JP2002540942A - 酢酸又は酢酸及び酢酸エチル製造用触媒、その製造方法並びにそれを用いた酢酸又は酢酸及び酢酸エチルの製造方法 - Google Patents

酢酸又は酢酸及び酢酸エチル製造用触媒、その製造方法並びにそれを用いた酢酸又は酢酸及び酢酸エチルの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 パラジウム担持触媒に添加された、(b)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素及び/又は(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含む酢酸製造用触媒、並びにパラジウムに添加された、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物及び/又は(c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素及び/又は(d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含む酢酸及び酢酸エチル製造用触媒。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】関連出願の記述 この出願は、米国コード35の111条(b)に従う米国出願番号第60/1
34,847号(出願日:1999年5月19日)及び米国出願番号第60/1
60,004号(出願日:1999年10月18日)に基づく出願日の、米国コ
ード35の119条(e)(1)に従う利益を主張する米国コード35の111
条(a)の出願である。技術分野 本発明は、エタノールと酸素から酢酸又は酢酸及び酢酸エチルを製造するため
の触媒、その製造方法並びにそれを用いて酢酸又は酢酸及び酢酸エチルを製造す
る方法に関する。背景技術 酢酸の工業的な製造方法としては、アセトアルデヒドを酸化する方法、メタノ
ールと一酸化炭素を反応させる方法、低級パラフィンを酸化する方法などが実用
化されている。また、酢酸エチルの工業的な製造方法としては、エタノールと酢
酸とのエステル化反応、アセトアルデヒドの2量化反応などが実用化されている
【0002】 これに対して、近年エタノールを原料とする酢酸の製造方法が種々検討されて
いる。
【0003】 エタノールから一段で酢酸を得る方法の具体例としては、酸化銅を主触媒とし
て、酸化亜鉛、酸化クロム及び(酸化クロム−酸化マンガン)のいずれかと組み
合わせた触媒(特開昭57−102835号公報)が開示されている。しかしな
がら、この方法は、反応温度が260〜360℃と高温であり、また酢酸の選択
率も十分でなく、工業的実施規模で行うのは難しい。
【0004】 また、白金族、特にパラジウム触媒による酸化方法も開示されている。例えば
、金属パラジウムまたはパラジウムをシリカ、アルミナ等の担体に担持した触媒
(特公昭48−19292号公報、ブラジル特許BR−9104562号公報)
をエタノールと酸素により反応させることで酢酸が得られている。パラジウム触
媒では、反応を100〜200℃程度の比較的低い温度で行える利点がある。し
かし、これらの方法は、いずれもアセトアルデヒド、二酸化炭素等の副生成物が
多く生成し、目的とする酢酸の収率が低いという欠点を有する。
【0005】 また、エタノールから一段で酢酸エチルを得る方法として、金属パラジウム担
持触媒を用いる方法が開示されている。例えば、功力・松浦ら(工業化学雑誌7
1巻9号1517頁(1968))によれば、金属パラジウムを活性炭、γ−ア
ルミナ等の担体に担持した触媒を用い、気相においてエタノールと酸素から酢酸
エチルを得ている。また、金属パラジウム/γ−アルミナ触媒(ブラジル特許B
R−8901776号公報)を用い、エタノールと酸素から酢酸エチルを得てい
る。しかしながら、これらの方法は、エタノールの転化率が低く、またアセトア
ルデヒド、メタン、二酸化炭素等の副生成物が多く生成し、目的とする酢酸エチ
ルの収率が低いという欠点を有している。
【0006】 さらに、パラジウム成分と結晶性のTiP27 で表されるピロリン酸チタン
が混在した触媒(特開平4−300851号公報)が開示されている。これによ
れば、パラジウムとピロリン酸チタンを必須成分とする2元系触媒とすることで
酢酸エチルの生成活性が向上することが報告されているが、この方法にしても酢
酸エチルの生成活性及び選択率が低く、工業的規模で実施する上では十分ではな
い。
【0007】 一方で、パラジウムを触媒に用いた方法によれば、比較的マイルドな反応条件
で、エタノールと酸素から酢酸及び/又は酢酸エチルを得ることができる。しか
し、工業的規模で実施する上では、より高活性かつ高選択的な反応が可能な触媒
が求められている。発明の開示 本発明の目的は、エタノールと酸素から酢酸又は酢酸及び酢酸エチルを製造す
る際に用いる触媒、その製造方法並びにそれを用いた酢酸又は酢酸及び酢酸エチ
ルの製造方法に関する。
【0008】 本発明者らは、上記目的を達成するために、パラジウム触媒を用いてエタノー
ルと酸素から酢酸又は酢酸及び酢酸エチルを製造する方法において、触媒の性能
をさらに高めるべく、鋭意研究を行った結果、二酸化炭素の選択率が極めて低く
、かつ、活性も高く、寿命も長い触媒を見いだし、本発明を完成させた。
【0009】 すなわち、本発明(I)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸を製造する
方法において使用する触媒であって、担体上に保持された(a)金属パラジウム
、及び(b)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から
選ばれた少なくとも1種の元素からなる酢酸製造用触媒である。
【0010】 本発明(II)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸を製造する方法にお
いて使用する触媒であって、担体上に保持された(a)金属パラジウム、及び(
c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族
元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素からなる酢酸
製造用触媒である。
【0011】 本発明(III)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸を製造する方法に
おいて使用する触媒であって、担体上に保持された(a)金属パラジウム、(b
)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少
なくとも1種の元素、及び(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9
族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素からなる酢酸製造用触媒である。
【0012】 本発明(IV)は、本発明(I)〜(III)のいずれかの触媒の製造方法で
ある。
【0013】 本発明(V)は、本発明(I)〜(III)のいずれかの触媒を用いた、エタ
ノールと酸素からの酢酸の製造方法である。
【0014】 さらに、本発明(VI)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エ
チルを製造する方法において使用する触媒であって、(a)金属パラジウム、及
び(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物から
なる酢酸及び酢酸エチル製造用触媒である。
【0015】 本発明(VII)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エチルを
製造する方法において使用する触媒であって、(a)金属パラジウム、(b)無
機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(c)周
期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素からなる酢酸及び酢酸エチル製造用触媒である。
【0016】 本発明(VIII)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エチル
を製造する方法において使用する触媒であって、(a)金属パラジウム、(b)
無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(d)
周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素
及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素からなる酢酸及び
酢酸エチル製造用触媒である。
【0017】 本発明(IX)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エチルを製
造する方法において使用する触媒であって、(a)金属パラジウム、(b)無機
酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、(c)周期律表
の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1
種の元素、及び(d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、1
0族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の
元素からなる酢酸及び酢酸エチル製造用触媒である。
【0018】 本発明(X)は、本発明(VI)〜(IX)のいずれかの触媒成分が担体上に
保持されている酢酸及び酢酸エチル製造用触媒である。
【0019】 本発明(XI)は、本発明(VI)〜(IX)のいずれかの担体非担持型触媒
の製造方法である。
【0020】 本発明(XII)は、本発明(X)の担体担持型触媒の製造方法である。
【0021】 本発明(XIII)は、本発明(VI)〜(X)のいずれかの触媒を用いた、
エタノールと酸素からの酢酸及び酢酸エチルの製造方法である。発明を実施するための最良の形態 先ず、本発明(I)の酢酸製造用触媒について説明する。本発明(I)の触媒
は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸を製造する方法において使用する触媒
であって、担体上に保持された(a)金属パラジウム、及び(b)周期律表の1
4族、15族及び16族からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素(以下(
b)群元素ともいう)からなる酢酸製造用触媒である。
【0022】 本発明(I)の触媒に含有されるパラジウムは、金属パラジウムであり、0価
である。金属パラジウムはヒドラジン、水素等の還元剤を用いて二価及び/又は
四価のパラジウムイオンを還元することにより得られる。パラジウムの全てが金
属状態にある必要はない。
【0023】 本発明(I)で用いられる(b)周期律表の14族元素、15族元素及び16
族元素としては、具体的にはセレン、テルル、アンチモン、スズ、ビスマス及び
鉛等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。触媒性能上及び実用上
特に好ましい(b)群元素は、テルル、セレン、ビスマス及びアンチモンである
【0024】 本発明(I)の触媒に用いられる担体には特に制限はなく、一般に担体として
用いられている多孔質物質であれば良い。好ましくはシリカ、アルミナ、シリカ
−アルミナ、珪藻土、モンモリロナイト、チタニア等が挙げられ、より好ましく
はシリカである。担体の形状には特に制限はない。具体的には粉末状、球状、ペ
レット状等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、担体の粒
径には特に制限はない。粒径は、好ましくは約1mm〜約10mmであり、より
好ましくは3〜8mmである。管状反応器に触媒を充填して反応を行う場合、粒
径が1mmより小さいとガスを流通させるときに大きな圧力損失が生じ、有効に
ガス循環ができなくなる恐れがある。粒径が10mmより大きいと、触媒内部ま
で反応ガスが拡散できなくなり、有効に触媒反応が進まなくなる恐れがある。
【0025】 また、担体の細孔容積には特に制限はない。好ましくは担体1グラム当たり約
0.2〜約2.0mlの細孔容積であり、より好ましくは0.3〜1.5mlで
ある。また、担体の比表面積には特に制限はない。好ましくは担体1グラム当た
り20〜800m2 の比表面積であり、より好ましくは50〜500m2 である
。また、担体の細孔直径には特に制限はない。好ましくは1〜2000nmであ
り、さらに好ましくは3〜800nmである。
【0026】 本発明(I)の酢酸製造用触媒は、(a)金属パラジウム、及び(b)群に属
する元素を含有する2群系触媒である。この触媒の構造は正確にはわからないけ
れども、パラジウムは金属パラジウムであり、(b)群に属する元素は金属、化
合物または金属パラジウムとの合金の形であり、それぞれ混合物としてごく近傍
に存在していると考えられる。そのため、(a)パラジウム金属及び(b)群に
属する化合物及び元素の相互作用により、極めて高い活性と選択性が発現する。
【0027】 本発明(I)の触媒の(a)金属パラジウムと(b)群から選ばれた少なくと
も1種の元素の組成比は、(a)1グラム:(b)0.005〜10グラムであ
るのが好ましく、特に(a)1グラム:(b)0.01〜5グラムであるのがよ
り好ましい。
【0028】 また、担体に対する(a)金属パラジウムの担持量は、担体の粒径及び細孔構
造に依存して変化するが、通常担体に対して0.05〜10重量%の範囲である
のが好ましい。パラジウム担持量が0.1重量%以下でも反応は十分進行するが
、生産性が低くなる恐れがある。また、10重量%以上でも反応は十分進行する
が、パラジウムが高価なために経済的でなく、実用上好ましくない。実用上さら
に好ましくは、0.2〜6重量%の範囲である。ここで担体に対する重量%とは
、金属パラジウムの重量を担体の重量で割った値を意味する。
【0029】 また、担体に対する(b)群元素の担持量は、担体の粒径及び細孔構造に依存
して変化するが、担体に対して0.0001〜3重量%の範囲内であるのが好ま
しく、さらに好ましくは0.001〜2.0重量%の範囲である。ここで担体に
対する重量%とは、(b)群の重量を担体の重量で割った値を意味する。
【0030】 本発明(I)の触媒中に含まれる成分の量は、以下の方法で測定できる。一定
量の触媒を乳鉢等で粉砕し、均一な粉末とした後、フッ酸、王水等の酸に加え、
加熱撹拌して溶解させ、均一な溶液とする。次に、その溶液をプラズマ発光分析
装置(例えば、セイコー電子工業株式会社SPS−1700)によって定量分析
する。装置の精度は、市販されている各元素の標準試薬によって補正することが
でき、再現性のある定量が可能である。
【0031】 次に、本発明(II)の酢酸製造用触媒について説明する。本発明(II)の
触媒は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸を製造する方法において使用する
触媒であって、担体上に保持された(a)金属パラジウム、及び(c)周期律表
の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12
族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素(以下(c)群元素ともい
う)からなる酢酸製造用触媒である。
【0032】 本発明(II)の触媒における(a)金属パラジウムは、本発明(I)の触媒
におけるそれと同様である。さらに、担体についても本発明(I)の触媒におけ
るそれと同様である。
【0033】 本発明(II)の触媒に用いられる(c)周期律表の6族元素、7族元素、8
族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素としては、具体的に
はクロム、亜鉛、金、ニッケル、ルテニウム等が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。触媒性能上及び実用上特に好ましい(c)群元素としては、
亜鉛、金及びクロムが挙げられる。
【0034】 本発明(II)の酢酸製造用触媒は、(a)金属パラジウム、及び(c)群に
属する元素を含有する2群系触媒である。この触媒の構造は正確にはわからない
けれども、パラジウムは金属パラジウムであり、(c)群に属する元素は金属、
化合物または金属パラジウムとの合金の形であり、それぞれ混合物としてごく近
傍に存在していると考えられる。そのため、(a)パラジウム金属及び(c)群
に属する化合物及び元素の相互作用により、極めて高い活性と選択性が発現し、
従来の触媒に比べ、二酸化炭素の選択率が極めて低く、かつ、優れた酢酸生成活
性と選択性を示す。
【0035】 本発明(II)の触媒の(a)金属パラジウムと(c)群から選ばれた少なく
とも1種の元素の組成比は、(a)1グラム:(c)0.005〜10グラムで
あるのが好ましく、特に(a)1グラム:(c)0.01〜5グラムであるのが
好ましい。
【0036】 また、担体に対する(a)金属パラジウムの担持量については、本発明(I)
の触媒の場合と同様である。
【0037】 担体に対する(c)群元素の担持量は、担体の粒径及び細孔構造に依存して変
化するが、担体に対して0.0001〜3重量%の範囲内であるのが好ましく、
さらに好ましくは0.001〜2重量%の範囲である。ここで担体に対する重量
%とは、(c)群の重量を担体の重量で割った値を意味する。
【0038】 本発明(II)の触媒中に含まれる成分の量は、本発明(I)の触媒の場合と
同様の方法で測定できる。
【0039】 さらに、本発明(III)の酢酸製造用触媒について説明する。本発明(II
I)の触媒は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸を製造する方法において使
用する触媒であって、担体上に保持されて(a)金属パラジウム、(b)周期律
表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも
1種の元素、及び(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、
10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種
の元素からなる酢酸製造用触媒である。
【0040】 本発明(III)の触媒に用いられる(a)金属パラジウムは、本発明(I)
の触媒におけるそれと同様である。
【0041】 また、本発明(III)の触媒に用いられる(b)周期律表の14族元素、1
5族元素及び16族元素は本発明(I)の触媒のそれと同様であり、また(c)
周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素
及び12族元素も本発明(II)の触媒のそれと同様である。さらに、担体につ
いても本発明(II)の触媒のそれと同様である。
【0042】 本発明(III)の酢酸製造用触媒は、(a)金属パラジウム、(b)群に属
する元素、及び(c)群に属する元素を含有した3群系触媒である。この触媒の
構造は正確にはわからないけれども、パラジウムは金属パラジウムであり、(b
)群に属する元素及び(c)群に属する元素は金属、化合物または金属パラジウ
ムとの合金の形であり、それぞれ混合物としてごく近傍に存在していると考えら
れる。そのため、(a)パラジウム金属、(b)群元素及び(c)群元素との相
互作用により、極めて高い活性と選択性が発現し、従来の触媒に比べて、二酸化
炭素の選択率が極めて低く、かつ、優れた酢酸生成活性と選択性を示す。
【0043】 本発明(III)の触媒の(a)金属パラジウムと(b)群から選ばれた少な
くとも1種の元素、及び(c)群から選ばれた少くとも1種の元素の組成比は、
(a)1グラム:(b)0.005〜10グラム:(c)0.005〜10グラ
ムであるのが好ましく、特に(a)1グラム:(b)0.01〜5.0グラム:
(c)0.01〜5.0グラムであるのがより好ましい。
【0044】 担体に対する(a)金属パラジウムの担持量、及び(b)群元素の担持量は本
発明(I)の触媒のそれと同様であり、(c)群元素の担持量は本発明(II)
の触媒のそれと同様である。
【0045】 本発明(III)の触媒中に含まれる成分の量は、本発明(I)の触媒の場合
と同様の方法で測定できる。
【0046】 次に、本発明(IV)の方法について説明する。本発明(IV)の方法は、本
発明(I)、(II)又は(III)の酢酸製造用触媒の製造方法である。
【0047】 本発明(I)の酢酸製造用触媒は、以下の製造方法(1)又は(2)により製
造できる。
【0048】 本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)は、以下の第1工程及び第2
工程を含む。
【0049】 第1工程 担体に(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程
【0050】 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)周期律表の14族元素、1
5族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持し
て酢酸製造用触媒を得る工程。
【0051】 本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(2)は、以下の第1工程及び第2
工程を含む。
【0052】 第1工程 担体にパラジウム化合物、及び(b)周期律表の14族元素、15族元素及び
16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持してパラジウム
化合物担持触媒を得る工程。
【0053】 第2工程 第1工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して酢酸製造用触媒を得
る工程。
【0054】 本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程において、金属パ
ラジウムの原料となるパラジウム化合物は、特に限定されるものではない。通常
、塩化パラジウム等のハロゲン化物,酢酸パラジウム等の有機酸塩,硝酸パラジ
ウム,酸化パラジウム,硫酸パラジウム、テトラクロロパラジウム酸ナトリウム
などのようにパラジウム金属に転化しうるもの及びパラジウム金属そのものなど
を用いることができる。
【0055】 金属パラジウム、又は金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物の担体へ
の担持の方法には特に制限はなく、いかなる方法で担持しても良い。例えば、金
属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物を担持する場合には、水又はアセト
ンなどの適当な溶媒、塩酸、硝酸、酢酸などの無機酸または有機酸、あるいはそ
れらの溶液に該パラジウム化合物を溶解又は懸濁し、これを担体に担持した後、
乾燥するなどの方法で担体に担持することが可能である。
【0056】 また、担持の手段としては、含浸法、蒸発乾固法、混練法、スプレー法等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
【0057】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物を担持した場合、その後にその
パラジウム化合物を金属パラジウムに転化する方法、すなわち還元処理の方法に
は、特に制限はない。還元処理は液相、気相いずれの状態で行ってもよく、また
その条件は一般的に還元状態であれば、特に制限はない。
【0058】 液相において還元処理を行う場合、通常室温で行われるが、より高温、具体的
には30〜50℃程度に加温しても良い。また、気相において還元処理を行う場
合、完全なパラジウム金属への変換を達成するために、パラジウム化合物担持担
体を100〜600℃前後に加熱することが好ましい。
【0059】 具体的には、パラジウム化合物を、そのままで、又は水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、水酸化バリウム、メタケイ酸ナトリウム等の水溶液で処理して、パ
ラジウム化合物を酸化物、水酸化物等に変換した後に、ヒドラジン、ホルマリン
、水素、メタノール、エチレン等により金属パラジウムに還元する方法などが挙
げられる。
【0060】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物を金属パラジウムに転化する操
作は、パラジウム化合物を担持した触媒を単離した後に行っても良く、又は担持
操作に引き続いて行っても良い。条件が許せば、単離することなく、担持操作に
引き続いて行うことが好ましい。
【0061】 その後、必要ならば金属パラジウム担持触媒を常法により濾取した後に、ハロ
ゲン化物やナトリウム等のアルカリ塩等の触媒反応における反応阻害物質を取り
除くために水洗し、乾燥しても良い。
【0062】 以上のようにして、金属パラジウム担持触媒を得ることができる。
【0063】 本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)における、第2工程は、第1
