JP2013193977A - Method for producing methyl acetylene - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロパジエンを異性化させてメチルアセチレンを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing methylacetylene by isomerizing propadiene.
プロパジエンをメチルアセチレンに異性化する方法として、特許文献1には、γ−アルミナに炭酸カリウムが担持されてなる触媒の存在下でプロパジエンを反応させて、メチルアセチレンを製造する方法が記載されている。 As a method for isomerizing propadiene to methylacetylene, Patent Document 1 describes a method for producing methylacetylene by reacting propadiene in the presence of a catalyst in which potassium carbonate is supported on γ-alumina. .
プロパジエンとしては、例えばナフサの熱分解によるオレフィン類製造設備(スチームクラッキング法)において、エチレン、プロピレンとともに副生物として得られるものや、触媒の存在下又は非存在下でハロゲン化プロパン又はハロゲン化プロペンを脱ハロゲン化水素反応させて得られるもの等が知られている(例えば、特許文献2〜4及び非特許文献1,2参照)。
ここで、プロパジエンに不純物としてハロゲン化脂肪族炭化水素が含まれていると、メチルアセチレンが満足のいく収率で得られないことがあった。
Examples of propadiene include olefins produced by thermal decomposition of naphtha (steam cracking method) that are obtained as by-products with ethylene and propylene, and halogenated propane or halogenated propene in the presence or absence of a catalyst. Those obtained by dehydrohalogenation are known (see, for example, Patent Documents 2 to 4 and Non-Patent Documents 1 and 2).
Here, if the propadiene contains a halogenated aliphatic hydrocarbon as an impurity, methylacetylene may not be obtained in a satisfactory yield.
本発明の課題は、メチルアセチレンを良好な収率で製造できる方法を提供することである。 The subject of this invention is providing the method which can manufacture a methylacetylene with a favorable yield.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
(1)アルミナにアルカリ金属化合物が担持されてなる触媒の存在下、プロパジエン及びハロゲン化脂肪族炭化水素を含有する混合物中の前記プロパジエンを異性化させるメチルアセチレンの製造方法であって、前記触媒の使用量が、前記ハロゲン化脂肪族炭化水素1モルに対して、前記触媒に含まれるアルカリ金属元素に換算して3.0モル以上であることを特徴とするメチルアセチレンの製造方法。
(2)前記混合物が、ハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペンの脱ハロゲン化水素反応によって得られるものである前記(1)に記載の製造方法。
(3)前記ハロゲン化脂肪族炭化水素が、1−クロロ−1−プロペン、2−クロロ−1−プロペン、3−クロロ−1−プロペン、1−クロロプロパン及び2−クロロプロパンからなる群より選ばれる少なくとも1種である前記(1)又は(2)に記載の製造方法。
(4)前記アルミナが、平均細孔半径が4.5nm以上のγ−アルミナである前記(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)前記アルミナが、細孔容積が0.40mL/g以上のγ−アルミナである前記(1)〜(4)のいずれかに記載の製造方法。
(6)前記アルカリ金属化合物が、カリウム化合物である前記(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)前記触媒が、アルミナをアルカリ金属化合物を含む溶液で接触処理した後、焼成して得られるものである前記(1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found a solution means having the following configuration, and has completed the present invention.
(1) A process for producing methylacetylene, wherein the propadiene in a mixture containing propadiene and a halogenated aliphatic hydrocarbon is isomerized in the presence of a catalyst in which an alkali metal compound is supported on alumina, The method for producing methylacetylene, wherein the amount used is 3.0 mol or more in terms of an alkali metal element contained in the catalyst with respect to 1 mol of the halogenated aliphatic hydrocarbon.
(2) The production method according to (1), wherein the mixture is obtained by a dehydrohalogenation reaction of a halogenated propane and / or a halogenated propene.
(3) The halogenated aliphatic hydrocarbon is at least selected from the group consisting of 1-chloro-1-propene, 2-chloro-1-propene, 3-chloro-1-propene, 1-chloropropane and 2-chloropropane. The production method according to (1) or (2), which is one type.
(4) The production method according to any one of (1) to (3), wherein the alumina is γ-alumina having an average pore radius of 4.5 nm or more.
(5) The production method according to any one of (1) to (4), wherein the alumina is γ-alumina having a pore volume of 0.40 mL / g or more.
(6) The production method according to any one of (1) to (5), wherein the alkali metal compound is a potassium compound.
(7) The production method according to any one of (1) to (6), wherein the catalyst is obtained by subjecting alumina to a contact treatment with a solution containing an alkali metal compound and then firing.
本発明によれば、プロパジエンに不純物としてハロゲン化脂肪族炭化水素が含まれていたとしても、メチルアセチレンを良好な収率で製造できるという効果がある。 According to the present invention, even if propadiene contains a halogenated aliphatic hydrocarbon as an impurity, there is an effect that methylacetylene can be produced in a good yield.
本発明に係るメチルアセチレンの製造方法では、担体であるアルミナにアルカリ金属化合物が担持されてなる触媒を用いる。アルミナとしては、例えばγ−アルミナ、α−アルミナ、θ−アルミナ等が挙げられ、例示したアルミナの中でも、γ−アルミナが好ましい。 In the method for producing methylacetylene according to the present invention, a catalyst in which an alkali metal compound is supported on alumina as a carrier is used. Examples of alumina include γ-alumina, α-alumina, θ-alumina and the like, and among the exemplified aluminas, γ-alumina is preferable.
アルミナは、平均細孔半径が4.5nm以上のγ−アルミナであるのが好ましく、平均細孔半径が5.0nm以上のγ−アルミナであるのがより好ましい。これにより、メチルアセチレンを良好な収率で製造できる。この理由としては、平均細孔半径を4.5nm以上にすると、細孔容積が適度に多くなり、細孔内での反応物や生成物、すなわちプロパジエンやメチルアセチレンが拡散し易くなり、反応速度が向上することに起因するものと推察される。γ−アルミナの平均細孔半径の上限値としては、15nm以下であるのが好ましく、10nm以下であるのがより好ましい。γ−アルミナの平均細孔半径は、水銀圧入法で測定して得られる値である。 The alumina is preferably γ-alumina having an average pore radius of 4.5 nm or more, and more preferably γ-alumina having an average pore radius of 5.0 nm or more. Thereby, a methylacetylene can be manufactured with a favorable yield. The reason for this is that when the average pore radius is 4.5 nm or more, the pore volume is increased moderately, and reactants and products in the pores, that is, propadiene and methylacetylene are easily diffused, and the reaction rate It is inferred that this is due to the improvement. The upper limit of the average pore radius of γ-alumina is preferably 15 nm or less, and more preferably 10 nm or less. The average pore radius of γ-alumina is a value obtained by measurement by mercury porosimetry.
アルミナは、細孔容積が0.40mL/g以上のγ−アルミナであるのが好ましく、細孔容積が0.50mL/g以上のγ−アルミナであるのがより好ましい。これにより、メチルアセチレンを良好な収率で製造できる。この理由としては、平均細孔半径で説明したのと同じ理由が推察される。γ−アルミナの細孔容積の上限値としては、2.5mL/g以下であるのが好ましく、1.5mL/g以下であるのがより好ましい。γ−アルミナの細孔容積は、水銀圧入法で測定して得られる値である。 The alumina is preferably γ-alumina having a pore volume of 0.40 mL / g or more, and more preferably γ-alumina having a pore volume of 0.50 mL / g or more. Thereby, a methylacetylene can be manufactured with a favorable yield. The reason for this is presumed to be the same as explained for the average pore radius. The upper limit of the pore volume of γ-alumina is preferably 2.5 mL / g or less, and more preferably 1.5 mL / g or less. The pore volume of γ-alumina is a value obtained by measurement by mercury porosimetry.
