JP2003267928A - Method for continuously producing carboxylic acid ester - Google Patents

Method for continuously producing carboxylic acid ester

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JP2003267928A
JP2003267928A JP2002070759A JP2002070759A JP2003267928A JP 2003267928 A JP2003267928 A JP 2003267928A JP 2002070759 A JP2002070759 A JP 2002070759A JP 2002070759 A JP2002070759 A JP 2002070759A JP 2003267928 A JP2003267928 A JP 2003267928A
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Japan
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reactor
reaction
acid ester
partial pressure
carboxylic acid
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JP2002070759A
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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 an unsaturated 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 the unsaturated carboxylic acid ester stably for a long period by performing the reaction of the unsaturated aldehyde with the alcohol in the presence of oxygen is characterized by controlling an oxygen partial pressure distribution in the reactor within a range of 4-1/4 fold of an average oxygen partial pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】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関し、アルデヒド転化率を低
下させたり、アルコール同士の反応による所望でないカ
ルボン酸エステルの顕著な副生を招くことなく、高いア
ルデヒド転化率と高い所望のカルボン酸エステル選択率
を同時に実現するカルボン酸エステルの連続的製造法を
提供する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for continuously producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde with an alcohol in the presence of oxygen, which is not desirable due to a decrease in aldehyde conversion rate or a reaction between alcohols. Provided is a continuous production method of a carboxylic acid ester which simultaneously achieves a high aldehyde conversion rate and a high desired carboxylic acid ester selectivity without causing a significant by-product of the carboxylic acid ester.

【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 As a method for producing industrially useful methyl methacrylate or methyl acrylate, methacrolein or acrolein is directly reacted with methanol.
An oxidative esterification method for producing methyl methacrylate or methyl acrylate has been proposed. In this production method, methacrolein or acrolein is reacted with molecular oxygen in methanol. An example using a catalyst containing palladium and lead, bismuth, thallium, and mercury is disclosed in JP-B-57-35856-35861. And again
An example of using an intermetallic compound of palladium and these metals as a catalyst is disclosed in JP-B-62-7902.

【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。これら触媒を用いた反応はアルコール、
アルデヒド、触媒のスラリー液相に、酸素を含んだガス
を吹き込む方式で実施され、空気あるいは空気を窒素な
どで希釈したガスを用いることが一般的であり、本件発
明者らも、メタクロレインとメタノールからメタクリル
酸メチルを合成する反応を、気泡塔反応器を用いて触媒
スラリーに窒素で希釈した空気を吹き込んで反応を実施
していた。
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 reaction using these catalysts is alcohol,
The slurry liquid phase of the aldehyde and the catalyst is carried out by a method of blowing a gas containing oxygen, and it is common to use air or a gas obtained by diluting air with nitrogen or the like. The reaction for synthesizing methyl methacrylate from was carried out by blowing air diluted with nitrogen into the catalyst slurry using a bubble column reactor.

【0004】反応の供される酸素は反応スラリー中の気
泡から溶解−拡散するため、効率的に酸素を溶解させ供
給するためには、たとえば気泡塔反応器では、反応器内
のガス線速を小さくする、すなわち、反応器内での気泡
の滞留時間を長く取ったり、細かい気泡を発生させるな
どの方策が採られる。ところが、ガス線速を小さくとり
過ぎると、メタノール同士の反応で副生するギ酸メチル
が増加したり、メタクロレイン転化率が低下したりとい
う不都合が生じることが判った。
The oxygen supplied to the reaction is dissolved and diffused from the bubbles in the reaction slurry. Therefore, in order to efficiently dissolve and supply the oxygen, for example, in a bubble column reactor, the gas linear velocity in the reactor is set to Measures such as making it smaller, that is, making the residence time of bubbles in the reactor longer and generating fine bubbles, are taken. However, it has been found that when the gas linear velocity is set too low, methyl formate produced as a by-product in the reaction between methanol increases and the methacrolein conversion rate decreases.