工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)周期律表の14族元素、15族元
素、16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して酢酸製
造用触媒を得る工程である。
【0064】 (b)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素よりなる群から選ば
れた少なくとも1種の元素としては、特に制限されるものではなく、該元素その
もの、又は該元素を含有するハロゲン化物、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、硫酸塩
、酸化物等が挙げられ、さらにアセチルアセトナート、ニトリル等の有機物を配
位子に持つ錯体等も挙げられる。
【0065】 具体的には、塩化セレン、塩化テルル、塩化アンチモン、塩化スズ、塩化ビス
マス、塩化鉛等の塩化物塩、硝酸アンチモン、硝酸スズ、硝酸ビスマス、硝酸鉛
等の硝酸塩、酢酸スズ、酢酸ビスマス、酢酸鉛等の酢酸塩、酸化セレン、セレン
酸(H2 SeO6 )及びその塩類、亜セレン酸(H2 SeO3 )及びその塩類、
金属セレン、酸化テルル、テルル酸(H6 TeO6 )及びその塩類、亜テルル酸
(H2 TeO3 )及びその塩類、金属テルル等が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。
【0066】 (b)群元素又はそれらの化合物の担体への担持の方法には特に制限はなく、
いかなる方法で担持してもよい。例えば、(b)群元素又はそれらの化合物を水
、又はアセトンなどの適当な溶媒や塩酸、硝酸、酢酸などの無機酸又は有機酸に
溶解又は懸濁し、これを担体に含浸した後、乾燥するなどの方法で担体に担持す
ることができる。
【0067】 また、担持の手段としては、含浸法、蒸発乾固法、混練法、スプレー法等が挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
【0068】 以上のようにして、本発明(I)の酢酸製造用触媒を得ることができる。
【0069】 本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(2)における第1工程は、担体に
パラジウム化合物、及び(b)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元
素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持してパラジウム化合物担
持触媒を得る工程である。
【0070】 本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造法(2)の第1工程において、金属パラ
ジウムの原料となるパラジウム化合物、及びその担持方法については、本発明(
I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程と同様である。
【0071】 また、(b)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(I)の酢
酸製造用触媒の製造方法(1)の第2工程と同様である。
【0072】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物の担体への担持と、(b)群元
素又はそれらの原料化合物の担体への担持は、いかなる順で行ってもよい。すな
わち、各々の担持を同時に行ってもよいし、相前後して行っても良い。しかしな
がら、(b)群元素の担体への担持はパラジウム化合物の担持と同時に行うのが
好ましい。
【0073】 以上のようにして、パラジウム化合物担持触媒を得ることができる。
【0074】 本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(2)における第2工程は、第1工
程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して酢酸製造用触媒を得る工程で
ある。
【0075】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物及び/又は(b)群元素の原料
化合物を担体に担持した触媒に対してそれらの化合物を各々の金属元素に転化す
る方法、すなわち還元処理の方法には、特に制限はない。還元処理は、本発明(
I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程のそれと同様である。
【0076】 以上のようにして、本発明(I)の酢酸製造用触媒を得ることができる。
【0077】 本発明(II)の酢酸製造用触媒は、以下の製造方法(3)又は(4)により
製造できる。
【0078】 本発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(3)は、以下の第1工程及び第
2工程を含む。
【0079】 第1工程 担体に(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程
【0080】 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(c)周期律表の6族元素、7族
元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群
から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して酢酸製造用触媒を得る工程。
【0081】 本発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(4)は、以下の第1工程及び第
2工程を含む。
【0082】 第1工程 担体にパラジウム化合物、及び(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元
素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた
少なくとも1種の元素を担持してパラジウム化合物担持触媒を得る工程。
【0083】 第2工程 第1工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して酢酸製造触媒を得る
工程。
【0084】 本発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(3)の第1工程において、金属
パラジウムの原料となるパラジウム化合物、その担持方法、金属パラジウムへの
転化方法は、本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造法(1)の第1工程の場合と
同様である。
【0085】 本発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(3)における、第2工程は、第
1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(c)周期律表の6族元素、7族元素
、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から
選ばれた少なくとも1種の元素を担持して酢酸製造用触媒を得る工程である。
【0086】 (c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、1
1族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素としては
、特に制限されるものではなく、該元素そのもの、又は該元素を含有するハロゲ
ン化物、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、硫酸塩、酸化物等が挙げられ、さらにアセ
チルアセトナート、ニトリル等の有機物を配位子に持つ錯体等も挙げられる。
【0087】 具体的には,塩化クロム、塩化マンガン、塩化レニウム、塩化ルテニウム、塩
化ロジウム、塩化イリジウム、塩化ニッケル、塩化金酸及びその塩類、塩化亜鉛
等の塩化物、硝酸クロム、硝酸マンガン、硝酸ニッケル、硝酸イリジウム、硝酸
亜鉛等の硝酸塩、酢酸クロム、酢酸マンガン、酢酸レニウム、酢酸ルテニウム、
酢酸イリジウム、酢酸ニッケル、酢酸亜鉛等の酢酸塩等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
【0088】 (c)群元素又はそれらの化合物の担体への担持の方法には特に制限はなく、
いかなる方法で担持してもよい。例えば、(c)群元素又はそれらの化合物を水
、又はアセトンなどの適当な溶媒や塩酸、硝酸、酢酸などの無機酸又は有機酸に
溶解又は懸濁し、これを担体に含浸した後、乾燥するなどの方法で担体に担持す
ることができる。また担持の手段としては、含浸法、蒸発乾固法、混練法、スプ
レー法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0089】 以上のようにして、本発明(II)の酢酸製造用触媒を得ることができる。
【0090】 本発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(4)における第1工程は、担体
にパラジウム化合物、及び(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9
族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素を担持してパラジウム化合物担持触媒を得る工程である。
【0091】 本発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(4)において、金属パラジウム
の原料となるパラジウム化合物、及びその担持方法については、本発明(I)の
酢酸製造用触媒の製造法(1)の第1工程と同様である。
【0092】 また、(c)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(II)の
酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第2工程と同様である。
【0093】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物の担体への担持と、(c)群元
素又はそれらの原料化合物の担体への担持は、いかなる順で行ってもよい。すな
わち、各々の担持を同時に行ってもよいし、相前後して行ってもよい。しかしな
がら、(c)群元素の担体への担持はパラジウム化合物の担持と同時に行うのが
好ましい。
【0094】 本発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(4)における第2工程は、第1
工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して酢酸製造用触媒を得る工程
である。
【0095】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物及び/又は(c)群元素の原料
化合物を担体に担持した触媒に対してそれらの化合物を各々の金属元素に転化す
る方法、すなわち還元処理の方法には、特に制限はない。還元処理は、本発明(
I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程のそれと同様である。
【0096】 以上のようにして、本発明(II)の酢酸製造用触媒を得ることができる。
【0097】 本発明(III)の酢酸製造用触媒は、以下の製造方法(5)〜(8)により
製造できる。
【0098】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(5)は、以下の第1工程及び
第2工程を含む。
【0099】 第1工程 担体に金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程。
【0100】 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)周期律表の14族元素、1
5族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(
c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族
元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して酢
酸製造触媒を得る工程。
【0101】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(6)は、以下の第1工程及び
第2工程を含む。
【0102】 第1工程 担体にパラジウム化合物、(b)周期律表の14族元素、15族元素及び16
族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(c)周期律表の6
族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元
素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持してパラジウム化合物担
持触媒を得る工程。
【0103】 第2工程 第1工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して酢酸製造用触媒を得
る工程。
【0104】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(7)は、以下の第1工程〜第
3工程を含む。
【0105】 第1工程 担体にパラジウム化合物、及び(b)周期律表の14族元素、15族元素及び
16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持してパラジウム
化合物担持触媒を得る工程。
【0106】 第2工程 第1工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して、金属パラジウム担
持触媒を得る工程。
【0107】 第3工程 第2工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(c)周期律表の6族元素、7族
元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群
から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して酢酸製造用触媒を得る工程。
【0108】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(8)は、以下の第1工程〜第
3工程を含む。
【0109】 第1工程 担体にパラジウム化合物、及び(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元
素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた
少なくとも1種の元素を担持してパラジウム化合物担持触媒を得る工程。
【0110】 第2工程 第1工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して、金属パラジウム担
持触媒を得る工程。
【0111】 第3工程 第2工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)周期律表の14族元素、1
5族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持し
て酢酸製造用触媒を得る工程。
【0112】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(5)の第1工程において、金
属パラジウムの原料となるパラジウム化合物、その担持方法、及び金属パラジウ
ムへの転化方法については、本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の
第1工程と同様である。
【0113】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(5)の第2工程において、(
b)周期律表の14属元素、15属元素及び16属元素よりなる群から選ばれた
少なくとも1種の元素の原料、その担持方法については、本発明(I)の酢酸製
造用触媒の製造方法(1)の第2工程と同様である。
【0114】 また、(c)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(II)の
酢酸製造用触媒の製造方法(3)の第2工程と同様である。
【0115】 以上のようにして、酢酸製造用触媒(III)を得ることができる。
【0116】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(6)の第1工程において、金
属パラジウムの原料となるパラジウム化合物、及びその担持方法については、本
発明(I)の酢酸製造用触媒の製造法(1)の第1工程と同様である。
【0117】 (b)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(I)の酢酸製造
用触媒の製造方法(1)の第2工程と同様である。
【0118】 また、(c)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(II)の
酢酸製造用触媒の製造方法(3)の第2工程と同様である。
【0119】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物の担体への担持、(b)群元素
又はそれらの原料化合物の担体への担持、及び(c)群元素又はそれらの原料化
合物の担体への担持は、いかなる順で行ってもよい。すなわち、各々の担持を同
時に行ってもよいし、相前後して行ってもよい。しかしながら、(c)群元素の
担体への担持はパラジウム化合物の担持と同時に行うのが好ましい。
【0120】 以上のようにして、パラジウム化合物担持触媒を得ることができる。
【0121】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造法(6)における第2工程は、第1
工程で得られたパラジウム化合物担持触媒を還元処理することにより酢酸製造用
触媒を得る工程である。
【0122】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物、(b)群元素の原料化合物、
及び(c)群元素の原料化合物を担体に担持した触媒に対してそれらの化合物を
各々の金属元素に転化する方法、すなわち還元処理の方法には、特に制限はない
。還元処理は、本発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程のそ
れと同様である。
【0123】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(7)の第1工程において、金
属パラジウムの原料となるパラジウム化合物、及びその担持方法については、本
発明(I)の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程と同様である。
【0124】 また、(b)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(I)の酢
酸製造用触媒の製造方法(1)の第2工程と同様である。
【0125】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物の担体への担持、及び(b)群
元素又はそれらの原料化合物の担体への担持は、いかなる順で行ってもよい。す
なわち、各々の担持を同時に行ってもよいし、相前後して行ってもよい。しかし
ながら、(b)群元素の担体への担持はパラジウム化合物の担持と同時に行うの
が好ましい。
【0126】 以上のようにして、パラジウム化合物担持触媒を得ることができる。
【0127】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(7)における第2工程は、第
1工程で得られたパラジウム化合物担持触媒を還元処理することにより金属パラ
ジウム担持触媒を得る工程である。
【0128】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物、及び(b)群元素の原料化合
物を担体に担持した触媒に対してそれらの化合物を各々の金属元素に転化する方
法、すなわち還元処理の方法には、特に制限はない。還元処理は、本発明(I)
の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程のそれと同様である。
【0129】 以上のようにして、金属パラジウム担持触媒を得ることができる。
【0130】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(7)における、第3工程は、
第2工程で得た金属パラジウム担持触媒に(c)群元素を担持して酢酸製造用触
媒を得る工程である。
【0131】 (c)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(II)の酢酸製
造用触媒の製造方法(3)の第2工程と同様である。
【0132】 以上のようにして、本発明(III)の酢酸製造用触媒を得ることができる。
【0133】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(8)の第1工程において、金
属パラジウムの原料となるパラジウム化合物、及びその担持方法については、本
発明(II)の酢酸製造用触媒の製造方法(3)の第1工程と同様である。
【0134】 また、(c)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(II)の
酢酸製造用触媒の製造方法(3)の第2工程と同様である。
【0135】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物の担体への担持、及び(c)群
元素又はそれらの原料化合物の担体への担持は、いかなる順で行ってもよい。す
なわち、各々の担持を同時に行ってもよいし、相前後して行ってもよい。しかし
ながら、(c)群元素の担体への担持はパラジウム化合物の担持と同時に行うの
が好ましい。
【0136】 以上のようにして、パラジウム化合物担持触媒を得ることができる。
【0137】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造法(8)における第2工程は、第1
工程で得られたパラジウム化合物担持触媒を還元処理することにより金属パラジ
ウム担持触媒を得る工程である。
【0138】 金属パラジウムに転化可能なパラジウム化合物、及び(c)群元素の原料化合
物を担体に担持した触媒に対してそれらの化合物を各々の金属元素に転化する方
法、すなわち還元処理の方法には、特に制限はない。還元処理は、本発明(I)
の酢酸製造用触媒の製造方法(1)の第1工程のそれと同様である。
【0139】 以上のようにして、金属パラジウム担持触媒を得ることができる。
【0140】 本発明(III)の酢酸製造用触媒の製造方法(8)における第3工程は、第
2工程で得た金属パラジウム担持触媒に(b)群元素を担持して酢酸製造用触媒
を得る工程である。
【0141】 (b)群元素の原料、及びその担持方法については、本発明(I)の酢酸製造
用触媒の製造方法(1)の第2工程と同様である。
【0142】 以上のようにして、本発明(III)の酢酸製造用触媒を得ることができる。
【0143】 本発明(V)は、本発明(I)、(II)、(III)のいずれかの酢酸製造
用触媒を用いて、エタノールと酸素から酢酸を製造する方法である。
【0144】 反応方式は、本発明の触媒をエタノールと酸素に作用させることができる限り
、特に制限はなく、気相反応又は液相反応における回分方式、半回分方式、半連
続方式、連続流通方式又はこれらの組み合わせ等の種々の方式が可能である。
【0145】 原料であるエタノールは、液状で供給して用いてもよく、あるいは気体状で供
給しても良い。すなわち、反応方式としては、例えば、本発明の触媒を液体状態
にあるエタノール及び/又はエタノール溶液中に懸濁させ、酸素を流通させる半
連続方式、触媒にガス状エタノールと酸素とを流通させることによる連続流通方
式などが可能である。触媒と原料及び生成物の分離の点および酢酸の生産性の点
で、気相反応方式が好ましい。また、さらに好ましくは、耐食性を有する反応管
に本発明の触媒を充填した固定床を用い、エタノールと酸素とを流通させる気相
反応方式を採用することが実用上有利である。
【0146】 以下、本発明(V)の酢酸の製造方法における、気相反応及び液相反応につい
て説明する。
【0147】 先ず、気相反応について説明する。
【0148】 本発明(V)の酢酸の製造方法において、気相にてエタノールと酸素を反応さ
せて酢酸を製造するに際して、反応温度は、特に制限されるものではないけれど
も、好ましくは100〜250℃である。反応温度が100℃以下であると反応
速度が不十分となるおそれがあり、また250℃を越えると副反応が多くなる傾
向がある。実用上、より好ましくは120〜230℃である。
【0149】 反応圧力は、特に制限されるものではないけれども、設備の点から0.0〜3
.0MPa(ゲージ圧)であることが実用上有利である。より好ましくは、0.