アルミナの比表面積は、アルカリ金属化合物の担持量の観点から、100m2/g以上であるのが好ましい。比表面積は、窒素吸着法(BET法)で測定して得られる値であり、通常、BET1点法で測定して得られる値である。 The specific surface area of alumina is preferably 100 m 2 / g or more from the viewpoint of the amount of alkali metal compound supported. The specific surface area is a value obtained by measurement by a nitrogen adsorption method (BET method), and is usually a value obtained by measurement by a BET one-point method.
アルミナは、表面に付着している不純物を除去し、表面の活性化を図る観点から、アルカリ金属化合物を担持する前に、熱処理してもよい。熱処理は、酸化性ガス又は不活性ガス雰囲気下で行うことができ、これらのガス雰囲気下を組み合わせて多段階で行うこともできる。酸化性ガスとは、酸化性物質を含むガスのことを意味するものとする。酸化性ガスとしては、例えば空気、純酸素等の酸素含有ガス等が挙げられる。不活性ガスとしては、例えば窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が挙げられる。熱処理時に使用するガスとしては、例示した中でも、窒素ガス、酸素ガス、空気又は窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスが好ましい。 Alumina may be heat-treated before supporting the alkali metal compound from the viewpoint of removing impurities adhering to the surface and activating the surface. The heat treatment can be performed in an oxidizing gas or inert gas atmosphere, and can be performed in multiple stages by combining these gas atmospheres. An oxidizing gas means a gas containing an oxidizing substance. Examples of the oxidizing gas include air and oxygen-containing gas such as pure oxygen. Examples of the inert gas include nitrogen gas, helium gas, and argon gas. As examples of the gas used during the heat treatment, nitrogen gas, oxygen gas, air, or a mixed gas of nitrogen gas and oxygen gas is preferable.
熱処理温度としては、100〜600℃であるのが好ましい。熱処理時間としては、1〜48時間であるのが好ましく、2〜24時間であるのがより好ましい。 The heat treatment temperature is preferably 100 to 600 ° C. The heat treatment time is preferably 1 to 48 hours, and more preferably 2 to 24 hours.
このようなアルミナに担持されるアルカリ金属化合物としては、例えばアルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属の水素化物、アルカリ金属アルコキシド、アルカリ金属の酢酸塩等が挙げられ、必要に応じてそれらの2種以上がアルミナに担持されていてもよい。例示したアルカリ金属化合物の中でも、カリウム化合物が好ましい。 Examples of the alkali metal compounds supported on alumina include alkali metal oxides, alkali metal halides, alkali metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkali metal nitrates, and alkali metal hydrides. , Alkali metal alkoxides, alkali metal acetates, and the like, and two or more of them may be supported on alumina as necessary. Of the alkali metal compounds exemplified, potassium compounds are preferred.
触媒におけるアルカリ金属の担持量としては、触媒1gあたり0.01〜6.7ミリモルであるのが好ましく、0.15〜4.0ミリモルであるのがより好ましい。アルカリ金属の担持量は、例えば誘導結合プラズマ発光分光分析法(以下、「ICP分析法」と言う。)によって定量できる。 The supported amount of alkali metal in the catalyst is preferably 0.01 to 6.7 mmol, more preferably 0.15 to 4.0 mmol, per 1 g of the catalyst. The amount of alkali metal supported can be quantified by, for example, inductively coupled plasma emission spectroscopy (hereinafter referred to as “ICP analysis”).
触媒は、成形体として使用するのが好ましく、その形状としては、例えば球形粒状(球状)、円柱状、ペレット状、押出形状、リング形状、ハニカム状、成形後に粉砕分級した適度な大きさの顆粒状等が挙げられる。触媒を、成形後に粉砕分級して適度な大きさの顆粒状にすると、触媒の表面積が大きくなり、プロパジエンとの接触面積も大きくなるので、プロパジエンを異性化させ易くなり、メチルアセチレンの収率を向上させることができる。 The catalyst is preferably used as a molded body, and the shape thereof is, for example, a spherical granular shape (spherical), a cylindrical shape, a pellet shape, an extruded shape, a ring shape, a honeycomb shape, or an appropriately sized granule that is pulverized and classified after molding. And the like. When the catalyst is pulverized and classified into a granule of an appropriate size after molding, the surface area of the catalyst increases and the contact area with propadiene also increases, making it easy to isomerize propadiene and increasing the yield of methylacetylene. Can be improved.
アルミナにアルカリ金属化合物を担持する方法としては、アルミナをアルカリ金属化合物を含む溶液で接触処理する方法や、共沈法等が挙げられる。接触処理において、処理温度としては、通常、0〜100℃であり、0〜50℃であるのが好ましく、処理圧力としては、通常、0.1〜1MPaであり、大気圧であるのが好ましい。また、接触処理は、空気雰囲気下や、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、二酸化炭素等の不活性ガス雰囲気下で行うことができる。なお、これらの雰囲気は、水蒸気を含んでいてもよい。接触処理の具体例としては、含浸、浸漬、混練等が挙げられ、溶液の調製に使用する溶媒としては、水が好ましい。 Examples of a method for supporting an alkali metal compound on alumina include a method in which alumina is contact-treated with a solution containing an alkali metal compound, a coprecipitation method, and the like. In the contact treatment, the treatment temperature is usually 0 to 100 ° C., preferably 0 to 50 ° C., and the treatment pressure is usually 0.1 to 1 MPa, preferably atmospheric pressure. . The contact treatment can be performed in an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, helium gas, argon gas, carbon dioxide, or the like. These atmospheres may contain water vapor. Specific examples of the contact treatment include impregnation, immersion, kneading and the like, and water is preferable as a solvent used for preparing the solution.
触媒は、アルミナにアルカリ金属化合物を担持した後に焼成するのが好ましい。これにより、担持されたアルカリ金属化合物(但し、アルカリ金属の酸化物を除く。)をアルカリ金属の酸化物に変換することができる。焼成を行う場合において、担持の際に使用するアルカリ金属化合物としては、例えば炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、水酸化物、ハロゲン化物等の熱分解性の塩を用いるのが好ましく、中でも、炭酸塩が好ましい。 The catalyst is preferably calcined after an alkali metal compound is supported on alumina. Thereby, the supported alkali metal compound (however, excluding the alkali metal oxide) can be converted into an alkali metal oxide. In the case of performing the firing, as the alkali metal compound used for loading, it is preferable to use a thermally decomposable salt such as carbonate, nitrate, acetate, hydroxide, halide, etc. Is preferred.
焼成は、酸化性ガス、還元性ガス又は不活性ガス雰囲気下で行うことができ、これらのガス雰囲気下を組み合わせて多段階で行うこともできる。酸化性ガス及び不活性ガスとしては、上述したアルミナの熱処理で例示したのと同じガスが挙げられる。還元性ガスとは、還元性物質を含むガスのことを意味するものとする。還元性ガスとしては、例えば水素含有ガス、一酸化炭素含有ガス、炭化水素含有ガス等が挙げられる。焼成時に使用するガスとしては、例示した中でも、窒素ガス、酸素ガス、空気又は窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスが好ましい。 Firing can be performed in an oxidizing gas, reducing gas, or inert gas atmosphere, and these gas atmospheres can be combined and performed in multiple stages. Examples of the oxidizing gas and the inert gas include the same gases as exemplified in the heat treatment of alumina described above. A reducing gas means a gas containing a reducing substance. Examples of the reducing gas include a hydrogen-containing gas, a carbon monoxide-containing gas, and a hydrocarbon-containing gas. As examples of the gas used during firing, nitrogen gas, oxygen gas, air, or a mixed gas of nitrogen gas and oxygen gas is preferable.
