JP2004160450A - 酢酸ビニル製造の空時収率を向上した高選択性殻型含浸触媒 - Google Patents

酢酸ビニル製造の空時収率を向上した高選択性殻型含浸触媒 Download PDF

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Abstract

【課題】パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニル生成反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法を提供する。
【解決手段】シリカ担体上に製造されたパラジウム−金殻型含浸触媒であって、該担体にパラジウム塩及び金塩又は酸の水溶液を含浸させ、その後アルカリ金属珪酸塩又は水酸化物固定剤を用いて担体上にパラジウム及び金の水不溶性化合物を沈殿させ、担体表面上のパラジウム及び金の沈殿化合物を有する担体を乾燥させ、パラジウム及び金含有量の実質的に全てがフリーの金属状態に還元されるまでパラジウム及び金の表面沈殿化合物を還元し、その後触媒前駆物質に酢酸カリウムを含浸させ、次いで乾燥させることによって製造される、上記パラジウム−金殻型含浸触媒が提供される。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルケン(例えば、エチレン)とアルカン酸(例えば、酢酸)及び酸素との気相反応で、大きな値の空時収率(space-time yield;空時収量)、比活性度、及びアルケンからアルカン酸アルケニル(例えば、エチレンから酢酸ビニル)への転化に対する大きな選択性を持って、アルカン酸アルケニル(例えば、酢酸ビニル)を生ずる気相反応に対する触媒として有効な特別な特性を有する殻型(shelled)Pd−Au触媒及びそれらの製造方法に関する。
参照関連出願
本特許出願は、2000年4月7日に出願され、2002年7月16日に米国特許第6,420,308号として公告された、米国特許出願Serial No.09/612,159の継続として2002年6月19日に出願された同時係属中の米国特許出願Serial No.10/174,642のCIPである。
酢酸ビニル(VA)は、ポリ(酢酸ビニル)を製造するための単量体として大きな需要を持つ役に立つ化学物質である。この重要な重合体及びその誘導体は、接着剤、ペイント及び他の被覆物、フイルム及び積層材料として広範な用途を有する。従来法でVAを製造するための多くの技術が報告されている。主な技術は、エチレンと、酢酸及び酸素との触媒を用いた気相反応である。この反応に今日広く用いられている触媒の種類は、T.C.ビソット(Bissot)による米国特許第4,048,096号明細書に記載されているような種類の表面殻型含浸触媒(surface shell impregnated catalyst)である。
ビソットの米国特許第4,048,096号明細書には、150℃及び120psigの反応圧力で測定して、1時間当たり貴金属(Pd+Au)1g当たり少なくとも約83gの酢酸ビニルになる比活性度(specific activity)を有する触媒が記載されている。その触媒は、(1)約3〜約7mmの粒径及び約0.2〜約1.5ml/gの細孔容積を有する触媒担体粒子、(2)前記触媒担体の表面層に、その担体中へ約0.5mm未満の深さに分布したパラジウム及び金で、触媒1リットル当たり約1.5〜約5.0gの量で存在するパラジウム、及び触媒1リットル当たり約0.5〜約2.25gの量で存在する金、及び(3)触媒1リットル当たり約5〜約60gのアルカリ金属酢酸塩、からなる。パラジウムは活性触媒金属であり、金は触媒促進剤である。
ビソットの’096特許の触媒製造方法は、(1)触媒担体に、水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を含浸させること、(2)前記含浸した触媒担体を、水溶性パラジウム及び金化合物と反応して水不溶性パラジウム及び金化合物を形成することができる化合物(好ましくはメタ珪酸ナトリウム)の溶液と接触させることにより、触媒担体表面に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させること、(3)前記水不溶性パラジウム及び金化合物を、還元剤で処理して担体表面のパラジウム及び金金属へ転化すること、(4)触媒を水で洗浄すること、(5)触媒を乾燥すること、(6)触媒にアルカリ金属酢酸塩促進剤(例えば、カリウム促進剤)を含浸させること、及び(7)前記触媒を乾燥すること、を含む。
従来のPd−Au担体付き触媒に比較して、ビソット’096特許に記載されている改良は、触媒担体の表面からその中へ約0.5mm未満までの表面層として、その中にパラジウム及び金触媒を導入分布させることを含んでいる。含浸工程は、パラジウム及び金化合物の水溶液を用いて行い、溶液の全体積は、触媒担体の吸収能力の約95〜約100%である。ビソットの沈澱工程は、湿潤触媒担体にアルカリ金属珪酸塩の溶液をしみ込ませることにより行い、そのアルカリ珪酸塩の量は、アルカリ金属珪酸塩溶液を触媒担体と約12〜24時間接触させた後、その溶液のpHが約6.5〜約9.5になるような量である。ビソットの全ての実施例で、沈澱した化合物をPd及びAu金属へ還元するのは、ヒドラジン溶液との反応により達成されている。
ビソットの特許を読むことにより明らかになるように、当分野の酢酸ビニル(VA)製造の主たる問題は、常に空時収率(space-time yield)(STY)を改良し、触媒の比活性度(SA)も改良することであった。ビソットによるこの殻型触媒についての記述以来、他の人々は触媒の空時収率、比活性度、及び(又は)その選択性に関して触媒を改良しようと試みてきた。
W.J.バーレイ(Barley)による米国特許第5,179,056号、第5,189,004号、及び第5,342,987号明細書には、ビソット式の殻型含浸触媒が、もし本質的にそれがナトリウムを含まないならば、例えば’056特許によるように、本質的にナトリウムを含まない成分から製造するか、又は’004特許のようにカリウム促進剤の水溶液又は水で洗浄することにより含有されるナトリウムを除去するか、又は’987特許のように触媒製造の中間段階でイオン交換溶液で触媒を洗浄することにより含有ナトリウムを除去するならば、そのSTYに関して改良されることが報告されている。上記特許の全てにおいて、例示された触媒はヒドラジン溶液で還元されている。米国特許第5,693,586号明細書は、全てがカリウム塩化合物である薬品から製造されたビソット式の殻型含浸触媒は、改良された二酸化炭素選択性を有することを報告している。この特許では、触媒は全ての例で150℃の温度でエチレンで還元されている。
バーレイその他は、米国特許第5,274,181号明細書で、ビソット式の殻型含浸触媒は、2.5g/l(0.33重量%)〜6.1g/l(1.05重量%)のPd導入量、0.6〜1.25の範囲のAu対Pd重量比を有するようにそれを製造するならば、そのSTYに関して改良されることを報告している。この特許の触媒は全ての例で、ヒドラジン溶液との反応により還元されている。
米国特許第5,567,839号明細書は、ビソット式の殻型含浸触媒が、珪酸ナトリウムではなくバリウム塩を用いてPd及びAu化合物を殻中に沈澱させるならば、そのSTYに関して改良されることを報告している。この特許の触媒の例は、全てヒドラジン溶液との反応により還元されている。
酢酸ビニル合成でのパラジウム・金触媒の選択性はまた、二酸化炭素選択性及びエチレン、酢酸、酸素の気相反応での酸素転化率のように、多孔質触媒担体基材の外側及び(又は)内部表面上のパラジウム金属及び金金属の分布の程度及び均一性によって影響を受ける。
触媒担体上に、パラジウム及び金金属を均一に分布させる試みは、触媒製造工程の操作及び(又は)種々の特定の気孔の大きさを有する担体基材を用いることによる操作を含んでいる。酢酸ビニル製造のための高度に活性な触媒を製造するのに特に有用な改良が、米国特許第5,314,858号及び米国特許第5,332,710号明細書に記載されている。これらの文献には、水溶性貴金属化合物を水不溶性化合物として担体表面に固定させる沈澱工程を操作することにより、担体上のパラジウム及び金の分布を改良する具体的方法が記述されている。米国特許第5,314,858号明細書では、担体上への貴金属の固定は、二つの別々の沈澱段階を用いて大過剰の固定剤を用いることなく達成されている。米国特許第5,332,710号明細書には、少なくとも初期沈澱期間中、含浸担体を反応溶液中に浸漬したまま、含浸触媒担体を物理的に回転することにより貴金属を固定することが記載されている。この回転浸漬法は、担体上に沈澱した金属が担体表面に薄い殻として一層均一に分布していると言われている触媒を生ずる。これらの特許の触媒の例は、全て150℃の温度でエチレンで還元されている。
A.K.カンマメドバ(Khanmamedova)による米国特許第6,420,308号明細書(カンマメドバ’308)は、工程の順序が重要であることを示している。ビソット’096特許では、触媒を還元した後に洗浄しているのに対し、カンマメドバ’308では、還元前に触媒を洗浄し、一層大きな空時収率及び一層大きな酢酸ビニル選択性を得ている。
このように行われてきた改良にも拘わらず、酢酸ビニルの製造で更に一層改良された性質の組合せを示す触媒組成物を開発することに依然として関心が持たれている。
本発明は、エチレンと、酢酸及び酸素との気相反応に触媒作用を及ぼし、大きな値の空時収率、比活性度、及びエチレンから酢酸ビニルへの転化に対する大きな選択性を持って酢酸ビニルを生成するのに有効なPd−Auの殻型含浸触媒及びその製造方法に関する。
本発明は、カンマメドバと同じ工程順序を用いているが、次の或る改良が加えられている。
1) 2:8〜8:2の範囲のパラジウム対金重量比、
2) 担体粒子の全細孔容積の70〜100%のパラジウム及び金化合物の沈澱、
3) 1.1〜2.2モル過剰の沈澱剤、
4) 3時間〜72時間までの沈澱剤との接触時間、
5) 光保護環境中での沈澱剤との接触、
6) 粉末沈澱剤の使用、
7) 50〜80℃の温度の水による沈澱担体の洗浄、
8) 触媒前駆物質の窒素中での還元、
9) 5〜12重量%の溶液としてのアルカン酸カリウムの含浸、
10) 95℃〜150℃の窒素中で1時間〜24時間の触媒の最終的乾燥。
Pd−Auの殻型含浸触媒は、シリカ担体上に、触媒1リットル当たり1.8〜約7.2gのPd導入量(loading)及び8:2〜2:8のPd:Au重量比を有するように生成させる。それは、次のようにして行われる。即ち、担体にパラジウム及び金の塩又は酸の水溶液、好ましくは高純度(99.99%)テトラクロロパラジウム塩カリウム及びテトラクロロ金(III)酸(hydrogentetrachloraurate)三水和物(99.998%)の水溶液を含浸させ、然る後、沈澱即ち「固定」剤としてアルカリ金属メタ珪酸塩又はアルカリ金属水酸化物又はそれらの混合物の溶液又は粉末と、前記含浸した担体とを3〜72時間反応させることにより担体表面上にPd及びAuの水不溶性化合物を、好ましくは光防護環境中で、好ましくは沈澱剤としてメタ珪酸ナトリウム溶液を用い、Pd及びAu塩を中和するのに必要な理論的量を1.1〜2.2モル越える量で担体粒子の全細孔容積の70%〜100%に相当する体積まで沈澱即ち「固定」する。固定剤の過剰量は、固定溶液の体積及び担体の酸性度にも依存する。
