JP2662649B2 - Dehydration reaction method using ZSM-5 - Google Patents

Dehydration reaction method using ZSM-5

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JP2662649B2
JP2662649B2 JP8129356A JP12935696A JP2662649B2 JP 2662649 B2 JP2662649 B2 JP 2662649B2 JP 8129356 A JP8129356 A JP 8129356A JP 12935696 A JP12935696 A JP 12935696A JP 2662649 B2 JP2662649 B2 JP 2662649B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種化学原料の中
間体の製造法として重要な脱水反応方法に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a dehydration reaction method which is important as a method for producing intermediates of various chemical raw materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液相下での有機化合物の脱水反応
の触媒としては、水溶性の鉱酸、ヘテロポリ酸等の無機
酸が使われてきた。しかしながら、これらの無機酸は、
装置の腐食が激しく、高価な材料を使わなければならな
いという問題と、生成物を酸の水溶液から分離する操作
が煩雑になるという問題があった。これらの問題を解決
するために、イオン交換樹脂を用いる方法が提案されて
いるが、イオン交換樹脂は耐熱性や機械的強度に問題が
あり、使用条件が非常に制限されるという問題があっ
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a catalyst for a dehydration reaction of an organic compound in a liquid phase, inorganic acids such as water-soluble mineral acids and heteropoly acids have been used. However, these inorganic acids are
There are problems that the equipment is severely corroded and expensive materials must be used, and that the operation of separating the product from the aqueous acid solution is complicated. In order to solve these problems, a method using an ion-exchange resin has been proposed, but the ion-exchange resin has a problem in heat resistance and mechanical strength, and there is a problem that use conditions are extremely limited. .

【0003】一方、近年、固体酸として耐熱性、機械的
強度に優れた無機固体酸であるゼオライトを触媒として
用いる液相下でのホルマリンやアルコールを原料とする
脱水反応の例が報告されている。例えば、特開昭58−
162546号には、シリカ/ アルミナモル比が10以
上である結晶性アルミノシリケートを用いるホルマリン
とアルコールからの脱水縮合によるアセタールの合成法
の記載がある。さらに、特開昭58−203985号に
は、シリカ/ アルミナモル比が10以上の結晶性アルミ
ノシリケートを用いるホルマリンからのトリオキサンの
合成方法の記載がある。この反応は、反応式としては以
下に示すような三量化反応であり、
On the other hand, in recent years, there has been reported an example of a dehydration reaction using formalin or alcohol as a raw material in a liquid phase using zeolite which is an inorganic solid acid having excellent heat resistance and mechanical strength as a solid acid as a catalyst. . For example, JP-A-58-
No. 162546 describes a method for synthesizing an acetal by dehydration condensation of formalin and alcohol using a crystalline aluminosilicate having a silica / alumina molar ratio of 10 or more. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-203985 describes a method for synthesizing trioxane from formalin using a crystalline aluminosilicate having a silica / alumina molar ratio of 10 or more. This reaction is a trimerization reaction as shown below as a reaction formula,

【化1】 水が関与しないが、実際にはホルマリン水溶液中でのホ
ルムアルデヒドは、以下のようなポリメチレングリコー
ル型の水和物として存在しており、この反応も脱水反応
と見なすことができる。
Embedded image Although water is not involved, formaldehyde in the formalin aqueous solution actually exists as a polymethylene glycol type hydrate as described below, and this reaction can also be regarded as a dehydration reaction.

【化2】 Embedded image

【0004】これらの報告の中には、各種ゼオライトの
例が含まれているが、中でもテトラプロピルアンモニウ
ム等の有機カチオンの存在下で合成されたゼオライトZ
SM−5が優れた触媒性能を現すことが示されている。
一方、ゼオライトZSM−5の合成法としては、テトラ
プロピルアンモニウム等の四級アンモニウム塩、ヘキサ
メチレンジアミン等の有機アミン、1, 3−ジメチル尿
素等の尿素化合物、その他アルコール、イオウ含有化合
物等の多くの種類の有機化合物を用いる方法が提案され
ている。これらの有機化合物を用いるZSM−5の合成
法は、生成したゼオライト中に有機化合物を多量に含有
するため、これらを何らかの方法で除去しなければなら
ない。通常、これらの有機化合物の除去法としては、4
00℃以上の高温で空気中で焼成除去する方法が用いら
れるが、それ以外の方法として、過酸化水素等の酸化剤
を用いて液相で酸化除去する方法も提案されている(特
開昭57−135718号参照)。
[0004] These reports include examples of various zeolites. Among them, zeolite Z synthesized in the presence of an organic cation such as tetrapropylammonium is mentioned.
SM-5 has been shown to exhibit excellent catalytic performance.
On the other hand, as a method for synthesizing zeolite ZSM-5, quaternary ammonium salts such as tetrapropylammonium, organic amines such as hexamethylenediamine, urea compounds such as 1,3-dimethylurea, and other alcohols and sulfur-containing compounds are often used. There has been proposed a method using an organic compound of the following type. In the method of synthesizing ZSM-5 using these organic compounds, the produced zeolites contain a large amount of organic compounds, and therefore must be removed by some method. Usually, as a method for removing these organic compounds, 4
A method of firing and removing in air at a high temperature of 00 ° C. or higher is used. As another method, a method of oxidizing and removing in a liquid phase using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide has also been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-163,837). 57-135718).

