JP2003514879A - 多孔質のハロゲン化希土類の担体を有する触媒を用いたオキシハロゲン化の方法 - Google Patents
多孔質のハロゲン化希土類の担体を有する触媒を用いたオキシハロゲン化の方法Info
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Abstract
(57)【要約】
この酸化的ハロゲン化のプロセスは、炭化水素、例えばエチレンまたはハロゲン化炭化水素と、塩化水素などのハロゲン源および酸素源を触媒の存在下で接触させてハロカーボン、好ましくは出発炭化水素または出発ハロゲン化炭化水素、例えば1,2−ジクロロエタンよりも多数のハロゲン置換基を有するクロロカーボンを形成する。この触媒は、多孔性のハロゲン化希土類の担体、好ましくは塩化希土類の担体上に分散した銅を含む新規な組成物である。多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む触媒前駆体組成物が開示されている。触媒成分用の担体材料として多孔性のハロゲン化およびオキシハロゲン化希土類を使用することが開示されている。
Description
【0001】
本出願は、1999年11月22日出願の米国仮出願番号第60/166,8
97号に関する利益を主張する。
97号に関する利益を主張する。
【0002】
第一の態様において本発明は、酸化的ハロゲン化のプロセス、特に酸化的塩素
化に関する。この記述の目的では用語「酸化的ハロゲン化」は、炭化水素または
ハロゲン化炭化水素(「出発炭化水素」)がハロゲン源および酸素源と接触し、
出発炭化水素よりも多数のハロゲン置換基を有する炭化水素を形成するプロセス
として定義される。用語「ハロカーボン」は、ハロゲン化炭化水素ならびに炭素
とハロゲンの原子のみからなる化合物を含むことになる。第二の態様において本
発明は、酸化的ハロゲン化のプロセスの新規な触媒に関する。第三の態様におい
て本発明は、新規な触媒担体に関する。
化に関する。この記述の目的では用語「酸化的ハロゲン化」は、炭化水素または
ハロゲン化炭化水素(「出発炭化水素」)がハロゲン源および酸素源と接触し、
出発炭化水素よりも多数のハロゲン置換基を有する炭化水素を形成するプロセス
として定義される。用語「ハロカーボン」は、ハロゲン化炭化水素ならびに炭素
とハロゲンの原子のみからなる化合物を含むことになる。第二の態様において本
発明は、酸化的ハロゲン化のプロセスの新規な触媒に関する。第三の態様におい
て本発明は、新規な触媒担体に関する。
【0003】
1,2−ジクロロエタン、1,2−ジブロモエタン、ジクロロプロパン類、お
よびジクロロプロペン類などのハロゲン化炭化水素は、燻蒸剤や重合工程に有用
なモノマーの生産など多くの用途に使用される。例えば、年間数百万トンの規模
で工業的に製造されている1,2−ジクロロエタンは、熱による脱塩素化水素に
よって塩化ビニルモノマー(VCM)および塩化水素に転換される。VCMは重
合され、広く使用されるポリ塩化ビニル(PVC)になる。脱塩素化水素によっ
て生成される塩化水素はVCMから分離された後、触媒の存在下でエチレンおよ
び酸素と接触して1,2−ジクロロエタンを生成する。従来の技術では特にエチ
レン、塩化水素、および酸素を接触させて1,2−ジクロロエタンと水を形成す
ることは「オキシ塩素化反応」として知られている。
よびジクロロプロペン類などのハロゲン化炭化水素は、燻蒸剤や重合工程に有用
なモノマーの生産など多くの用途に使用される。例えば、年間数百万トンの規模
で工業的に製造されている1,2−ジクロロエタンは、熱による脱塩素化水素に
よって塩化ビニルモノマー(VCM)および塩化水素に転換される。VCMは重
合され、広く使用されるポリ塩化ビニル(PVC)になる。脱塩素化水素によっ
て生成される塩化水素はVCMから分離された後、触媒の存在下でエチレンおよ
び酸素と接触して1,2−ジクロロエタンを生成する。従来の技術では特にエチ
レン、塩化水素、および酸素を接触させて1,2−ジクロロエタンと水を形成す
ることは「オキシ塩素化反応」として知られている。
【0004】
エチレンのオキシ塩素化については特許資料にある余るほど記載されており、
その代表的な技術には米国特許第3,634,330号、米国特許第3,658
,367号、米国特許第3,658,934号、米国特許第5,972,827
号、英国特許第1,039,369号、および英国特許第1,373,296号
がある。エチレンのオキシ塩素化に用いられる触媒は、一般に塩化銅または塩化
鉄、および任意選択で1または複数のアルカリまたはアルカリ土類金属塩化物、
および/または任意選択で1または複数の塩化希土類を含有し、不活性キャリヤ
ー、一般にはアルミナ、シリカ、またはアルミノケイ酸塩で支持されている。別
法では触媒成分は支持されず、融解塩の中に融合されてもよい。
その代表的な技術には米国特許第3,634,330号、米国特許第3,658
,367号、米国特許第3,658,934号、米国特許第5,972,827
号、英国特許第1,039,369号、および英国特許第1,373,296号
がある。エチレンのオキシ塩素化に用いられる触媒は、一般に塩化銅または塩化
鉄、および任意選択で1または複数のアルカリまたはアルカリ土類金属塩化物、
および/または任意選択で1または複数の塩化希土類を含有し、不活性キャリヤ
ー、一般にはアルミナ、シリカ、またはアルミノケイ酸塩で支持されている。別
法では触媒成分は支持されず、融解塩の中に融合されてもよい。
【0005】
酸化的ハロゲン化のプロセスは全く一般的であり、エチレンに加えてさまざま
な炭化水素に広大することができる。例えば酸化的塩素化のプロセスは、メタン
のクロロメタン類への転換に、またエタンのクロロエタン類およびクロロエテン
類への転換に、また類推から、より高度の飽和炭化水素のより高度のクロロ炭化
水素への転換に用いられることが知られている。この化学は塩素に独特のもので
はなく、他のハロゲン類にもまた広く拡大することができる。ハロゲン源は、反
応活性なハロゲンを有するハロゲン化水素類およびハロ炭化水素類を含むことが
できる。
な炭化水素に広大することができる。例えば酸化的塩素化のプロセスは、メタン
のクロロメタン類への転換に、またエタンのクロロエタン類およびクロロエテン
類への転換に、また類推から、より高度の飽和炭化水素のより高度のクロロ炭化
水素への転換に用いられることが知られている。この化学は塩素に独特のもので
はなく、他のハロゲン類にもまた広く拡大することができる。ハロゲン源は、反
応活性なハロゲンを有するハロゲン化水素類およびハロ炭化水素類を含むことが
できる。
【0006】
従来の技術の酸化的ハロゲン化のプロセスの一つの短所は、それらが部分酸化
炭化水素および過度の酸化生成物(COx)、すなわち一酸化炭素および二酸化
炭素など望ましくない酸素化された副生物を生成することと関係する。従来の技
術の酸化的ハロゲン化のプロセスの別の短所は、それらが望ましくない酸素化ハ
ロカーボン副生物、例えば1,2−ジクロロエタンの生産においてトリクロロア
セトアルデヒド(またクロラール、CCl3CHOとして知られる)を生成する
ことと関係する。不必要な副生物の生成は、炭化水素供給材料を回収不可能に浪
費し、また生成物の分離および副生物の処分の問題を生じる。酸素化された生成
物、具体的には酸素化炭化水素およびCOx酸化物の量を幾らかでも減らすこと
は、きわめて望ましいはずである。
炭化水素および過度の酸化生成物(COx)、すなわち一酸化炭素および二酸化
炭素など望ましくない酸素化された副生物を生成することと関係する。従来の技
術の酸化的ハロゲン化のプロセスの別の短所は、それらが望ましくない酸素化ハ
ロカーボン副生物、例えば1,2−ジクロロエタンの生産においてトリクロロア
セトアルデヒド(またクロラール、CCl3CHOとして知られる)を生成する
ことと関係する。不必要な副生物の生成は、炭化水素供給材料を回収不可能に浪
費し、また生成物の分離および副生物の処分の問題を生じる。酸素化された生成
物、具体的には酸素化炭化水素およびCOx酸化物の量を幾らかでも減らすこと
は、きわめて望ましいはずである。
【0007】
別の態様において希土類化合物は、例えば酸化、蒸気の再生、自動排気還元、
エステル化、フィッシャー−トロプシュ合成、および前述の酸化的ハロゲン化の
プロセスを含む触媒による有機プロセスの多様な取り合せにおける助触媒である
ことが知られている。希土類により促進される触媒の一般的な調製では、塩化物
など可溶性の希土類塩を含有する溶液が、例えば含浸またはイオン交換により、
任意選択で1または複数の追加の触媒成分と一緒に、アルミナまたはシリカなど
の担体またはキャリヤー上に分散される。米国特許第2,204,733号には
、銅の化合物および希土類族の化合物を含有する触媒が開示されており、適切な
担体上に金属を水酸化物として沈殿させることにより、あるいは担体を銅または
希土類塩の溶液に浸すかまたは含浸させることにより、あるいは水酸化ナトリウ
ムまたはカリウムを用いて金属を水酸化物として沈殿させることにより調製され
る。この技術は、恐らく希土類化合物が一般に多孔性であることが分からなかっ
たため、希土類化合物が触媒のキャリヤーまたは担体として働くことに関しては
一般に言及されていないようにみえる。触媒の担体は、少なくとも幾らかの孔、
すなわち触媒性の金属および成分が付着できる表面積を創り出すチャンネルと細
孔または空洞など幾らかの空隙スペースを必要とすることが一般に知られている
。
エステル化、フィッシャー−トロプシュ合成、および前述の酸化的ハロゲン化の
プロセスを含む触媒による有機プロセスの多様な取り合せにおける助触媒である
ことが知られている。希土類により促進される触媒の一般的な調製では、塩化物
など可溶性の希土類塩を含有する溶液が、例えば含浸またはイオン交換により、
任意選択で1または複数の追加の触媒成分と一緒に、アルミナまたはシリカなど
の担体またはキャリヤー上に分散される。米国特許第2,204,733号には
、銅の化合物および希土類族の化合物を含有する触媒が開示されており、適切な
担体上に金属を水酸化物として沈殿させることにより、あるいは担体を銅または
希土類塩の溶液に浸すかまたは含浸させることにより、あるいは水酸化ナトリウ
ムまたはカリウムを用いて金属を水酸化物として沈殿させることにより調製され
る。この技術は、恐らく希土類化合物が一般に多孔性であることが分からなかっ
たため、希土類化合物が触媒のキャリヤーまたは担体として働くことに関しては
一般に言及されていないようにみえる。触媒の担体は、少なくとも幾らかの孔、
すなわち触媒性の金属および成分が付着できる表面積を創り出すチャンネルと細
孔または空洞など幾らかの空隙スペースを必要とすることが一般に知られている
。
【0008】
一態様において本発明は、ハロカーボンを調製するための新規な酸化的ハロゲ
ン化のプロセスである。本発明の新規な方法は、出発炭化水素またはハロゲン化