焼成温度としては、500〜900℃であるのが好ましく、550〜700℃であるのがより好ましい。焼成時間としては、0.5〜48時間であるのが好ましく、2〜24時間であるのがより好ましい。 As a calcination temperature, it is preferable that it is 500-900 degreeC, and it is more preferable that it is 550-700 degreeC. The firing time is preferably 0.5 to 48 hours, and more preferably 2 to 24 hours.
触媒は、焼成の前に乾燥するのが好ましい。焼成のように急激に加熱して水分を除去すると、アルミナ内から水分が移動する際に、担持されているアルカリ金属化合物が水分とともに移動してしまい、アルカリ金属化合物の担持状態が不均一になるおそれがある。焼成の前に触媒を乾燥し、焼成前に水分を適度に除去することによって、焼成時におけるアルカリ金属化合物の移動を抑制し、触媒の担持状態を均一にすることができる。 The catalyst is preferably dried before calcination. When moisture is removed by rapid heating as in firing, when the moisture moves from within the alumina, the supported alkali metal compound moves with the moisture, and the supported state of the alkali metal compound becomes uneven. There is a fear. By drying the catalyst before calcination and appropriately removing moisture before calcination, the movement of the alkali metal compound at the time of calcination can be suppressed, and the supported state of the catalyst can be made uniform.
乾燥方法としては、従来公知の方法を採用することができ、その温度としては、通常、室温から100℃程度であり、その圧力としては、通常、0.001〜1MPaであり、大気圧であるのが好ましい。乾燥は、空気雰囲気下や、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、二酸化炭素等の不活性ガス雰囲気下で行うことができる。なお、これらの雰囲気は、水蒸気を含んでいてもよい。 As a drying method, a conventionally known method can be adopted, and the temperature is usually from room temperature to about 100 ° C., and the pressure is usually 0.001 to 1 MPa, which is atmospheric pressure. Is preferred. Drying can be performed in an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, helium gas, argon gas, carbon dioxide, or the like. These atmospheres may contain water vapor.
本発明では、上述した触媒の存在下、プロパジエン及びハロゲン化脂肪族炭化水素を含有する混合物中のプロパジエンを異性化させることによって、メチルアセチレンを製造する。 In the present invention, methylacetylene is produced by isomerizing propadiene in a mixture containing propadiene and halogenated aliphatic hydrocarbon in the presence of the above-described catalyst.
ハロゲン化脂肪族炭化水素としては、例えば1−クロロ−1−プロペン、2−クロロ−1−プロペン、3−クロロ−1−プロペン等のクロロプロペン類;1−クロロプロパン、2−クロロプロパン等のクロロプロパン類;1,2−ジクロロプロパン、1,1−ジクロロプロパン、1,3−ジクロロプロパン、2,2−ジクロロプロパン等のジクロロプロパン類;1,2,3−トリクロロプロパン、1,1,2−トリクロロプロパン、1,1,3−トリクロロプロパン、1,2,2−トリクロロプロパン等のトリクロロプロパン類;1−クロロ−1−プロピン、3−クロロ−1−プロピン等のクロロプロピン類;1−ブロモ−1−プロペン、2−ブロモ−1−プロペン、3−ブロモ−1−プロペン等のブロモプロペン類;1−ブロモプロパン、2−ブロモプロパン等のブロモプロパン類;1,2−ジブロモプロパン、1,1−ジブロモプロパン、1,3−ジブロモプロパン、2,2−ジブロモプロパン等のジブロモプロパン類;1,2,3−トリブロモプロパン、1,1,2−トリブロモプロパン、1,1,3−トリブロモプロパン、1,2,2−トリブロモプロパン等のトリブロモプロパン類;1−ブロモ−1−プロピン、3−ブロモ−1−プロピン等のブロモプロピン類;1−フルオロ−1−プロペン、2−フルオロ−1−プロペン、3−フルオロ−1−プロペン等のフルオロプロペン類;1−フルオロプロパン、2−フルオロプロパン等のフルオロプロパン類;1,2−ジフルオロプロパン、1,1−ジフルオロプロパン、1,3−ジフルオロプロパン、2,2−ジフルオロプロパン等のジフルオロプロパン類;1,2,3−トリフルオロプロパン、1,1,2−トリフルオロプロパン、1,1,3−トリフルオロプロパン、1,2,2−トリフルオロプロパン等のトリフルオロプロパン類;1−フルオロ−1−プロピン、3−フルオロ−1−プロピン等のフルオロプロピン類;1−ヨード−1−プロペン、2−ヨード−1−プロペン、3−ヨード−1−プロペン等のヨードプロペン類;1−ヨードプロパン、2−ヨードプロパン等のヨードプロパン類;1,2−ジヨードプロパン、1,1−ジヨードプロパン、1,3−ジヨードプロパン、2,2−ジヨードプロパン等のジヨードプロパン類;1,2,3−トリヨードプロパン、1,1,2−トリヨードプロパン、1,1,3−トリヨードプロパン、1,2,2−トリヨードプロパン等のトリヨードプロパン類;1−ヨード−1−プロピン、3−ヨード−1−プロピン等のヨードプロピン類等が挙げられ、これらの2種以上が混合物中に含まれていてもよい。例示したハロゲン化脂肪族炭化水素の中でも、1−クロロ−1−プロペン、2−クロロ−1−プロペン、3−クロロ−1−プロペン、1−クロロプロパン及び2−クロロプロパンからなる群より選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。 Examples of the halogenated aliphatic hydrocarbon include chloropropenes such as 1-chloro-1-propene, 2-chloro-1-propene and 3-chloro-1-propene; chloropropanes such as 1-chloropropane and 2-chloropropane Dichloropropanes such as 1,2-dichloropropane, 1,1-dichloropropane, 1,3-dichloropropane, 2,2-dichloropropane; 1,2,3-trichloropropane, 1,1,2-tri Trichloropropanes such as chloropropane, 1,1,3-trichloropropane and 1,2,2-trichloropropane; chloropropines such as 1-chloro-1-propyne and 3-chloro-1-propyne; 1-bromo Bromopropenes such as -1-propene, 2-bromo-1-propene, 3-bromo-1-propene; 1-bromopropane; -Bromopropanes such as bromopropane; dibromopropanes such as 1,2-dibromopropane, 1,1-dibromopropane, 1,3-dibromopropane, 2,2-dibromopropane; 1,2,3-tribromo Tribromopropanes such as propane, 1,1,2-tribromopropane, 1,1,3-tribromopropane, 1,2,2-tribromopropane; 1-bromo-1-propyne, 3-bromo- Bromopropines such as 1-propyne; fluoropropenes such as 1-fluoro-1-propene, 2-fluoro-1-propene and 3-fluoro-1-propene; fluoropropanes such as 1-fluoropropane and 2-fluoropropane 1,2-difluoropropane, 1,1-difluoropropane, 1,3-difluoropropane, 2,2-difluoropropyl Difluoropropanes such as bread; trifluoro such as 1,2,3-trifluoropropane, 1,1,2-trifluoropropane, 1,1,3-trifluoropropane, 1,2,2-trifluoropropane, etc. Propanes; fluoropropines such as 1-fluoro-1-propyne and 3-fluoro-1-propyne; such as 1-iodo-1-propene, 2-iodo-1-propene and 3-iodo-1-propene Iodopropenes; iodopropanes such as 1-iodopropane and 2-iodopropane; 1,2-diiodopropane, 1,1-diiodopropane, 1,3-diiodopropane, 2,2-diiodopropane Diiodopropanes such as 1,2,3-triiodopropane, 1,1,2-triiodopropane, 1,1,3-triiodopropane, 1,2,2-tri Examples include triiodopropanes such as iodopropane; iodopropines such as 1-iodo-1-propyne and 3-iodo-1-propyne, and two or more of these may be contained in the mixture. Among the exemplified halogenated aliphatic hydrocarbons, at least one selected from the group consisting of 1-chloro-1-propene, 2-chloro-1-propene, 3-chloro-1-propene, 1-chloropropane and 2-chloropropane. Preferably it is a seed.