【0005】逆にガス線速を大きく取った場合には、余
分な希釈用窒素が必要となったり、出口ガス量が増える
に伴い同伴蒸発してくる有機物を冷却し反応器へ戻さな
ければならなかったり、触媒スラリーの流動が激しくな
り過ぎて触媒の粉化劣化を招く危険もあり、コストを考
え長期運転まで考慮した場合には、むやみにガス線速を
上げることも難しい。そこで、どの程度のガス線速なら
ば許容されるのかという問題の解決が求められていた。
On the contrary, when the linear velocity of gas is increased, extra diluting nitrogen is required, and as the outlet gas amount increases, it is necessary to cool the organic substances that are vaporized together and return them to the reactor. There is also a risk that the catalyst slurry will not flow or the flow of the catalyst slurry will become too violent, resulting in deterioration of the catalyst into powder. Therefore, it is difficult to increase the gas linear velocity unnecessarily when considering the cost and long-term operation. Therefore, there has been a demand for solving the problem of what linear gas velocity is acceptable.

【0006】[0006]

【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.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
反応器内の酸素の挙動について詳細に検討したところ、
反応器内の酸素分圧分布をある範囲以内に均一化するこ
とで、上記のギ酸メチルといった不都合な副生物を低減
でき、かつ、高いアルデヒド転化率と高い所望のカルボ
ン酸エステル選択率も確保できることが判り、本発明の
端緒を得た。ガス線速を上げるという方策はこの酸素分
圧分布を均一化する一つの方策であり、他にも、高い分
圧の酸素を吹き込むと同時に反応器内を攪拌すること、
少量のガスを何か所かに分散させて吹き込むなどの方策
を取ることでも、同様に優れた反応成績を得られること
を見出し、本件発明を完成させることができた。
Therefore, the present inventors have
When the behavior of oxygen in the reactor was examined in detail,
By homogenizing the oxygen partial pressure distribution in the reactor within a certain range, it is possible to reduce the above-mentioned inconvenient by-products such as methyl formate, and also to secure a high aldehyde conversion rate and a high desired carboxylic acid ester selectivity. Was found, and the beginning of the present invention was obtained. The strategy of increasing the gas linear velocity is one of the measures to make the oxygen partial pressure distribution uniform, and in addition, blowing a high partial pressure of oxygen and stirring the inside of the reactor at the same time,
The inventors have found that the same excellent reaction results can be obtained by taking measures such as dispersing and blowing a small amount of gas in some places, and have completed the present invention.

【0008】すなわち、本件発明は、 1. 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、反応器内の酸素分圧分布を、平均酸素分圧の
4〜1/4倍の範囲に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法に係る。 2. 反応が、反応器入口と反応器出口の酸素分圧を、
平均酸素分圧に対して4〜1/4倍の範囲で運転するこ
とを特徴とする上記1記載のカルボン酸エステルの連続
的製造法に係る。
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, the oxygen partial pressure distribution in the reactor is set to a range of 4 to 1/4 times the average oxygen partial pressure. The present invention relates to a continuous production method of a carboxylic acid ester characterized by controlling. 2. The reaction produces oxygen partial pressures at the reactor inlet and the reactor outlet,
The present invention relates to the continuous production method of a carboxylic acid ester according to the above 1, which is operated in a range of 4 to 1/4 times the average oxygen partial pressure.

【0009】3. 反応が、反応器出口ガスの一部を反
応器へリサイクルさせることを特徴とする上記1記載の
カルボン酸エステルの連続的製造法に係る。 4. 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種類以上の金属を示す)を含む触媒であるこ
とを特徴とする上記1ないし3記載のカルボン酸エステ
ルの連続的製造法に係る。 5. 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4記載のカルボ
ン酸エステルの連続的製造法に係る。
3. The reaction relates to the continuous production method of a carboxylic acid ester according to the above 1, wherein a part of the reactor outlet gas is recycled to the reactor. 4. 4. The carboxylic acid according to any one of 1 to 3 above, wherein the catalyst is a catalyst containing palladium and / or ruthenium and X (X represents at least one metal selected from lead, bismuth, mercury and thallium). It relates to a continuous production method of an ester. 5. The present invention relates to the continuous production method of a carboxylic acid ester according to the above 4, wherein the aldehyde is acrolein or methacrolein and the alcohol is methanol.

【0010】[0010]

【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.

【0011】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.

【0012】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 ratio of aldehyde to 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.

