JP2023537205A - 機械的強度が高くかつ化学的に耐性のある触媒による酸化的エステル化のためのプロセス及び触媒 - Google Patents

機械的強度が高くかつ化学的に耐性のある触媒による酸化的エステル化のためのプロセス及び触媒 Download PDF

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Abstract

担体上に配置された貴金属を含む触媒。貴金属は、触媒の総重量に対して0.1重量%~10重量%の範囲の量で存在する。担体は、担体の総重量に対して少なくとも50重量%の炭化ケイ素を含む。炭化ケイ素は、少なくとも5m2/gの表面積を有する。触媒を使用してメタクロレイン及びメタノールからメチルメタクリレートを調製するための方法も開示される。

Description

本発明は、メタクロレイン及びメタノールからメタクリル酸メチルを調製するための触媒及び方法に関する。
国際公開第2019/057458号は、触媒粒子の存在下で液相における不均一触媒作用によってアルデヒドからカルボン酸エステルを調製するためのプロセスを開示している。触媒粒子は、0.1重量%~3重量%の金、25重量%~99.8重量%のTiO、0重量%~50重量%の酸化ケイ素、0重量%~25重量%のAl、0重量%~25重量%のアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及び/又はジルコニウムの少なくとも1つの酸化物、0重量%~20重量%の酸化鉄、酸化亜鉛及び酸化コバルトからなる群から選択される少なくとも1つの酸化物、並びに0重量%~5重量%の少なくとも1つの他の成分からなる。触媒は好ましくは、主に又は排他的に金及びTiOから構成される。
国際公開第2016/113106号は、(メタ)アクロレインからメチル(メタ)アクリレートの生成のための酸化的エステル化反応のための触媒を開示している。触媒は、0.01~10モル%の金、40~94モル%のケイ素、3~40モル%のアルミニウム、並びに2~40モル%のアルカリ金属、アルカリ土類金属、原子番号57~71を有するランタニド、Y、Sc、Ti、Zr、Cu、Mn、Pb及び/又はBiから選択される少なくとも1つの更なる元素を含む粒子形態の加水分解耐性触媒である。
メタクロレイン及びメタノールからメタクリル酸メチルを形成するための酸化的エステル化反応は、従来の触媒が低耐酸性を有することが多いため、塩基で酸性環境を中和することが多い。
触媒が機械的に強靭であり、酸性若しくは塩基性環境で化学的に耐性があり、高い選択性を提供し、かつ/又は副生成物の形成を低減するメタクリル酸メチルの製造のための改善された触媒及びプロセスが必要とされている。
本発明の一態様は、担体上に配置された貴金属を含む触媒であって、貴金属は触媒の総重量に対して0.1重%~10重量%の範囲の量で存在し、担体は担体の総重量に対して少なくとも50重量%の炭化ケイ素を含み、炭化ケイ素は少なくとも5m/gの表面積を有する、触媒に関する。
本発明の別の態様は、メタクロレイン及びメタノールからメタクリル酸メチルを調製するための方法に関し、当該方法は、担体上に配置された貴金属を含む触媒の存在下でメタクロレイン、メタノール及び酸素を含む混合物を反応器内で接触させることであって、貴金属は触媒の総重量に対して0.1重%~10重量%の範囲の量で存在し、担体は担体の総重量に対して少なくとも50重量%の炭化ケイ素を含み、炭化ケイ素は少なくとも5m/gの表面積を有する、接触させることを含む。
別途記載のない限り、すべての組成比率は重量パーセント(重量%)であり、すべての温度は℃単位である。別途記載のない限り、平均は、算術平均である。本明細書で定義する場合、用語「貴金属」は、金、プラチナ、イリジウム、オスミウム、銀、パラジウム、ロジウム及びルテニウムのうちのいずれかである。2つ以上の貴金属が触媒に存在し得、その場合、制限がすべての貴金属の合計に適用される。「触媒中心」は、触媒粒子の重心、つまり、すべての座標方向のすべての点の平均位置である。直径は、触媒の中心を通過する任意の直線寸法であり、平均粒径は、すべての可能な直径の算術平均である。アスペクト比は、最長の直径と最短の直径との比率である。別途記載のない限り、粒子の平均粒径は、触媒が調製された後及び触媒が使用される前の粒子の平均粒径を指す。使用触媒は、使用された触媒である。
本発明の触媒は、触媒粒子を形成するために担体上に配置された貴金属を含む。
好ましくは、貴金属は、金及びパラジウムから選択される。より好ましくは、貴金属は、金を含むか、本質的に金からなるか、又は金からなる。本明細書で使用する場合、「本質的に金からなる」という語句は、貴金属が触媒中の貴金属の総重量に対して少なくとも95重量%の金を含むことを意味する。好ましくは、貴金属は、貴金属の総量に対して少なくとも75重量%の金を含む。より好ましくは、貴金属は、貴金属の総量に対して少なくとも85重量%の金を含む。
担体は、担体の総重量に対して少なくとも50重量%の炭化ケイ素(silicon carbide、SiC)を含む。好ましくは、担体は、担体の総重量に対して少なくとも60重量%のSiCを含む。より好ましくは、担体は、担体の総重量に対して少なくとも70重量%のSiCを含む。
担体の炭化ケイ素は、5m/g超、好ましくは10m/g超、好ましくは30m/g超、好ましくは50m/g超、好ましくは100m/g超、好ましくは120m/g超の表面積を有する。
触媒の担体は、促進剤を更に含むことができる。存在する場合、触媒は、担体の総重量に対して最大50重量%の促進剤を含み得る。促進剤は、例えば、チタン、ジルコニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ガリウム、インジウム、セリウム、スズ、鉛、ビスマス、硫黄(例えば、硫化物、硫酸塩又はチオ硫酸塩)、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含み得る。好ましくは、促進剤は、酸化物形態のチタン、ジルコニウム、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む。好ましくは、触媒は、チタン及びジルコニウムから選択される促進剤を含む。より好ましくは、触媒は、チタンから選択される促進剤を含む。触媒が生成されるとき、促進剤は、最も熱力学的に安定な形態で存在する。例えば、600℃での焼成後、ジルコニウムを含む促進剤は、酸化ジルコニウム、ZrOとして存在することとなる。したがって、促進剤は、元素形態で存在するのではなく、チタン、ジルコニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ガリウム、インジウム、セリウム、スズ、鉛、ビスマス、硫黄、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物として存在し得る。あるいは、促進剤は、その元素形態で存在するように、焼成後に還元され得る。例えば、酸化鉄は、その元素形態に還元され得る。好ましくは、促進剤は、その最も熱力学的に安定な形態、例えば酸化物中に存在する。
担体のSiCは、固体粒子中心を形成し得る。あるいは、SiCは、別の固体上のコーティングであってもよいか、又は触媒粒子は、別の材料でコーティングされたSiCを含んでもよい。SiCが別の固体コア粒子上のコーティングである場合、SiCは、好ましくは、γ-、δ-若しくはθ-アルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、ハフニア、バナジア、酸化ニオブ、酸化タンタル、セリア、イットリア、酸化ランタン又はこれらの組み合わせのコア粒子上に形成される。より好ましくは、コア粒子は、γ-、δ-若しくはθ-アルミナ、シリカ及びマグネシアを含むか、それらからなるか、又はそれらから本質的になる。更により好ましくは、コア粒子は、シリカを含むか、それからなるか、又はそれから本質的になる。コア粒子に関して本明細書で使用する場合、「から本質的になる」という語句は、コア粒子がコア粒子の総重量に対して少なくとも95重量%の記載された材料を含むことを意味する。
触媒粒子が別の材料でコーティングされたSiCを含む場合、SiCは、例えばアルミナ、シリカ、マグネシア、ジルコニア、ハフニア、バナジア、酸化ニオブ、酸化タンタル、セリア、イットリア、酸化ランタン又はこれらの組み合わせなどの材料でコーティングされ得る。あるいは、コーティングは、チタン、ジルコニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ガリウム、インジウム、セリウム、スズ、鉛、ビスマス、硫黄、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む促進剤として機能する任意の材料を含み得る。
貴金属粒子は、担体の外側表面上に配置され得、例えば担体上に「エッグシェル(非常に薄い)」層を形成し得る。理論に束縛されるものではないが、エッグシェル層は、触媒の残りの部分よりも酸化エステル化に対してより活性であり得ると考えられる。本明細書で使用する場合、「エッグシェル層」という語句は、触媒体積(すなわち、平均触媒粒子の体積)の外側70%、好ましくは触媒体積の外側60%、より好ましくは外側50%、更により好ましくは外側40%に少なくとも80重量%の貴金属を含む。任意の粒子形状の外体積は、外側表面に垂直な線に沿って測定された、その内側表面からその外側表面(触媒粒子の表面)まで一定の距離を有する体積に対して計算される。例えば、球形粒子の場合、体積の外側x%は球形シェルであり、その外側表面は粒子の表面であり、その体積は球全体の体積のx%である。エッグシェル層は、500マイクロメートル以下、好ましくは250マイクロメートル以下、より好ましくは100マイクロメートル以下の厚さを有し得る。