【0005】それに対して、近年、これらの有機物を用
いずに、無機物のみからゼオライトZSM−5を合成す
る方法が提案されている(特公昭56−498515
号、特開昭56−37215号、特公昭61−5924
6号、特開昭60−77123号)。これらの合成法
は、有機物を除去しなくてもよいという製法上の利点は
あるが、触媒として反応に用いた例は殆どなく、わずか
に特開昭56−37215号の気相における接触改質反
応の例があるだけであり、この結果を見る限り、通常の
有機物を用いて合成したZSM−5との差はないと考え
られる。また、これらの有機物を用いずに合成したZS
M−5を用いる液相下での脱水反応の例は全くない。
On the other hand, in recent years, a method for synthesizing zeolite ZSM-5 from inorganic substances alone without using these organic substances has been proposed (JP-B-56-498515).
No., JP-A-56-37215, and JP-B-61-5924.
No. 6, JP-A-60-77123). Although these synthetic methods have an advantage in the production method that organic substances do not need to be removed, there are few examples of using them in the reaction as a catalyst, and a slight catalytic reforming in the gas phase disclosed in JP-A-56-37215. There is only an example of a reaction, and from this result, it is considered that there is no difference from ZSM-5 synthesized using ordinary organic substances. ZS synthesized without using these organic substances
There is no example of a dehydration reaction in the liquid phase using M-5.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らも、前記ゼ
オライトを触媒として用いる発明について追試を行った
が、確かに各種ゼオライトの中でもZSM−5が優れた
活性、選択性を示すことが確認された。しかしながら、
これらの活性、選択性をもってしても、工業的に実施す
る上では、未だ不十分であることが分かった。したがっ
て、脱水反応を200℃以下の液相で行う場合に、高い
生産性を与える触媒が要求される。
The present inventors have also conducted additional tests on the invention using zeolite as a catalyst, and confirmed that ZSM-5 shows excellent activity and selectivity among various zeolites. Was done. However,
It has been found that these activities and selectivities are still insufficient for industrial implementation. Therefore, when the dehydration reaction is carried out in a liquid phase of 200 ° C. or lower, a catalyst that gives high productivity is required.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、液相下、
200℃以下でホルマリン、カルボン酸、アルコールの
中から選ばれた少なくとも1種を原料とする脱水反応を
行う場合の高活性、かつ、高選択性を有する触媒を見い
出すため鋭意検討を行った結果、無機物のみから水熱合
成されたゼオライトZSM−5が、従来の有機物を用い
て合成されたZSM−5に比べて著しく高活性、かつ、
高選択性を示すことを見い出し、本発明を完成するに至
った。
Means for Solving the Problems The present inventors, under the liquid phase,
As a result of intensive studies to find a catalyst having high activity and high selectivity when performing a dehydration reaction using at least one selected from formalin, carboxylic acid and alcohol at 200 ° C or lower, The zeolite ZSM-5 synthesized hydrothermally from only inorganic substances is significantly higher in activity than ZSM-5 synthesized using conventional organic substances, and
The inventors have found that they exhibit high selectivity, and have completed the present invention.

【0008】すなわち、本発明は、酸型のゼオライトZ
SM−5触媒を用いて、ホルマリン、カルボン酸、アル
コールの中から選ばれた少なくとも1種を原料とする脱
水反応を200℃以下の液相下で行うに当たり、該ゼオ
ライトZSM−5触媒が無機物のみから水熱合成された
ゼオライトZSM−5であることを特徴とする脱水反応
方法に関するものである。
That is, the present invention provides an acid type zeolite Z
In performing a dehydration reaction using at least one selected from formalin, carboxylic acid, and alcohol in a liquid phase at a temperature of 200 ° C. or lower using an SM-5 catalyst, the zeolite ZSM-5 catalyst contains only inorganic substances. A zeolite ZSM-5, which is hydrothermally synthesized from ZSM-5.