次に含浸担体を、50℃〜80℃の温度で脱イオン水により、最終傾瀉水が硝酸銀試験で陰性になるまで洗浄し、然る後、それを乾燥して水を除去する。Pd及びAuの表面沈澱化合物を有する乾燥担体を、次にエチレン、窒素、又は水素と150℃より高い温度で反応させ、エチレンの場合には310℃まで、窒素の場合には500℃まで、水素の場合には299℃まで、好ましくは10分〜1時間、エチレンの場合には250℃〜325℃、一層好ましくは250℃〜310℃、窒素の場合には300℃〜450℃、水素の場合には250℃〜299℃の温度で、含有されるPd及びAuの実質的に全てがそれらの遊離金属状態に還元されるまで反応させ、然る後、担体に酢酸カリウムを、還元される触媒の重量の5〜12重量%の程度まで含浸させる。然る後、触媒を空気又は窒素中で90〜150℃で1〜24時間、好ましくは窒素中で120℃で1時間乾燥する。
上に記載した触媒は、エチレン又は水素を用いて150℃で還元し、その他では同様な触媒組成物よりも、約20〜30%大きな空時収率(STY)及び比活性度(SA)を有する。140℃〜160℃の温度範囲及び4500/時のガス空間時速で、その触媒は、少なくとも600gVA/触媒1リットル/時のSTYを与える結果になるような反応条件下で操作した時、90%以上の酢酸ビニル選択性を示すであろう。更にそのような触媒は、長い操作寿命を有する。
本発明は、アルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの、アルカン酸アルケニルを生成する気相反応を促進するための触媒を含む。その触媒は、エチレン、酢酸、及び酸素含有ガスの、酢酸ビニルを生成する気相反応に特に望ましい。
触媒を用いた気相反応法では、不均質Pd−Au殻型触媒上の蒸気層中でエチレンが酢酸及び酸素と発熱的に反応し、酢酸ビニルと水とを与える:
CH=CH+CHCOH+1/2O→CHCOCH=CH+H
△H=−178kJ/モル。
酢酸ビニル反応過程は、典型的には140〜180℃、5〜10気圧(atm)、及び〜4500時−1のガス空間時速(GHSV)で作動させることができる。これは、8〜10%のエチレン及び15〜40%の酢酸転化率を与えるであろう。酸素転化率は90%までになることがあり、収率は酢酸及びエチレンに基づき、夫々99%及び94%までになる。
反応温度は140℃〜200℃でよい。一般に好ましい反応温度範囲は140℃〜180℃であり、140〜160℃が最も好ましい。140℃より低い温度では反応速度が低く、酢酸を蒸気相に維持するのが困難になる。180℃より高いと、与えられた触媒についてエチレンと酢酸供給物の副生成物への転化が益々多くなる。主な副生成物は二酸化炭素である。一般に、他の副生成物であるアセトアルデヒド及び酢酸エチルの形成は約1%以下である。
反応圧力は70〜200psigである。商業的プラントで用いられる圧力は、100〜150psigであるのが典型的である。それより一層高い圧力では、酢酸を蒸気相に維持するのが困難になる一方、70psigより低い圧力では反応のSTYを余りにも大きく低下し過ぎる。
ガス空間時速(GHSV)としての反応ガスの全体積は、触媒1リットル当たり約3000〜5000STYリットル/時である。一層大きなGHSV値は、酢酸ビニルの生成に対する選択値を著しく低下することなく、一層大きなSTY及びSA値を与える結果になる。従って、例えば、4500のような大きなGHSV値が好ましい。反応ガスの体積%での組成は、エチレンが27〜60%、不活性物が15〜55%、酢酸が12〜17%、及び酸素が6〜8%の範囲にある。反応は、大過剰のエチレンと酢酸を用いて操作する。そのようにする主な理由は、潜在的に引火性/爆発性の混合物を形成しないようにするためである。爆発性混合物を回避するために、約9%より高い量の酸素は用いない。好ましい範囲は、夫々、エチレンが50〜60%、不活性物が20〜50%、酢酸が12〜15%、酸素が6〜7%である。商業的には空気の代わりに酸素がしばしば用いられ、供給物中のエチレンの%を増大する。
本発明の触媒を製造する方法で用いられる担体粒子は、パラジウム、金、及びカリウム促進剤を含浸させることができ、酢酸ビニルのようなアルカン酸アルケニルを製造するのに用いられる条件下で不活性な固体粒状材料である。そのような担体粒子の例は、粒状シリカ、アルミナ、及びシリカ・アルミナである。シリカが好ましい担体である。担体は、100〜800m/gの比表面積を有するのが好ましい。平均粒径5〜6mm、比表面積150〜200m/g、及び細孔容積0.6〜0.7ml/gのシリカビーズ、例えば、サド・ケミー(Sud Chemie)AGから販売されている「KA−160」は、最も好ましい担体材料の例である。
本発明の方法で用いられる水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液には、塩化パラジウム(II)、アルカリ土類金属テトラクロロパラジウム(II)、硝酸パラジウム(II)、硫酸パラジウム(II)、塩化金(III)、又は金(III)酸(HAuCl)のようなどのような適当なパラジウム又は金化合物の水溶液でも含まれてよい。しかし、ナトリウムを含有する化合物はあまり好ましくなく、好ましい化合物はテトラクロロパラジウム酸カリウム及びテトラクロロ金(III)酸である。その場合、触媒の空時収率(STY)及び比活性度(SA)について大きな値を得るためには、これらの好ましい化合物を高純度の形で、すなわち、99.9+%の純度、好ましくは99.99%の純度で用いるのが好ましい。従って、99.99%の純度のテトラクロロパラジウム酸カリウム及び99.998%の純度のテトラクロロ金(III)酸を用いるのが好ましい。
Pd及びAu化合物の使用量は、最終触媒中に約1.8g/l〜約7.2g/lのPd導入量、及びPd:Auの範囲が8:2〜2:8、好ましくは7:3〜4:6、一層好ましくは6:4〜5:5になるようなPdに対する重量比でAuを触媒中に存在させるAu導入量を与えるような量である。好ましくは、触媒中に導入したPdの量は、120psig及び約140℃〜約160℃の温度範囲内の反応条件で操作した時、200gVA/gPd/時より大きな比活性度を有する触媒を与えるような量であり、それは少なくとも約600gVA/触媒1リットル/時のSTYを与える。必要なSTY値を得るのに用いることができるPd導入量が低い程、VAへの転化選択性は大きくなる。従って、約3.0g/l〜約5.4g/lの範囲のPd導入量が好ましい。
担体は、「初期湿潤点まで回転浸漬」(rotation immersion to a point of incipient wetness)として定義する方法で含浸する。含浸溶液の体積は、担体の細孔容積の70〜100%に相当するのが好ましい(一層好ましくは85〜95%、最も好ましくは約90%)。この方法で触媒担体をPd−Au含浸溶液中に浸漬し、可溶性貴金属化合物を担体に含浸させる初期段階中、その中でころがすか又は回転する。溶液中の担体の回転又はころがしは、溶液の全てが吸収されるまで進行させるべきであり、それはPd−Au含浸溶液の体積に依存するであろう。典型的には、実験室的量としては、回転は少なくとも3分間、好ましくは3〜15分間、一層好ましくは3〜5分間行う。過剰の回転は蒸発を起こし、その水の損失及び乾燥がパラジウム及び金の不均一な分布を起こす結果になることがあり、特に含浸溶液の体積が担体の細孔容積の90%以下に相当する場合にはそのようになる。
どのような型の回転又はころがし装置でも用いることができ、用いる実際の装置は特に限定する必要はない。しかし、回転運動の程度には限界があるであろう。回転は、含浸した担体の全ての表面が出来るだけ均一に含浸溶液と接触するように、充分速くすべきである。回転は、担体粒子の実際の摩耗が起きる程荒くすべきではない。一般に回転の程度は、約1〜30rpmにすべきであり、特に用いる実際の担体、担体の量、及び担体に含浸した貴金属の量によっては回転の開始時には出来れば一層高くすべきである。用いるrpmは変化させることができ、それは、用いる装置、担体の大きさ及び形、担体の種類、及び金属導入量にも依存する。
本発明の触媒の処理で用いられる沈澱剤には、ナトリウム、リチウム、及びカリウムの珪酸塩、水酸化物、及び塩化物で含まれる。沈澱剤として塩化カリウム、メタ珪酸ナトリウム、水酸化物ナトリウム、又は水酸化カリウムを用いるのが好ましい。沈澱剤は担体活性度及び使用溶液の体積に依存して、1.1〜2.2モル過剰の沈澱剤、好ましくは1.2〜2.1モル過剰、一層好ましくは1.5モル過剰の沈澱剤を含有する水溶液の形で用いるのが好ましい。そのような溶液の使用体積は、担体粒子を丁度覆うのに充分なのが好ましい。含浸した担体を固定溶液中に浸漬し、3時間〜約3日(約72時間)、好ましくは15時間〜3日間、一層好ましくは1日(約24時間)〜3日間、最も好ましくは3日間、室温で、6.5〜9.0の最終pH値が得られるまで、完全に覆われたままにしておく。正確なアルカリの量、固定時間、及び最終pHは、アルカリの種類、担体の酸性度、及び貴金属の使用量に依存する。
沈澱剤は水溶液であってもよいが、担体表面にパラジウム及び金の化合物を沈澱させる「乾式固体」法で用いられる粉末にしてもよい。含浸した担体ビーズに粉末を添加してもよく、或は含浸した担体ビーズを粉末に添加してもよい。固体・固体混合物を、粉末と含浸担体ビーズとを均一に混合するために回転又は撹拌し、それにより確実に、沈澱剤が水溶性パラジウム及び金化合物と接触し、その結果水不溶性パラジウム及び金化合物が担体粒子上に沈澱するようにしてもよい。接触時間は水溶液の場合と同じにすることができ、即ち、3時間〜約3日間(72時間)までであるが、12〜36時間が好ましく、一層好ましくは約24時間である。
固定工程中の反応は光感応性にすることもできる。触媒合成で用いられる金原料、例えば、テトラクロロ金(III)酸三水和物は光に対し感応性であり、分解して別の相を形成する。本発明は、理論によって限定又は制約されるものではないが、金及びパラジウム化合物は、固定工程中に金及びパラジウムの水酸化物へ転化し、それが還元されるとパラジウム・金相互作用をもたらし、合金を形成する可能性があると考えられる。担体表面で分離した金水酸化物及びパラジウム水酸化物は、還元されて、不活性な金金属と活性の低いパラジウム金属を形成するであろう。光に露出されると、金及び(又は)パラジウム化合物が分解し、相互作用して混合水酸化物を形成することがある。
固定が完了した後、含浸した担体ビーズを、次に固定溶液から取り出し、脱イオン(D.I.)水で50〜80℃、好ましくは50〜60℃の温度で洗浄する。バッチ式又は連続式で、更に洗浄を行なってもよい。50〜80℃、好ましくは50〜60℃での一層の洗浄を、傾瀉洗浄水の塩素イオン含有量が約50ppmになるまで更に継続するのがよい。その場合最終傾瀉液は硝酸銀試験で陰性の結果を与える。室温より高い温度での水による洗浄は、塩素イオン及びナトリウムイオンを除去するのみならず、気孔から無定形シリカ粒子も除去すると考えられる。
洗浄が終わった後、含浸担体ビーズを、例えば、強制空気炉中で90〜150℃で乾燥する。
本発明の方法で用いられる還元剤は、エチレン、窒素、又は水素であり、それらに乾燥含浸担体を、150℃より高く、エチレンの場合には310℃まで、窒素の場合には500℃まで、水素の場合には299℃までの温度、好ましくは200℃より高く、一層好ましくは250℃より高い温度で、例えば、エチレンの場合には275〜310℃、窒素の場合には300〜450℃、水素の場合には275℃〜299℃の範囲の温度で、最も好ましくはエチレンの場合には300℃、窒素の場合には450℃、水素の場合には299℃の温度に、Pd及びAuのそれらの遊離金属状態への還元を完了するのに充分な時間維持しながら曝す。一般に、還元は5時間以内、好ましくはエチレンでの還元は1時間より短く、好ましくは窒素での還元は約1時間、好ましくは水素での還元は約10〜30分間行われる。