混合物中のハロゲン化脂肪族炭化水素の含有量としては、プロパジエン1モルに対して、0.000001〜0.01モルであるのが好ましく、0.00001〜0.0030モルであるのがより好ましく、0.0003〜0.0015モルであるのがさらに好ましい。 The content of the halogenated aliphatic hydrocarbon in the mixture is preferably 0.000001 to 0.01 mol, more preferably 0.00001 to 0.0030 mol, relative to 1 mol of propadiene. 0.0003 to 0.0015 mol is more preferable.
混合物としては、ハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペンの脱ハロゲン化水素反応によって得られるものが好ましい。ここで、ハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペンの脱ハロゲン化水素反応によってプロパジエンが得られるが、その反応後に得られる混合物中には、通常、未反応のハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペン、副生成物のハロゲン化プロペンやハロゲン化プロピン等のハロゲン化脂肪族炭化水素も含まれる。本発明においては、ハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペンの脱ハロゲン化水素反応によって得られるプロパジエン及びハロゲン化脂肪族炭化水素を含有する混合物を使用する場合には、ハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペンの脱ハロゲン化水素反応によって得られる反応混合物をそのまま使用する場合と、該反応混合物を精製して得られるプロパジエン及びハロゲン化脂肪族炭化水素を含有する混合物を使用する場合とを含むものとする。 As the mixture, those obtained by dehydrohalogenation of halogenated propane and / or halogenated propene are preferable. Here, propadiene is obtained by dehydrohalogenation reaction of halogenated propane and / or halogenated propene, and usually in the mixture obtained after the reaction, unreacted halogenated propane and / or halogenated propene, Halogenated aliphatic hydrocarbons such as by-product halogenated propene and halogenated propyne are also included. In the present invention, when a mixture containing propadiene obtained by dehydrohalogenation reaction of halogenated propane and / or halogenated propene and halogenated aliphatic hydrocarbon is used, halogenated propane and / or halogenated. The case where the reaction mixture obtained by the dehydrohalogenation reaction of propene is used as it is and the case where the mixture containing propadiene and halogenated aliphatic hydrocarbon obtained by purifying the reaction mixture is used are included.
ハロゲン化プロパンとしては、例えば1−クロロプロパン、2−クロロプロパン、1−ブロモプロパン、2−ブロモプロパン、1−フルオロプロパン、2−フルオロプロパン、1−ヨードプロパン、2−ヨードプロパン等のモノハロゲン化プロパン;1,2−ジクロロプロパン、1,1−ジクロロプロパン、1,3−ジクロロプロパン、2,2−ジクロロプロパン、1,2−ジブロモプロパン、1,1−ジブロモプロパン、1,3−ジブロモプロパン、2,2−ジブロモプロパン、1,2−ジフルオロプロパン、1,1−ジフルオロプロパン、1,3−ジフルオロプロパン、2,2−ジフルオロプロパン、1,2−ジヨードプロパン、1,1−ジヨードプロパン、1,3−ジヨードプロパン、2,2−ジヨードプロパン等のジハロゲン化プロパン;1,2,3−トリクロロプロパン、1,1,2−トリクロロプロパン、1,1,3−トリクロロプロパン、1,2,2−トリクロロプロパン、1,2,3−トリブロモプロパン、1,1,2−トリブロモプロパン、1,1,3−トリブロモプロパン、1,2,2−トリブロモプロパン、1,2,3−トリフルオロプロパン、1,1,2−トリフルオロプロパン、1,1,3−トリフルオロプロパン、1,2,2−トリフルオロプロパン、1,2,3−トリヨードプロパン、1,1,2−トリヨードプロパン、1,1,3−トリヨードプロパン、1,2,2−トリヨードプロパン等のトリハロゲン化プロパン等が挙げられる。ハロゲン化プロペンとしては、例えば1−クロロ−1−プロペン、2−クロロ−1−プロペン、3−クロロ−1−プロペン、1−ブロモ−1−プロペン、2−ブロモ−1−プロペン、3−ブロモ−1−プロペン、1−フルオロ−1−プロペン、2−フルオロ−1−プロペン、3−フルオロ−1−プロペン、1−ヨード−1−プロペン、2−ヨード−1−プロペン、3−ヨード−1−プロペン等のモノハロゲン化プロペン、ジハロゲン化プロペン等が挙げられる。 Examples of the halogenated propane include monohalogenated propane such as 1-chloropropane, 2-chloropropane, 1-bromopropane, 2-bromopropane, 1-fluoropropane, 2-fluoropropane, 1-iodopropane and 2-iodopropane. 1,2-dichloropropane, 1,1-dichloropropane, 1,3-dichloropropane, 2,2-dichloropropane, 1,2-dibromopropane, 1,1-dibromopropane, 1,3-dibromopropane, 2,2-dibromopropane, 1,2-difluoropropane, 1,1-difluoropropane, 1,3-difluoropropane, 2,2-difluoropropane, 1,2-diiodopropane, 1,1-diiodopropane , 1,3-diiodopropane, 2,2-diiodopropane and the like 1,2,3-trichloropropane, 1,1,2-trichloropropane, 1,1,3-trichloropropane, 1,2,2-trichloropropane, 1,2,3-tribromopropane, 1, 1,2-tribromopropane, 1,1,3-tribromopropane, 1,2,2-tribromopropane, 1,2,3-trifluoropropane, 1,1,2-trifluoropropane, 1, 1,3-trifluoropropane, 1,2,2-trifluoropropane, 1,2,3-triiodopropane, 1,1,2-triiodopropane, 1,1,3-triiodopropane, 1, Examples include trihalogenated propane such as 2,2-triiodopropane. Examples of the halogenated propene include 1-chloro-1-propene, 2-chloro-1-propene, 3-chloro-1-propene, 1-bromo-1-propene, 2-bromo-1-propene, and 3-bromo. -1-propene, 1-fluoro-1-propene, 2-fluoro-1-propene, 3-fluoro-1-propene, 1-iodo-1-propene, 2-iodo-1-propene, 3-iodo-1 -Monohalogenated propene such as propene, dihalogenated propene and the like.
脱ハロゲン化水素反応は、所定の触媒の存在下で行うのが好ましく、反応温度としては、200〜1200℃程度、反応圧力としては、0.01〜5MPa程度が適当である。 The dehydrohalogenation reaction is preferably carried out in the presence of a predetermined catalyst, and a reaction temperature of about 200 to 1200 ° C. and a reaction pressure of about 0.01 to 5 MPa are suitable.
