JP2003267925A - Method for continuously producing carboxylic acid ester - Google Patents

Method for continuously producing carboxylic acid ester

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JP2003267925A
JP2003267925A JP2002070760A JP2002070760A JP2003267925A JP 2003267925 A JP2003267925 A JP 2003267925A JP 2002070760 A JP2002070760 A JP 2002070760A JP 2002070760 A JP2002070760 A JP 2002070760A JP 2003267925 A JP2003267925 A JP 2003267925A
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Japan
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reaction
carboxylic acid
acid ester
reactor
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Application number
JP2002070760A
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Japanese (ja)
Inventor
Koushirou Yokota
耕史郎 横田
Tatsuo Yamaguchi
辰男 山口
Toru Watabe
徹 渡部
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Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for continuously producing a carboxylic acid ester stably for a long period by performing reaction of an unsaturated aldehyde with an alcohol in the presence of oxygen in a high unsaturated aldehyde conversion rate and a high unsaturated carboxylic acid ester selectivity. <P>SOLUTION: This method for continuously producing a carboxylic acid ester by performing a reaction of an unsaturated aldehyde with an alcohol in the presence of oxygen by using at least 2 reactors in series is characterized by measuring the pH value of the reaction solution by installing a pH meter at least at the outlet port of the final reactor, and automatically controlling the reaction by changing the feeding rate of a basic compound to the reactor based on the difference between the pH value and the objective value in accordance with a program inputted in advance. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸素の存在下でアルデ
ヒドとアルコールを触媒と反応させてカルボン酸エステ
ルを連続的に製造する方法において、高いアルデヒド転
化率と高いカルボン酸エステル選択率を安定して維持す
る方法を提供する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for continuously producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde and an alcohol with a catalyst in the presence of oxygen to stabilize a high aldehyde conversion rate and a high carboxylic acid ester selectivity. And then provide a way to maintain.

【0002】[0002]

【従来の技術】工業的に有用なメタクリル酸メチル又は
アクリル酸メチルを製造する方法として、メタクロレイ
ン又はアクロレインをメタノールと反応させて直接、メ
タクリル酸メチル又はアクリル酸メチルを製造する酸化
エステル化法が提案されている。この製法ではメタクロ
レイン又はアクロレインをメタノール中で分子状酸素と
反応させることによって行われ、パラジウムと鉛、ビス
マス、タリウム、水銀を含む触媒を用いた例が、特公昭
57−35856〜35861号各公報に、また、パラ
ジウムとこれら金属との金属間化合物を触媒とする例
が、特公昭62−7902号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art An industrially useful method for producing methyl methacrylate or methyl acrylate is an oxidative esterification method for directly producing methyl methacrylate or methyl acrylate by reacting methacrolein or acrolein with methanol. Proposed. In this production method, methacrolein or acrolein is reacted with molecular oxygen in methanol, and an example using a catalyst containing palladium and lead, bismuth, thallium, and mercury is disclosed in JP-B-57-35856-35861. Japanese Patent Publication No. 62-7902 discloses an example in which an intermetallic compound of palladium and these metals is used as a catalyst.

【0003】また、特開平9−216850号公報他に
は、パラジウムとビスマスを用いた触媒が、特開200
1−220367にはルテニウムと鉛を用いた触媒が例
示されている。これらの開示例に示される触媒は全て、
炭酸カルシウム、シリカ、アルミナなどの担体に担持さ
れた固体触媒であり、反応は、これらの固体触媒をアル
コールと不飽和アルデヒドの溶液中に分散させて(以
下、場合により触媒スラリーと略記する)酸素を含むガ
スを吹き込んで行われるのが一般的であり、本件発明者
らも気泡塔反応器を用いてメタクロレインとメタノール
からメタクリル酸メチルを製造する実験を長期にわたり
連続的に行っていた。本件反応の特徴の一つは、反応で
メタクリル酸が生成することで、反応液性が酸性側に偏
り反応が阻害されるため、上記出願特許群にも見られる
ように、通常塩基性物質たとえば苛性ソーダを反応系に
添加して中和無害化し、最も好ましいpHである7に合
わせ込むことで、高いアルデヒド転化率とカルボン酸エ
ステル選択率が実現できる。
A catalyst using palladium and bismuth is disclosed in JP-A-9-216850 and others.
1-220367 exemplifies a catalyst using ruthenium and lead. The catalysts shown in these disclosures are all
A solid catalyst supported on a carrier such as calcium carbonate, silica, or alumina. The reaction is carried out by dispersing these solid catalysts in a solution of an alcohol and an unsaturated aldehyde (hereinafter, abbreviated as catalyst slurry in some cases) oxygen. In general, the present inventors have conducted an experiment of producing methyl methacrylate from methacrolein and methanol using a bubble column reactor continuously for a long period of time. One of the features of this reaction is that methacrylic acid is produced in the reaction, and the reaction liquid is biased to the acidic side to inhibit the reaction. By adding caustic soda to the reaction system to render it neutral and harmless, and adjusting the pH to 7 which is the most preferable, a high aldehyde conversion rate and a high carboxylic acid ester selectivity can be realized.