それらを還元する目的で、含浸担体ビーズを、先ずガスの流れ中で、例えば、窒素流中で、室温から150℃まで加熱してよい。次に含浸担体を、ガス流中で150℃に0.5〜1時間維持してよい。この加熱期間中に、吸着されていた水が放出される。次に温度を299〜300℃へ、好ましくは20〜30℃/分で上昇させてよい。場合により、含浸担体ビーズを、299〜300℃に10〜30分間維持してよい。次にそれら触媒ビーズを還元ガスに曝す。もし還元ガスがエチレン又は水素であるならば、或る体積(好ましくは1〜5体積%)のエチレン又は水素を、ガス流中へ導入し、還元ガス混合物を形成してもよい。
それらを還元する目的で、乾燥含浸ビーズを、エチレン・窒素ガス流混合物を用いた場合には300℃、水素・窒素ガス流混合物を用いた場合には299℃、窒素ガス流を用いた場合には450℃のヒーター中へ直接入れてよい。乾燥したビーズは、還元前に湿分に曝されないようにすべきである。還元ガス流は、触媒金属の完全な還元を与えるのに充分でなければならず、接触時間範囲内で変化させてもよい。
還元ガス又は還元ガス混合物中で約10〜15分から約5時間の還元後、次にそれらビーズを窒素中、冷却して室温へ戻してもよい。還元時間が短い程、STY値の高い触媒を生ずる。従って、約15分間〜約0.5時間の一層短い還元時間が好ましい。
触媒を製造するための本発明の方法で用いられるカリウム促進剤には、アルカン酸カリウム、及びアルカン酸アルケニル形成反応(即ち、触媒を存在させてアルカン酸アルケニルを生成するエチレン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応)中、アルカン酸カリウムへ転化されるどのようなカリウム化合物でも含まれてよい。酢酸カリウムが促進剤として好ましく、還元される触媒の重量の約5〜12重量%の程度まで添加されるのが好ましく、6〜10重量%が好ましく、一層好ましくは6〜8重量%である。促進剤は、水溶液の形で適用されるのが好ましい。前に述べたように、「初期湿潤点まで回転浸漬」する方法により、還元含浸担体ビーズ上への促進剤の付着を達成するのが好ましい。
空気又は窒素中で、好ましくは窒素中で触媒を最終的に乾燥して水を除去する。この乾燥中、触媒は、室温から90〜150℃、一層好ましくは95〜120℃の温度へ加熱してもよい。好ましくは、室温から最終乾燥温度までの温度上昇は、20〜30℃/分である。最終乾燥温度で、触媒を少なくとも1時間、24時間まで乾燥する。触媒を窒素中で120℃で1時間乾燥するのが好ましい。
触媒製造
別に示さない限り、次の全ての実施例中、触媒を製造するために用いた原料は次の通りである。
担体:KA−160;:テトラクロロ金(III)酸三水和物;パラジウム:テトラクロロパラジウム(II)酸カリウム又はナトリウム、99.99%;固定剤:メタ珪酸ナトリウム無水物;促進剤:酢酸カリウム;:脱イオン(D.I.)水、抵抗〜18MΩ・cm;還元剤:上で示したように、窒素中で5%のエチレン、又は窒素中で5%の水素。
一般に、本発明の触媒を製造するための合成手順は、同時係属出願の米国特許出願Serial No.09/612,159に記載されている手順に従う。その出願に記載されている手順の或る改良及び変更を、下の実施例で例示する。
触媒反応
別に示さない限り、次の実施例の全てにおいて、反応器及び触媒条件は次の通りであった。
反応器:
ゼトン・アルタミラ(Zeton Altamira)によって作られたマイクロ反応器装置(micro reactor unit)を用いて触媒をスクリーニングし、付随する操作のための設定を行なった。ガスをブルックス(Brooks)質量流量計を通して供給し、酢酸をISCO手動ポンプにより供給した。制御は手で操作した。その装置はオンラインGCに接続されていた。
3/4インチ直径の反応管を用いて、触媒ペレットを挿入できるようにした。触媒導入量は、希釈剤として5mmのガラスビーズ37.5gと一緒にして典型的には2.5gであった。全ての触媒は、サド・ケミー(Sud Chemie)により市販されているKA−160である市販のシリカ型担体からなる。活性成分はパラジウムである。一般に別の金属、金、及び促進剤、酢酸カリウムを、触媒に添加する。触媒は殻型のものであり、それら金属は5mm直径の球の外側0.10〜0.15mm内に位置している。
温度:
135〜170℃の範囲の三つの異なった温度で反応を行なった。ここに報告するSTY値の幾つかについて、データー点に基づき最小自乗アレニウス曲線を計算し、STYについての140℃、150℃、及び160℃の値を決定し、下の結果の表中に報告する。それら三つの温度での酢酸ビニル(VA)への転化選択性も同様に測定し、多項曲線を計算し、140℃、150℃、及び160℃での選択性値を決定し、下の結果の表に報告する。さもなければ、実際の温度、転化率、及び空時収率を報告する。主たる副生成物は二酸化炭素であった。一般に他の副生成物、アセトアルデヒド及び酢酸エチルが、約1%以下で形成された。
圧力:
反応圧力は、下の結果の表に報告したように、120psigか、又は50psigであった。商業的プラントで用いられている圧力は100〜150psigであるのが典型的である。本発明の触媒を用いた幾つかの実験を、120psigの反応圧力で行なった。120psigでは物質輸送問題のため、実験室では50psigで高性能触媒を一層よく比較できる。後の方の一連の実験では、圧力を50psigに維持した。50psigの圧力では、触媒のSTYは、120psiで実験した時のその触媒の値の約半分になることが判明した。
流量:
反応ガスの全体積(GHSV)は、触媒1リットル当たり4,500STPリットル/時に維持した。これらの実施例で用いた初期体積%は、55%のC、26.0%のHe、12.5%の酢酸、及び6.5%のOである。これらの実施例での酸素は、酸素20%−ヘリウム80%混合物として導入する。全ビーズ2.5gを評価するための流量は、エチレン179標準cm(sccm)、20%O106sccm、及び酢酸40.75sccmであった。ガス流量を調節し、ブルックス質量流量制御器により0〜500sccmの範囲で測定した。
酢酸を液体として供給し、0.1μl/分(液体)の最小流量を与えることができるISCOポンプにより流量を制御した。酢酸液体は、エチレン及びO/Heと共に150℃で混合T字管中へそれを導入することにより蒸発した。酢酸(蒸気)及び他のガスを、次に静止インライン混合器中で混合し、次に反応器へ導入した。
引火性:
エチレンと酸素の混合物の引火性限界は、温度、圧力、及び組成に依存する。それは、酢酸及びヘリウムのような付加的成分により移行する。一般に、反応器入口での酸素濃度は、酢酸を含まない混合物に基づき、9体積%以下である。質量流量計からの電気出力を用いたPLCコンピューターを用いて、引火性エチレン酸素混合物の形成を防止した。
パラジウム・金重量比
比較例1A
Pd:Au=9:1
1. 含浸工程
7.83mlのDI水中に0.03240gのHAuCl・3HO及び0.51845gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で15gのKA−160に含浸させた。KA−160を、0.5リットルの丸底フラスコ中へ入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、1〜10分間回転した。
2. 固定工程
0.32087gのNaSiOを、13.5mlのD.I.水に溶解した。工程1からの含浸担体を、フラスコ中のビーズの上にその固定溶液を注ぐことにより、固定溶液と反応させた。フラスコを10分間回転し、次に試料を光の入らないキャビネット中へ移した。固定反応を室温で一晩(15〜18時間)進行させた。
3. 洗浄工程
次にビーズを固定溶液から取り出し、50℃の1リットルの水中へ別に浸漬した。洗浄中、磁気撹拌器を適用した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。洗浄/傾瀉手順を合計2〜5回行い、塩素イオンの含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
次に含浸担体を、強制空気炉で95℃で15時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で還元処理手順を行なった。含浸担体を窒素流(流量300〜330ml/分)で室温から150℃まで1時間加熱した。更に、それらビーズを窒素流中300℃まで0.5時間加熱した。この加熱期間中、吸着されていた水が放出された。次に窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。300℃で5時間還元した後、窒素混合物中のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程(Promoting step)
還元された含浸担体に、初期湿潤法により7重量%の酢酸カリウムを促進剤として付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
触媒を室温の炉に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。
例1
Pd:Au=8:2
例1Aの手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
1. 含浸工程
0.064807gのHAuCl・3H
0.460843gのKPdCl
2. 固定工程
0.31869gのNaSiO
例2
Pd:Au=7:3
例1Aの手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
1. 含浸工程
0.09721gのHAuCl・3H
0.40322gのKPdCl
2. 固定工程
0.3165gのNaSiO
例3
Pd:Au=6:4
例1Aの手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
1. 含浸工程
0.1296gのHAuCl・3H
0.3456gのKPdCl
7.56gのH
15gのKA−160
2. 固定工程
0.31425gのNaSiO
13.03mlのH
例4
Pd:Au=5.5:4.5
例1Aの手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
1. 含浸工程
0.1713gのHAuCl・3H
0.3156gのKPdCl
7.57gのH
14.9785gのKA−160
2. 固定工程
0.33675gのNaSiO
13.03mlのH
例5
Pd:Au=5:5
例1Aの手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
1. 含浸工程
0.1620gのHAuCl・3H
0.2880gのKPdCl
2. 固定工程
0.3121gのNaSiO
例6
Pd:Au=4:6
例1Aの手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
1. 含浸工程
0.19442gのHAuCl・3H
0.23042gのKPdCl
2. 固定工程
0.309957gのNaSiO
例7
Pd:Au=2:8
例1Aの手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
1. 含浸工程
0.259228gのHAuCl・3H
0.115210gのKPdCl
2. 固定工程
0.305599gのNaSiO