炭化水素よりも多数のハロゲン置換基を含有する炭化水素を調製するのに充分な
処理条件下、触媒の存在下でその炭化水素またはハロゲン化炭化水素をハロゲン
源および酸素源と接触させることを含み、場合によっては触媒は多孔性のハロゲ
ン化希土類の担体上に銅を含む。用語「ハロカーボン」は、ハロゲン化炭化水素
ならびに炭素とハロゲン原子のみからなる化合物を含むものと解釈されることに
なる。
ン化のプロセスである。本発明の新規な方法は、出発炭化水素またはハロゲン化
炭化水素よりも多数のハロゲン置換基を含有する炭化水素を調製するのに充分な
処理条件下、触媒の存在下でその炭化水素またはハロゲン化炭化水素をハロゲン
源および酸素源と接触させることを含み、場合によっては触媒は多孔性のハロゲ
ン化希土類の担体上に銅を含む。用語「ハロカーボン」は、ハロゲン化炭化水素
ならびに炭素とハロゲン原子のみからなる化合物を含むものと解釈されることに
なる。
【0009】
本発明の酸化的ハロゲン化のプロセスは、ハロゲン源および酸素源の存在下で
炭化水素またはハロゲン化炭化水素を、出発炭化水素と比べて多数のハロゲン置
換基を有する炭化水素に有利に転換する。したがって本発明の方法は好ましい実
施形態において、塩化水素および酸素の存在下でエチレンを1,2−ジクロロエ
タンにオキシ塩素化するために用いることができる。塩化水素は1,2−ジクロ
ロエタンの脱塩素化水素により得ることができるので、本発明の方法は上記で述
べたようにVCMプラントに簡単に組み込むことができる。いっそう好ましい利
点として本発明の方法は、従来の技術の酸化的ハロゲン化のプロセスよりも低レ
ベルで望ましくない副生物、具体的にはCOx酸化物、すなわち一酸化炭素およ
び二酸化炭素を、また低レベルで望ましくないクロラールなどの酸素化ハロカー
ボンを生成する。望ましくない酸素化された副生物の減少は、望ましいハロカー
ボン生成物に対する選択性を高め、炭化水素供給材料の浪費を少なくし、また副
生物の処分の問題を減らすことにつながる。加えて望ましいハロカーボン生成物
に対するいっそう高い選択性は、より高い転換のためにプロセスを高温で操作す
ることを可能にする。
炭化水素またはハロゲン化炭化水素を、出発炭化水素と比べて多数のハロゲン置
換基を有する炭化水素に有利に転換する。したがって本発明の方法は好ましい実
施形態において、塩化水素および酸素の存在下でエチレンを1,2−ジクロロエ
タンにオキシ塩素化するために用いることができる。塩化水素は1,2−ジクロ
ロエタンの脱塩素化水素により得ることができるので、本発明の方法は上記で述
べたようにVCMプラントに簡単に組み込むことができる。いっそう好ましい利
点として本発明の方法は、従来の技術の酸化的ハロゲン化のプロセスよりも低レ
ベルで望ましくない副生物、具体的にはCOx酸化物、すなわち一酸化炭素およ
び二酸化炭素を、また低レベルで望ましくないクロラールなどの酸素化ハロカー
ボンを生成する。望ましくない酸素化された副生物の減少は、望ましいハロカー
ボン生成物に対する選択性を高め、炭化水素供給材料の浪費を少なくし、また副
生物の処分の問題を減らすことにつながる。加えて望ましいハロカーボン生成物
に対するいっそう高い選択性は、より高い転換のためにプロセスを高温で操作す
ることを可能にする。
【0010】
第二の態様において本発明は、多孔性のハロゲン化希土類の担体上に分散した
銅を含む物質の新規な組成物である。
銅を含む物質の新規な組成物である。
【0011】
本発明の新規な組成物は、塩素源および酸素源の存在下でエチレンをオキシ塩
素化して1,2−ジクロロエタンを形成することにより例示されるように、炭化
水素またはハロゲン化炭化水素の酸化的ハロゲン化における触媒として有用であ
る。有利には本発明の新規な触媒は、前述の酸化的ハロゲン化のプロセスにおい
て副生物、具体的にはCOx酸化物およびクロラールなどの酸素炭化水素を低レ
ベルで生成する。2番目の利点として本発明の独特の触媒組成物は、アルミナま
たはシリカなどの通常のキャリヤーまたは担体を必要としない。より正確に云え
ば本発明の触媒は、触媒の担体として、また更なる触媒活性(希土類)成分の供
給源として二つの独特の機能をもつ多孔性のハロゲン化希土類を使用する。
素化して1,2−ジクロロエタンを形成することにより例示されるように、炭化
水素またはハロゲン化炭化水素の酸化的ハロゲン化における触媒として有用であ
る。有利には本発明の新規な触媒は、前述の酸化的ハロゲン化のプロセスにおい
て副生物、具体的にはCOx酸化物およびクロラールなどの酸素炭化水素を低レ
ベルで生成する。2番目の利点として本発明の独特の触媒組成物は、アルミナま
たはシリカなどの通常のキャリヤーまたは担体を必要としない。より正確に云え
ば本発明の触媒は、触媒の担体として、また更なる触媒活性(希土類)成分の供
給源として二つの独特の機能をもつ多孔性のハロゲン化希土類を使用する。
【0012】
第三の態様において本発明は、多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体上に分
散した銅を含む物質の第二の組成物である。この第二の新規な組成物は、上記で
述べた多孔性のハロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む触媒にとって有用
な触媒前駆体である。
散した銅を含む物質の第二の組成物である。この第二の新規な組成物は、上記で
述べた多孔性のハロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む触媒にとって有用
な触媒前駆体である。
【0013】
第四の態様において本発明は、触媒成分の担体およびキャリヤーとして前述の
多孔性のオキシハロゲン化希土類および多孔性のハロゲン化希土類を使用する権
利を請求する。多孔性のオキシハロゲン化希土類およびハロゲン化希土類は、元
素周期律表の任意の触媒性金属または金属性イオン、ならびに任意の有機触媒成
分または非金属性無機触媒成分の担体として用いることができる。
多孔性のオキシハロゲン化希土類および多孔性のハロゲン化希土類を使用する権
利を請求する。多孔性のオキシハロゲン化希土類およびハロゲン化希土類は、元
素周期律表の任意の触媒性金属または金属性イオン、ならびに任意の有機触媒成
分または非金属性無機触媒成分の担体として用いることができる。
【0014】
多孔性のオキシハロゲン化およびハロゲン化希土類は、希土類元素の助触媒効
果から利益を得る触媒に、および/または塩基度を必要とする触媒に便利に採用
することができる。従来の技術のほとんどの触媒担体とは異なり、本発明のハロ
ゲン化希土類の担体は水溶性である。したがってフィルタ、弁、循環用の管、お
よび反応器の小型または複雑な部品などのプロセスの装置が本発明のハロゲン化
希土類の担体を含有する触媒粒子で詰まった場合、単純な水洗により詰まった粒
子を便利に溶解し、装置を運転できる状態に復元することができる。更なる利点
として本発明の新規なハロゲン化およびオキシハロゲン化希土類の担体は、高価
な触媒金属の簡単な回収を実現する。回収は、ただ単に触媒金属および新規な担
体を含有する使用済みの触媒を、触媒金属をエッチングして取り出すのに充分な
条件下で酸と接触させることを含む。その後、例えば沈殿により金属を酸性媒体
から回収することができる。酸性媒体中に溶解した若干部分の希土類の担体もま
た、塩基により再沈殿させることにより回収することができる。
果から利益を得る触媒に、および/または塩基度を必要とする触媒に便利に採用
することができる。従来の技術のほとんどの触媒担体とは異なり、本発明のハロ
ゲン化希土類の担体は水溶性である。したがってフィルタ、弁、循環用の管、お
よび反応器の小型または複雑な部品などのプロセスの装置が本発明のハロゲン化
希土類の担体を含有する触媒粒子で詰まった場合、単純な水洗により詰まった粒
子を便利に溶解し、装置を運転できる状態に復元することができる。更なる利点
として本発明の新規なハロゲン化およびオキシハロゲン化希土類の担体は、高価
な触媒金属の簡単な回収を実現する。回収は、ただ単に触媒金属および新規な担
体を含有する使用済みの触媒を、触媒金属をエッチングして取り出すのに充分な
条件下で酸と接触させることを含む。その後、例えば沈殿により金属を酸性媒体
から回収することができる。酸性媒体中に溶解した若干部分の希土類の担体もま
た、塩基により再沈殿させることにより回収することができる。
【0015】
本発明の新規な酸化的ハロゲン化のプロセスにおいては、COx酸化物(CO
およびCO2)およびクロラールなどの酸素化炭化水素などの副生物が有利に低
レベルな状態で炭化水素が選択的に生成される。本発明の新規な方法は、出発炭
化水素よりも多数のハロゲン置換基を有する炭化水素を調製するのに充分な処理
条件下、触媒の存在下で炭化水素またはハロゲン化炭化水素(「出発炭化水素」
)をハロゲン源および酸素源と接触させることを含む。前述のように本発明の目
的の用語「ハロカーボン」には、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化
水素、ならびにペルクロロエチレンなどの炭素とハロゲン原子のみからなる化合
物が含まれる。
およびCO2)およびクロラールなどの酸素化炭化水素などの副生物が有利に低
レベルな状態で炭化水素が選択的に生成される。本発明の新規な方法は、出発炭
化水素よりも多数のハロゲン置換基を有する炭化水素を調製するのに充分な処理
条件下、触媒の存在下で炭化水素またはハロゲン化炭化水素(「出発炭化水素」
)をハロゲン源および酸素源と接触させることを含む。前述のように本発明の目
的の用語「ハロカーボン」には、1,2−ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化
水素、ならびにペルクロロエチレンなどの炭素とハロゲン原子のみからなる化合
物が含まれる。
【0016】
好ましい実施形態において本発明の方法は、出発炭化水素よりも多数の塩素置
換基を有するクロロカーボンを調製するのに充分な処理条件下、触媒の存在下で
炭化水素または塩素化炭化水素を塩素源および酸素源と接触させることを含む酸
化的塩素化のプロセスである。本発明の最も好ましい実施形態において、炭化水
素はエチレンであり、またクロロカーボンは1,2−ジクロロエタンである。
換基を有するクロロカーボンを調製するのに充分な処理条件下、触媒の存在下で
炭化水素または塩素化炭化水素を塩素源および酸素源と接触させることを含む酸
化的塩素化のプロセスである。本発明の最も好ましい実施形態において、炭化水
素はエチレンであり、またクロロカーボンは1,2−ジクロロエタンである。
【0017】
本発明の酸化的ハロゲン化のプロセスに使用される新規な触媒は、多孔性のハ
ロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む。本発明の目的では多孔性は表面積
で表される。好ましい実施形態において多孔性のハロゲン化希土類の担体は、S.