1〜1.5MPa(ゲージ圧)の範囲である。
【0150】 流通方式で反応を行う場合、反応系に供給するガスは、エタノールと酸素から
なり、必要に応じて窒素,二酸化炭素、稀ガスなどを希釈剤として使用すること
もできる。かかる供給ガスの全量に対して、エタノールは0.01〜50容量%
,特に0.1〜40容量%の割合となる量で、酸素は1〜15容量%、特に2〜
10容量%の割合となる量で反応系に供給されるのが好ましい。この際、エタノ
ールの濃度が20容量%を越えると副反応が起こりやすくなる傾向にあり、2容
量%以下であると生産性が低くなる傾向がある。
【0151】 また、反応系においては、水を反応系内に存在させると酢酸生成活性と選択率
の向上及び触媒の活性維持に著しい効果がある。水蒸気は反応ガス中に0.1〜
50容量%含まれるのが好適である。反応ガス中の水蒸気が0.1容量%以下で
あると、触媒の劣化が起こりやすくなり、また50容量%以上であると、スチー
ム原単位が悪くなるおそれがある。実用上、特に好ましくは0.5〜40容量%
である。
【0152】 この気相反応による本発明の酢酸の製造方法を実施するに当り、原料エタノー
ルには特に制限はない。高純度のものを用いる方が有利であるが、アセトアルデ
ヒド及び/又はメタン、エタン、プロパン等の低級飽和炭化水素が若干混入して
いても差し支えない。
【0153】 また、酸素にも特に制限はないが、窒素、炭酸ガス等の不活性ガスで希釈され
たもの、例えば、空気の形であってもよい。反応ガスを循環させる場合には、一
般に高濃度、好適には99%以上の酸素を用いる方が有利である。
【0154】 エタノールと酸素からなる反応混合ガスは、アセトアルデヒド、ジエチルエー
テル等と混合され、反応系に供給されてもよい。反応混合ガスとともに供給され
るアセトアルデヒド及び/又はジエチルエーテルは合計反応混合ガス中好ましく
は0.001〜5.0容量%、より好ましくは0.01〜4.0容量%の量であ
ってよい。
【0155】 反応混合ガスは、標準状態において、空間速度(SV)500〜15000h
-1、特に1000〜10000hr-1の範囲で触媒に通すのが好ましい。
【0156】 次に、液相反応について説明する。
【0157】 本発明(V)の酢酸の製造方法において、液相にてエタノールと酸素を反応さ
せて酢酸を製造するに際しては、反応温度は、特に制限されるものではないけれ
ども、好ましくは0〜200℃である。反応温度が0℃以下であると反応速度が
不十分となる恐れがあり、また200℃を越えると副反応が多くなる恐れがある
。実用上、より好ましくは20〜100℃である。
【0158】 反応圧力は、特に制限されるものではないけれども、設備の点から0.0〜3
.0MPa(ゲージ圧)であることが実用上有利である。より好ましくは、0.
1〜1.5MPa(ゲージ圧)の範囲である。
【0159】 原料エタノール及び/又は酸素は、あらかじめ触媒とともに存在させてもよい
し、反応中に適宜加えても良い。反応系に供給する場合、ガス状及び/又は液状
のいずれでもよい。
【0160】 また、反応系に供給する原料は、エタノールと酸素からなり、必要に応じて窒
素、二酸化炭素または稀ガスなどを使用することもできる。
【0161】 また、反応系においては、水を反応系内に存在させると酢酸生成活性と選択率
の向上及び触媒の活性維持に著しい効果がある。水とエタノールの反応系におけ
る比率は、特に制限はない。また、反応の間に、水、エタノールの比率が変化し
てもよいし、一定に保つために水を適宜追加してもよい。また、必要に応じて水
酸化ナトリウム等の塩基性成分を添加することにより、反応速度を高めることが
できる。
【0162】 この液相反応による本発明の酢酸の製造方法を実施するに当り,原料エタノー
ルには特に制限はない。高純度のものを用いる方が有利であるが、アセトアルデ
ヒド及び/又はメタン、エタン、プロパン等の低級飽和炭化水素が若干混入して
いても差し支えない。
【0163】 また、酸素にも特に制限はないが、窒素、炭酸ガス等の不活性ガスで希釈され
たもの、例えば、空気の形であってもよい。反応ガスを循環させる場合には、一
般に高濃度、好適には99%以上の酸素を用いる方が有利である。
【0164】 エタノールと酸素からなる反応混合ガスは、アセトアルデヒド、ジエチルエー
テル等と混合され、反応系に供給されてもよい。
【0165】 なお、得られた酢酸は、気相反応及び液相反応のいずれの場合にも常法に従っ
て分離、精製され、所望の純度で取得することができる。未反応の原料が残留す
る場合には、この未反応の原料を回収し、反応系にリサイクルして使用すること
もできる。
【0166】 また、使用した触媒は必要に応じて適宜に再生し、もしくは分離して、繰り返
して使用してもよい。
【0167】 次に、本発明(VI)および(X)の酢酸及び酢酸エチル製造用触媒について
説明する。
【0168】 本発明(VI)はエタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エチルを製造
する方法において使用する触媒であって、(a)金属パラジウム、及び(b)無
機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物(以下(b)群
化合物ともいう)からなる、担体非担持型の酢酸及び酢酸エチル製造用触媒であ
り、この触媒成分が担体上に保持されている担体担持型の酢酸及び酢酸エチル製
造用触媒が本発明(X)の触媒のうちの1つである。
【0169】 本発明(VI)の触媒に含有されるパラジウムは、金属パラジウムであり、0
価のものである。金属パラジウムは、2価及び/又は4価のパラジウムイオンを
還元剤であるヒドラジン、水素等を用いて還元することにより得ることができる
。この際、全てのパラジウムが金属状態でなくてもよい。
【0170】 また、(b)無機酸としては、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸、ニオブ酸、ヘテロ
ポリ酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのうちでは
リン酸及びヘテロポリ酸が好ましい。
【0171】 ここでヘテロポリ酸とは、配位元素(ポリ原子)及び中心元素(ヘテロ原子)
からなる無機酸素酸が、2種以上縮合して生成した酸である。ヘテロポリ酸にお
けるヘテロ原子としては、リン、ケイ素、ホウ素、アルミニウム、ゲルマニウム
、セリウム、コバルト、クロム等が挙げられ、またポリ原子としては、モリブデ
ン、タングステン、バナジウム、ニオブ、タンタル等が挙げられるが、特に制限
はない。具体例としては、ケイタングステン酸、リンタングステン酸、ケイモリ
ブデン酸、リンモリブデン酸、リンモリブドタングステン酸、ケイモリブドタン
グステン酸、リンバナドタングステン酸、ケイバナドタングステン酸、ケイバナ
ドモリブデン酸、ホウタングステン酸、ホウモリブデン酸及びホウモリブドタン
グステン酸が挙げられる。
【0172】 なかでも、ヘテロ原子がリン又はケイ素であり、ポリ原子がタングステン、モ
リブデン及びバナジウムからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素であるヘ
テロポリ酸が特に好ましい。
【0173】 さらに、(b)無機酸の塩としては、無機酸の水素原子の一部又は全部を置換
した金属塩又はオニウム塩等が挙げられる。
【0174】 無機酸の水素原子を置換した金属元素には、特に制限はない。具体的には、周
期律表の1族元素、2族元素、6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10
族元素、11族元素、12族元素及び13族元素からなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素であり、また無機酸のオニウム塩としては、アンモニウムやアミ
ン類とのアンモニウム塩などが例示される。これらの無機酸の塩のうちでも、リ
チウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ルビジウム、クロム、バリウム、コ
バルト、ニッケル、マンガン及び銅の金属塩が特に好ましい。
【0175】 触媒の構造は、正確にはわからないが、パラジウムは(a)金属パラジウムで
あり、また(b)群に属する無機酸及びその塩は明らかな酸性を示す化合物であ
る。これらの(a)及び(b)の2群の元素及び化合物は、それぞれが、極く近
傍に存在していると考えられ、各群の化合物及び元素の相互作用により、極めて
高い活性と選択性が発現すると考えられる。
【0176】 ここで、(a)金属パラジウムと(b)群化合物の組成比は、(a)1グラム
:(b)0.025〜500グラムであるのが好ましく、(a)1グラム:(b
)0.1〜400グラムであるのがより好ましい。
【0177】 また、触媒中の(a)金属パラジウム含有量には特に制限はない。しかしなが
ら、0.001〜10重量%の範囲であるのが好ましい。(a)金属パラジウム
含有量が0.001重量%以下でも反応は十分に進行するが、実用上生産性が低
くなるおそれがある。また、(a)金属パラジウム含有量が10重量%以上でも
反応は十分進行するが、パラジウムが高価なために経済的でなく、実用上好まし
くない。実用上さらに好ましくは、0.005〜8.0重量%の範囲である。な
お、ここで、重量%は、触媒全体の重量に対する触媒中における(a)金属パラ
ジウムの重量の割合を意味する。
【0178】 触媒は、上記組成の触媒物質のみを単独に用いた場合にも有効であるが、担体
に担持して使用するとさらに有利である。
【0179】 かかる担体としては、多孔質のシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、珪藻土
、モンモリロナイト又はチタニアが好適であり、シリカが最も好適である。また
、担体の形状は、粉末状、球状、ペレット状その他の任意のものでよい。
【0180】 担体の粒径は、1〜10mmであるのが好ましい。管状反応器に触媒を充填し
て反応を行う場合、粒径が1mmより小さいとガスを流通させるときに大きな圧
力損失が生じ、有効にガス循環ができなくなる恐れがある。また、粒径が10m
mより大きいと、触媒内部まで反応ガスが拡散できなくなり、有効に触媒反応が
進まなくなることがある。より好ましくは、粒径は3〜8mmである。
【0181】 担体の細孔容積は、担体1グラム当たり0.2〜2.0mlであるのが好まし
く、さらに好ましくは0.3〜1.5mlである。担体の比表面積は、担体1グ
ラム当たり20〜800m2 であるのが好ましく、50〜500m2 であるのが
さらに好ましい。また、担体の細孔直径は、1〜2000nmであるのが好まし
く、さらに好ましくは3〜800nmである。
【0182】 担体に対する(a)金属パラジウムの担持量は、担体の粒径及び細孔構造に依
存して変化するが、通常担体に対して0.01〜10重量%の範囲であるのが好
ましい。パラジウム担持量が0.01重量%以下でも反応は十分に進行するが、
生産性が低くなる恐れがある。また、10重量%以上でも反応は十分に進行する
が、パラジウムが高価なために経済的でなく、実用上好ましくない。実用上さら
に好ましくは、0.2〜6重量%の範囲である。ここで重量%は、担体の重量に
対する触媒中における(a)金属パラジウムの重量の割合を意味する。
【0183】 また、担体に対する(b)群化合物の担持量は、担体の粒径及び細孔構造に依
存して変化するが、担体に対して、5〜200重量%の範囲であるのが好ましく
、さらに好ましくは10重量%〜100重量%の範囲である。ここで重量%は、
担体の重量に対する触媒中における(b)群化合物の重量の割合を意味する。
【0184】 本発明(VII)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エチルを
製造する方法において使用する触媒であって(a)金属パラジウム、(b)無機
酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(c)周期
律表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくと
も1種の元素(以下(c)群元素ともいう)からなる、担体非担持型の酢酸及び
酢酸エチル製造用触媒であり、その触媒成分が担体上に保持されている担体担持
型の酢酸及び酢酸エチル製造用触媒が本発明(X)の触媒のうちの1つである。
【0185】 本発明(VII)の触媒は、本発明(VI)の触媒に、(c)群元素を含有さ
せた3群系触媒である。
【0186】 本発明(VII)の触媒に用いられる(a)金属パラジウム及び(b)群化合
物は、本発明(VI)の触媒のそれと同様である。
【0187】 (c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素としては、セレン、
テルル、アンチモン、スズ、ビスマス、鉛等が挙げられる。好ましくは、セレン
、テルル、スズ及びビスマスである。
【0188】 触媒の構造は正確にはわからないが、(a)金属パラジウム及び(b)群化合
物は、本発明(VI)の触媒のそれと同様であり、本発明(VI)の触媒と同様
の効果が期待できる。これらの(a)、(b)及び(c)の3群の元素及び化合
物は、それぞれ極く近傍に存在していると考えられる。そのため、(a)金属パ
ラジウムと(b)群に属する化合物、及び(c)群に属する元素の相互作用によ
り、極めて高い活性と選択性が発現し、二酸化炭素、アセトアルデヒド等の選択
率が低く、かつ、優れた酢酸及び酢酸エチル生成活性と選択性を示す。
【0189】 触媒中の(a)金属パラジウム、(b)群化合物、及び(c)群元素の組成比
は、(a)1グラム:(b)0.025〜500グラム:(c)0.005〜1
0グラムであるのが好ましく、(a)1グラム:(b)0.1〜400グラム:
(c)0.01〜5グラムであるのがより特に好ましい。また、触媒中の(a)
金属パラジウム含有量は、本発明(VI)の触媒のそれと同様である。
【0190】 さらに、担体に担持した場合には、その担体についても本発明(VI)の触媒
の場合と同様である。
【0191】 担体に対する(a)金属パラジウム及び(b)群化合物の担持量は、本発明(
VI)の触媒のそれと同様である。
【0192】 また、担体に対する(c)群元素の担持量は、担体の粒径及び細孔構造に依存
して変化するが、担体に対して0.0001〜3.0重量%の範囲であるのが好
ましく、さらに好ましくは0.001〜2.0重量%の範囲である。ここで重量
%は、担体の重量に対する触媒中における(c)群元素の重量の割合を意味する
【0193】 本発明(VIII)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エチル
を製造する方法において使用する触媒であって、(a)金属パラジウム、(b)
無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(d)
周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素
及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素(以下(d)群元
素ともいう)からなる、担体非担持型の酢酸及び酢酸エチル製造用触媒であり、
その触媒成分が担体上に保持されている担体担持型の酢酸及び酢酸エチル製造用
触媒が本発明(X)の触媒のうちの1つである。
【0194】 本発明(VIII)の触媒は、本発明(VI)の触媒に、(d)群元素を含有
させた3群系触媒である。
【0195】 本発明(VIII)の触媒に用いられる(a)金属パラジウム及び(b)群に
属する無機酸及びその塩は、本発明(VI)のそれと同様である。
【0196】 (d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、1
1族元素及び12族元素としては、クロム、マンガン、レニウム、ルテニウム、
ロジウム、イリジウム、ニッケル、金、亜鉛等が挙げられる。好ましくは、クロ
ム、マンガン、金及び亜鉛である。
【0197】 触媒の構造は正確にはわからないが、(a)金属パラジウム及び(b)群に属
する化合物は、本発明(VI)の触媒のそれと同様であり、本発明(VI)の触
媒と同様の効果が期待できる。これらの(a)、(b)及び(d)の3群の元素
及び化合物は、それぞれ極く近傍に存在していると考えられる。そのため、(a
)金属パラジウムと(b)群化合物、及び(d)群に属する元素の相互作用によ
り、極めて高い活性と選択性が発現し、二酸化炭素、アセトアルデヒド等の選択
率が低く、かつ、優れた酢酸及び酢酸エチル生成活性と選択性を示す。
【0198】 触媒中の(a)金属パラジウム、(b)群化合物、及び(d)群元素の組成比
は、(a)1グラム:(b)0.025〜500グラム:(d)0.005〜1
0グラムであるのが好ましく、(a)1グラム:(b)0.1〜400グラム:
(d)0.01〜5グラムであるのが特に好ましい。また、触媒中の(a)金属
パラジウム含有量は、本発明(VI)のそれと同様である。
【0199】 さらに、担体に担持した場合には、その担体についても本発明(VI)の触媒
のそれと同様である。
【0200】 担体に対する(a)金属パラジウム及び(b)群化合物の担持量は、本発明(
VI)の触媒のそれと同様である。
【0201】 また、担体に対する(d)群元素の担持量は、担体の粒径及び細孔構造に依存
して変化するが、担体に対して0.0001〜3.0重量%の範囲であるのが好
ましく、さらに好ましくは0.001〜2.0重量%の範囲である。ここで重量
%は、担体の重量に対する触媒中における(d)群元素の重量の割合を意味する
【0202】 本発明(IX)は、エタノールと酸素とを反応させて酢酸及び酢酸エチルを製
造する方法において使用する触媒であって、(a)金属パラジウム、(b)無機
酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物、(c)周期律表
の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1
種の元素、及び(d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、1
