JP3498103B2 - カルボン酸エステル製造用触媒の活性化方法 - Google Patents

カルボン酸エステル製造用触媒の活性化方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルデヒドとアル
コール及び分子状酸素からカルボン酸エステルを製造す
る際に使用する触媒の活性化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】工業的に有用なメタクリル酸メチル(以
下、MMAと略記する。)又はアクリル酸メチルを製造
する方法として、メタクロレインからメタクリル酸を製
造し、さらにMMAに変換する直酸法と呼ばれる製法が
既に工業化されている。しかしながら、メタクロレイン
を酸化しメタクリル酸とする工程の収率は、長年にわた
る触媒改良により80%台前半まで改善されてきている
が、依然として低く改良の余地が大きい。また使用され
るヘテロポリ酸触媒は、熱的安定性にもともと難点があ
り、反応温度条件下で分解が徐々に進行する。耐熱性を
向上させるための触媒改良が報じられているものの、工
業触媒としては触媒寿命が未だ不十分といわれる。
【0003】一方、メタクロレイン又はアクロレインを
メタノールと分子状酸素と反応させて、一挙にメタクリ
ル酸メチル又はアクリル酸メチルを製造する新しいルー
トが近時脚光をあびている。メタクロレイン又はアクロ
レインをメタノール中で分子状酸素と反応させることに
よって行われ、パラジウムを含む触媒の存在が必須であ
る。
【0004】従来、この製法はアルデヒドの分解反応を
併発して炭化水素や炭酸ガスが生成し、目的とするカル
ボン酸エステルの収率が低く、またカルボン酸エステル
の生成反応と並行して、アルコール自身の酸化による異
種のアルデヒド及びそのアルデヒドから異種のカルボン
酸エステル(例えば、アルコールとしてメタノールを用
いた場合は蟻酸メチル、エタノールの場合は酢酸エチ
ル)が副生し、アルコール基準の選択性も悪かった。し
かも触媒活性を長期にわたり維持できないという欠点も
あった。特に工業的実用価値の高いメタクロレインやア
クロレインなどのα・β−不飽和アルデヒドを出発原料
とした場合には、これら反応中間体の安定性が一段と低
いため、反応中に多量の炭酸ガスやオレフィン(メタク
ロレインの場合はプロピレン)などの分解生成物が発生
し、実用化レベルにはほど遠かった。
【0005】本発明者らは特公昭57−35856号、
特公昭57−35857号、特公昭57−35859号
の各公報でパラジウム、鉛を含む触媒系を提案し、メタ
クロレイン又はアクロレインを基準とした当該メチルエ
ステルへの選択率を大幅に改善し、90%を超える高い
値となることを示しているが、反応温度は高々50℃ま
でであった。引き続き、特公昭62−7902号公報で
はパラジウムと鉛とが簡単な整数比で結合した金属間化
合物を含む触媒を提案し、メタクロレイン又はアクロレ
インの分解反応がほぼ完全に抑止され、かつ触媒活性も
長期間失われることがない触媒系であることを示した。
これら新しい触媒系を使用する新製法は、前記した通り
収率改善及び触媒寿命改善に頭打ちの感のある直酸法に
比べ、工程が短いなどの利点もあり、工業的に有用なポ
リマー原料の新しい製法として工業化が待ち望まれてい
る。
【0006】しかしながら、工業的実施を前提として経
済的に有利な反応条件である60℃以上の高温で本反応
を実施すると、前記触媒系ではMMA選択率の低下及び
アルコール自身の酸化による蟻酸メチルの副生量が急増
する。即ち、特公昭62−7902号公報では90%を
超える高いMMA選択率が得られ、しかも蟻酸メチルは
0.03〜0.06モル/モルMMAと僅かしか生成し
ないことを例示しているが、これらはアルデヒド濃度が
10%以下でしかも反応温度も40〜60℃という穏和
な条件で実施されたものである。これらの条件では生成
するMMA濃度が低いため未反応メタノールのリサイク
ル量が多く、その結果蒸気使用量が増大し経済性を悪化
させている。しかも生産性が低く反応器も大きい。経済
性改善のためにはアルデヒド濃度及び反応温度を可及的
に高めることが望ましく、特公平5−69813号公報
ではメタクロレイン濃度20%、反応温度80℃での反
応例が示されている。ところがこのような高いメタクロ
レイン濃度及び高い反応温度条件になると90%を超え
る高いMMA選択率は得られない。しかも蟻酸メチルが
0.0923モル/モルMMAと倍増する。さらにメタ
クロレイン濃度を30%まで高めたより過酷な条件にす
ると、アルデヒドの分解反応が起こりやすくなりMMA
の選択率がさらに悪化することが、本発明者らの検討で
明らかになった。
【0007】経済性改善のため、高温、高アルデヒド濃
度下で90%を超える高いMMA選択率及び蟻酸メチル
副生の少ない触媒系の出現が待たれていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルデヒド
とアルコールをパラジウム及び鉛を含む触媒と反応させ
てカルボン酸エステルを製造するに際し、アルデヒドの
濃度及び反応温度を高めて経済性を改善した反応条件に
おいても、カルボン酸エステルの選択率が高く、しかも
蟻酸メチルなどのアルコール由来の副生物の少ないカル
ボン酸エステル製造を可能にする触媒を得る活性化方法
を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な現状に鑑み、カルボン酸エステル選択率が高く、しか
も蟻酸メチルなどのアルコール由来の副生物の少ない触
媒を開発すべくパラジウム、鉛を含む触媒系につき鋭意
研究し、本発明を完成した。即ち、本発明は以下のとお
りである。 1. アルデヒドとアルコール及び分子状酸素からのカ
ルボン酸エステル製造に用いるパラジウム・鉛含有担持
触媒を、鉛を含む物質の存在下、反応器出口側の酸素分
圧が0〜0.2kg/cm2 で、アルデヒド及びアルコ
ールと反応させることを特徴とするカルボン酸エステル
製造用触媒の活性化方法。 2. アルデヒドとアルコール及び分子状酸素からのカ
ルボン酸エステル製造に用いるパラジウム・鉛含有担持
触媒を、鉛を含む物質の存在下、反応器出口側の酸素分
圧が0〜0.2kg/cm2 で、アルコールと反応させ
ることを特徴とするカルボン酸エステル製造用触媒の活
性化方法。 3. 活性化されたパラジウム・鉛含有担持触媒のパラ
ジウム/鉛の担持組成比が原子比で3/0.7〜3/
1.3であり、パラジウム・鉛金属間化合物の(11
