JP2003277323A - Method for continuously producing carboxylic ester - Google Patents

Method for continuously producing carboxylic ester

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JP2003277323A
JP2003277323A JP2002075340A JP2002075340A JP2003277323A JP 2003277323 A JP2003277323 A JP 2003277323A JP 2002075340 A JP2002075340 A JP 2002075340A JP 2002075340 A JP2002075340 A JP 2002075340A JP 2003277323 A JP2003277323 A JP 2003277323A
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catalyst
reactor
reaction
carboxylic acid
acid ester
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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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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for continuously producing carboxylic ester by reacting an aldehyde with an alcohol in the presence of oxygen and a catalyst, wherein a high aldehyde conversion and a high carboxylic ester selectivity are realized and the carboxylic ester is stably and continuously produced for a long term. <P>SOLUTION: This method for continuously producing carboxylic ester comprises using two or more reactors in series and reacting the aldehyde with the alcohol in the presence of the oxygen and the catalyst, wherein the method is characterized by using at least one catalyst separator before the final reactor and at least one other catalyst separator at the outlet of the final reactor. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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とを反応させてカルボン酸エステ
ルを製造する方法に関し、より詳細には、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
期に亘り安定して連続的にカルボン酸エステルを製造す
る方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde with an alcohol in the presence of oxygen, and more specifically, to a high aldehyde conversion rate and a high carboxylic acid ester selectivity. The present invention relates to a method for realizing a continuous and stable production of a carboxylic acid ester over a long period of time.

【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号公報にそれぞれ開示されて
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. Further, 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号公報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
をアルコールとアルデヒドの溶液中に分散させて(以
下、「触媒スラリー」と略記することがある。)酸素を
含むガスを吹き込んで行われている。
A catalyst using palladium and bismuth is disclosed in JP-A-9-216850 and others.
In JP-A-1-220367, a catalyst using ruthenium and lead is exemplified. The catalysts shown in these disclosed examples are all solid catalysts supported on a carrier such as calcium carbonate, silica, or alumina, and the reaction is carried out by dispersing these solid catalysts in a solution of alcohol and aldehyde (hereinafter, It may be abbreviated as "catalyst slurry.") It is performed by blowing a gas containing oxygen.

【0004】これらの開示例に示される反応は一般に反
応速度が遅いため、商業プロセスを指向する場合、高い
原料アルデヒド転化率を狙って複数の反応器を用いて直
列多段方式で実施される。この方法を採用すると一般に
副生成物も減らせることもまた化学工学の常識であっ
て、本発明者らも、実用化を目指した連続反応実験で、
2基あるいは3基の反応器を直列に配置して、当初は、
触媒分離装置を最終反応器出口でしか用いない安価で簡
便な装置で反応を実施していた。
Since the reactions shown in these disclosed examples generally have a slow reaction rate, when directed to a commercial process, they are carried out in a series multi-stage system using a plurality of reactors aiming at a high raw material aldehyde conversion. It is also common knowledge in chemical engineering that by-products can be generally reduced by adopting this method, and the present inventors have also conducted continuous reaction experiments aiming at practical application,
Two or three reactors are arranged in series and initially,
The reaction was carried out with an inexpensive and simple device in which a catalyst separation device was used only at the outlet of the final reactor.

【0005】すなわち、図1に示すように、一つの反応
器から触媒スラリーごと次の反応器へ配管を通して移動
させ、最終反応器出口で触媒と反応液とを分離して、触
媒は最初の反応器に戻して実施していた(図1参照、酸
素を含むガスと反応器出口ガスについての記述は省略し
た)。
That is, as shown in FIG. 1, the catalyst slurry is moved from one reactor to the next reactor through a pipe, the catalyst and the reaction solution are separated at the outlet of the final reactor, and the catalyst is the first reaction. It was returned to the reactor and carried out (see FIG. 1, description of gas containing oxygen and reactor outlet gas was omitted).