0族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の
元素からなる、担体非担持型の酢酸及び酢酸エチル製造用触媒であり、その触媒
成分が担体上に保持されている担体担持型の酢酸及び酢酸エチル製造用触媒が本
発明(X)の触媒のうちの1つである。
【0203】 本発明(IX)の触媒は、本発明(VII)の触媒に、(d)群元素を含有さ
せた4群系触媒である。
【0204】 本発明(IX)に用いられる(a)金属パラジウム、(b)群に属する無機酸
及びその塩、及び(c)群に属する元素は、本発明(VII)の触媒のそれと同
様である。また、(d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、
10族元素、11族元素及び12族元素よりなる群から選ばれた少なくとも1種
の元素は、本発明(VIII)の触媒のそれと同様である。
【0205】 触媒の構造は正確にはわからないが、(a)金属パラジウム及び(b)群化合
物、及び(c)群元素は、本発明(VII)の触媒のそれと同様であり、本発明
(VII)の触媒と同様の効果が期待できる。これらの(a)、(b)、(c)
及び(d)の4群の元素及び化合物は、それぞれ極く近傍に存在していると考え
られる。そのため、(a)金属パラジウム、(b)群化合物、(c)群元素、及
び(d)群元素の相互作用により、極めて高い活性と選択性が発現し、二酸化炭
素、アセトアルデヒド等の選択率が低く、かつ、優れた酢酸及び酢酸エチル生成
活性と選択性を示すと考えられる。
【0206】 触媒中の(a)金属パラジウム、(b)群化合物、(c)群元素、及び(d)
群元素の組成比は、(a)1グラム:(b)0.025〜500グラム:(c)
0.005〜10グラム:(d)0.005〜10グラムであるのが好ましく、
(a)1グラム:(b)0.1〜400グラム:(c)0.01〜5グラム:(
d)0.01〜5グラムであるのが特に好ましい。また、触媒中の(a)金属パ
ラジウム含有量は、本発明(VI)の触媒のそれと同様である。
【0207】 さらに、担体に担持した場合には、その担体についても本発明(VII)の触
媒のそれと同様である。
【0208】 担体に対する(a)金属パラジウム、(b)群化合物、及び(c)群元素の担
持量は、本発明(VII)の触媒のそれと同様である。
【0209】 また、担体に対する(d)群元素の担持量は、担体の粒径及び細孔構造に依存
して変化するが、担体に対して0.0001〜3.0重量%の範囲であるのが好
ましく、さらに好ましくは0.001〜2.0重量%の範囲である。ここで重量
%は、担体の重量に対する触媒中における(d)群元素の重量の割合を意味する
【0210】 次に、本発明(XI)に係る、本発明(VI)〜(IX)のいずれかの担体非
担持型触媒の製造方法を説明する。本発明(XI)の方法は、本発明(VI)、
(VII)、(VIII)及び(IV)のいずれかの担体非担持型の酢酸及び酢
酸エチル製造用触媒の製造方法である。
【0211】 本発明(XI)の製造方法(1)は、以下の第1工程及び第2工程を含む、本
発明(VI)の触媒の製造方法である。
【0212】 第1工程 パラジウム懸濁溶液を得る工程。
【0213】 第2工程 第1工程で得たパラジウム懸濁溶液に、(b)無機酸及びその塩からなる群か
ら選ばれた少なくとも1種の化合物を溶解又は懸濁した後、溶媒を除去する工程
【0214】 本発明(XI)の製造方法(1)の第1工程は、パラジウム懸濁溶液を得る工
程である。
【0215】 本発明(XI)の製造方法(1)において、金属パラジウムの原料となるパラ
ジウム化合物は、特に限定されるものではない。通常、塩化パラジウム等のハロ
ゲン化物、酢酸パラジウム等の有機酸塩、硝酸パラジウム、酸化パラジウム、硫
酸パラジウム、テトラクロロパラジウム酸ナトリウムなどのように、金属パラジ
ウムに転化しうるもの、及び金属パラジウムそのものが用いられる。
【0216】 パラジウム懸濁溶液は、金属パラジウムの原料となる化合物を、適当な溶媒に
溶解又は懸濁させることにより得ることができる。
【0217】 この時用いられる溶媒は、水又はアセトン、エタノール等の無機溶媒、有機溶
媒等のいずれでもよく、また必要に応じて塩酸、硝酸、酢酸等の無機酸、有機酸
を溶解させた溶媒を用いてもよい。好ましくは、金属パラジウムの原料化合物が
、撹拌等により均一に溶解または懸濁しうるものであるのがよいが、特に制限は
ない。また、必要に応じて、金属パラジウムの原料化合物を還元処理することに
より、金属パラジウムに転化しても良い。
【0218】 第1工程において、還元処理、すなわち金属パラジウムに転化可能な金属パラ
ジウムの原料化合物を金属パラジウムに転化する場合、その方法は特に制限はな
い。具体的には、金属パラジウムの原料化合物を、ヒドラジン、ホルマリン、メ
タノール、エチレン、水素等の適当な還元剤により金属パラジウムに還元する方
法などが挙げられる。還元処理は、液相又は気相のいずれの状態で行ってもよい
。液相において還元処理を行う場合、通常室温で行われるが、より高温、具体的
には30〜50℃程度に加温しても良い。また、気相において還元処理を行う場
合、完全な金属パラジウムへの変換を達成するために、100〜600℃前後に
加熱することが好ましい。
【0219】 以上のようにして、パラジウム懸濁溶液を得ることができる。
【0220】 本発明(XI)の製造方法(1)における第2工程は、第1工程で得たパラジ
ウム懸濁溶液に、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1
種の化合物を溶解又は懸濁し、溶媒を除去して、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒
を得る工程である。
【0221】 この工程で用いられる(b)群に属する無機酸及びその塩は、本発明(VI)
の触媒におけるそれと同様である。
【0222】 無機酸及びその塩を溶解又は懸濁する方法は、撹拌等により均一になる方法で
あればよく、特に制限はない。例えば、溶解するものであれば、パラジウム懸濁
溶液にそのまま溶解させても良く、溶解しないものであれば無機酸及びその塩を
適当な溶媒に懸濁させ、パラジウム懸濁溶液を滴下するなどの方法を用いること
ができる。
【0223】 溶媒を除去する方法としては、加熱、減圧等の周知の方法を用いることができ
、特に限定されるものではない。ただし、加熱する場合には、無機酸の分解が起
きないような温度を用いることが好ましい。特にヘテロポリ酸を用いる場合、3
50℃を越えると、分解するおそれがあり、その方法により製造した触媒の活性
及び選択率が悪くなるおそれがある。
【0224】 また、第2工程においても、必要に応じて、還元処理をすることにより、金属
パラジウムの原料化合物を、金属パラジウムに転化しても良い。
【0225】 第2工程において、還元処理、すなわち金属パラジウムに転化可能な金属パラ
ジウムの原料化合物を金属パラジウムに転化する場合、その方法には特に制限は
ない。具体的には、金属パラジウムの原料化合物を、ヒドラジン、ホルマリン、
メタノール、エチレン、水素等の適当な還元剤により金属パラジウムに還元する
方法などが挙げられる。還元処理は、液相又は気相のいずれの状態で行ってもよ
い。
【0226】 液相において還元処理を行う場合、通常室温で行われるが、より高温、具体的
には30〜50℃程度に加温しても良い。また、気相において還元処理を行う場
合、完全な金属パラジウムへの変換を達成するために、100〜600℃前後に
加熱することが好ましい。
【0227】 また、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物を金属パラジ
ウムに転化する操作は、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なく
とも1種の化合物を含む金属パラジウムの原料化合物を懸濁させた溶液の状態の
まま行ってもよく、又はこれを単離した後に行っても良い。
【0228】 以上のようにして、本発明(VI)の触媒を得ることができる。
【0229】 次に、本発明(XI)の製造方法(2)について説明する。本発明(XI)の
製造方法(2)は、本発明(VII)の触媒の製造方法であり、本発明(XI)
の製造方法(1)の第1工程及び第2工程と、これらの工程のいずれか又はその
両方において、(c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からな
る群から選ばれた少なくとも1種の元素を添加する第3工程とを含む。
【0230】 この方法の第1工程で用いられる(a)金属パラジウムの原料化合物、及びそ
の溶解又は懸濁方法は、本発明(XI)に係る本発明(VI)の触媒の製造方法
(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0231】 (c)群元素を与える原料としては、特に制限されるものではなく、該元素そ
のもの、あるいは該元素を含有するハロゲン化物、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩、
硫酸塩、酸化物等が挙げられ、さらにアセチルアセトナート、ニトリル等の有機
物を配位子に持つ錯体等であってもよい。
【0232】 具体的には、塩化セレン、塩化テルル、塩化アンチモン、塩化スズ、塩化ビス
マス、塩化鉛等の塩化物塩、硝酸アンチモン、硝酸スズ、硝酸ビスマス、硝酸鉛
等の硝酸塩、酢酸スズ、酢酸ビスマス、酢酸鉛等の酢酸塩、酸化セレン、セレン
酸(H2 SeO6 )及びその塩類、亜セレン酸(H2 SeO3 )及びその塩類、
酸化テルル、テルル酸(H6 TeO6 )及びその塩類、亜テルル酸(H2 TeO 3 )及びその塩類、金属テルル、アンチモン酸カリウム等が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。
【0233】 また、第1工程で(c)群元素を添加する場合に、(c)群元素の原料化合物
を溶解又は懸濁する方法は、金属パラジウムの原料化合物と共に撹拌等により均
一になるものであればよく、特に制限はない。例えば、溶解するものであれば、
金属パラジウムの原料化合物と共にそのまま溶解させてもよく、溶解しないもの
であれば、(c)群元素の原料化合物を適当な溶媒に懸濁させ、その溶液を金属
パラジウムの原料化合物を溶解又は懸濁させた溶液に滴下するなどの方法を用い
ることができる。
【0234】 この時用いられる溶媒は、水又はアセトン、エタノール等の無機溶媒又は有機
溶媒のいずれでもよく、また必要に応じて塩酸、硝酸、酢酸等の鉱酸、有機酸を
溶解させた溶媒を用いてもよい。好ましくは、(c)群元素の原料化合物が、撹
拌等により均一に溶解または懸濁しうるものが好ましいが、特に制限はない。
【0235】 第1工程において、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物
を金属パラジウムに転化する場合、その方法、すなわち還元処理の方法は、本発
明(XI)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0236】 以上のようにして、パラジウム懸濁溶液を得ることができる。
【0237】 第2工程で用いられる(b)群に属する化合物は、本発明(VI)の触媒にお
けるそれと同様であり、(b)群化合物の溶解又は懸濁の方法、及び溶媒の除去
方法は、本発明(XI)の製造方法(1)の第2工程におけるそれと同様である
【0238】 また、(c)群に属する元素を第2工程で添加する場合、それらの元素の原料
化合物、及び(c)群元素の原料化合物を溶解又は懸濁する方法としては、本発
明(XI)の製造方法(2)の第1工程におけるものと同様なものを挙げること
ができる。
【0239】 (b)群化合物及び(c)群元素の、パラジウム懸濁溶液への添加順序には特
に制限はなく、それらの2種以上を同時に又は任意の順序で添加しても良い。す
なわち、(b)群化合物と(c)群元素を同時に添加しても良いし、(c)群元
素を添加し、単離した後に、(b)群化合物を添加しても良い。
【0240】 第2工程において、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物
を金属パラジウムに転化する場合、その方法、すなわち還元処理の方法は、本発
明(XI)の製造方法(1)の第2工程におけるそれと同様である。
【0241】 以上のようにして、本発明(VII)の触媒を得ることができる。
【0242】 次に、本発明(XI)の製造方法(3)について説明する。本発明(XI)の
製造方法(3)は、本発明(VIII)の触媒の製造方法であり、本発明(XI
)の製造方法(1)の第1工程及び第2工程と、これらの工程のいずれか又はそ
の両方において、(d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、
10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種
の元素を添加する第3工程とを含む。
【0243】 この方法の第1工程で用いられる(a)金属パラジウムの原料化合物、及びそ
の溶解又は懸濁方法は、本発明(XI)の製造方法(1)の第1工程におけるそ
れと同様である。
【0244】 (d)群に属する元素を与える原料は、特に制限されるものではなく、該元素
そのもの、あるいは該元素を含有するハロゲン化物、硝酸塩、酢酸塩、リン酸塩
、硫酸塩、酸化物等が挙げられ、さらにアセチルアセトナート、ニトリル等の有
機物を配位子に持つ錯体等であってもよい。具体的には、塩化クロム、塩化マン
ガン、塩化レニウム、塩化ルテニウム、塩化ロジウム、塩化イリジウム、塩化ニ
ッケル、塩化金酸及びその塩類、塩化亜鉛等の塩化物、硝酸クロム、硝酸マンガ
ン、硝酸ニッケル、硝酸イリジウム、硝酸亜鉛等の硝酸塩、酢酸クロム、酢酸マ
ンガン、酢酸レニウム、酢酸ルテニウム、酢酸イリジウム、酢酸ニッケル、酢酸
亜鉛等の酢酸塩等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0245】 また、第1工程で添加する場合に、(d)群元素の原料化合物の溶解又は懸濁
する方法は、金属パラジウムの原料化合物と共に撹拌等により均一になるもので
あればよく、特に制限はない。例えば、溶解するものであれば、金属パラジウム
の原料化合物と共にそのまま溶解させてもよく、溶解しないものであれば、(d
)群元素の原料化合物を適当な溶媒に懸濁させ、その溶液を金属パラジウムの原
料化合物を溶解又は懸濁させた溶液に滴下するなどの方法を用いることができる
【0246】 この時用いられる溶媒は、水又はアセトン、エタノール等の無機溶媒又は有機
溶媒のいずれでもよく、また必要に応じて塩酸、硝酸、酢酸等の鉱酸、有機酸を
溶解させた溶媒を用いてもよい。好ましくは、(d)群元素の原料化合物が、撹
拌等により均一に溶解または懸濁しうるものが好ましいが、特に制限はない。
【0247】 第1工程において、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物
を金属パラジウムに転化する場合、その方法、すなわち還元処理の方法は、本発
明(XI)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0248】 以上のようにして、パラジウム懸濁溶液を得ることができる。
【0249】 第2工程で用いられる(b)群に属する化合物は、本発明(VI)の触媒にお
けるそれと同様であり、(b)群化合物の溶解又は懸濁の方法、及び溶媒の除去
方法は、本発明(XI)における本発明(VI)の触媒の製造方法(1)の第2
工程におけるそれと同様である。
【0250】 また、(d)群元素を第2工程で添加する場合、それらの元素の原料化合物、
及び(d)群元素の原料化合物を溶解又は懸濁する方法としては、この方法(3
)の第1工程におけるものと同様なものを挙げることできる。
【0251】 (b)群化合物及び(d)群元素の、パラジウム懸濁溶液への添加順序には特
に制限はなく、それらの2種以上を同時に又は任意の順序で添加しても良い。す
なわち、(b)群化合物と(d)群元素を同時に添加しても良いし、(d)群元
素を添加し、単離した後に、(b)群化合物を添加しても良い。
【0252】 第2工程において、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物
を金属パラジウムに転化する場合、その方法、すなわち還元処理の方法は、本発
明(XI)の製造方法(1)の第2工程におけるそれと同様である。
【0253】 以上のようにして、本発明(VIII)の触媒を得ることができる。
【0254】 次に、本発明(XI)の製造方法(4)について説明する。 本発明(XI)の製造方法(4)は、本発明(IX)の触媒の製造方法であり、
本発明(XI)の製造方法(1)の第1工程及び第2工程と、これらの工程のい
ずれかまたはその両方において、(c)周期律表の14族元素、15族元素及び
16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(d)周期律表
の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12
族元素よりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を添加する第3工程とを含
む。
【0255】 この方法の第1工程で用いられる(a)金属パラジウムの原料化合物、及び溶
解又は懸濁方法は、本発明(XI)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと
同様である。
【0256】 (c)群に属する元素を与える原料、及び溶解又は懸濁する方法については、
本発明(XI)の製造方法(2)の第1工程におけるそれと同様である。
【0257】 (d)群に属する元素を与える原料、及び溶解又は懸濁する方法については、
本発明(XI)の製造方法(3)の第1工程におけるそれと同様である。
【0258】 第1工程において、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物
を金属パラジウムに転化する場合、その方法、すなわち還元処理の方法は、本発