Figure 2004160450

Figure 2004160450

Figure 2004160450

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表1に示す。例3〜7(6:4、5.5:4.5、5:5、4:6、2:8)の触媒は、比較例1A及び例1〜2(9:1、8:2、7:3)の触媒よりも良い選択性を持っていた。このデーターは、約6:4〜約2:8の範囲のPd:Au重量比を有する触媒を製造する利点を例示している。例1〜5(8:2、7:3、6:4、5.5:4.5、5:5)の触媒は、比較例1A及び例6〜7(9:1、4:6、2:8)の触媒よりも良い空時収率を示している。このデーターは、約8:2〜約5:5の範囲のPd:Au重量比を有する触媒を製造する利点を例示している。約8:2〜約2:8、好ましくは7:3〜約4:6、一層好ましくは6:4〜5:5の範囲のPd:Au重量比を有する触媒は、選択性及び空時収率の両方の最適性能を有すると思われる。
光防護−例9及び比較例9A
1. 含浸工程
9.28mlのDI水中に0.2284gのHAuCl・3HO及び0.4208gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で20gのKA−160に含浸させた。KA−160を、0.5リットルの丸底フラスコ中へ入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、10分間回転させた。この後で、回転を止め、含浸した担体を、少なくとも1時間静かに放置した。この時間中、含浸担体の入ったフラスコを、担体の表面から溶液が蒸発しないように蓋をした。
2. 固定工程
例9:0.44832gのNaSiOを、20mlのD.I.水に溶解した。工程1からの含浸担体の半分を、アルミニウム箔で覆ったフラスコ中のビーズの上にその固定溶液を注ぐことにより10mlの固定溶液と反応させた。固定溶液はビーズをかろうじて覆った。覆ったフラスコを10分間回転し、次にアルミニウム箔で覆ったビーカー中へ試料を移し、密封した。そのビーカーを、光の入らないキャビネット中へ入れた。固定反応を室温で一日(〜24時間)進行させた。
例9A:工程1からの含浸担体の他の半分を、ビーズの上に固定溶液を注ぐことにより10mlの固定溶液と反応させた。固定溶液はビーズをかろうじて覆った。部屋の光の中で、フラスコを10分間回転し、次にガラスで覆ったビーカー中へ試料を移した。その覆ったビーカーを、100ワットの電球の下に置いた。固定反応を室温で一日(〜24時間)進行させた。
3. 洗浄工程
次に例9及び例9Aの両方のビーズを固定溶液から取り出し、45〜50℃の0.5リットルの水中へ別々に浸漬した。洗浄中、磁気撹拌器を適用した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の0.5リットルの水で置き換えた。洗浄/傾瀉手順を合計5回行い、(最後は1リットルの水を用いた)、例9及び例9Aの両方について、塩素イオンの含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
次いで例9及び例9Aの両方の含浸担体を、強制空気炉で95℃で15時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、例9及び例9Aについて別々に、還元処理手順を行なった。含浸担体を窒素流(流量300〜330ml/分)で室温から150℃まで1時間加熱した。更に、それらビーズを窒素流中300℃まで0.5時間加熱した。この加熱期間中、吸着されていた水が放出された。次に窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。300℃で5時間還元した後、窒素混合物中のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
例9及び例9Aの還元された含浸担体に、初期湿潤法により7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を促進剤として別々に付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
例9及び例9Aの触媒を室温の炉に別々に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。