【0004】しかしながら、本件反応は極めて遅い反応
であり、反応時間は条件にもよるが1時間から最長20
時間もかかる反応であり、一旦塩基性物質の添加量を変
化させると、その結果が得られるまでに何日も必要とす
る(攪拌槽反応器の常識として、滞留時間の3〜4倍の
時間で反応器内液がほぼ全量入れ替わるとして)とい
う、制御し難い反応であった。しかも、実際のプラント
の運転では、たとえば、反応のスタートアップ、シャッ
トダウン、生産量の調整などで、反応条件が大きく変化
する場合はしばしば予想されるため、本件反応のよう
に、条件変更に対する応答が極めて遅い反応の制御方法
は、実用上極めて重要であり、強く求められていた。
However, the present reaction is an extremely slow reaction, and the reaction time varies from 1 hour to a maximum of 20 depending on the conditions.
This is a time-consuming reaction, and once the amount of basic substance added is changed, it takes days until the results are obtained (as a common knowledge of a stirred tank reactor, a time of 3 to 4 times the residence time is required). Therefore, it was a reaction that was difficult to control, because almost all the liquid in the reactor was replaced. Moreover, in actual plant operation, it is often expected that the reaction conditions will change significantly due to, for example, reaction start-up, shutdown, and production volume adjustments. The method of controlling the slow reaction is extremely important in practice and has been strongly demanded.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点に鑑みてなされたものであって、高いアルデヒド
転化率と高いカルボン酸エステル選択率を安定して維持
する方法を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for stably maintaining a high aldehyde conversion rate and a high carboxylic acid ester selectivity. Is.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本件発明者らは、この条
件変更に対する応答の遅さを解決するため,鋭意検討し
た。本件反応では、反応液のpHの値は6〜9が好まし
いのであるが、それ以上の塩基性領域でも、それ以下の
酸性領域でも、アルデヒド転化率、カルボン酸エステル
選択率ともに低下してしまい好ましくないことが判っ
た。反応液のpHの値が中性付近に最適点を持ち、その
前後では反応成績が低下してしまうこと、および、本件
反応では反応条件の変更に対する応答が遅いことのため
に、本件発明者らは、連続反応の実施にあたり、特に反
応時間が長い以下に例示するような場合に、長期に渡り
条件を決め切れない事態に遭遇し大変難儀した。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the slow response to the condition change. In the present reaction, the pH value of the reaction solution is preferably 6 to 9, but both in the basic region above and in the acidic region below, both the aldehyde conversion rate and the carboxylic acid ester selectivity decrease, which is preferable. I knew it wasn't. Since the pH value of the reaction solution has an optimum point in the vicinity of neutrality and the reaction results decrease before and after that, and in the present reaction, the response to changes in the reaction conditions is slow, the present inventors In carrying out the continuous reaction, in particular, when the reaction time was long, as described below, it was extremely difficult to encounter the situation where the conditions could not be determined for a long period of time.

【0007】 1. 予想反応成績を元に目標pH=7として塩基性物
質の転化量を決めた。 2. 反応を開始して安定するまでに1〜2日かかっ
た。 3. そこでpHをチェックしたところpHが6だった
ので塩基性物質を増やした。 4. 2日経ってpHが7まで戻ったが振れが止まら
ず、結局4日後pH8で止まった。 5. 塩基性物質の量を1.の場合と3.の場合の中間
とした。 6. 2日経ってpHが約7に納まった。 7. 反応温度の効果を検討するために、反応温度を上
げた。 8. 1.〜6.の操作を繰り返すこととなり、安定さ
せるのに再び1週間ほど要した。 反応槽1槽で行う場合は、極めて長時間かかったとして
もマニュアル(人間)による制御が可能であろうが、実
際の工業プラントでは、ほぼ完全な原料アルデヒドの転
化を狙って少なくとも2槽以上の反応器を直列に用いる
ため、その制御は困難を極め、マニュアル制御はほぼ不
可能と判断せざるを得ない。
1. Based on the expected reaction results, the conversion amount of the basic substance was determined by setting the target pH = 7. 2. It took 1-2 days for the reaction to start and stabilize. 3. So when I checked the pH, it was 6, so I added more basic substances. 4. After 2 days, the pH returned to 7, but the shaking did not stop, and eventually it stopped at pH 8 4 days later. 5. The amount of basic substance is 1. And 3. In the case of. 6. After 2 days, the pH had reached about 7. 7. The reaction temperature was raised to investigate the effect of reaction temperature. 8. 1. ~ 6. The above procedure was repeated, and it took about one week again to stabilize. If it is carried out in one reaction tank, it may be possible to control manually (human) even if it takes an extremely long time. Since the reactors are used in series, their control is extremely difficult, and it is unavoidable that manual control is almost impossible.