明(XI)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0259】 以上のようにして、パラジウム懸濁溶液を得ることができる。
【0260】 第2工程で用いられる(b)群に属する化合物は、本発明(VI)の触媒にお
けるそれと同様であり、(b)群化合物の溶解又は懸濁の方法、及び溶媒の除去
方法は、本発明(XI)における本発明(VI)の触媒の製造方法(1)の第2
工程におけるそれと同様である。
【0261】 (c)群元素を第2工程で添加する場合、それらの元素の原料化合物、及び(
c)群元素の原料化合物を溶解又は懸濁する方法としては、本発明(XI)にお
ける本発明(VII)の触媒の製造方法(2)の第1工程におけるものと同様な
ものを挙げることができる。
【0262】 (d)群元素を第2工程で添加する場合、それらの元素の原料化合物、及び(
d)群元素の原料化合物を溶解又は懸濁する方法としては、本発明(XI)にお
ける本発明(VIII)の触媒の製造方法(3)の第1工程におけるものと同様
なものを挙げることができる。
【0263】 (b)群化合物、及び/又は(c)群元素、及び/又は(d)群元素の、パラ
ジウム懸濁溶液への添加順序には特に制限はなく、それらの3種以上を同時に又
は任意の順序で添加しても良い。すなわち、(b)群化合物、(c)群元素、及
び(d)群元素を同時に添加しても良いし、(b)群化合物及び(c)群元素を
同時に添加し、単離した後に、再度(b)群化合物及び(c)群元素を含む懸濁
溶液を調製し、(d)群元素を添加しても良い。
【0264】 第2工程において、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物
を金属パラジウムに転化する場合、その方法、すなわち還元処理の方法は、本発
明(XI)の製造方法(1)の第2工程におけるそれと同様である。
【0265】 以上のようにして、本発明(IX)の触媒を得ることができる。
【0266】 次に、本発明(XII)に係る、本発明(X)の担体担持型触媒の製造方法を
説明する。本発明(XII)の方法は、本発明(X)の担体担持型触媒の酢酸及
び酢酸エチル製造用触媒の製造方法である。
【0267】 本発明(XII)に係る本発明(X)の担体担持型触媒の製造方法(1)は、
以下の第1工程及び第2工程を含む。
【0268】 第1工程 担体に(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程
【0269】 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)無機酸及びその塩からなる
群から選ばれた少なくとも1種の化合物を担持して、酢酸及び酢酸エチル製造用
触媒を得る工程。
【0270】 本発明(XII)の製造方法(1)の第1工程は、担体に金属パラジウムを担
持し、金属パラジウム担持触媒を得る工程である。
【0271】 この第1工程において、用いられる金属パラジウムの原料化合物は、本発明(
XI)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0272】 金属パラジウム、又は金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合
物の担体への担持の方法には特に制限はなく、いかなる方法で担持を行っても良
い。例えば、金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物を担持す
る場合には、水又はアセトンなどの適当な溶媒、塩酸、硝酸、酢酸などの無機酸
または有機酸、あるいはそれらの混合溶液に金属パラジウムの原料化合物を溶解
又は懸濁し、これを担体に担持した後、乾燥するなどの方法で担体に担持するこ
とが可能である。また、担持の方式としては、含浸法、蒸発乾固法、混練法、ス
プレー法等の手段が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0273】 金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物を担持した場合、そ
の後にその金属パラジウムの原料化合物を金属パラジウムに転化する方法、すな
わち還元処理の方法については特に制限はない。還元処理は液相又は気相のいず
れの状態で行ってもよく、またその条件は一般的に還元状態であれば、特に制限
はない。液相において還元処理を行う場合、通常室温で行われるが、より高温、
具体的には30〜50℃程度に加温しても良い。また、気相において還元処理を
行う場合、完全な金属パラジウムへの変換を達成するために、金属パラジウムの
原料化合物担持担体を100〜600℃前後に加熱することが好ましい。
【0274】 具体的には、金属パラジウムの原料化合物を、そのままで又は水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、メタケイ酸ナトリウム等の水溶液で処理
し、金属パラジウムの原料化合物を酸化物、水酸化物等に変換した後に、ヒドラ
ジン、ホルマリン、水素、メタノール、エチレン等により金属パラジウムに還元
する方法などが挙げられる。
【0275】 金属パラジウムに転化可能な金属パラジウムの原料化合物を金属パラジウムに
転化する操作は、金属パラジウムの原料化合物を担持した触媒を単離した後に行
ってもよく、又は担持操作に引き続いて行っても良い。条件が許せば、単離する
ことなく、担持操作に引き続いて行うことが好ましい。
【0276】 その後、所望ならば、金属パラジウム担持触媒を常法により濾取した後に、ハ
ロゲン化物やナトリウム等のアルカリ塩等の触媒反応における反応阻害物質を取
り除くために、水洗し、乾燥することができる。
【0277】 以上のようにして、金属パラジウム担持触媒を得ることができる。
【0278】 本発明(XII)の製造方法(1)の第2工程は、第1工程で得られた金属パ
ラジウム担持触媒に、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくと
も1種の化合物を担持することにより、本発明(X)の触媒を得る工程である。
【0279】 第2工程において、(b)群に属する化合物は、本発明(VI)の触媒におけ
るそれと同様である。また、(b)群化合物の担持方法については特に制限はな
く、公知の方法で担持することができる。具体的には、含浸法、スプレー法、蒸
発乾固法、混練法、付着法等の手段が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。含浸の際に用いる溶媒としては、無機酸を溶解させるものならいずれで
あっても良く、水、有機溶媒やそれらの混合物が用いられる。好ましくは、水、
アルコール等が用いられる。
【0280】 以上のようにして、本発明(X)の触媒を得ることができる。
【0281】 本発明(XII)に係る本発明(X)の担体担持型触媒の製造方法(2)は、
本発明(XII)の製造方法(1)の第1工程及び第2工程のいずれか又はその
両方において、(c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からな
る群から選ばれた少なくとも1種の元素を添加することを含む。
【0282】 この製造方法(2)において、第1工程で用いられる(a)金属パラジウムの
原料化合物、その担持方法、及び金属パラジウムへの転化方法は、本発明(XI
I)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0283】 第1工程において、(c)群に属する元素を添加する場合、(c)群元素の原
料化合物は、本発明(XI)の製造方法(2)の第1工程におけるそれと同様で
ある。
【0284】 (c)群元素の原料化合物の担体への担持方法には特に制限はなく、いかなる
方法で担持を行っても良い。例えば、(c)群元素の原料化合物を、水又はアセ
トンなどの適当な溶媒や塩酸、硝酸、酢酸などの無機酸又は有機酸に溶解し、こ
れを担体に含浸した後、乾燥するなどの方法で担体に担持することができる。
【0285】 また、担持の方法としては、含浸法、蒸発乾固法、混練法、スプレー法等の手
段が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0286】 (a)金属パラジウムの原料化合物の担体への担持と、(c)群元素の原料化
合物の担体への担持は、いかなる順序で行っても良い。すなわち、各々の担持を
同時に行っても良いし、相前後して行ってもよい。(c)群元素の原料化合物の
担体への担持は、(a)金属パラジウムの原料化合物と同時に行うのが一般に好
ましい。
【0287】 その後、所望ならば、金属パラジウム担持触媒を常法により濾取した後に、ハ
ロゲン化物やナトリウム等のアルカリ塩等の触媒反応における反応阻害物質を取
り除くために、水洗し、乾燥することができる。
【0288】 以上のようにして、金属パラジウム担持触媒を得ることができる。
【0289】 この製造方法(2)の第2工程は、第1工程で得られた金属パラジウム担持触
媒に、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物
、及び/又は(c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からなる
群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持することにより、本発明(X)の触
媒を得る工程である。
【0290】 第2工程において、(b)群に属する化合物、及びその担持方法は、本発明(
XII)の製造方法(1)の第2工程におけるそれと同様である。
【0291】 第2工程において、(c)群に属する元素を担持する場合、(c)群元素の原
料化合物、及びその担持方法は、この製造方法(2)の第1工程におけるそれと
同様である。
【0292】 (b)群化合物の金属パラジウム担持触媒への担持と、(c)群元素の原料化
合物の金属パラジウム担持触媒への担持は、いかなる順序で行っても良い。すな
わち、各々の担持を同時に行っても良いし、相前後して行ってもよい。
【0293】 以上のようにして、本発明(X)の触媒を得ることができる。
【0294】 本発明(XII)に係る本発明(X)の担体担持型触媒の製造方法(3)は、
本発明(XII)の製造方法(1)の第1工程及び第2工程のいずれか又はその
両方において、(d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、1
0族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の
元素を添加することを含む。
【0295】 この製造方法(3)において、第1工程で用いられる(a)金属パラジウムの
原料化合物、その担持方法、及び金属パラジウムへの転化方法は、本発明(XI
I)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0296】 第1工程において、(d)群に属する元素を添加する場合、(d)群元素の原
料化合物は、本発明(XI)の製造方法(3)の第1工程におけるそれと同様で
ある。
【0297】 (d)群元素の原料化合物の担体への担持方法には特に制限はなく、いかなる
方法で行っても良い。例えば、(d)群元素の原料化合物を、水又はアセトンな
どの適当な溶媒や塩酸、硝酸、酢酸などの無機酸又は有機酸に溶解し、これを担
体に含浸した後、乾燥するなどの方法で担体に担持することができる。
【0298】 また、担持の方法としては、含浸法、蒸発乾固法、混練法、スプレー法等の手
段が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0299】 (a)金属パラジウムの原料化合物の担体への担持と、(d)群元素の原料化
合物の担体への担持は、いかなる順序で行っても良い。すなわち、各々の担持を
同時に行っても良いし、相前後して行ってもよい。(d)群元素の原料化合物の
担体への担持は、(a)金属パラジウムの原料化合物と同時に行うのが一般に好
ましい。
【0300】 その後、所望ならば、金属パラジウム担持触媒を常法により濾取した後に、ハ
ロゲン化物やナトリウム等のアルカリ塩等の触媒反応における反応阻害物質を取
り除くために、水洗し、乾燥することができる。
【0301】 以上のようにして、金属パラジウム担持触媒を得ることができる。
【0302】 この製造方法(3)の第2工程は、第1工程で得られた金属パラジウム担持触
媒に、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物
、及び/又は(d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10
族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元
素を担持することにより、本発明(X)の触媒を得る工程である。
【0303】 第2工程において、(b)群に属する化合物、及びその担持方法は、本発明(
XII)の製造方法(1)の第2工程におけるそれと同様である。
【0304】 第2工程において、(d)群に属する元素を担持する場合、(d)群元素の原
料化合物、及びその担持方法は、この製造方法(3)の第1工程におけるそれと
同様である。
【0305】 (b)群化合物の金属パラジウム担持触媒への担持と、(d)群元素の原料化
合物の金属パラジウム担持触媒への担持は、いかなる順序で行っても良い。すな
わち、各々の担持を同時に行っても良いし、相前後して行ってもよい。
【0306】 以上のようにして、本発明(X)の触媒を得ることができる。
【0307】 本発明(XII)に係る本発明(X)の担体担持型触媒の製造方法(4)は、
本発明(IV)の触媒を得るための製造方法である。本発明(IV)の触媒は、
本発明(XII)の製造方法(1)の第1工程及び第2工程のいずれか又はその
両方において、(c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素からな
る群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(d)周期律表の6族元素、7族
元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群
から選ばれた少なくとも1種の元素を添加することを含む。
【0308】 この製造方法(4)において、第1工程で用いられる(a)金属パラジウムの
原料化合物、その担持方法、及び金属パラジウムへの転化方法は、本発明(XI
I)の製造方法(1)の第1工程におけるそれと同様である。
【0309】 第1工程において、(c)群に属する元素を添加する場合、(c)群元素の原
料化合物、担持方法は、本発明(XII)の製造方法(2)の第1工程における
それと同様である。
【0310】 (d)群に属する元素を添加する場合、(d)群元素の原料化合物、及び担持
方法は、本発明(XII)の製造方法(3)の第1工程におけるそれと同様であ
る。
【0311】 (a)金属パラジウムの原料化合物の担体への担持と、(c)群元素の原料化
合物、及び/又は(d)群元素の原料化合物の担体への担持は、いかなる順序で
行っても良い。すなわち、それらの3種の担持を同時に行っても良いし、相前後
して行ってもよい。(c)群元素の原料化合物及び(d)群元素の原料化合物の
担体への担持は、(a)金属パラジウムの原料化合物と同時に行うのが一般に好
ましい。
【0312】 その後、所望ならば、金属パラジウム担持触媒を常法により濾取した後に、ハ
ロゲン化物やナトリウム等のアルカリ塩等の触媒反応における反応阻害物質を取
り除くために、水洗し、乾燥することができる。
【0313】 以上のようにして、金属パラジウム担持触媒を得ることができる。
【0314】 この製造方法(4)の第2工程は、第1工程で得られた金属パラジウム担持触
媒に、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物
、及び/又は(c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素よりなる
群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び/又は(d)周期律表の6族元素、
7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からな
る群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持することにより、本発明(X)の
触媒を得る工程である。
【0315】 第2工程において、(b)群に属する化合物、及びその担持方法は、本発明(
XII)の製造方法(1)の第2工程におけるそれと同様である。
【0316】 第2工程において、(c)群に属する元素を担持する場合、(c)群元素の原
料化合物、及びその担持方法は、本発明(XII)の製造方法(2)の第1工程
におけるそれと同様である。
【0317】 第2工程において、(d)群に属する元素を担持する場合、(d)群元素の原
料化合物、及びその担持方法は、本発明(XII)の製造方法(3)の第1工程
におけるそれと同様である。
【0318】 第2工程において、(b)群化合物の金属パラジウム担持触媒への担持、及び
/又は(c)群元素の原料化合物、及び/又は(d)群元素の原料化合物の金属
パラジウム担持触媒への担持は、いかなる順序で行っても良い。すなわち、各々
の担持を同時に行っても良いし、相前後して行ってもよい。
【0319】 以上のようにして、本発明(X)の触媒を得ることができる。
【0320】 次に、本発明(XIII)の酢酸及び酢酸エチルの製造方法について説明する
。本発明(XIII)は、本発明(VI)〜(X)のいずれかの触媒を用いて、
エタノールと酸素から酢酸及び酢酸エチルを製造する方法である。
【0321】 反応方式は、本発明の触媒をエタノールと酸素に作用させることができる限り
、特に制限はなく、気相反応及び/又は液相反応における、回分方式、半回分方
式、半連続方式、連続流通方式又はこれらの組み合わせ等の種々の方式が可能で
ある。
【0322】 原料であるエタノールは、液体状で供給して用いてもよく、あるいは気体状で
供給しても良い。すなわち、反応形式としては、例えば、本発明の触媒を液体状