脱ハロゲン化水素反応の反応方式としては、例えば固定床方式、流動床方式、移動床方式等が挙げられ、例示した中でも固定床方式、流動床方式が好ましい。なお、脱ハロゲン化水素反応の反応方式として固定床方式を採用する場合、ハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペンの供給速度としては、触媒1Lあたりのガス供給速度(L/h;0℃、1気圧換算)、すなわちGHSV(Gas Hourly Space Velocity)で表して、通常、1〜20000h-1程度である。 Examples of the dehydrohalogenation reaction method include a fixed bed method, a fluidized bed method, a moving bed method, and the like. Among them, the fixed bed method and the fluidized bed method are preferable. When a fixed bed method is adopted as a reaction method for dehydrohalogenation reaction, the supply rate of halogenated propane and / or halogenated propene is as follows: gas supply rate per liter of catalyst (L / h; 0 ° C., 1 Expressed in terms of atmospheric pressure), that is, GHSV (Gas Hourly Space Velocity), it is usually about 1 to 20000 h −1 .
脱ハロゲン化水素反応によって得られる反応混合物は、適宜精製を施した後、ハロゲン化プロパン及び/又はハロゲン化プロペンの脱ハロゲン化水素反応によって得られるプロパジエン及びハロゲン化脂肪族炭化水素を含有する混合物として後述の異性化に使用することができる。精製は、例えば蒸留等によって行うことができ、これにより得られる混合物中のプロパジエンに対するハロゲン化脂肪族炭化水素の含有量を低減させることができる。 The reaction mixture obtained by the dehydrohalogenation reaction is appropriately purified, and then as a mixture containing propadiene and halogenated aliphatic hydrocarbon obtained by the dehydrohalogenation reaction of halogenated propane and / or halogenated propene. It can be used for the isomerization described below. Purification can be performed, for example, by distillation or the like, whereby the content of halogenated aliphatic hydrocarbons relative to propadiene in the resulting mixture can be reduced.
一方、上述した混合物中のプロパジエンの異性化は、回分式で行ってもよいし、半回分式で行ってもよいし、連続式で行ってもよい。異性化における温度としては、通常、−30〜600℃であり、0〜100℃であるのが好ましく、圧力としては、通常、0.1〜10MPaである。 On the other hand, the isomerization of propadiene in the mixture described above may be performed in a batch system, a semi-batch system, or a continuous system. The temperature in isomerization is usually -30 to 600 ° C, preferably 0 to 100 ° C, and the pressure is usually 0.1 to 10 MPa.
異性化は、不活性ガス雰囲気下で行ってもよいし、酸化性ガス雰囲気下で行ってもよい。不活性ガス及び酸化性ガスとしては、上述したアルミナの熱処理で例示したのと同じガスが挙げられる。なお、異性化を連続式で行う場合には、不活性ガスや酸化性ガスを原料とともに供給してもよい。また、連続式の反応においては、例えば液相条件下に固定床方式を採用して異性化を行うこともできる。 Isomerization may be performed in an inert gas atmosphere or an oxidizing gas atmosphere. Examples of the inert gas and the oxidizing gas include the same gases as exemplified in the heat treatment of alumina described above. In addition, when performing isomerization by a continuous type, you may supply an inert gas and oxidizing gas with a raw material. In the continuous reaction, for example, isomerization can be performed by adopting a fixed bed system under liquid phase conditions.
異性化においては、有機溶媒を使用してもよい。有機溶媒としては、例えばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられ、必要に応じてこれらの2種以上を用いることもできる。例示した有機溶媒の中でも、脂肪族炭化水素が好ましく、プロパンがより好ましい。 In the isomerization, an organic solvent may be used. Examples of the organic solvent include aliphatic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; Examples thereof include aprotic polar solvents such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and two or more of these may be used as necessary. Among the exemplified organic solvents, aliphatic hydrocarbons are preferable, and propane is more preferable.
異性化は、水及び二酸化炭素が実質的に存在しない条件で行うのが好ましい。これにより、触媒の活性が低下するのを抑制することができる。 Isomerization is preferably performed under conditions where water and carbon dioxide are substantially absent. Thereby, it can suppress that the activity of a catalyst falls.
ここで、本発明では、異性化における触媒の使用量を、ハロゲン化脂肪族炭化水素1モルに対して、触媒に含まれるアルカリ金属元素に換算して3.0モル以上、好ましくは6.0モル以上にする。これにより、メチルアセチレンを良好な収率で製造できる。触媒の使用量の上限値は、ハロゲン化脂肪族炭化水素1モルに対して、触媒に含まれるアルカリ金属元素に換算して100000モル以下とするのが適当である。混合物中に2種以上のハロゲン化脂肪族炭化水素が含まれる場合の触媒の使用量は、ハロゲン化脂肪族炭化水素の合計含有量が、触媒に含まれるアルカリ金属元素に換算して、上述した特定の範囲内であればよい。 Here, in this invention, the usage-amount of the catalyst in isomerization is 3.0 mol or more in conversion of the alkali metal element contained in a catalyst with respect to 1 mol of halogenated aliphatic hydrocarbons, Preferably it is 6.0. Make it more than moles. Thereby, a methylacetylene can be manufactured with a favorable yield. The upper limit of the amount of the catalyst used is suitably 100000 mol or less in terms of the alkali metal element contained in the catalyst with respect to 1 mol of the halogenated aliphatic hydrocarbon. The amount of the catalyst used in the case where two or more kinds of halogenated aliphatic hydrocarbons are contained in the mixture is the same as described above in terms of the total content of the halogenated aliphatic hydrocarbons converted to the alkali metal element contained in the catalyst. It may be within a specific range.
触媒の使用量は、上述した特定の範囲となるように適宜設定されるが、異性化を効率的に進行させる点で、プロパジエンに対する触媒の使用量は、触媒に含まれるアルカリ金属元素に換算して、プロパジエン1モルに対して、0.0001〜0.1モルであるのが好ましく、0.001〜0.050モルであるのがより好ましく、0.001〜0.030モルであるのがさらに好ましい。 The amount of the catalyst used is appropriately set so as to be within the specific range described above. However, the amount of the catalyst used relative to propadiene is converted to the alkali metal element contained in the catalyst in order to efficiently promote isomerization. In addition, it is preferably 0.0001 to 0.1 mol, more preferably 0.001 to 0.050 mol, and 0.001 to 0.030 mol with respect to 1 mol of propadiene. Further preferred.
なお、反応後の後処理操作については適宜選択されるが、例えば蒸留等の操作を行うことによって、メチルアセチレンとプロパジエンを分離することができる。 The post-treatment operation after the reaction is appropriately selected. For example, methylacetylene and propadiene can be separated by performing an operation such as distillation.
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these Examples.
以下の実施例において、アルミナの平均細孔半径は、以下のようにして測定した。
<平均細孔半径の測定方法>
アルミナを120℃で4時間乾燥した後、MICROMERITICS社製の細孔容積測定装置「オートポアIII9420」を用いて水銀圧入法によって求めた。
In the following examples, the average pore radius of alumina was measured as follows.
<Measurement method of average pore radius>
After the alumina was dried at 120 ° C. for 4 hours, it was determined by mercury porosimetry using a pore volume measuring device “Autopore III9420” manufactured by MICROMERITICS.
<触媒の調製>
担体として、球状のγ−アルミナ(平均細孔半径6.4nm、細孔容積0.60mL/g、BET表面積106m2/g、2.0〜4.0mm球)を用いた。まず、この担体を、空気雰囲気下において、熱処理温度500℃、熱処理時間16時間の条件で熱処理した。
<Preparation of catalyst>
Spherical γ-alumina (average pore radius 6.4 nm, pore volume 0.60 mL / g, BET surface area 106 m 2 / g, 2.0 to 4.0 mm sphere) was used as a carrier. First, this support was heat-treated in an air atmosphere under conditions of a heat treatment temperature of 500 ° C. and a heat treatment time of 16 hours.