Figure 2004160450
例9(光保護された)触媒及び比較例9A(光に露出された)触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表1に示す。データーは、固定工程で光から防護された環境中で触媒を製造する利点を例示している。例9の触媒は、VA選択性については比較例9Aの触媒と同じか又はそれより良く、空時収率については常に一層良かった。
例10〜14及び比較例10A及び10B
細孔容積充填
例10−100%細孔充填
1. 含浸工程
8.7mlのDI水中に0.1713gのHAuCl・3HO及び0.3156gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温で14.9978gのKA−160に含浸させた。KA−160を丸底フラスコ中へ入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。フラスコを5分間回転させた。回転を止めた後、含浸した担体を、少なくとも1時間放置した。
2. 固定工程
NaSiOの(0.4035gを30mlの水に入れた)固定溶液をビーズ上に注いだ。フラスコを10分間回転した。溶液を室温で24時間放置した。
3. 洗浄工程
ビーズを50℃のD.I.水1リットル中に浸漬することにより洗浄した。ビーズ上の水層を穏やかに約24時間撹拌した。洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルのD.I.水で置き換えた。この手順を繰り返し、全部で3回洗浄した。
4. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で還元を行なった。ビーズを窒素中150℃で1時間加熱し、次に300℃で更に30〜40分間窒素流中で加熱し、その温度でエチレン流中で1時間還元した。ビーズを窒素中室温へ冷却した。
5. 促進剤付与工程
還元した試料に、初期湿潤により7重量%の酢酸カリウムを促進剤として付与した。
6. 最終乾燥
試料を室温の炉中に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で窒素中で1時間乾燥した。
VA選択性及び空時収率を表3に示す。
例11−95%細孔充填
例10の手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
0.2104gのKPdCl
0.1142gのHAuCl・3H
5.51mlのD.I.水
9.98gのKA−160
含浸担体は、固定工程前に放置しなかった。
30mlの水中に入れたNaSiO 0.269g
洗浄後、ビーズを空気中15時間95℃で乾燥した。
VA選択性及び空時収率を表3に示す。
例12−90%細孔充填(A1−2−26−2N
例10の手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
0.4205gのKPdCl
0.2290gのHAuCl・3H
10.672mlのD.I.水
20gのKA−160
VA選択性及び空時収率を表3に示す。
例13−85%細孔充填
例10の手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
0.2104gのKPdCl
0.1142gのHAuCl・3H
4.93mlのD.I.水
9.96gのKA−160
20mlの水中に入れたNaSiO 0.269g
洗浄後、ビーズを空気中15時間95℃で乾燥した。
VA選択性及び空時収率を表3に示す。
例14−80%細孔充填
例10の手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
0.2104gのKPdCl
0.1142gのHAuCl・3H
4.64mlのD.I.水
9.99gのKA−160
20mlの水中に入れたNaSiO 0.269g
洗浄後、ビーズを空気中15時間95℃で乾燥した。
VA選択性及び空時収率を表3に示す。
例15−70%細孔充填
例10の手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
0.2104gのKPdCl
0.1142gのHAuCl・3H
4.06mlのD.I.水
10.0252gのKA−160
水100ml中に1.345gのNaSiOを入れて調製した溶液20ml
ビーズを45〜50℃のD.I.水で洗浄した。
洗浄後、ビーズを空気中15時間95℃で乾燥した。
VA選択性及び空時収率を表3に示す。
比較例10A−60%細孔充填
例10の手順を繰り返した。但し次の条件を用いた:
0.2104gのKPdCl
0.1142gのHAuCl・3H
3.48mlのD.I.水
10gのKA−160
水100ml中に1.345gのNaSiOを入れて調製した溶液20ml
ビーズを45〜50℃のD.I.水で洗浄した。
洗浄後、ビーズを空気中15時間95℃で乾燥した。
VA選択性及び空時収率を表3に示す。

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表3に示す。データーは、細孔容積の70〜100%が含浸溶液で充填された触媒の利点を例示している。例10〜15の触媒は、VA選択性については比較例10Aの触媒と同じ位に良いか又はそれより良く、空時収率については常に一層良かった。細孔容積の一層好ましい範囲は、85〜95%であり、最も好ましくは約90%の細孔容積である。
例16〜18及び比較例16A
固定剤の量
例16
1. 含浸工程
29.6mlのDI水中に0.571gのHAuCl・3HO及び1.051gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で50gのKA−160に含浸させた。KA−160を、半リットルの丸底フラスコ中のPd−Au溶液の上に注いだ。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを非常にゆっくり1時間回転した。この後で、回転を止め、含浸した担体を、1時間静かに放置した。この時間中、含浸担体の入ったフラスコを、担体表面から溶液が蒸発しないように蓋をした。次に、試料を異なった固定工程により合成するために5つの等しい部分に分けた。
2. 固定工程
0.2241gのNaSiOを、7.5mlのD.I.水に溶解した。工程1からの含浸担体を、ビーズの上に固定溶液を迅速に注ぐことにより固定溶液と反応させた。固定溶液はビーズを完全に覆っていた。固定反応を室温で一日(〜24時間)進行させた。
3. 洗浄工程
次に、ビーズを固定溶液から取り出し、50℃の1リットルの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
次に、含浸担体を、空気中で95℃で24時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元処理手順を行なった。含浸担体を窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで1時間加熱した。次に、それらビーズを窒素流中300℃まで更に加熱し、その温度に半時間維持した。この加熱期間中、吸着されていた水が放出された。次に窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。300℃で窒素混合物中で1時間還元した後、エチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元された含浸担体に、初期湿潤法により7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を促進剤として付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
触媒を室温で一晩乾燥し、次に室温の炉に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。
例17及び例18及び比較例16A
例16と同じ手順を繰り返した、但し固定工程では次の条件を用いた:
NaSiO:0.1943g D.I.水:7.5ml
NaSiO:0.1644g D.I.水:7.5ml
NaSiO:0.1195g D.I.水:7.5ml
Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表4に示す。データーは、少なくとも1.1モル過剰の沈殿剤、即ち固定剤を用いて合成した触媒の利点を例示している。例16〜18の触媒は、比較例16Aの触媒より一層良い空時収率を常に持っていた。
例19〜20及び比較例19A〜19C
1. 含浸工程
29.375mlのDI水中に0.572gのHAuCl・3HO及び1.052gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で50gのKA−160を含浸した。KA−160を、半リットルの丸底フラスコ中のPd−Au溶液の上に注いだ。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを1時間回転した。この後で、回転を止め、含浸された担体を、少なくとも1時間静かに放置した。この時間中、含浸担体の入ったフラスコを、担体表面から溶液が蒸発しないように蓋をした。
2. 固定工程
0.30398gのNaSiOを、8.325mlのD.I.水に溶解した。工程1からの含浸担体の1/5を、ビーズの上に固定溶液を迅速に注ぐことにより固定溶液と反応させた。固定溶液はビーズを完全に覆っていた。最終pHは8.62であった。固定反応を室温で一日(〜24時間)進行させた。この手順を次の条件で繰り返した:
NaSiO:0.32944g D.I.水:8.325ml 最終pH:8.99
NaSiO:0.35939g D.I.水:8.325ml 最終pH:9.04
NaSiO:0.38933g D.I.水:8.325ml 最終pH:9.32
NaSiO:0.41929g D.I.水:8.325ml 最終pH:9.45
3. 洗浄工程
次に、例19及び20について、ビーズを固定溶液から取り出し、室温の0.5リットルの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の0.5リットルの水で置き換えた。この洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、次に50℃の1リットルの水で2回繰り返し、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
比較例19Aについて、ビーズを次に固定溶液から取り出し、室温の225mlの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の225mlの水で置き換えた。この洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、室温の1リットルの水で繰り返し、50℃の2リットルの水で繰り返し、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
比較例19B及び19Cについて、ビーズを次に固定溶液から取り出し、室温の225リットルの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の225mlの水で置き換えた。この洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、室温の0.5リットルの水で繰り返し、50℃の500mlの水で3回繰り返し、50℃の1リットルの水で2回繰り返し、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
次に、例19及び20及び比較例19Aでは、含浸担体を、空気中で95℃で9時間乾燥した。
次に比較例19B及び19Cで含浸担体を空気中95℃で16時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元工程を行なった。含浸担体を窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで半時間加熱した。次に、それらビーズを窒素流中300℃まで更に半時間加熱した。この加熱期間中、吸着されていた水が放出された。次に窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。300℃で窒素混合物中で1時間還元した後、エチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元された含浸担体に、初期湿潤法により6〜7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を促進剤として付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
例19及び比較例19B及び19Cについて、各触媒を室温の炉中に別々に入れた。温度を95℃へ上昇した。触媒を95℃で16時間空気中で乾燥した。
例20及び比較例19Aについて、各触媒を室温の炉中に別々に入れた。温度を75℃へ上昇した。触媒を75℃で16時間空気中で乾燥した。