好ましくは、貴金属粒子は、15nm未満、好ましくは12nm未満、より好ましくは10nm未満、更により好ましくは8nm未満の平均粒径を有する。
好ましくは、触媒粒子のアスペクト比は、10:1以下、好ましくは5:1以下、好ましくは3:1以下である。形状は限定されないが、触媒粒子の好ましい形状としては、球、円柱、直方体、輪、多葉形状(例えば、クローバー断面)、複数の穴及び「ワゴンホイール」を有する形状、好ましくは球が挙げられる。不規則な形状も使用され得る。
触媒粒子の平均粒径は、好ましくは1μm~30mmの範囲である。スラリー反応器又は流動床反応器で使用される場合、触媒粒子の平均粒径は、好ましくは1μm~200μmの範囲である。触媒床又は固定床反応器で使用される場合、触媒粒子の平均粒径は、例えば200μm超~30mmのような200μm超である。好ましくは、固定床反応器の触媒粒子の平均粒径は、300μm超、より好ましくは400μm超、更により好ましくは500μm超、またより好ましくは600μm超、更にまたより好ましくは700μm超、更になおより好ましくは少なくとも800μmであり、好ましくは30mm以下、より好ましくは20mm以下、更により好ましくは10mm以下、またより好ましくは5mm以下、更にまたより好ましくは4mm以下である。
好ましくは、貴金属の量は、触媒の総重量に対して0.1重量%~10重量%の範囲である。より好ましくは、貴金属の量は、触媒の総重量に対して0.2~5重量%の範囲である。貴金属の量は、好ましくは少なくとも0.5重量%、好ましくは少なくとも0.8重量%、好ましくは少なくとも1重量%、好ましくは少なくとも1.2重量%であり、好ましくは、触媒の総重量に対して4重量%以下、好ましくは3重量%以下、好ましくは2.5重量%以下である。
少なくとも1つの実施形態によれば、貴金属は金を含み、担体は酸化チタン促進剤を有するSiCを含む。
好ましくは、触媒は、SiC含有担体の存在下で金属塩の水溶液から貴金属及び任意選択で促進剤を沈殿させることにより生成される。好ましい一実施形態において、触媒は、好適な貴金属前駆体塩及び任意選択で前駆体金属の塩の水溶液をSiC含有担体に添加して、細孔を溶液で充填し、次いで水を乾燥により除去する初期湿潤技法によって生成される。次いで、得られた材料は、焼成、還元又は貴金属塩及び任意選択で促進剤塩を金属若しくは金属酸化物に分解するための当業者に既知の他の前処理により完成触媒に変換される。好ましくは、少なくとも1つのヒドロキシル又はカルボン酸置換基を含むC~C18チオールが、溶液中に存在する。好ましくは、少なくとも1つのヒドロキシル又はカルボン酸置換基を含むC~C18チオールは、2~12個、好ましくは2~8個、好ましくは3~6個の炭素原子を有する。好ましくは、チオール化合物は、合計で4個以下、好ましくは3個以下、好ましくは2個以下のヒドロキシル及びカルボン酸基を含む。好ましくは、チオール化合物は、2個以下、好ましくは1個以下のチオール基を有する。チオール化合物がカルボン酸置換基を含む場合、それらは酸形態、共役塩基形態又はこれらの混合物で存在し得る。特に好ましいチオール化合物には、チオリンゴ酸、3-メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸、2-メルカプトエタノール及び1-チオグリセロールが含まれ、それらの共役塩基も含まれる。
本発明の一実施形態において、触媒は、SiC含有担体が好適な貴金属前駆体塩及び任意選択で促進剤の塩を含有する水溶液に浸漬され、次いで、その塩が、溶液のpHを調整することによりSiC含有担体の表面と相互作用される、析出沈殿により生成される。次いで、得られた処理済み固体を(例えば濾過により)回収し、次いで、焼成、還元又は貴金属塩及び任意選択で促進剤塩を金属若しくは金属酸化物に分解するための当業者に既知の他の前処理により完成触媒に転化される。
好ましくは、メタクリル酸メチル(methyl methacrylate、MMA)を生成するためのプロセスは、酸化的エステル化反応器(oxidative esterification reactor、OER)内で実施される。触媒粒子は、スラリー又は触媒床内に存在し得る。触媒床内の触媒粒子は、典型的には、固体壁及びスクリーン又は触媒担体グリッドによって適所に保持される。いくつかの構成では、スクリーン又はグリッドは、触媒床の両端にあり、固体壁は、側面(複数可)にあるが、いくつかの構成では、触媒床は、完全にスクリーンで囲まれ得る。触媒床の好ましい形状は、円柱、直方体及び円柱シェル、好ましくは円柱を含む。OERは、メタクロレイン、メタノール及びMMAを含む液相と、酸素を含む気相と、を更に含む。液相は、副生成物、例えば、メタクロレインジメチルアセタール(methacrolein dimethyl acetal、MDA)及びイソ酪酸メチル(methyl isobutyrate、MIB)を更に含み得る。好ましくは、液相は40~120℃の温度であり、好ましくは少なくとも50℃、好ましくは少なくとも60℃の温度であり、好ましくは110℃以下、好ましくは100℃以下の温度である。好ましくは、触媒床は、0~2000psig(101kPa~14MPa)の圧力であり、好ましくは2000kPa以下、好ましくは1500kPa以下の圧力である。
OERは、典型的には、メタクリル酸及び未反応のメタノールとともにMMAを生成する。塩基中和を行わない場合、OER反応器は全般的には、例えば4~5などの3~7の範囲のpHを有する。任意選択で酸性環境は、例えば水酸化ナトリウムなどの塩基で中和され得る。好ましくは、本発明の触媒は、酸性環境又は塩基性環境のいずれかで酸化的エステル化反応触媒として使用される場合、長期間にわたって高い活性を維持する。好ましくは、MMAは、酸性環境を中和するために塩基を添加することなく生成される。
好ましくは、触媒の摩耗は、本明細書で定義されるプロセスによって測定されるように、3日後に15重量%未満である。本明細書で使用する場合、「摩耗」とは、20mLのParrボトルのメタノール中の12mLの1重量%メタクリル酸-10重量%の水中に充填された1gの触媒粒子を充填し、80℃にて3日間60rpmでボトルを振とうし、生成された微粉を秤量することによって元の試料の重量損失を測定することによって測定される、触媒によって失われた重量の量である。より好ましくは、触媒の摩耗は、3日後に12重量%未満、更により好ましくは3日後に10重量%未満、またより好ましくは8重量%未満、更にまたより好ましくは3日後に6重量%未満である。
好ましくは、メタノール及びメタクロレインは、1:10~100:1、好ましくは1:2~20:1、好ましくは1:1~10:1のメタノール:メタクロレインのモル比で反応器に供給される。好ましくは、触媒床は、触媒の上方及び/又は下方に不活性材料を更に含む。好ましい不活性材料としては、例えば、アルミナ、粘土、ガラス、炭化ケイ素及び石英が挙げられる。好ましくは、不活性材料は、触媒の平均粒径以上、好ましくは20mm以下の平均粒径を有する。好ましくは、反応生成物は、メタノール及びメタクロレインに富むオーバーヘッド流を提供するメタノール回収蒸留塔に供給され、好ましくは、この流はOERに再循環される。メタノール回収蒸留塔からの底流は、MMA、MDA、メタクリル酸、塩及び水を含む。本発明の一実施形態において、MDAは、MMA、MDA、メタクリル酸、塩及び水を含む媒体中で加水分解される。MDAは、メタノール回収蒸留塔からの底流中で加水分解され得、当該流は、MMA、MDA、メタクリル酸、塩及び水を含む。別の実施形態において、MDAは、メタノール回収塔底流から分離された有機相中で加水分解される。MDAの加水分解に十分な水が存在することを確実にするために、水を有機相に添加することが必要であり得、これらの量は、有機相の組成から容易に測定され得る。MDA加水分解反応器の生成物は、相分離され、有機相は、1つ以上の蒸留塔を通過して、MMA生成物並びに軽質及び/又は重質の副生成物を生成する。別の実施形態では、加水分解は、蒸留塔自体の中で実施することができる。
好ましい一実施形態は、再循環ループ内に冷却能力を備えた再循環反応器である。好ましい別の実施形態は、反応器間の冷却及び混合能力を備えた一連の反応器である。
好ましくは、反応器出口での酸素濃度は、少なくとも0.5モル%、好ましくは少なくとも2モル%、好ましくは少なくとも3モル%であり、好ましくは7モル%以下、好ましくは6.5モル%以下、好ましくは6モル%以下である。
酸化的エステル化のための固定床反応器の好ましい一実施形態は、細流床反応器であり、これは触媒の固定床を含有し、気体及び液体供給物の両方を下向き方向に反応器に通す。細流中では、気相は連続流体相である。したがって、固定床の上方の反応器の上部にあるゾーンは、それらのそれぞれの蒸気圧で窒素、酸素及び揮発性液体成分の蒸気相混合物で充填されることになる。典型的な動作温度及び圧力(50~90℃及び60~300psig(400~2000kPa))では、ガス供給が空気である場合、この蒸気混合物は、可燃性エンベロープ内部にある。したがって、点火源のみが爆燃を開始するのに必要とされ、それにより、一次格納容器の損失、並びに近傍の物理的なインフラストラクチャ及び人員に損害を与える可能性がある。プロセスの安全性の考慮事項に対処するために、可燃性ヘッドスペース雰囲気を回避しながら細流床反応器を動作させるための手段は、蒸気ヘッドスペース内の酸素濃度が限界酸素濃度(limiting oxygen concentration、LOC)を下回ることを確実にするために十分に低い酸素モル画分を含有する気体供給での動作である。
