JP3788107B2 - Titanium-containing silicon oxide catalyst, method for producing the catalyst, and method for producing propylene oxide - Google Patents

Titanium-containing silicon oxide catalyst, method for producing the catalyst, and method for producing propylene oxide Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタン含有珪素酸化物触媒、該触媒の製造方法及びプロピレンオキサイドの製造方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、高収率及び高選択率下に、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドからプロピレンオキサイドを製造することができるチタン含有珪素酸化物触媒、該触媒の製造方法及びプロピレンオキサイドの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
第4級アンモニウムイオンをテンプレートとして合成されるチタン含有珪素酸化物は公知である。平均細孔径が10Å以上の細孔を有するものとしてはUS5783167号公報において開示されるTi−MCM41、特開平7―300312号公報に開示されるTi−MCM48等が知られている。これらのチタン含有珪素酸化物はいずれも20Å以上の大きな細孔を有することから、従来の細孔径の小さなゼオライトでは活性の低かった芳香族化合物のような大きなサイズの分子を反応物質とするエポキシ化反応においても高い活性を示す。また高い表面積を有することから、US4367342号公報に示されるようなチタン担持型シリカ触媒よりも、同反応において高い活性を示すことが知られている。このように第4級アンモニウムイオンをテンプレートとして合成され、平均細孔径が10Å以上の細孔を有するチタン含有珪素酸化物で公知なものは、いずれもテンプレートを焼成により除去している。
【0003】
一方、テンプレートを溶媒により抽出除去することは、焼成中の触媒の温度上昇を避けることができ、触媒上のチタンや水酸基の状態は焼成触媒とは異なるものと思われる。このような第4級アンモニウムイオンをテンプレートとして合成され、平均細孔径が10Å以上で、かつテンプレートを溶媒抽出操作により除去して得られるチタン含有珪素酸化物が、エポキシ化反応において非常に有効な触媒であることはこれまでに報告されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
かかる現状において本発明が解決しようとする課題は、高収率及び高選択率下に、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドからプロピレンオキサイドを製造することができるチタン含有珪素酸化物触媒、該触媒の製造方法及びプロピレンオキサイドの製造方法を提供する点に存するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のうち第一の発明は、下記(1)〜(5)の全ての条件を充足するチタン含有珪素酸化物触媒であって、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドを反応させてプロピレンオキサイドを製造する用途に供する触媒に係るものである
(1):平均細孔径が10Å以上であること
(2):全細孔容量の90%以上が5〜200Åの細孔径を有すること
(3):比細孔容量が0.2cm3/g以上であること
(4):下記の一般式(I)で表される第4級アンモニウムイオンを型剤(テンプレート)として用い、その後該型剤を溶媒抽出操作により除去して得られるものであること
[NR1234+ (I)
(式中、R1は炭素数2〜36の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表し、R2〜R4は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
(5):X線回折において、18Åよりも大きい面間隔dを示すピークを少なくとも一つ有すること
また、本発明のうち第二の発明は、下記の工程を含む第一の発明の触媒の製造方法に係るものである。
第一工程:シリカ源、チタン源及び型剤としての第4級アンモニウムイオンを溶媒中で混合・攪拌することにより触媒成分及び型剤を含有する固体を得る工程
第二工程:第一工程で得た固体を溶媒抽出操作に付すことにより、型剤を除去することにより触媒を得る工程