【0006】ところが、前記の反応方法では、予想して
いたほどアルデヒド転化率が上がらなかったことに加え
て、カルボン酸エステル選択率も悪化してしまった。ま
た、触媒分離においても、沈降分離では触媒の沈降性が
著しく悪く、フィルター分離では目詰まりを起こし易
く、さらに悪いことには、触媒活性も安定せず、アルデ
ヒド転化率もカルボン酸エステル選択率も共に経時的に
低下してしまい、実用的なプロセスを組める見込みが立
たなかった。
However, in the above reaction method, the aldehyde conversion rate did not increase as expected, and the carboxylic acid ester selectivity also deteriorated. Further, also in the catalyst separation, the sedimentation property of the catalyst is remarkably poor in the sedimentation separation, clogging is likely to occur in the filter separation, and worse, the catalytic activity is not stable, and the aldehyde conversion rate and the carboxylic acid ester selectivity are also low. Both of them declined over time, and there was no prospect of establishing a practical process.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸素の存在
下で触媒を用いてアルデヒドとアルコールとを反応させ
てカルボン酸エステルを製造する方法に関し、高い反応
速度で、選択性よく、長期に亘り安定して連続的にカル
ボン酸エステルを製造する方法を提供することを目的と
している。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde with an alcohol using a catalyst in the presence of oxygen, and has a high reaction rate, good selectivity and long-term use. It is an object of the present invention to provide a method for continuously and continuously producing a carboxylic acid ester.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らが上記課題の
解決のため、反応装置の開発に鋭意取り組んだ結果、直
列多段反応器の中でも、特に最終反応器において、反応
液の液性が極めて粘稠で、水やカルボン酸など反応を阻
害する化合物の濃度も著しく高くなることを見出した。
As a result of the inventors' earnest efforts to develop a reactor for the purpose of solving the above-mentioned problems, as a result, in the series multistage reactor, particularly in the final reactor, the liquidity of the reaction solution is It was found that the concentration of the compound which is extremely viscous and inhibits the reaction such as water and carboxylic acid becomes remarkably high.

【0009】本件発明に至る以前の上記図1のプロセス
では、これら反応を阻害する化合物が触媒の循環に伴っ
て多段直列反応器の全段にわたって循環してしまうた
め、アルデヒドの反応速度が下がったり、カルボン酸エ
ステル選択率の顕著な悪化を招くことも判明した。
In the above-mentioned process of FIG. 1 before the present invention, the compound inhibiting these reactions circulates in all stages of the multistage series reactor as the catalyst circulates, so that the reaction rate of aldehyde decreases. It was also found that the carboxylic acid ester selectivity was significantly deteriorated.

【0010】これらの知見から、最終反応器の前と出口
に触媒分離装置を設けることにより、液性が悪く反応阻
害物質の濃度の高い反応液を最終反応器に保持すること
ができて、高いアルデヒド転化率と高いカルボン酸エス
テル選択性が得られたのみならず、安定した反応成績を
長期に亘り維持することが可能となり、本件発明を完成
させるに至った。
From these findings, by providing a catalyst separation device in front of and at the outlet of the final reactor, a reaction liquid having poor liquidity and a high concentration of a reaction inhibitor can be retained in the final reactor, which is high. Not only was the aldehyde conversion rate and high carboxylic acid ester selectivity obtained, but stable reaction results could be maintained over a long period of time, leading to the completion of the present invention.

【0011】すなわち、本発明は次に記載するとおりの
構成を有する。 (1)少なくとも二基の反応器を直列に用いて、酸素及
び触媒の存在下でアルデヒドとアルコールとを反応させ
てカルボン酸エステルを連続的に製造する方法におい
て、最終反応器より前及び最終反応器出口の各々に少な
くとも一基の触媒分離装置を設け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。
That is, the present invention has a configuration as described below. (1) In a method for continuously producing a carboxylic acid ester by reacting an aldehyde and an alcohol in the presence of oxygen and a catalyst using at least two reactors in series, a process before and after a final reactor. A continuous process for producing a carboxylic acid ester, characterized in that at least one catalyst separation device is provided at each outlet of the reactor.

【0012】(2)該触媒分離装置により分離された触
媒および/または触媒を含む溶液を、反応器に戻すこと
を特徴とする上記(1)記載のカルボン酸エステルの連
続的製造方法。
(2) The method for continuously producing a carboxylic acid ester according to (1) above, wherein the catalyst and / or the solution containing the catalyst separated by the catalyst separation device is returned to the reactor.

【0013】(3)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)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 catalyst is a catalyst containing palladium and / or ruthenium and X (X represents at least one metal selected from lead, bismuth, mercury and thallium), and the above ( The continuous production method of the carboxylic acid ester according to 1) or (2).

