JP2755796B2 - グリオキサルを製造するための気相酸化方法 - Google Patents

グリオキサルを製造するための気相酸化方法

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/37Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups
    • C07C45/38Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of >C—O—functional groups to >C=O groups being a primary hydroxyl group

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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エチレングリコールからのグリオキサルの
製造方法における改良に関するものである。特に、それ
はエチレングリコールを好適には銀およびある場合には
他の少量成分と共に銅を含有している触媒の存在下でグ
リオキサルに酸化させることによる気相酸化方法の改良
に関するものである。
本発明を要約すれば、エチレングリコールの接触酸化
によるグリオキサルの製造方法において、反応物原料混
合物中に存在している少量のヨウ素または有機ヨウ化物
によりグリオキサル収率を改良し且つ触媒寿命を改良す
ることである。
米国特許番号3,948,997は、希釈された気体原料中で
のエチレングリコールと酸素との反応によりエチレング
リコールを気相酸化してグリオキサルを製造する方法を
記載している。該原料は1モルのグリコール当たり1−
4モルの酸素および好適には1モルの酸素当たり約40−
60モルの不活性希釈剤を含有している。銅、銀および金
から選択される1種以上の金属を含有しており且つ周期
律表のIVb族およびVb族からの元素を含有することもで
きるある種の触媒の存在下で、反応は実施される。銅お
よび銀が触媒用の好適な金属であり、そして燐が好適な
促進剤である。該特許は、非常に高転化率でのエチレン
グリコールを製造し、かなりの収率でのグリオキサルお
よび望ましくない副生物の相当な生成を伴う製造工程の
例を記載している。反応温度は180−600℃の範囲である
ことができる。本発明の一目的は、そこに記載されてい
るのと同様な方法で非常に高水準のエチレングリコール
転化率を保ちながらグリオキサルの収率を改良すること
である。
銅を含有している触媒を使用するグリオキサル製造用
の初期の気相酸化方法は米国特許番号2,339,283および
2,339,346中に記載されている。グリオキサルの収率
は、酸化しようとする気体混合物中への少量(例えば気
体混合物の0.02%すなわち200ppm)の二塩化エチレンの
添加により、改良された。
米国特許番号4,258,216は、銅を基にした触媒の存在
下で気体状原料混合物に臭素化合物を添加することによ
るエチレングリコールからのグリオキサルの製造方法を
記載している。この方法における臭素化合物の使用は収
率を改良させるが、触媒寿命の損失をもたらすことが見
いだされている。本発明の他の目的は、比較的長い触媒
寿命を保ちながら改良されたグリオキサル収率を得るこ
とである。
我々は、記載されている種類の気相酸化方法において
少量のヨウ素もしくはヨウ素の化合物またはそれらの混
合物を反応物流に添加すると、少なくとも臭素化合物を
用いて得られる収率と同等に良好な程度の改良されたグ
リオキサル収率を与えるということを見いだした。ま
た、臭素添加物の代わりにヨウ素添加物を使用すると、
触媒寿命を相当長くすることもできる。
ヨウ素が本発明に従う使用にとって最も好適な添加物
である。ヨウ素化合物もこの使用に適している。そのよ
うな化合物には、炭素数が1−8のアイオドアルカン
類、例えばヨウ化メチル、ヨウ化メチレン、アイオドホ
ルム、ヨウ化エチル、ヨウ化アリール、例えばヨウ化フ
ェニルなどが包含される。最も好適なヨウ素化合物は、
エチレングリコール中に可溶性であり且つ400℃以下
の、好適には270℃以下の、温度において容易に気化可
能な有機ヨウ化物である。ヨウ化エチルが特に好適な添
加物である。
触媒反応器に供給される気体状原料混合物中に加えら
れるヨウ素またはヨウ素化合物の量は、ヨウ素またはヨ
ウ素化合物なしの操作と比べてグリオキサル収率を相当
増加させるのに充分な量である。一般的には、有効最少
濃度は100万部の気体状原料混合物当たり約0.5重量部の
ヨウ素またはヨウ素化合物である。原料混合物中の過剰
濃度のヨウ素またはヨウ素の化合物はグリオキサル収率
を減少させそしてグリコールアルデヒドの生成を増加さ
せる。そのような欠点を伴わずに使用できる最大濃度は
選択される特定の操作条件および選択される特定のヨウ
素添加物にある程度依存するが、該最大濃度は一般的に
100万部の気体状混合物当たり0.5−25重量部のヨウ素添
加物である。原料混合物中の0.5−25ppmの添加物範囲
の、そして最も一般的には1−15ppm範囲の、濃度を使
用すると最適な結果が普通得られる。
反応物類、反応物の比、触媒組成などにおける変動を