【0009】これまで、無機物のみでゼオライトZSM
−5を合成する方法は、ゼオライト合成工程での経済性
が優れていることは知られていたが、触媒性能の点で
は、有機物を用いて合成したZSM−5と同じであると
考えられていた。その点で、本反応系での優位差は、こ
れまで知られていなかった驚くべきことである。なぜ、
ZSM−5の合成法によって差があるのかは明らかでな
いが、次のような理由が考えられる。
Until now, zeolite ZSM has been used only with inorganic substances.
It has been known that the method of synthesizing -5 is excellent in economical efficiency in the zeolite synthesis process, but it is considered that the catalyst performance is the same as that of ZSM-5 synthesized using an organic substance. Was. In that respect, the dominant difference in the present reaction system is surprising which was not known before. why,
Although it is not clear whether there is a difference depending on the method of synthesizing ZSM-5, the following reasons can be considered.

【0010】通常の有機物を用いる方法で合成したZS
M−5は、先に述べたように有機物を除去するために、
一般には400℃以上の高温で空気中で焼成しなければ
ならない。この焼成の際に、有機物の燃焼によって生成
した水により、ゼオライトの結晶格子を形成するアルミ
ニウムが格子から脱離する。ゼオライトの活性点である
酸点は、格子のアルミニウム原子と対を成しており、こ
の脱アルミニウム現象は、ゼオライトの酸点の減少を意
味する。また、この脱アルミニウム現象は、一般に強い
酸点から起こると言われている。さらに、脱アルミニウ
ムにより格子から脱離したアルミニウムは、その後のイ
オン交換処理等によっても完全に結晶から除去されず、
一部がゼオライトの細孔内に残存している可能性があ
る。以上のように、高温での焼成は、ゼオライト格子か
らのアルミニウムの脱離を伴うため、酸点の減少と細孔
内に残存するアルミニウム原子による分子の拡散阻害を
引き起こすために、本反応の活性を低下させるものと考
えられる。
ZS synthesized by a method using ordinary organic substances
M-5 is used to remove organic substances as described above.
Generally, it must be fired in air at a high temperature of 400 ° C. or higher. During this calcination, aluminum that forms the zeolite crystal lattice is desorbed from the lattice due to the water generated by the combustion of the organic matter. The acid sites, which are the active sites of the zeolite, are paired with the aluminum atoms of the lattice, and this dealumination phenomenon means that the acid sites of the zeolite are reduced. It is generally said that the dealumination phenomenon occurs from strong acid sites. Furthermore, aluminum desorbed from the lattice by dealumination is not completely removed from the crystal even by subsequent ion exchange treatment, etc.
Some may remain in the pores of the zeolite. As described above, calcination at high temperature involves the desorption of aluminum from the zeolite lattice, which causes a decrease in acid sites and inhibition of molecular diffusion by aluminum atoms remaining in the pores. It is thought that it decreases.

【0011】一方、反応の側から考えた場合、高温での
気相反応においては、反応速度が極めて大きいため、酸
強度、酸量の影響があまり出ないのと、分子の拡散も非
常に速いため、拡散阻害もあまり影響しないのに対し
て、低温の液相反応においては、両者の影響は非常に大
きく出るものと考えられる。さらに、ゼオライトからの
有機物の除去法として、先に述べた過酸化水素等の酸化
剤を用いる液相酸化除去法によって製造されたZSM−
5との比較においても、本発明に用いられる無機物のみ
から合成されたZSM−5は、活性、選択性に顕著な差
が見られる。
On the other hand, from the viewpoint of the reaction, in the gas phase reaction at a high temperature, the reaction rate is extremely high, so that the influence of the acid strength and the acid amount is not so large, and the diffusion of the molecules is also very fast. Therefore, while diffusion inhibition has little effect, it is considered that both influences are very large in a low-temperature liquid phase reaction. Further, as a method for removing organic substances from zeolite, ZSM- produced by the above-described liquid phase oxidation removal method using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide is used.
Also in comparison with No. 5, ZSM-5 synthesized from only the inorganic substance used in the present invention shows a remarkable difference in activity and selectivity.

【0012】この原因については、液相酸化除去法によ
ってゼオライト中の有機物を除去する場合、結晶の表面
付近は除去されやすいが、内部の方の有機物は、なかな
か除去できず、実質的に完全に除去することは困難であ
る。そのため、酸量の減少や残存する有機物による拡散
阻害によって、本反応の活性が低下するものと考えられ
る。なお、活性以外に選択性にも差が見られるのは、ゼ
オライトの選択性が拡散速度の差によって生じることに
よるものと考えられる。
Regarding the cause, when the organic matter in the zeolite is removed by the liquid phase oxidation removal method, the vicinity of the surface of the crystal is easily removed, but the organic matter in the inside cannot be easily removed, and is substantially completely removed. It is difficult to remove. Therefore, it is considered that the activity of this reaction decreases due to a decrease in the amount of acid or diffusion inhibition by the remaining organic matter. The difference in selectivity besides the activity is considered to be due to the fact that the selectivity of zeolite is caused by a difference in diffusion rate.

