JP3553710B2 - Method for producing methanol - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタノールの新規な製造方法に関する。メタノールは各種化学製品の中間原料として、また、それ自身、溶剤、自動車用燃料、火力発電用燃料として安価で汎用性の高い有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】
一酸化炭素と水素からメタノールを製造する方法は、古くから工業的に実施されている。例えば、1913年ドイツのBASF社により、Cr,Zn等の酸化物を主成分とする触媒を用い、300℃以上、100気圧以上の条件で水性ガスからメタノールを含む含酸素化合物の製造の可能性が示され、その後、いわゆる高圧法メタノールの製造方法が各国で開始された。1959年には、イギリスのICI社により、合成ガスの高レベルの脱硫技術を背景に、CuOを主成分とする触媒を用いて従来よりも低温、低圧下、即ち、200℃〜300℃、50〜150気圧の条件で反応を行う、いわゆる低圧法メタノールの製造方法が開発された。その後も触媒及びプロセスの改良がなされ、現在では、メタノールの工業的製造方法の殆どが銅系触媒を使用し、反応温度200℃、反応圧力100気圧程度の低圧法で実施されている。
【0003】
一酸化炭素と水素からのメタノール合成の反応は次式で示すように発熱反応である。
CO + 2H → CHOH ΔH298=−21.7 kcal/mol
従って、反応条件が低温、高圧であるほどメタノール合成には有利である。より低温で高活性な触媒は、原料ガスの転化率を著しく向上させることにより、未反応のガスを反応系へ再循環する必要がなくなるという点で、また、合成ガスの製造工程よりも低圧で高いメタノール生成活性を示す触媒は、原料の合成ガスをメタノール反応器へ導入するにあたり、昇圧する必要がなくなるという点で工業的に極めて有利である。
【0004】
低温及び低圧、例えば160℃以下、50気圧以下の反応条件で、ある程度の活性を有する低温・低圧活性触媒としていくつかの触媒が知られている。中でも活性の高い触媒として、銅あるいはニッケル触媒が知られている。しかし、ニッケル触媒を用いると、極めて毒性の強いニッケルカルボニルが生成することが知られており、その取扱いは極めて困難である。例えば、特公昭63−51130号公報には、一酸化炭素と水素とを銅酸化物を除く銅化合物とナトリウムアルコキサイドあるいはカリウムアルコキサイドを触媒として反応させて含酸素有機化合物を合成する方法が開示されている。
【0005】
例えば、特公平6−2686(WO86/03190)では、アドキン法によって調製した銅触媒、アルカリ金属アルコキサイドとからなる触媒の存在下において、反応器中の液体反応媒質がメタノールおよびギ酸メチルに加えて、同一温度における純粋メタノールのものより低い誘電恒数を有する少なくとも50容量%の非極性有機溶媒を使用して、液相中で一酸化炭素と水素からメタノールを製造する方法が開示されている。
【0006】
また、Appl. Catal.,103,105−122(1993)では、一酸化炭素と水素によるメタノール合成において、銅クロマイト触媒、カリウムメトキサイド(またはナトリウムメトキサイド)を用いると、従来の方法に比べ、反応温度が約100℃低くなり、リサイクルガス量が大幅に少なくなると報告されている。
【0007】
また、例えば、米国特許第4,992,480号、同4,935,395号明細書には、Cu,Ni,Pd,Co,Ru,Mo,Feから選ばれた金属のカルボニル化合物とアルコキサイドを触媒とした均一触媒を使用して合成ガスからメタノールを製造する方法が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らが検証した限りにおいては、いずれの触媒も活性が十分とはいえない上に、活性の劣化が激しい、あるいは、特にカルボニル化合物等は取扱いが困難である等の問題を有しており、工業的に実施するにはいまだ不十分である。従って、低温・低圧の反応条件下で更に高活性な触媒が強く切望されているのが現状である。
【0009】
本発明の目的は、低温、低圧の反応条件下で一酸化炭素と水素からメタノールを製造するための高活性な触媒を用いる新規な製造方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは工業的に有利な160℃以下の低温及び50気圧以下の低圧で高活性が得られる触媒について鋭意検討した結果、銅化合物を含む触媒中に白金族金属を共存させることにより、より高い活性でメタノールが生成することを見出し本発明を完成するに至った。
【0011】
すなわち本発明は、溶媒の存在下、一酸化炭素と水素から含酸素化合物を製造するにあたり、(1)2価の銅化合物、(2)ハロゲン化パラジウム、酸化パラジウム、シアン化パラジウム、酢酸パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム、ハロゲン化白金、酸化白金、シアン化白金、硫酸白金、硝酸白金から選ばれる少なくとも1種の白金族金属化合物及び(3)金属アルコキサイドから構成される触媒を使用することを特徴とするメタノールの製造方法である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0013】