【0014】(4)アルデヒドがアクロレイン又はメタ
クロレインであり、アルコールがメタノールであること
を特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載のカ
ルボン酸エステルの連続的製造方法。
(4) The continuous process for producing a carboxylic acid ester according to any one of (1) to (3) above, wherein the aldehyde is acrolein or methacrolein and the alcohol is methanol.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】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。また、
アクロレインとメタクロレインは特に好ましく用いられ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Examples of the aldehyde used in the present invention include formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, isobutyraldehyde,
Aliphatic saturated aldehydes such as glyoxal; aliphatic unsaturated 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. Also,
Acrolein and methacrolein are particularly preferably used.

【0016】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は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。
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. And aromatic alcohols such as benzyl alcohol. Particularly, lower alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol are preferable because of quick reaction. These alcohols can be used alone or as a mixture of two or more kinds.

【0017】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10/1〜1/1000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。
There is no particular limitation on the amount ratio of aldehyde and alcohol used in the reaction of the present invention.
Although it can be carried out in a wide range such as 10/1 to 1/1000 in terms of the molar ratio of alcohol, it is generally preferred that the amount of aldehyde is small, preferably in the range of 1/2 to 1/50.

【0018】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。
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 diluent inert to the reaction, such as nitrogen and carbon dioxide gas, and air. Can also be used. 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.

【0019】本発明で用いられる触媒分離装置は、沈降
分離式、フィルターろ過式、遠心分離式など、公知のい
かなる固液分離装置でもよく、特に限定されるものでは
ないが、沈降分離式、フィルターろ過式が好ましく、両
者をこの順で組合わせた方法はさらに好ましい。
The catalyst separation device used in the present invention may be any known solid-liquid separation device such as a sedimentation separation type, a filter filtration type, and a centrifugal separation type, and is not particularly limited, but a sedimentation separation type and a filter are used. A filtration method is preferable, and a method in which both are combined in this order is more preferable.

【0020】触媒分離装置は、反応器の内部に設置され
ていても外部に設置されていてもよい。触媒分離装置
は、少なくとも2基以上の反応器を直列多段に連結した
反応器(以下、場合によっては、n基の反応器を直列に
連結して行う反応をn段反応、最終反応器をn段反応器
などと略記することがある。)の、最終反応器の前と出
口に設けることが必須であり、n−1段反応器より前の
反応器では、いずれの反応器の出口に触媒分離装置を設
けてもよい。各段反応器の出口にそれぞれ触媒分離装置
を設けてもよい。
The catalyst separation device may be installed inside or outside the reactor. The catalyst separation device is a reactor in which at least two or more reactors are connected in series and in multiple stages (hereinafter, in some cases, n-type reactors are connected in series to carry out n-stage reactions, and final reactors are n-stage reactors). It may be abbreviated as a stage reactor, etc.), and it is indispensable to provide it in front of the final reactor and at the outlet, and in the reactors before the n-1 stage reactor, the catalyst is provided at the outlet of any reactor. A separation device may be provided. A catalyst separator may be provided at the outlet of each stage reactor.

【0021】最終反応器の前に設置した触媒分離装置で
分離された触媒は、n−1段反応器までの任意の反応器
へ戻してもよいし、n−1段反応器にそのまま戻す方法
も好ましい。3段反応の場合の装置の配置例を図2に例
示する。
The catalyst separated by the catalyst separator installed in front of the final reactor may be returned to any reactor up to the n-1 stage reactor, or may be returned to the n-1 stage reactor as it is. Is also preferable. An example of the arrangement of the devices in the case of a three-step reaction is illustrated in FIG.

【0022】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%)を超えないように全
圧を設定するとよい。
The total pressure of the reaction can be carried out in any wide pressure range from reduced pressure to increased pressure, but is 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%).

【0023】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 reaction of the present invention can be carried out by any conventionally known method such as gas phase reaction, liquid phase reaction and 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.

【0024】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。
The reaction can be carried out without solvent, but a solvent inert to the reaction components, such as hexane, decane,
It can be carried out using benzene, dioxane or the like.

【0025】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 catalyst used in the present invention is palladium and / or
Alternatively, it is essential to contain 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.

【0026】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、Se
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種を含むものは反応
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, Se
Etc. may be included. These different elements can be contained in the range of usually 5% by weight, preferably 1% by weight. Further, those containing at least one selected from alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds have the advantage 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.