また、本発明のうち第三の発明は、第一の発明の触媒の存在下、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドを反応させるプロピレンオキサイドの製造方法に係るものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の触媒は、下記(1)〜(5)の全ての条件を充足するチタン含有珪素酸化物からなる触媒である。かかる触媒を用いることにより、はじめて、高収率及び高選択率下に、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドからプロピレンオキサイドを製造するという課題が高水準に達成され得る。
【0007】
条件の(1)は平均細孔径が10Å以上であることである。
【0008】
条件の(2)は、全細孔容量の90%以上が5〜200Åの細孔径を有することである。
【0009】
条件の(3)は、比細孔容量が0.2cm3/g以上であることである。ここで、上記の比細孔容量とは触媒1g当りの細孔容量を意味している。
【0010】
上記の条件(1)〜(3)についての測定は、窒素、アルゴン等の気体の物理吸着法を用い、通常の方法により測定することができる。
【0011】
条件の(4)は、下記の一般式(I)で表される第4級アンモニウムイオンを型剤として用い、その後該型剤を溶媒抽出操作により除去して得られるものであることである。
[NR1234+ (I)
(式中、R1は炭素数2〜36の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表し、R2〜R4は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
条件(4)については、触媒の製造方法の部分で詳細に説明する。
【0012】
条件の(5)は、X線回折(XRD)において、18Åよりも大きい面間隔dを示すピークを少なくとも一つ有することである。ここでいう面間隔dを示すピークとは、固体が有する結晶性や規則性に由来するピークのことであり、アモルファスな部分に由来するブロードなピークは存在していてもかまわない。なお、X線回折において18Åよりも大きい面間隔dを示すピークが六方晶系の構造をあらわすピーク群の一部であることが好ましい。
【0013】
本発明の触媒は、赤外線吸収スペクトルにおいて960±5cm-1の領域に吸収ピークを有するものであることが好ましい。このピークはシリカ骨格内に導入されたチタンに対応するものであると考えられる。
【0014】
本発明の触媒は、下記の工程を有する製造方法により最適に製造され得る。
第一工程:シリカ源、チタン源及び型剤としての第4級アンモニウムイオンを液状で混合・攪拌することにより触媒成分及び型剤を含有する固体を得る工程
第二工程:第一工程で得た固体を抽出操作に付すことにより、型剤を除去することにより触媒を得る工程
【0015】
第一工程は、シリカ源、チタン源及び型剤としての第4級アンモニウムイオンを液状で混合・攪拌することにより触媒成分及び型剤を含有する固体を得る工程である。用いる試薬は固体状の場合は溶媒に溶解または分散した溶液として用いるとよい。
【0016】
シリカ源としてはアモルファスシリカやアルコキシシラン、たとえばテトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート等があげられる。
【0017】
チタン源としては、チタンアルコキサイド、たとえばチタン酸テトラメチル、チタン酸テトラエチル、チタン酸テトラプロピル、チタン酸テトライソプロピル、チタン酸テトラブチル、チタン酸テトライソブチル、チタン酸テトラ−2−エチルヘキシル、チタン酸テトラオクタデシルやチタニウム(IV)オキシアセチルアセトナート、チタニウム(IV)ジイシプロポキシビスアセチルアセトナート等が、又はハロゲン化チタン、たとえば四塩化チタン、四臭化チタン、四沃化チタン等があげられる。
【0018】
型剤としては下記の一般式(I)で表される第4級アンモニウムイオンが用いられる。
[NR1234+ (I)
(式中、R1は炭素数2〜36の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表し、R2〜R4は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
1は炭素数2〜36の直鎖状又は分岐状の炭化水素基であり、好ましくは炭素数10〜18のものである。R2〜R4は炭素数1〜6のアルキル基であり、R2〜R4の全てがメチル基であることが好ましい。
一般式(I)で表される第4級アンモニウムイオンの具体例としては、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、ジメチルジドデシルアンモニウム、ヘキサデシルピリジニウム等のカチオンをあげることができる。
【0019】
溶媒の例としては、水やアルコール、たとえばメタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、ビニルアルコール、アリルアルコール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等やジオール、またそれらの混合物などをあげることができる。ただし、過剰のアルコールによって希釈した場合、得られた触媒がXRDにおいて、18Åよりも大きい面間隔dを示すピークを有しにくくなることがある。