懸念される燃料混合物、温度及び圧力には、LOCの知識が必要である。LOCが温度及び圧力の増加とともに減少するので、メタノールが他の2つの重要な燃料(メタクロレイン及びメタクリル酸メチル)よりも低いLOCを与えることを考えると、保守的な設計は、最高の期待動作温度及び圧力でLOC未満の組成を確実にする供給酸素と窒素との比率を選択する。例えば、最大100℃及び275psig(2MPa)で動作する反応器の場合、窒素中の供給酸素濃度は7.4モル%を超えてはならない。
実験手順
スラリー反応器における触媒試験
スラリー反応器の試験前に、触媒ペレットを粉砕し、120~400メッシュサイズまでふるいにかけた。
典型的な実験では、1.0gの触媒を、周囲条件下で反応器に、メタノール中の120~160gの10重量%メタクロレイン(methacrolein、MA)と一緒に充填した。反応を80℃及び100psig(689kPa)にて100sccmの8.5%O流量で行った(40sccmの合成空気及び60sccmの純粋なN)。反応混合物の撹拌は、1150rpmでプロペラによって行われた。反応時間は100分であり、試料は25分ごとに採取された。液体試料を外部較正法でオフラインGCで分析した。マスバランスは100±5%であった。メタクリル酸メチル(MMA)の生成速度(空時収量)を、モル/kg_cat/時間で報告されるように、時間に対してプロットされたMMAのモルの勾配から計算した。MMA選択性(%)は、すべてのメタクロレイン由来生成物(ジメチルアセタールを除く)のモル比の和を100%としたものに対するMMAのモル比として定義される。
固定床反応器における触媒試験
固定床反応器は、長さ約36インチ(91.4cm)の1/4インチ(6.35mm)の管であった。固定床反応器は、1mmのガラスビーズを、垂直に位置合わせした管の上部(長さ約12インチ(30.5cm))に注ぎ入れることによって充填された。その後、典型的には、押出物の形態で1~2gの触媒で触媒が充填された。残りは3mmのガラスビーズで満たされた。
反応器は、いっぱい詰まった気泡塔として動作した。液体を保持容器(実験開始時に150gの供給を保持する)から反応器を通して7mL/分で継続的にポンプ注入し、次いで容器に戻した。したがって、反応器は、液相試薬中のバッチ反応器として動作した。ガス流はシングルパスであり、窒素中の7.7体積%のOを連続的に反応器を通して供給し、コンデンサーから排出させた。
保持容器の組成物は、オンラインAgilent GCでのサンプリング及び分析によって定期的に監視された。試験条件:60℃、150psig(1034kPa)、100sccmの7.7%O、MeOH中10重量%のメタクロレイン溶液。
マスバランスは100±5%であった。メタクリル酸メチル(MMA)の生成速度(空時収量)を、触媒質量あたりの経時的に変換され、モル/kg_cat/時間で報告されるMMAのモルとして計算した。MMA選択性(%)は、すべてのメタクロレイン由来生成物(ジメチルアセタールを除く)のモル比の和を100%としたものに対するMMAのモル比として定義される。
エッグシェル触媒
Au/SiC触媒、Au/Zr-SiC触媒及びAu/Ti-SiC触媒は、Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用する初期湿潤含浸によって調製され、Au/SiC触媒及びAu/Zr-SiC触媒では、金が約50~100μmの厚さのエッグシェル層を形成していることが観察され、Au/Ti-SiCについては、触媒粒子全体に金の均一な分布が観察された。Au/Zr-SiC及びAu/Ti-SiCの性能は、固定床で同等であった。
摩耗を測定するために、1gの触媒試料を、20mLのParrボトルにメタノール中の12mLの1重量%メタクリル酸-10重量%の水中に充填し、ボトルを60rpmで3日間振とうし、生成された微粉を秤量することによって元の試料の重量損失を測定した。
担体の化学的安定性を酸性条件下で評価した。0.5gの担体をメタノール中の10gの1重量%メタクリル酸溶液と一緒に充填し、50℃で7日間撹拌した。固体を濾過し、濾過された成分についてICPによって溶液を分析した。成分が濾過されなかった場合、担体は安定していると印をつけた。
スラリー反応器の実施例
実施例#1 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiC触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として、酢酸金(III)を使用した。脱イオン(deionized、DI)水中の原液(Heraeus、3.326%Au)を使用した。原液をDI水で希釈して、含浸溶液を調製した。
SiCを担体として使用した(SiCat Catalyst製のSiC#1、3mm押出物(円柱)、BET表面積29m/g、細孔体積0.48cm/g(Hgの侵入による)、平均細孔幅12.4nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.4cm/g)。
5gの担体に、Au担持1.5重量%を標的とする初期湿潤点まで、4mLの含浸溶液を滴下して含浸させた。含浸させた触媒を乾燥させ、以下の手順を使用してボックスオーブン内の空気中で焼成した:室温(room temperature、RT)→5℃/分で120℃、滞留1時間、120→5℃/分で300℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
実施例#2 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiC触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として、酢酸金(III)を使用した。実施例1と同じ調製物を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のSiC#4であった(3mm押出物(円柱)、BET表面積31m/g、細孔体積0.54cm/g(Hgの侵入による)、平均細孔幅10.8nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.4cm/g)。
実施例#3 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiC触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用して、原液を調製した。DI水中の0.1988Mの金チオリンゴ酸(I)ナトリウム(MW=390.08g/モル)を、50mLのメスフラスコに3.877gの金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを入れ、50mLの容量までDI水で充填することによって調製した。透明な黄色の溶液が形成されるまでフラスコを穏やかに振とうした。
含浸溶液は、透明な黄色の溶液が形成されるまで、38.3mLの0.1988Mの金チオリンゴ酸(I)ナトリウム原液を1.7mLのDI水と混合することによって調製した。
実施例1と同じ5gのSiC担体を、初期湿潤点まで2mLの含浸溶液を滴下して含浸させた。
含浸させた材料を乾燥させ、以下の手順を使用してボックスオーブン内の空気中で焼成した。RT→5℃/分で120℃、滞留1時間、120℃→5℃/分で300℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
実施例#4 0.4重量%のAu/SiC
0.4重量%のAu/SiC触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じSiC担体及び調製方法を使用したが、含浸溶液の濃度を適宜調整することによって、0.4重量%の標的とする金担持量を得た。
実施例#5 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製方法を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のSiC#4であった(3mm押出物(円柱)、BET表面積31m/g、細孔体積0.54cm/g(Hgの侵入による)、平均細孔幅10.8nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.4cm/g)。
実施例#6 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製方法を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のSiC DA0594であった(1mm押出物(円柱)、BET表面積20m/g、平均細孔幅15.1nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.4cm/g)。
実施例#7 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製方法を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のSiC SB0700Cであった(1mm押出物(円柱)、BET表面積19m/g、平均細孔幅13.7nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.4cm/g)。