1)面のX線回折角(2θ)が38.55〜38.70
である上記1又は2カルボン酸エステル製造用触媒の活
性化方法。 4. 上記1又は2のカルボン酸エステル製造用触媒の
活性化を行った後に、酸素分圧0.1〜0.4kg/c
2 、鉛濃度1〜200ppmで、アルデヒド及びアル
コールと反応させることを特徴とするカルボン酸エステ
ル製造用触媒の活性化方法。 5. アルデヒドがメタクロレイン、アクロレイン又は
これらの混合物であり、アルコールがメタノールである
上記1、2又は3のカルボン酸エステル製造用触媒の活
性化方法。
【0010】以下、本発明につき詳細に説明する。本発
明者らは、特公昭62−7902号公報で提案した、パ
ラジウムと鉛が簡単な整数比で結合した金属間化合物種
である原子比3/1のPd3 Pb1 種に注目し、Pd3
Pb1 が担持されてなる担持触媒の製造につきより緻密
な研究を進めた。その結果、特公昭62−7902号公
報記載の調製法で得られるパラジウム、鉛を含む担持触
媒は、触媒種としてPd3 Pb1 金属間化合物を含むも
のの純度が低く、しかもパラジウム・鉛金属間化合物の
結晶格子に欠陥等が多く残る触媒であることが明らかと
なった。特にパラジウム、鉛の担持量を、Pd3 Pb 1
金属間化合物のパラジウム/鉛の量論組成比である原子
比3/1で調製した触媒は、結晶格子の欠陥が一段と増
加し、経済的に有利な条件である高温、高アルデヒド濃
度条件では、MMA選択率が却って低くなる触媒である
ことも本発明者らにより明らかとなった。
【0011】さらに研究を進めた結果、特公昭62−7
902号公報に記載の通常の調製法では、高純度で高品
位なPd3 Pb1 金属間化合物が担持されてなる触媒は
得られず、本発明で提案するところの活性化処理を該触
媒に対し施すことで、結晶格子に欠陥の少ない高品位な
Pd3 Pb1 金属間化合物を高純度で含む担持触媒が、
初めて得られることを見出した。得られた触媒は、高い
アルデヒド濃度及び高い反応温度の如く過酷な反応条件
であっても高いMMA選択率を示す。
【0012】活性化の対象となるパラジウム・鉛含有担
持触媒は公知の調製法で準備することができる。代表的
な触媒調製法について説明すれば、可溶性の鉛化合物及
び塩化パラジウムなどの可溶性のパラジウム塩を含む水
溶液に担体を加えて加温含浸させ、パラジウム、鉛を含
浸させる。ついでホルマリン、蟻酸、ヒドラジンあるい
は水素ガスなどで還元する。パラジウムを担持する前に
鉛を担持しておいてもよいし、上記説明のようにパラジ
ウム、鉛を同時に担持しておくなど種々の製法が可能で
ある。
【0013】触媒成分としてパラジウム、鉛の他に異種
元素として、例えば水銀、タリウム、ビスマス、テル
ル、ニッケル、クロム、コバルト、インジウム、タンタ
ル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ハフニウム、タングステ
ン、マンガン、銀、レニウム、アンチモン、スズ、ロジ
ウム、ルテニウム、イリジウム、白金、金、チタン、ア
ルミニウム、硼素、珪素などを含んでいてもよい。これ
らの異種元素は通常、5重量%、好ましくは1重量%を
超えない範囲で含むことができる。さらにはアルカリ金
属化合物及びアルカリ土類金属化合物から選ばれる少な
くとも一員を含むものは反応活性が高くなるなどの利点
がある。アルカリ金属、アルカリ土類金属は通常0.0
1〜30重量%、好ましくは0.01〜5重量%の範囲
から選ばれる。これらの異種元素、アルカリ金属、アル
カリ土類金属化合物などは結晶格子間に少量、侵入した
り、結晶格子金属の一部と置換していてもよい。また、
アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属化合物は、触
媒調製時にパラジウム化合物あるいは鉛化合物を含む溶
液に加えておき担体に吸着あるいは付着させてもよい
し、あらかじめこれらを担持した担体を利用して触媒を
調製することもできる。また、反応条件下に反応系に添
加することも可能である。
【0014】触媒調製のために用いられるパラジウム化
合物あるいは鉛化合物は、例えば蟻酸塩、酢酸塩などの
有機酸塩、硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩のごとき無機酸塩、
アンミン錯体、ベンゾニトリル錯体などの有機金属錯
体、酸化物、水酸化物などのなかから適宜選ばれる。パ
ラジウム化合物としては塩化パラジウム、酢酸パラジウ
ムなどが、鉛化合物としては硝酸鉛、酢酸鉛などが好適
である。またアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化
合物についても有機酸塩、無機酸塩、水酸化物などから
選ばれる。
【0015】担体は活性炭、シリカ、アルミナ、シリカ
アルミナ、ゼオライト、マグネシア、水酸化マグネシウ
ム、チタニア、炭酸カルシウム、活性炭などから広く選
ぶことができる。担体へのパラジウム担持量は特に限定
はないが、担体重量に対して通常0.1〜20重量%、
好ましくは1〜10重量%である。鉛の担持量も特に限
定はなく担体重量に対して通常0.1〜20重量%、好
ましくは1〜10重量%であるが、パラジウム、鉛の各
担持量よりも、むしろパラジウム/鉛の担持組成比(原
子比)が重要である。
【0016】即ち、本発明の活性化の対象となるパラジ
ウム・鉛担持触媒のパラジウム/鉛の担持組成比(原子
比)としては3/0.1〜3/10と広い範囲から選べ
るが、好ましくは3/0.1〜3/3の範囲、より好ま
しくは3/0.7〜3/1.3から選ぶのが好適であ
る。一方、カルボン酸エステル製造反応に使用し触媒性
能が劣化した触媒についても本発明で提案する活性化法
は有効である。
【0017】以下、本発明のパラジウム・鉛含有担持触
媒の活性化方法につき説明する。活性化は鉛を含む物質
を少量存在させながら、特定の酸素分圧でパラジウム及
び鉛を含む触媒を、アルデヒド及びアルコール又はアル
コールと反応させるだけの簡便な方法で実施される。一
例をあげれば、公知の方法でパラジウム/鉛の担持組成
比が原子比で例えば3/1の担持触媒を調製しておき、
引き続きパラジウム/鉛の組成比が原子比で例えば、3
/1.3になるように酢酸鉛を溶かしたメタクロレイン
/メタノールにこの担持触媒を分散させ、反応温度=9
0℃、反応圧力=5kg/cm2 (以下圧力は絶対圧力
で表示し、kg/cm2 単位で表す。)、出口酸素濃度
=2.0%となるように反応器に空気を供給して触媒を
活性化する。鉛を含む物質を存在させること及び特定の