態にあるエタノール及び/又はエタノール溶液中に懸濁させ、酸素とを流通させ
る半連続方式、触媒にガス状エタノールと酸素とを流通させることによる連続流
通方式などが可能である。触媒と原料及び生成物の分離の点及び生産性の点で、
気相連続流通方式が好ましい。また、さらに好ましくは、耐食性を有する反応管
に本発明の触媒を充填した固定床を用い、エタノールと酸素とを流通させる気相
反応を採用することが実用上有利である。
【0323】 以下、本発明(XIII)の酢酸及び酢酸エチルの製造方法における、気相反
応及び液相反応について説明する。
【0324】 先ず、気相反応について説明する。
【0325】 本発明(XIII)の酢酸及び酢酸エチルの製造方法において、気相にてエタ
ノールと酸素とを反応させるに際して、反応温度は、特に制限されるものではな
いけれども、好ましくは100〜250℃である。反応温度が100℃以下であ
ると反応速度が不十分となるおそれがあり、また250℃を越えると副反応が多
くなる傾向がある。実用上、さらに好ましくは110〜230℃である。
【0326】 反応圧力は、設備の点から0.0〜3.0MPa(ゲージ圧)であることが実
用上有利であるが、より好ましくは0.1〜1.5MPa(ゲージ圧)の範囲で
ある。
【0327】 流通方式で反応を行う場合、反応系に供給するガスは、エタノールと酸素から
なり、必要に応じて窒素、二酸化炭素、稀ガスなどを希釈剤として使用すること
もできる。かかる供給ガスの全量に対して,エタノールは0.1〜50容量%、
特に0.5〜40容量%の割合となる量で、酸素は1〜15容量%、特に2〜1
0容量%の割合となる量で反応系に供給されるのが好ましい。この際、供給ガス
中のエタノール濃度が高いと酢酸エチルの生成が多く、低濃度であれば酢酸の選
択率が高くなる傾向がある。また、エタノールの濃度が50容量%を越えると副
反応が起こりやすくなり、0.1容量%以下であると生産性が低くなるおそれが
ある。
【0328】 また、反応系においては、水を反応系内に存在させると酢酸及び酢酸エチルの
生成活性と選択率の向上及び触媒の活性維持に著しい効果がある。水蒸気は反応
ガス中に0.1〜50容量%含まれるのが好適である。反応ガス中の水蒸気が0
.1容量%以下であると、触媒の劣化が起こりやすくなり、また50容量%以上
であると、スチーム原単位が悪くなるおそれがある。実用上、特に好ましくは0
.5〜40容量%である。
【0329】 この気相反応による本発明(XIII)の方法を実施するに当り、原料エタノ
ールとして高純度のものを用いるのが有利であるが、メタン、エタン、プロパン
等の低級飽和炭化水素やアセトアルデヒド、ジエチルエーテル等が若干混入して
も差し支えない。特に、この反応で微量副生するアセトアルデヒド及びジエチル
エーテルは、本発明の触媒により、酢酸及び/又は酢酸エチルに変換することが
可能である。また、酸素は窒素、炭酸ガス等の不活性ガスで希釈されたもの、例
えば、空気の形であってもよいが、反応ガスを循環させる場合には、一般に高濃
度、好適には99%以上の酸素を用いる方が有利である。反応混合ガスは、標準
状態において、空間速度(SV)500〜15000hr-1、特に1000〜1
0000hr-1で触媒に通すのが好ましい。
【0330】 次に、液相反応について説明する。
【0331】 本発明(XIII)の酢酸及び酢酸エチルの製造方法において、液相にてエタ
ノールと酸素とを反応させるに際しては、反応温度は、特に制限されるものでは
ないけれども、好ましくは0〜200℃である。反応温度が0℃以下であると反
応速度が不十分となるおそれがあり、また200℃を越えると副反応が多くなる
おそれがある。実用上、さらに好ましくは20〜110℃である。
【0332】 反応圧力は、設備の点から0.0〜3.0MPa(ゲージ圧)であることが実
用上有利であるが、より好ましくは0.1〜1.5MPa(ゲージ圧)の範囲で
ある。
【0333】 原料エタノール及び/又酸素は、あらかじめ触媒とともに存在させてもよいし
、反応中に適宜加えても良い。反応系に供給する場合、ガス状及び/又は液状い
ずれでもよい。また、反応系に供給する原料は、エタノールと酸素からなり、必
要に応じて窒素、二酸化炭素又は稀ガス等を使用することもできる。
【0334】 さらに、反応系において、水を反応系内に存在させると酢酸及び酢酸エチルの
生成活性と選択率の向上及び触媒の活性維持に著しい効果がある。反応系におけ
る水とエタノールの比率は、特に制限はない。また、反応の間に、水、エタノー
ルの比率が変化してもよいし、一定に保つために水を適宜追加してもよい。また
、所望により、水酸化ナトリウム等の塩基性成分を添加することにより、反応速
度を高めることができる。
【0335】 この液相反応による本発明(XIII)の方法を実施するに当り、原料エタノ
ールとして高純度のものを用いるのが有利であるが、メタン、エタン、プロパン
等の低級飽和炭化水素やアセトアルデヒド、ジエチルエーテル等が若干混入して
も差し支えない。特に、この反応で微量副生するアセトアルデヒド及びジエチル
エーテルは、本発明の触媒により、酢酸及び/又は酢酸エチルに変換することが
可能である。また、酸素は窒素、炭酸ガス等の不活性ガスで希釈されたもの、例
えば、空気の形であってもよいが、反応ガスを循環させる場合には、一般に高濃
度、好適には99%以上の酸素を用いる方が有利である。
【0336】 このように、本発明(XIII)の酢酸及び酢酸エチルの製造方法により、エ
タノールと酸素から酢酸及び酢酸エチルを高活性で、高選択的に得ることができ
る。なお、得られた酢酸及び酢酸エチルは、常法に従って分離、精製され、所望
の純度で取得することができる。未反応の原料が残留する場合には、この未反応
の原料を回収して、反応系にリサイクルして使用することもできる。
【0337】 また、さらに工業的に酢酸及び酢酸エチルのいずれかを必要とする場合、反応
後分離、除去し、目的とする物質を得た後、一方の生成物を反応系に戻すことも
できる。例えば、酢酸エチルを必要とする場合、反応後に目的物である酢酸エチ
ルを分離、回収したのち、酢酸を反応系に戻すことで、この酢酸とエタノールか
らさらに酢酸エチルを得ることができる。
【0338】 使用した触媒は、必要に応じて適宜に再生し、もしくは分離することにより、
繰り返して使用してもよい。
【0339】 以下、実施例により本発明をさらに説明するが、これらの実施例は本発明の具
体的態様を示すものであって、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。
【0340】 なお、以下の実施例で用いた全ての担体は、前処理として、110℃の空気中
で4時間乾燥を行ったものである。また、以下の実施例で用いた水は脱イオン水
である。
【0341】 実施例1 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム[田中貴金属製:Na2 PdCl4 ](1.9
0g)及びテルル酸[関東化学製:H6 TeO6 ](0.13g)の水溶液(4
5ml)に加え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物[和光
純薬製:Na2 SiO3 ・9H2 O](5.5g)の水溶液(100ml)に加
え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジン1水和物[和光純薬
製:N24 ・H2 O](5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間
静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーション
を行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、1時間当たり約1.5
リットルの速度で40時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に1
10℃で4時間乾燥して、酢酸製造用触媒1を得た。
【0342】 実施例2 実施例1においてテルル酸の代わりに酢酸鉛3水和物[和光純薬製:(CH3
COO)2 Pb](0.74g)を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、
酢酸製造用触媒2を得た。
【0343】 実施例3 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)の水溶液(45ml)に加え、
全量を吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(5.5g)の水溶液
(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジン
1水和物(5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間静置し、金属パ
ラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーションを行った後、ス
トップコック付きのガラスカラムに移し、1時間当たり約1.5リットルの速度
で40時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で4時間
乾燥して、金属パラジウム担持触媒を得た。
【0344】 次に、亜テルル酸ナトリウム[和光純薬製:Na2 TeO3 ](0.12g)
の水溶液(45ml)に、上記金属パラジウム担持触媒を加え、全量を吸収させ
た。その後、空気気流下に110℃で4時間乾燥して、酢酸製造用触媒3を得た
【0345】 実施例4 実施例3において亜テルル酸ナトリウムの代わりに硝酸ビスマス5水和物[和
光純薬製:Bi(NO32 ・5H2 O](0.37g)の酢酸溶液を用いた以
外は、実施例3と同様に操作して、酢酸製造用触媒4を得た。
【0346】 実施例5 実施例3において亜テルル酸ナトリウムの代わりに、酢酸スズ[和光純薬製:
(CH3 COO)2 Sn](0.26g)の酢酸溶液を用いた以外は、実施例3
と同様に操作して、酢酸製造用触媒5を得た。
【0347】 実施例6 シリカ担体[富士シリシア化学製:CARiACT、Q−10](57g)を
、テトラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)の水溶液(56ml)に
加え、全量を吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(6.0g)の
水溶液(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒド
ラジン1水和物(5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間静置し、
金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーションを行った
後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、1時間当たり約1.5リットル
の速度で40時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で
4時間乾燥して、金属パラジウム担持触媒を得た。
【0348】 次に、亜テルル酸ナトリウム(0.12g)の水溶液(55ml)に、上記金
属パラジウム担持触媒を加え、全量を吸収させた。その後、空気気流下に110
℃で4時間乾燥して、酢酸製造用触媒6を得た。
【0349】 実施例7 チタニア担体[堺化学工業製:CS−300S−46、粒径3〜5mmφ](
107g)を、テトラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)の水溶液(
42ml)に加え、全量を吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(
6.0g)の水溶液(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、
これに、ヒドラジン1水和物(5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4
時間静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーシ
ョンを行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、1時間当たり約1
.5リットルの速度で40時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下
に110℃で4時間乾燥して、金属パラジウム担持触媒を得た。
【0350】 次に、亜テルル酸ナトリウム(0.12g)の水溶液(42ml)に、上記金
属パラジウム担持触媒を加え、全量を吸収させた。その後、空気気流下に110
℃で4時間乾燥して、酢酸製造用触媒7を得た。
【0351】 実施例8 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)及び塩化金酸4水和物[田中貴
金属製:H4 AuCl4 ・4H2 O](0.50g)の水溶液(45ml)に加
え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(6.9g)の水溶
液(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジ
ン1水和物(6.5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間静置し、
金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーションを行った
後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、1時間当たり約1.5リットル
の速度で40時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で
4時間乾燥して、酢酸製造用触媒8を得た。
【0352】 実施例9 実施例8において塩化金酸4水和物の代わりに塩化亜鉛[和光純薬製:ZnC
2 ](0.08g)を用いた以外は、実施例8と同様に操作して、酢酸製造用
触媒9を得た。
【0353】 実施例10 実施例8において塩化金酸4水和物の代わりに塩化クロム6水和物[和光純薬
製:CrCl3 ・6H2 O](0.22g)を用いた以外は、実施例8と同様に
操作して、酢酸製造用触媒10を得た。
【0354】 実施例11 実施例8において塩化金酸4水和物の代わりに塩化マンガン4水和物[和光純
薬製:MnCl2 ・4H2 O](0.23g)を用いた以外は、実施例8と同様
に操作して、酢酸製造用触媒11を得た。
【0355】 実施例12 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)及び塩化金酸4水和物(0.5
0g)の水溶液(45ml)に加え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリ
ウム9水和物(6.9g)の水溶液(100ml)に加え、室温で20時間静置
した。次いで、これに、ヒドラジン1水和物(6.5g)を添加し、緩やかに攪
拌した後、室温で4時間静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾
別し、デカンテーションを行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し
、1時間当たり約1.5リットルの速度で40時間純水を流通させて洗浄した。
次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥して、金を含む金属パラジウム担持
触媒を得た。
【0356】 次に、亜テルル酸ナトリウム(0.12g)の水溶液(45ml)に、上記金
属パラジウム担持触媒を加え、全量を吸収させた。その後、空気気流下に110
℃で4時間乾燥して、酢酸製造用触媒12を得た。
【0357】 実施例13 実施例12において塩化金酸の代わりに塩化亜鉛(0.08g)を用いた以外
は、実施例12と同様に操作して、酢酸製造用触媒13を得た。
【0358】 実施例14 実施例12において塩化金酸の代わりに塩化クロム6水和物(0.22g)を
用いた以外は、実施例12と同様に操作して、酢酸製造用触媒14を得た。
【0359】 比較例1 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)の水溶液(45ml)に加え、
全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(5.5g)の水溶液(
100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジン1
水和物(5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間静置し、金属パラ
ジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーションを行った後、スト
ップコック付きのガラスカラムに移し、1時間当たり約1.5リットルの速度で
40時間純水を流通させ洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥
して、酢酸製造用触媒15を得た。
【0360】 酢酸製造用触媒の元素分析 (a)パラジウム及び(b)群元素及び/又は(c)群元素を含んだ酢酸製造
用触媒を、王水及び/又はフッ酸と王水の混合液を用いて加熱処理することによ
り、各成分を完全に抽出し、誘導結合プラズマ(ICP)発光分析法により測定
した。ICP発光分析計として、セイコー電子工業株式会社製のSPS−170
0を用いた。
【0361】 表1に実施例1〜14及び比較例1で得た触媒1〜触媒15について、各成分
の重量比及び各成分のPdに対する原子比を示す。なお、表1中における%は、
各触媒の重量に対する重量%を表す。
【0362】
【表1】 実施例15〜28及び比較例2[酢酸の製造] 実施例1〜14及び比較例1で得た酢酸製造用触媒1〜15のそれぞれ12.