実施例#8 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製方法を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のSiC SB0700Gであった(1mm押出物(円柱)、BET表面積28m/g、平均細孔幅13.6nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.4cm/g)。
実施例#9 1.5重量%のAu/SiC
1.5重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製方法を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のSiC SD0050Aであった(1mm押出物(円柱)、BET表面積24m/g、平均細孔幅12.3nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.4cm/g)。
実施例#10 1.5重量%のAu/予焼成SiC
1.5重量%のAu/予焼成SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製方法を使用したが、担体は空気中で600℃にて4時間(温度上昇速度5℃/分)にわたって予め焼成したSiC#1であった。
予め焼成されたSiC#1担体は、26m/gのBET表面積を有する。
実施例#11 1重量%のAu/SiC
1重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じSiC担体及び調製物を使用したが、含浸溶液の濃度を適宜調整することによって、1重量%の標的とする金担持量を得た。含浸させた触媒を乾燥させ、以下の手順を使用して空気中で焼成した。
RT→1℃/分で120℃、滞留1時間、120℃→1℃/分で300℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
実施例#12 1重量%のAu/SiC
1重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じSiC担体及び調製物を使用したが、含浸溶液の濃度を適宜調整することによって、1重量%の標的とする金担持量を得た。含浸させた触媒を乾燥させ、以下の手順を使用して空気中で焼成した。
RT→5℃/分で120℃、滞留1時間、120℃→5℃/分で300℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
実施例#13 1重量%のAu/SiC
1重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じSiC担体及び調製物を使用したが、含浸溶液の濃度を適宜調整することによって、1重量%の標的とする金担持量を得た。含浸させた触媒を乾燥させ、以下の手順を使用して空気中で焼成した。RT→20℃/分で120℃、滞留1時間、120℃→20℃/分で300℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
実施例#14 1重量%のAu/SiC
1重量%のAu/SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じSiC担体及び調製物を使用したが、含浸溶液の濃度を適宜調整することによって、1重量%の標的とする金担持量を得た。含浸させた触媒を乾燥させ、以下の手順を使用して空気中で焼成した。RT→5℃/分で120℃、滞留1時間、120℃→5℃/分で500℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
実施例#15 1.5重量%のAu/TiC-SiC
1.5重量%のAu/TiC-SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のメソ孔混合炭化物TiC-SiCであった(3mm押出物(円柱)、BET表面積87m/g、細孔体積0.35cm/g(Hgの侵入による)、平均細孔幅4.4nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.5cm/g)。
実施例#16 1.5重量%のAu/TiC-SiC
1.5重量%のAu/TiC-SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のメソ孔混合炭化物TiC-SiCであった(1mm押出物(円柱)、BET表面積69m/g、平均細孔幅5.0nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.5cm/g)。
実施例#17 1.5重量%のAu/予焼成TiC-SiC
1.5重量%のAu/予焼成TiC-SiCを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体は、空気中500℃にて4時間(温度上昇速度5℃/分)にわたって予め焼成されたSiCat Catalyst製のメソ孔混合炭化物TiC-SiCであった。
予め焼成されたTiC-SiC担体は、23.5m/gのBET表面積及び平均細孔幅10nmを有する。
促進されたAu/X-SiC触媒
実施例#18 1.5重量%のAu/Zr-SiC
a)Zrで促進されたSiC担体「Zr-SiC」の調製
コーティングされた担体は、含浸蒸発(RotaVap)法によって調製された。実施例1と同じ10gのSiC押出物を丸底フラスコに充填し、続いて22mLの、DI水中の0.5Mオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物(MW=231.23g/モル(無水ベース)、ZrO(NO*xHO)溶液を充填した。フラスコをRotaVapに置いた。水を、45~50℃にて連続フラスコ回転で真空下で除去した。調製した担体を真空下で45~50℃にて30分間乾燥させ、次いで、以下の手順を使用してボックスオーブン内の空気中で焼成した。RT→3℃/分で120℃、滞留2時間、120℃→2℃/分で600℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
促進されたSiC担体は、約6.9重量%のZr(酸化物の形態)を含有している。Zr-SiC担体は、32m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.5nmを有する。
b)1.5重量%のAu/Zr-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はZr-SiCであった。
実施例#19 1.5重量%のAu/Ti-SiC
a)Tiで促進されたSiC担体「Ti-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、5.3mLの、市販の、DI水中の50重量%のチタン(IV)ビス(アンモニウムラクタト)二水酸化物溶液(MW=294.08g/モル、[CHCH(O-)CONHTi(OH)、溶液はC=2.077MのTi(IV)を含む)+担体10gあたりDI水16mLを使用した。
促進されたSiC担体は、約4.0重量%のTi(酸化物の形態)を含有している。Ti-SiC担体は、33m/gのBET表面積及び平均細孔幅9.3nmを有する。
b)1.5重量%のAu/Ti-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はTi-SiCであった。
実施例#20 1.2重量%のAu/Sc-SiC
a)Scで促進されたSiC担体「Sc-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、11mLの、DI水中の1M硝酸スカンジウム水和物(MW=230.97g/モル(無水ベース)、Sc(NO*xHO)溶液+20mLを担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約2.6重量%のSc(酸化物の形態)を含有している。Sc-SiC担体は、27m/gのBET表面積及び平均細孔幅11.8nmを有する。
b)1.2重量%のAu/Sc-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はSc-SiCであった。
実施例#21 1.6重量%のAu/Y-SiC
a)Yで促進されたSiC担体「Y-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、7.33mLの、DI水中の1.5M硝酸イットリウム(III)六水和物(MW=383.01g/モル、NY*6HO)溶液+DI水20mLを担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約7.1重量%のY(酸化物の形態)を含有している。Y-SiC担体は、24m/gのBET表面積及び平均細孔幅9.5nmを有する。
b)1.6重量%のAu/Y-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はY-SiCであった。
実施例#22 1.7重量%のAu/La-SiC
a)Laで促進されたSiC担体「La-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、17.7mLの、DI水中の0.623M硝酸ランタン(III)六水和物(MW=433.01g/モル、La(NO6HO)+DI水20mLを担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約11.5重量%のLa(酸化物の形態)を含有している。La-SiC担体は、15m/gのBET表面積及び平均細孔幅13.4nmを有する。