酸素分圧で実施することが必須である。他の条件につい
ては公知であるところのカルボン酸エステル製造反応条
件に準拠して行えばよい。以下順次説明する。
【0018】本発明の触媒の活性化において使用するア
ルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、アセト
アルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソブチルアルデ
ヒド、グリオキサールなどの脂肪族飽和アルデヒド、ア
クロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒドなど
の脂肪族α・β−不飽和アルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、トリルアルデヒド、ベンジルアルデヒド、フタルア
ルデヒドなどの芳香族アルデヒド、並びにこれらアルデ
ヒドの誘導体などがあげられる。これらのアルデヒドは
単独もしくは任意の二種以上の混合物として用いること
ができる。
【0019】また、アルコールとしては、例えば、メタ
ノール、エタノール、イソプロパノール、オクタノール
などの脂肪族飽和アルコール、エチレングリコール、ブ
タンジオールなどのジオール、アリルアルコール、メタ
リルアルコールなどの脂肪族不飽和アルコール、ベンジ
ルアルコールなどの芳香族アルコールなどがあげられ
る。これらのアルコールは単独もしくは任意の二種以上
の混合物として用いることができる。
【0020】アルデヒドとアルコールとの使用量比には
特に限定はなく、例えばアルデヒド/アルコールのモル
比で10〜1/1000のような広い範囲で実施できる
が、一般的には1/2〜1/50の範囲で実施され、ア
ルコールのみでも実施できる。本活性化法によればカル
ボン酸エステルを製造しながら触媒を活性化することが
可能であり、実用的意義が高い。例えばMMA製造用の
触媒とする場合にはアルデヒドとしてメタクロレイン、
アルコールとしてメタノールを選べば有利である。
【0021】活性化の際の触媒量は、アルデヒド及びア
ルコールの種類、触媒の組成や調製法、活性化条件など
によって大巾に変更することができ、特に限定はない
が、触媒をスラリー状態で活性化させる場合には反応液
1リットル中に0.04〜0.5kg使用するのが好ま
しい。本活性化法では鉛を含む物質が共存していること
が必須である。このためには鉛を含む物質を加えるのが
一般的である。鉛を含む物質を添加する際には、鉛イオ
ンとして溶解するものであれば特に制限はない。その一
例として蟻酸塩、酢酸塩などの有機酸塩、硫酸塩、塩酸
塩、硝酸塩のごとき無機酸塩、アンミン錯体、ベンゾニ
トリル錯体などの有機金属錯体、酸化物、水酸化物、鉛
粉などがあげられるが、溶解度の高い硝酸鉛、酢酸鉛な
どが好適である。
【0022】加える鉛量は活性化の対象となる触媒によ
り異なるが、担持されているパラジウム量を基準に原子
比で、パラジウム/鉛が3/0.01〜3/2の量に相
当する鉛を含む物質を、上記のアルデヒド及びアルコー
ル又はアルコール溶液に溶解あるいは分散させ活性化を
行う。上記鉛化合物は活性化操作を始める前に加えてお
いてもよいし、活性化操作中に連続的に又は間欠的に加
えることもできるため、アルデヒド及びアルコール又は
アルコール中の鉛濃度は一義的には決められないが、通
常0.1〜2000ppmであり、1〜200ppmと
することが多い。活性化に要する時間を短縮したい場合
には鉛濃度を高めるとよい。
【0023】活性化処理で得られる触媒のパラジウム/
鉛の担持組成比(原子比)を3/0.7〜3/1.3、
さらには、可及的に3/1に近いものとするには、本活
性化工程で加える鉛量は、担持パラジウム量を基準に原
子比で、パラジウム/鉛が3/0.03〜3/0.6の
範囲とすることがより好ましい。また、鉛を含む物質を
共存させるには上記のように鉛を含む物質を加えるのが
一般的ではあるが、触媒の純度が低く、例えばパラジウ
ム/鉛の担持組成比(原子比)で3/1.3〜3/3の
ような触媒を活性化する場合には、鉛を含む不純物が多
く含まれるため、この活性化の対象となる触媒から不純
物成分であるこれら鉛成分を溶解させ、活性化の目的の
ために使用することもできる。この場合、鉛成分の溶解
を助けるためにプロピオン酸、酢酸、酪酸、マレイン
酸、メタクリル酸等の低級脂肪酸を系に加えると好結果
が得られる。低級脂肪酸は入手容易な酢酸を選ぶのが好
ましい。低級脂肪酸は担持パラジウムを基準に0.1〜
30倍モル程度加える。より好ましくは1〜15倍モル
の範囲から選ぶ。アルデヒド及びアルコール又はアルコ
ールを連続的に供給しながら触媒を活性化する際には、
低級脂肪酸のアルデヒド及びアルコール中又はアルコー
ル中濃度は0.1〜20重量%の範囲から選ばれる。
【0024】また、活性化処理中にアルデヒド及びアル
コールからメタクリル酸のごとき低級脂肪酸が副生する
場合には、添加する低級脂肪酸の量を低減もしくは不用
化することもできる。これら低級脂肪酸は活性化処理と
同時に加えてもよいが、活性化処理を開始する前に加え
ることで、活性化の対象となる触媒から活性化に必要な
量の鉛を十分に溶解させることができより効果的であ
る。また、鉛化合物を加えるときでもこれら低級脂肪酸
の添加は添加する鉛量を減らすことができるなどの利点
があり、好ましい。
【0025】さらに好ましくは低級脂肪酸のアルカリ金
属塩、アルカリ土類金属塩を添加することである。アル
カリ土類金属塩は担持パラジウムを基準に0.1〜30
倍モル程度加える。より好ましくは1〜15倍モルの範
囲から選ぶ。アルデヒド及びアルコール又はアルコール
を連続的に供給しながら触媒を活性化する際には、低級
脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩のアルデ
ヒド及びアルコール中もしくはアルコール中の濃度は
0.1〜20重量%から選ばれる。低級脂肪酸のアルカ
リ金属塩、アルカリ土類金属塩としては酢酸ナトリウ
ム、酢酸マグネシウムなどが好ましい。
【0026】アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属は
酸化物、水酸化物、炭酸塩として添加することもでき
る。これらのアルカリ金属及びアルカリ土類金属の化合
物は単独もしくは二種以上組み合わせて使用することが
できる。本発明の活性化法では反応器出口側の酸素分圧
を0〜0.2kg/cm2 とする。酸素分圧は0〜0.