【0008】そこで、本件発明者らは、2槽目出口にp
H計を設置し、連続して、あるいは、毎時定期的にpH
を測定し、その値をもとに比例帯制御方式などのプログ
ラムを用いて制御することで、速やかにpHを所定の値
に集束させ、それを維持する方法を確立し本件発明へと
結び付けることができた。すなわち、本件発明は、 1. 少なくとも二基の反応器を直列に用いて、酸素の
存在下でアルデヒドとアルコールを触媒と反応させてカ
ルボン酸エステルを連続的に製造する方法において、少
なくとも最終反応器出口にpH計を設けて反応溶液のp
H値を測定し、該pH値と目標値との差に基づいて当該
反応器への塩基性化合物の供給速度を、予め組み込まれ
たプログラムに従い変化させて自動制御することを特徴
とするカルボン酸エステルの連続的製造方法に係る。 2. 該触媒がパラジウムおよび/またはルテニウムと
X(Xは鉛、ビスマス、水銀、タリウムから選ばれる少
なくとも1種類以上を示す)を含む触媒である上記1記
載のカルボン酸エステルの連続的製造方法に係る。 3. アルデヒドがアクロレイン又はメタクロレイン
で、アルコールがメタノールである上記1または2記載
のカルボン酸エステルの連続的製造方法に係る。
Therefore, the inventors of the present invention p at the exit of the second tank.
An H meter is installed and the pH is continuously or regularly measured every hour.
By measuring the pH value and controlling it using a program such as a proportional band control method based on the measured value, promptly focus the pH to a predetermined value and establish a method to maintain it, and link it to the present invention. I was able to. That is, the present invention is: In a method for continuously producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde and an alcohol with a catalyst in the presence of oxygen using at least two reactors in series, a pH meter is provided at least at the outlet of the final reactor to carry out the reaction. P of solution
A carboxylic acid characterized by measuring the H value and automatically controlling the rate of supply of the basic compound to the reactor based on the difference between the pH value and the target value by changing it according to a program incorporated in advance. The present invention relates to a continuous method for producing an ester. 2. The method for continuously producing a carboxylic acid ester according to the above 1, wherein the catalyst contains palladium and / or ruthenium and X (X represents at least one selected from lead, bismuth, mercury and thallium). 3. The present invention relates to the continuous production method of a carboxylic acid ester according to 1 or 2, wherein the aldehyde is acrolein or methacrolein and the alcohol is methanol.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下本件発明を詳細に説明する。
本発明において使用するアルデヒドとしては、例えば、
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアル
デヒド、イソブチルアルデヒド、グリオキサールなどの
脂肪族飽和アルデヒド;アクロレイン、メタクロレイ
ン、クロトンアルデヒドなどの脂肪族不飽和アルデヒ
ド;ベンズアルデヒド、トリルアルデヒド、ベンジルア
ルデヒド、フタルアルデヒドなどの芳香族アルデヒド;
並びにこれらアルデヒドの誘導体などがあげられる。こ
れらのアルデヒドは単独もしくは任意の二種以上の混合
物として用いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
Examples of the aldehyde used in the present invention include:
Aliphatic saturated aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, isobutyraldehyde, and glyoxal; unsaturated aliphatic aldehydes such as acrolein, methacrolein, and crotonaldehyde; aromatic aldehydes such as benzaldehyde, tolylaldehyde, benzylaldehyde, and phthalaldehyde;
And derivatives of these aldehydes. These aldehydes can be used alone or as a mixture of two or more kinds.

【0010】特に、アクロレインとメタクロレインは好
ましく用いられる。本発明において使用するアルコール
としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロ
パノール、オクタノールなどの脂肪族飽和アルコール;
エチレングリコール、ブタンジオールなどのジオール;
アリルアルコール、メタリルアルコールなどの脂肪族不
飽和アルコール;ベンジルアルコールなどの芳香族アル
コールなどがあげられる。特にメチルアルコール、エチ
ルアルコールなどの低級アルコールが反応が速やかで好
ましい。これらのアルコールは単独もしくは任意の二種
以上の混合物として用いることができる。
Particularly, acrolein and methacrolein are preferably used. Examples of the alcohol used in the present invention include aliphatic saturated alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and octanol;
Diols such as ethylene glycol and butanediol;
Aliphatic unsaturated alcohols such as allyl alcohol and methallyl alcohol; aromatic alcohols such as benzyl alcohol. Particularly, lower alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol are preferred because of quick reaction. These alcohols can be used alone or as a mixture of two or more kinds.