b)1.7重量%のAu/La-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はLa-SiCであった。
実施例#23 1.3重量%のAu/V-SiC
a)Vで促進されたSiC担体「V-SiC」の調製
実施例1と同じ10gのSiC担体を、オーバーヘッド撹拌器を備えた300mLの平底フラスコに入れた。275mLの、DI水中の0.04Mメタバナジン酸アンモニウム(MW=116.98g/モル、NHVO)溶液を添加し、スラリーを室温で一晩撹拌した。液体をデカントし、コーティングされたSiC押出物を乾燥させ、実施例18-aと同じ手順を使用して焼成した。
促進されたSiC担体は、約0.2重量%のV(酸化物の形態)を含有している。V-SiC担体は、25m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.8nmを有する。
b)1.3重量%のAu/V-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はV-SiCであった。
実施例#24 1.2重量%のAu/Nb-SiC
a)Nbで促進されたSiC担体「Nb-SiC」の調製
コーティングされた担体は、初期湿潤含浸によって調製された。実施例1と同じこの20gのSiC押出物を丸底フラスコに入れ、DI水中の10mLの0.3Mシュウ酸ニオブ(V)アンモニウム水和物(MW=302.98(無水ベース)、CNNbOxHO)溶液にシェーカー上で一定の振とうまで含浸させた。調製した試料を乾燥させ、実施例18-aの手順を使用して焼成した。
促進されたSiC担体は、約0.9重量%のNb(酸化物の形態)を含有している。Nb-SiC担体は、26m/gのBET表面積及び平均細孔幅11.4nmを有する。
b)1.2重量%のAu/Nb-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はNb-SiCであった。
実施例#25 1.5重量%のAu/Cr-SiC
a)Crで促進されたSiC担体「Cr-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、11mLの、DI水中の1M硝酸クロム(III)九水和物(MW=400.14g/モル、Cr(NO9HO)溶液+DI水10mLを担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約4.6重量%のCr(酸化物の形態)を含有している。Cr-SiC担体は、23m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.0nmを有する。
b)1.5重量%のAu/Cr-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はCr-SiCであった。
実施例#26 1.3重量%のAu/Mn-SiC
a)Mnで促進されたSiC担体「Mn-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、5.5mLの、DI水中の2M硝酸マグネシウム(III)四水和物(MW=251.01g/モル、Mn(NO*4HO)溶液+DI水15mLを担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約2.5重量%のMn(酸化物の形態)を含有している。Mn-SiC担体は、22m/gのBET表面積及び平均細孔幅13.1nmを有する。
b)1.3重量%のAu/Mn-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はMn-SiCであった。
実施例#27 1.2重量%のAu/Fe-SiC
a)Feで促進されたSiC担体「Fe-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、11mLの、DI水中の1M硝酸鉄(III)九水和物(MW=403.99g/モル、Fe(NO*9HO)溶液+DI水10mLを担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約4.3重量%のFe(酸化物の形態)を含有している。Fe-SiC担体は、26m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.9nmを有する。
b)1.2重量%のAu/Fe-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はFe-SiCであった。
実施例#28 1.3重量%のAu/Co-SiC
a)Coで促進されたSiC担体「Co-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、11mLの、DI水中の1M硝酸コバルト(II)六水和物(MW=291.04g/モル、Co(NO*6HO)溶液を、担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約5.1重量%のCo(酸化物の形態)を含有している。Co-SiC担体は、22m/gのBET表面積及び平均細孔幅13.6nmを有する。
b)1.3重量%のAu/Co-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はCo-SiCであった。
実施例#29 1.4重量%のAu/Ni-SiC
a)Niで促進されたSiC担体「Ni-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、11mLの、DI水中の1M硝酸ニッケル(II)六水和物(MW=290.8g/モル、Ni(NO*6HO)溶液を、担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約5.1重量%のNi(酸化物の形態)を含有している。Ni-SiC担体は、28m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.5nmを有する。
b)1.4重量%のAu/Ni-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はNi-SiCであった。
実施例#30 1.3重量%のAu/Al-SiC
a)Alで促進されたSiC担体「Al-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、7.33mLの、DI水中の1.5M硝酸アルミニウム(III)九水和物(MW=375.13g/モル、Al(NO*9HO)溶液を、担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約3.2重量%のAl(酸化物の形態)を含有している。Al-SiC担体は、31m/gのBET表面積及び平均細孔幅10.7nmを有する。
b)1.3重量%のAu/Al-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はAl-SiCであった。
実施例#31 1.4重量%のAu/Ga-SiC
a)Gaで促進されたSiC担体「Ga-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、5.5mLの、DI水中の2M硝酸ガリウム(III)水和物(MW=282.74g/モル、Ga(NO*xHO)溶液を、担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約4.4重量%のGa(酸化物の形態)を含有している。Ga-SiC担体は、28m/gのBET表面積及び平均細孔幅13.9nmを有する。
b)1.4重量%のAu/Ga-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はGa-SiCであった。
実施例#32 1.4重量%のAu/In-SiC
a)Inで促進されたSiC担体「In-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、7.33mLの、DI水中の1.5M硝酸インジウム(III)水和物(MW=327.83g/モル、In(NO*xHO)溶液を、担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約12.9重量%のIn(酸化物の形態)を含有している。In-SiC担体は、21m/gのBET表面積及び平均細孔幅14.4nmを有する。
b)1.4重量%のAu/In-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はIn-SiCであった。
実施例#33 1.5重量%のAu/Ce-SiC
a)Ceで促進されたSiC担体「Ce-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、7.33mLの、DI水中の1.5M硝酸セリウム(IV)六水和物(MW=434.23g/モル、Ce(NO*6HO)溶液を、担体10gあたり使用した。
促進されたSiC担体は、約12.7重量%のCe(酸化物の形態)を含有している。Ce-SiC担体は、35m/gのBET表面積及び平均細孔幅11.2nmを有する。
b)1.5重量%のAu/Ce-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はCe-SiCであった。