本発明の方法で使用する2価の銅化合物とは、具体的には、塩化銅(II)、臭化銅(II)、ヨウ化銅(II)、あるいは硫酸銅、スルファミン酸銅、リン酸銅、炭酸銅のような、ハロゲン化水素、硫酸、リン酸等の鉱酸から誘導される無機の銅塩や、酢酸銅(II)、ギ酸銅(II)、シュウ酸銅(II)、オレイン酸銅(II)、ステアリン酸銅(II)、ナフテン酸銅(II)、安息香酸銅(II)、クエン酸銅(II)、酒石酸銅(II)のようなカルボン酸銅などが挙げられる。また、銅アセチルアセトナート(II)、銅アルコキサイド(II)、シアン化銅(II)、チオシアン酸銅(II)も用いることができる。しかしながら、これらの銅化合物以外を使用しても本発明を限定するものではない。
【0014】
これらの2価の銅化合物を触媒として使用する際、中でも塩酸、臭化水素酸、硫酸などの鉱酸等から誘導される2価の銅化合物である塩化銅(II)、臭化銅(II)、硫酸銅(II)等が好ましい。
【0015】
本発明の方法において、使用する銅化合物の量は、使用される溶媒の量に対して適宜決定される。銅化合物の使用量は少量で充分であるが、多すぎるとかえって活性が低下する。従って、銅化合物の使用量は溶媒に対して0.5〜30wt%の範囲であり、好ましくは1〜30wt%の範囲である。
【0016】
本発明の方法で使用する白金族化合物とは、具体的には、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウムのようなハロゲン化パラジウムや、酸化パラジウム、シアン化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウムなどのパラジウム化合物に加え、塩化白金、臭化白金、ヨウ化白金などのハロゲン化白金、酸化白金、シアン化白金、硫酸白金、硝酸白金などの白金化合物が挙げられる。これらの白金族金属化合物の中でも、塩酸、臭化水素酸、硫酸等の鉱酸から誘導されるパラジウム及び白金の化合物、即ち、塩化パラジウム、臭化パラジウム、硫酸パラジウム、塩化白金、臭化白金、硫酸白金等が好ましい。しかしながら、これら以外のパラジウム化合物は白金化合物を使用しても本発明を限定するものではない。
【0017】
本発明の方法で使用する白金族化合物の量は、銅化合物中の銅のモル数に対する白金族金属のモル数により適宜決定される。白金族金属化合物の使用量は少量の使用で充分であるが、多すぎるとかえって活性が低下する。従って、白金族金属化合物の使用量は、銅化合物中の銅のモル数に対する白金族金属化合物中の白金族金属のモル数として、0.1〜300wt%の範囲であり、好ましくは0.3〜30wt%の範囲である。
【0018】
本発明で使用する金属アルコキサイドは、Li,Na,Kから選ばれた少なくとも1種以上の金属のアルコキサイドである。この中でも、金属としてNa,Kが好ましい。また、アルコキサイドは炭素数1〜10のアルコキサイドが使用される。この中でも、アルコールから誘導されるメトキサイド、エトキサイド、プロポキサイド、ブトキサイドが好ましく、特にメトキサイドが好ましい。
【0019】
本発明の方法において、金属アルコキサイドの使用量は銅化合物の使用量に対して適宜決定される。金属アルコキサイドの使用量が少なすぎると触媒効果が充分に得られず、多すぎると反応を阻害するため好ましくない。従って、金属アルコキサイドの使用量は銅化合物の重量の0.1〜30倍の範囲であり、好ましくは0.3〜10倍の範囲である。
【0020】
本発明で使用する溶媒としては、特に制限はないが、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジフェニルエーテルのようなエーテル類、グライム、ジグライム、トリグライムのようなグライム類、酢酸メチル、プロピオン酸エチルのようなエステル類、ヘキサノール、ヘプタノールのような炭素数が6以上のアルコール類、ヘキサン、ベンゼン、デカリン、クロルベンゼンのような炭化水素、ハロゲン化炭化水素類が好ましく使用される。また、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドンのような非プロトン性極性溶媒も使用することができる。これらの中でも、エーテル類やグライム類が特に好ましい。
【0021】
本発明の方法で使用する(1)2価の銅化合物、(2)白金族金属化合物及び(3)金属アルコキサイドは、前もって混合して使用しても、また、そのまま溶媒に順次投入して使用してもメタノールの合成触媒として効果があり、いずれの方法も使用できる。
【0022】
本発明では、160℃以下の低温においても優れたメタノール活性を有する触媒を使用するものであるが、反応は40〜200℃の温度範囲で行うことができる。反応温度が200℃を超えると転化率が著しく低下する。一方、反応温度が40℃未満では反応速度が小さく実用的ではない。好ましくは、60〜180℃の範囲である。さらに好ましくは80〜160℃の範囲である。しかし、反応熱の回収等を含めた総合的な経済性等を考慮して、これ以上の温度で実施しても本発明の方法を限定するものではない。