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表5に示す。データーは、2.2以下モル過剰の沈殿剤、即ち固定剤を用いて合成した触媒の利点を例示している。例19及び20の触媒は、VA選択性については比較例19A〜19Cの触媒と同様に良いか又はそれより一層良く、空時収率については常に一層良かった。
例21〜25
1. 含浸工程
26.1mlのDI水中に0.571gのHAuCl・3HO及び1.052gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で50gのKA−160に含浸させた。KA−160を、1リットルの丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、10分間回転した。77.7350gの含浸担体が得られ、それを五つの等しい部分に分割した。固定を5分以内で開始した。
2. 固定工程
0.3143gのNaSiOを、9mlのD.I.水に溶解した。工程1からの含浸担体15.50gを、ビーズの上に固定溶液を注ぐことにより固定溶液と反応させた。溶液の体積は、ビーズの体積の約半分であった。混合物を5分間回転し、次にビーカー中に入れ、密封した。固定反応を室温で一日(〜24時間)進行させた。この手順を次の条件で繰り返した:
NaSiO:0.2694g D.I.水:9ml
NaSiO:0.224505g D.I.水:9ml
NaSiO:0.19457g D.I.水:9ml
NaSiO:0.1796g D.I.水:9ml
3. 洗浄工程
次に、ビーズを固定溶液から取り出し、50℃の1リットルの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。この洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
次に、含浸担体を、強制空気炉中で95℃で15時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元処理手順を行なった。各触媒前駆物質3.1gを窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで1時間加熱した。ビーズを窒素流中300℃まで更に半時間加熱した。この加熱期間中、吸着されていた水が放出された。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。300℃で1.5時間還元した後、窒素混合物中の5%のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元された含浸担体に、初期湿潤法により6〜7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を促進剤として付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
触媒を室温の炉中に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表6に示す。データーは、1.5モル過剰の沈殿剤、即ち固定剤を用いて合成した触媒(例23)の利点を例示しており、それは、VA選択性及び空時収率の両方を考慮すると最もよい性能を持っていた。
固定時間
例26〜29
3時間対15時間
1. 含浸工程
47mlのDI水中に0.9136gのHAuCl・3HO及び1.6830gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で80.0675gのKA−160に含浸させた。KA−160を、1リットルの丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、1時間ゆっくり回転した。この後で回転を止め、含浸担体を少なくとも1時間静かに放置した。この時間中、含浸担体の入ったフラスコを、担体の表面から溶液が蒸発しないように蓋をした。
2. 固定工程
例26:0.2392gのNaSiOを、7.5mlのD.I.水に溶解した。工程1からの含浸担体の1/8をビーズの上に固定溶液を注ぐことにより固定溶液と反応させた。混合物をビーカー中に入れ、密封した。固定反応を室温で3時間進行させた。この手順を次の条件で繰り返した:
例28: NaSiO:0.3288g D.I.水:7.5ml
例27及び29:例26及び28については同じ手順を繰り返した。但し固定反応は、室温で15時間進行させた。
3. 洗浄工程
例26及び28:次に、ビーズを固定溶液から取り出し、45〜50℃の1リットルの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。この洗浄/傾瀉手順を合計4回行い、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
例27及び29:例26及び28については同じ手順を繰り返した。但し洗浄/傾瀉手順を合計3回行なった。
4. 乾燥工程
次に、各例の含浸担体を、強制空気炉中で95℃で一晩乾燥した。
5. 還元工程
各例について、管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元処理手順を行なった。各触媒前駆物質4.6gを窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで1時間加熱した。ビーズを窒素流中300℃まで更に半時間加熱した。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。1時間還元した後、窒素混合物中の5%のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
各例について、還元された含浸担体に、初期湿潤法により6〜7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を促進剤として付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
各例の触媒を室温の炉中に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で70分間窒素流中で乾燥した。

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表7に示す。データーは、少なくとも3時間の固定時間を有する触媒の利点を例示している。例27及び29(15時間)の触媒が、例26及び28の触媒よりも一層良い空時収率を持っていたことがさらに認められる。
例30〜32
1日対2日対3日
1. 含浸工程
36.3mlのDI水中に0.6852gのHAuCl・3HO及び1.2622gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で60gのKA−160に含浸させた。KA−160を、1リットルの丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、10分間回転した。この後で回転を止め、含浸担体を少なくとも1時間静かに放置した。この時間中、含浸担体の入ったフラスコを、担体の表面から溶液が蒸発しないように蓋をした。
2. 固定工程
例30:1.3897gのNaSiOを、120mlのD.I.水に溶解した(pH=12.9)。工程1からの含浸担体の1/6を、ビーズの上に固定溶液を注ぐことにより固定溶液の1/6と反応させた。混合物をビーカー中に入れ、密封した。固定反応を室温で24時間進行させた(pH=8.22)。この手順を次の条件で繰り返した:
例31:固定時間:48時間 pH:7.98
例32:固定時間:72時間 pH:7.75
3. 洗浄工程
例30:次に、ビーズを固定溶液から取り出し、40℃の1リットルの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。この洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
例31:例30と同じ手順を繰り返した。但し洗浄/傾瀉手順を40℃で1回、50℃で2回行なった。
例32:例30と同じ手順を繰り返した。但し洗浄/傾瀉手順を50℃で2回行なった。
4. 乾燥工程
次に各例について、含浸担体を強制空気炉中で100℃で14時間乾燥した。
5. 還元工程
例30:管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元処理手順を行なった。触媒前駆物質3.3gを、窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで半時間加熱した。ビーズを窒素流中300℃まで更に20分間加熱した。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。5時間還元した後、窒素混合物中の5%のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
例31及び32:例30と同じ手順を繰り返した。但しビーズを、窒素流中で300℃まで25分間更に加熱した。
6. 促進剤付与工程
各例について、還元された含浸担体に、初期湿潤法により6〜7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を促進剤として付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
例30:触媒を室温の炉中に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。
例31及び例32:触媒を室温の炉中に別々に入れた。温度を100℃へ上昇した。触媒を強制空気炉中で100℃で14時間乾燥した。

