JP3335000B2 - 有機塩素化物の水素還元反応触媒の再生方法 - Google Patents

有機塩素化物の水素還元反応触媒の再生方法

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    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機塩素化物の水素還
元反応触媒の再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】四塩化炭素を水素還元してクロロホルム
を製造する反応等の種々の有機塩素化物の水素還元反応
において、反応の継続とともに、使用した触媒の活性が
急速に低下する問題が指摘されている。即ち、こうした
水素還元反応においては、有機塩素化物の水素還元反応
中に、触媒に塩素を含む重合物が付着し、該触媒の細孔
の閉塞、活性金属の塩素化、活性金属粒径の変化等を引
き起こし、その反応の選択率等を低下させる。
【0003】こうした触媒の失活の問題は、石油の水蒸
気クラッキング反応などの塩素を含まない有機化合物の
水素還元反応でも、炭素質の析出により発生する。この
場合、失活した触媒を空気焼成すること等により、その
活性はほとんど復活する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な有機塩素化物の水素還元反応の場合、同様に、通常の
空気焼成を施しても、触媒活性は満足できる再生率で回
復せず、また、反応の選択率も低下する。
【0005】こうした背景にあって、特表平5−507
028号公報には、ふっ素を含む有機塩素化合物の水素
化還元反応触媒の再生について、失活した触媒を、水や
水素を含まない気体塩素中で摂氏100度ないし摂氏4
00度の温度で加熱することが記載されているが、かか
る方法も、触媒の再生率が今一歩である他、塩素雰囲気
下での加熱による防食のための特殊な設備が必要にな
る。
【0006】以上から、簡便な方法により、良好に有機
塩素化物の水素還元反応触媒を再生する方法の開発が望
まれていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の課
題を解決するために、鋭意研究を続けてきた。その結
果、失活した有機塩素化物の水素還元反応触媒を焼成す
る前に、予め該触媒を水洗又は水素雰囲気下で加熱する
ことにより、良好に該触媒を再生できることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。
【0008】即ち、本発明は、有機塩素化物の水素還元
反応触媒を、水洗、又は水素雰囲気下で加熱した後、焼
成することを特徴とする有機塩素化物の水素還元反応触
媒の再生方法である。
【0009】本発明において有機塩素化物の水素還元反
応は、塩素を少なくとも1個含む有機化合物を水素還元
して、該化合物から塩素を1個または複数個取り除き水
素に置換する反応である。本発明は、かかる有機塩素化
物の水素還元反応に使用される触媒の再生に際し、何等
制限されることなく採用される。
【0010】ここで、上記有機塩素化物は、特に制限さ
れるものではないが、炭素数1から5、好ましくは1か
ら2の塩素化炭化水素であるのが好適である。こうした
有機塩素化物を使用した水素還元反応の例を挙げると、
四塩化炭素を水素還元してクロロホルムにする反応、四
塩化炭素を水素還元して塩化メチレンにする反応、クロ
ロホルムを水素還元して塩化メチレンにする反応、フル
オロトリクロロメタンを水素還元してジクロロフルオロ
メタンにする反応、ジクロロジフルオロメタンを水素還
元してクロロジフルオロメタンにする反応、1,1,1
−トリクロロエタンを水素還元して1,1,−ジクロロ
エタンにする反応、2,2,−ジクロロ−1,1,1,
2−テトラフルオロエタンを水素還元して1,1,1,
2−テトラフルオロエタンにする反応、2−クロロ−
1,1,1,2−テトラフルオロエタンを水素還元して
1,1,1,2−テトラフルオロエタンにする反応など
がある。本発明においては、特に、塩素化メタン類を水
素還元する反応、具体的には、四塩化炭素を水素還元し
てクロロホルムにする反応、四塩化炭素を水素還元して
塩化メチレンにする反応、クロロホルムを水素還元して