【0013】以上のように、無機物のみで合成されたZ
SM−5が優れている理由は、有機物を除去する必要が
ないために、その際に生ずるゼオライトの構造や酸点の
変化を受けないことによるものと考えられる。本発明に
用いられるゼオライトZSM−5を無機物のみから水熱
合成する方法としては、通常、ゼオライト合成に用いら
れるシリカ源、アルミナ源、アルカリ金属源、水、およ
び硫酸、硝酸等の無機酸をZSM−5が生成する組成に
調製して、120〜200℃の温度範囲で自己発生圧力
下に水熱合成する方法が挙げられる。この際、生成する
ZSM−5中にモルデナイト等の不純物が混入しないよ
うに、種結晶または種スラリーを共存させてもかまわな
い。
As described above, Z synthesized only with inorganic substances
It is considered that SM-5 is excellent because it does not need to remove organic substances and thus does not undergo a change in the structure or acid point of zeolite generated at that time. As a method of hydrothermally synthesizing zeolite ZSM-5 used in the present invention from only inorganic substances, usually, a silica source, an alumina source, an alkali metal source, water, and an inorganic acid such as sulfuric acid or nitric acid used for zeolite synthesis are used. A method of preparing the composition to generate -5 and performing hydrothermal synthesis under a self-generated pressure in a temperature range of 120 to 200 ° C. At this time, a seed crystal or a seed slurry may be allowed to coexist so that impurities such as mordenite do not mix into the generated ZSM-5.

【0014】こうして得られたゼオライトZSM−5
は、通常はカチオンがアルカリ金属である。本発明にお
いて触媒として用いられるZSM−5は酸型であるの
で、このようにして得られたZSM−5をイオン交換に
より酸型にする必要がある。本発明に用いられるZSM
−5のカチオンは、酸性を発現できれば特に制限はな
く、例えば、プロトン、アルカリ土類金属、チタン族、
鉄族、白金族、希土類金属等が挙げられる。その中で好
ましいのはプロトンである。ZSM−5中にこれらのカ
チオンを導入する方法は、通常の無機酸や金属塩水溶液
中でのイオン交換法を用いることができる。
The zeolite ZSM-5 thus obtained is obtained.
Usually the cation is an alkali metal. Since ZSM-5 used as a catalyst in the present invention is in an acid form, it is necessary to convert the ZSM-5 thus obtained into an acid form by ion exchange. ZSM used in the present invention
The cation of -5 is not particularly limited as long as it can express acidity. For example, proton, alkaline earth metal, titanium group,
Examples include iron group, platinum group, and rare earth metals. Among them, proton is preferred. As a method for introducing these cations into ZSM-5, an ordinary ion exchange method in an aqueous solution of an inorganic acid or a metal salt can be used.

【0015】本発明におけるホルマリン、カルボン酸、
アルコールの中から選ばれた少なくとも1種を原料とす
る脱水反応としては、例えば、ホルマリンとアルコール
からの脱水縮合によるアセタールの合成反応、ホルマリ
ンからのトリオキサンの合成反応、ホルマリンと芳香族
化合物の脱水縮合によるメチレン化反応、カルボン酸の
アルコールによるエステル化反応等が挙げられる。中で
も好ましいのは、アセタールの合成反応、トリオキサン
合成反応である。さらに、アセタールの合成反応で好ま
しいのは、ホルマリンとメタノールからのメチラールの
合成反応である。
In the present invention, formalin, carboxylic acid,
Examples of the dehydration reaction using at least one selected from alcohols as a raw material include, for example, a synthesis reaction of acetal by dehydration condensation of formalin and alcohol, a synthesis reaction of trioxane from formalin, and a dehydration condensation of formalin and aromatic compound. Reaction, esterification reaction of carboxylic acid with alcohol and the like. Among these, an acetal synthesis reaction and a trioxane synthesis reaction are preferable. Further, in the synthesis reaction of acetal, a synthesis reaction of methylal from formalin and methanol is preferable.