【0011】本発明反応におけるアルデヒドとアルコー
ルとの使用量比には特に限定はなく例えばアルデヒド/
アルコールのモル比で10〜1/1000のような広い
範囲で実施できるが、一般にはアルデヒドの量が少ない
方が好ましく、1/2〜1/50の範囲にするのが好ま
しい。本発明で使用する酸素は分子状酸素、すなわち酸
素ガス自体又は酸素ガスを反応に不活性な希釈剤、例え
ば窒素、炭酸ガスなどで希釈した混合ガスの形とするこ
とができ、空気を用いることもできる。反応系に存在さ
せる酸素の量は、反応に必要な化学量論量以上、好まし
くは化学量論量の1.2倍以上あれば充分である。
There is no particular limitation on the amount ratio of aldehyde and alcohol used in the reaction of the present invention.
It can be carried out in a wide range such as 10 to 1/1000 in terms of the molar ratio of alcohol, but it is generally preferable that the amount of aldehyde is small, and it is preferable to set it in the range of 1/2 to 1/50. The oxygen used in the present invention may be in the form of molecular oxygen, that is, oxygen gas itself or a mixed gas obtained by diluting oxygen gas with a reaction-inert diluent such as nitrogen or carbon dioxide, and air is used. You can also The amount of oxygen present in the reaction system is sufficient if it is at least the stoichiometric amount necessary for the reaction, preferably at least 1.2 times the stoichiometric amount.

【0012】反応の全圧は減圧から加圧下の任意の広い
圧力範囲で実施することができるが、通常は1〜20k
g/cm2の圧力で実施される。反応系に供給する酸素
の分圧は、反応器出口側の酸素分圧が0.8kg/cm
2以下となるように管理するのが好ましく、より好まし
くは0.4kg/cm2以下である。一方、反応器流出
ガスの酸素濃度が爆発範囲(8%)を越えないように全
圧を設定するとよい。本発明反応は、気相反応、液相反
応、潅液反応などの任意の従来公知の方法で実施でき
る。例えば液相で実施する際には気泡塔反応器、ドラフ
トチューブ型反応器、撹拌槽反応器などの任意の反応器
形式によることができる。反応器形式も固定床式、流動
床式、撹拌槽式などの従来公知の任意の形式によること
ができる。
The total pressure of the reaction can be carried out in any wide pressure range from reduced pressure to increased pressure, but usually 1 to 20 k.
It is carried out at a pressure of g / cm 2 . The partial pressure of oxygen supplied to the reaction system is such that the oxygen partial pressure on the outlet side of the reactor is 0.8 kg / cm.
It is preferable to control it to be 2 or less, and more preferably 0.4 kg / cm 2 or less. On the other hand, it is advisable to set the total pressure so that the oxygen concentration of the reactor outflow gas does not exceed the explosion range (8%). The reaction of the present invention can be carried out by any conventionally known method such as a gas phase reaction, a liquid phase reaction and a perfusion reaction. For example, when it is carried out in the liquid phase, it may be carried out in any reactor type such as a bubble column reactor, a draft tube type reactor and a stirred tank reactor. The reactor type may be any conventionally known type such as a fixed bed type, a fluidized bed type, and a stirring tank type.

【0013】反応は、無溶媒でも実施できるが、反応成
分に対して不活性な溶媒、例えば、ヘキサン、デカン、
ベンゼン、ジオキサンなどを用いて実施することができ
る。本発明に用いる触媒はパラジウムおよび/またはル
テニウムと、X(Xは鉛、ビスマス、水銀、タリウムか
ら選ばれる少なくとも1種類以上の金属)を含むことが
必須である。パラジウムおよび/またはルテニウムとX
が合金、金属間化合物を形成しても良い。
The reaction can be carried out without a solvent, but a solvent inert to the reaction components, such as hexane, decane,
It can be carried out using benzene, dioxane or the like. It is essential that the catalyst used in the present invention contains palladium and / or ruthenium and X (X is at least one metal selected from lead, bismuth, mercury and thallium). Palladium and / or ruthenium and X
May form an alloy or an intermetallic compound.

【0014】また、異種元素としてFe、Te、Ni、
Cr、Co、Cd、In、Ta、Cu、Zn、Zr、H
f、W、Mn、Ag、Re、Sb、Sn、Rh、Ru、
Ir、Pt、Au、Ti、Al、B、Si、Ge、S
e、Ta等を含んでもよい。これらの異種元素は通常、
5重量%、好ましくは1重量%を超えない範囲で含むこ
とができる。さらにはアルカリ金属化合物及びアルカリ
土類金属化合物から選ばれる少なくとも一員を含むもの
は反応活性が高くなるなどの利点がある。アルカリ金
属、アルカリ土類金属は通常0.01〜30重量%、好
ましくは0.01〜5重量%の範囲から選ばれる。
Fe, Te, Ni, and
Cr, Co, Cd, In, Ta, Cu, Zn, Zr, H
f, W, Mn, Ag, Re, Sb, Sn, Rh, Ru,
Ir, Pt, Au, Ti, Al, B, Si, Ge, S
e, Ta, etc. may be included. These different elements are usually
It may be contained in an amount not exceeding 5% by weight, preferably 1% by weight. Further, those containing at least one member selected from alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds are advantageous in that the reaction activity becomes high. The alkali metal and alkaline earth metal are usually selected in the range of 0.01 to 30% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight.