次に、熱処理したγ−アルミナをアルカリ金属化合物を含む溶液で接触処理した。具体的には、熱処理したγ−アルミナ28.61gに、和光純薬工業(株)製の炭酸カリウム「K2CO3」7.20gを純水14.47gに溶解して調製した水溶液を含浸させた。また、この接触処理は、空気雰囲気下で行うとともに、処理温度を23℃、処理圧力を大気圧とした。 Next, the heat-treated γ-alumina was contact-treated with a solution containing an alkali metal compound. Specifically, 28.61 g of heat-treated γ-alumina was impregnated with an aqueous solution prepared by dissolving 7.20 g of potassium carbonate “K 2 CO 3 ” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. in 14.47 g of pure water. I let you. This contact treatment was performed in an air atmosphere, the treatment temperature was 23 ° C., and the treatment pressure was atmospheric pressure.
次に、接触処理によって得られた炭酸カリウム担持γ−アルミナを、焼成の前に乾燥した。乾燥は、炭酸カリウム担持γ−アルミナを、空気雰囲気下において、温度を20〜30℃、圧力を大気圧、乾燥時間を15時間以上とする条件で風乾することによって行った。 Next, the potassium carbonate-carrying γ-alumina obtained by the contact treatment was dried before firing. Drying was performed by air-drying potassium carbonate-supported γ-alumina in an air atmosphere under conditions of a temperature of 20 to 30 ° C., a pressure of atmospheric pressure, and a drying time of 15 hours or more.
次に、乾燥した炭酸カリウム担持γ−アルミナを、空気流通下、室温(23℃)から620℃まで1時間かけて昇温した後、同温度で6時間保持して焼成した。そして、焼成物を粉砕・整粒して10〜30メッシュの顆粒状のカリウム担持γ−アルミナ触媒(A)を得た。 Next, the dried potassium carbonate-supported γ-alumina was heated from room temperature (23 ° C.) to 620 ° C. over 1 hour under air flow, and then held at that temperature for 6 hours to be fired. The fired product was pulverized and sized to obtain a 10-30 mesh granular potassium-supported γ-alumina catalyst (A).
得られた触媒(A)のカリウムの担持量を、(株)島津製作所製のICP発光分析装置「ICPS−8100」を用いてICP分析法によって算出したところ、触媒1gあたりのカリウム担持量は、2.56ミリモルであった。 The amount of potassium supported on the obtained catalyst (A) was calculated by ICP analysis using an ICP emission analyzer “ICPS-8100” manufactured by Shimadzu Corporation. The amount of potassium supported per gram of catalyst was: It was 2.56 mmol.
<触媒の活性試験>
まず、グローブボックス内で窒素ガス雰囲気下、100mLのステンレス鋼(SUS)製オートクレーブに、得られた触媒(A)を0.597g、及び東京化成工業(株)製の3−クロロ−1−プロペンを0.0047g(0.060ミリモル)の割合で導入した(表1参照)。
<Catalyst activity test>
First, 0.597 g of the obtained catalyst (A) and 3-chloro-1-propene manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. were placed in a 100 mL stainless steel (SUS) autoclave under a nitrogen gas atmosphere in a glove box. Was introduced at a rate of 0.0047 g (0.060 mmol) (see Table 1).
なお、表1中の触媒の使用量(ミリモル−カリウム)、及び3−クロロ−1−プロペンに対するカリウム比率(モル比)の内容は、以下の通りである。
・触媒の使用量(ミリモル−カリウム):触媒の使用量を、触媒に含まれるアルカリ金属元素(カリウム)に換算した値である。
・3−クロロ−1−プロペンに対するカリウム比率(モル比):触媒の使用量を、ハロゲン化脂肪族炭化水素(3−クロロ−1−プロペン)1モルに対して、触媒に含まれるアルカリ金属元素(カリウム)に換算した値である。
In addition, the usage-amount (mmol-potassium) of the catalyst in Table 1 and the content of the potassium ratio (molar ratio) with respect to 3-chloro- 1-propene are as follows.
-Amount of catalyst used (mmol-potassium): A value obtained by converting the amount of catalyst used to an alkali metal element (potassium) contained in the catalyst.
-Potassium ratio (molar ratio) to 3-chloro-1-propene: The amount of the catalyst used is an alkali metal element contained in the catalyst with respect to 1 mol of the halogenated aliphatic hydrocarbon (3-chloro-1-propene). It is the value converted into (potassium).
次に、オートクレーブ内を−0.1MPaGまで減圧した後、エタノール/ドライアイス浴でオートクレーブを冷却しながらプロパジエン7.07g、メチルアセチレン9.8mg及び有機溶媒としてプロパン15.20gをオートクレーブ内に導入した。そして、オートクレーブ内を攪拌しながら30℃、1.0〜1.1MPa(絶対圧)で2時間反応を行い、触媒(A)の存在下でプロパジエンを異性化させた。 Next, after reducing the pressure in the autoclave to -0.1 MPaG, 7.07 g of propadiene, 9.8 mg of methylacetylene and 15.20 g of propane as an organic solvent were introduced into the autoclave while cooling the autoclave in an ethanol / dry ice bath. . Then, the reaction was carried out at 30 ° C. and 1.0 to 1.1 MPa (absolute pressure) for 2 hours while stirring in the autoclave to isomerize propadiene in the presence of the catalyst (A).
なお、プロパジエン、メチルアセチレン及びプロパンはいずれも、ボンベからオートクレーブ内に導入した。プロパジエン、メチルアセチレン及びプロパンの仕込み量は、ボンベの重量減少から算出した。オートクレーブ内に導入したメチルアセチレン9.8mgは、プロパジエン中に不純物として含まれているものである。 Note that propadiene, methylacetylene and propane were all introduced from the cylinder into the autoclave. The amount of propadiene, methylacetylene and propane charged was calculated from the weight reduction of the cylinder. 9.8 mg of methylacetylene introduced into the autoclave is contained as an impurity in propadiene.
また、プロパジエン、メチルアセチレン及びプロパンはいずれも、ボンベから気体状態でオートクレーブ内に導入した。オートクレーブは、エタノール/ドライアイス浴(−65℃程度)で冷却されていることから、オートクレーブ内に導入された直後のプロパジエン、メチルアセチレン及びプロパンはいずれも、液体状態である。反応は、加圧状態で行ったことから、プロパジエン、メチルアセチレン及びプロパンのほとんどは、反応中、液体状態のままであり、それゆえ液相反応である。 In addition, propadiene, methylacetylene and propane were all introduced into the autoclave in a gas state from a cylinder. Since the autoclave is cooled in an ethanol / dry ice bath (about −65 ° C.), all of propadiene, methylacetylene and propane immediately after being introduced into the autoclave are in a liquid state. Since the reaction was carried out under pressure, most of the propadiene, methylacetylene and propane remained in the liquid state during the reaction and therefore are liquid phase reactions.
反応後、反応液をガスクロマトグラフィーによって分析し、プロパジエン転化率(以下、「PD転化率」と言うことがある。)(%)、メチルアセチレン収率(以下、「MA収率」と言うことがある。)(%)、及び触媒1gあたりのメチルアセチレン生成量(以下、「MA生成量」と言うことがある。)(g−MA/g−cat.)を求め、それらの結果を表1に示した。 After the reaction, the reaction solution is analyzed by gas chromatography, propadiene conversion rate (hereinafter sometimes referred to as “PD conversion rate”) (%), methylacetylene yield (hereinafter referred to as “MA yield”). (%), And methylacetylene production amount per 1 g of catalyst (hereinafter sometimes referred to as “MA production amount”) (g-MA / g-cat.). It was shown in 1.