【0023】
原料の一酸化炭素及び水素には窒素や二酸化炭素が含有されていても使用することができるが、二酸化炭素は少ない方が好ましい。また、硫黄化合物や水分は場合によってはメタノール合成の反応を開始する前に、これらを痕跡量まで除去しておくことが望ましい。一酸化炭素と水素の混合比は1:0.5〜1:5の範囲である。水素の一酸化炭素に対する使用量が化学量論比である2よりも大きいとメタノールの選択率は向上するが、更に大きくなれば過剰の水素が利用されずに残るために不経済である。従って、実用的には1:1.5〜1:2.5の範囲が好ましい。
【0024】
本発明の方法では、反応圧力が高いほどメタノール活性は高くなるが、合成ガスを昇圧することなく反応器へ供給するための実用的な圧力として50kg/cm−G以下が好ましい。しかしながら、これ以上の圧力での実施も本発明の範疇に含まれるものである。
【0025】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【0026】
実施例1
塩化銅(II)(CuCl)1.34g(10mmol)、ナトリウムメトキサイド1.6g(30mmol)、塩化パラジウム0.178g(1mmol)、ジオキサン20mlを内容積70mlのオートクレーブへ窒素中で仕込み、室温でCO/H=1/2(モル比)の合成ガスを50kg/cm−Gまで圧入し、反応温度120℃で3時間反応を行った。分析の結果、CO転化率96%、メタノール選択率99%以上の反応成績が得られた。圧力の吸収は約30分で終了し、この圧力の低下が認められた時間を反応時間とした場合の溶媒基準の収量[STY(Space time yield)]は202g−MeOH/l/hrであった。又この反応において、反応中に銅(II)が還元されることによる銅鏡の析出は、反応後に確認してもほとんど見られなかった。
【0027】
実施例2
塩化銅(II)の仕込み量を2.01g(15mmol)にし、塩化パラジウムの仕込み量を0.089g(0.5mmol)にした以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率96%の反応成績が得られた。また、STYは185g−MeOH/l/hrであった。
【0028】
実施例3
ナトリウムメトキサイドに替えてカリウムメトキサイド2.1g(30mmol)を用い、塩化パラジウムの仕込み量を0.089g(0.5mmol)にした以外は実施例1と同様の反応条件で反応を行った結果、CO転化率95%の反応成績が得られた。また、STYは133g−MeOH/l/hrであった。
【0029】
実施例4
塩化パラジウムに替えて臭化パラジウム0.266g(1mmol)を用いた以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率96%の反応成績が得られた。また、STYは185g−MeOH/l/hrであった。
【0030】
実施例5
塩化銅(II)(CuCl)2.68g(20mmol)、ナトリウムメトキサイド1.6g(30mmol)、硫酸パラジウム・2水和物0.119g(0.5mmol)、トリグライム20mlを用い、反応圧力60kg/cm−G、反応温度150℃の条件で、実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率95%の反応成績が得られた。また、STYは121g−MeOH/l/hrであった。
【0031】
実施例6
塩化パラジウムに替えて酢酸パラジウム0.112g(0.5mmol)を用いた以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率95%の反応成績が得られた。また、STYは120g−MeOH/l/hrであった。
【0032】
実施例7
塩化パラジウムに替えて塩化白金0.266g(1mmol)を用いた以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率96%の反応成績が得られた。また、STYは187g−MeOH/l/hrであった。
【0033】
実施例8
塩化銅(II)に替えて臭化銅(II)(CuBr)3.35g(15mmol)を用い、塩化パラジウム0.267g(1.5mmol)を用いた以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率95%の反応成績が得られた。また、STYは172g−MeOH/l/hrであった。
【0034】
実施例9
塩化銅(II)に替えて硫酸銅(II)(CuSO)1.60g(10mmol)を用いた以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率95%の反応成績が得られた。また、STYは125g−MeOH/l/hrであった。
【0035】
実施例10