【0015】これらの異種元素、アルカリ金属、アルカ
リ土類金属化合物などは結晶格子間に少量、侵入した
り、結晶格子金属の一部と置換していてもよい。また、
アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属化合物は、触
媒調製時にパラジウム化合物、ルテニウム化合物、ある
いはXの化合物を含む溶液に加えておき担体に吸着ある
いは付着させてもよいし、あらかじめこれらを担持した
担体を利用して触媒を調製することもできる。また、反
応条件下に反応系に添加することも可能である。
A small amount of these different elements, alkali metals, alkaline earth metal compounds, etc. may penetrate into the crystal lattice or may be substituted with a part of the crystal lattice metal. Also,
The alkali metal and / or alkaline earth metal compound may be added to a solution containing a palladium compound, a ruthenium compound, or a compound of X at the time of catalyst preparation and may be adsorbed or attached to a carrier, or a carrier carrying these in advance may be used. It can also be utilized to prepare the catalyst. It is also possible to add it to the reaction system under the reaction conditions.

【0016】これらの触媒構成要素は単独にあるいはシ
リカ、アルミナ、シリカアルミナ、チタン、炭酸塩、水
酸化物、活性炭、ジルコニアなどの担体に担持されたも
のがよい。本発明におけるパラジウムおよび/またはル
テニウム担持触媒の担持量は、特に限定はないが、通常
0.1〜20重量%、好ましくは1〜10重量%であ
り、アルカリ金属化合物もしくはアルカリ土類金属化合
物を使用する場合、担持量は、通常、0.01〜30重
量%、好ましくは0.01〜15重量%である。
These catalyst constituents may be supported alone or on a carrier such as silica, alumina, silica-alumina, titanium, carbonate, hydroxide, activated carbon or zirconia. The amount of the palladium- and / or ruthenium-supported catalyst supported in the present invention is not particularly limited, but is usually 0.1 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight, and the amount of alkali metal compound or alkaline earth metal compound When used, the supported amount is usually 0.01 to 30% by weight, preferably 0.01 to 15% by weight.

【0017】本発明の触媒は公知の調製方法で準備する
ことができる。代表的な触媒調製方法について説明すれ
ば、たとえば、可溶性の鉛化合物および塩化パラジウム
などの可溶性のパラジウム塩を含む水溶液に担体を加え
て加温含浸させ、パラジウム、鉛を含浸する。ついでホ
ルマリン、ギ酸、ヒドラジンあるいは水素ガスなどで還
元する。この例で示すならば、パラジウムを担持する前
に鉛を担持してもよいし、パラジウムと鉛を同時に担持
してもよい。触媒調製のために用いられるパラジウム化
合物及びルテニウム化合物は、例えば蟻酸塩、酢酸塩な
どの有機酸塩、硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩のごとき無機酸
塩、アンミン錯体、ベンゾニトリル錯体、アセチルアセ
トナート錯体、カルボニル錯体などの有機金属錯体、酸
化物、水酸化物などのなかから適宜選ばれるが、パラジ
ウム化合物としては塩化パラジウム、酢酸パラジウムな
どが、ルテニウム化合物としては塩化ルテニウムなどが
好ましい。
The catalyst of the present invention can be prepared by a known preparation method. A typical catalyst preparation method will be described. For example, a carrier is added to an aqueous solution containing a soluble lead compound and a soluble palladium salt such as palladium chloride, and the mixture is warmed and impregnated with palladium and lead. Then, it is reduced with formalin, formic acid, hydrazine or hydrogen gas. In this example, lead may be loaded before loading palladium, or palladium and lead may be loaded simultaneously. Palladium compounds and ruthenium compounds used for catalyst preparation include organic acid salts such as formate salts and acetate salts, inorganic acid salts such as sulfates, hydrochlorides and nitrates, ammine complexes, benzonitrile complexes, acetylacetonate complexes. , An organic metal complex such as a carbonyl complex, an oxide, a hydroxide, or the like, but the palladium compound is preferably palladium chloride, palladium acetate, or the like, and the ruthenium compound is preferably ruthenium chloride or the like.

【0018】Xの化合物としては硝酸塩、酢酸塩などの
無機塩、ホスフィン錯体など有機金属錯体を用いること
ができ、硝酸塩、酢酸塩などが好適である。またアルカ
リ金属化合物、アルカリ土類金属化合物についても有機
酸塩、無機酸塩、水酸化物などから選ばれる。触媒の使
用量は、反応原料の種類、触媒の組成や調製法、反応条
件、反応形式などによって大巾に変更することができ、
特に限定はないが、触媒をスラリー状態で反応させる場
合には反応液1リットル中に0.04〜0.5kg使用
するのが好ましい。
As the compound of X, inorganic salts such as nitrates and acetates, and organic metal complexes such as phosphine complexes can be used, and nitrates and acetates are preferable. The alkali metal compound and alkaline earth metal compound are also selected from organic acid salts, inorganic acid salts, hydroxides and the like. The amount of the catalyst used can be widely changed depending on the type of reaction raw material, the composition and preparation method of the catalyst, the reaction conditions, the reaction format, etc.
Although not particularly limited, when the catalyst is reacted in the slurry state, it is preferable to use 0.04 to 0.5 kg in 1 liter of the reaction liquid.

