JP2009022938A - 水素添加用触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Ni及びCuから選ばれる少なくとも1種の金属を10〜85重量%(触媒全量中の金属酸化物としての含有量)含有し、かつ細孔直径20〜200nmの範囲の細孔容量が0.15〜1.0mL/gである、脂肪酸又はそのエステルの水素添加用触媒、その製造方法、この水素添加用触媒の存在下、常圧〜30MPaの圧力下で脂肪酸又はそのエステルの水素添加反応を行う、ヨウ素価が低減された脂肪酸又はそのエステルの製造方法、並びにこの方法で製造した脂肪酸又はそのエステルを原料として用い、還元反応を行うアルコールの製造方法。
【選択図】 なし
Description
すなわち、本発明の課題は、優れた触媒活性及び耐久性を有する脂肪酸又はそのエステルの水素添加用触媒及びその製造方法、ヨウ素価が低減された脂肪酸又はそのエステルの製造方法、並びにそれを原料とするアルコールの製造方法を提供することである。
本発明の水素添加用触媒は、Ni及びCuから選ばれる少なくとも1種の金属を含有するが、金属としては、活性及び耐久性の観点より、Ni単独、又はNiとCuを併用したものが好ましい。
本発明の水素添加用触媒中のNi及びCuから選ばれる少なくとも1種の金属の含有量は、活性及び耐久性の観点より、10重量%以上であり、55重量%以上が好ましく、60重量%以上がより好ましく、65重量%以上が更に好ましい。また、触媒の強度の観点より、85重量%以下であり、80重量%以下が好ましい。
ここでいう金属の含有量は、担体やバインダーその他の成分を含有した触媒全量中の、金属酸化物としての含有量である。
なお、水銀圧入測定装置としては、例えばMicromeritics社製Pore Sizer 9320を使用することができる。水銀圧入の最大圧力は207MPaとし、6nmより大きい細孔を測定する。
なお、直径3nm未満の細孔の表面積とは、窒素吸着を用いるBET法にて得られる値を指す。BET比表面積の測定は、例えばMicromeritics社製ASAP2020により行うことができる。
担体としては、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、ゼオライト、珪藻土、活性白土、チタニア、ジルコニア、活性炭等の公知の担体が使用できるが、シリカ、アルミナ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニアが好ましく、シリカ、アルミナ、シリカアルミナが更に好ましい。
本発明の脂肪酸又はそのエステルの製造方法は、本発明の水素添加用触媒の存在下、常圧〜30MPaの圧力下で脂肪酸又はそのエステルの水素添加反応を行い、ヨウ素価が低減された脂肪酸又はそのエステルを製造する方法である。
水素添加を行う前、あるいは水素添加を行った後に、不純物除去や精製を目的として、蒸留を行うこともできる。
脂肪酸は、油脂の加水分解により得ることができる。加水分解の方法は、高圧連続分解法、中圧法、酵素法等が挙げられる。
本発明のアルコールの製造方法は、上記のような本発明の方法で製造したヨウ素価が低減された脂肪酸又はそのエステルを原料として用い、還元反応を行い、アルコールを得る方法である。
また、上記の水素添加反応によりヨウ素価が低減された脂肪酸又はそのエステル得る方法と、還元反応によりアルコールを得る方法を連続して行っても良い。
パーム核油1000gに対して、NaOHを10重量%含有したメタノール溶液30gとメタノール100gを、生成してくるグリセリン層を除去しながら、3回に分けて加え、50℃で3時間反応させた。反応後、油層を水洗し、パーム核油脂肪酸メチルエステルを得た。得られたパーム核油脂肪酸メチルエステルを、更に蒸留することにより、ヨウ素価17.5のパーム核油脂肪酸メチルエステルを得た。以下の実施例においては、本パーム核油脂肪酸メチルエステルを原料として用いた。
2Lセパラブルフラスコに、イオン交換水800g、Ni(NO3)2・6H2O 232gを仕込み、攪拌しながら80℃に昇温した。ここに、イオン交換水630gにJIS3号水ガラス33g、Na2CO3 113gを溶解して80℃に加熱した溶液を、攪拌しながら投入した。投入後、Mg(NO3)2・6H2O 24gを加え、生成したスラリーを80℃にて1時間攪拌した後、濾過、水洗を行い、110℃で乾燥して前駆体を得た。沈澱時の固形分濃度(酸化物換算)は、6.1重量%であった。次いで、アルミナをバインダーとして前駆体をヌードル状に成形した後、焼成、還元、安定化を行って、直径1.6mmの触媒Aを得た。この触媒Aの細孔直径20〜200nmの範囲の細孔容量は0.361mL/gであった。