塩化メチレンにする反応等において、触媒の再生方法と
して採用するが好ましい。なお、これらの水素還元反応
において反応条件は、特に制限があるものではなく、公
知の方法に従って実施すれば良い。
【0011】本発明において、以上の水素還元反応に用
いられる触媒は、該反応に適用される触媒として公知の
ものが何等制限されることなく用いられる。具体的に
は、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムなどの貴
金属類の単体、もしくはこれらの貴金属類を、アルミ
ナ、シリカ、シリカ−アルミナ、天然及び合成ゼオライ
ト、粘土鉱物、チタニア、ジルコニア、イットリアなど
の無機担体に担持させたものが挙げられる。担持触媒の
場合、担持方法は含浸法、イオン交換法、共沈法のいず
れでもよく、担持率は0.001重量%から20重量
%、好ましくは0.5重量%から5重量%が良い。
【0012】本発明の最大の特徴は、以上の有機塩素化
物の水素還元反応に使用される触媒を、水洗、又は水素
雰囲気下で加熱した後、焼成することにより再生するこ
とにある。それにより、上記水素還元反応への使用によ
りその活性が失活している触媒は、極めて良好に該活性
が回復する。ここで、この触媒の再生は、上記有機塩素
化物の水素還元反応触媒の如何なるものに適用しても良
いが、通常は、該水素還元反応に0.1時間から100
00時間、好適には1時間から1000時間供し、その
活性がある程度失活しているものに適用するのが好適で
ある。
【0013】本発明において、上記触媒の水洗は、該触
媒と水との接触が生じる限り特に制限されるものではな
く如何なる方法により実施しても良い。通常は、水もし
くは氷水中に該触媒を浸漬することにより行うのが好ま
しい。また、この水は水蒸気であっても良く、本発明で
はかかる水蒸気浴中に該触媒を浸して、水洗を実行して
も良い。その場合、この水蒸気浴の水蒸気濃度は、通常
0.1重量%以上であるのが良い。こうした触媒の水洗
において、水に対する触媒の混合量は、特に制限される
ものではないが、一般には0.001重量%から30重
量%、好ましくは0.1重量%から10重量%であるの
が好適である。水の温度は、通常、摂氏0度から摂氏1
000度、好適には摂氏30度から摂氏500度の広い
範囲から任意に採択できる。また、これらの触媒の水洗
は、攪拌下或いは触媒の振動下で行うのが効率的であ
る。水洗時間は、特に制限はないが、通常は1分以上、
好ましくは10分から2時間行うのが良好である。
【0014】一方、本発明では、上記触媒の水素雰囲気
下での加熱も、特に制限されるものではなく如何なる方
法により実施しても良い。その場合、水素雰囲気は、必
ずしも水素単独の雰囲気である必要はなく、水素が窒
素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスで希釈されてい
ても良い。水素雰囲気の水素濃度は、通常、1%から1
00%の範囲であるのが好ましい。また、加熱温度は、
特に制限されるものではないが、摂氏50度から摂氏1
000度、好ましくは摂氏300度から摂氏600度で
あるのが良好である。加熱時間は、通常は1分以上、好
ましくは10分から5時間であるのが好ましい。
【0015】本発明では、以上の触媒の水洗及び触媒の
水素雰囲気下での加熱を併用して実施しても良い。
【0016】次に、本発明の再生方法において、上記の
触媒の水洗または触媒の水素雰囲気下での加熱の後に実
施される触媒の焼成は、公知の方法が何等制限されるこ
となく採用される。焼成雰囲気は、空気或いは酸素の希
釈雰囲気等の酸化性気体が何等制限なく使用できる。ま
た、焼成温度は、通常、摂氏100度から摂氏1000
度、好ましくは摂氏300度から摂氏600度であるの
が好適である。焼成時間は、1分以上、好ましくは10
分から5時間であるのが良好である。
【0017】本発明において、以上の触媒の水洗、触媒
の水素雰囲気下での加熱および触媒の焼成の各処理は、
いずれも、回分式、半回分式、流通式等の如何なる方式
により実施しても良い。
【0018】本発明の方法により再生された触媒は、そ
のまま有機塩素化物の水素還元反応に供しても良いが、
さらに水素雰囲気中での上記と同様の加熱処理により還