塩化銅(II)に替えて硫酸銅(II)(CuSO)1.60g(10mmol)を用い、塩化パラジウムに替えて臭化白金0.355g(1mmol)を用い、反応圧力40kg/cm−G、反応温度100℃の条件で、実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率95%の反応成績が得られた。また、STYは95g−MeOH/l/hrであった。
【0036】
比較例1
塩化第一銅(CuCl)1g(10mmol)、ナトリウムメトキサイド1.6g(30mmol)、ジオキサン20mlをオートクレーブへ仕込み、室温でCO/H=1/2(モル比)の合成ガスを50kg/cm−Gまで圧入し、反応温度120℃で3時間反応を行った。分析の結果、CO転化率は80%であった。また、STYは78g−MeOH/l/hrであった。但し、この反応においては、反応中に銅(I)が還元されることによる銅鏡の析出が反応後に確認された。
【0037】
比較例2
塩化パラジウムを用いなかった以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率94%の反応成績が得られた。また、STYは62g−MeOH/l/hrであった。
【0038】
比較例3
塩化銅(II)に替えて臭化銅(II)(CuBr)3.35g(15mmol)を用い、そして塩化パラジウムを用いなかった以外は実施例1と同様に反応を行った結果、CO転化率94%の反応成績が得られた。また、STYは60g−MeOH/l/hrであった。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、一酸化炭素と水素からメタノールを製造する方法において、溶媒の存在下、2価の銅化合物および金属アルコキサイド化合物を触媒に、白金族金属を共存させて反応させることにより、160℃以下、50気圧以下の反応条件下でも公知触媒よりもはるかに優れたメタノール活性(STYとして比較)を示し、また90%以上の一酸化炭素転化率が得られた。この結果、未反応の合成ガスを反応系へ再循環する必要がなくなる上に、合成ガス製造工程よりも低圧でメタノール合成反応が可能となるため、原料の合成ガスを昇圧する必要がなくなる等、工業的に有利な製造方法である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel method for producing methanol. Methanol is an inexpensive and highly versatile useful compound as an intermediate material for various chemical products and as a solvent itself, a fuel for automobiles, and a fuel for thermal power generation.
[0002]
[Prior art]
A method for producing methanol from carbon monoxide and hydrogen has been industrially practiced for a long time. For example, in 1913, the possibility of producing an oxygen-containing compound containing methanol from water gas at a temperature of 300 ° C. or more and 100 atm or more using a catalyst containing oxides such as Cr and Zn as main components by BASF, Germany. After that, so-called high-pressure methanol production methods were started in various countries. In 1959, the company ICI of the United Kingdom made use of CuO-based catalysts at a lower temperature and lower pressure, that is, 200-300 ° C., 50 A process for producing so-called low-pressure methanol in which the reaction is carried out at a pressure of ~ 150 atm has been developed. Since then, catalysts and processes have been improved. At present, most of the industrial production methods of methanol use a copper-based catalyst and are carried out by a low pressure method at a reaction temperature of 200 ° C. and a reaction pressure of about 100 atm.