【0013】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。酸素濃度の測定は、サ
ンプリングしたガスを一旦コンデンサーなどで充分冷却
し有機物蒸気を凝縮させた後、室温にて測定した。酸素
濃度計はいかなる形式のものでも良く、市販の拡散電極
式酸素濃度計などが好ましく例示される。
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 oxygen concentration was measured at room temperature after the sampled gas was once sufficiently cooled with a condenser or the like to condense organic vapor. The oxygen concentration meter may be of any type, and a commercially available diffusion electrode type oxygen concentration meter is preferably exemplified.

【0014】反応系に供給する酸素の分圧は、全圧に上
記測定方法によった酸素濃度を乗じた値をもってなし
た。反応器出口側の酸素分圧が0.8kg/cm2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、一層好ましくは0.2kg/
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 partial pressure of oxygen supplied to the reaction system was a value obtained by multiplying the total pressure by the oxygen concentration according to the above measuring method. The oxygen partial pressure on the outlet side of the reactor is preferably controlled to be 0.8 kg / cm 2 or less, more preferably 0.4 kg / cm 2 or less, and further preferably 0.2 kg / cm 2.
It is not more than cm 2 . 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.

【0015】本件発明が教示するところは、反応器内に
おける酸素分圧分布の好ましい範囲と、その制御方法で
ある。反応器内の酸素分圧は、反応器入口と反応器出口
の酸素分圧の相乗平均で表される平均酸素分圧に対し
て、最大でその4倍、最小でその1/4倍の範囲に入っ
ていることが必須であり、より狭い範囲であるほど好ま
しい。酸素分圧分布が4倍から1/4倍の範囲をこえて
広いと、酸素分圧が高いところではアルデヒドの分解が
顕著となり所望とするカルボン酸エステル選択性が悪化
したりアルコール同士の反応による所望していないカル
ボン酸エステルの副生が顕著となり不都合であり、酸素
分圧が低いところではアルデヒド転化率が低下し不都合
である。
The teaching of the present invention is the preferred range of oxygen partial pressure distribution in the reactor and its control method. The oxygen partial pressure in the reactor is within a range of 4 times at the maximum and 1/4 times at the minimum with respect to the average oxygen partial pressure expressed by the geometric mean of the oxygen partial pressures at the inlet and the outlet of the reactor. It is indispensable that the content is within the range, and the narrower the range, the better. When the oxygen partial pressure distribution is wider than the range of 4 times to 1/4 times, the decomposition of the aldehyde becomes remarkable at the place where the oxygen partial pressure is high, and the desired carboxylic acid ester selectivity is deteriorated or the reaction between alcohols is caused. It is inconvenient because undesired by-product of carboxylic acid ester becomes remarkable, and in a place where oxygen partial pressure is low, the aldehyde conversion rate is lowered, which is inconvenient.

【0016】酸素分圧分布は、用いる反応器の形式によ
って異なるため、以下代表的な反応器の場合を例示し、
あわせて、平均酸素分圧も定義する。本件反応を気泡塔
反応器で実施する場合には、酸素分圧は反応器入口(底
部)から反応器出口(上部)に向かって酸素分圧は単調
に減少する。したがって、平均酸素分圧は反応器入口と
反応器出口の酸素分圧の相乗平均となる。ドラフトチュ
ーブ型反応器も気泡塔反応器に準じた酸素分圧分布を示
す反応器である。本件反応を攪拌槽反応器で実施する場
合は、酸素を含むガスを吹き込んだその瞬間に、攪拌に
より酸素分圧が均一化されてしまうため、平均酸素分圧
は事実上反応器出口酸素分圧と等しい。酸素分圧の制御
方法は種々の方法を取ることが可能であり、以下にその
一部を列挙する。
Since the oxygen partial pressure distribution varies depending on the type of reactor used, the case of a typical reactor will be exemplified below.
At the same time, the average oxygen partial pressure is also defined. When the present reaction is carried out in a bubble column reactor, the oxygen partial pressure decreases monotonically from the reactor inlet (bottom) toward the reactor outlet (top). Therefore, the average oxygen partial pressure is the geometric mean of the oxygen partial pressures at the reactor inlet and the reactor outlet. The draft tube reactor is also a reactor exhibiting an oxygen partial pressure distribution similar to that of a bubble column reactor. When the present reaction is carried out in a stirred tank reactor, the oxygen partial pressure is made uniform by stirring at the moment when the gas containing oxygen is blown, so the average oxygen partial pressure is actually the oxygen partial pressure at the reactor outlet. Is equal to Various methods can be used to control the oxygen partial pressure, some of which are listed below.