元した後、使用するのが一般的である。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、通常の再生法では再生
し難い有機塩素化物の水素還元反応で失活した触媒を、
簡単な方法により良好な活性で再生できる。そして、再
生した触媒は、反応の選択率も良好である。
【0020】本発明において、このように触媒が良好に
再生する理由は定かではないが、失活が生じている触媒
を水洗や水素雰囲気下で加熱することにより、該処理時
やその後の触媒の焼成時に、触媒の失活の原因となって
いる触媒表面に付着した塩素を含む重合物から塩素の脱
離が生じ、それにより該重合物が焼成時に燃え易くなる
ためであろうと推定される。
【0021】以上から、本発明によれば、有機塩素化物
の水素還元反応において、使用する触媒の寿命を大幅に
延ばして効率的に反応を実施することが可能になり、本
発明は、工業的に極めて有用である。
【0022】
【実施例】本発明をさらに具体的に説明するために、以
下に代表的な実施例を挙げて説明するが、本発明は、こ
れらの実施例に何等限定されるものではない。
【0023】実施例1 和光純薬工業(株)製特級試薬の四塩化炭素60gとエ
ヌ・イーケムキャット(株)製の2重量%白金担持アル
ミナ触媒0.5gを300mlのオートクレーヴ中にい
れ、水素を化学量論量の2.8倍量と四塩化炭素を毎分
0.36g供給し、反応ガス及び液を抜きながら摂氏1
10度、45kg/cm2で反応させた。反応ガス及び
液をガスクロマトグラフで分析しクロロホルム選択率を
計算した。その時の選択率の変化を表1に示す。200
時間後選択率が急激に低下し、失活した。
【0024】反応を停止して触媒をろ取し、四塩化炭素
で洗浄し乾燥させた後、500mlの沸騰した水に入
れ、攪拌しながら2時間水洗を行った。水洗した触媒を
ろ過、乾燥後、空気中で摂氏500度2時間焼成し、さ
らに水素中で摂氏300度3時間還元して同様に反応を
行った。その時の選択率の変化を表1に示す。このよう
に一連の再生処理により選択率が回復していることがわ
かる。
【0025】実施例2 実施例1と同様にして失活した触媒0.5gを、10m
lの温度が35℃の水に入れ、攪拌しながら2時間水洗
し、空気中で摂氏500度2時間焼成し、さらに水素中
で摂氏300度3時間還元して同様に反応を行った。そ
の時の選択率の変化を表1に示す。このように一連の再
生処理により選択率が回復していることがわかる。
【0026】実施例3 実施例1と同様にして失活した触媒0.5gを、摂氏3
00度の飽和水蒸気中に2時間浸し、空気中で摂氏50
0度2時間焼成し、さらに水素中で摂氏300度で3時
間還元して同様に反応を行った。その時の選択率の変化
を表1に示す。このように一連の再生処理により選択率
が回復していることがわかる。
【0027】実施例4 実施例1と同様にして失活した触媒0.5gを、水素雰
囲気中で摂氏500度で2時間加熱処理し、空気中で摂
氏500度2時間焼成し、さらに水素中で摂氏300度
3時間還元して同様に反応を行った。その時の選択率の
変化を表1に示す。このように一連の再生処理により選
択率が回復していることがわかる。
【0028】実施例5 実施例1と同様にして失活した触媒0.5gを、10%
濃度の水素雰囲気中で摂氏350度で2時間加熱処理
し、空気中で摂氏500度2時間焼成し、さらに水素中
で摂氏300度で3時間還元して同様に反応を行った。
その時の選択率の変化を表1に示す。このように一連の
再生処理により選択率が回復していることがわかる。
【0029】比較例1 実施例1と同様にして失活した触媒0.5gを、空気中
で摂氏500度2時間焼成し、さらに水素中で摂氏30
0度で3時間還元して同様に反応を行った。その時の選
択率の変化を表1に示す。このように空気焼成のみで
は、選択率が十分に回復しないことがわかる。
【0030】
【表1】
【0031】実施例6 実施例1において、使用する触媒をエヌ・イーケムキャ
ット(株)製の2重量%パラジウム担持アルミナ触媒
0.5gに代えた以外は、実施例1と同様の方法により
クロロホルムを製造し、次いで、該反応により失活した
触媒を上記実施例1と同様の方法により再生させた。ク
ロロホルムの選択率の変化の結果を表2に示す。