[0003]
The reaction of methanol synthesis from carbon monoxide and hydrogen is an exothermic reaction as shown in the following equation.
CO + 2H 2 → CH 3 OH ΔH 298 = -21.7 kcal / mol
Therefore, the lower the temperature and the higher the reaction conditions, the more advantageous for methanol synthesis. Higher activity catalysts at lower temperatures significantly improve the conversion rate of the raw gas, eliminating the need to recycle unreacted gas to the reaction system, and at a lower pressure than the synthesis gas production process. A catalyst exhibiting high methanol production activity is industrially extremely advantageous in that it does not need to be pressurized when introducing a raw material synthesis gas into a methanol reactor.
[0004]
Some catalysts have been known as low-temperature / low-pressure active catalysts having a certain degree of activity under low-temperature and low-pressure conditions, for example, at 160 ° C. or less and 50 atm or less. Among them, a copper or nickel catalyst is known as a highly active catalyst. However, it is known that when a nickel catalyst is used, extremely toxic nickel carbonyl is generated, and handling thereof is extremely difficult. For example, JP-B-63-51130 discloses a method of synthesizing an oxygen-containing organic compound by reacting carbon monoxide and hydrogen with a copper compound other than copper oxide using sodium alkoxide or potassium alkoxide as a catalyst. Is disclosed.
[0005]
For example, in Japanese Patent Publication No. 6-2686 (WO86 / 03190), in the presence of a copper catalyst prepared by the Adkin method and a catalyst comprising an alkali metal alkoxide, the liquid reaction medium in the reactor is added to methanol and methyl formate, A method is disclosed for producing methanol from carbon monoxide and hydrogen in a liquid phase using at least 50% by volume of a non-polar organic solvent having a lower dielectric constant than that of pure methanol at the same temperature.
[0006]
In addition, Appl. Catal. , 103, 105-122 (1993), when a copper chromite catalyst and potassium methoxide (or sodium methoxide) are used in methanol synthesis using carbon monoxide and hydrogen, the reaction temperature is about 100 ° C. as compared with the conventional method. And the amount of recycled gas is reported to be significantly reduced.
[0007]
Further, for example, U.S. Pat. Nos. 4,992,480 and 4,935,395 disclose a carbonyl compound and alkoxide of a metal selected from Cu, Ni, Pd, Co, Ru, Mo and Fe. A method for producing methanol from synthesis gas using a homogeneous catalyst as a catalyst is disclosed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As far as the present inventors have verified, none of the catalysts has sufficient activity, and furthermore, there is a problem that the activity is severely degraded, or particularly, carbonyl compounds and the like are difficult to handle. And it is still insufficient for industrial implementation. Therefore, at present, there is a strong desire for a catalyst having higher activity under low-temperature and low-pressure reaction conditions.
[0009]
An object of the present invention is to provide a novel production method using a highly active catalyst for producing methanol from carbon monoxide and hydrogen under low-temperature, low-pressure reaction conditions.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied industrially advantageous catalysts capable of obtaining high activity at a low temperature of 160 ° C. or lower and a low pressure of 50 atm or lower.As a result, by allowing a platinum group metal to coexist in a catalyst containing a copper compound, The inventors have found that methanol is produced with higher activity, and have completed the present invention.