含む本発明の改良が関係している触媒方法は公知であ
り、そして先行技術で例えば上記の特許中に、特に米国
特許番号3,948,997中に記載されている。最も好適な態
様の詳細は下記の実施例中に含まれている。
本発明は米国特許番号3,948,997中に記載されている
触媒のいずれかを使用する方法で有利に利用することが
でき、該触媒はIB族からの1種以上の金属、例えば銅、
銀および金、からなっており且つさらに1種以上のIVB
族元素、例えばゲルマニウム、錫、鉛を好適には酸化物
の形状で含むこともでき、そしてさらに1種以上のVB族
元素、例えば窒素、燐、砒素、アンチモンおよびビスマ
スを含むこともできる。銀は触媒の0−約25重量%の量
で存在でき、そして燐は触媒の約20重量%までの量で存
在でき、残りは銅である。特に好適な触媒は、5−15重
量%の銀および1−10重量%の燐を含有している銅の合
金である。
触媒は該特許中に記されている物理的形状のいずれで
あってもよく、例えば片、ガーゼなど、触媒の必須成分
類の密な粒状混合物、または無機担体物質上に担持され
た形状の合金であることができる。触媒の使用に好まし
い形状は、活性金属触媒と例えばセラミックペレット、
サドルまたは他の形の如き不活性セラミック希釈剤との
混合物である。好適な混合物は、活性触媒と不活性セラ
ミック希釈剤とのほぼ等容量の混合物である。
理論により拘束しようとするものではないが、臭素ま
たはそれの化合物の代わりにヨウ素またはそれの化合物
を使用するとなぜ触媒寿命を改良できるかという原則的
理由は二つあるようである。第一に、銅(I)は脱水素
化工程用の活性触媒であるようである。臭素化合物また
は塩素化合物は銅と反応して銅(I)種および銅(II)
種類の混合物を生成することができるが、ヨウ化銅
(I)だけは銅とヨウ素またはそれの化合物との反応か
ら生成するようである。従って、ヨウ素またはそれの化
合物の方が活性触媒種の生成においては有効である。第
二に、典型的な反応条件下(例えば〜500℃)では臭化
銅(CuBrに関する融点492℃およびCuBr2に関する融点49
8℃)並びに塩化銅(I)(融点430℃)は液体または溶
融状態であることが予測される。これらの液体の小滴は
触媒表面から容易に腐食されて、気体状の反応物流中に
送られる。反応物流中の溶融銅塩の小滴は反応器中の条
件下で酸化されて酸化銅の小粒子を生成し、それは反応
器の流動通路中に沈着する。流動通路が酸化銅粉末で詰
まり始めると、触媒床が越える圧力低下が増加する。圧
力低下が大きくなりすぎる時には、反応器を閉めそして
触媒床を交換しなければならない。臭化銅および塩化銅
の行動とは対照的に、ヨウ化銅は該方法で通常使用され
る反応温度よりはるかに高い605℃で溶融する。それは
溶融しないため、ヨウ化銅は触媒表面から容易に腐食す
ることはない。その結果、はるかに長い触媒寿命が得ら
れる。
本発明を実施するための最も好適な態様を含む特定実
施例の詳細事項を以下に記載する。本発明のいくつかの
利点を説明するための比較例も含まれている。
各実施例において、酸素は空気状で供給され、空気は
反応物原料流中の不活性気体希釈剤として窒素も供給し
ている。生成物気体捕集器中で凝縮されていない再循環
気体からの別の希釈された不活性気体を必要に応じて加
えることもできる。
下記の各実施例では、水性エチレングリコール(1.37
モルのH2O/モルのグリコール)をパイレックス ガラ
スビーズが充填されている加熱されたステンレス鋼パイ
プ中で気化した。添加物を溶解させそして水性グリコー
ル原料と共に気化した。添加物の水準は、反応に供給さ
れた原料混合物の合計重量に対する添加物のppmとして
表に報告されている。グリコール気体を窒素流中に混入
し、それを次に予備加熱されている空気と混合する。こ
の原料気体混合物を次に金属触媒床が充填されているヴ
ィコールガラス反応器に移す。充填床は135gの金属触媒
粒子を含有している。金属の組成物は、10%の銀、2.5
%の燐、および残りの量の銅を含有している合金であ
る。反応器には、反応器床中の温度測定用の熱い壁が備
えられていた。反応器を、反応器中の温度調節用に使用
される流動化されている熱い砂浴中に入れる。
原料気体混合物を反応器入口に21g/時間のグリコール
供給速度で加え、そして原料混合物中の不活性気体対グ
リコールの比を1モルのグリコール当たり50モルの不活
性気体に保つ。原料流中の酸素対エチレングリコールの
比を変え、そしてそれらは各実施例毎に別個に表に報告
されている。反応器を行き来する気体の線は250−270℃
に保たれている。反応器中の温度は415−500℃に保たれ
ている。反応器中の圧力は厳密なものではなく、そして
一般的には1−3気圧の範囲の圧力に保たれている。反
応器中では、原料気体混合物が触媒床を横切る際に反応
物気体が触媒と接触する。反応器中の滞在時間は原料気
体の組成により変えることができる。典型的な滞在時間
は約1.6秒間である。
反応器から出て、生成物気体流は廃棄物捕集器に向け
られそこでは生成物が凝縮されそして廃棄気体が排気さ
れるか、または試料採取系に向けられそこでは生成物が
冷却水中で捕集され次にドライアイストラップ中で凝縮
される。試料採取系では、凝縮されていない気体流を気