【0016】本発明における反応温度は200℃以下で
ある。反応温度が200℃を越えると、共存する水によ
ってゼオライト格子からの脱アルミニウムが起こりやす
くなり、活性が低下するので好ましくない。したがっ
て、反応温度は通常30〜200℃、好ましくは50〜
180℃、さらに好ましくは80〜150℃である。本
発明における圧力は、反応系を液相に保つ圧力であれば
特に制限はないが、通常は常圧ないし1〜50atmの
加圧下で行われる。本発明における反応方式は、バッチ
式、流通式、反応蒸留方式等いずれでもよい。
The reaction temperature in the present invention is 200 ° C. or less. When the reaction temperature exceeds 200 ° C., dealumination from the zeolite lattice is likely to occur due to coexisting water, and the activity is undesirably reduced. Therefore, the reaction temperature is usually 30 to 200 ° C, preferably 50 to 200 ° C.
The temperature is 180 ° C, more preferably 80 to 150 ° C. The pressure in the present invention is not particularly limited as long as the pressure keeps the reaction system in a liquid phase, but the pressure is usually from normal pressure to 1 to 50 atm. The reaction system in the present invention may be any of a batch system, a flow system, a reactive distillation system, and the like.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。 (実施例1) (I)無機物のみからのZSM−5の合成 Qbrandケイ酸塩水溶液(Na2O 8.9重量%、SiO2 2
8.9重量%、H2O 62.2重量%)5.3kg にNaOH 26gとH2O 2
kg を加えて、均一な溶液を得た。この溶液をステンレ
ス製オートクレーブ(内容積50リットル)に仕込み、攪拌し
ながらH2O 15kgにAl2(SO4)3・18H2O 0.4kgと濃硫酸0.3k
gを溶かした水溶液を室温で1時間かけてポンプで送入
した。その後、温度を180℃まで上げて、250rp
mの攪拌条件下で10時間結晶化を行った。一部ろ過、
乾燥後、X線回折分析した結果、結晶化度60%のZS
M−5であることが分かった。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. (Example 1) (I) Synthesis of ZSM-5 from inorganic substance only Qbrand silicate aqueous solution (Na 2 O 8.9% by weight, SiO 2 2
8.9 wt%, H 2 O 62.2 wt%) NaOH in 5.3 kg 26 g and H 2 O 2
kg was added to obtain a homogeneous solution. This solution was charged into a stainless steel autoclave (volume: 50 liters), and while stirring, 0.4 kg of Al 2 (SO 4 ) 3 · 18H 2 O and 0.3 k of concentrated sulfuric acid were added to 15 kg of H 2 O.
The aqueous solution in which g was dissolved was pumped in at room temperature over 1 hour. Thereafter, the temperature was increased to 180 ° C., and 250 rpm
Crystallization was performed for 10 hours under stirring conditions of m. Partial filtration,
After drying, as a result of X-ray diffraction analysis, ZS having a crystallinity of 60% was obtained.
It was found to be M-5.

【0018】さらに、Qbrandケイ酸塩水溶液5.7k
gにNaOH 28gとH2O 2.2kgを加えた均一溶液と、先に得ら
れた結晶化度60%のスラリー10.5kgをステンレス製オ
ートクレーブに仕込み、H2O 16kgにAl2(SO4)3・18H2O
0.42kgと濃硫酸0.3kgを溶かした水溶液を250rpm
で室温で攪拌しながらポンプで1時間かけて送入した。
その後、温度を150℃まで上げて、250rpmで3
0時間結晶化を行った。得られたスラリーを抜き出し、
遠心脱水機でろ過、洗浄した後、結晶を1Nの硝酸20
リットル中で4時間室温でイオン交換した。このスラリーを
遠心脱水機でろ過、洗浄した後、120℃で10時間乾
燥した。得られた結晶のX線回折分析より、この結晶は
結晶化度100%のZSM−5であることが分かった。
また、ケイ光X線分析より求めたSiO2/Al2O3モル比は2
8であり、走査型電子顕微鏡で測定した粒子は、0.1 μ
m以下の1次粒子が凝集して、約0.5×0.5×1μmの柱
状の2次粒子を形成していた。さらに、このH−ZSM
−5の酸量を、液相イオン交換−アルカリ滴定法(Fift
h International Conference on Zeolite,1980,P335)で
測定したところ、1.05 mmol/g であった。
Further, an aqueous solution of Qbrand silicate 5.7 k
g of NaOH and 2.2 kg of H 2 O, and 10.5 kg of the 60% crystallinity slurry obtained above were charged into a stainless steel autoclave, and Al 2 (SO 4 ) 3 · 18H was added to 16 kg of H 2 O. 2 O
An aqueous solution of 0.42 kg and 0.3 kg of concentrated sulfuric acid dissolved in 250 rpm
While stirring at room temperature for 1 hour.
Thereafter, the temperature is increased to 150 ° C., and 3 rpm at 250 rpm.
Crystallization was performed for 0 hours. Take out the obtained slurry,
After filtration and washing with a centrifugal dehydrator, the crystals were washed with 1N nitric acid 20
Ion exchange was performed in a liter for 4 hours at room temperature. This slurry was filtered and washed with a centrifugal dehydrator, and then dried at 120 ° C. for 10 hours. X-ray diffraction analysis of the obtained crystal showed that the crystal was ZSM-5 having a crystallinity of 100%.
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio determined by fluorescent X-ray analysis was 2
8, and the particles measured by a scanning electron microscope were 0.1 μm.
m or less primary particles aggregated to form columnar secondary particles of about 0.5 × 0.5 × 1 μm. Furthermore, this H-ZSM
-5 acid content was determined by liquid phase ion exchange-alkaline titration (Fift
h International Conference on Zeolite, 1980, P335), it was 1.05 mmol / g.

