JP3509819B2 - シアン化水素の製造法 - Google Patents

シアン化水素の製造法

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泰治 松崎
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はホルムアミドを原料とし
てシアン化水素を製造する方法に関する。シアン化水素
は、主としてメタクリル酸エステルや乳酸、その他各種
有機合成原料として、あるいは冶金、鉱業用に欠かせな
い基礎化学品であり、また最近では医薬品や農薬等の合
成原料用途も増加している。
【従来の技術】
【0002】シアン化水素の工業的な製造方法として
は、ホルムアミドの熱分解やメタンのアンモ酸化などに
よる方法が行なわれ、またプロピレンをアンモ酸化して
アクリロニトリルを製造する際の副生物としても多量に
製造される。ホルムアミドの熱分解によるシアン化水素
の製造は、ホルムアミド1モルからシアン化水素と水が
各1モル生成する下記の(1)式で表される。また、こ
の際にホルムアミドからアンモニアと一酸化炭素が生成
する(2)式で示される反応が併発する。 HCONH2 → HCN + H2 O (1) HCONH2 → NH3 + CO (2) ホルムアミドから効率よくシアン化水素を製造するため
には、上記(1)式に示す反応を速やかに進行せしめる
とともに、(2)式の反応を出来る限り抑制しなければ
ならず、このため従来より(1)式の反応に対して高い
活性と選択性を有する触媒の開発研究が行われてきた。
例えば、米国特許第2,086,507 号には溶融マンガン酸化
物がホルムアミドからシアン化水素を製造する触媒とし
て有効であることが記載されている。また、米国特許第
2,534,000号には触媒としてマンガン酸化物を使い、し
かも真空下で効率よくホルムアミドを蒸発させることに
よりシアン化水素を選択性良く製造する方法が記載され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題点】しかしながら、従来
より用いられているこれらの触媒は、活性は高いがシア
ン化水素への選択性はそれほど高くなく、アンモニアが
10%前後副生するという問題がある。アンモニアの副
生は、シアン化水素の収率を低下させるのみならず、液
体状態のシアン化水素の重合を促進する作用があること
から、シアン化水素を単離するに際し、予め反応ガスを
硫酸等で洗浄しアンモニアを除去しなければならない。
硫酸とアンモニアから生成する硫安は、化学工業におい
て副生物として多量に排出されているが、肥料向けには
土壌の酸性化のために最近では歓迎されず、環境保護運
動が高まる中でその処理の問題が回避できない。このよ
うにアンモニアの副生は、シアン化水素製造コストの悪
化と硫安の処理問題を引き起こすことになる。そのため
アンモニア、一酸化炭素の副生を抑制し、シアン化水素
を選択性良く製造できる触媒の開発が望まれている。
【0004】
【課題点を解決するための手段】本発明者等は、上述の
如き従来の方法における欠点を解消し、ホルムアミドを
熱分解し高収率でシアン化水素を製造する方法に関し、
鋭意検討を重ねた結果、アルカリ金属を含有するマンガ
ン酸化物の存在下、ホルムアミドを250〜550℃で
接触熱分解することにより目的が達成されることを見出
し、本発明を完成した。即ち本発明の目的は、比較的温
和な条件下、高収率でシアン化水素を製造し得る方法を
提供することにあり、その骨子は、アルカリ金属を含有
するマンガン酸化物の存在下に、ホルムアミドを250
〜550℃で接触熱分解することを特徴とするシアン化
水素の製造方法にある。
【0005】以下に、本発明の方法について詳細に説明
する。本発明に用いられる触媒はアルカリ金属を含有す
るマンガン酸化物であり、アルカリ金属のマンガン酸化
物に対するモル比の値は、0.001〜0.2、より好
ましくは0.01〜0.15の範囲である。 アルカリ
金属としては、Li、Na、K、Rb、Cs、Frがあ
るが、その中で特にNa、K、Rb、Csが好ましい。
アルカリ金属を含有するマンガン酸化物は、その調製方
法に特に制限はないが通常、アルカリ金属塩とマンガン
塩との混合物を焼成し調製する。アルカリ金属塩および
マンガン塩は、焼成により酸化物に変わり得るものであ
ればよく、特に硝酸塩、炭酸塩、有機カルボン酸塩が用
いられる。焼成温度は、アルカリ金属塩とマンガン塩が
それぞれ熱分解し酸化物に変化する温度以上であれば良
く、一般に300〜1000℃、特に350〜800℃
の温度範囲である。また、本発明に用いられるマンガン
酸化物は、MnOが主体であり、従ってMnOの酸化を
防ぐために、焼成は還元雰囲気下で実施するのが好まし
い。
【0006】本発明の方法において、アルカリ金属を含
有するマンガン酸化物は通常固定床触媒として使用され
るが、工業的規模で実施する場合には圧力損失を小さく
するために、必要により触媒を適当な形状と大きさに成
型して用いることも可能である。本発明での反応温度
は、250〜550℃、好ましくは300〜500℃の
範囲である。これより低い温度では反応速度が小さくな
り、またこれより高い温度ではシアン化水素への選択率
が低下する。本発明において、反応圧力は常圧乃至真空
下で実施されるが、ホルムアミドをガス化する際の分解
を抑制したり、反応時のシアン化水素への選択性を向上
させるためにはホルムアミドの分圧が低いほうが好まし
く、従って真空下、特に10〜300mmHgの圧力範
囲が好適である。また、反応にはホルムアミドを不活性