2kg/cm2 であることが重要である。
【0027】使用する酸素は分子状酸素、すなわち酸素
ガス自体又は酸素ガスを本活性化法にとり不活性な希釈
剤、例えば窒素、炭酸ガスなどで希釈した混合ガスの形
とすることができる。空気を用いることもでき、いずれ
の場合も酸素供給量を制御して出口酸素分圧を0〜0.
2kg/cm2 とすることが肝要である。酸素分圧を低
く設定すれば活性化の際に共存させる鉛量がより少なく
て済む。一方、触媒の純度が低く、例えばパラジウム/
鉛の担持組成比(原子比)が3/1.3〜3/3のよう
な触媒は鉛を含む不純物を多く含み、このような低純度
の触媒を活性化するには不純物成分であるこれら鉛成分
を有効利用するのが好ましく、この場合には酸素分圧を
高めに設定する。従って活性化する触媒により前記して
きた範囲内で酸素分圧、及び共存させる鉛量は変化させ
る必要がある。
【0028】反応圧力は減圧から加圧下の任意の広い圧
力範囲で実施することができるが、通常は0.5〜20
kg/cm2 の圧力で実施される。反応器流出ガスの酸
素濃度が爆発範囲(8%)を越えないように全圧を設定
するとよい。本活性化操作は室温〜200℃の温度で行
うことができる。液相に保つために必要な圧力をかけて
おく。好ましくは40〜160℃、常圧から数気圧の条
件で行う。
【0029】活性化処理時間は触媒種、処理条件により
変わるため決めがたいが、数時間〜500時間である。
100時間以内に処理が完了するように条件を設定する
のが好都合である。活性化に使用する反応器は、特に制
限はなく、通常の攪拌槽型反応器で行える。
【0030】以上、説明してきた活性化処理をほどこす
ことで、公知の通常の製法で得られるパラジウム・鉛含
有担持触媒を、パラジウム/鉛の担持組成比を原子比で
3/0.7〜3/1.3であって、かつパラジウム・鉛
金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)を3
8.55〜38.70とすることができ、格子欠陥の少
ない、高品位なPd3 Pd1 金属間化合物からなる活性
化された高純度の担持触媒が得られる。さらに好ましく
はパラジウム金属(3d(3/2)+3d(5/2))
/鉛金属(4f(7/2)×1.75)のX線光電子ス
ペクトル強度比が1/0.2〜1/0.7の範囲となる
ことである。
【0031】X線回折角(2θ)が38.55未満の触
媒ではアルコール基準の収率の低下が著しく、例えば蟻
酸メチルの生成が増加する。38.70を越えるとアル
デヒドの分解が顕著となり、アルデヒド基準の収率が低
下する。また、担持鉛量が原子比で1.3を超えると蟻
酸メチルの生成が顕著となり、0.7未満ではアルデヒ
ドの分解によるMMA選択率の低下が大きい。本発明の
活性化法により得られる触媒はアルデヒド基準、及びア
ルコール基準の収率がともに改善される。このような担
持触媒を得るには、パラジウム/鉛の担持組成比が原子
比で3/1.3を越えない量に鉛の担持量を制限した触
媒を準備しておき、これを本発明の活性化処理に供する
のが好ましい方法である。
【0032】本発明において、パラジウム/鉛の担持組
成比が原子比で3/0.7〜3/1.3であって、パラ
ジウム・鉛金属間化合物の(111)面のX線回折角
(2θ)が38.55〜38.70で、さらにパラジウ
ム金属(3d(3/2)+3d(5/2))/鉛金属
(4f(7/2)×1.75)のX線光電子スペクトル
強度比が1/0.2〜1/0.7を満たす、表面制御さ
れた触媒を得るには、活性化処理で使用するアルデヒド
種、アルコール種、活性化条件、もしくは活性化の対象
となる該触媒のパラジウム、鉛組成などにより特定の値
に決めがたいが、パラジウム/鉛の担持組成比が原子比
で3/0.7〜3/1.3であって、パラジウム・鉛金
属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)が3
8.55〜38.70の高品位で高純度のパラジウム・
鉛担持触媒を、例えば反応器出口側の酸素分圧を0.0
2〜0.8kg/cm2 、反応器に添加する鉛濃度が
0.1〜2000ppmでカルボン酸エステルの製造反
応を行えばよい。反応器に供給する鉛量が多くなると、
廃水中の鉛の無害化費用が高くなるため、実用的には鉛
量は1〜200ppmの範囲から必要最小限の量が選ば
れ、このとき反応器出口側の酸素分圧は0.1〜0.4
kg/cm2 とするのが好ましい。
【0033】即ち、活性化処理条件によってはパラジウ
ム/鉛の担持組成比が原子比で3/0.7〜3/1.3
であって、パラジウム・鉛金属間化合物の(111)面
のX線回折角(2θ)が38.55〜38.70でさら
にパラジウム金属(3d(3/2)+3d(5/2))
/鉛金属(4f(7/2)×1.75)のX線光電子ス
ペクトル強度比が1/0.2〜1/0.7を満たす、表
面制御された触媒を一工程で得ることも可能である。
【0034】従って、パラジウム金属(3d(3/2)
+3d(5/2))/鉛金属(4f(7/2)×1.7
5)のX線光電子スペクトル強度比が1/0.2〜1/
0.7を満たす触媒を得る第一の方法は、本発明の活性
化操作によってパラジウム/鉛の担持組成比が原子比で
3/0.7〜3/1.3であって、かつパラジウム・鉛
金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)が3
8.55〜38.70を満たす触媒を得た後、ついで鉛
を1〜200ppm存在させながら反応器出口側の酸素
分圧を0.1〜0.4kg/cm2 の条件でカルボン酸
エステル製造反応を実施することである。別法として
0.1〜0.2kg/cm2 であるところの限定された
酸素分圧条件下で、請求項1又は2記載の活性化操作を
実施し、パラジウム/鉛の担持組成比、パラジウム・鉛
金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ))さ
らにX線光電子スペクトル強度比を同時に満たす触媒を
請求項1又は2記載の活性化操作のみで得ることも可能
である。このようにして得られたX線光電子スペクトル
強度比が1/0.2〜1/0.7を満たす触媒はこの範
囲からはずれた触媒に比べ高い触媒活性を示す。
【0035】本発明の方法により、パラジウム/鉛の担
持組成比(原子比)が3/0.7〜3/1.3と3/1
に近づけた触媒で、しかも格子欠陥のないPd3 Pb1
を高純度で含む担持触媒を得ることが可能になった。原
理的には触媒への鉛担持量を可及的にパラジウム/鉛担
持組成比が原子比で3/1の触媒を得ることが可能であ
る。公知の製法では、前記したとおりパラジウム/鉛担
持組成比(原子比)が3/1に近い組成で調製した触媒
はMMA選択率が低かった。本発明の方法により、従来
不可能とされてきたパラジウム/鉛の担持組成比(原子
比)が3/1の触媒に活性化することが可能となった。
MMA選択率の改善は勿論のこと、蟻酸メチルなどのア
ルコール由来の副生も極めて少ない触媒が得られ、しか
も触媒中に鉛を含む不純物が少ないためプロセス排水中