【0020】
シリカ源に対するチタン源の使用量はモル比で10-5〜1であり、好ましくは0.00008〜0.4である。また、これらのシリカ源及びチタン源の合計量に対する第4級アンモニウムイオンの使用量はモル比で10-2〜2とすることが好ましい。
【0021】
また、シリカ源とチタン源の反応を促進するために、混合溶液にアルカリ性又は酸性を付与させることが好ましい。アルカリ源としては第4級アンモニウムヒドロキシドが好ましく、例としてはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド等があげられる。また酸の例としては塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸及び蟻酸、酢酸、プロピオン酸等の有機酸があげられる。
【0022】
混合・攪拌の温度は通常−30〜100℃である。混合・攪拌により固体が生成するが、更に固体を成長させるためにこれを熟成してもよい。熟成時間は通常180時間以下であり、熟成温度は通常0〜200℃である。熟成時に加熱を要する場合は、溶媒の気化を避けるために耐圧容器に移して密閉して行うのが好ましい。
【0023】
次に、第二工程は、第一工程で得た固体を溶媒による溶媒抽出操作に付すことにより、型剤を除去することにより触媒を得る工程である。溶媒による型剤を抽出する技術は、Whitehurstらによって報告されている(米国特許5143879号公報参照。)。抽出に用いる溶媒は、型剤に用いた化合物を溶解し得るものであればよく、一般に炭素数1から約12の常温で液状のオキサ及び/又はオキソ置換炭化水素を用いることができる。この種類の好適な溶媒としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類(非環式及び環式のもの)及びエステル類を用いることができ、たとえば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、イソプロパノール、n−ブタノール及びオクタノールのようなヒドロキシ置換炭化水素;アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンのようなオキソ置換炭化水素;ジイソブチルエーテルやテトラヒドロフランのような炭化水素エーテル;及び酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル及びプロピオン酸ブチルのような炭化水素エステル等があげられる。これらの溶媒の触媒に対する重量比は、通常1〜1000であり、好ましくは10〜300である。また、抽出効果を向上させるために、これらの溶媒に酸又はそれらの塩を添加してもよい。用いる酸の例としては、塩酸、硫酸、硝酸、臭酸等の無機酸や有機酸であるぎ酸、酢酸、プロピオン酸などがあげられる。また、それらの塩の例としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等があげられる。添加する酸又はそれらの塩の溶媒中の濃度は10mol/l以下が好ましく、1mol/l以下が更に好ましい。添加する酸又はそれらの塩の溶媒中の濃度が過大であると触媒中に存在するチタンが溶出し、触媒活性が低下する場合がある。また、溶媒中に多量の水を混合すると、抽出操作中に触媒の構造が壊れてしまい、X線回折において規則的な構造が観測されなくなる。
【0024】
溶媒と触媒を十分に混合した後、液相部をろ過あるいはデカンテーションなどの方法により分離する。この操作を必要回数繰り返す。また触媒層に洗浄溶媒を流通させる方法により抽出することも可能である。洗浄の終了はたとえば液相部の分析により知ることができる。抽出温度は0〜200℃が好ましく20〜100℃が更に好ましい。
【0025】
上記の有機抽出溶媒を用いる代わりに、超臨界流体を用いて抽出を行うことも可能である。超臨界流体としては二酸化炭素が好ましい。二酸化炭素の臨界温度はおよそ31℃以上であり、抽出温度は31〜100℃が好ましく、35〜60℃が更に好ましい。臨界圧力はおよそ7.4MPaであり、10〜30MPaが好ましい。触媒1リットルに対して1分間当り50〜500gの超臨界二酸化炭素を抽出に使用し、抽出時間は4〜20時間行うのが好ましい。
【0026】
抽出処理後に得られた固体には乾燥処理を施してもよい。すなわち、非還元性気体、たとえば窒素、アルゴン又は二酸化炭素もしくは酸素含有気体、たとえば空気の雰囲気下で、10〜800℃で加熱されるのが好ましい。50〜300℃が更に好ましい。
【0027】
触媒の製造にあたっては、上記の第一工程及び第二工程に続いて下記の第三工程を用いることが好ましい。
第三工程:第二工程で得た触媒にシリル化処理を付すことにより、シリル化処理をした触媒を得る工程