【0019】本発明の反応は、反応系にアルカリ金属も
しくはアルカリ土類金属の化合物(例えば、酸化物、水
酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩など)を添加して反応系
のpHを6〜9に保持することが好ましい。特にpHを
6以上にすることで触媒中のX成分の溶解を防ぐ効果が
ある。これらのアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属
の化合物は単独もしくは二種以上組み合わせて使用する
ことができる。本件発明は、この塩基性化合物の添加方
法に係るものである。表1には、反応液pHとアルデヒ
ド転化率(モル%)、カルボン酸エステル選択率(モル
%)の関係を示した。反応条件は後述参考製造例に準
じ、1槽反応で実施した。pH=7付近でアルデヒド転
化率、カルボン酸エステル選択率ともに最大値を持つこ
とが判る。
In the reaction of the present invention, the pH of the reaction system is adjusted to 6 to 6 by adding an alkali metal or alkaline earth metal compound (eg, oxide, hydroxide, carbonate, carboxylate) to the reaction system. It is preferable to hold at 9. Particularly, setting the pH to 6 or higher has the effect of preventing the dissolution of the X component in the catalyst. These alkali metal or alkaline earth metal compounds can be used alone or in combination of two or more. The present invention relates to a method of adding this basic compound. Table 1 shows the relationships among the reaction solution pH, the aldehyde conversion rate (mol%), and the carboxylic acid ester selectivity (mol%). The reaction conditions were carried out in a one-tank reaction according to the reference production example described later. It is understood that both the aldehyde conversion rate and the carboxylic acid ester selectivity have the maximum values at around pH = 7.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】本発明においては、上記関係を数式化した
プログラムを予めコンピューターに組み込むことによ
り、測定したpH値を使用して反応器への塩基性化合物
の添加量を自動制御して、所望する目標pHに近づける
ことができる。制御プログラムは既知の種々の方法を採
用することができ、比例帯制御、比例帯微分制御、比例
帯積分制御、平衡値予測方式などが例示される。プロセ
ス制御に頻繁に用いられるいわゆるPID制御も好まし
い制御方法の一つである。
In the present invention, a program in which the above relationships are mathematically expressed is incorporated into a computer in advance, and the amount of the basic compound added to the reactor is automatically controlled using the measured pH value to obtain a desired target. It can approach pH. Various known methods can be adopted as the control program, and proportional band control, proportional band differential control, proportional band integral control, equilibrium value prediction method, etc. are exemplified. So-called PID control, which is frequently used for process control, is also one of the preferable control methods.

【0022】本発明において使用するpH計は、通常市
販されているpH計であればいかなるものであってもよ
い。有機溶媒系での測定となるため、ガラス電極式pH
計などが好ましく例示される。該pH計は、少なくとも
最終反応器出口に設置される。好ましくは各反応器出口
に設置されるが、必ずしも全ての反応器に対応して設置
する必要はない。例えば、最終反応器の出口のみにpH
計を設置して、該pHにより最終反応器、あるいは更に
それより上流の反応器の塩基性物質添加量を自動制御す
ることで所定のpH値に合わせ込むこともできる。
The pH meter used in the present invention may be any commercially available pH meter. Since the measurement is performed in an organic solvent system, glass electrode pH
Preferred examples include meters and the like. The pH meter is installed at least at the final reactor outlet. It is preferably installed at the outlet of each reactor, but it is not always necessary to install it at all reactors. For example, only at the outlet of the final reactor is the pH
It is also possible to adjust to a predetermined pH value by installing a meter and automatically controlling the addition amount of the basic substance in the final reactor or the reactor further upstream thereof depending on the pH.

【0023】本発明における自動制御は、定常状態にお
ける反応液のpH値の制御のみならず、スタートアップ
から定常状態へ、定常状態から次の条件へ、定常状態か
らシャットダウンへ、といった場合にも迅速に目標pH
値に近づける制御にも使用することができる。本発明反
応は、100℃以上の高温でも実施できるが、好ましく
は30〜100℃、さらに好ましくは60〜90℃であ
る。反応時間は特に限定されるものではなく、設定した
条件により異なるので一義的には決められないが 通常
1〜20時間である。以下、実施例をもって本発明の実
施の形態を具体的に説明する。
The automatic control according to the present invention not only controls the pH value of the reaction solution in the steady state, but also promptly in the case of from the startup to the steady state, from the steady state to the next condition, and from the steady state to the shutdown. Target pH
It can also be used for control to approach the value. The reaction of the present invention can be carried out at a high temperature of 100 ° C or higher, but is preferably 30 to 100 ° C, more preferably 60 to 90 ° C. The reaction time is not particularly limited and cannot be uniquely determined because it depends on the set conditions, but it is usually 1 to 20 hours. Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to examples.