[0011]
That is, in the present invention, in producing an oxygen-containing compound from carbon monoxide and hydrogen in the presence of a solvent, (1) a divalent copper compound, (2) palladium halide, palladium oxide, palladium cyanide, palladium acetate, A catalyst comprising at least one platinum group metal compound selected from palladium sulfate, palladium nitrate, platinum halide, platinum oxide, platinum cyanide, platinum sulfate, platinum nitrate and (3) metal alkoxide is used. Is a method for producing methanol.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0013]
Specific examples of the divalent copper compound used in the method of the present invention include copper (II) chloride, copper (II) bromide, copper (II) iodide, copper sulfate, copper sulfamate, and phosphoric acid. Inorganic copper salts derived from mineral acids such as hydrogen halide, sulfuric acid and phosphoric acid such as copper and copper carbonate; copper (II) acetate, copper (II) formate, copper (II) oxalate and olein Copper carboxylate such as copper (II) acid, copper (II) stearate, copper (II) naphthenate, copper (II) benzoate, copper (II) citrate, copper (II) tartrate and the like. In addition, copper acetylacetonate (II), copper alkoxide (II), copper cyanide (II), and copper (II) thiocyanate can also be used. However, the use of other than these copper compounds does not limit the present invention.
[0014]
When these divalent copper compounds are used as a catalyst, copper (II) chloride and copper bromide (II), which are divalent copper compounds derived from mineral acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid and sulfuric acid, among others, ), Copper (II) sulfate and the like.
[0015]
In the method of the present invention, the amount of the copper compound used is appropriately determined based on the amount of the solvent used. A small amount of the copper compound is sufficient, but if it is too large, the activity is rather reduced. Therefore, the amount of the copper compound used is in the range of 0.5 to 30 wt%, preferably 1 to 30 wt%, based on the solvent.
[0016]
The platinum group compound used in the method of the present invention, specifically, palladium chloride, palladium bromide, palladium halides such as palladium iodide, palladium oxide, palladium cyanide, palladium sulfate, palladium nitrate and the like In addition to the palladium compound, platinum halides such as platinum chloride, platinum bromide and platinum iodide, platinum compounds such as platinum oxide, platinum cyanide, platinum sulfate and platinum nitrate can be mentioned. Among these platinum group metal compounds, hydrochloric acid, hydrobromic acid, compounds of palladium and platinum derived from mineral acids such as sulfuric acid, that is, palladium chloride, palladium bromide, palladium sulfate, platinum chloride, platinum bromide, Platinum sulfate and the like are preferred. However, the use of a platinum compound as a palladium compound other than these does not limit the present invention.
[0017]
The amount of the platinum group compound used in the method of the present invention is appropriately determined by the number of moles of the platinum group metal relative to the number of moles of copper in the copper compound. It is sufficient to use a small amount of the platinum group metal compound, but if it is too large, the activity is rather reduced. Therefore, the amount of the platinum group metal compound used is in the range of 0.1 to 300 wt%, preferably 0.3% by weight, as the number of moles of the platinum group metal in the platinum group metal compound with respect to the number of moles of copper in the copper compound. -30% by weight.
[0018]
The metal alkoxide used in the present invention is an alkoxide of at least one metal selected from Li, Na, and K. Among them, Na and K are preferable as the metal. Alkoxides having 1 to 10 carbon atoms are used. Among them, methoxide, ethoxide, propoxide and butoxide derived from alcohol are preferred, and methoxide is particularly preferred.
[0019]
In the method of the present invention, the amount of the metal alkoxide used is appropriately determined based on the amount of the copper compound used. If the amount of the metal alkoxide is too small, a sufficient catalytic effect cannot be obtained, and if the amount is too large, the reaction is inhibited, which is not preferable. Therefore, the amount of the metal alkoxide used is in the range of 0.1 to 30 times, preferably 0.3 to 10 times the weight of the copper compound.
[0020]
The solvent used in the present invention is not particularly limited, but ethers such as dioxane, tetrahydrofuran, diethyl ether and diphenyl ether, glymes such as glyme, diglyme and triglyme, esters such as methyl acetate and ethyl propionate. , Alcohols having 6 or more carbon atoms such as hexanol and heptanol, hydrocarbons such as hexane, benzene, decalin and chlorobenzene, and halogenated hydrocarbons are preferably used. Also, aprotic polar solvents such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone can be used. Among them, ethers and glymes are particularly preferred.