Brunauer、P. H. Emmett、およびE. Tellerの論文、Journal of the American
Chemical Society, 60,309 (1938) に記載されている表面積測定のBE
T(Brunauer-Emmett-Teller)法によって決められる最低5 m2/gの表面積
を有する。好ましい実施形態において多孔性のハロゲン化希土類の担体は、多孔
性の塩化希土類を含む。
ロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む。本発明の目的では多孔性は表面積
で表される。好ましい実施形態において多孔性のハロゲン化希土類の担体は、S.
Brunauer、P. H. Emmett、およびE. Tellerの論文、Journal of the American
Chemical Society, 60,309 (1938) に記載されている表面積測定のBE
T(Brunauer-Emmett-Teller)法によって決められる最低5 m2/gの表面積
を有する。好ましい実施形態において多孔性のハロゲン化希土類の担体は、多孔
性の塩化希土類を含む。
【0018】
別の態様において本発明は、多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体上に分散
した銅を含む物質の第二の組成物である。この第二の新規な組成物は、前述のハ
ロゲン化希土類の触媒の調製に使用される触媒前駆体として働く。好ましい実施
形態において多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体は、BET法によって決め
られる最低12 m2/gの表面積を有する。より好ましい実施形態において多
孔性のオキシハロゲン化希土類の担体は、オキシ塩化希土類を含む。
した銅を含む物質の第二の組成物である。この第二の新規な組成物は、前述のハ
ロゲン化希土類の触媒の調製に使用される触媒前駆体として働く。好ましい実施
形態において多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体は、BET法によって決め
られる最低12 m2/gの表面積を有する。より好ましい実施形態において多
孔性のオキシハロゲン化希土類の担体は、オキシ塩化希土類を含む。
【0019】
さらに別の態様において本発明は、触媒成分の担体およびキャリヤーとして前
述の多孔性のオキシハロゲン化希土類および多孔性のハロゲン化希土類を使用す
る権利を請求する。
述の多孔性のオキシハロゲン化希土類および多孔性のハロゲン化希土類を使用す
る権利を請求する。
【0020】
以下説明は好ましい酸化的塩素化のプロセスについて立案することにするが、
当業技術者ならば既述の詳細な説明に照らして酸化的塩素化とは別の酸化的ハロ
ゲン化までこの説明を拡大することが可能なはずである。
当業技術者ならば既述の詳細な説明に照らして酸化的塩素化とは別の酸化的ハロ
ゲン化までこの説明を拡大することが可能なはずである。
【0021】
本発明の酸化的塩素化のプロセスに用いられる炭化水素は、本発明のプロセス
によってハロゲン置換基を獲得することができる任意の炭化水素であってもよい
。炭化水素は、本質的に純粋な炭化水素または炭化水素類の混合物である。炭化
水素は、C1〜C20アルカンまたはC2〜C20アルケンを含むC1〜C20 脂肪族炭化水素、ならびにC3〜C12環式脂肪族炭化水素、またはC6〜C1 5 芳香族炭化水素であることができる。このような炭化水素の好適な非限定的な
例には、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、ブタン類、ブテン
類、ペンタン類、ペンテン類、ヘキサン類、ヘキセン類、シクロヘキサン、およ
びシクロヘキセン、ならびにベンゼンおよびナフタレン類など他のC6〜C15 芳香族がある。より好ましくは炭化水素は、C1〜C20脂肪族炭化水素から選
択され、さらに好ましくはC2〜C10アルケンから選択され、最も好ましくは
エチレンである。
によってハロゲン置換基を獲得することができる任意の炭化水素であってもよい
。炭化水素は、本質的に純粋な炭化水素または炭化水素類の混合物である。炭化
水素は、C1〜C20アルカンまたはC2〜C20アルケンを含むC1〜C20 脂肪族炭化水素、ならびにC3〜C12環式脂肪族炭化水素、またはC6〜C1 5 芳香族炭化水素であることができる。このような炭化水素の好適な非限定的な
例には、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、ブタン類、ブテン
類、ペンタン類、ペンテン類、ヘキサン類、ヘキセン類、シクロヘキサン、およ
びシクロヘキセン、ならびにベンゼンおよびナフタレン類など他のC6〜C15 芳香族がある。より好ましくは炭化水素は、C1〜C20脂肪族炭化水素から選
択され、さらに好ましくはC2〜C10アルケンから選択され、最も好ましくは
エチレンである。
【0022】
さらに、炭化水素供給材料を1または複数のハロゲン置換基で置換することも
本発明の範囲内にある。しかしながら好ましくは置換された炭化水素は少なくと
も1または複数の炭素−水素結合を保持するが、以下言及するように(ペルハロ
)オレフィン類などの炭素−水素結合を含有しないある種の炭化水素もまた適し
ている可能性もある。好ましいハロゲン置換基にはフッ素、塩素、および臭素が
ある。より好ましくはフッ素および塩素である。一例として出発ハロゲン化炭化
水素は、本発明の酸化的塩素化のプロセスにより塩化フルオロカーボンに転換さ
れるフッ化炭化水素であってもよい。別の実施形態においては(過フッ化)オレ
フィンを出発材料として採用し、塩化フルオロカーボンに転換することができる
。
本発明の範囲内にある。しかしながら好ましくは置換された炭化水素は少なくと
も1または複数の炭素−水素結合を保持するが、以下言及するように(ペルハロ
)オレフィン類などの炭素−水素結合を含有しないある種の炭化水素もまた適し
ている可能性もある。好ましいハロゲン置換基にはフッ素、塩素、および臭素が
ある。より好ましくはフッ素および塩素である。一例として出発ハロゲン化炭化
水素は、本発明の酸化的塩素化のプロセスにより塩化フルオロカーボンに転換さ
れるフッ化炭化水素であってもよい。別の実施形態においては(過フッ化)オレ
フィンを出発材料として採用し、塩化フルオロカーボンに転換することができる
。
【0023】
本発明の方法に採用される塩素源は、炭化水素供給材料へその塩素を移動させ
、水素源を酸素供給材料に与えることが可能な任意の塩素含有化合物であること
ができる。塩素源の好適な非限定的な例には、塩化水素および1または複数の反
応活性な塩素置換基(すなわち移動可能な塩素置換基)を有する任意の塩素化炭
化水素があり、その非限定的な例は二塩化メチレンである。一般に分子性塩素(
Cl2)は、酸素源を必要とし水を生成する本発明の方法には採用されない。好
ましくは塩素源は塩化水素である。
、水素源を酸素供給材料に与えることが可能な任意の塩素含有化合物であること
ができる。塩素源の好適な非限定的な例には、塩化水素および1または複数の反
応活性な塩素置換基(すなわち移動可能な塩素置換基)を有する任意の塩素化炭
化水素があり、その非限定的な例は二塩化メチレンである。一般に分子性塩素(
Cl2)は、酸素源を必要とし水を生成する本発明の方法には採用されない。好
ましくは塩素源は塩化水素である。
【0024】
塩素源は、所望の炭化水素生成物を生成するのに有効な任意の量でプロセスに
供給することができる。一般に塩素源は、問題にしている酸化的塩素化反応が必
要とする化学量論量に等しい量が用いられる。例えば塩化水素および酸素による
エチレンのオキシ塩素化においては、理論的化学量論は次式による。
供給することができる。一般に塩素源は、問題にしている酸化的塩素化反応が必
要とする化学量論量に等しい量が用いられる。例えば塩化水素および酸素による
エチレンのオキシ塩素化においては、理論的化学量論は次式による。
【0025】
2CH2=CH2+4HCl+O2→2CH2Cl−CH2Cl+2H2O
この結果、本発明によるエチレンのオキシ塩素化においては、一般に酸素1モ
ル当たり水素4モルが使用される。塩化水素および酸素は、理想的には両試薬の
ほぼ完全な反応を助長するように選択される量が使用されるが、より多いまたよ
り少ない塩化水素量もまた適切なことが見出されることもある。
ル当たり水素4モルが使用される。塩化水素および酸素は、理想的には両試薬の
ほぼ完全な反応を助長するように選択される量が使用されるが、より多いまたよ
り少ない塩化水素量もまた適切なことが見出されることもある。
【0026】
酸素源は、市販の純粋な分子性酸素、または空気、またはオキシ塩素化のプロ
セスを妨害しない別の希釈ガス中の酸素混合物など任意の酸素含有ガスであるこ
とができ、これらは下記で述べる。一般に酸化的塩素化反応器への供給は「多燃
料」であり、これは酸素に対してモル過剰の出発炭化水素が使用されることを意
味する。一般には出発炭化水素と酸素のモル比は、2/1を超え、好ましくは4
/1を超え、より好ましくは5/1を超える。一般には出発炭化水素と酸素のモ
ル比は、20/1未満であり、好ましくは15/1未満であり、より好ましくは
10/1未満である。
セスを妨害しない別の希釈ガス中の酸素混合物など任意の酸素含有ガスであるこ
とができ、これらは下記で述べる。一般に酸化的塩素化反応器への供給は「多燃
料」であり、これは酸素に対してモル過剰の出発炭化水素が使用されることを意
味する。一般には出発炭化水素と酸素のモル比は、2/1を超え、好ましくは4
/1を超え、より好ましくは5/1を超える。一般には出発炭化水素と酸素のモ
ル比は、20/1未満であり、好ましくは15/1未満であり、より好ましくは
10/1未満である。
【0027】
望むならば任意選択で、出発炭化水素、ハロゲン源、および酸素源を含む供給
材料を希釈剤またはキャリヤーガスで希釈することができ、それは酸化的塩素化
のプロセスを実質上妨害しない任意のガスであることができる。希釈剤は、反応
器から生成物および熱を取り除き、また望ましくない副反応の数を減らす助けと
なる可能性がある。好適な希釈剤の非限定的な例には、窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、およびその混合物がある。使用される希
釈剤の量は、反応器への供給材料の合計モル、すなわち出発炭化水素、ハロゲン
源、酸素源、および希釈剤の合計モルを基準にして一般に10モル%を超え、好
ましくは20モル%を超え、かつ一般に90モル%未満、好ましくは70モル%
未満の範囲にある。
材料を希釈剤またはキャリヤーガスで希釈することができ、それは酸化的塩素化
のプロセスを実質上妨害しない任意のガスであることができる。希釈剤は、反応
器から生成物および熱を取り除き、また望ましくない副反応の数を減らす助けと