実施例#34 1.3重量%のAu/Sn-SiC
a)Snで促進されたSiC担体「Sn-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、50mLの、DI水中の0.04Mシュウ酸スズ(II)/EDTA溶液を、担体10gあたり使用した。
シュウ酸スズ(II)/EDTA溶液の調製のために、0.413gのシュウ酸スズ(II)(MW=206.72g/モル、SnC)及び0.58gのエチレンジニトリロ)四酢酸(EDTA)(MW=292.24g/モル)をビーカーに入れ、続いて50mLのDI水を添加した。スラリーのpHを、DI水中の25重量%の水酸化アンモニウムを添加することによって、約6に調整した。調製された溶液は、0.04Mのシュウ酸スズ(II)及び0.04MのEDTAを有する。
促進されたSiC担体は、約1.3重量%のSn(酸化物の形態)を含有している。Sn-SiC担体は、26m/gのBET表面積及び平均細孔幅14.1nmを有する。
b)1.3重量%のAu/Sn-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はSn-SiCであった。
実施例#35 1重量%のAu/Pb-SiC
a)Pbで促進されたSiC担体「Pb-SiC」の調製
実施例24-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、10mLのシュウ酸ニオブ(V)アンモニウム水和物溶液の代わりに、5mLの、DI水中の1M硝酸鉛(II)(MW=331.2g/モル、Ni(NO)溶液を、SiC担体10gの含浸のために使用した。
促進されたSiC担体は、約5.6重量%のPb(酸化物の形態)を含有している。Pb-SiC担体は、18m/gのBET表面積及び平均細孔幅15.5nmを有する。
b)1重量%のAu/Pb-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はPb-SiCであった。
実施例#36 1.2重量%のAu/Bi-SiC
a)Biで促進されたSiC担体「Bi-SiC」の調製
実施例24-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、10mLのシュウ酸ニオブ(V)アンモニウム水和物溶液の代わりに、5mLの、3Mクエン酸中の0.5M硝酸ビスマス(II)溶液を、SiC担体10gの含浸のために使用した。
硝酸ビスマス(III)溶液の調製のために、6.06gの硝酸ビスマス(III)五水和物(MW=485.07g/モル、Bi(NO*5HO)を磁気撹拌棒を備えたビーカーに入れ、続いて25mLの、DI水中の3Mクエン酸を入れた。スラリーを室温で激しく撹拌し、透明な溶液が形成されるまで、DI水中の25重量%の水酸化アンモニウム溶液をそれに滴下した。
促進されたSiC担体は、約3重量%のBi(酸化物の形態)を含有している。Bi-SiC担体は、25m/gのBET表面積及び平均細孔幅15.0nmを有する。
b)1.2重量%のAu/Bi-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はBi-SiCであった。
実施例#37 促進されていない1.2重量%のAu/SiC
1.2重量%のAu/SiC触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じSiC担体及び調製方法で、含浸溶液の濃度を適宜調整することによって、1.2重量%の標的とする金担持量を得た。
固定床反応器の実施例
実施例#38 促進されていない1.5重量%のAu/SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#39 1.5重量%のAu/Zr-SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例18と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#40 1.5重量%のAu/Ti-SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例19と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#41 1.3重量%のAu/Al-SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例30と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#42 1.4重量%のAu/Ga-SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例31と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#43 1.4重量%のAu/In-SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例32と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#44 1.5重量%のAu/Ce-SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例33と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#45 1.5重量%のAu/予焼成SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例10と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#46 1.2重量%のAu/SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例37と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、3mmの押出物(円柱)であった。
実施例#47 1.2重量%のAu/SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、1mmの押出物(円柱)であった。
実施例#48 1.2重量%のAu/予焼成SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じ調製物を使用した。SiC担体を、触媒調製前に、空気中で600℃にて4時間にわたって(上昇速度5℃/分)予め焼成した。担体サイズは、1mmの押出物(円柱)であった。
予め焼成された担体は、26m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.7nmを有する。
実施例#49 1.6重量%のAu/Zr-SiC
a)Zrで促進されたSiC担体「Zr-SiC」の調製
SiC担体は実施例9と同じであり、担体サイズは1mmの押出物(円柱)であった。実施例18と同じ調製方法を使用した。
促進されたSiC担体は、約6.8重量%のZr(酸化物の形態)を含有している。Zr-SiC担体は、30m/gのBET表面積及び平均細孔幅10.7nmを有する。
b)1.6重量%のAu/Zr-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はZr-SiCであった。
実施例#50 1.4重量%のAu/Ti-SiC
a)Tiで促進されたSiC担体「Ti-SiC」の調製
SiC担体は実施例9と同じであり、担体サイズは1mmの押出物(円柱)であった。実施例19-aと同じ調製方法を使用した。
促進されたSiC担体は、約4.5重量%のTi(酸化物の形態)を含有している。Ti-SiC担体は、32m/gのBET表面積及び平均細孔幅10nmを有する。
b)1.4重量%のAu/Ti-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はTi-SiCであった。
実施例#51 1.6重量%のAu/Zr-SiC
a)Zrで促進されたSiC担体「Zr-SiC」の調製
担体は、実施例49で使用されたものと同じであった。
b)1.6重量%のAu/Zr-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例49-bと同じ調製物を使用した。
実施例#52 1.4重量%のAu/Ti-SiC
a)Tiで促進されたSiC担体「Ti-SiC」の調製
担体は、実施例50で使用されたものと同じであった。
b)1.4重量%のAu/Ti-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例50-bと同じ調製物を使用した。
実施例#53 2.3重量%のAu/La-SiC
a)Laで促進されたSiC担体「La-SiC」の調製
SiC担体は実施例9と同じであり、担体サイズは1mmの押出物(円柱)であった。調製方法は、実施例22-aで使用したものと同様であった。
促進されたSiC担体は、約26重量%のLa(酸化物の形態)を含有している。La-SiC担体は、10m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.5nmを有する。
b)2.3重量%のAu/La-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例24-bと同じ調製物を使用した。
実施例#54 1.4重量%のAu/Cr-SiC
a)Crで促進されたSiC担体「Cr-SiC」の調製