への鉛の流出のない触媒となることが期待でき、排水中
の鉛を無害化するための処理コストが不要となるなどの
利点があり、工業的に実施する際にはきわめて重要であ
る。
【0036】如何なる理由により、公知の製法で得られ
たパラジウム/鉛含有担持触媒を、鉛を含む物質の存在
する条件で、特定の酸素分圧でアルデヒド及びアルコー
ル又はアルコールと反応させるだけのきわめて簡便な方
法で、結晶格子に欠陥の少ない高品位なPd3 Pb1
属間化合物を、高純度で含む担持触媒に活性化できるの
か未だ詳細は不明であるが、本発明者らの推察するとこ
ろによると、第一に該条件で触媒上に形成される活性水
素が重要な役割を果たしており、この活性水素の働きを
高めるため酸素分圧を絞る必要があるものと推察され、
この活性水素の働きにより、パラジウム・鉛金属間化合
物が活性化され、欠陥の少ない構造への変化を容易にし
ていること、また第二に共存する鉛イオンが活性化を進
行させるのに重要な役割を果しているものと考えられ
る。
【0037】本発明の活性化法で得られるパラジウム・
鉛含有担持触媒はアルデヒドをアルコール及び分子状酸
素と反応させてカルボン酸エステルを製造する反応に好
適に使用することができる。触媒の使用量は、反応原料
の種類、触媒の組成や調製法、反応条件、反応形式など
によって大巾に変更することができ、特に限定はない
が、触媒をスラリー状態で反応させる場合には反応液1
リットル中に0.04〜0.5kg使用するのが好まし
い。
【0038】該カルボン酸エステルの製造において使用
するアルデヒドとしては、例えば、ホルムアルデヒド、
アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、イソブチル
アルデヒド、グリオキサールなどの脂肪族飽和アルデヒ
ド、アクロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒ
ドなどの脂肪族α・β−不飽和アルデヒド、ベンズアル
デヒド、トリルアルデヒド、ベンジルアルデヒド、フタ
ルアルデヒドなどの芳香族アルデヒド並びにこれらアル
デヒドの誘導体などがあげられる。これらのアルデヒド
は単独もしくは任意の二種以上の混合物として用いるこ
とができる。
【0039】該カルボン酸エステルの製造において使用
するアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノ
ール、イソプロパノール、オクタノールなどの脂肪族飽
和アルコール、エチレングリコール、ブタンジオールな
どのジオール、アリルアルコール、メタリルアルコール
などの脂肪族不飽和アルコール、ベンジルアルコールな
どの芳香族アルコールなどがあげられる。これらのアル
コールは単独もしくは任意の二種以上の混合物として用
いることができる。このアルデヒドとアルコールとの使
用量比には特に限定はなく、例えばアルデヒド/アルコ
ールのモル比で10〜1/1000のような広い範囲で
実施できるが、一般的には1/2〜1/50の範囲で実
施される。
【0040】カルボン酸エステルの製造反応は気相反
応、液相反応、潅液反応などの任意の従来公知の方法で
実施できる。例えば液相で実施する際には気泡塔反応
器、ドラフトチューブ型反応器、撹拌槽反応器などの任
意の反応器形式によることができる。カルボン酸エステ
ルの製造反応で使用する酸素は分子状酸素、すなわち酸
素ガス自体又は酸素ガスを反応に不活性な希釈剤、例え
ば窒素、炭酸ガスなどで希釈した混合ガスの形とするこ
とができ、空気を用いることもできる。また、この反応
を連続的に実施する際には鉛を含む物質を反応器に加え
ながら反応を行うことで触媒の劣化を抑制できる。この
とき、反応器出口側の酸素分圧を0.8kg/cm2
下とすることで反応器に供給する原料液中の鉛濃度を少
量にして触媒の劣化を抑制できる。反応させるアルデヒ
ド種、アルコール種などの反応原料、反応条件もしくは
反応器形式などにより鉛の添加量、反応器出口の酸素分
圧は特定の値に決めがたいが、酸素条件にあわせて鉛量
を決定して反応器に供給することで、触媒のパラジウム
/鉛の担持組成比(原子比)を3/0.7〜3/1.3
に、パラジウム・鉛金属間化合物の(111)面のX線
回折角(2θ)を38.55〜38.70に、パラジウ
ム金属(3d(3/2)+3d(5/2))/鉛金属
(4f(7/2)×1.75)のX線光電子スペクトル
強度比を1/0.2〜1/0.7と本発明の触媒の状態
を反応中も安定に維持することができる。添加する鉛量
が多い場合には、排水中の鉛を無害化するための処理コ
ストが高くなったり、また反応副生物の蟻酸メチルの量
が多くなるなど好ましくないため、反応器出口側の酸素
分圧は0.4kg/cm2 以下として供給する鉛量を減
らすのが好ましい。更に好ましくは0.2kg/cm2
以下にすることもできるが、反応に必要な酸素を確保せ
ねば酸素不足になり原料アルデヒドの転化率が低下した
り、不都合な副生物が生成するためこれらの悪影響がで
ない範囲で選べばよい。
【0041】反応圧力は減圧から加圧下の任意の広い圧
力範囲で実施することができるが、通常は0.5〜20
kg/cm2 の圧力で実施される。反応器流出ガスの酸
素濃度が爆発範囲(8%)を越えないように全圧を設定
するとよい。このカルボン酸エステル製造反応は、反応
系にアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の化合物
(例えば、酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩な
ど)を添加して反応系のpHを6〜9に保持することが
好ましい。特にpHを6以上にすることで触媒中の鉛成
分の溶解を防ぐ効果がある。これらのアルカリ金属もし
くはアルカリ土類金属の化合物は単独もしくは二種以上
組み合わせて使用することができる。
【0042】本発明の触媒が好適に用いられるアルデヒ
ド濃度の高い反応においては、100℃以上の高温でも
実施できるが、好ましくは30〜100℃である。より
好ましくは60〜90℃である。反応時間は特に限定さ
れるものではなく、設定した条件により異なるので一義
的には決められないが通常1〜20時間である。
【0043】
【発明の実施の形態】以下に実施例、比較例を用いて本
発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例等で用いる
圧力は絶対圧力で表示し、kg/cm2 で示すことにす
る。 <Pd/Pb化合物の(111)面のX線回折角度の測
定>測定は理学製RAD−RAを使用して通常の粉末X
線回折の測定手順に従い、CuKα1線(1.5405
981)を用いて、担持触媒パラジウム・鉛金属間化合
物の(111)面の回折角2θを測定した。測定は特に
高精度に行わねばならない。例えばNationalInstitute
of Standards & Technologyが標準参照物質660として定
めるところのLaB6 化合物の(111)面、(20
0)面を測定し、それぞれの値を37.441、43.