なる可能性がある。好適な希釈剤の非限定的な例には、窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、およびその混合物がある。使用される希
釈剤の量は、反応器への供給材料の合計モル、すなわち出発炭化水素、ハロゲン
源、酸素源、および希釈剤の合計モルを基準にして一般に10モル%を超え、好
ましくは20モル%を超え、かつ一般に90モル%未満、好ましくは70モル%
未満の範囲にある。
【0028】
前記考察から酸化的塩素化のプロセスへの供給材料の流れは、炭化水素または
ハロゲン化炭化水素、ハロゲン源、酸素源、および任意選択で希釈剤またはキャ
リヤーガスの混合物を含む。したがって爆発性の混合物を避けるために相当な注
意が払われるべきである。この目的に対しては、当業技術者ならば使用される特
定の供給材料の流れの燃焼限界をどのように完全に評価すべきかが分かるはずで
ある。
ハロゲン化炭化水素、ハロゲン源、酸素源、および任意選択で希釈剤またはキャ
リヤーガスの混合物を含む。したがって爆発性の混合物を避けるために相当な注
意が払われるべきである。この目的に対しては、当業技術者ならば使用される特
定の供給材料の流れの燃焼限界をどのように完全に評価すべきかが分かるはずで
ある。
【0029】
本発明の第二の態様において前述の酸化的塩素化のプロセスで触媒として有用
な物質の組成物が提供される。組成物は、多孔性のハロゲン化希土類の担体上に
分散した銅を含む。希土類は、スカンジウム(原子番号21)、イットリウム(
原子番号39)、およびランタニド類(原子番号57〜71)からなる17元素
の群である(James B. Hedrick著、U. S. Geological Survey - Minerals Infor
mation - 1997, “Rare - Earth Metals")。本明細書では好ましくはこの用語
は、ランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、サマリウ
ム、イットリウム、ガドリニウム、エルビウム、イッテルビウム、ホルミウム、
テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム、およびその混合物から選択
される元素を意味するものと解釈される。前述の酸化的塩素化のプロセスに用い
られる好ましい希土類元素は、一般に単原子価金属と考えられているものである
。多原子価金属を用いた多孔性のハロゲン化希土類で支持された触媒の触媒性能
は、単原子価金属を用いたものほどは望ましくないようにみえる。本発明の希土
類元素は、好ましくはランタン、ネオジム、プラセオジム、およびその混合物か
ら選択される。最も好ましくは触媒の担体に用いられる希土類元素は、ランタン
またはランタンとその他の希土類元素との混合物である。
な物質の組成物が提供される。組成物は、多孔性のハロゲン化希土類の担体上に
分散した銅を含む。希土類は、スカンジウム(原子番号21)、イットリウム(
原子番号39)、およびランタニド類(原子番号57〜71)からなる17元素
の群である(James B. Hedrick著、U. S. Geological Survey - Minerals Infor
mation - 1997, “Rare - Earth Metals")。本明細書では好ましくはこの用語
は、ランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、サマリウ
ム、イットリウム、ガドリニウム、エルビウム、イッテルビウム、ホルミウム、
テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム、およびその混合物から選択
される元素を意味するものと解釈される。前述の酸化的塩素化のプロセスに用い
られる好ましい希土類元素は、一般に単原子価金属と考えられているものである
。多原子価金属を用いた多孔性のハロゲン化希土類で支持された触媒の触媒性能
は、単原子価金属を用いたものほどは望ましくないようにみえる。本発明の希土
類元素は、好ましくはランタン、ネオジム、プラセオジム、およびその混合物か
ら選択される。最も好ましくは触媒の担体に用いられる希土類元素は、ランタン
またはランタンとその他の希土類元素との混合物である。
【0030】
好ましくは担体は、式MX3で表される(上式でMは、希土類元素のランタン
、セリウム、ネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、サマリウム、イットリ
ウム、ガドリニウム、エルビウム、イッテルビウム、ホルミウム、テルビウム、
ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム、およびその混合物の少なくと1つであり
、またXは塩化物、臭化物、またはヨウ化物である)。より好ましくは、Xは塩
化物であり、より好ましい担体は式MCl3(ただしMは上記の定義による)で
表される。最も好ましくは、Xは塩化物であり、Mはランタンであり、ハロゲン
化希土類の担体は塩化ランタンである。
、セリウム、ネオジム、プラセオジム、ジスプロシウム、サマリウム、イットリ
ウム、ガドリニウム、エルビウム、イッテルビウム、ホルミウム、テルビウム、
ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム、およびその混合物の少なくと1つであり
、またXは塩化物、臭化物、またはヨウ化物である)。より好ましくは、Xは塩
化物であり、より好ましい担体は式MCl3(ただしMは上記の定義による)で
表される。最も好ましくは、Xは塩化物であり、Mはランタンであり、ハロゲン
化希土類の担体は塩化ランタンである。
【0031】
一般に多孔性のハロゲン化希土類の担体は、5 m2/gを超える、好ましく
は10 m2/gを超える、より好ましくは15 m2/gを超える、さらに好
ましくは20 m2/gを超える、最も好ましくは30 m2/gを超えるBE
T表面積を有する。これら上記測定値に関しては、窒素吸着の等温線は77Kで
測定し、表面積はBET法を用いて等温線データから計算した。
は10 m2/gを超える、より好ましくは15 m2/gを超える、さらに好
ましくは20 m2/gを超える、最も好ましくは30 m2/gを超えるBE
T表面積を有する。これら上記測定値に関しては、窒素吸着の等温線は77Kで
測定し、表面積はBET法を用いて等温線データから計算した。
【0032】
本発明の第三の態様において、前述のハロゲン化希土類で支持される触媒組成
物に対する触媒前駆体として有用な組成物が提供される。触媒前駆体は、多孔性
のオキシハロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む。好ましくは担体は、M
OXで表される(上式でMは、希土類元素のランタン、セリウム、ネオジム、プ
ラセオジム、ジスプロシウム、サマリウム、イットリウム、ガドリニウム、エル
ビウム、イッテルビウム、ホルミウム、テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、
ルテチウム、およびその混合物の少なくと1つであり、またXは塩化物、臭化物
、またはヨウ化物である)。より好ましくは担体は、式MOCl(ただしMは上
記の定義による)で表されるオキシ塩化希土類である。最も好ましくはオキシ塩
化希土類はオキシ塩化ランタンLaOClである。
物に対する触媒前駆体として有用な組成物が提供される。触媒前駆体は、多孔性
のオキシハロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む。好ましくは担体は、M
OXで表される(上式でMは、希土類元素のランタン、セリウム、ネオジム、プ
ラセオジム、ジスプロシウム、サマリウム、イットリウム、ガドリニウム、エル
ビウム、イッテルビウム、ホルミウム、テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、
ルテチウム、およびその混合物の少なくと1つであり、またXは塩化物、臭化物
、またはヨウ化物である)。より好ましくは担体は、式MOCl(ただしMは上
記の定義による)で表されるオキシ塩化希土類である。最も好ましくはオキシ塩
化希土類はオキシ塩化ランタンLaOClである。
【0033】
一般に多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体は、12 m2/gを超える、
好ましくは15 m2/gを超える、より好ましくは20 m2/gを超える、
最も好ましくは30 m2/gを超えるBET表面積を有する。通常BET表面
積は200 m2/g未満である。加えてMOCl相は、MCl3相とは異なる
固有粉末X線回折(XRD)パタンをもつことが注目される。
好ましくは15 m2/gを超える、より好ましくは20 m2/gを超える、
最も好ましくは30 m2/gを超えるBET表面積を有する。通常BET表面
積は200 m2/g未満である。加えてMOCl相は、MCl3相とは異なる
固有粉末X線回折(XRD)パタンをもつことが注目される。
【0034】
本発明の好ましい実施形態において触媒および触媒前駆体組成物は、アルミナ
、シリカ、アルミノケイ酸塩、およびその他の従来の耐熱性担体材料、例えばチ
タニアまたはジルコニアを本質的に含まない。用語「本質的に含まない」とは、
触媒または触媒前駆体組成物と従来の担体材料との合計重量を基準にして、存在
する従来の担体材料の量が1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満、最
も好ましくは0.1重量%未満であることを意味する。
、シリカ、アルミノケイ酸塩、およびその他の従来の耐熱性担体材料、例えばチ
タニアまたはジルコニアを本質的に含まない。用語「本質的に含まない」とは、
触媒または触媒前駆体組成物と従来の担体材料との合計重量を基準にして、存在
する従来の担体材料の量が1重量%未満、より好ましくは0.5重量%未満、最
も好ましくは0.1重量%未満であることを意味する。
【0035】
本発明の別の実施形態において前述の触媒および触媒前駆体組成物(ハロゲン
化またはオキシハロゲン化希土類の担体材料上に銅を含む)は、アルミナ、シリ
カ、シリカ−アルミナ、多孔性アルミノケイ酸塩(ゼオライト)、シリカ−マグ
ネシア、ボーキサイト、マグネシア、炭化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、ケイ酸ジルコニウム、またはその組合せなどの従来の担体と結合させ、共押
出しし、または付着させることができる。この実施形態において従来の担体は、
触媒または触媒前駆体組成物と従来の担体との合計重量を基準にして、1重量%
を超え、かつ50重量%未満、好ましくは30重量%未満、より好ましくは20