SiC担体は実施例9と同じであり、担体サイズは1mmの押出物(円柱)であった。調製方法は、実施例25-aで使用したものと同様であった。
促進されたSiC担体は、約4.6重量%のCr(酸化物の形態)を含有している。Cr-SiC担体は、22m/gのBET表面積及び平均細孔幅14.5nmを有する。
b)1.4重量%のAu/Cr-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例25-bと同じ調製物を使用した。
実施例#55 1.4重量%のAu/Mn-SiC
a)Mnで促進されたSiC担体「Mn-SiC」の調製
SiC担体は実施例9と同じであり、担体サイズは1mmの押出物(円柱)であった。調製方法は、実施例26-aで使用したものと同様であった。
促進されたSiC担体は、約5.1重量%のMn(酸化物の形態)を含有している。Mn-SiC担体は、22m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.5nmを有する。
b)1.4重量%のAu/Mn-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例26-bと同じ調製物を使用した。
実施例#56 促進されていない1.2重量%のAu/SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じ触媒組成物及び調製物を使用した。担体サイズは、1mmの押出物(円柱)であった。
実施例#57 1.2重量%のAu/予焼成SiC
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例9と同じ調製物を使用した。SiC担体を、触媒調製前に、空気中で600℃にて4時間にわたって予め焼成した。担体サイズは、1mmの押出物(円柱)であった。
予め焼成された担体は、26m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.7nmを有する。
比較例
比較例#1 空の予焼成SiC
予焼成SiC担体を触媒として使用した。
実施例9と同じSiC材料を使用した。使用前に、担体を空気中で600℃にて4時間(上昇速度5℃/分)にわたって予め焼成した。
比較例#2 1.5重量%のAu/SiCの低表面積
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体は、NORPRO製のSIC XC69374であった(5mm球、BET表面積は0.5m/g未満)。
比較例#3 1.5重量%のAu/SiCの低表面積
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。SiC担体は、0.1m/g未満の低表面積を有するSiC70グリットであった。使用前に、担体を空気中で500℃にて4時間(上昇速度5℃/分)にわたって予め焼成した。実施例3と同じ調製物を使用した。
比較例#4 DPによって調製された1重量%のAu/SiC
触媒は、析出沈殿法によって調製された。SiC担体は実施例1と同じであり、3mmの押出物であった。
1)76mLのDI水を120mLのビーカーに添加した。2)DI水中の0.2M四塩化金(III)酸溶液の適切な量(5gの担体あたり1重量%のAu担持量を得るため)を添加した。得られた溶液のpHは約2である。3)5gのSiC担体を溶液に添加した。4)pHを0.3MのNaOH溶液によって7に調整した。5)Tを70℃に上げた。6)スラリーを70℃にて500rpmで45分間エージングした。次いで、デカントし、DI水(1.5L)で洗浄した。調製した試料を乾燥させ、以下のプログラムを使用して焼成した。RT→5℃/分で120℃、滞留1時間、120℃→5℃/分で300℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
比較例#5 DPによって調製された1重量%のAu/SiC
触媒は、析出沈殿法によって調製された。SiC担体は実施例1と同じであり、3mmの押出物であった。
1)76mLのDI水を120mLのビーカーに添加した。2)Tを70℃に上げた。3)DI水中の0.2M四塩化金(III)酸溶液の適切な量(5gの担体あたり1重量%のAu担持量を得るため)を添加した。4)0.3MのNaOH溶液を添加することにより、pHを約7に調整した(色が黄色から褐色に変化)。5)5gのSiC押出物を添加し、スラリーを70℃にて500rpmで40分間エージングした。次いで、デカントし、DI水(1.5L)で洗浄した。調製した試料を乾燥させ、以下のプログラムを使用して焼成した。RT→5℃/分で120℃、滞留1時間、120℃→5℃/分で300℃、滞留4時間、2時間かけて室温まで冷却。
比較例#6 1.3重量%のAu/Mo-SiC
a)Moで促進されたSiC担体「Mo-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、22mLの、DI水中の0.0714Mモリブデン酸アンモニウム(VI)四水和物(MW=1235.86g/モル、(NHMo24*4HO)溶液を使用した。
促進されたSiC担体は、約2.5重量%のMo(酸化物の形態)を含有している。Mo-SiC担体は、17m/gのBET表面積及び平均細孔幅11.7nmを有する。
b)1.3重量%のAu/Mo-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はMo-SiCであった。
比較例#7 1.3重量%のAu/W-SiC
a)Wで促進されたSiC担体「W-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、22mLの、DI水中の0.0417Mタングステン酸アンモニウム水和物(MW=1235.86g/モル、(NH1239*xHO)溶液を使用した。
促進されたSiC担体は、約2.5重量%のW(酸化物の形態)を含有している。W-SiC担体は、23m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.6nmを有する。
b)1.3重量%のAu/W-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はW-SiCであった。
比較例#8 1.3重量%のAu/Cu-SiC
a)Cuで促進されたSiC担体「Cu-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、11mLの、DI水中の1M硝酸銅(II)ヘミ(五水和物)、98%(MW=223.52g/モル、Cu(NO*2.5HO)溶液を使用した。
促進されたSiC担体は、約5.5重量%のCu(酸化物の形態)を含有している。Cu-SiC担体は、21m/gのBET表面積及び平均細孔幅13.9nmを有する。
b)1.3重量%のAu/Cu-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はCu-SiCであった。
比較例#9 1.5重量%のAu/Zn-SiC
a)Znで促進されたSiC担体「Zn-SiC」の調製
実施例18-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、22mLのオキシ硝酸ジルコニウム(IV)水和物溶液の代わりに、5.5mLの、DI水中の2M硝酸亜鉛(II)六水和物(MW=297.47g/モル、Zn(NO*6HO)溶液を使用した。
促進されたSiC担体は、約6.6重量%のZn(酸化物の形態)を含有している。Zn-SiC担体は、22m/gのBET表面積及び平均細孔幅13.4nmを有する。
b)1.5重量%のAu/Zn-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はZn-SiCであった。
比較例#10 1.3重量%のAu/Sb-SiC
a)Sbで促進されたSiC担体「Sb-SiC」の調製
実施例24-aと同じSiC担体及び調製方法を使用したが、10mLのシュウ酸ニオブ(V)アンモニウム水和物溶液の代わりに、5mLの3Mクエン酸中の0.5M酢酸アンチモン(III)溶液を、SiC担体10gの含浸のために使用した。
酢酸アンチモン(III)溶液の調製のために、3.73gの酢酸アンチモン(III)(MW=298.88g/モル、(CHCOSb)をビーカーに入れ、続いて25mLの、DI水中の3Mクエン酸を入れた。スラリーを室温で激しく撹拌し、透明な溶液が形成されるまで、25重量%の水酸化アンモニウム溶液をそれに滴下した。
促進されたSiC担体は、約3.4重量%のSb(酸化物の形態)を含有している。Sb-SiC担体は、20m/gのBET表面積及び平均細孔幅17.4nmを有する。
b)1.3重量%のAu/Sb-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体はSb-SiCであった。
比較例#11 1.5重量%のAu/Zn-SiC
a)Znで促進されたSiC担体「Zn-SiC」の調製
SiC担体は比較例9と同じであり、担体サイズは1mmの押出物(円柱)であった。
促進されたSiC担体は、約6.4重量%のZn(酸化物の形態)を含有している。Zn-SiC担体は、21m/gのBET表面積及び平均細孔幅12.0nmを有する。
b)1.5重量%のAu/Zn-SiCの調製
触媒を、初期湿潤含浸させ、続いてボックスオーブンを使用して静空気により空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。比較例9-bと同じ調製物を使用した。
比較例#12 1.5重量%のAu/炭素