【0024】(参考製造例)担体として富士シリシア社
製のシリカゲル (キャリアクト10 商品名 平均粒子
径 50μm)にパラジウム5重量%、鉛5重量%、マ
グネシウム4重量%を担持した触媒150gを、液相部
が1.2リットルで触媒分離器の付いたステンレス製外
部循環型気泡塔反応器に仕込み、34重量%のメタクロ
レイン/メタノールを0.54リットル/h、NaOH
/メタノールを0.06リットル/hで供給し、温度8
0℃、圧力5.03kg/cm2で空気を供給しながら
反応を行った。反応は3槽直列反応器を用いて行った。
(Reference Production Example) As a carrier, 150 g of a catalyst prepared by supporting 5% by weight of palladium, 5% by weight of lead and 4% by weight of magnesium on silica gel manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd. (Carrieract 10 trade name, average particle size 50 μm) was prepared. A stainless steel external circulation type bubble column reactor with a phase part of 1.2 liters and a catalyst separator was charged, and 34 wt% of methacrolein / methanol was 0.54 liters / h, NaOH.
/ Methanol at 0.06 liter / h, temperature 8
The reaction was carried out while supplying air at 0 ° C. and a pressure of 5.03 kg / cm 2 . The reaction was carried out using a 3-tank series reactor.

【0025】供給原料液中の鉛濃度が20ppmとなる
ように酢酸鉛をメタクロレイン/メタノールに溶かして
連続的に供給した。一方、反応器出口酸素濃度は、1段
反応器で4モル%(酸素分圧0.20kg/cm2)と
なるように空気量を調整しながら反応器に空気を供給し
た。1段反応器の出口ガスは2段反応器に通気し、2段
反応器の反応器出口酸素濃度が2.2%となるように不
足分の空気を追加し、反応圧力4.6kg/cm2で反
応を行った。さらに、2段反応器の出口ガスを3段反応
器に通気し、3段反応器の反応器出口酸素濃度が1.2
%となるように不足分の空気を追加し、反応圧力4.2
kg/cm2で反応を行った。反応液のpHは、7.1
を目標値として、NaOH/メタノール溶液とメタノー
ル溶液の送液量を調整して合計で上記送液量となるよう
に濃度を調整して行った。
Lead acetate was dissolved in methacrolein / methanol so as to have a lead concentration of 20 ppm in the raw material solution and continuously supplied. On the other hand, air was supplied to the reactor while adjusting the amount of air so that the oxygen concentration at the reactor outlet was 4 mol% (oxygen partial pressure 0.20 kg / cm 2 ) in the one-stage reactor. The outlet gas of the first-stage reactor was ventilated to the second-stage reactor, and the insufficient air was added so that the oxygen concentration at the outlet of the reactor of the second-stage reactor was 2.2%, and the reaction pressure was 4.6 kg / cm. The reaction was carried out at 2 . Further, the outlet gas of the two-stage reactor is ventilated into the three-stage reactor so that the oxygen concentration at the outlet of the reactor of the three-stage reactor is 1.2.
Add the deficient air so that the reaction rate becomes 4.2.
The reaction was carried out at kg / cm 2 . The pH of the reaction solution is 7.1.
Was set as the target value, and the solution feeding amounts of the NaOH / methanol solution and the methanol solution were adjusted to adjust the concentrations so that the total solution feeding amount was obtained.

【0026】反応成績は以下のように求めた。 (1)アルデヒド転化率(モル%)、カルボン酸エステ
ル選択率(モル%) 反応液ならびに反応器出口ガスの分析は、通常のガスク
ロマトグラム法にて、島津製作所製GC−8A型機に化
学品検査協会製G−100カラム(ほぼ沸点順に溶出す
る)を装着し、恒温槽をプログラム昇温させて、水素炎
検出器(FID)を用いて行った.。 (2)高沸生成物の分析 高沸点化合物、低重合度化合物などのいわゆる高沸成分
は、ガスクロマトグラフ法でカルボン酸より高沸点の化
合物をもってし、FID検出ピークのうち、カルボン酸
が溶出する保持時間よりも後ろで溶出する成分のピーク
面積を合計し、カルボン酸エステルの面積で割った割合
として標記することとする。
The reaction results were determined as follows. (1) Aldehyde conversion rate (mol%), carboxylic acid ester selectivity (mol%) The reaction liquid and the reactor outlet gas were analyzed by an ordinary gas chromatogram method using a Shimadzu GC-8A type chemical product. An inspection association G-100 column (eluting in the order of boiling points) was attached, the temperature of the thermostat was programmed, and the hydrogen flame detector (FID) was used. (2) Analysis of high-boiling products So-called high-boiling components such as high-boiling compounds and low-polymerization compounds have compounds having a boiling point higher than that of the carboxylic acid by gas chromatography, and the carboxylic acid is eluted from the FID detection peak. The peak areas of the components that elute after the retention time are summed up and divided by the area of the carboxylic acid ester.