Figure 2004160450

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表8に示す。データーは、3日の固定時間を有する触媒の利点を例示している。例32の触媒は、VA選択性については例30及び31の触媒と同様に良いか又は一層良く、空時収率については常に一層よい。
例33及び比較例33A
乾式固定
1. 含浸工程
35.25mlのDI水中に0.6852gのHAuCl・3HO及び1.2622gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で60gのKA−160に含浸させた。KA−160を、1リットルの丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、50分間回転した。この後で回転を止め、含浸担体を少なくとも1時間静かに放置した。この時間中、含浸担体の入ったフラスコを、担体の表面から溶液が蒸発しないように蓋をした。
2. 固定工程
例33:0.2316gのNaSiOを、20mlのD.I.水に溶解した。工程1からの含浸担体の1/6を、ビーズの上に固定溶液を注ぐことにより固定溶液と反応させた。混合物をビーカー中に入れ、密封した。固定反応を室温で24時間進行させた。
例33A:0.2361gの粉末NaSiOを丸底フラスコに入れた。工程1からの含浸担体の1/6を粉末の上に注いだ。混合物を20分間回転した。固定反応を室温で24時間進行させた。
3. 洗浄工程
各例について、次に、ビーズを固定媒体から取り出し、50℃の1リットルの水中に浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。翌日洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。この洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終的傾瀉は、硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
次に、各例について含浸担体を、強制空気炉中で95℃で17時間乾燥した。
5. 還元工程
各例について、管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元処理手順を行なった。各触媒前駆物質6.5gを、窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで1時間加熱した。ビーズを窒素流中300℃まで更に半時間加熱した。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。1時間還元した後、窒素混合物中の5%のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
各例について、還元された含浸担体に、初期湿潤法により6〜7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を促進剤として付与した。ビーズをフラスコ中へ入れた。
7. 最終乾燥工程
各例の触媒を室温の炉中に別々に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。
Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表9に示す。データーは、水溶液よりもむしろ「乾燥」又は粉末の沈澱剤、即ち固定剤を用いて合成した触媒の利点を例示している。例33の触媒は、VA選択性については比較例33Aの触媒と同様に良いか又は一層良く、空時収率については常に一層よい。
40〜100℃での触媒前駆物質の水洗
例34〜39及び比較例34A及び35A
1. 含浸工程
36.12mlのDI水中に0.7999gのHAuCl・3HO及び1.4728gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温で70gのKA−160に含浸させた。KA−160を、UV防護をしたガラスの丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。フラスコを5分間回転した。
2. 固定工程
含浸したビーズを、UV防護のためにアルミニウム箔で覆ったガラスの平底フラスコへ移した。NaSiOの固定溶液(52.5mlの水中1.5691g)をビーズの上に注いだ。溶液を室温で10分間回転し、次に一晩(15時間)暗いキャビネットの中に放置した。
3. 洗浄工程
比較例34A:ビーズを室温の1リットルのD.I.水中に浸漬することにより洗浄した。ビーズ上の水層を穏やかに約24時間撹拌した。水を傾瀉し、更に別の1リットルのD.I.水で置き換えた。この手順の洗浄を合計4回繰り返した。
例34:比較例34Aの手順を繰り返した。但し40℃で合計3回の洗浄であった。
例35:比較例34Aの手順を繰り返した。但し50℃で合計3回の洗浄であった。
例36:比較例34Aの手順を繰り返した。但し60℃で合計3回の洗浄であった。
例37:比較例34Aの手順を繰り返した。但し70℃で合計3回の洗浄であった。
例38:比較例34Aの手順を繰り返した。但し80℃で合計3回の洗浄であった。
例35A:比較例34Aの手順を繰り返した。但し100℃で合計3回の洗浄であった。
4. 乾燥工程
ビーズを強制空気炉中で95℃で15時間乾燥した。
5. 還元工程
各例について、管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元を行なった。ビーズを窒素中で150℃に1時間加熱し、次に更に温度を300℃へ上昇させた窒素流により加熱し、その温度に半時間窒素中で維持し、エチレン/窒素流中で1時間維持した。ビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元した試料を、初期湿潤法により7重量%の酢酸カリウム(1.4337mlのD.I.水中に0.1673gのKOAcを入れた溶液)を用いて促進剤を付与した。
7. 最終乾燥工程
触媒を室温の炉中に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素中で乾燥した。
Figure 2004160450
Figure 2004160450

Figure 2004160450

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表10に示す。データーは、50〜80℃、好ましくは50〜60℃で洗浄した触媒の利点を例示している。例34〜38の触媒は、VA選択性については比較例34A及び35Aの触媒と同様に良いか又は一層良く、空時収率については常に一層よい。
窒素中の還元
例39〜42
1. 含浸工程
15.66gのDI水中に0.3426gのHAuCl・3HO及び0.6312gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で30.044gのKA−160に含浸させた。KA−160を、0.5リットルの丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、10分間回転した。
2. 固定工程
0.6735gのNaSiOを、27mlのD.I.水中に溶解した。工程1からの含浸担体を、ビーズの上に固定溶液を注ぐことにより固定溶液と反応させた。混合物をビーカー中に入れ、10分間回転させた。ビーカーを暗いキャビネットの中に入れた。固定反応を室温で24時間進行させた。
3. 洗浄工程
次にビーズを固定媒体から取り出し、50℃の1リットルの水中へ浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。洗浄水を翌日傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。洗浄/傾瀉手順を合計4回繰り返し、塩素イオンの含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終傾瀉は硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
含浸担体を、次に強制空気炉中で95℃で15時間乾燥した。
5. 還元工程
例39:管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元工程を行なった。触媒前駆物質の一部分を窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで1時間加熱した。ビーズを窒素流中300℃まで更に1時間加熱した。1時間還元した後、ビーズを窒素中室温へ冷却した。
例40:上記還元処理手順を触媒前駆物質の他の部分に対して繰り返した。但しそれは450℃で還元した。
例41:触媒前駆物質の一部分を、窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで1時間加熱した。ビーズを窒素流中300℃まで更に半時間加熱した。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%の水素を300〜330ml/分の流量で導入した。0.5時間299℃で還元した後、窒素混合物中の5%の水素を止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元した含浸担体を、初期湿潤法により6〜7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を用いて促進剤を付与した。ビーズをフラスコ中に入れた。
7. 最終乾燥工程
触媒を室温の炉中に別々に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。
例42
1. 含浸工程
26.1mlのDI水中に0.571gのHAuCl・3HO及び1.052gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温(R.T.)で50gのKA−160に含浸させた。KA−160を、0.5リットルの丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。次にフラスコを、全ての溶液が担体により吸着されるまで、10分間回転した。
2. 固定工程
0.224505gのNaSiOを、9mlのD.I.水中に溶解した。工程1からの含浸担体を、ビーズの上に固定溶液を注ぐことにより固定溶液と反応させた。混合物をビーカー中に入れ、5分間回転させた。ビーカーを暗いキャビネットの中に入れた。固定反応を室温で24時間進行させた。
3. 洗浄工程
次にビーズを固定媒体から取り出し、50℃の1リットルの水中へ浸漬した。ビーズ上の水層を穏やかに一晩撹拌した。洗浄水を翌日傾瀉し、更に別の1リットルの水で置き換えた。洗浄/傾瀉手順を合計3回行い、塩素イオン含有量を約50ppmへ減少し、そこで最終傾瀉は硝酸銀試験で陰性の結果を与えた。
4. 乾燥工程
含浸担体を、次に強制空気炉中で95℃で15時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元処理手順を行なった。触媒前駆物質を窒素流(流量300〜330ml/分)中で室温から150℃まで1時間加熱した。ビーズを窒素流中300℃まで更に半時間加熱した。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。1.5時間300℃で還元した後、窒素混合物中の5%のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。次にそれらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元した含浸担体を、初期湿潤法により6〜7重量%の酢酸カリウム(KOAc)を用いて促進剤を付与した。ビーズをフラスコ中に入れた。
7. 最終乾燥工程
触媒を室温の炉中に別々に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。

Figure 2004160450

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表11に示す。データーは、窒素で還元した触媒の利点を例示している。例39(窒素、300℃)の触媒は、例41と42(水素、300℃、とエチレン、300℃)の触媒の間のVA選択性及び空時収率を有する。窒素還元温度を450℃まで上昇させることにより、例40の触媒は、例41(水素、300℃)の触媒の場合に匹敵するか、又はそれを越えるVA選択性及び空時収率を有する。
促進剤の量
例43〜45及び比較例39A及び39B
1. 含浸工程
26.1mlのDI水中に0.5714gのHAuCl・3HO及び01.052gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温で50gのKA−160に含浸させた。KA−160を、ガラス丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。フラスコを、10分間回転した。
2. 固定工程
含浸ビーズを磁気撹拌器を有するガラス平底フラスコに移した。NaSiOの固定溶液(1.1208gを、37.5mlの水中に入れたもの)を、ビーズの上に注いだ。フラスコを10分間回転し、次いで試料を暗いキャビネット中に移した。固定反応を室温で15時間進行させた。
3. 洗浄工程
ビーズを50℃の1リットルのD.I.水中へ浸漬することにより洗浄した。ビーズ上の水層を穏やかに約24時間撹拌した。洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルのD.I.水で置き換えた。この手順の洗浄を合計4回繰り返た。
4. 乾燥工程
ビーズを、強制空気炉中で95℃で15時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元処理手順を行なった。ビーズを窒素流により150℃に1時間加熱し、次に温度を300℃まで上昇し、その温度で窒素流中半時間維持した。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。1時間還元した後、窒素混合物中の5%のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。それらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元した試料を、初期湿潤により次の量の酢酸カリウムを用いて促進剤を付与した:
還元試料 KOAc KOAc重量%
43A 3.4768g 0.03476g 2.086g 1
44A 3.5837g 0.1075g 2.174g 3
43 3.3239g 0.166g 1.972g 5
44 2.7838g 0.167g 1.6517g 6
45 2.7874g 0.195g 1.65g 7
46 2.8288g 0.2263g 1.6961g 8
47 2.7871g 0.2508g 1.6556g 9
48 2.7966g 0.2796g 1.6623g 10
49 3.3580g 0.4029g 1.99g 12
*重量%は、還元試料の重量にのみ基づく。
7. 最終乾燥工程
触媒を室温の炉中に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流中で乾燥した。