5mlをSUS316製反応管(内径25mm)に充填し、触媒層の反応ピーク
温度160℃、反応圧力0.8MPa(ゲージ圧)で、エタノール、酸素、水及
び窒素を容量比2.5:6:25:66.5の割合に混合したガスを、空間速度
4400h-1にて導入して、反応を行った。生成したガスを冷却し、凝縮した反
応捕集液をガスクロマトグラフィー(島津科学(株)、GC−14B、FID)
にて分析した。
【0363】 触媒の活性度を、時間当たりの触媒リットル当たりで製造された酢酸のグラム
(空間時間収率、STY)として計算し、選択率を原料エタノールに対する生成
物のパーセントとして計算した。
【0364】 反応結果を表2に示す。
【0365】
【表2】 実施例29 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム[田中貴金属製:Na2 PdCl4 ](1.9
0g)の水溶液(45ml)に加え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリ
ウム9水和物[和光純薬製:Na2 SiO3 ・9H2 O](3.8g)の水溶液
(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジン
1水和物[和光純薬製:N24 ・H2 O](5g)を添加し、緩やかに攪拌し
た後、室温で4時間静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し
、デカンテーションを行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、4
0時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥
し、金属パラジウム担持触媒を得た。
【0366】 さらに、上記金属パラジウム担持触媒に、ケイタングステン酸n水和物(日本
無機化学工業製:H4 SiW1240・nH2 O:n=20〜30)(44g)の
水溶液(45ml)を含浸させた。添加は1回で行い、混合物を溶液が十分に吸
収されるまで(約3分間)静かに撹拌回転させた。含浸の後、湿含浸担体を室温
で1時間静置した。次いで、オーブン中にて空気中110℃で4時間乾燥した後
、デシケーター中で1夜間放置した。これにより、酢酸及び酢酸エチル製造用触
媒1を得た。
【0367】 実施例30 実施例29においてケイタングステン酸n水和物の代わりにリンタングステン
酸n水和物(日本無機化学工業製:H3 PW1240・nH2 O:n=20〜30
)(59g)を用いた以外は、実施例29と同様に操作して、酢酸及び酢酸エチ
ル製造用触媒2を得た。
【0368】 実施例31 実施例29においてケイタングステン酸n水和物の代わりにケイタングステン
酸のマンガン塩の水溶液(45ml)を用いた以外は、実施例29と同様に操作
して、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒3を得た。
【0369】 なお、ケイタングステン酸マンガン塩の水溶液は、ケイタングステン酸n水和
物(44g)を溶解させた水溶液に、硝酸マンガン6水和物[和光純薬製:Mn
(NO32 ・6H2 O](0.38g)を溶解させることにより得たものであ
る。
【0370】 実施例32 実施例29においてケイタングステン酸n水和物の代わりにケイタングステン
酸の銅塩の水溶液(45ml)を用いた以外は、実施例29と同様に操作して、
酢酸及び酢酸エチル製造用触媒4を得た。
【0371】 なお、ケイタングステン酸銅塩の水溶液は、ケイタングステン酸n水和物(4
4g)を溶解させた水溶液に、硝酸銅3水和物[和光純薬製:Cu(NO32
・3H2 O](0.32g)を溶解させることにより得たものである。
【0372】 実施例33 シリカ担体[富士シリシア化学製:CARiACT、Q−15](55g)を
、テトラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)の水溶液(56ml)に
加え、全量を吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(4.0g)の
水溶液(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒド
ラジン1水和物(5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間静置し、
金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーションを行った
後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、40時間純水を流通させて洗浄
した。次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥して、金属パラジウム担持触
媒を得た。
【0373】 さらに、上記金属パラジウム担持触媒に、リンタングステン酸n水和物(日本
無機化学工業製:H3 PW1240・nH2 O:n=20〜30)(45g)の水
溶液(56ml)を含浸させた。添加は1回で行い、混合物を溶液が十分に吸収
されるまで(約3分間)静かに撹拌回転させた。含浸の後、湿含浸担体を室温で
1時間静置した。次いで、オーブン中にて空気中110℃で4時間乾燥した後、
デシケーター中で1夜間放置した。これにより、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒
5を得た。
【0374】 実施例34 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム[田中貴金属製:Na2 PdCl4 ](1.9
0g)の水溶液(45ml)に加え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリ
ウム9水和物[和光純薬製:Na2 SiO3 ・9H2 O](3.8g)の水溶液
(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジン
1水和物[和光純薬製:N24 ・H2 O](5g)を添加し、緩やかに攪拌し
た後、室温で4時間静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し
、デカンテーションを行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、4
0時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥
し、金属パラジウム担持触媒を得た。
【0375】 さらに、上記金属パラジウム担持触媒に、ケイタングステン酸n水和物(日本
無機化学工業製:H4 SiW1240・nH2 O:n=20〜30)(44g)及
びテルル酸[関東化学製:H6 TeO6 ](0.13g)の水溶液(45ml)
を含浸させた。添加は1回で行い、混合物を溶液が十分に吸収されるまで(約3
分間)静かに撹拌回転させた。含浸の後、湿含浸担体を室温で1時間静置した。
次いで、オーブン中にて空気中110℃で4時間乾燥した後、デシケーター中で
1夜間放置した。これにより、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒6を得た。
【0376】 実施例35 実施例34においてテルル酸の代わりに硝酸ビスマス5水和物[和光純薬製:
Bi(NO32 ・5H2 O](0.40g)を用いた以外は、実施例34と同
様に操作して、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒7を得た。
【0377】 実施例36 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)及び塩化金酸4水和物[田中貴
金属製:H4 AuCl4 ・4H2 O](0.50g)の水溶液(45ml)に加
え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(5.2g)の水溶
液(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジ
ン1水和物(6.5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間静置し、
金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーションを行った
後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、40時間純水を流通させて洗浄
した。次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥して、金属パラジウム担持触
媒を得た。
【0378】 さらに、上記金属パラジウム担持触媒に、ケイタングステン酸n水和物(日本
無機化学工業製:H4 SiW1240・nH2 O:n=20〜30)(44g)の
水溶液(45ml)を含浸させた。添加は1回で行い、混合物を溶液が十分に吸
収されるまで(約3分間)静かに撹拌回転させた。含浸の後、湿含浸担体を室温
で1時間静置した。次いで、オーブン中にて空気中110℃で4時間乾燥した後
、デシケーター中で1夜間放置した。これにより、酢酸及び酢酸エチル製造用触
媒8を得た。
【0379】 実施例37 実施例36において塩化金酸4水和物の代わりに塩化亜鉛[和光純薬製:Zn
Cl2 ](0.08g)を用いた以外は、実施例36と同様に操作して、酢酸及
び酢酸エチル製造用触媒9を得た。
【0380】 実施例38 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(3.80g)及び塩化亜鉛(0.14g)の
水溶液(45ml)に加え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水
和物(8.1g)の水溶液(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次
いで、これに、ヒドラジン1水和物(6.5g)を添加し、緩やかに攪拌した後
、室温で4時間静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デ
カンテーションを行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、40時
間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥して
、亜鉛を含む金属パラジウム担持触媒を得た。
【0381】 次に、亜テルル酸ナトリウム(0.27g)の水溶液(45ml)に、上記金
属パラジウム担持触媒を加え、全量を吸収させた。その後、空気気流下に110
℃で4時間乾燥して、テルルと亜鉛を含む金属パラジウム担持触媒を得た。
【0382】 さらに、上記金属パラジウム担持触媒に、ケイタングステン酸n水和物(日本
無機化学工業製:H4 SiW1240・nH2 O:n=20〜30)(24g)の
水溶液(45ml)を含浸させた。添加は1回で行い、混合物を溶液が十分に吸
収されるまで(約3分間)静かに撹拌回転させた。含浸の後、湿含浸担体を室温
で1時間静置した。次いで、オーブン中にて空気中110℃で4時間乾燥した後
、デシケーター中で1夜間放置した。これにより、酢酸及び酢酸エチル製造用触
媒10を得た。
【0383】 実施例39 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(2.76g)及び塩化金酸4水和物(0.7
8g)の水溶液(45ml)に加え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリ
ウム9水和物(8.3g)の水溶液(100ml)に加え、室温で20時間静置
した。次いで、これに、ヒドラジン1水和物(6.5g)を添加し、緩やかに攪
拌した後、室温で4時間静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾
別し、デカンテーションを行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し
、40時間純水を流通させて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で4時間
乾燥して、金を含む金属パラジウム担持触媒を得た。
【0384】 さらに、上記金を含む金属パラジウム担持触媒に、ケイタングステン酸n水和
物[日本無機化学工業製:H4 SiW1240・nH2 O:n=20〜30](2
4g)及びテルル酸(0.28g)の水溶液(45ml)を含浸させた。添加は
1回で行い、混合物を溶液が十分に吸収されるまで(約3分間)静かに撹拌回転
させた。含浸の後、湿含浸担体を室温で1時間静置した。次いで、オーブン中に
て空気中110℃で4時間乾燥した後、デシケーター中で1夜間放置した。これ
により、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒11を得た。
【0385】 実施例40 リンタングステン酸n水和物[日本無機化学工業製:H3 PW1240:n=2
0〜30](150g)を、水(75ml)に溶解し、リンタングステン酸水溶
液を得た。このリンタングステン酸水溶液を激しく撹拌しながら、硝酸セシウム
[和光純薬製:CsNO3 ](25g)を溶解させた水溶液(160ml)を滴
下ロートを用いて5分間で滴下することにより、リンタングステン酸セシウム塩
のスラリー状沈殿物を得た。さらに、このスラリー状沈殿物を激しく撹拌しなが
ら、酢酸パラジウム[Pd(OAc)2 ](11.7g)のアセトン溶液(10
ml)を、滴下ロートを用いて5分間で滴下し、1時間撹拌した。続いて、溶媒
をロータリーエバポレーターで流去し、沈殿物を取り出し、得られた沈殿物をオ
ーブンで、150℃の空気中で3時間乾燥した。得られたパラジウムを含むリン
タングステン酸セシウム塩を、3〜5mmの粒径に粉砕し、200℃の空気中で
3時間乾燥し、さらに250℃の水素気流下で還元処理を5時間行うことにより
、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒12を得た。
【0386】 比較例3 シリカ担体[ズードヘミー製:KA−1、粒径5mmφ](69g)を、テト
ラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)の水溶液(45ml)に加え、
全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(5.5g)の水溶液(
100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これに、ヒドラジン1
水和物(5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間静置し、金属パラ
ジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーションを行った後、スト
ップコック付きのガラスカラムに移し、40時間純水を流通させて洗浄した。次
いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥して、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒
13を得た。
【0387】 比較例4 γ−アルミナ担体[日揮ユニバーサル製:NST−3、粒径3.2mmφ](
50g)を、テトラクロロパラジウム酸ナトリウム(1.90g)の水溶液(3
0ml)に加え、全量吸収させた。次に、メタケイ酸ナトリウム9水和物(5.