【0027】[0027]

【実施例1】各反応器の出口にpH計を設けて、毎時1
回計測し、比例帯制御法を用いてNaOHの濃度を制御
した。反応は200時間行い、200時間分の反応液を
タンクに貯蔵し、この液を分析して反応成績とした。メ
タクロレイン転化率、メタクリル酸メチル選択率、高沸
物の割合、200時間反応中のpH値の最大振れ幅を表
2にまとめた。
Example 1 A pH meter was provided at the outlet of each reactor,
Measurement was performed once, and the concentration of NaOH was controlled using the proportional band control method. The reaction was carried out for 200 hours, and the reaction solution for 200 hours was stored in a tank, and this solution was analyzed to obtain the reaction result. Table 2 shows the conversion of methacrolein, the selectivity of methyl methacrylate, the proportion of high boiling substances, and the maximum fluctuation range of the pH value during the reaction for 200 hours.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】[0029]

【実施例2】最終反応器出口のみにpH計を設けた以外
は、実施例1と同様に反応を実施した。
Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that a pH meter was provided only at the outlet of the final reactor.

【0030】[0030]

【比較例1】最終反応器出口にpH 計を設置せず、該個
所において滞留時間の4倍間隔を目安に逐次サンプリン
グを実施して反応液のpHを測定し、pH値を目標値に保
持すべく比例帯制御法に準じてNaOH供給濃度を調整
した。他は、実施例1と同様にして実施した。
[Comparative Example 1] A pH meter was not installed at the outlet of the final reactor, and the pH of the reaction solution was measured by carrying out sequential sampling at this location at intervals of four times the residence time as a guide, and the pH value was kept at the target value. Therefore, the NaOH supply concentration was adjusted according to the proportional band control method. Others were the same as in Example 1.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明のカルボン酸エステル製造方法に
よれば、高いアルデヒド転化率と高いカルボン酸エステ
ル選択率を実現し、長期にわたり安定して連続的にカル
ボン酸エステルを製造することが可能であり、工業的有
用性が高い。
According to the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, a high aldehyde conversion rate and a high carboxylic acid ester selectivity can be realized, and a carboxylic acid ester can be continuously produced stably over a long period of time. There is high industrial utility.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC46 AC48 BA07 BA09 BA11 BA13 BA23 BA25 BA55 BC10 BC11 BC16 BC18 BC31 BC32 BC34 BD20 BD80 BE30 KA06 KC14 4H039 CA65 CA66 CC30 CD30    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4H006 AA02 AC46 AC48 BA07 BA09                       BA11 BA13 BA23 BA25 BA55                       BC10 BC11 BC16 BC18 BC31                       BC32 BC34 BD20 BD80 BE30                       KA06 KC14                 4H039 CA65 CA66 CC30 CD30

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも二基の反応器を直列に用い
て、酸素の存在下でアルデヒドとアルコールを触媒と反
応させてカルボン酸エステルを連続的に製造する方法に
おいて、少なくとも最終反応器出口にpH計を設けて反
応溶液のpH値を測定し、該pH値と目標値との差に基
づいて当該反応器への塩基性化合物の供給速度を予め組
み込まれたプログラムに従い変化させて自動制御するこ
とを特徴とするカルボン酸エステルの連続的製造方法。
1. A method for continuously producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde and an alcohol with a catalyst in the presence of oxygen using at least two reactors in series, wherein at least a pH value is present at a final reactor outlet. A meter is provided to measure the pH value of the reaction solution, and based on the difference between the pH value and the target value, the supply rate of the basic compound to the reactor is changed according to a pre-installed program and automatically controlled. A method for continuously producing a carboxylic acid ester, comprising:
【請求項2】 該触媒がパラジウムおよび/またはルテ
ニウムとX(Xは鉛、ビスマス、水銀、タリウムから選
ばれる少なくとも1種類以上を示す)を含む触媒である
請求項1記載のカルボン酸エステルの連続的製造方法。
2. The continuous carboxylic acid ester according to claim 1, wherein the catalyst comprises palladium and / or ruthenium and X (X represents at least one selected from lead, bismuth, mercury and thallium). Manufacturing method.
【請求項3】 アルデヒドがアクロレイン又はメタクロ
レインで、アルコールがメタノールである請求項1また
は2記載のカルボン酸エステルの連続的製造方法。
3. The continuous process for producing a carboxylic acid ester according to claim 1, wherein the aldehyde is acrolein or methacrolein and the alcohol is methanol.
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