【0017】1. 気泡塔反応器などで、反応に必要な
酸素を大量の窒素で希釈して吹き込み、ガスの滞留時間
を短くして反応で酸素が消費されることに伴う分圧低下
を小さく抑える方法。 2. 大量の窒素の代わりに、酸素濃度の低下した反応
器出口ガスを一部リサイクルして用いる上記1.記載の
方法。 3. 攪拌槽反応器などで、反応に必要な酸素を含む希
釈した空気あるいは空気を吹き込み、反応器内を攪拌す
ることで、酸素分圧分布を均一化する方法。 4. 気泡塔反応器でも、反応に必要な酸素を何ヶ所か
に分割して吹き込むことで、反応器内の酸素分圧変動を
小さく抑える方法。
1. In a bubble column reactor, etc., oxygen required for the reaction is diluted with a large amount of nitrogen and then blown in to shorten the gas residence time and suppress the decrease in partial pressure due to the consumption of oxygen in the reaction. 2. In place of a large amount of nitrogen, the reactor outlet gas having a reduced oxygen concentration is partially recycled and used. The method described. 3. A method of homogenizing the oxygen partial pressure distribution by blowing diluted air or air containing oxygen necessary for the reaction in a stirred tank reactor and stirring the inside of the reactor. 4. Even in a bubble column reactor, the oxygen required for the reaction is divided into several parts and blown in at several points to suppress fluctuations in the oxygen partial pressure in the reactor.

【0018】いずれの方法も、工業的に実施可能な方策
であり、好ましい実施様態である。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。
Either method is an industrially feasible measure and is a preferred embodiment. The reaction can be carried out without a solvent, but can be carried out using a solvent inert to the reaction components, for example, hexane, decane, benzene, dioxane and 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.

【0019】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.

【0020】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.

【0021】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.

【0022】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。
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.

【0023】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 palladium compound and ruthenium compound used for preparing the catalyst include organic acid salts such as formate salts and acetate salts, inorganic acid salts such as sulfates, hydrochlorides and nitrates, ammine complexes, benzonitrile complexes and acetyl. It is appropriately selected from organic metal complexes such as an acetonate complex and a carbonyl complex, oxides, hydroxides and the like. Palladium compounds such as palladium chloride and palladium acetate are preferred, and ruthenium compounds such as ruthenium chloride are preferred.

【0024】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.

【0025】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。
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 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.

【0026】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。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および凝縮器
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0.5
4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80℃、圧力5.03kg/c
2で空気を供給しながら反応を行った。反応液のpH
は、7.1となるようにNaOH/メタノール溶液の濃
度を調整して行った。
The reaction time is not particularly limited,
It is usually 1 to 20 hours, although it cannot be determined uniquely because it depends on the set conditions. Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to examples. As a carrier, silica gel manufactured by Fuji Silysia Ltd.
150 g of catalyst in which 5% by weight of palladium, 5% by weight of lead and 4% by weight of magnesium are supported on an average particle size of 50 μm)
Was charged into a stainless steel external circulation bubble column reactor having a liquid phase part of 1.2 liter and equipped with a catalyst separator and a condenser, and 34 wt% of methacrolein / methanol was added to 0.5
4 liter / h, NaOH / methanol at 0.06 liter / h, temperature 80 ° C, pressure 5.03 kg / c
The reaction was carried out while supplying air at m 2 . PH of reaction solution
Was performed by adjusting the concentration of the NaOH / methanol solution so that it became 7.1.

【0027】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、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、約200時
間反応を継続した。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。
Lead acetate was dissolved in methacrolein / methanol so as to have a lead concentration of 20 ppm in the feedstock 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 ), and the reaction was continued for about 200 hours. For analysis of the reaction liquid and the reactor outlet gas, a conventional gas chromatogram method was used, in which a Shimadzu GC-8A machine was equipped with a G-100 column manufactured by the Chemicals Inspection Association (which elutes in the order of boiling points), and a thermostatic chamber was used. Was programmed and the temperature was raised using a hydrogen flame detector (FID).