[0021]
The (1) divalent copper compound, (2) platinum group metal compound and (3) metal alkoxide used in the method of the present invention can be used by mixing them in advance, or they can be used as they are by being sequentially charged into a solvent. This is effective as a catalyst for synthesizing methanol, and any method can be used.
[0022]
In the present invention, a catalyst having excellent methanol activity even at a low temperature of 160 ° C. or less is used, but the reaction can be carried out in a temperature range of 40 to 200 ° C. If the reaction temperature exceeds 200 ° C., the conversion will be significantly reduced. On the other hand, if the reaction temperature is lower than 40 ° C., the reaction rate is small and not practical. Preferably, it is in the range of 60 to 180 ° C. More preferably, it is in the range of 80 to 160 ° C. However, the method of the present invention is not limited to a higher temperature in consideration of overall economic efficiency including recovery of reaction heat and the like.
[0023]
Although the raw material carbon monoxide and hydrogen can be used even if they contain nitrogen or carbon dioxide, it is preferable that the amount of carbon dioxide is small. In some cases, it is desirable to remove trace amounts of sulfur compounds and water before starting the methanol synthesis reaction. The mixing ratio of carbon monoxide and hydrogen is in the range of 1: 0.5 to 1: 5. If the amount of hydrogen used for carbon monoxide is larger than the stoichiometric ratio of 2, the selectivity of methanol is improved, but if it is further increased, excess hydrogen remains unused and is uneconomical. Therefore, the range of 1: 1.5 to 1: 2.5 is practically preferable.
[0024]
In the method of the present invention, the higher the reaction pressure, the higher the methanol activity. However, a practical pressure for supplying the synthesis gas to the reactor without increasing the pressure is preferably 50 kg / cm 2 -G or less. However, implementation at higher pressures is also within the scope of the present invention.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[0026]
Example 1
1.34 g (10 mmol) of copper (II) chloride (CuCl 2 ), 1.6 g (30 mmol) of sodium methoxide, 0.178 g (1 mmol) of palladium chloride, and 20 ml of dioxane were charged into an autoclave having an inner volume of 70 ml in nitrogen, and the mixture was cooled to room temperature. Then, a synthesis gas of CO / H 2 = 1/2 (molar ratio) was injected to 50 kg / cm 2 -G, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 120 ° C. for 3 hours. As a result of the analysis, a reaction result with a CO conversion of 96% and a methanol selectivity of 99% or more was obtained. The absorption of the pressure was completed in about 30 minutes, and the yield based on the solvent [STY (Space time yield)] was 202 g-MeOH / l / hr when the time when the pressure was reduced was regarded as the reaction time. . In this reaction, precipitation of a copper mirror due to reduction of copper (II) during the reaction was hardly observed even after the reaction was confirmed.
[0027]
Example 2
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the charged amount of copper (II) chloride was changed to 2.01 g (15 mmol) and the charged amount of palladium chloride was changed to 0.089 g (0.5 mmol). A reaction result of 96% was obtained. The STY was 185 g-MeOH / l / hr.
[0028]
Example 3
Results of a reaction performed under the same reaction conditions as in Example 1 except that 2.1 g (30 mmol) of potassium methoxide was used instead of sodium methoxide, and the amount of palladium chloride charged was changed to 0.089 g (0.5 mmol). , A CO conversion rate of 95% was obtained. In addition, STY was 133 g-MeOH / l / hr.
[0029]
Example 4
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.266 g (1 mmol) of palladium bromide was used instead of palladium chloride. As a result, a CO conversion rate of 96% was obtained. The STY was 185 g-MeOH / l / hr.
[0030]
Example 5
2.68 g (20 mmol) of copper (II) chloride (CuCl 2 ), 1.6 g (30 mmol) of sodium methoxide, 0.119 g (0.5 mmol) of palladium sulfate dihydrate, 20 ml of triglyme, and a reaction pressure of 60 kg The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 under the conditions of / cm 2 -G and a reaction temperature of 150 ° C., and as a result, a CO conversion rate of 95% was obtained. The STY was 121 g-MeOH / l / hr.