体クロマトグラフおよび電気化学的酸素分析器を使用し
てCO、CO2、およびO2に関して試料採取する。合計凝縮
物の重量を測定しそして分析する。グリオキサル、ホル
ムアルデヒドおよび合計酸性度は一連の滴定により測定
され、エチレングリコールおよびグリコールアルデヒド
は気体クロマトグラフを用いて測定される。反応器は上
記の条件下で一定回数操作され、生成物は分析用の試料
採取系に向けられる。
実施例1−6 臭素化合物添加物およびヨウ素化合物添加物を用いる
比較実験からのデータを表Iに示す。データは同じ触媒
床の上でこれらの添加物を順次使用することにより得ら
れた。実施例2および6は臭素化合物対照物に関するデ
ータを示している。実施例1、3、4および5は、対照
用のものと同等な生成物収率を得るために使用された種
々のヨウ素化合物の使用を示している。
実施例7−10 表II中の実施例7−9は、ヨウ化エチル添加物の水準
を3から12ppmに増加させてもグリオキサル収率が相対
的に一定であることを示している。実施例10は、24ppm
のヨウ化エチルの使用時にはグリオキサル収率が減少し
そしてグリコールアルデヒド収率が増加することを示し
ている。
実施例11−18 生成物の収率に対する酸素−エチレングリコール比の
影響を2種のヨウ素化合物添加物に関して測定した。実
施例11−13、表IIIでは、O2/EG比が1.14から1.19に増加
するにつれてグリオキサル収率が増加しそしてグリコー
ルアルデヒド収率が減少することを示している。実施例
12および13は、ブロモホルム対照実験(実施例2および
6)より高いグリオキサル収率およびそれより低いグリ
コールアルデヒド収率を与えた。このことは、ヨウ素化
合物がブロモホルム対照物を用いて得られたものより優
れた生成物を与えられることを示している。
実施例19−23 実施例19−23は、収率が反応温度に敏感であることを
示している。
実施例24−28 実施例24−28は、ヨウ素添加物を使用すると83%程度
の高いグリオキサル収率が得られることを示している。
これは臭素化合物対照物と比べて驚異的な改良である。
本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりであ
る。
1.酸素、エチレングリコールおよび不活性希釈からなる
気相混合物を銅を含む固体触媒と180−600℃の範囲の反
応温度において接触させるグリオキサルを製造するため
のエチレングリコールの酸化方法において、気相混合物
がその他に0.5−25ppmのヨウ素並びにエチレングリコー
ル中に可溶性であり且つ400℃より低い温度において容
易に気化するヨウ素の有機化合物から選択される添加物
も含むことからなる改良。
2.選択される添加物がヨウ素である、上記1の方法。
3.選択される添加物が炭素数が1−8でありそしてヨウ
素数が1−3であるアルカンのヨウ化物である、上記1
の方法。
4.触媒が5−15重量%の銀および1−10重量%の燐を含
有している銅の合金である、上記1の方法。
5.選択される添加物がヨウ素である、上記4の方法。
6.選択される添加物がヨウ化エチルである、上記3の方
法。
7.選択される添加物がトリアイオドメタンである、上記
3の方法。
8.選択される添加物がジアイオドメタンである、上記3
の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 47/02 - 47/198 C07C 45/27 - 45/39 CA(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸素、エチレングリコールおよび不活性希
    釈気体の気相混合物を銅を含む固体触媒と180−600℃の
    範囲の反応温度において接触させるグリオキサルを製造
    するためのエチレングリコールの酸化方法において、気
    相混合物がその他に0.5−25ppmのヨウ素並びにエチレン
    グリコール中に可溶性であり且つ400℃より低い温度に
    おいて容易に気化するヨウ素の有機化合物から選択され
    る添加物も含む改良された酸化方法。
JP2161473A 1989-06-26 1990-06-21 グリオキサルを製造するための気相酸化方法 Expired - Lifetime JP2755796B2 (ja)

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US373843 1989-06-26

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JPH0341046A JPH0341046A (ja) 1991-02-21
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JPH0341046A (ja) 1991-02-21
CA2019601A1 (en) 1990-12-26
GB9012638D0 (en) 1990-07-25
DE4019517A1 (de) 1991-01-10
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