2Lセパラブルフラスコに、イオン交換水840g、Ni(NO3)2・6H2O 180g、Cu(NO3)2・3H2O 22g、γ-アルミナ4g、60%硝酸4.7gを仕込み、攪拌しながら80℃に昇温した。ここに、イオン交換水570gにJIS3号水ガラス50g、Na2CO3 118gを溶解して80℃に加熱した溶液を、攪拌しながら投入した。生成したスラリーを80℃にて1時間攪拌した後、濾過、水洗を行い、110℃で乾燥して前駆体を得た。沈澱時の固形分濃度(酸化物換算)は、4.1重量%であった。次いで、アルミナをバインダーとして前駆体をヌードル状に成形した後、焼成、還元、安定化を行って、直径1.6mmの触媒Bを得た。この触媒Bの細孔直径20〜200nmの範囲の細孔容量は0.325mL/gであった。
2Lセパラブルフラスコに、イオン交換水1260g、Ni(NO3)2・6H2O 108g、Cu(NO3)2・3H2O 13g、γ-アルミナ2.4g、60%硝酸2.8gを仕込み、攪拌しながら80℃に昇温した。ここに、イオン交換水860gにJIS3号水ガラス30g、Na2CO3 71gを溶解して80℃に加熱した溶液を、攪拌しながら投入した。生成したスラリーを80℃にて1時間攪拌した後、濾過、水洗を行い、110℃で乾燥して前駆体を得た。沈澱時の固形分濃度(酸化物換算)は、1.8重量%であった。次いで、アルミナをバインダーとして前駆体をヌードル状に成形した後、焼成、還元、安定化を行って、直径1.6mmの触媒Cを得た。この触媒Cの細孔直径20〜200nmの範囲の細孔容量は0.182mL/gであった。
製造例3と同様に調製することで乾燥前駆体を得た後、成形前の混練時間を延長して触媒Dを得た。この触媒Dの細孔直径20〜200nmの範囲の細孔容量は0.095mL/gであった。
原料投入時及びスラリー攪拌時の温度を80℃から50℃に変えた以外、製造例3と同様に調製し、触媒Eを得た。この触媒Eの細孔直径20〜200nmの範囲の細孔容量は0.081mL/gであった。
また、触媒Aについては、細孔直径3nm未満の範囲のBET比表面積を、Micromeritics社製ASAP2020により測定した。その結果も表1に示す。
内容積500mLのオートクレーブに、触媒A〜E2g、前記調製例で得られたパーム核油脂肪酸メチルエステル(ヨウ素価17.5)200gを仕込み、135℃、水素圧力24.5MPa、水素流量5L/分の条件で、135℃到達時点を0分として60分間水素添加反応を行った。反応0分と60分のパーム核油脂肪酸メチルエステルのヨウ素価、及び次式で算出した水添活性1を表2に示す。
触媒A〜D 180mLを固定床反応器に充填し、20MPa、90℃の反応条件にて、前記調製例で得られたパーム核油脂肪酸メチルエステル(ヨウ素価17.5)900mL/時(LHSV=5)、水素1900NL/時を反応器上部より同時に供給し、水素添加反応を行った。パーム核油脂肪酸メチルエステルを通液直後及び1000倍通液した後に採取した、この通液直後及び1000倍通液した後のパーム核油脂肪酸メチルエステルのヨウ素価、次式で算出した水添活性2及び3をそれぞれ表3に示す。
水添活性3=LN(処理前のヨウ素価*1/1000倍通液した後のヨウ素価)
*1:原料ヨウ素価=17.5
固定床反応装置を用い、前記調製例で得られたパーム核油脂肪酸メチルエステル(ヨウ素価17.5)の水素添加反応及び還元反応を連続的に行った。固定床反応装置は二つの反応器を直列に備えており、第1反応器に360mLの触媒Aを充填し、第2反応器に還元触媒として360mLのチタニア担持銅−亜鉛触媒(組成:Cu=35%、Zn=1.8%、TiO2担体50% 形状:3.2mmφ×3.2mm円柱状)を充填した。第1反応器の水素添加反応条件は、20MPa、90℃とし、パーム核油脂肪酸メチルエステルの流量は260mL/時(LHSV=0.72)とした。第1反応器で処理した後のパーム核油脂肪酸メチルエステルのヨウ素価は、0.01であった。
Claims (7)
- Ni及びCuから選ばれる少なくとも1種の金属を10〜85重量%(触媒全量中の金属酸化物としての含有量)含有し、かつ細孔直径20〜200nmの範囲の細孔容量が0.15〜1.0mL/gである、脂肪酸又はそのエステルの水素添加用触媒。
- 細孔直径のモード径が20〜200nmである、請求項1記載の水素添加用触媒。
- Ni塩及びCu塩から選ばれる少なくとも1種の塩の水溶液を、沈殿時の固形分濃度(得られる沈殿を金属酸化物に換算して)が1〜20重量%となる条件で沈殿させる、請求項1又は2記載の水素添加用触媒の製造方法。
- 55〜100℃の温度で沈殿させる、請求項3記載の水素添加用触媒の製造方法。
- 請求項1又は2記載の水素添加用触媒の存在下、常圧〜30MPaの圧力下で脂肪酸又はそのエステルの水素添加反応を行う、ヨウ素価が低減された脂肪酸又はそのエステルの製造方法。
- 脂肪酸又はそのエステルが、トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド、脂肪酸、及び脂肪酸と炭素数1〜22のアルコールとのエステルから選ばれる少なくとも1種である、請求項5記載の製造方法。
- 請求項5又は6記載の方法で製造した脂肪酸又はそのエステルを原料として用い、還元反応を行うアルコールの製造方法。
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