【0027】これらの異種元素、アルカリ金属化合物、
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、アルカリ金属化合物及び/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。
These different elements, alkali metal compounds,
A small amount of the alkaline earth metal compound may penetrate into the crystal lattice or may be substituted with a part of the crystal lattice metal. Further, the alkali metal compound and / or the alkaline earth metal compound may be added to the solution containing the palladium compound, the ruthenium compound, or the compound of X at the time of catalyst preparation and adsorbed or attached to the carrier, or these may be loaded in advance. The catalyst can be prepared by utilizing the above-mentioned carrier. It is also possible to add it to the reaction system under the reaction conditions.

【0028】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 supported amount of the palladium and / or ruthenium supported catalyst 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 added is When used, the supported amount is usually 0.01 to 30% by weight, preferably 0.01 to 15% by weight.

【0029】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.

【0030】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 and acetate, 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.

【0031】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の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。
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.

【0032】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。
The amount of the catalyst used can be varied widely depending on the type of reaction raw material, the composition and preparation method of the catalyst, the reaction conditions, the reaction format, etc., but it is not particularly limited, but the catalyst is reacted in a slurry state. In some cases, 0.
It is preferable to use 04 to 0.5 kg.

【0033】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化合物もしくはアルカリ土
類金属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。
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, etc.) 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 compounds or alkaline earth metal compounds can be used alone or in combination of two or more.

【0034】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。
The reaction of the present invention can be carried out at a high temperature of 100 ° C. or higher, 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.

【0035】[0035]

【実施例】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。本発明の実施例において採用した測
定方法は以下の通りである。
The embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to examples. The measuring methods used in the examples of the present invention are as follows.

【0036】(1)アルデヒド転化率、カルボン酸エス
テル選択率の測定 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.。
(1) Measurement of Aldehyde Conversion Rate and Carboxylic Acid Ester Selectivity The reaction solution and the outlet gas of the reactor were analyzed by a normal gas chromatogram method using a Shimadzu GC-8A machine manufactured by the Chemicals Inspection Association. A G-100 column (eluting in the order of the boiling points) was attached, the temperature of the thermostatic chamber was programmed, and a hydrogen flame detector (FID) was used. .

【0037】(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
の分析は、ガスクロマトグラフ法で行い、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表記した。
(2) Analysis of high-boiling products Analysis of so-called high-boiling components such as high-boiling compounds and low-polymerization compounds is carried out by gas chromatograph method. Also, the peak areas of the components eluting at the back were summed and expressed as a ratio divided by the area of the carboxylic acid ester.

【0038】(3)カルボン酸の分析 カルボン酸は塩として回収されるため、ギ酸でカルボン
酸に戻して、ガスクロマトグラフ法で分析した。
(3) Analysis of carboxylic acid Since carboxylic acid is recovered as a salt, it was converted back to carboxylic acid with formic acid and analyzed by gas chromatography.

【0039】[0039]

【実施例1】反応器、触媒分離装置を上記図2記載の配
置で組み立てた。触媒分離装置としては、平均径孔径1
0μm、直径3cm、長さ15cmのステンレス製耐圧
焼結フィルターを用いた。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リットルの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0.0
6リットル/hで供給し、温度80℃、圧力5.03k
g/cm2で空気を供給しながら反応を行った。反応液
のpHが7.1となるようにNaOH濃度を調整し、ま
た、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。
Example 1 A reactor and a catalyst separation device were assembled in the arrangement shown in FIG. The catalyst separator has an average diameter of 1
A pressure resistant sintering filter made of stainless steel having a diameter of 0 μm, a diameter of 3 cm and a length of 15 cm was used. As a carrier, 150 g of a catalyst obtained 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 diameter 50 μm) was used in the liquid phase part 1. A 2 liter stainless steel external circulation bubble column reactor was charged, and 34 wt% of methacrolein / methanol was 0.54 liter / h and NaOH / methanol was 0.0.
Supply at 6 liters / h, temperature 80 ℃, pressure 5.03k
The reaction was carried out while supplying air at g / cm 2 . The NaOH concentration was adjusted so that the pH of the reaction solution was 7.1, and lead acetate was dissolved in methacrolein / methanol and continuously supplied so that the lead concentration in the feed material solution was 20 ppm.