なお、PD転化率(%)は、式:〔反応したプロパジエンのモル数/供給したプロパジエンのモル数〕×100から算出した。
MA収率(%)は、式:〔生成したメチルアセチレンのモル数/供給したプロパジエンのモル数〕×100から算出した。
MA生成量(g−MA/g−cat.)は、式:〔メチルアセチレン生成量(g)/触媒重量(g)〕から算出した。
The PD conversion rate (%) was calculated from the formula: [number of moles of reacted propadiene / number of moles of supplied propadiene] × 100.
The MA yield (%) was calculated from the formula: [number of moles of produced methylacetylene / number of moles of supplied propadiene] × 100.
The MA production amount (g-MA / g-cat.) Was calculated from the formula: [methylacetylene production amount (g) / catalyst weight (g)].
触媒(A)を0.606g、3−クロロ−1−プロペンを0.0094g(0.120ミリモル)、プロパジエンを7.00g、メチルアセチレンを9.5mg及びプロパンを15.42gの割合でオートクレーブ内に導入した以外は、実施例1と同様にして触媒の活性試験を行った。その結果を表1に示す。 0.606 g of catalyst (A), 0.0094 g (0.120 mmol) of 3-chloro-1-propene, 7.00 g of propadiene, 9.5 mg of methylacetylene and 15.42 g of propane in the autoclave A catalyst activity test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the catalyst was introduced into the catalyst. The results are shown in Table 1.
触媒(A)を0.602g、3−クロロ−1−プロペンを0.019g(0.240ミリモル)、プロパジエンを8.72g、メチルアセチレンを12.2mg及びプロパンを15.28gの割合でオートクレーブ内に導入した以外は、実施例1と同様にして触媒の活性試験を行った。その結果を表1に示す。 0.602 g of catalyst (A), 0.019 g (0.240 mmol) of 3-chloro-1-propene, 8.72 g of propadiene, 12.2 mg of methylacetylene and 15.28 g of propane in the autoclave A catalyst activity test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the catalyst was introduced into the catalyst. The results are shown in Table 1.
<触媒の調製>
まず、実施例1と同様にして熱処理したγ−アルミナを得た。次に、熱処理したγ−アルミナをアルカリ金属化合物を含む溶液で接触処理した。接触処理は、熱処理したγ−アルミナ10.85gに、和光純薬工業(株)製の炭酸カリウム「K2CO3」1.16gを純水5.73gに溶解して調製した水溶液を含浸させた以外は、実施例1と同様にして行った。
<Preparation of catalyst>
First, γ-alumina heat-treated as in Example 1 was obtained. Next, the heat-treated γ-alumina was contact-treated with a solution containing an alkali metal compound. In the contact treatment, 10.85 g of heat-treated γ-alumina is impregnated with an aqueous solution prepared by dissolving 1.16 g of potassium carbonate “K 2 CO 3 ” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. in 5.73 g of pure water. The procedure was the same as in Example 1 except that.
次に、接触処理によって得られた炭酸カリウム担持γ−アルミナを、実施例1と同様にして乾燥した。そして、乾燥した炭酸カリウム担持γ−アルミナを、窒素ガス流通下で焼成した以外は、実施例1と同様にして焼成し、焼成物を粉砕・整粒して10〜30メッシュの顆粒状のカリウム担持γ−アルミナ触媒(B)を得た。得られた触媒(B)のカリウムの担持量を、実施例1と同様にして算出したところ、触媒1gあたり1.28ミリモルであった。 Next, potassium carbonate-carrying γ-alumina obtained by the contact treatment was dried in the same manner as in Example 1. The dried potassium carbonate-supported γ-alumina was fired in the same manner as in Example 1 except that it was fired under a nitrogen gas flow, and the fired product was pulverized and sized to give 10-30 mesh granular potassium. A supported γ-alumina catalyst (B) was obtained. When the amount of potassium supported on the obtained catalyst (B) was calculated in the same manner as in Example 1, it was 1.28 mmol per 1 g of the catalyst.
<触媒の活性試験>
触媒(A)に代えて触媒(B)を0.600g使用し、3−クロロ−1−プロペンを0.0094g(0.120ミリモル)、プロパジエンを6.93g、メチルアセチレンを9.9mg及びプロパンを15.57gの割合でオートクレーブ内に導入した以外は、実施例1と同様にして触媒の活性試験を行った。その結果を表1に示す。
<Catalyst activity test>
Instead of catalyst (A), 0.600 g of catalyst (B) is used, 0.0094 g (0.120 mmol) of 3-chloro-1-propene, 6.93 g of propadiene, 9.9 mg of methylacetylene and propane Was introduced into the autoclave at a rate of 15.57 g, and the catalyst activity test was conducted in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
触媒(A)を0.602g、3−クロロ−1−プロペンを0.047g(0.600ミリモル)、プロパジエンを6.81g、メチルアセチレンを9.8mg及びプロパンを15.89gの割合でオートクレーブ内に導入した以外は、実施例1と同様にして触媒の活性試験を行った。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
0.602 g of catalyst (A), 0.047 g (0.600 mmol) of 3-chloro-1-propene, 6.81 g of propadiene, 9.8 mg of methylacetylene and 15.89 g of propane in the autoclave A catalyst activity test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the catalyst was introduced into the catalyst. The results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、触媒の使用量を、ハロゲン化脂肪族炭化水素1モルに対して、触媒に含まれるアルカリ金属元素に換算して3.0モル以上にした実施例1〜4は、触媒の使用量を3.0モル未満の2.6モルにした比較例1よりも、触媒の活性試験において優れた結果を示していることから、メチルアセチレンを良好な収率で製造できているのがわかる。 As is clear from Table 1, Examples 1 to 4 in which the amount of the catalyst used was 3.0 mol or more in terms of the alkali metal element contained in the catalyst with respect to 1 mol of the halogenated aliphatic hydrocarbon. Since the catalyst activity test showed better results than Comparative Example 1 in which the amount of catalyst used was less than 3.0 mol and 2.6 mol, methylacetylene could be produced in good yield. I can see that
[参考例1]
<触媒の調製>
担体として、球状のγ−アルミナ(平均細孔半径6.4nm、細孔容積0.60mL/g、BET表面積106m2/g、2.0〜4.0mm球)を用いた。この担体を、空気流通下、室温(23℃)から800℃まで2.2時間かけて昇温した後、同温度で3時間保持して焼成し、γ−アルミナ触媒(a)を得た。
[Reference Example 1]
<Preparation of catalyst>
Spherical γ-alumina (average pore radius 6.4 nm, pore volume 0.60 mL / g, BET surface area 106 m 2 / g, 2.0 to 4.0 mm sphere) was used as a carrier. The carrier was heated from room temperature (23 ° C.) to 800 ° C. over 2.2 hours under air flow, and then calcined by holding at the same temperature for 3 hours to obtain a γ-alumina catalyst (a).
<脱塩化水素反応>
まず、外径4mmの温度計鞘管を備えた内径14mmの石英製反応管の出口付近に、石英ウールを仕切り材として充填し、この仕切り材の上に、得られた触媒(a)を1.0g充填した。
<Dehydrochlorination>
First, near the outlet of a quartz reaction tube with an inner diameter of 14 mm equipped with a thermometer sheath tube with an outer diameter of 4 mm, quartz wool is filled as a partition material, and the obtained catalyst (a) is 1 on the partition material. Filled with 0.0 g.