506となるように規準化する。これにより測定精度が
高く再現性のよい結果が得られる。触媒は160℃で真
空排気し、3時間処理することで低分子の吸着/吸蔵成
分を除去した後、測定する。 <X線光電子スペクトルの測定>測定はVG製ESCA
LAB−200−Xを使用して行った。図2に示す如
く、ピーク分離処理した後各ピークの面積を求め、パラ
ジウム金属(3d(3/2)+3d(5/2))/鉛金
属(4f(7/2)×1.75)の面積比及び、パラジ
ウム金属(3d(3/2)+3d(5/2))/有電荷
性鉛(4f(7/2)+4f(5/2))の面積比を求
め、これをピーク強度比とした。図1、図2にそれぞれ
パラジウム(3d)、鉛(4f)の測定例を示す。 <Pd、Pb元素分析>パラジウム・鉛含有担持触媒を
王水で加熱処理し、パラジウム、鉛成分を完全に抽出
し、測定は島津製作所製AA−6400F型原子吸光光
度計を使用して行った。 <参考製造例1>シリカゾル水溶液としてスノーテック
スN−30(日産化学(株)製 商品名SiO2 分:3
0重量%)に硝酸アルミニウム、硝酸マグネシウムをそ
れぞれAl/Si+Al=10モル%、Mg/Si+M
g=10モル%となるように加え溶解させた後、130
℃の温度に設定した噴霧乾燥機で噴霧乾燥して平均粒子
系60μmの球状担体を得た。300℃、ついで600
℃で焼成した後、これを担体として塩化パラジウム、硝
酸鉛を担体100重量部当たりそれぞれパラジウム、鉛
分として5重量部、6.5重量部となるように担持した
後、ヒドラジンで還元して触媒(Pd5.0Pb6.5
/Mg、Al−SiO2 と表記する。)を得た。得られ
た担持触媒のPd/Pb担持組成比は原子比で3/1.
95、パラジウム・鉛金属間化合物の(111)面のX
線回折角(2θ)は38.745度であり、パラジウム
(3d)/鉛(4f)のX線光電子スペクトルの強度比
は1/1.24であった。
【0044】
【実施例1】触媒分離器を備え、液相部が1.2リット
ルの外部循環型ステンレス製気泡塔反応器に参考製造例
1の触媒300gを仕込み、触媒の活性化処理を行っ
た。酢酸鉛を供給原料液中の鉛濃度が100ppmとな
るように溶かした36.7重量%のメタクロレイン/メ
タノール溶液を0.54リットル/hr、NaOH/メ
タノール溶液を0.06リットル/hr連続的に供給し
(アルデヒド濃度約33%に相当)、反応温度80℃、
反応圧力5kg/cm2 で出口酸素濃度が3.5%(酸
素分圧0.175kg/cm2 相当)となるように空気
量を調整しながら反応器に空気を供給した。反応液のp
Hは7.1となるように反応器に供給するNaOH濃度
をコントロールした。活性化処理を50時間で終了し、
触媒を分析したところPd/Pb担持組成比(原子比)
は3/1.09、パラジウム・鉛金属間化合物の(11
1)面のX線回折角(2θ)は38.634度であっ
た。またパラジウム(3d)/鉛(4f)のX線光電子
スペクトルの強度比は1/0.597であった。
【0045】この触媒240gを触媒分離器を備え、液
相部が1.2リットルの外部循環型ステンレス製気泡塔
反応器に仕込み反応を実施した。36.7重量%のメタ
クロレイン/メタノール溶液を0.54リットル/h
r、NaOH/メタノール溶液を0.06リットル/h
rを連続的に反応器供給し(アルデヒド濃度約33%に
相当)、反応温度80℃、反応圧力5kg/cm2 で出
口酸素濃度が4.0%(酸素分圧0.20kg/cm2
相当)となるように空気量を調整しながらMMA生成反
応を行い、10時間経過したところで反応生成物を分析
したところ、メタクロレイン転化率は60.8%、メタ
クリル酸メチルの選択率は91.2%であり、副生物と
してプロピレンが選択率1.4%、蟻酸メチルが0.0
62モル/モルMMA生成していた。
【0046】
【比較例1】参考製造例1の触媒を、出口酸素濃度が
6.0%(酸素分圧0.30kg/cm2 相当)となる
ように空気量を調整しながら反応器に空気を供給した以
外は、実施例1と同様にして触媒を活性化した。活性化
処理を50時間で終了し、触媒を分析したところPd/
Pb担持組成比(原子比)は3/1.03、パラジウム
・鉛金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)
は38.739度であった。またパラジウム(3d)/
鉛(4f)のX線光電子スペクトルの強度比は1/0.
453であった。この触媒を実施例1と全く同一の条件
でMMA生成反応を行い、反応開始後10時間経過した
ところで反応生成物を分析したところ、メタクロレイン
転化率は60.2%、メタクリル酸メチル選択率は8
7.4%であり、副生物としてプロピレンが選択率4.
3%、蟻酸メチルが0.072モル/モルMMA生成し
ていた。 <参考製造例2>富士シリシア社製シリカゲル(キャリ
アクト10)にパラジウム5.0重量部、鉛を3.18
重量部担持した触媒を得た。得られた触媒のPd/Pb
の担持組成比(原子比)は3/0.98、パラジウム・
鉛金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)が
38.927度であった。またパラジウム(3d)/鉛
(4f)のX線光電子スペクトルの強度比は1/0.1
83であった。
【0047】
【実施例2】液相部が6リットルの攪拌槽型反応器に、
参考製造例2の触媒1kgと、触媒のPd/Pb担持組
成比(原子比)を3/1.3とするのに不足する鉛分に
相当する酢酸鉛を溶かしたメタノールとを仕込み、反応
温度90℃、反応圧力5kg/cm2 で、出口酸素濃度
が2.0%(酸素分圧0.10kg/cm2 相当)とな
るように空気量を調整しながら反応器に空気を供給し
て、活性化処理を20時間行った。得られた触媒のPd
/Pb担持組成比は原子比で3/1.27、パラジウム
・鉛金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)
が38.691度であった。またパラジウム(3d)/
鉛(4f)のX線光電子スペクトルの強度比は1/0.