重量%未満の量で用いられる。従来の担体が存在する場合でさえ、なお銅は大部
分がオキシハロゲン化またはハロゲン化希土類の担体上に付着し、かつオキシハ
ロゲン化またはハロゲン化希土類の担体は依然として支配的なバルク材料のまま
であるという事実がある。
化またはオキシハロゲン化希土類の担体材料上に銅を含む)は、アルミナ、シリ
カ、シリカ−アルミナ、多孔性アルミノケイ酸塩(ゼオライト)、シリカ−マグ
ネシア、ボーキサイト、マグネシア、炭化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウ
ム、ケイ酸ジルコニウム、またはその組合せなどの従来の担体と結合させ、共押
出しし、または付着させることができる。この実施形態において従来の担体は、
触媒または触媒前駆体組成物と従来の担体との合計重量を基準にして、1重量%
を超え、かつ50重量%未満、好ましくは30重量%未満、より好ましくは20
重量%未満の量で用いられる。従来の担体が存在する場合でさえ、なお銅は大部
分がオキシハロゲン化またはハロゲン化希土類の担体上に付着し、かつオキシハ
ロゲン化またはハロゲン化希土類の担体は依然として支配的なバルク材料のまま
であるという事実がある。
【0036】
触媒中に他の元素を含むこともまた有利である。例えば好ましい元素添加物に
は、アルカリおよびアルカリ土類、ホウ素、リン、イオウ、ゲルマニウム、チタ
ン、ジルコニウム、ハフニウム、およびその組合せがある。これらの元素は、組
成物の触媒性能を変えるために、または材料の機械的特性(例えば耐磨滅性)を
改良するために存在することができる。しかしながら最も好ましい実施形態にお
いて元素添加物はアルミニウムまたはケイ素ではない。触媒中の元素添加物の全
濃度は、触媒の合計重量を基準にして一般に0.01重量%を超え、かつ一般に
20重量%未満である。
は、アルカリおよびアルカリ土類、ホウ素、リン、イオウ、ゲルマニウム、チタ
ン、ジルコニウム、ハフニウム、およびその組合せがある。これらの元素は、組
成物の触媒性能を変えるために、または材料の機械的特性(例えば耐磨滅性)を
改良するために存在することができる。しかしながら最も好ましい実施形態にお
いて元素添加物はアルミニウムまたはケイ素ではない。触媒中の元素添加物の全
濃度は、触媒の合計重量を基準にして一般に0.01重量%を超え、かつ一般に
20重量%未満である。
【0037】
本明細書中の開示に照らして、当業技術者は本発明の担体組成物の別の調製方
法に気付くはずである。多孔性のオキシハロゲン化希土類(MOX)を含む組成
物を形成するために現在好ましいと考えられる方法は、(a)水、アルコール、
またはその混合物のいずれかを含む溶媒に溶かした1種類の希土類元素または複
数種の希土類元素のハロゲン化物塩の溶液を調製するステップと、(b)塩基を
加えて沈殿物を形成させるステップと、(c)MOXを形成するために沈殿物を
回収し焼成(Calcining)するステップ、とを含む。好ましくはハロゲ
ン化物塩は塩化希土類塩、例えば任意の市販の塩化希土類である。一般に塩基は
、水酸化アンモニウム、アルキルアミン類、アリールアミン類、アリ−ルアルキ
ルアミン類、水酸化アルキルアンモニウム類、水酸化アリールアンモニウム類、
水酸化アリ−ルアルキルアンモニウム類、およびその混合物から選択される窒素
含有塩基である。窒素含有塩基はまた、窒素含有塩基と窒素を含有しない別の塩
基との混合物として与えられてもよい。好ましくは窒素含有塩基は、水酸化アン
モニウムまたは水酸化テトラ(アルキル)アンモニウム、より好ましくは水酸化
テトラ(C1〜C20アルキル)アンモニウムである。また多孔性のオキシ塩化
希土類は、希土類の水酸化物または酸化物の生成を避けるように注意を払うべき
であるが、アルカリまたはアルカリ土類の水酸化物を適切に使用することにより
、具体的には窒素含有塩基を緩衝することにより生成することができる。ステッ
プ(a)の溶媒は好ましくは水である。通常、沈降は0℃を超える温度で行う。
通常、沈降は200℃未満、好ましくは100℃未満で行う。沈降は、採用され
る沈降温度で液相を維持するように必要に応じて高い圧力を用いてもよいが、通
常は外界大気圧で行なう。焼成は、一般に200℃を超える、好ましくは300
℃を超える温度で、かつ800℃未満の、好ましくは600℃未満の温度で行な
う。配合されたカルボン酸と塩化希土類塩の生産もまた、適切に分解させるとオ
キシ塩化希土類を生ずることができる。
法に気付くはずである。多孔性のオキシハロゲン化希土類(MOX)を含む組成
物を形成するために現在好ましいと考えられる方法は、(a)水、アルコール、
またはその混合物のいずれかを含む溶媒に溶かした1種類の希土類元素または複
数種の希土類元素のハロゲン化物塩の溶液を調製するステップと、(b)塩基を
加えて沈殿物を形成させるステップと、(c)MOXを形成するために沈殿物を
回収し焼成(Calcining)するステップ、とを含む。好ましくはハロゲ
ン化物塩は塩化希土類塩、例えば任意の市販の塩化希土類である。一般に塩基は
、水酸化アンモニウム、アルキルアミン類、アリールアミン類、アリ−ルアルキ
ルアミン類、水酸化アルキルアンモニウム類、水酸化アリールアンモニウム類、
水酸化アリ−ルアルキルアンモニウム類、およびその混合物から選択される窒素
含有塩基である。窒素含有塩基はまた、窒素含有塩基と窒素を含有しない別の塩
基との混合物として与えられてもよい。好ましくは窒素含有塩基は、水酸化アン
モニウムまたは水酸化テトラ(アルキル)アンモニウム、より好ましくは水酸化
テトラ(C1〜C20アルキル)アンモニウムである。また多孔性のオキシ塩化
希土類は、希土類の水酸化物または酸化物の生成を避けるように注意を払うべき
であるが、アルカリまたはアルカリ土類の水酸化物を適切に使用することにより
、具体的には窒素含有塩基を緩衝することにより生成することができる。ステッ
プ(a)の溶媒は好ましくは水である。通常、沈降は0℃を超える温度で行う。
通常、沈降は200℃未満、好ましくは100℃未満で行う。沈降は、採用され
る沈降温度で液相を維持するように必要に応じて高い圧力を用いてもよいが、通
常は外界大気圧で行なう。焼成は、一般に200℃を超える、好ましくは300
℃を超える温度で、かつ800℃未満の、好ましくは600℃未満の温度で行な
う。配合されたカルボン酸と塩化希土類塩の生産もまた、適切に分解させるとオ
キシ塩化希土類を生ずることができる。
【0038】
ハロゲン化希土類(MX3)を含む触媒組成物を形成するために現在好ましい
と考えらる方法は、(a)水、アルコール、またはその混合物のいずれかを含む
溶媒に溶かした1種類の希土類元素または複数の希土類元素のハロゲン化物塩の
溶液を調製するステップと、(b)塩基を加えて沈殿物を形成させるステップと
、(c)沈殿物を回収し焼成するステップと、(d)焼成された沈殿物をハロゲ
ン源と接触させるステップ、とを含む。好ましくはハロゲン化希土類は、任意の
市販の希土類塩化物などの塩化希土類塩である。溶媒および塩基は、MOXの形
成と関連して以前に述べた任意のものであることができる。好ましくは溶媒は水
であり、塩基は窒素含有塩基である。通常、沈降は外界大気圧または液相を維持
するようにもっと高い圧力で、0℃を超え、かつ200℃未満、好ましくは10
0℃未満の温度で行う。焼成は、一般に200℃を超える、好ましくは300℃
を超える温度で、しかし800℃未満の、好ましくは600℃未満の温度で行な
う。好ましくはハロゲン源は、塩化水素、臭化水素、またはヨウ化水素などのハ
ロゲン化水素である。より好ましくはハロゲン源は塩化水素である。ハロゲン源
との接触は一般に、100℃を超え、かつ500℃未満の温度で行なう。ハロゲ
ン源と接触させるための一般的な圧力は、外界大気圧ないし150psi(1,
034kPa)未満の圧力範囲にある。
と考えらる方法は、(a)水、アルコール、またはその混合物のいずれかを含む
溶媒に溶かした1種類の希土類元素または複数の希土類元素のハロゲン化物塩の
溶液を調製するステップと、(b)塩基を加えて沈殿物を形成させるステップと
、(c)沈殿物を回収し焼成するステップと、(d)焼成された沈殿物をハロゲ
ン源と接触させるステップ、とを含む。好ましくはハロゲン化希土類は、任意の
市販の希土類塩化物などの塩化希土類塩である。溶媒および塩基は、MOXの形
成と関連して以前に述べた任意のものであることができる。好ましくは溶媒は水
であり、塩基は窒素含有塩基である。通常、沈降は外界大気圧または液相を維持
するようにもっと高い圧力で、0℃を超え、かつ200℃未満、好ましくは10
0℃未満の温度で行う。焼成は、一般に200℃を超える、好ましくは300℃
を超える温度で、しかし800℃未満の、好ましくは600℃未満の温度で行な
う。好ましくはハロゲン源は、塩化水素、臭化水素、またはヨウ化水素などのハ
ロゲン化水素である。より好ましくはハロゲン源は塩化水素である。ハロゲン源
との接触は一般に、100℃を超え、かつ500℃未満の温度で行なう。ハロゲ
ン源と接触させるための一般的な圧力は、外界大気圧ないし150psi(1,
034kPa)未満の圧力範囲にある。
【0039】
前述のようにオキシハロゲン化希土類の担体(MOX)は、MOX担体をハロ
ゲン源で処理することによってハロゲン化希土類の担体(MX3)に転換するこ
とができる。本発明の酸化的塩素化のプロセスは塩素源を必要とするので、酸化
的塩素化反応器中でin situ(その場)で、Cuを充填したMOCl担体を塩素
源と接触させてMCl3で支持されたCu触媒を形成することが可能である。触
媒を形成するためのこのin situ法は、塩素とは別のハロゲンの種に対して一般
化することができる。多孔性のオキシハロゲン化希土類材料はまた、オキシハロ
ゲン化物をハロゲン化物に転換しない条件下でさえ、触媒担体として使用される
。
ゲン源で処理することによってハロゲン化希土類の担体(MX3)に転換するこ
とができる。本発明の酸化的塩素化のプロセスは塩素源を必要とするので、酸化
的塩素化反応器中でin situ(その場)で、Cuを充填したMOCl担体を塩素
源と接触させてMCl3で支持されたCu触媒を形成することが可能である。触
媒を形成するためのこのin situ法は、塩素とは別のハロゲンの種に対して一般
化することができる。多孔性のオキシハロゲン化希土類材料はまた、オキシハロ
ゲン化物をハロゲン化物に転換しない条件下でさえ、触媒担体として使用される
。
【0040】
多孔性のオキシ塩化物材料MOXおよび完全に塩素化した材料MX3は、触媒
担体またはキャリヤーを必要とする任意のプロセスに使用することができる。多
孔性の希土類のオキシ塩化物または塩化物は、元素周期律表中の任意の触媒金属
または触媒金属イオンの担体、ならびに任意の有機および非金属性無機触媒成分
の担体として使用することができる。好適な金属または金属イオンは、例えばS.