【0028】[0028]

【実施例1】反応器出口酸素濃度が4モル%(酸素分圧
0.20kg/cm2)となるように窒素と空気の量を
調整して反応した。定常状態での反応器入口酸素濃度は
6%(酸素分圧0.30kg/cm2)、平均酸素分圧
は0.24kg/cm2(酸素濃度5%)であった。メ
タクロレイン(Macr)転化率(モル%)、メタクリ
ル酸メチル(MMA)選択率(モル%)、プロピレン
(C3=)選択率(モル%)、ギ酸メチル(MF)生成
割合(モル対モル−MMA)を、以下の実施例、比較例
の結果とともに表1にまとめた。
Example 1 The reaction was performed by adjusting the amounts of nitrogen and air so that the oxygen concentration at the reactor outlet was 4 mol% (oxygen partial pressure 0.20 kg / cm 2 ). In the steady state, the reactor inlet oxygen concentration was 6% (oxygen partial pressure 0.30 kg / cm 2 ) and the average oxygen partial pressure was 0.24 kg / cm 2 (oxygen concentration 5%). Methacrolein (Macr) conversion (mol%), methyl methacrylate (MMA) selectivity (mol%), propylene (C3 =) selectivity (mol%), methyl formate (MF) production ratio (mol to mol-MMA) ) Are summarized in Table 1 together with the results of the following examples and comparative examples.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【実施例2】電磁誘導撹拌器付き60mlのステンレス
製オートクレーブに実施例1で用いた触媒7.5g、原
料としてメタクロレイン濃度が34重量%のメタノール
を30ml加え、メタクロレイン濃度34重量%のメタ
ノールを27cc/h、 NaOH/メタノール溶液を
3cc/h連続的に供給し、温度80℃、圧力5kg/
cm2 、回転数1000rpm(撹拌チップ速度:1.
2m/s)、pH7となるようにNaOH/メタノール
溶液を、出口酸素濃度が5%(酸素分圧0.25kg/
cm2)になるように空気および窒素を供給し、連続反
応を約200時間行った。
Example 2 To a 60 ml stainless steel autoclave equipped with an electromagnetic induction stirrer, 7.5 g of the catalyst used in Example 1 and 30 ml of methanol having a methacrolein concentration of 34 wt% as a raw material were added, and methanol having a methacrolein concentration of 34 wt% was added. 27 cc / h and NaOH / methanol solution 3 cc / h continuously, temperature 80 ° C., pressure 5 kg / h
cm 2 , rotation speed 1000 rpm (stirring tip speed: 1.
2m / s) and pH 7 with a NaOH / methanol solution at an outlet oxygen concentration of 5% (oxygen partial pressure of 0.25 kg /
Air and nitrogen were supplied so as to have a pressure of 2 cm 2, and a continuous reaction was performed for about 200 hours.

【0031】[0031]

【比較例1】実施例1に示した反応を、平均酸素分圧が
0.24kg/cm2(酸素濃度5%)となるように空
気と窒素の量を再調整して反応を約200時間行った。
入口ガスは希釈しない空気(酸素濃度21%、酸素分圧
1.05kg/cm2)、出口酸素濃度は1%(酸素分
圧0.05kg/cm2)であった。
Comparative Example 1 The reaction shown in Example 1 was carried out for about 200 hours by re-adjusting the amounts of air and nitrogen so that the average oxygen partial pressure became 0.24 kg / cm 2 (oxygen concentration 5%). went.
The inlet gas was undiluted air (oxygen concentration 21%, oxygen partial pressure 1.05 kg / cm 2 ), and the outlet oxygen concentration was 1% (oxygen partial pressure 0.05 kg / cm 2 ).