Figure 2004160450

Figure 2004160450

Figure 2004160450

Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表12に示す。データーは、約5〜約12重量%、好ましくは約6〜約10%、一層好ましくは約7〜約8重量%の範囲の酢酸カリウムで促進剤付与した触媒の利点を例示している。例43〜49の触媒は、比較例43A及び44Aの触媒よりも一層よいVA選択性及び空時収率を有する。
中での最終乾燥
例50及び比較例50A
1. 含浸工程
35.25mlのDI水中に0.6852gのHAuCl・3HO及び01.2622gのKPdClを入れた溶液を用いて、初期湿潤法により室温で60gのKA−160に含浸させた。KA−160を、UV防護したガラス丸底フラスコ中に入れた。溶液をKA−160上に注いだ後、フラスコを回転蒸発器へ接続した。フラスコを、50分間回転した。回転を止めた後、含浸担体を1時間放置した。
2. 固定工程
NaSiOの固定溶液(0.2316gを、20mlの水中に入れたもの)を、ビーズの1/6の上に注いだ。溶液を室温で24時間放置した。
3. 洗浄工程
ビーズを50℃の1リットルのD.I.水中へ浸漬することにより洗浄した。ビーズ上の水層を穏やかに約24時間撹拌した。洗浄水を傾瀉し、更に別の1リットルのD.I.水で置き換えた。この手順の洗浄を合計3回繰り返した。
4. 乾燥工程
ビーズを、強制空気炉中で95℃で17時間乾燥した。
5. 還元工程
管状炉で加熱したガラス又は石英管中で、還元を行なった。ビーズを窒素流により150℃に1時間加熱し、次に温度を300℃まで上昇し、その温度で窒素流中半時間維持した。窒素流を維持し、窒素混合物として5体積%のエチレンを300〜330ml/分の流量で導入した。1時間還元した後、窒素混合物中の5%のエチレンを止め、純粋窒素流を残した。それらビーズを窒素中室温へ冷却した。
6. 促進剤付与工程
還元した試料を、初期湿潤により7重量%の酢酸カリウムを用いて促進剤を付与した:
7. 最終乾燥工程
触媒を二つの等しい部分に分けた。
例50A:一部を室温の炉中に入れた。温度を95℃へ上昇した。触媒を95℃で17時間強制空気炉中で乾燥した。
例50:他の部分を室温の炉中に入れた。温度を120℃へ上昇した。触媒を120℃で1時間窒素流(35ml/分)中で乾燥した。
Figure 2004160450
触媒を、上に記載したような条件で反応器中で評価した。VA選択性及び空時収率についての結果を表13に示す。データーは、空気よりも窒素中での乾燥工程を用いた触媒の利点を例示している。例50の触媒は、比較例50Aの触媒と同様に良好なVA選択性及びそれよりも常に一層よい空時収率を有する。

Claims (42)

  1. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) パラジウム対金の重量比が2:8〜8:2の範囲にある水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 前記沈澱担体を、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで水で洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  2. パラジウム対金の重量比が6:4〜2:8の範囲にある、請求項1に記載の方法。
  3. パラジウム対金の重量比が8:2〜5:5の範囲にある、請求項1に記載の方法。
  4. パラジウム対金の重量比が7:3〜4:6の範囲にある、請求項1に記載の方法。
  5. パラジウム対金の重量比が6:4〜5:5である、請求項1に記載の方法。
  6. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 含浸溶液の体積が、担体粒子の全細孔容積の70〜100%に相当するように、水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 前記沈澱担体を、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで水で洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  7. 含浸溶液の体積が、担体粒子の全細孔容積の85〜95%に相当する、請求項6に記載の方法。
  8. 含浸溶液の体積が、担体粒子の全細孔容積の約90%に相当する、請求項7に記載の方法。
  9. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤として1.1〜2.5モル過剰で含有するアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いた溶液から担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 前記沈澱担体を、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで水で洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  10. 沈澱剤が、1.2〜2.1モル過剰である、請求項9に記載の方法。
  11. 沈澱剤が、約1.5モル過剰である、請求項10に記載の方法。
  12. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて、担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程であって、前記含浸担体を3時間〜72時間まで前記沈澱剤と接触させる該工程、
    (c) 前記沈澱担体を、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで水で洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  13. 含浸した担体を、沈澱剤と15時間〜72時間接触させる、請求項12に記載の方法。
  14. 含浸した担体を、沈澱剤と24時間〜72時間接触させる、請求項12に記載の方法。
  15. 含浸した担体を、沈澱剤と72時間まで接触させる、請求項12に記載の方法。
  16. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物の粉末を用いて、担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 前記沈澱担体を、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで水で洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  17. 含浸した担体を、沈澱剤と3時間〜72時間接触させる、請求項16に記載の方法。
  18. 含浸した担体を、沈澱剤と12時間〜36時間接触させる、請求項16に記載の方法。
  19. 含浸した担体を、沈澱剤と約24時間接触させる、請求項16に記載の方法。
  20. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて、光から保護された環境中で前記担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 前記沈澱担体を、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで水で洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  21. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて、前記担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 50〜80℃の温度の水で、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで前記沈澱担体を洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  22. 沈澱担体を、50〜60℃の温度の水で洗浄する、請求項21に記載の方法。
  23. 沈澱担体を、約50℃の温度の水で洗浄する、請求項21に記載の方法。
  24. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて、前記担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 水で、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで前記沈澱担体を洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤として窒素を用い、150℃より高く500℃までの温度で、前記担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで前記担体粒子に前記アルカン酸カリウムを更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  25. 還元温度が300〜450℃である、請求項24に記載の方法。
  26. 担体粒子に、水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を含浸させ、パラジウム対金の重量比を2:8〜8:2の範囲にする、請求項24に記載の方法。
  27. 担体粒子に、水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を含浸させ、含浸溶液の体積を、前記担体粒子の全細孔容積の70〜100%に相当させる、請求項24に記載の方法。
  28. 水不溶性パラジウム及び金化合物を、沈澱剤として1.1〜2.5モル過剰で含有するアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いた溶液から担体粒子上に沈澱させる、請求項24に記載の方法。
  29. 水不溶性パラジウム及び金化合物を、沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用い、含浸した担体を前記沈澱剤と3時間〜72時間まで接触させることにより担体粒子上に沈澱させる、請求項24に記載の方法。
  30. 水不溶性パラジウム及び金化合物を、沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物の粉末を用いて担体粒子上に沈澱させる、請求項24に記載の方法。
  31. 水不溶性パラジウム及び金化合物を、沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用い、光から防護された環境中で担体粒子上に沈澱させる、請求項24に記載の方法。
  32. 沈澱担体を、50〜80℃の温度の水で、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで洗浄する。請求項24に記載の方法。
  33. 担体粒子の初期湿潤点まで、5〜12重量%の溶液としてアルカン酸カリウムを担体粒子に更に含浸させる、請求項24に記載の方法。
  34. 触媒を窒素中で乾燥する、請求項24に記載の方法。
  35. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて、前記担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 前記沈澱担体を水で、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで、前記アルカン酸カリウムを5〜12重量%の溶液として前記担体粒子に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  36. アルカン酸カリウムを、6〜10重量%の溶液として用いる、請求項35に記載の方法。
  37. アルカン酸カリウムを、6〜8重量%の溶液として用いる、請求項35に記載の方法。
  38. パラジウム、金、及びアルカン酸カリウムを含浸した担体粒子を有し、アルカン酸アルケニルを生成するアルケン、アルカン酸、及び酸素含有ガスの反応に対し触媒作用を有する触媒の製造方法において、次の順序の諸工程:
    (a) 水溶性パラジウム及び金化合物の水溶液を担体粒子に含浸させる工程、
    (b) 沈澱剤としてアルカリ金属珪酸塩又は水酸化物を用いて、前記担体粒子上に水不溶性パラジウム及び金化合物を沈澱させる工程、
    (c) 前記沈澱担体を水で、洗浄水の傾瀉水が硝酸銀試験に対し陰性になるまで洗浄する工程、
    (d) 前記洗浄した沈澱担体を乾燥する工程、
    (e) 還元剤としてエチレンを用いた場合、150℃より高く310℃までの温度で、還元剤として水素を用いた場合、150℃より高く299℃までの温度で、還元剤として窒素を用いた場合、150℃より高く500℃までの温度で、担体粒子上の沈澱水不溶性パラジウム及び金化合物をパラジウム及び金へ転化する工程、
    (f) 担体粒子の初期湿潤点まで、前記アルカン酸カリウムを前記担体粒子に更に含浸させる工程、及び
    (g) 前記触媒を窒素中で乾燥する工程、
    を含む上記触媒製造方法。
  39. 触媒を、1時間〜24時間乾燥する、請求項38に記載の方法。
  40. 触媒を95℃〜150℃で乾燥する、請求項38に記載の方法。
  41. 触媒を95℃〜120℃で乾燥する、請求項38に記載の方法。
  42. 触媒を120℃で1時間乾燥する、請求項38に記載の方法。
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