RadelおよびM. Navidi共著のChemistry, West Publishing Company, New York,
1990中で参照されている周期律表の1A、2A、3B、4B、5B、6B
、7B、8B、1B、2B、3A、4A、および5A族から選択することができ
る。好ましいプロセスには希土類元素が触媒または助触媒として望ましい触媒プ
ロセスが含まれ、それには酸化、還元、水素化、異性化、アミノ化、分解処理、
アルキル化、エステル化、およびフィッシャー−トロプシュ合成などその他の炭
化水素転換プロセスが無制限に含まれる。本明細書中に例示されたオキシハロゲ
ン化のプロセスは本明細書に記載した新規な担体の一使用に過ぎず、この例示が
これら担体を他の用途に使用することを制限すべきではない。触媒成分を本発明
の多孔性の担体上に付着または分散させるには任意の接触法を使用することがで
き、それには含浸、イオン交換、析出−沈降、共沈、および蒸着が無制限に含ま
れる。これらの接触法は、例えばRobert J. FarrautoおよびCalvin H. Bartholo
mew共著、Fundamentals of Industrial Catalytic Properties, Blackie Academ
ic & Professional, an Imprint of Chapman & Hall, London, 1997中に見
出すことができる触媒技術の中でよく説明されている。
担体またはキャリヤーを必要とする任意のプロセスに使用することができる。多
孔性の希土類のオキシ塩化物または塩化物は、元素周期律表中の任意の触媒金属
または触媒金属イオンの担体、ならびに任意の有機および非金属性無機触媒成分
の担体として使用することができる。好適な金属または金属イオンは、例えばS.
RadelおよびM. Navidi共著のChemistry, West Publishing Company, New York,
1990中で参照されている周期律表の1A、2A、3B、4B、5B、6B
、7B、8B、1B、2B、3A、4A、および5A族から選択することができ
る。好ましいプロセスには希土類元素が触媒または助触媒として望ましい触媒プ
ロセスが含まれ、それには酸化、還元、水素化、異性化、アミノ化、分解処理、
アルキル化、エステル化、およびフィッシャー−トロプシュ合成などその他の炭
化水素転換プロセスが無制限に含まれる。本明細書中に例示されたオキシハロゲ
ン化のプロセスは本明細書に記載した新規な担体の一使用に過ぎず、この例示が
これら担体を他の用途に使用することを制限すべきではない。触媒成分を本発明
の多孔性の担体上に付着または分散させるには任意の接触法を使用することがで
き、それには含浸、イオン交換、析出−沈降、共沈、および蒸着が無制限に含ま
れる。これらの接触法は、例えばRobert J. FarrautoおよびCalvin H. Bartholo
mew共著、Fundamentals of Industrial Catalytic Properties, Blackie Academ
ic & Professional, an Imprint of Chapman & Hall, London, 1997中に見
出すことができる触媒技術の中でよく説明されている。
【0041】
当該酸化的塩素化の用途に関しては、触媒前駆体の担体MOXまたは触媒の担
体MX3上への銅の付着は、担体の形成に関連して以前に述べたものと同様の方
法で塩基を含有する溶液から銅およびランタンを共沈させることによって達成す
ることができる。別法では銅を含浸またはイオン交換によって、または揮発性の
銅化合物を蒸着することによって銅含有溶液から析出することができる。一般に
銅の充填は、触媒または触媒前駆体組成物の全重量を基準にして0.01重量%
を超え、好ましくは1重量%を超え、より好ましくは5重量%を超える。一般に
銅の充填は、触媒または触媒前駆体組成物の全重量を基準にして30重量%未満
、好ましくは20重量%未満、より好ましくは15重量%未満である。
体MX3上への銅の付着は、担体の形成に関連して以前に述べたものと同様の方
法で塩基を含有する溶液から銅およびランタンを共沈させることによって達成す
ることができる。別法では銅を含浸またはイオン交換によって、または揮発性の
銅化合物を蒸着することによって銅含有溶液から析出することができる。一般に
銅の充填は、触媒または触媒前駆体組成物の全重量を基準にして0.01重量%
を超え、好ましくは1重量%を超え、より好ましくは5重量%を超える。一般に
銅の充填は、触媒または触媒前駆体組成物の全重量を基準にして30重量%未満
、好ましくは20重量%未満、より好ましくは15重量%未満である。
【0042】
本発明の酸化的塩素化のプロセスは、固定床、流動床、輸送床、連続および間
欠流通反応器を含む、好ましくは気相法に適した任意の従来設計の反応器中で行
なうことができる。所望の炭化水素生成物、好ましくはクロロカーボンが選択的
に得られるならば、任意の処理条件(例えば、供給材料成分のモル比、温度、圧
力、ガスの時間空間速度)を採用することができる。一般にプロセスの温度は、
150℃を超え、好ましくは200℃を超え、より好ましくは250℃を超える
。一般にプロセスの温度は、500℃未満、好ましくは425℃未満、より好ま
しくは350℃未満である。普通、プロセスは大気圧またはそれより高い圧力で
行なわれることになる。その場合、一般に圧力は14psi(101kPa)以
上で、かつ150psi(1,034kPa)未満であることになる。一般に供
給反応物(炭化水素、ハロゲン源、酸素源、および若干の任意選択の希釈剤)の
全ガスの時間空間速度(GHSV)は、10h−1(1時間当たり触媒1ml当
たりの全材料供給が10ml)を超え、好ましくは100 h−1を超える速度
から50,000 h−1未満、好ましくは10,000 h−1未満の速度ま
で変わることになる。
欠流通反応器を含む、好ましくは気相法に適した任意の従来設計の反応器中で行
なうことができる。所望の炭化水素生成物、好ましくはクロロカーボンが選択的
に得られるならば、任意の処理条件(例えば、供給材料成分のモル比、温度、圧
力、ガスの時間空間速度)を採用することができる。一般にプロセスの温度は、
150℃を超え、好ましくは200℃を超え、より好ましくは250℃を超える
。一般にプロセスの温度は、500℃未満、好ましくは425℃未満、より好ま
しくは350℃未満である。普通、プロセスは大気圧またはそれより高い圧力で
行なわれることになる。その場合、一般に圧力は14psi(101kPa)以
上で、かつ150psi(1,034kPa)未満であることになる。一般に供
給反応物(炭化水素、ハロゲン源、酸素源、および若干の任意選択の希釈剤)の
全ガスの時間空間速度(GHSV)は、10h−1(1時間当たり触媒1ml当
たりの全材料供給が10ml)を超え、好ましくは100 h−1を超える速度
から50,000 h−1未満、好ましくは10,000 h−1未満の速度ま
で変わることになる。
【0043】
本発明の方法で形成されるクロロカーボンは、出発炭化水素または出発塩素化
炭化水素中に存在した塩素置換基よりも多数の塩素置換基を含有する。好ましい
クロロカーボン生成物は、1,2−ジクロロエタンである。本発明の酸化的塩素
化のプロセスでは、クロラールなどの酸素化されたクロロカーボンの副生物が、
従来の技術のオキシ塩素化のプロセスと比べて少なくとも20モル%から90モ
ル%ほども低い濃度で生成する。同様に本発明の酸化的塩素化のプロセスは、従
来の技術のオキシ塩素化のプロセスよりもかなり少ない量、一般には1/10の
量のCOx酸化物(COおよびCO2)を生成する。
炭化水素中に存在した塩素置換基よりも多数の塩素置換基を含有する。好ましい
クロロカーボン生成物は、1,2−ジクロロエタンである。本発明の酸化的塩素
化のプロセスでは、クロラールなどの酸素化されたクロロカーボンの副生物が、
従来の技術のオキシ塩素化のプロセスと比べて少なくとも20モル%から90モ
ル%ほども低い濃度で生成する。同様に本発明の酸化的塩素化のプロセスは、従
来の技術のオキシ塩素化のプロセスよりもかなり少ない量、一般には1/10の
量のCOx酸化物(COおよびCO2)を生成する。
【0044】
下記の例は、本発明の方法、本発明の触媒および触媒前駆体組成物、および本
発明の新規な担体の例示のために提供される。これら例は、どのようなやり方で
も本発明を限定するものと解釈されるべきではない。当業技術者ならば本明細書
中の開示に照らして本発明の範囲に含まれる、例えば反応物、処理条件、触媒の
種、および担体の種について別の実施形態を理解するはずである。
発明の新規な担体の例示のために提供される。これら例は、どのようなやり方で
も本発明を限定するものと解釈されるべきではない。当業技術者ならば本明細書
中の開示に照らして本発明の範囲に含まれる、例えば反応物、処理条件、触媒の
種、および担体の種について別の実施形態を理解するはずである。
【0045】
(例)
例1
多孔性のオキシ塩化ランタンの担体上に銅を含む触媒前駆体組成物を下記のよ
うに調製した。塩化ランタン(LaCl3・7H2O、15.0g)を脱イオン
水(150ml)に溶解した。塩化ランタン溶液に水酸化アンモニウム(6M、
