インチ)の灌液充填塔式反応装置内で実施した。その
反応装置に400mLの選定された水素化触媒を負荷した。水素でその反応装置
を10342kPa(1500psig)に加圧し、該反応装置に、脱気された
脱イオン水の流れを連続的に供給した。その反応装置から出る流れの一部をイン
レットへ連続的に戻し、該反応装置内での表層液の速度(反応装置に流入する液
量(mL/s)を反応装置の断面積(cm2)で割った値)が0.3cm/sか
ら0.8cm/sの範囲内に収まるように、流入する供給液と混合した。反応装
置の温度が望ましい温度である60℃に達したときに、該水の供給を停止し、約
30%の3−ヒドロキシプロパナールを含有する水性の流れを与えた。反応によ
り生じる熱は、再循環ループ内での熱交換により取り除いた。水素を連続的に加
えることにより圧力を維持し、消費されたガスを置換した。
【0028】 供給サンプルと生成物サンプルを定期的に採取し、3−ヒドロキシプロパナー
ルの濃度を測定した。3−ヒドロキシプロパナールの濃度が一次反応速度に従う
ものと仮定して、3−ヒドロキシプロパナール濃度の各供給/生成物ペアに対し
て、見かけの反応速度定数を算出した。3−ヒドロキシプロパナールを水素化す
る触媒の活性度は、液体の体積/触媒粒子の体積/時間の単位で表したその反応
速度定数として計算した。
ルの濃度を測定した。3−ヒドロキシプロパナールの濃度が一次反応速度に従う
ものと仮定して、3−ヒドロキシプロパナール濃度の各供給/生成物ペアに対し
て、見かけの反応速度定数を算出した。3−ヒドロキシプロパナールを水素化す
る触媒の活性度は、液体の体積/触媒粒子の体積/時間の単位で表したその反応
速度定数として計算した。
【0029】 AからDまでの各触媒での反応速度を約30日間の期間にわたり測定した。触
媒Cは、比較的低含量(1.8wt%)のモリブデンを含有する標準的な既製の
ニッケル水素化触媒である。触媒A、B、及びDは、水溶液中での3−ヒドロキ
シプロパナールの水素化をより安定に行えるように設計された本発明の触媒であ
る。結果が、図1から図4と、表1に示されている。
媒Cは、比較的低含量(1.8wt%)のモリブデンを含有する標準的な既製の
ニッケル水素化触媒である。触媒A、B、及びDは、水溶液中での3−ヒドロキ
シプロパナールの水素化をより安定に行えるように設計された本発明の触媒であ
る。結果が、図1から図4と、表1に示されている。
【0030】 反応速度は、主に、触媒粒子の内部での反応物の拡散速度により制限されるた
め、押出し物の断面が小さくなるほど、より好ましい反応速度定数を与える。一
方、触媒粒子の破砕強さは、押出し物の断面寸法が小さくなるほど低下する。触
媒Cは、0.08cm(1/32インチ)の穴を用いて押し出すには脆弱すぎ、
それ故、0.16cm(1/16インチ)の穴を用いて押し出した。触媒中にカ
ルシウムが存在する場合、カルシウムは、短期間内に略完全に浸出し、以降の1
,3−プロパンジオールの濃縮ステップにおいて水を蒸発させるために使用され
る熱交換器の汚損の原因となった。
め、押出し物の断面が小さくなるほど、より好ましい反応速度定数を与える。一
方、触媒粒子の破砕強さは、押出し物の断面寸法が小さくなるほど低下する。触
媒Cは、0.08cm(1/32インチ)の穴を用いて押し出すには脆弱すぎ、
それ故、0.16cm(1/16インチ)の穴を用いて押し出した。触媒中にカ
ルシウムが存在する場合、カルシウムは、短期間内に略完全に浸出し、以降の1
,3−プロパンジオールの濃縮ステップにおいて水を蒸発させるために使用され
る熱交換器の汚損の原因となった。
【0031】
【表1】
【図1】 本発明による3−ヒドロキシプロパナール水素化触媒の経時的な触媒活性をプ
ロットしたものである。
ロットしたものである。
【図2】 本発明による3−ヒドロキシプロパナール水素化触媒の経時的な触媒活性をプ
ロットしたものである。
ロットしたものである。
【図3】 通常のニッケル水素触媒の経時的な触媒活性をプロットしたものである。
【図4】 本発明による3−ヒドロキシプロパナール水素触媒の経時的な触媒活性をプロ
ットしたものである。
ットしたものである。
───────────────────────────────────────────────────── 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) // 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,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 キヤリツク,ウイリアム・ジヨージフ アメリカ合衆国、オハイオ・44024、チヤ ードン、ボツクスウツド・サークル・ 11500 (72)発明者 ハイメルフアーブ,ポール アメリカ合衆国、テキサス・77084、ヒユ ーストン、サンデイ・ヒル・ドライブ・ 15802 (72)発明者 カジイ,モハマツド・シヤージヤハン アメリカ合衆国、オハイオ・44087、ツイ ンズバーグ、パツトン・ストリート・9948 (72)発明者 プランド,ロバート・アルフレツド アメリカ合衆国、オハイオ・44236、ハド ソン、ペーダーボーン・ドライブ・6307 (72)発明者 パウエル,ジヨージフ・ブルン アメリカ合衆国、テキサス・77070、ヒユ ーストン、ノールモント・ドライブ・ 10506 Fターム(参考) 4G069 BA01A BA01B BA02B BA03A BA15A BB02A BB02B BB04A BB04B BC02B BC09A BC09B BC10A BC16A BC35A BC42B BC51A BC59A BC59B BC66A BC66B CB02 CB70 DA05 EA02X EA02Y EB18X EB18Y ED03 FC08 4H006 AA02 AC29 AC41 AC45 BA06 BA07 BA09 BA10 BA14 BA21 BA30 BA33 BA56 BA61 BC10 BC11 BE20 BE40 4H039 CA60 CB20 CF30
Claims (9)
- 【請求項1】 触媒組成物であって、固体の粒子状の形態において、該組成