次に、触媒(a)を充填した反応管を電気炉で加熱し、反応管入口から窒素ガスを50ml/分の速度で反応管内部に供給しながら、反応管を昇温した。そして、和光純薬工業(株)製の1,2−ジクロロプロパンをガス吸入ビンに仕込み、0℃に冷却した後、ガス吸入ビンに50ml/分の速度で窒素ガスを供給し、窒素ガスを1,2−ジクロロプロパンに流通させることにより得られる1,2−ジクロロプロパンを同伴させた窒素ガスを、昇温時の供給窒素ガスに代えて反応管入口から供給し(1,2−ジクロロプロパン供給速度:0.002モル/時間、GHSV=46)、反応圧力0.1MPaで反応を開始した。 Next, the reaction tube filled with the catalyst (a) was heated in an electric furnace, and the temperature of the reaction tube was increased while supplying nitrogen gas from the reaction tube inlet at a rate of 50 ml / min. Then, 1,2-dichloropropane manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was charged into the gas suction bottle and cooled to 0 ° C., then nitrogen gas was supplied to the gas suction bottle at a rate of 50 ml / min, Nitrogen gas entrained with 1,2-dichloropropane obtained by flowing into 1,2-dichloropropane is supplied from the reaction tube inlet instead of the supply nitrogen gas at the time of temperature increase (1,2-dichloropropane). Feed rate: 0.002 mol / hour, GHSV = 46), reaction started at a reaction pressure of 0.1 MPa.
反応開始後、触媒層の温度を500℃±2℃に維持し、反応開始から90分経過した時点で、反応管出口ガスを30%ヨウ化カリウム水溶液に吸収させ、未吸収ガスについて、TCD検出器を有するガスクロマトグラフィーにて分析し、各生成物を定量した。 After the start of the reaction, the temperature of the catalyst layer is maintained at 500 ° C. ± 2 ° C., and 90 minutes after the start of the reaction, the reaction tube outlet gas is absorbed in a 30% potassium iodide aqueous solution, and TCD detection is performed on the unabsorbed gas. Each product was quantified by analysis with a gas chromatography equipped with a vessel.
次に、10%苛性ソーダ、四塩化炭素、四塩化炭素に接いだ3段トラップにてハロゲン化プロパン類を吸収し、1段目10%苛性ソーダは四塩化炭素による抽出液、2段目、3段目はそのまま吸収液をFID検出器を有するガスクロマトグラフィーにて分析し、ハロゲン化プロパン類を定量した。 Next, 10% caustic soda, carbon tetrachloride, and a three-stage trap in contact with carbon tetrachloride absorb the halogenated propanes, and the first stage 10% caustic soda is extracted with carbon tetrachloride. In the stage, the absorption solution was directly analyzed by gas chromatography having an FID detector to quantify the halogenated propanes.
そして、下記式(I)及び(II)に基づいて1,2−ジクロロプロパンの転化率(以下、「DCP転化率」と言うことがある。)(%)、及び各生成物の選択率(%)を求め、それらの結果を表2に示した。 Based on the following formulas (I) and (II), the conversion rate of 1,2-dichloropropane (hereinafter sometimes referred to as “DCP conversion rate”) (%), and the selectivity of each product ( %) And the results are shown in Table 2.
なお、1,2−ジクロロプロパンの転化率において、1,2−ジクロロプロパンの供給速度は、供給開始から終了までのガス吸入ビンの重量変化から算出した。また、生成物とは、メチルアセチレン(以下、「MA」と言うことがある。);プロパジエン(以下、「PD」と言うことがある。);プロピレン(以下、「C3’」と言うことがある。);1−クロロ−1−プロペン、2−クロロ−1−プロペン及び3−クロロ−1−プロペンからなるクロロプロペン類(以下、「CP’」と言うことがある。);1−クロロプロパン及び2−クロロプロパンからなるクロロプロパン類(以下、「CP」と言うことがある。)を意味するものとする。 In addition, in the conversion rate of 1,2-dichloropropane, the supply rate of 1,2-dichloropropane was calculated from the change in the weight of the gas suction bottle from the start to the end of supply. The product is methylacetylene (hereinafter sometimes referred to as “MA”); propadiene (hereinafter sometimes referred to as “PD”); propylene (hereinafter referred to as “C3 ′”). Chloropropenes consisting of 1-chloro-1-propene, 2-chloro-1-propene and 3-chloro-1-propene (hereinafter sometimes referred to as “CP ′”); 1-chloropropane And chloropropanes composed of 2-chloropropane (hereinafter sometimes referred to as “CP”).
[参考例2]
<触媒の調製>
担体として、顆粒状の活性炭である日本エンバイロケミカルズ社製の「WH2C」を用いた。この担体30.0gを、和光純薬工業(株)製の硫酸鉄7水和物「FeSO4・7H2O」22.40gと純水500mlに溶解して調製した水溶液中に投入し、尿素14.65gを溶解させ、活性炭上に硫酸鉄の加水分解物である水酸化鉄を沈殿担持させた。
[Reference Example 2]
<Preparation of catalyst>
As a carrier, “WH2C” manufactured by Nippon Enviro Chemicals, which is granular activated carbon, was used. 30.0 g of this carrier was put into an aqueous solution prepared by dissolving 22.40 g of iron sulfate heptahydrate “FeSO 4 .7H 2 O” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and 500 ml of pure water, and urea. 14.65 g was dissolved, and iron hydroxide, which is a hydrolyzate of iron sulfate, was supported on activated carbon by precipitation.
得られた固体を、ろ過して純水洗浄した後に乾燥し、乾燥物を得た。そして、得られた乾燥物を、窒素ガス流通下、室温(23℃)から500℃まで1.1時間かけて昇温した後、同温度で2時間保持して焼成し、酸化鉄担持活性炭触媒(b)を得た。 The obtained solid was filtered, washed with pure water and then dried to obtain a dried product. Then, the obtained dried product was heated from room temperature (23 ° C.) to 500 ° C. over 1.1 hours under a nitrogen gas flow, then held at the same temperature for 2 hours and calcined, and the iron oxide-supported activated carbon catalyst (B) was obtained.
<脱塩化水素反応>
触媒(a)に代えて触媒(b)を用いた以外は、参考例1と同様にして反応を行った。その結果を表2に示す。
<Dehydrochlorination>
The reaction was performed in the same manner as in Reference Example 1 except that the catalyst (b) was used instead of the catalyst (a). The results are shown in Table 2.
表2から明らかなように、触媒の存在下でハロゲン化プロパン(1,2−ジクロロプロパン)を脱ハロゲン化水素反応(脱塩化水素反応)させると、プロパジエンが得られるのがわかる。 As is apparent from Table 2, it can be seen that propadiene is obtained when a halogenated propane (1,2-dichloropropane) is dehydrohalogenated (dehydrochlorinated) in the presence of a catalyst.
Claims (7)
前記触媒の使用量が、前記ハロゲン化脂肪族炭化水素1モルに対して、前記触媒に含まれるアルカリ金属元素に換算して3.0モル以上であることを特徴とするメチルアセチレンの製造方法。 A method for producing methylacetylene, comprising isomerizing the propadiene in a mixture containing propadiene and a halogenated aliphatic hydrocarbon in the presence of a catalyst in which an alkali metal compound is supported on alumina,
The method for producing methylacetylene, wherein an amount of the catalyst used is 3.0 mol or more in terms of an alkali metal element contained in the catalyst with respect to 1 mol of the halogenated aliphatic hydrocarbon.
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