【0019】(II)メチラール合成反応 (I)で得られたH−ZSM−5を、圧縮成型して16
〜24メッシュの粒状にしてメチラール合成反応の触媒
として用いた。反応条件は下記のとおりである。 反応温度:60℃ 接触時間:60秒 反応形式:固定床液相流通反応 反応装置:ステンレス製反応管(内径10mm)
(II) Methylal synthesis reaction The H-ZSM-5 obtained in (I) is compression molded
Granules of up to 24 mesh were used as a catalyst for the methylal synthesis reaction. The reaction conditions are as follows. Reaction temperature: 60 ° C. Contact time: 60 seconds Reaction type: fixed bed liquid phase flow reaction Reactor: stainless steel reaction tube (inner diameter 10 mm)

【0020】反応開始後、2〜3時間の流出液組成は下
記のとおりであった。 この組成より求めたCH2Oの転化率は70%であった。
The composition of the effluent for 2 to 3 hours after the start of the reaction was as follows. The conversion of CH 2 O determined from this composition was 70%.

【0021】(実施例2)実施例1で得られたH−ZS
M−5を触媒として用い、トリオキサンの合成反応を以
下の条件で行った。 触媒:1.0g 初期仕込み液量:100g 反応温度:100℃ 反応形式:反応蒸留方式(単蒸留方式)
(Example 2) H-ZS obtained in Example 1
Using M-5 as a catalyst, a synthesis reaction of trioxane was performed under the following conditions. Catalyst: 1.0 g Initial charge: 100 g Reaction temperature: 100 ° C Reaction type: Reactive distillation method (simple distillation method)

【0022】反応開始後、1時間までの留出液量は20g
であり、その組成は以下のとおりであった。 CH2O 40.4 重量% H2O 41.0 〃 CH3OH 3.6 〃キ゛ 酸メチル 0.27 〃メチラール 2.1 〃キ゛ 酸 0.01 〃トリオキサン 12.6 〃
After starting the reaction, the amount of distillate up to 1 hour is 20 g
The composition was as follows. CH 2 O 40.4 wt% H 2 O 41.0 〃 CH 3 OH 3.6 〃 methyl ester 0.27 〃 methylal 2.1 〃 carboxylic acid 0.01 〃 trioxane 12.6 〃

【0023】(実施例3)実施例1で得られたH−ZS
M−5を触媒として用い、アジピン酸のメタノールによ
るエステル化反応を以下の条件で行った。 反応原料:アジピン酸 83g メタノール 65g 触媒:20g 反応温度:80℃ 反応装置:ガラス製オートクレーブ 攪拌回転数:400rpm
(Example 3) H-ZS obtained in Example 1
Using M-5 as a catalyst, an esterification reaction of adipic acid with methanol was performed under the following conditions. Reaction raw material: adipic acid 83g methanol 65g catalyst: 20g Reaction temperature: 80 ° C Reactor: glass autoclave Stirring speed: 400rpm

【0024】その結果、反応開始後、1時間での液組成
は以下のとおりであった。アシ゛ヒ゜ン 酸 1.0 重量%アシ゛ヒ゜ン 酸モノメチル 15.3 〃アシ゛ヒ゜ン 酸シ゛メチル 55.3 〃メタノール 16.3 〃 H2O 11.5 〃
As a result, the liquid composition one hour after the start of the reaction was as follows. Adipic acid 1.0% by weight of adipic acid monomethyl 15.3 〃 adipate methyl 55.3 〃 methanol 16.3 〃 H 2 O 11.5 〃

【0025】(実施例4)実施例1で得られたH−ZS
M−5を触媒として用い、フェノールとホルマリンから
のビスフェノールFの合成反応を以下の条件で行った。 反応原料:フェノール 100g 50% ホルマリン 30g 触媒:20g 反応温度:80℃ 反応装置:ガラス製オートクレーブ その結果、反応開始後、1時間でのビスフェノールFの
CH2O基準の収率は30%であった。
(Example 4) H-ZS obtained in Example 1
Using M-5 as a catalyst, a synthesis reaction of bisphenol F from phenol and formalin was performed under the following conditions. Raw material for reaction: 100 g of phenol 50 g of 30% formalin Catalyst: 20 g Reaction temperature: 80 ° C. Reactor: autoclave made of glass As a result, one hour after the start of the reaction, bisphenol F
The yield based on CH 2 O was 30%.