物が: (a)ニッケルが該触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性な
ニッケル成分; (b)モリブデンが該触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構成するモリブ
デン成分;及び (c)ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウム、カルシウム、及び亜鉛のそれ
ぞれが該触媒組成物の重量を基準として2wt%を超えない量で存在する亜鉛、
アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム、及びカルシウムのケイ酸塩及び酸
化物のうちの少なくとも1つを包含する、該触媒組成物の重量を基準として10
乃至50wt%の結合剤材料; からなることを特徴とする触媒組成物。 - 【請求項2】 該モリブデンが該触媒組成物のうちの6乃至16wt%を構
成することを特徴とする、請求項1による触媒組成物。 - 【請求項3】 該粒子の直径が0.32cm(1/8インチ)未満であるこ
とを特徴とする、請求項1または2の触媒組成物。 - 【請求項4】 ニッケルが該触媒組成物のうちの25乃至45wt%を構成
することを特徴とする、請求項1、2、または3による触媒組成物。 - 【請求項5】 亜鉛及びカルシウムのそれぞれが、該触媒組成物の重量を基
準として1wt%を超えない量で存在することを特徴とする、先行する請求項の
いずれか一項による触媒組成物。 - 【請求項6】 1,3−プロパンジオールを調製するためのプロセスであっ
て、該プロセスが: (a)水性の反応混合液中において、少なくとも30℃の温度で、固体の粒子
状触媒組成物であって: (i)ニッケルが該触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性な
ニッケル成分; (ii)モリブデンが該触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構成するモリ
ブデン成分;及び (iii)ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウム、カルシウム、及び亜鉛の
それぞれが該触媒組成物の重量を基準として2wt%を超えない量で存在する亜
鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム、及びカルシウムのケイ酸塩及
び酸化物のうちの少なくとも1つを包含する、該触媒組成物の重量を基準として
10乃至50wt%の結合剤材料; からなる触媒組成物の存在下において、3−ヒドロキシプロパナールと水素を接
触させて1,3−プロパンジオールを包含する水性の生成物混合液を生成するス
テップ;及び (b)該水性の生成物混合液から1,3−プロパンジオールを回収するステッ
プ; を含むことを特徴とする1,3−プロパンジオールの調製プロセス。 - 【請求項7】 該モリブデンが該触媒組成物のうちの6乃至16wt%を構
成することを特徴とする、請求項6によるプロセス。 - 【請求項8】 該固体粒子の直径が0.32cm(1/8インチ)未満であ
ることを特徴とする、請求項6または7によるプロセス。 - 【請求項9】 亜鉛及びカルシウムのそれぞれが、該触媒組成物の重量を基
準として1wt%を超えない量で該触媒組成物中に存在することを特徴とする、
請求項6、7、または8によるプロセス。 (a)有効量のヒドロホルミル化触媒の存在下において、エチレンオキシドを
ヒドロホルミル化条件下で一酸化炭素及び水素と接触させて3−ヒドロキシプロ
パナールを包含する反応生成混合物を形成するステップ; (b)該反応生成混合物から3−ヒドロキシプロパナールを移して、3−ヒド
ロキシプロパナールの水溶液を形成するステップ; (c)3−ヒドロキシプロパナールの該水溶液に、固体の粒子状水素化触媒組
成物であって: (i)ニッケルが該触媒組成物のうちの25乃至60wt%を構成する活性な
ニッケル成分; (ii)モリブデンが該触媒組成物のうちの5乃至20wt%を構成するモリ
ブデン成分;及び (iii)ケイ素の酸化物、並びに、アルミニウム、カルシウム、及び亜鉛の
それぞれが該触媒組成物の重量を基準として2wt%を超えない量で存在する亜
鉛、アルミニウム、ジルコニウム、マグネシウム、及びカルシウムのケイ酸塩及
び酸化物のうちの少なくとも1つを包含する、該触媒組成物の重量を基準として
10乃至50wt%の結合剤材料; からなる水素化触媒組成物を加えるステップ; (d)少なくとも68948kPa(100psig)の正の水素圧下におい
て、3−ヒドロキシプロパナールの該水溶液を少なくとも30℃の温度に加熱し
て1,3−プロパンジオールを包含する水素化生成混合物を生成するステップ;
及び (e)該水素化生成混合物から1,3−プロパンジオールを回収するステップ
。
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---|---|---|---|
US09/182,380 US5945570A (en) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | Catalyst and process for preparing 1,3-propanediol |
US09/182,380 | 1998-10-29 | ||
PCT/EP1999/008163 WO2000025914A1 (en) | 1998-10-29 | 1999-10-26 | Catalyst and process for preparing 1,3-propanediol |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000579345A Pending JP2002528261A (ja) | 1998-10-29 | 1999-10-26 | 触媒、及び1,3−プロパンジオールの調製プロセス |
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