シリル化処理は、第二工程で得た触媒をシリル化剤と接触させ、触媒の表面に存在する水酸基をシリル基に変換することにより行われる。シリル化剤の例には、有機シラン、有機シリルアミン、有機シリルアミドとその誘導体、及び有機シラザン及びその他のシリル化剤があげられる。
【0028】
有機シランの例としては、クロロトリメチルシラン、ジクロロジメチルシラン、クロロブロモジメチルシラン、ニトロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、ヨードジメチルブチルシラン、クロロジメチルフェニルシラン、ジクロロジメチルシラン、ジメチルn-プロピルクロロシラン、ジメチルイソプロピルクロロシラン、t-ブチルジメチルクロロシラン、トリプロピルクロロシラン、ジメチルオクチルクロロシラン、トリブチルクロロシラン、トリヘキシルクロロシラン、ジメチルエチルクロロシラン、ジメチルオクタデシルクロロシラン、n-ブチルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、3-クロロプロピルジメチルクロロシラン、ジメトキシメチルクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、トリエトキシクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、メチルフェニルビニルクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジフェニルメチルクロロシラン、ジフェニルビニルクロロシラン、トリベンジルクロロシラン、3-シアノプロピルジメチルクロロシランがあげられる。
【0029】
有機シリルアミンの例としては、N−トリメチルシリルイミダゾール、N−t−ブチルジメチルシリルイミダゾール、N-ジメチルエチルシリルイミダゾール、N−ジメチルn−プロピルシリルイミダゾール、N−ジメチルイソプロピルシリルイミダゾール、N−トリメチルシリルジメチルアミン、N−トリメチルシリルジエチルアミン,N−トリメチルシリルピロール、N−トリメチルシリルピロリジン、N−トリメチルシリルピペリジン、1−シアノエチル(ジエチルアミノ)ジメチルシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルシリルアミンがあげられる。
【0030】
有機シリルアミド及び誘導体の例としては、N,O−ビストリメチルシリルアセトアミド、N,O−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、N−トリメチルシリルアセトアミド、N−メチル−N−トリメチルシリルアセトアミド、N−メチル−N−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、N−メチル−N−トリメチルシリルヘプタフルオロブチルアミド、N-(t-ブチルジメチルシリル)−N−トリフルオロアセトアミド,N,O−ビス(ジエチルハイドロシリル)トリフルオロアセトアミドがあげられる。
【0031】
有機シラザンの例としては、ヘキサメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザン、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン,1,3−ビス(クロロメチル)テトラメチルジシラザン、1,3-ジビニル-1,1,3,3−テトラメチルジシラザン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシラザンがあげられる。
【0032】
その他のシリル化剤としては、N−メトキシ−N,O−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、N−メトキシ−N,O−ビストリメチルシリルカーバメート、N,O−ビストリメチルシリルスルファメート、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホナート、N,N'−ビストリメチルシリル尿素があげられる。好ましいシリル化剤はヘキサメチルジシラザンである。
【0033】
このように調製された触媒は、高い表面積と高度に分散したチタン活性点を有することから、選択的酸化反応、例えばオレフィンのエポキシ化反応の他、有機化合物の各種酸化反応に用いることが可能である。また所望により、アルミナ等の第三成分の添加で触媒の酸点をより強化することも可能であり、アルキル化反応や接触改質反応等にも使用することが可能である。
【0034】
本発明の触媒は特に、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドを反応させるプロピレンオキサイドの製造方法に最適に使用され得る。エチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドの例として、有機ハイドロパーオキサイドをあげることができる。有機ハイドロパーオキサイドは、一般式
R−O−O−H