【0032】[0032]

【実施例3】比較例1の反応で、0℃と−20℃に設定
した凝縮器をこの順に通して有機物や水分を凝縮させた
後の出口ガスを一部リサイクルして平均酸素分圧が0.
24kg/cm2(酸素濃度5%)となるように空気と
窒素とリサイクルガスの量を調整して反応を約200時
間行った。反応器出口酸素濃度は4モル%(酸素分圧
0.20kg/cm2)、反応器入口酸素濃度は6モル
%(酸素分圧0.30kg/cm2)であった。
Example 3 In the reaction of Comparative Example 1, the outlet gas after condensing organic substances and water by passing through a condenser set at 0 ° C. and −20 ° C. in this order was partially recycled to obtain an average oxygen partial pressure. 0.
The reaction was carried out for about 200 hours by adjusting the amounts of air, nitrogen and recycle gas so that the concentration was 24 kg / cm 2 (oxygen concentration 5%). The oxygen concentration at the reactor outlet was 4 mol% (oxygen partial pressure 0.20 kg / cm 2 ), and the reactor inlet oxygen concentration was 6 mol% (oxygen partial pressure 0.30 kg / cm 2 ).

【0033】[0033]

【実施例4】比較例1の反応で、気泡塔反応器を垂直方
向に4段分割すると見なし、各段に下からガスを吹き込
めるように配管した。各段に酸素濃度6%のガスを吹き
込んで反応を約200時間行った。反応器出口での酸素
濃度は5モル%(酸素分圧0.24kg/cm2)であ
った。各段の平均酸素分圧は加温高圧反応器中のため測
定できなかった。
Example 4 In the reaction of Comparative Example 1, it was considered that the bubble column reactor was divided into four stages in the vertical direction, and piping was provided so that gas could be blown into each stage from below. A gas having an oxygen concentration of 6% was blown into each stage to carry out the reaction for about 200 hours. The oxygen concentration at the reactor outlet was 5 mol% (oxygen partial pressure 0.24 kg / cm 2 ). The average oxygen partial pressure in each stage could not be measured because it was in the warm high-pressure reactor.

【0034】[0034]

【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。
Industrial Applicability According to the method for producing a carboxylic acid ester of the present invention, it is possible to continuously produce a carboxylic acid ester stably with a high aldehyde conversion rate and a high carboxylic acid ester selectivity over a long period of time. Highly useful.

フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC48 BA07 BA09 BA11 BA13 BA23 BA25 BA55 BC10 BC11 BC18 BC30 BC32 BC34 BD20 BD33 BD52 BE30 KA06 KC14 4H039 CA66 CC30 CD30 Continued front page    F-term (reference) 4H006 AA02 AC48 BA07 BA09 BA11                       BA13 BA23 BA25 BA55 BC10                       BC11 BC18 BC30 BC32 BC34                       BD20 BD33 BD52 BE30 KA06                       KC14                 4H039 CA66 CC30 CD30

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、反応器内の酸素分圧分布を、平均酸
素分圧の4〜1/4倍の範囲に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, wherein the oxygen partial pressure distribution in the reactor is 4 to 1/1 / the average oxygen partial pressure. A continuous process for producing a carboxylic acid ester, which is characterized by controlling the range to 4 times.
【請求項2】 反応が、反応器入口と反応器出口の酸素
分圧を、平均酸素分圧に対して4〜1/4倍の範囲で運
転することを特徴とする請求項1記載のカルボン酸エス
テルの連続的製造法。
2. The carbonization according to claim 1, wherein the reaction is carried out in such a manner that the oxygen partial pressure at the reactor inlet and the reactor outlet is in the range of 4 to 1/4 times the average oxygen partial pressure. Continuous production method of acid ester.
【請求項3】 反応が、反応器出口ガスの一部を反応器
へリサイクルさせることを特徴とする請求項1記載のカ
ルボン酸エステルの連続的製造法。
3. The continuous process for producing a carboxylic acid ester according to claim 1, wherein the reaction recycles a part of the reactor outlet gas to the reactor.
【請求項4】 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種類以上の金属を示す)を含む触媒
であることを特徴とする請求項1ないし3記載のカルボ
ン酸エステルの連続的製造法。
4. The catalyst comprising palladium and / or ruthenium and X (X represents at least one metal selected from lead, bismuth, mercury and thallium), and the catalyst is characterized in that: 4. A method for continuously producing a carboxylic acid ester according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 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4記載
のカルボン酸エステルの連続的製造法。
5. The continuous process for producing a carboxylic acid ester according to claim 4, wherein the aldehyde is acrolein or methacrolein and the alcohol is methanol.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200032139A (en) * 2017-07-28 2020-03-25 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 Method for preparing methyl methacrylate by oxidative esterification using a heterogeneous catalyst
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