[0031]
Example 6
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.112 g (0.5 mmol) of palladium acetate was used instead of palladium chloride. As a result, a CO conversion rate of 95% was obtained. In addition, STY was 120 g-MeOH / l / hr.
[0032]
Example 7
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that 0.266 g (1 mmol) of platinum chloride was used instead of palladium chloride. As a result, a reaction result with a CO conversion of 96% was obtained. STY was 187 g-MeOH / l / hr.
[0033]
Example 8
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 3.35 g (15 mmol) of copper (II) bromide (CuBr 2 ) was used instead of copper (II) chloride and 0.267 g (1.5 mmol) of palladium chloride was used. As a result, a reaction result with a CO conversion of 95% was obtained. STY was 172 g-MeOH / l / hr.
[0034]
Example 9
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 1.60 g (10 mmol) of copper (II) sulfate (CuSO 4 ) was used instead of copper (II) chloride. As a result, a CO conversion rate of 95% was obtained. Was done. The STY was 125 g-MeOH / l / hr.
[0035]
Example 10
1.60 g (10 mmol) of copper (II) sulfate (CuSO 4 ) was used instead of copper (II) chloride, 0.355 g (1 mmol) of platinum bromide was used instead of palladium chloride, and the reaction pressure was 40 kg / cm 2 −. G. The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 under the conditions of the reaction temperature of 100 ° C., and as a result, a CO conversion rate of 95% was obtained. The STY was 95 g-MeOH / l / hr.
[0036]
Comparative Example 1
1 g (10 mmol) of cuprous chloride (CuCl), 1.6 g (30 mmol) of sodium methoxide and 20 ml of dioxane were charged into an autoclave, and 50 kg / cm of a synthesis gas of CO / H 2 = 1/2 (molar ratio) was added at room temperature. The pressure was increased to 2- G, and the reaction was carried out at a reaction temperature of 120 ° C. for 3 hours. As a result of the analysis, the CO conversion was 80%. The STY was 78 g-MeOH / l / hr. However, in this reaction, precipitation of copper mirror due to reduction of copper (I) during the reaction was confirmed after the reaction.
[0037]
Comparative Example 2
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that palladium chloride was not used, and as a result, a CO conversion rate of 94% was obtained. STY was 62 g-MeOH / l / hr.
[0038]
Comparative Example 3
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 3.35 g (15 mmol) of copper (II) bromide (CuBr 2 ) was used instead of copper (II) chloride, and the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that palladium chloride was not used. A reaction result of 94% was obtained. STY was 60 g-MeOH / l / hr.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a method for producing methanol from carbon monoxide and hydrogen, by reacting a divalent copper compound and a metal alkoxide compound in the presence of a solvent with a catalyst in the presence of a platinum group metal, Methanol activity (compared as STY) was significantly superior to that of the known catalysts under the reaction conditions of not more than 50 ° C. and not more than 50 ° C., and carbon monoxide conversion of not less than 90% was obtained. As a result, it is not necessary to recirculate the unreacted synthesis gas to the reaction system.Besides, since the methanol synthesis reaction can be performed at a lower pressure than in the synthesis gas production step, there is no need to increase the pressure of the raw material synthesis gas. This is an industrially advantageous production method.

Claims (1)

溶媒の存在下、一酸化炭素と水素から含酸素化合物を製造するにあたり、(1)2価の銅化合物、(2)ハロゲン化パラジウム、酸化パラジウム、シアン化パラジウム、酢酸パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム、ハロゲン化白金、酸化白金、シアン化白金、硫酸白金、硝酸白金から選ばれる少なくとも1種の白金族金属化合物及び(3)金属アルコキサイドから構成される触媒を使用することを特徴とするメタノールの製造方法。In producing an oxygen-containing compound from carbon monoxide and hydrogen in the presence of a solvent, (1) a divalent copper compound, (2) palladium halide, palladium oxide, palladium cyanide, palladium acetate, palladium sulfate, palladium nitrate Using a catalyst comprising at least one platinum group metal compound selected from platinum halides, platinum oxide, platinum cyanide, platinum sulfate and platinum nitrate and (3) metal alkoxide. Method.
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