20ml)を撹拌しながら素早く加え、白色沈殿を得た。その混合物を遠心分離
し、過剰の液体をデカントしてランタン含有ゲルを得た。銅塩を溶解するのに丁
度必要なだけの溶液を用いることにより塩化銅(II)(CuCl2・2H2O
、0.689g)を水酸化アンモニウム(6M)に溶解した。この銅溶液をラン
タン含有ゲルに加えた。一様に着色した紺青色の沈殿が得られるまでゲルを撹拌
した。沈殿を400℃で4時間焼成して多孔性のオキシ塩化ランタンの担体上に
分散した銅(10モル%)を含む組成物(5.35g)を得た。X線回折データ
は、オキシ塩化ランタンの擬似結晶形の存在を示した。BET法で測定した触媒
の表面積は25.8m2/gであった。
うに調製した。塩化ランタン(LaCl3・7H2O、15.0g)を脱イオン
水(150ml)に溶解した。塩化ランタン溶液に水酸化アンモニウム(6M、
20ml)を撹拌しながら素早く加え、白色沈殿を得た。その混合物を遠心分離
し、過剰の液体をデカントしてランタン含有ゲルを得た。銅塩を溶解するのに丁
度必要なだけの溶液を用いることにより塩化銅(II)(CuCl2・2H2O
、0.689g)を水酸化アンモニウム(6M)に溶解した。この銅溶液をラン
タン含有ゲルに加えた。一様に着色した紺青色の沈殿が得られるまでゲルを撹拌
した。沈殿を400℃で4時間焼成して多孔性のオキシ塩化ランタンの担体上に
分散した銅(10モル%)を含む組成物(5.35g)を得た。X線回折データ
は、オキシ塩化ランタンの擬似結晶形の存在を示した。BET法で測定した触媒
の表面積は25.8m2/gであった。
【0046】
例2
例1の触媒前駆体組成物を、多孔性の塩化ランタンの担体上に分散した銅を含
む本発明の触媒組成物にin situで転換した。次いで触媒をエチレンのオキシ塩
素化において評価した。管型反応器に例1の触媒前駆体材料(0.3208g)
と低表面積アルミナ希釈剤(アルミナNorton SA5225、2.3258g)
の混合物を装填した。この触媒前駆体をアルゴン流の下で200℃で1時間乾燥
し、次いで前駆体を塩化水素44.4モル%、酸素8.6モル%、およびアルゴ
ン47.0モル%の混合物により250℃で10分間、重量の時間空間速度22
h−1でin situで処理することによって活性な触媒に転換した。重量の時間
空間速度は、質量流量を試験される触媒重量で割ったものである。
む本発明の触媒組成物にin situで転換した。次いで触媒をエチレンのオキシ塩
素化において評価した。管型反応器に例1の触媒前駆体材料(0.3208g)
と低表面積アルミナ希釈剤(アルミナNorton SA5225、2.3258g)
の混合物を装填した。この触媒前駆体をアルゴン流の下で200℃で1時間乾燥
し、次いで前駆体を塩化水素44.4モル%、酸素8.6モル%、およびアルゴ
ン47.0モル%の混合物により250℃で10分間、重量の時間空間速度22
h−1でin situで処理することによって活性な触媒に転換した。重量の時間
空間速度は、質量流量を試験される触媒重量で割ったものである。
【0047】
エチレン18.2モル%、塩化水素36.3モル%、酸素7.0モル%、およ
びアルゴン38.5モル%を含むオキシ塩素化用の材料供給を、250℃で重量
の時間空間速度26 h−1で開始した。反応は250℃で30分間続けられ、
温度を同じ供給条件下で300℃に変えた。結果を表1に示す。表1の300℃
における測定値は、300℃における15分間の平均実績を用いて採られた。反
応用供給材料の組成を、エチレン16.7モル%、塩化水素33.3モル%、酸
素4.3モル%、およびアルゴン45.7モル%で重量の時間空間速度28 h −1 の低酸素含量を有するように変えた。温度を30分かけて350℃まで、次
いで30分かけて400℃まで上昇した。400℃で採られた表1のデータは、
400℃における15分間の組成の平均である。反応器からのガス状流出物は、
質量分析法により検定用マトリックスを用いて分析し、データからガス組成物を
デコンヴォルートした。クロラールは82 a.m.u.で質量ピークを記録す
ることによって推定した。処理条件および結果を表1に示す。
びアルゴン38.5モル%を含むオキシ塩素化用の材料供給を、250℃で重量
の時間空間速度26 h−1で開始した。反応は250℃で30分間続けられ、
温度を同じ供給条件下で300℃に変えた。結果を表1に示す。表1の300℃
における測定値は、300℃における15分間の平均実績を用いて採られた。反
応用供給材料の組成を、エチレン16.7モル%、塩化水素33.3モル%、酸
素4.3モル%、およびアルゴン45.7モル%で重量の時間空間速度28 h −1 の低酸素含量を有するように変えた。温度を30分かけて350℃まで、次
いで30分かけて400℃まで上昇した。400℃で採られた表1のデータは、
400℃における15分間の組成の平均である。反応器からのガス状流出物は、
質量分析法により検定用マトリックスを用いて分析し、データからガス組成物を
デコンヴォルートした。クロラールは82 a.m.u.で質量ピークを記録す
ることによって推定した。処理条件および結果を表1に示す。
【0048】
オキシ塩素化によるエチレンの二塩化エチレン(EDC)aへの転換
【0049】
【表1】
【0050】a
オキシ塩素化用供給材料の流れの組成(モル%):300℃でC2H6 18
.2%、HCl 36.3%、O2 7.0%、Ar 38.5%;400℃で
C2H6 16.7%、HCl 33.3%、O2 4.3%、Ar 45.7
%; 実験は大気圧で実施 表1から多孔性の塩化ランタンの担体上に銅を含む新規な触媒は、塩化水素と
酸素の存在下でエチレンをオキシ塩素化して1,2−ジクロロエタンにすること
ができることが分かる。利点としては特に、より低い300℃の反応温度で、き
わめて低レベルのクロラールが生成されることである。
.2%、HCl 36.3%、O2 7.0%、Ar 38.5%;400℃で
C2H6 16.7%、HCl 33.3%、O2 4.3%、Ar 45.7
%; 実験は大気圧で実施 表1から多孔性の塩化ランタンの担体上に銅を含む新規な触媒は、塩化水素と
酸素の存在下でエチレンをオキシ塩素化して1,2−ジクロロエタンにすること
ができることが分かる。利点としては特に、より低い300℃の反応温度で、き
わめて低レベルのクロラールが生成されることである。
【0051】
比較実験1(CE−1)
例2の触媒の代りにアルミナ上に支持された銅(4重量%)とカリウム(1.
5重量%)を含有する比較用のオキシ塩素化触媒を用いたことを除いて例2に記
載の方法でエチレンのオキシ塩素化を行なった。比較用の触媒(0.1046g
)をアルミナ希釈剤(2.6639g)と混合し、混合物を例2と類似の反応器
に装填した。オキシ塩素化のプロセスを、表1に記載の処理条件とその結果を用
いて例2と同様に操作した。類似の処理条件で比較実験1を例2と比較した場合
、多孔性の塩化ランタンの担体上に分散した銅を含んだ本発明の触媒は、比較用
の触媒と比べて不純物クロラールに対して著しく低い選択性で、1,2−ジクロ
ロエタンに対する高い生産性を達成したことが分かる。
5重量%)を含有する比較用のオキシ塩素化触媒を用いたことを除いて例2に記
載の方法でエチレンのオキシ塩素化を行なった。比較用の触媒(0.1046g
)をアルミナ希釈剤(2.6639g)と混合し、混合物を例2と類似の反応器
に装填した。オキシ塩素化のプロセスを、表1に記載の処理条件とその結果を用
いて例2と同様に操作した。類似の処理条件で比較実験1を例2と比較した場合
、多孔性の塩化ランタンの担体上に分散した銅を含んだ本発明の触媒は、比較用
の触媒と比べて不純物クロラールに対して著しく低い選択性で、1,2−ジクロ
ロエタンに対する高い生産性を達成したことが分かる。
【0052】
例3
例1の触媒前駆体組成物を固定床式反応器に装填し、例2に記載したin situ
法によって多孔性の塩化ランタンの担体上に銅を含む活性触媒に転換し、次いで
エチレンのオキシ塩素化の試験を行なった。エチレン(53.75モル%)、酸
素(14.61モル%)、および塩化水素(29.26モル%)を含有する供給
ガス材料を、大気圧、300℃においてこの触媒を通過させた。酸素が50%転
換されるように流れを調整した。生成した全酸化炭素(COx)は出口ガスの0
.8モル%のみであった。加えて触媒が水溶性のため、消費された触媒を簡単な
水洗によって反応器およびフィルタや移送管などの支援装置から容易に除去する
ことができた。
法によって多孔性の塩化ランタンの担体上に銅を含む活性触媒に転換し、次いで
エチレンのオキシ塩素化の試験を行なった。エチレン(53.75モル%)、酸
素(14.61モル%)、および塩化水素(29.26モル%)を含有する供給
ガス材料を、大気圧、300℃においてこの触媒を通過させた。酸素が50%転
換されるように流れを調整した。生成した全酸化炭素(COx)は出口ガスの0
.8モル%のみであった。加えて触媒が水溶性のため、消費された触媒を簡単な
水洗によって反応器およびフィルタや移送管などの支援装置から容易に除去する
ことができた。
【0053】
比較実験2(CE−2)
例3を、例3の触媒の代りに比較用のオキシ塩素化触媒を用いて繰り返した。
実験CE−1の触媒と類似の比較用の触媒は、アルミナ上に支持された銅(5.