1.5重量%のAu/炭素を初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として、酢酸金(III)を使用した。実施例1と同じ調製物を使用したが、担体はSiCat Catalyst製のメソ孔炭素メソC+(商標)であった(3mm押出物(円柱)、BET表面積286m/g、細孔体積0.52cm/g(Hgの侵入による)、平均細孔幅2.7nm、DI水によって決定される初期湿潤含浸のための細孔体積0.5cm/g)。
比較例#13 1.5重量%のAu/炭素
1.5重量%のAu/炭素を初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体は比較例12と同じSiCat Catalyst製のメソ孔炭素メソC+(商標)であった。
比較例#14 1.5重量%のAu/TiO
1.5重量%のAu/TiOを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体は高表面積TiOであった(NORPRO ST61120、3mmの円柱、100%アナターゼ(XRD)、BET表面積148m/g、平均細孔幅9.3nm、DI水によって決定される初期湿潤のための細孔体積0.57cm/g)。
比較例#15 1.5重量%のAu/TiO
1.5重量%のAu/TiOを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体は高表面積TiOであった(NORPRO ST31119、3mmの円柱、100%アナターゼ(XRD)、BET表面積37m/g、平均細孔幅15.5nm、DI水によって決定される初期湿潤のための細孔体積0.43cm/g)。
比較例#16 DPによる1.5重量%のAu/ZrO
1.5重量%のAu/ZrOを析出沈殿法によって調製した。ZrO担体は、NOPRRO SZ31164、3mmの押出物、単斜晶相(XRD)、BET表面積98m/g、平均細孔幅11nmであった。触媒調製前に、担体を粉砕し、100メッシュサイズ未満までふるいにかけた。
2.85mLの、DI水中の0.2MのHAuCl及び150mLのDI水を撹拌棒を備えたビーカーに添加し、加熱プレート上に置き、次いで1MのNaOHをpH=8±0.2まで滴下し、続いて300rpmで撹拌しながら7.5gのZrOを添加した。スラリーを70℃で2時間撹拌した。
触媒を濾紙を通して濾過し、DI水(1L)で洗浄した。触媒をドラフトチャンバ内で一晩乾燥させ、次いでボックスオーブンで空気中(静空気)で300℃にて4時間焼成した(加熱速度2℃/分)。スラリー反応器で試験する前に、触媒を120~400メッシュまでふるいにかけた。
比較例#17 1.5重量%のAu/Al
1.5重量%のAu/Alを初期湿潤含浸させ、続いて空気パージを備えたボックスオーブンを使用して空気中で乾燥及び焼成することによって調製した。
Auの供給源として金チオリンゴ酸(I)ナトリウムを使用した。実施例3と同じ調製物を使用したが、担体は高表面積Alであった(NORPROγAl、1/16インチのペレット、BET表面積245m/g、平均細孔幅9.4nm、DI水によって決定される初期湿潤のための細孔体積0.8cm/g)。
スラリー反応器試験の結論
実施例1~14及び実施例37は、10m/g超の表面積を有するSiC担体に担持されたAu触媒が、5~25モル/kg_cat/時間の範囲のMMA STYによるメタクロレインのメタクリル酸メチルへの酸化的エステル化反応において活性であることを示している。
実施例18~36は、触媒活性を高めるために、金を析出させる前にSiC担体が促進され得ることを示し、促進剤Zr、Ti、Sc、Y、La、Mn、Ni、Al、Ga、In、Ce、Snは、促進されていない参照Au/SiC触媒を上回る活性を示している(実施例39、MMA STY19.7)。
V、Nb、Cr、Fe、Co、Pb及びBiなどの元素でドープされた他のAu/X-SiC触媒は、10超のMMA STYによる良好な活性を示した。
促進されたSiC担体を、金を析出させる前に、600℃にて焼成した。したがって、試料を予焼成SiCで調製して、元素の促進効果を確認した。実施例10は、担体としての予焼成SiCの使用が、実施例3で使用される非焼成担体材料と比較して触媒活性を増強しないことを示し、したがって、実施例18~36における促進効果は、SiC担体の焼成処理からのものではなく、促進剤の使用から得られる。
比較例6~11は、すべての元素が促進剤として使用され得るわけではなく、Mo、W、Cu、Zn又はSbのSiC担体への添加は、スラリー及び固定床反応器試験の両方で劇的に触媒活性を低下させることを示している。
比較例12~13は、Au/炭素触媒を説明し、炭素担体は機械的強度が低く、SiCよりも摩耗を起こしやすく、これらの触媒は一般にAu/SiCよりも低い活性を有していた。
実施例15~17は、他の炭素含有担体をメソ孔炭素又は混合炭化物TiC-SiCとして使用することによって、活性OER触媒を調製することができることを示している。実施例17における予焼成TiC-SiCの使用は、実施例15で使用される非焼成TiC-SiCと比較して、おそらくTiC焼成により形成されたTiO粒子の促進効果により活性を高める(実施例19のSiCへのTi添加の促進効果と実施例37の非促進Au/SiC触媒性能との比較)。
固定床反応器試験の結論
実施例38~46は3mmの押出物であり、実施例47~57は1mmの押出物である。
実施例38、45、46、47、48、56及び57は、非促進Au/SiC触媒を、高い活性(MMA STY)及びMMAに対する選択性を示す固定床用途に使用できることを示している。
実施例39~44は、促進されていない実施例38、46及び予焼成SiCを使用して調製された実施例47と比較して、Zr、Ti、Al、Ga、In及びCeなどのドーパントの促進効果を示している。
実施例49、50は、促進されていないAu/SiCの実施例47及び48と比較して、Zr及びTiそれぞれの促進効果を示している。
実施例51~57は、焼成オーブンを使用して静空気により調製された触媒が、空気パージを備える焼成オーブンを使用して調製されたものよりもわずかに低い活性を有することを示している(実施例47~50)。
比較例11は、Auを析出させる前にZnをSiCに添加すると、スラリー試験で観察されたものと同じように触媒活性が低下することを示している(実施例3、37及び比較例9)。
比較例14~16は、高表面積TiO又はZrOに担持されたAuがOER中で活性であるが、これらの担体はSiCよりも著しく弱く、摩耗を起こしやすいことを示している(表1)。
比較例17は、Au/Al触媒がOER中で非常に活性であるが、Al担体は酸性条件下で安定的ではなく、Alを溶液に浸出させ得ることを示している(表1)。

Claims (14)

  1. 担体上に配置された貴金属を含む触媒であって、前記貴金属は前記触媒の総重量に対して0.1重%~10重量%の範囲の量で存在し、前記担体は前記担体の総重量に対して少なくとも50重量%の炭化ケイ素を含み、前記炭化ケイ素は少なくとも5m/gの表面積を有する、触媒。
  2. 前記貴金属は、金及びパラジウムから選択される少なくとも1つの貴金属を含む、請求項1に記載の触媒。
  3. 前記貴金属は金を含む、請求項2に記載の触媒。
  4. 前記担体は、0重量%より多く50重量%以下の量の少なくとも1つの促進剤を更に含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の触媒。
  5. 前記促進剤は、チタン、ジルコニウム、スカンジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、ガリウム、インジウム、セリウム、スズ、鉛、ビスマス、硫黄、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む、請求項4に記載の触媒。
  6. 前記促進剤は、チタン、ジルコニウム、硫黄、アルカリ金属及びアルカリ土類金属を含む、請求項5に記載の触媒。
  7. 前記促進剤は、チタン又はジルコニウムを含む、請求項5に記載の触媒。
  8. 前記担体は、前記担体の総重量に対して少なくとも75重量%の炭化ケイ素を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の触媒。
  9. 前記触媒は、1~200μmの範囲の平均粒径を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の触媒。
  10. 前記触媒は、200μm超~30mmの範囲の平均粒径を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の触媒。
  11. 前記担体は、コアと、前記コアを取り囲むシェルと、を含み、前記シェルは前記シェルを含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の触媒。
  12. 前記貴金属の少なくとも80重量%は、触媒体積の外側70%にある、請求項1~11のいずれか一項に記載の触媒。
  13. 前記貴金属の少なくとも80重量%は、触媒体積の外側60%にある、請求項1~12のいずれか一項に記載の触媒。
  14. メタクロレイン及びメタノールからメタクリル酸メチルを調製するための方法であって、前記方法は、請求項1~13のいずれか一項に記載の触媒の存在下で、メタクロレイン、メタノール及び酸素を含む混合物を反応器内で接触させることを含む、方法。
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