5g)の水溶液(100ml)に加え、室温で20時間静置した。次いで、これ
に、ヒドラジン1水和物(5g)を添加し、緩やかに攪拌した後、室温で4時間
静置し、金属パラジウムに還元した。その後、触媒を濾別し、デカンテーション
を行った後、ストップコック付きのガラスカラムに移し、40時間純水を流通さ
せて洗浄した。次いで、空気気流下に110℃で4時間乾燥して、酢酸及び酢酸
エチル製造用触媒14を得た。
【0388】 酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の元素分析 (a)パラジウム及び(b)無機酸及び/又はその塩及び/又は(c)群元素
及び/又は(d)群元素を含んだ触媒を、王水及び/又はフッ酸と王水の混合液
を用いて加熱処理することにより、各成分を完全に抽出し、誘導結合プラズマ(
ICP)発光分析法により測定した。ICP発光分析計として、セイコー電子工
業株式会社製のSPS−1700を用いた。
【0389】 表3に実施例29〜40及び比較例3及び4で得た酢酸及び酢酸エチル製造用
触媒1〜触媒14について、各成分の重量比を示す。なお、表中における%は、
各触媒の重量に対する重量%を表す。ヘテロポリ酸の重量%は、無水物での分子
量で換算した値を示した。また、(c)群元素及び(d)群元素については、表
3中の括弧内に、Pd原子に対する各元素の比を示した。
【0390】
【表3】 実施例41〜52及び比較例5及び6[酢酸及び酢酸エチルの製造] 実施例29〜40及び比較例3及び4で得た各酢酸及び酢酸エチル製造用触媒
25.0mlをSUS316製反応管(内径25mm)に充填し、触媒層の反応
ピーク温度160℃、反応圧力は0.8MPa(ゲージ圧)で、エタノール、酸
素、水及び窒素を容量比10:6:25:59の割合に混合したガスを、空間速
度1800h-1にて導入して、反応を行った。生成したガスを冷却し、凝縮した
反応捕集液及びガス成分をガスクロマトグラフィー(島津科学(株)、GC−1
4B、FID及びTCD)にて分析した。
【0391】 触媒の活性度を、時間当たりの触媒リットル当たりで製造された酢酸及び酢酸
エチルのグラム(空間時間収率、STY/単位g/hlcat )として計算し、選択率
を原料エタノールに対する生成物のパーセントとして計算した。
【0392】 反応結果を表4に示す。
【0393】
【表4】 実施例53〜56[酢酸及び酢酸エチルの製造] 実施例38で得た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒10(25.0ml)をSU
S316製反応管(内径25mm)に充填し、触媒層の反応ピーク温度160℃
、反応圧力0.8MPa(ゲージ圧)で、エタノール、酸素、水及び窒素を容量
比(%)X:6:25:(69−X)の割合に混合したガスを、空間速度180
0h-1にて導入して反応を行った。エタノールガスの濃度(X%)を表5に示す
【0394】 生成したガスを冷却し、凝縮した反応捕集液及びガス成分をガスクロマトグラ
フィー(島津科学(株)、GC−14B、FID及びTCD)にて分析した。
【0395】 触媒の活性度を、時間当たりの触媒リットル当たりで製造された酢酸及び酢酸
エチルのグラム(空間時間収率、STY)として計算し、選択率を原料エタノー
ルに対する生成物のパーセントとして計算した。
【0396】 反応結果を同じく表5に示す。
【0397】
【表5】 産業上の利用可能性 以上説明したように、エタノールと酸素から酢酸を得るための触媒において、
パラジウム金属担持触媒中に、(b)周期律表の14族元素、15族元素及び1
6族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び/又は(c)周期
律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び
12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含有する酢酸製造用
触媒を用いれば、従来の触媒に比べ、空時収率が高く、二酸化炭素、アセトアル
デヒド等の選択率が低く、さらに劣化も小さく、従って生産性の高い酢酸の製造
を達成することができる。
【0398】 また、エタノールと酸素から酢酸及び酢酸エチルを得るための触媒において、
金属パラジウム触媒中に、(b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少な
くとも1種の化合物、及び/又は(c)周期律表の14族元素、15族元素及び
16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び/又は(d)周
期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及
び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含有する酢酸及び
酢酸エチル製造用触媒を用いれば、従来の触媒に比べ、空時収率が高く、二酸化
炭素、アセトアルデヒド等の選択率が低く、さらに劣化も小さく、従って生産性
の高い酢酸及び酢酸エチルの製造を達成することができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B01J 23/652 B01J 27/188 Z 23/656 C07C 27/00 340 23/68 51/235 27/188 53/08 C07C 27/00 340 67/08 51/235 67/40 53/08 69/14 67/08 C07B 61/00 300 67/40 B01J 23/64 101Z 69/14 103Z // C07B 61/00 300 104Z (31)優先権主張番号 特願平11−106358 (32)優先日 平成11年4月14日(1999.4.14) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平11−255018 (32)優先日 平成11年9月9日(1999.9.9) (33)優先権主張国 日本(JP) (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,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K R,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV ,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 4G069 AA03 AA08 BA02A BA02B BB07A BB07B BC06A BC06B BC21A BC21B BC22A BC22B BC25A BC25B BC31A BC31B BC33A BC33B BC35A BC35B BC58A BC58B BC60A BC60B BC62A BC62B BC72A BC72B BD05A BD05B BD07A BD07B BD10A BD10B CB07 CB74 DA06 FA02 FB09 FB14 FB45 4H006 AA02 AC46 AC48 BA05 BA07 BA11 BA13 BA14 BA15 BA16 BA17 BA25 BA28 BA29 BA30 BA35 BA55 BA75 BA81 BC13 BC14 BC32 BD10 BD31 BD52 BD70 BE30 BS10 KA06 4H039 CA65 CA66 CC30 CD10 CD30

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 担体上に保持された(a)パラジウム、及び(b)周期律表
    の14族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1
    種の元素を含むエタノールと酸素との反応による酢酸の製造用触媒。
  2. 【請求項2】 担体上に保持された(a)パラジウム、及び(c)周期律表
    の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12
    族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含むエタノールと酸素と
    の反応による酢酸の製造用触媒。
  3. 【請求項3】 担体上に保持された(a)パラジウム、(b)周期律表の1
    4族元素、15族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の
    元素、及び(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族
    元素、11元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を
    含むエタノールと酸素との反応による酢酸の製造用触媒。
  4. 【請求項4】 (a)パラジウムが金属パラジウムである、請求項1〜3の
    いずれかに記載の触媒。
  5. 【請求項5】 担体がシリカである、請求項1〜4のいずれかに記載の触媒
  6. 【請求項6】 (b)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素か
    らなる群から選ばれた少なくとも1種の元素が、セレン、テルル、アンチモン、
    ビスマス、スズ及び鉛から選ばれる、請求項1,3又は5記載の触媒。
  7. 【請求項7】 (c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素
    、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1
    種の元素が、クロム、金、マンガン及び亜鉛から選ばれる、請求項2〜6のいず
    れかに記載の触媒。
  8. 【請求項8】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項1に記載した酢
    酸製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に、(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工
    程。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)周期律表の14族元素、1
    5族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持し
    て酢酸製造用触媒を得る工程。
  9. 【請求項9】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項3に記載した酢
    酸製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に、パラジウム化合物、(b)周期律表の14族元素、15族元素及び1
    6族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(c)周期律表の
    6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族
    元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持してパラジウム化合物
    担持触媒を得る工程。 第2工程 第1工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して酢酸製造用触媒を得
    る工程。
  10. 【請求項10】 以下の第1工程〜第3工程を含む、請求項3に記載した酢
    酸製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体にパラジウム化合物、及び(c)周期律表の6族元素、7族元素、8族元
    素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた
    少なくとも1種の元素を担持してパラジウム化合物担持触媒を得る工程。 第2工程 第1工程で得たパラジウム化合物担持触媒を還元処理して、金属パラジウム担
    持触媒を得る工程。 第3工程 第2工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)周期律表の14族元素、1
    5族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持し
    て酢酸製造用触媒を得る工程。
  11. 【請求項11】 請求項1〜7のいずれかに記載した酢酸製造用触媒の存在
    下に、エタノールと酸素とを反応させることを含む酢酸の製造方法。
  12. 【請求項12】 エタノールと酸素とを水の存在下に反応させる、請求項1
    1記載の方法。
  13. 【請求項13】 エタノールと酸素とを液相で反応させる、請求項11記載
    の方法。
  14. 【請求項14】 エタノールと酸素とを気相で反応させる、請求項14記載
    の方法。
  15. 【請求項15】 原料ガス中の水の濃度が0.1〜50容量%である、請求
    項14記載の方法。
  16. 【請求項16】 原料ガス又は液がアセトアルデヒド及び/又はジエチルエ
    ーテルと混合され、次いで反応が行われる、請求項11〜15のいずれかに記載
    の方法。
  17. 【請求項17】 (a)パラジウム、及び(b)無機酸及びその塩からなる
    群から選ばれた少なくとも1種の化合物を含む、エタノールと酸素との反応によ
    る酢酸及び酢酸エチルの製造用触媒。
  18. 【請求項18】 (a)パラジウム、(b)無機酸及びその塩からなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(c)周期律表の14族元素、15族
    元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含む、エタ
    ノールと酸素との反応による酢酸及び酢酸エチルの製造用触媒。
  19. 【請求項19】 (a)パラジウム、(b)無機酸及びその塩からなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(d)周期律表の6族元素、7族元素
    、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から
    選ばれた少なくとも1種の元素を含む、エタノールと酸素との反応による酢酸及
    び酢酸エチルの製造用触媒。
  20. 【請求項20】 (a)パラジウム、(b)無機酸及びその塩からなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種の化合物、(c)周期律表の14族元素、15族元素
    及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(d)周期
    律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び
    12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含む、エタノールと
    酸素との反応による酢酸及び酢酸エチルの製造用触媒。
  21. 【請求項21】 (a)パラジウムが金属パラジウムである、請求項17〜
    20のいずれかに記載の触媒。
  22. 【請求項22】 (b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくと
    も1種の化合物がリン酸及びその塩、並びにヘテロポリ酸及びその塩から選ばれ
    る、請求項17〜21のいずれかに記載の触媒。
  23. 【請求項23】 (b)無機酸及びその塩からなる群から選ばれた少なくと
    も1種の化合物がヘテロポリ酸及びその塩から選ばれ、ヘテロポリ酸がケイタン
    グステン酸、リンタングステン酸、ケイモリブデン酸、リンモリブデン酸、ケイ
    バナドタングステン酸、リンバナドタングステン酸、ケイバナドモリブデン酸及
    びリンバナドモリブデン酸から選ばれる、請求項17〜22のいずれかに記載の
    触媒。
  24. 【請求項24】 (c)周期律表の14族元素、15族元素及び16族元素
    からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素がセレン、テルル、アンチモン、
    ビスマス及び鉛から選ばれる、請求項18及び20〜23のいずれかに記載の触
    媒。
  25. 【請求項25】 (d)周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元
    素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも
    1種の元素がクロム、金、マンガン及び亜鉛から選ばれる、請求項19〜24の
    いずれかに記載の触媒。
  26. 【請求項26】 触媒成分が担体上に保持されている、請求項17〜25の
    いずれかに記載の触媒。
  27. 【請求項27】 担体がシリカである、請求項26記載の触媒。
  28. 【請求項28】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項17に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程
    。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に(b)無機酸及びその塩からなる群
    から選ばれた少なくとも1種の化合物を担持して酢酸及び酢酸エチル製造用触媒
    を得る工程。
  29. 【請求項29】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項18に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウム、及び(c)周期律表の14族元素、15族元素
    及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して、金属
    パラジウム担持触媒を得る工程。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)無機酸及びその塩からなる
    群から選ばれた少なくとも1種の化合物を担持して酢酸及び酢酸エチル製造用触
    媒を得る工程。
  30. 【請求項30】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項18に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程
    。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に(b)無機酸及びその塩からなる群
    から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(c)周期律表の14族元素、15
    族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して
    、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒を得る工程。
  31. 【請求項31】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項10に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウム、及び(d)周期律表の6族元素、7族元素、8
    族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ば
    れた少なくとも1種の元素を担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に(b)無機酸及びその塩からなる群
    から選ばれた少なくとも1種の化合物を担持して、酢酸及び酢酸エチル製造用触
    媒を得る工程。
  32. 【請求項32】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項19に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程
    。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)無機酸及びその塩からなる
    群から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(d)周期律表の6族元素、7族
    元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群
    から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒
    を得る工程。
  33. 【請求項33】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項20に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウム、及び(c)周期律表の14族元素、15族元素
    及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(d)周期
    律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び
    12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して、金属パラ
    ジウム担持触媒を得る工程。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)無機酸及びその塩からなる
    群から選ばれた少なくとも1種の化合物を担持して、酢酸及び酢酸エチル製造用
    触媒を得る工程。
  34. 【請求項34】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項20に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウムを担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程
    。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)無機酸及びその塩からなる
    群から選ばれた少なくとも1種の化合物、(c)周期律表の14族元素、15族
    元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素、及び(d)
    周期律表の6族元素、7族元素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素
    及び12族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して、酢酸
    及び酢酸エチル製造用触媒を得る工程。
  35. 【請求項35】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項20に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウム、及び(d)周期律表の6族元素、7族元素、8
    族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群から選ば
    れた少なくとも1種の元素を担持して、金属パラジウム担持触媒を得る工程。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に、(b)無機酸及びその塩からなる
    群から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(c)周期律表の14族元素、1
    5族元素及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持し
    て、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒を得る工程。
  36. 【請求項36】 以下の第1工程及び第2工程を含む、請求項20に記載し
    た酢酸及び酢酸エチル製造用触媒の製造方法。 第1工程 担体に(a)金属パラジウム、及び(c)周期律表の14族元素、15族元素
    及び16族元素からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を担持して、金属
    パラジウム担持触媒を得る工程。 第2工程 第1工程で得た金属パラジウム担持触媒に(b)無機酸及びその塩からなる群
    から選ばれた少なくとも1種の化合物、及び(d)周期律表の6族元素、7族元
    素、8族元素、9族元素、10族元素、11族元素及び12族元素からなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種の元素を担持して、酢酸及び酢酸エチル製造用触媒を
    得る工程。
  37. 【請求項37】 請求項17〜27のいずれかに記載した酢酸及び酢酸エチ
    ル製造用触媒の存在下に、エタノールと酸素とを反応させることを含む酢酸及び
    酢酸エチルの製造方法。
  38. 【請求項38】 エタノールと酸素とを水の存在下に反応させる、請求項3
    7記載の方法。
  39. 【請求項39】 エタノールと酸素とを液相で反応させる、請求項37又は
    38記載の方法。
  40. 【請求項40】 エタノールと酸素とを気相で反応させる、請求項37又は
    38記載の方法。
  41. 【請求項41】 原料ガス中の水の濃度が0.1〜50容量%である、請求
    項40記載の方法。
  42. 【請求項42】 原料ガス又は液がアセトアルデヒド及び/又はジエチルエ
    ーテル及び/又はエチレンと混合され、次いで反応が行われる、請求項37〜4
    1のいずれかに記載の方法。
  43. 【請求項43】 原料ガス又は液が酢酸と混合され、次いで反応が行われる
    、請求項37〜41のいずれかに記載の方法。
  44. 【請求項44】 エタノールと酸素との反応により酢酸及び酢酸エチルを得
    た後で、酢酸を反応が行われる反応系に戻しながら、酢酸エチルを回収される反
    応混合物から分離する、請求項43記載の方法。
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