763であった。
【0048】実施例1と同一容量をもつ攪拌槽型反応器
に、この活性化処理を終えた触媒200gを仕込み、反
応器に36.7重量%のメタクロレイン/メタノール溶
液を0.54リットル/hr、NaOH/メタノール溶
液を0.06リットル/hr連続的に供給し、反応温度
80℃、反応圧力5kg/cm2 で、出口酸素濃度が
4.0%(酸素分圧0.20kg/cm2 相当)となる
ように空気量を調整しながら反応器に空気を供給し、M
MA生成反応を行った。反応液のpHが7.1となるよ
うに、反応器に供給するNaOH濃度をコントロールし
た。10時間経過したところで反応生成物を分析したと
ころ、メタクロレイン転化率は57.8%、メタクリル
酸メチル選択率は89.9%であり、副生物としてプロ
ピレンが選択率2.12%、蟻酸メチルが0.103モ
ル/モルMMA生成していた。
【0049】
【実施例3】鉛の担持量を4.2重量部とした以外は参
考製造例1と全く同様にして活性化前の触媒(Pd5.
0Pb4.2/Mg、Al−SiO2 と表記する。)を
得た。得られた触媒のPd/Pbの担持組成比(原子
比)は3/1.29、パラジウム/鉛金属間化合物の
(111)面のX線回折角(2θ)は38.913度で
あり、パラジウム金属(3d)/鉛金属(4f)のX線
光電子スペクトルの強度比は1/0.187であった。
この触媒2kg及び酢酸を10重量%含むメタノールを
30リットルオートクレーブに仕込み、90℃で1時間
攪拌した。水溶液を分析したところ720重量ppmの
鉛イオンが溶解していた。引き続き90℃で、圧力5k
g/cm2 で出口酸素濃度が2.0%(酸素分圧0.1
0kg/cm 2 相当)となるように空気量を調節しなが
ら空気を供給し50時間活性化処理を実施した。活性化
処理後の触媒のPd/Pb担持組成比(原子比)は3/
1.27、パラジウム・鉛金属間化合物の(111)面
のX線回折角(2θ)は38.685度であり、パラジ
ウム金属(3d)/鉛金属(4f)のX線光電子スペク
トルの強度比は1/0.65であった。
【0050】実施例1で用いた触媒分離器を備え、液相
部が1.2リットルの外部循環型ステンレス製気泡塔反
応器を直列に2基連結し、活性化処理を終えた触媒24
0gを仕込み反応を実施した。第一段目の反応器に酢酸
鉛を供給原料液中の鉛濃度が20ppmとなるように溶
かした36.7重量%のメタクロレイン/メタノール溶
液を0.54リットル/hr、NaOH/メタノール溶
液を0.06リットル/hr連続的に供給し、反応温度
80℃、反応圧力5kg/cm2 で出口酸素濃度が4.
0%(酸素分圧0.20kg/cm2 相当)となるよう
に空気量を調整しながら反応器に空気を供給して反応を
行った。触媒懸濁液は液固分離して触媒は反応器に戻し
反応液のみを第二段反応器にNaOH/メタノール溶液
0.06リットル/hrと共に送り、第一段反応器の流
出ガスは第二段反応器に通気する一方、第二段反応器の
出口酸素濃度が2.2%(酸素分圧0.11kg/cm
2相当)となるように不足分の空気を第二段反応器に追
加し反応温度80℃、反応圧力4.6kg/cm2 で反
応を行った。また、第一段反応器、第二段反応器ともに
反応液のpHが7.1となるように反応器に供給するN
aOH濃度をコントロールした。反応生成物を分析した
ところ、メタクロレイン転化率は84.7%、メタクリ
ル酸メチル選択率は90.1%であり副生物としてプロ
ピレンが選択率2.4%、蟻酸メチルが0.073モル
/モルMMA生成していた。
【0051】
【実施例4】液相部が6リットルの攪拌槽に参考製造例
1の触媒1kgを仕込み触媒の活性化処理を行った。3
6.7重量%のメタクロレイン/メタノール溶液を0.
54リットル/hr、酢酸ナトリウム1水和物を30重
量%含む/メタノール溶液を0.06リットル/hr連
続的に反応器に供給し(アルデヒド濃度約33%に相
当、酢酸ナトリウム1水和物3%に相当)、反応温度9
0℃、反応圧力5kg/cm2 で出口酸素濃度が2.0
%(酸素分圧0.10kg/cm2 相当)となるように
空気量を調整しながら反応器に空気を供給した。活性化
処理を50時間で終了し、触媒を分析したところPd/
Pb担持組成比(原子比)は3/1.10、パラジウム
・鉛金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)
は38.632度であった。またパラジウム(3d)/
鉛(4f)のX線光電子スペクトルの強度比は1/0.