7重量%)とカリウム(1.75重量%)を含有した。比較用の触媒は主要な生
成物として1,2−ジクロロエタンを生成したが、生成した全酸化炭素(COx )は出口ガスの4.5モル%であった。比較実験2を例3と比べた場合、類似の
処理条件下で本発明の触媒は比較用の触媒よりも著しく少ない酸化炭素を生成す
ることが分かった。
実験CE−1の触媒と類似の比較用の触媒は、アルミナ上に支持された銅(5.
7重量%)とカリウム(1.75重量%)を含有した。比較用の触媒は主要な生
成物として1,2−ジクロロエタンを生成したが、生成した全酸化炭素(COx )は出口ガスの4.5モル%であった。比較実験2を例3と比べた場合、類似の
処理条件下で本発明の触媒は比較用の触媒よりも著しく少ない酸化炭素を生成す
ることが分かった。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF
,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,
ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G
M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ
,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,
MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,
AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B
Z,CA,CH,CN,CR,CZ,DE,DK,DM
,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,
GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K
E,KG,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT
,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,
MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S
D,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR
,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,YU,ZA,
ZW
(72)発明者 ヒックマン,ダニエル エー.
アメリカ合衆国,ミシガン 48642,ミッ
ドランド,ウエストベリー ドライブ
2010
Fターム(参考) 4G069 AA01 AA03 AA08 BA36A
BB02A BB02B BB08A BB08B
BC01A BC08A BC15A BC20A
BC24A BC30A BC31A BC31B
BC34A BC38A BC40A BC42A
BC42B BC43A BC44A BC49A
BC53A BC57A BC61A BC65A
BC69A BD12A BD12B BD13A
BD14A CB26 EC02X EC02Y
EC03X EC04X EC05X FA01
FB52 FB53
4H006 AA02 AC30 BA05 BA55 BA56
BA81 BB61 BC10 BC18 BC31
BC35 BE01 BE30
4H039 CA50 CF10
Claims (43)
- 【請求項1】 出発(starting)炭化水素または出発ハロゲン化炭化水素よ
りも多数の塩素置換基を有するクロロカーボンを調製するのに充分な処理条件下
、触媒の存在下で炭化水素またはハロゲン化炭化水素を塩素源(source)および
酸素源と接触させることを含む炭化水素またはハロゲン化炭化水素の酸化的塩素
化の方法であって、場合によっては前記触媒が多孔性のハロゲン化希土類の担体
上に銅を含む、方法。 - 【請求項2】 出発炭化水素がC1〜C20脂肪族炭化水素、C3〜C12 環式脂肪族炭化水素、またはC6〜C15芳香族炭化水素である、請求項1に記
載の方法。 - 【請求項3】 出発炭化水素がC2〜C20アルケンである、請求項1に記
載の方法。 - 【請求項4】 出発炭化水素がエチレンである、請求項1に記載の方法。
- 【請求項5】 出発ハロゲン化炭化水素がフッ素化、塩素化、または臭素化
炭化水素である、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 塩素源が塩化水素または1または複数の反応活性な塩素置換
基を有する塩素化炭化水素である、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 塩素源が酸素源を基準にして本質的に化学量論量で使用され
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 酸素源が分子性酸素または空気である、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項9】 炭化水素と酸素のモル比が2/1を超え、20/1未満であ
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項10】 希釈剤を使用する、請求項1に記載の方法。
- 【請求項11】 希釈剤が窒素、ヘリウム、アルゴン、一酸化炭素、二酸化
炭素、メタン、またはその混合物である、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 希釈剤が、出発炭化水素と希釈剤の合計モルを基準にして
10モル%を超え、かつ90モル%未満の量で用いられる、請求項11に記載の
方法。 - 【請求項13】 多孔性のハロゲン化希土類の担体が5m2/gを超えるB
ET表面積を有する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項14】 多孔性のハロゲン化希土類の担体が15m2/gを超える
BET表面積を有する、請求項13に記載の方法。 - 【請求項15】 ハロゲン化希土類の担体が式MX3で表される担体であっ
て、上式でMが希土類のランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジム、ジスプ
ロシウム、サマリウム、イットリウム、ガドリニウム、エルビウム、イッテルビ
ウム、ホルミウム、テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム、および
その混合物の少なくとも1つであり、あるいは上式でXが塩化物、臭化物、また
はヨウ化物である、請求項1に記載の方法。 - 【請求項16】 Mがランタンであり、Xが塩化物であり、かつハロゲン化
希土類の担体が塩化ランタンである、請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 触媒が、多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体上に分散
した銅を含む触媒前駆体から調製される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項18】 多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体が12m2/gを
超えるBET表面積を有する、請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体が20m2/gを
超えるBET表面積を有する、請求項18記載の方法。 - 【請求項20】 オキシハロゲン化希土類の担体が式MOXで表される担体
であって、上式でMが希土類のランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジム、
ジスプロシウム、サマリウム、イットリウム、ガドリニウム、エルビウム、イッ
テルビウム、ホルミウム、テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム、
およびその混合物の少なくとも1つであり、あるいは上式でXが塩化物、臭化物
、またはヨウ化物である、請求項17に記載の方法。 - 【請求項21】 Mがランタンであり、Xが塩化物であり、かつオキシハロ
ゲン化希土類の担体がオキシ塩化ランタンである、請求項20に記載の方法。 - 【請求項22】 触媒が従来の担体と結合するかまたは一緒に押出され、前
記従来の担体が触媒と従来の担体の合計重量を基準にして50重量%未満の量で
ある、請求項1に記載の方法。 - 【請求項23】 前記方法を150℃を超え、500℃未満の温度で行なう
、請求項1に記載の方法。 - 【請求項24】 前記方法を14psi(101kPa)以上、150ps
i(1,034kPa)未満の圧力で行なう、請求項1に記載の方法。 - 【請求項25】 前記方法を、出発炭化水素、酸素源、塩素源、および任意
選択の希釈剤を含む全供給材料のガスの時間空間速度が10h−1を超え、10
,000 h−1未満の速度で行なう、請求項1に記載の方法。 - 【請求項26】 触媒が水溶性である、請求項1に記載の方法。
- 【請求項27】 エチレンをオキシ塩素化して1,2−ジクロロエタンにす
る方法であって、前記方法がエチレンを触媒の存在下で塩化水素および酸素と接
触させることを含み、前記触媒が多孔性の塩化ランタンの担体上に分散した銅を
含み、前記方法を1,2−ジクロロエタンを形成するように200℃を超え、4
25℃未満の温度で実施する、方法。 - 【請求項28】 多孔性のハロゲン化希土類の担体上に分散した銅を含む物
質の組成物。 - 【請求項29】 多孔性のハロゲン化希土類の担体が5m2/gを超えるB
ET表面積を有する、請求項28に記載の組成物。 - 【請求項30】 多孔性のハロゲン化希土類の担体が15m2/gを超える
BET表面積を有する、請求項29に記載の組成物。 - 【請求項31】 多孔性のハロゲン化希土類の担体が式MX3で表される担
体であって、上式でMが希土類のランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジム
、ジスプロシウム、サマリウム、イットリウム、ガドリニウム、エルビウム、イ
ッテルビウム、ホルミウム、テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム
、およびその混合物の少なくとも1つであり、あるいは上式でXが塩化物、臭化
物、またはヨウ化物である、請求項28に記載の組成物。 - 【請求項32】 Xが塩化物であり、Mがランタンであり、かつハロゲン化
希土類の担体が塩化ランタンである、請求項31に記載の組成物。 - 【請求項33】 多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体上に分散した銅を
含む物質の組成物。 - 【請求項34】 多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体が12m2/gを
超えるBET表面積を有する、請求項33に記載の組成物。 - 【請求項35】 多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体が20m2/gを
超えるBET表面積を有する、請求項34に記載の組成物。 - 【請求項36】 オキシハロゲン化希土類の担体が式MOXで表される担体
であって、上式でMが希土類のランタン、セリウム、ネオジム、プラセオジム、
ジスプロシウム、サマリウム、イットリウム、ガドリニウム、エルビウム、イッ
テルビウム、ホルミウム、テルビウム、ユーロピウム、ツリウム、ルテチウム、
およびその混合物の少なくとも1つであり、あるいは上式でXが塩化物、臭化物
、またはヨウ化物である、請求項34に記載の組成物。 - 【請求項37】 Xが塩化物であり、Mがランタンであり、かつオキシハロ
ゲン化希土類の担体がオキシ塩化ランタンである、請求項36に記載の組成物。 - 【請求項38】 多孔性のハロゲン化希土類の担体上に1または複数の触媒
成分を付着させることを含む、触媒の担体として多孔性のハロゲン化希土類を使
用する方法。 - 【請求項39】 1または複数の金属または金属イオンが多孔性のハロゲン
化希土類の担体上に付着され、前記金属または金属イオンが周期律表の1A、2
A、3B、4B、5B、6B、7B、8B、1B、2B、3A、4A、または5
A族の元素である、請求項38に記載の方法。 - 【請求項40】 多孔性のオキシハロゲン化希土類の担体上に1または複数
の触媒成分を付着させることを含む、触媒の担体として多孔性のオキシハロゲン
化希土類を使用する方法。 - 【請求項41】 1または複数の金属または金属イオンが多孔性のオキシハ
ロゲン化希土類の担体上に付着され、前記金属または金属イオンが周期律表の1
A、2A、3B、4B、5B、6B、7B、8B、1B、2B、3A、4A、ま
たは5A族の元素である、請求項40に記載の方法。 - 【請求項42】 1または複数の触媒成分がオキシハロゲン化希土類の担体
上に付着した後に、前記担体がオキシハロゲン化希土類の担体をハロゲン化希土
類の担体に転換するのに充分な条件下でハロゲン源と接触する、請求項40に記
載の方法。 - 【請求項43】 ハロゲン源が塩化水素または分子性塩素である、請求項4
2に記載の方法。
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JP2015500239A (ja) * | 2011-12-02 | 2015-01-05 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | クロロアルカンの製造方法 |
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