【0040】一方、反応器出口酸素濃度は、1段反応器
で4%(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4.2kg/c
2で反応を行った。3段反応器出口での分析結果を、
表1に経時的に示す。表に示された結果から、本実施例
においては、メタクロレインの転化率及びメタクリル酸
メチルの選択率が共に長期に亘って高い値に維持されて
いることがわかる。
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% (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 . Furthermore, the outlet gas of the two-stage reactor was ventilated to the three-stage reactor, and the air shortage was added so that the oxygen concentration at the outlet of the reactor of the three-stage reactor was 1.2%, and the reaction pressure was 4.2 kg. / C
The reaction was carried out at m 2 . The analysis results at the outlet of the three-stage reactor are
Table 1 shows the results over time. From the results shown in the table, it can be seen that both the conversion of methacrolein and the selectivity of methyl methacrylate are maintained at high values over a long period of time in this example.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【比較例1】反応装置の配置を図1のようにした以外
は、実施例1と同様に反応を行った。結果を表2に経時
的に示す。反応時間510時間で3段反応器出口のフィ
ルターの目詰まりにより、反応の継続が困難となったた
め、反応を停止し、フィルターに詰まった固形物質を分
析した。その結果、ナトリウムが検出され、カルボニル
に由来する赤外吸収も認められたため、メタクリル酸ナ
トリウム、炭酸ナトリウムなどのナトリウム塩類、メタ
クロレイン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸などの
重合物の生成が想定された。
Comparative Example 1 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reactor was arranged as shown in FIG. The results are shown in Table 2 over time. At the reaction time of 510 hours, it became difficult to continue the reaction due to clogging of the filter at the outlet of the three-stage reactor, so the reaction was stopped and the solid substance clogged in the filter was analyzed. As a result, sodium was detected and infrared absorption derived from carbonyl was also observed, so it was assumed that sodium salts such as sodium methacrylate and sodium carbonate, and polymers such as methacrolein, methyl methacrylate, and methacrylic acid were formed. .

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】[0044]

【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.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 従来のカルボン酸エステルの連続的製造方法
を実施するための装置のフローシート図である。
FIG. 1 is a flow sheet diagram of an apparatus for carrying out a conventional method for continuously producing a carboxylic acid ester.

【図2】 本件発明のカルボン酸エステルの連続的製造
方法を実施するための装置のフローシート図である。
FIG. 2 is a flow sheet diagram of an apparatus for carrying out the continuous method for producing a carboxylic acid ester of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 徹 神奈川県川崎市川崎区夜光1丁目3番1号 旭化成株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC48 BA06 BA07 BA09 BA11 BA23 BA25 BA55 BA60 BD35 BD36 BD52 BD84 BE30 KA35 KE00 4H039 CA66 CC30 CD10 CD20 CL25   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toru Watanabe             1-3-1 Yokou, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa               Asahi Kasei Corporation F-term (reference) 4H006 AA02 AC48 BA06 BA07 BA09                       BA11 BA23 BA25 BA55 BA60                       BD35 BD36 BD52 BD84 BE30                       KA35 KE00                 4H039 CA66 CC30 CD10 CD20 CL25

Claims (4)

【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、酸素及び触媒の存在下でアルデヒドとアルコールと
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
法において、最終反応器より前及び最終反応器出口の各
々に少なくとも一基の触媒分離装置を設けることを特徴
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 with an alcohol in the presence of oxygen and a catalyst using at least two reactors in series, which is used before a final reactor and A continuous process for producing a carboxylic acid ester, characterized in that at least one catalyst separation device is provided at each outlet of the final reactor.
【請求項2】 該触媒分離装置により分離された触媒お
よび/または触媒を含む溶液を、反応器に戻すことを特
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
造方法。
2. The method for continuously producing a carboxylic acid ester according to claim 1, wherein the catalyst and / or the solution containing the catalyst separated by the catalyst separation device is returned to the reactor.
【請求項3】 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 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: Or the continuous method for producing a carboxylic acid ester according to 2.
【請求項4】 アルデヒドがアクロレイン又はメタクロ
レインであり、アルコールがメタノールであることを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のカルボン酸エ
ステルの連続的製造方法。
4. The continuous method 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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020534359A (en) * 2017-09-19 2020-11-26 レーム・ゲーエムベーハーRoehm GmbH Catalyst for oxidative esterification of aldehydes to carboxylic acid esters
CN116099455A (en) * 2023-04-12 2023-05-12 西南化工研究设计院有限公司 Carbonylation reaction system and method based on multi-kettle serial connection

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