【0026】(比較例1) (I)有機物を用いるZSM−5の合成 Qbrandケイ酸塩水溶液150gに10%水酸化テトラ
プロピルアンモニウム水溶液180gを加え、さらに、硝酸
アルミニウム[Al(NO3)2・9H2O]15gと水40gを加えて、
10分間攪拌した。その後、その溶液を強攪拌しながら
濃硝酸を滴下してpH10〜10.5に調整し、均質なゲルを
得た。このゲルを攪拌機付1リットルオートクレーブに入
れ、24時間、180℃で攪拌しながら結晶化させた。
その結果、得られた生成物をろ過、洗浄後120℃で1
0時間乾燥し、500℃で5時間空気中で焼成して、有
機物を除去した。その後、この生成物を1Nの硝酸中で
5時間室温でイオン交換して、ろ過、洗浄後、120℃
で10時間乾燥した。
Comparative Example 1 (I) Synthesis of ZSM-5 Using Organic Substance To 150 g of an aqueous Qbrand silicate solution, 180 g of a 10% aqueous solution of tetrapropylammonium hydroxide was added, and further, aluminum nitrate [Al (NO 3 ) 2. 9H 2 O] 15 g and water 40 g
Stirred for 10 minutes. Thereafter, the solution was adjusted to pH 10 to 10.5 by dropwise addition of concentrated nitric acid with vigorous stirring to obtain a homogeneous gel. This gel was placed in a 1-liter autoclave equipped with a stirrer, and crystallized with stirring at 180 ° C. for 24 hours.
As a result, the obtained product was filtered and washed, and then washed at 120 ° C. for 1 hour.
It was dried for 0 hour and calcined at 500 ° C. for 5 hours in air to remove organic substances. Thereafter, the product was ion-exchanged in 1N nitric acid at room temperature for 5 hours, filtered, washed, and then washed at 120 ° C.
For 10 hours.

【0027】その結果、得られた生成物のX線回折分析
よりZSM−5と同定された。また、ケイ光X線分析よ
り求めたSiO2/Al2O3モル比は27であり、走査型電子顕
微鏡測定により、結晶粒子は0.1μm以下の1次粒子が凝
集して、0.2〜0.4μm の球形の2次粒子を形成してい
た。さらに、このH−ZSM−5の液相イオン交換−ア
ルカリ滴定法によって求めた酸性度は0.60mmol/gであっ
た。
As a result, the obtained product was identified as ZSM-5 by X-ray diffraction analysis. The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio determined by fluorescent X-ray analysis was 27. According to the scanning electron microscope measurement, the crystal particles were formed by agglomeration of primary particles of 0.1 μm or less to form 0.2 to 0.4 μm. Of spherical secondary particles were formed. Further, the acidity of this H-ZSM-5 determined by liquid phase ion exchange-alkaline titration was 0.60 mmol / g.

【0028】(II)メチラールの合成反応 (I)で得られたH−ZSM−5を触媒として用い、メ
チラールの合成反応を実施例1と同じ条件で行った。そ
の結果、反応開始後2〜3時間の流出液組成は、下記の
とおりであった。 CH2O 2.5重量% CH3OH 44.7 〃メチラール 6.3 〃 H2O 46.5 〃 この組成より求めたCH2O基準の転化率は50%であっ
た。
(II) Synthesis reaction of methylal Using the H-ZSM-5 obtained in (I) as a catalyst, a synthesis reaction of methylal was carried out under the same conditions as in Example 1. As a result, the composition of the effluent for 2 to 3 hours after the start of the reaction was as follows. CH 2 O 2.5% by weight CH 3 OH 44.7 {methylal 6.3} H 2 O 46.5} The conversion based on CH 2 O obtained from this composition was 50%.

【0029】(比較例2)比較例1で得られたH−ZS
M−5を触媒として用い、トリオキサンの合成反応を実
施例2と同じ条件で行った。その結果、反応開始後1時
間までの流出液量は18g であり、その組成は以下のとお
りであった。 CH2O 45.7 重量% H2O 37.1 〃 CH3OH 3.1 〃キ゛ 酸メチル 1.1 〃メチラール 1.5 〃キ゛ 酸 1.0 〃トリオキサン 10.6 〃
(Comparative Example 2) H-ZS obtained in Comparative Example 1
Using M-5 as a catalyst, a synthesis reaction of trioxane was performed under the same conditions as in Example 2. As a result, the amount of the effluent up to 1 hour after the start of the reaction was 18 g, and the composition was as follows. CH2O 45.7% by weight H2O 37.1 〃 CH3OH 3.1 methyl oxalate 1.1 〃methylal 1.5 〃carboxylic acid 1.0 〃trioxane 10.6 〃