【0032】実施例7 実施例4において、使用する触媒を実施例6で使用した
2重量%パラジウム担持アルミナ触媒0.5gに代えた
以外は、実施例4と同様の方法によりクロロホルムを製
造し、次いで、該反応により失活した触媒を上記実施例
4と同様の方法により再生させた。クロロホルムの選択
率の変化の結果を表2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】実施例8 実施例1において、使用する触媒をエヌ・イーケムキャ
ット(株)製の2重量%白金担持シリカ触媒0.5gに
代えた以外は、実施例1と同様の方法によりクロロホル
ムを製造し、次いで、該反応により失活した触媒を上記
実施例1と同様の方法により再生させた。クロロホルム
の選択率の変化の結果を表2に示す。
【0035】実施例9 実施例4において、使用する触媒を実施例8で使用した
2重量%白金担持シリカ触媒0.5gに代えた以外は、
実施例4と同様の方法によりクロロホルムを製造し、次
いで、該反応により失活した触媒を上記実施例4と同様
の方法により再生させた。クロロホルムの選択率の変化
の結果を表3に示す。
【0036】
【表3】
【0037】実施例10 実施例1において、四塩化炭素を和光純薬工業(株)製
特級試薬のクロロホルム60gに代え、水素還元反応の
反応温度を摂氏190度に代えた以外は、実施例1と同
様の方法により塩化メチレンを製造し、次いで、該反応
により失活した触媒を上記実施例1と同様の方法により
再生させた。塩化メチレンの選択率の変化の結果を表4
に示す。
【0038】実施例11 実施例10と同様にして失活した触媒を、実施例4と同
様の方法により再生させた。塩化メチレンの選択率の変
化の結果を表4に示す。
【0039】比較例2 実施例10と同様にして失活した触媒を、比較例1と同
様の焼成のみによる方法により再生させた。塩化メチレ
ンの選択率の変化の結果を表4に示す。
【0040】
【表4】
【0041】実施例12 実施例1において、四塩化炭素を和光純薬工業(株)製
特級試薬の1,1,1−トリクロロエタン60gに代
え、水素還元反応の反応温度を摂氏195度に代えた以
外は、実施例1と同様の方法により1,1,−ジクロロ
エタンを製造し、次いで、該反応により失活した触媒を
上記実施例1と同様の方法により再生させた。1,1,
−ジクロロエタンの選択率の変化の結果を表4に示す。
【0042】実施例13 実施例12と同様にして失活した触媒を、実施例4と同
様の方法により再生させた。1,1,−ジクロロエタン
の選択率の変化の結果を表5に示す。
【0043】比較例3 実施例12と同様にして失活した触媒を、比較例1と同
様の焼成のみによる方法により再生させた。1,1,−
ジクロロエタンの選択率の変化の結果を表5に示す。
【0044】
【表5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 河原 信一 山口県徳山市御影町1番1号 徳山曹達 株式会社内 審査官 関 美祝 (56)参考文献 特開 昭57−122021(JP,A) 特開 昭62−252736(JP,A) 特開 平2−17944(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 C07C 17/23 C07B 61/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機塩素化物の水素還元反応触媒を、水
    洗、又は水素雰囲気下で加熱した後、焼成することを特
    徴とする有機塩素化物の水素還元反応触媒の再生方法。
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FR2631858A1 (fr) * 1988-05-24 1989-12-01 Solvay Compositions catalytiques, procede pour leur obtention et procede d'hydrogenation de chlorofluoralcenes au moyen de ces compositions

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