なガスで希釈してホルムアミド分圧を下げることも効果
的である。希釈用のガスとしてはヘリウム、アルゴン、
窒素、二酸化炭素などを上げることができる。さらに、
酸素、或いは酸素を不活性なガスに混合したものを用い
ることにより、微量副生するカーボンやタール状有機物
を燃焼させそれらが触媒表面に付着するのを抑制し、触
媒活性を長期間維持できる効果もある。
【0007】
【発明の効果】本発明は、以上のごとくアルカリ金属を
含有するマンガン酸化物触媒を使用することによって、
副生するアンモニアを極力抑制し、ホルムアミドから高
収率でシアン化水素を製造することを可能ならしめる方
法を提供するもので、その工業的価値は極めて大きい。
【0008】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく
説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を
限定されるものではない。比較例1 1)触媒調製:炭酸マンガン(中央電気工業製 SPグ
レード Mn44.3%)80g(0.645モル)を
電気炉に入れ、水素気流下、450℃で8時間加熱し
た。ここで得られた酸化マンガンを破砕し10〜20メ
ッシュに揃えた。2)反応:上述の方法で得た酸化マン
ガン3.0gを、温度計鞘管が中心部軸方向にある内径
10φ×30cm石英管に充填し、触媒層下部の温度を
400℃に維持するように加熱した。また、触媒層の上
部15cmには3〜2φ×3mm石英ラシヒリングを充
填し、100〜400℃に加熱してホルムアミドの蒸発
部とした。反応管内を100mmHgに保ちながら、ホ
ルムアミドを10g/時間を240ml/時間の割合で
反応管頭頂部から系内に導入した。
【0009】反応管底部を出た反応ガスを50℃以下に
冷却し、3方向ボールバルブを介して10%NaOH水
溶液を入れた吸収瓶、10%硫酸を入れた吸収瓶を経て
真空コントロール部に導入した。サンプリングライン
は、3方向ボールバルブで切替え、水150mlの入っ
た吸収瓶、10%NaOH水溶液150mlの入った吸
収瓶を経て真空コントロール部に繋いだ。反応開始後5
時間目で反応ガスを1時間サンプリングした。水、Na
OH水溶液に溶解したシアン化水素は、硝酸銀滴定で定
量した。また、水に溶解したアンモニアはイオンクロマ
トグラフで、未反応ホルムアミドはガスクロマトグラフ
でそれぞれ定量した。その結果、ホルムアミド反応率9
9.5%、シアン化水素収率89.3%、アンモニア収
率10.2%であった。
【0010】実施例1 1)触媒調製:炭酸マンガン51.5gに、水30gに
溶解した炭酸ナトリウム(和光純薬)0.88gを加
え、1時間混練した。その後、110℃で15時間乾燥
し、10%水素−窒素気流中450℃で5時間焼成して
から、破砕して10〜20メッシュに揃えたものを30
g得た。 2)反応:上記触媒を充填した以外は、比較例1と同様
にしてホルムアミド分解反応を実施した。その結果、ホ
ルムアミド反応率98.9%、シアン化水素収率93.
0%、アンモニア収率5.5%であった。
【0011】実施例2、3 ナトリウムに代えて、他のアルカリ金属を添加したマン
ガン酸化物を触媒として使用した以外は、実施例1と同
様にしてホルムアミド分解反応を行った。その結果を比
較例1、実施例1の結果と合わせて表1に示す。
【0012】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 博文 新潟県新潟市太夫浜字新割182番地 三 菱瓦斯化学株式会社 新潟研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−21709(JP,A) 米国特許2534000(US,A) 米国特許2086507(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01C 3/02 CA(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ金属を含有するマンガン酸化物の
    存在下、ホルムアミドを250〜550℃で接触熱分解
    することを特徴とするシアン化水素の製造法。
  2. 【請求項2】アルカリ金属が、Na、K、Rb、Csで
    ある請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】アルカリ金属のマンガン酸化物に対するモ
    ル比の値が0.001〜0.2である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。
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DE69416648T DE69416648T2 (de) 1993-12-06 1994-11-04 Verfahren zur Herstellung von Cyanwasserstoffsäure
EP94117415A EP0657384B1 (en) 1993-12-06 1994-11-04 Process for producing hydrogen cyanide
ES94117415T ES2130332T3 (es) 1993-12-06 1994-11-04 Procedimiento de preparacion de acido cianhidrico.
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