614であった。
【0052】活性化を終えた触媒を実施例1と全く同一
の条件でMMA生成反応を行い、反応開始後10時間経
過したところで反応生成物を分析したところ、メタクロ
レイン転化率は59.8%、メタクリル酸メチル選択率
は90.9%であり副生物としてプロピレンが選択率
1.4%、蟻酸メチルが0.053モル/モルMMA生
成していた。
【0053】
【実施例5〜7】実施例4の活性化操作を一部変更し、
表1に示す実施例5〜7の条件で参考製造例1の触媒を
活性化処理を行った。得られた触媒のPd/Pb担持組
成比(原子比)、パラジウム・鉛金属間化合物の(11
1)面のX線回折角(2θ)、パラジウム金属(3d)
/鉛金属(4f)のX線光電子スペクトルの強度比及び
反応生成物の成績をまとめて表1に示した。比較のため
実施例1と全く同一の条件で反応を行った。
【0054】
【表1】
【0055】
【実施例8】富士シリシア社製シリカゲル(商品名:キ
ャリアクト10)100重量部に、パラジウムアンミン
錯体を利用してパラジウムを5.0重量部担持し、引き
続き鉛を2.76重量部、タリウムを0.11重量部を
担持し、ホルマリンで還元して活性化前の触媒(Pd
5.0Pb2.76Tl0.11/SiO2 と表記す
る。)を得た。この触媒を出口酸素濃度を3.0%(酸
素分圧0.15kg/cm 2 )とした以外は実施例2と
同一の活性化処理を施した。得られた触媒のPd/Pb
担持組成比(原子比)は3/1.20、パラジウム・鉛
金属間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)は3
8.682度であり、パラジウム金属(3d)/鉛金属
(4f)のX線光電子スペクトルの強度比は1/0.6
43であった。実施例1と同一容量をもつ攪拌槽型反応
器に活性化を終えた触媒200gを仕込み、メタクロレ
イン/メタノール溶液に酢酸鉛を供給原料液中に鉛濃度
が100ppmとなるように溶かした以外は、実施例1
と同一の操作条件で反応を行った。反応生成物を分析し
たところ、メタクロレイン転化率は62.1%、メタク
リル酸メチル選択率は90.42%であり、副生物とし
てプロピレンが選択率1.77%、蟻酸メチルが0.0
85モル/モルMMA生成していた。
【0056】
【実施例9】Pd5.0Pb2.79Bi0.23Mg
2.0/Al2 3 の組成を持つ活性化前の触媒に対し
て、実施例8と同一の活性化処理を施した。得られた触
媒のPd/Pb担持組成比(原子比)は3/1.24、
パラジウム・鉛金属間化合物の(111)面のX線回折
角(2θ)は38.673度であり、パラジウム金属
(3d)/鉛金属(4f)のX線光電子スペクトルの強
度比は0.595であった。実施例5と同一の操作条件
で反応を行い反応生成物を分析したところ、メタクロレ
イン転化率は60.4%、メタクリル酸メチル選択率は
90.5%であり、副生物としてプロピレンが選択率
1.96%、蟻酸メチルが0.075モル/モルMMA
生成していた。
【0057】
【実施例10】実施例6の活性化を終えた触媒を用い
て、メタクロレインにかえてアクロレインを反応させた
以外は、実施例8と同様の操作及び反応条件で反応を行
い、反応生成物を分析したところアクロレイン転化率は
59.3%、アクリル酸メチル選択率は90.1%であ
り副生物としてエチレンが選択率1.83%、蟻酸メチ
ルが0.086モル/モルMA生成していた。
【0058】
【実施例11】反応器に空気を供給しなかったほかは実
施例2と同様の活性化操作を行い、Pd/Pb担持組成
比が原子比で3/1.28、パラジウム/鉛金属間化合
物の(111)面のX線回折角(2θ)が38.675
度、またパラジウム(3d)/鉛(4f)のX線光電子
スペトルの強度比は1/0.914の触媒を得た。同じ
く実施例2と同様にしてMMA生成反応を行った。メタ
クロレイン転化率は56.3%、メタクリル酸メチル選
択率は90.2%であり、副生物としてプロピレンが選
択率1.95%、蟻酸メチルが0.132モル/モルM
MA生成していた。
【0059】
【実施例12】実施例2の活性化工程を終えて得られ
た、Pd/Pb担持組成比が原子比で3/1.27、パ
ラジウム・鉛金属間化合物の(111)面のX線回折角
(2θ)が38.691度、パラジウム(3d)/鉛
(4f)のX線光電子スペクトルの強度比が1/0.7
63の触媒200gを実施例1と同一容量をもつ攪拌槽
型反応器に仕込み、反応器に酢酸鉛を供給原料中の鉛濃
度が20ppmとなるように溶かした36.7重量%の
メタクロレイン/メタノール溶液を0.54リットル/
hr、NaOH/メタノール溶液を0.06リットル/
hr連続的に供給し、反応温度80℃、反応圧力5kg
/cm2 で、出口酸素濃度が4.0%(酸素分圧0.2
0kg/cm2 相当)となるように空気量を調整しなが
ら反応器に空気を供給し、MMA生成反応を行った。反
応液のpHが7.1となるように、反応器に供給するN
aOH濃度をコントロールした。50時間経過したとこ
ろで触媒を一部抜き出し分析したところPd/Pb担持
組成比(原子比)は3/1.10、パラジウム・鉛金属
間化合物の(111)面のX線回折角(2θ)は38.
611度であり、パラジウム金属(3d)/鉛金属(4
f)のX線光電子スペクトルの強度比は1/0.428
であった。この条件でさらに10時間反応を行い反応生
成物を分析したところ、メタクロレイン転化率は63.
2%、メタクリル酸メチル選択率は91.3%であり、
副生物としてプロピレンが選択率1.1%、蟻酸メチル
が0.052モル/モルMMA生成していた。
【0060】
【発明の効果】本発明の活性化方法により、アルデヒド
とアルコールを分子状酸素と反応させてカルボン酸エス
テルを製造するに際し、アルデヒドの濃度及び反応温度
を高めて経済性を改善した反応条件においても、アルデ
ヒドおよびアルコール基準の収率を同時に改善する触媒
の提供を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】Pd(3d)のX線光電子スペクトル例を示す
スペクトル図である。
【図2】Pb(4f)のX線光電子スペクトル及びカー
ブフィッティング結果を示すスペクトル図である。
【符号の説明】
1 Pb4f7/2(Pb0) 2 Pb4f5/2(Pb0) 3 Pb4f7/2(PbOX) 4 Pb4f5/2(PbOX) 5 Si2sのX線サテライト(MgKα3) 6 Si2sのX線サテライト(MgKα4)
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/06 - 38/74 C07C 67/00 - 67/62 JSTPlus(JOIS) CAplus(STN)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルデヒドとアルコール及び分子状酸素
    からのカルボン酸エステル製造に用いるパラジウム・鉛
    含有担持触媒を、鉛を含む物質の存在下、反応器出口側
    の酸素分圧が0〜0.2kg/cm2 で、アルデヒド及
    びアルコールと反応させることを特徴とするカルボン酸
    エステル製造用触媒の活性化方法。
  2. 【請求項2】 アルデヒドとアルコール及び分子状酸素
    からのカルボン酸エステル製造に用いるパラジウム・鉛
    含有担持触媒を、鉛を含む物質の存在下、反応器出口側
    の酸素分圧が0〜0.2kg/cm2 で、アルコールと
    反応させることを特徴とするカルボン酸エステル製造用
    触媒の活性化方法。
  3. 【請求項3】 活性化されたパラジウム・鉛含有担持触
    媒のパラジウム/鉛の担持組成比が原子比で3/0.7
    〜3/1.3であり、パラジウム・鉛金属間化合物の
    (111)面のX線回折角(2θ)が38.55〜3
    8.70である請求項1又は2記載のカルボン酸エステ
    ル製造用触媒の活性化方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載のカルボン酸エステ
    ル製造用触媒の活性化を行った後に、酸素分圧0.1〜
    0.4kg/cm2 、鉛濃度1〜200ppmで、アル
    デヒド及びアルコールと反応させることを特徴とするカ
    ルボン酸エステル製造用触媒の活性化方法。
  5. 【請求項5】 アルデヒドがメタクロレイン、アクロレ
    イン又はこれらの混合物であり、アルコールがメタノー
    ルである請求項1、2又は3記載のカルボン酸エステル
    製造用触媒の活性化方法。
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