【0030】(比較例3) (I)ゼオライトからの有機物の液相酸化除去 比較例1で合成した焼成前のZSM−5 100gを0.5N硝
酸1リットル中に入れてスラリー化し、さらに、30%過酸
化水素水100ccを70℃で攪拌しながら、1時間かけて
滴下した。この生成物をろ過、洗浄した後、1Nの硝酸
で室温、4時間イオン交換した後、ろ過、洗浄、120
℃で8時間乾燥した。
(Comparative Example 3) (I) Liquid phase oxidation removal of organic substances from zeolite 100 g of unsintered ZSM-5 synthesized in Comparative Example 1 was put into 1 liter of 0.5N nitric acid to form a slurry, and further, 30% 100 cc of aqueous hydrogen peroxide was added dropwise over 1 hour while stirring at 70 ° C. This product was filtered and washed, and ion-exchanged with 1N nitric acid at room temperature for 4 hours.
Dried for 8 hours at ° C.

【0031】得られた生成物のX線回折分析の結果は、
ZSM−5であった。また、ケイ光X線分析より求めた
SiO2/Al2O3モル比は28であり、走査型電子顕微鏡測定
より、結晶粒子は0.1 μm以下の1次粒子が凝集して、
0.2〜0.4μm の球形の2次粒子を形成していた。さら
に、このH−ZSM−5の液相イオン交換−アルカリ滴
定法によって求めた酸性度は0.3mmol/gであった。
The result of X-ray diffraction analysis of the obtained product was as follows:
ZSM-5. In addition, it was determined by fluorescent X-ray analysis.
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio was 28. From the measurement by the scanning electron microscope, the crystal particles were found to be agglomerated by primary particles of 0.1 μm or less.
It formed spherical secondary particles of 0.2 to 0.4 μm. Further, the acidity of this H-ZSM-5 determined by liquid phase ion exchange-alkaline titration was 0.3 mmol / g.

【0032】(II)トリオキサンの合成反応 (I)で得られたH−ZSM−5を触媒として用いて、
実施例2と同じ条件でトリオキサンの合成反応を行っ
た。その結果、反応開始後1時間目での流出液量は17g
であり、その組成は以下のとおりであった。 CH2O 45.0 重量% H2O 38.0 〃 CH3OH 3.0 〃キ゛ 酸メチル 1.2 〃メチラール 1.5 〃キ゛ 酸 0.9 〃トリオキサン 10.4 〃
(II) Synthesis reaction of trioxane Using H-ZSM-5 obtained in (I) as a catalyst,
A synthesis reaction of trioxane was performed under the same conditions as in Example 2. As a result, the amount of effluent in the first hour after the start of the reaction was 17 g.
The composition was as follows. CH 2 O 45.0% by weight H 2 O 38.0 〃 CH 3 OH 3.0 〃 methylate 1.2 〃 methylal 1.5 〃 carboxylic acid 0.9 0.9 trioxane 10.4 〃

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、ホルマリン、カルボン
酸、アルコールが関与する脱水反応を200℃以下の液
相下に効率良く実施することができる。これは、工業的
に実施する上で極めて有利である。
According to the present invention, a dehydration reaction involving formalin, carboxylic acid and alcohol can be efficiently carried out in a liquid phase at 200 ° C. or lower. This is extremely advantageous for industrial implementation.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 37/20 9155−4H C07C 37/20 39/16 9155−4H 39/16 41/50 7419−4H 41/50 43/30 7419−4H 43/30 67/08 67/08 69/44 69/44 C07D 323/06 C07D 323/06 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication location C07C 37/20 9155-4H C07C 37/20 39/16 9155-4H 39/16 41/50 7419- 4H 41/50 43/30 7419-4H 43/30 67/08 67/08 69/44 69/44 C07D 323/06 C07D 323/06 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 酸型のゼオライトZSM−5触媒を用い
て、ホルマリン、カルボン酸、アルコールの中から選ば
れた少なくとも1種を原料とする脱水反応を200℃以
下の液相下で行うに当たり、該ゼオライトZSM−5触
媒が無機物のみから水熱合成されたゼオライトZSM−
5であることを特徴とする脱水反応方法。
1. A dehydration reaction using at least one selected from formalin, carboxylic acid, and alcohol as a raw material using an acid-type zeolite ZSM-5 catalyst in a liquid phase at 200 ° C. or lower. The zeolite ZSM-5 in which the zeolite ZSM-5 catalyst is hydrothermally synthesized only from inorganic substances
5. A dehydration reaction method according to 5, wherein
【請求項2】 脱水反応がホルマリンとアルコールから
のアセタール合成反応である請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the dehydration reaction is an acetal synthesis reaction from formalin and alcohol.
【請求項3】 脱水反応がホルマリンからのトリオキサ
ン合成反応である請求項1記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the dehydration reaction is a trioxane synthesis reaction from formalin.
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