(ここにRは1価の炭化水素基である。)
を有する化合物であって、これはオレフィン型化合物と反応して、オキシラン化合物及び化合物R−OHを生成する。好ましくは、基Rは炭素原子を3〜20個を有する基である。最も好ましくは、これは炭素原子3〜10個の炭化水素基、特に、第2又は第3アルキル基又はアラルキル基である。これらの基のうちで特に好ましい基は第3アルキル基、及び第2又は第3アラルキル基であって、その具体例には第3ブチル基、第3ペンチル基、シクロペンチル基、2−フェニルプロピル−2基があげられ、更にまた、テトラリン分子の脂肪族側鎖から水素原子を除去することによって生じる種々のテトラニリル基もあげられる。有機ハイドロパーオキサイドとしてクメンハイドロパーオキサイドを使用した場合には、その結果得られるヒドロキシル化合物は2−フェニル-2-プロパノールである。これは脱水反応によってα−メチルスチレンに変換できる。α−メチルスチレンは工業的に有用な物質である。有機ハイドロパーオキサイドとして第3ペンチルハイドロパーオキサイドを使用したときに得られる第3ペンチルアルコールの脱水反応によって生じる第3アミレンは、イソプレンの前駆体として有用な物質である。第3ペンチルアルコールはオクタン価向上剤であるメチル第3ペンチルエーテルの前駆体としても有用である。有機ハイドロパーオキサイドとしてt-ブチルハイドロパーオキサイドを使用したときに得られるt-ブチルアルコールはオクタン価向上剤であるメチル-t-ブチルエーテルの前駆体として有用な物質である。有機ハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドの例として過酸化水素をあげることができる。過酸化水素は化学式HOOHの化合物であって、通常水溶液の形で得ることができる。これはオレフィン型化合物と反応して、オキシラン化合物及び水を生成する。原料物質として使用される有機ハイドロパーオキサイド及び過酸化水素は、希薄又は濃厚な精製物又は非精製物であってよい。
【0035】
エポキシ化反応は、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドを触媒に接触させることで行なえる。本反応は、溶媒及び/又は希釈剤を用いて液相中で実施できる。溶媒及び希釈剤は、反応時の温度及び圧力のもとで液体であり、かつ、反応体及び生成物に対して実質的に不活性なものでなければならない。溶媒は使用されるハイドロパーオキサイド溶液中に存在する物質からなるものであってよい。たとえばクメンハイドロパーオキサイドがクメンハイドロパーオキサイドとその原料であるクメンとからなる混合物であるばあいには、特に溶媒を添加することなく、これを溶媒の代用とすることも可能である。エポキシ化反応温度は一般に0〜200℃であるが、25〜200℃の温度が好ましい。圧力は、反応混合物の少なくとも一部をを液体の状態に保つのに充分な圧力でよい。一般に圧力は100〜10000kPaであることが有利である。エポキシ化反応の終了後に、所望の生成物を含有する液状混合物が触媒組成物から容易に分離できる。次いで液状混合物を適当な方法によって精製することにより、所望のプロピレンオキサイドを取得することができる。精製は分別蒸留、選択抽出、濾過、洗浄等を含む。溶媒、触媒、未反応プロピレン、未反応ハイドロパーオキサイドは再循環して再び使用することもできる。本発明方法は、スラリー又は固定床の形の触媒を使用して有利に実施できる。大規模な工業的操作の場合には、固定床を用いるのが好ましい。本発明の方法は、回分法、半連続法又は連続法によって実施できる。反応原料を含有する液を固定床に通した場合には、反応帯域から出た液状混合物には、触媒が全く含まれていないか又は実質的に含まれていない。
【0036】
プロピレンオキサイドは、重合反応又は共重合反応によって工業的に有用な重合体生成物に変換できる。
【0037】
【実施例】
以下に実施例により本発明を説明する。
実施例1
触媒の調製(本発明による)
水175gにセチルトリメチルアンモニウムブロミド28g、25%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液48gを混合し、これに室温でテトラメチルオルトシリケート77g、75%チタニウム(IV)ジイソプロポキシビスアセチルアセトナート6.3gの混合溶液を添加した。3時間攪拌を続けた後、生じた沈殿をろ別し、水洗した。水洗は洗浄液が中性になるまで行った。得られた沈殿物をフラスコに入れ、触媒10g当り500mlの塩酸・エタノール混合溶液(塩酸0.1モル/l)と攪拌混合した。攪拌しながら60℃で1時間過熱を続け、放冷して40℃以下とした後、ろ過により溶媒を除去した。同様の操作をもう一度繰り返し、最終的にろ別した白色固体を管状炉に移し替えて窒素気流下、150℃、5時間乾燥させた。
この物質(5g)、ヘキサメチルジシラザン(3.4g)、トルエン(50g)を混合し、攪拌下、1時間加熱還流した。混合物から濾過により液を留去した。トルエン(100g)で洗浄し、真空乾燥(120℃、10mmHg、3時間)することにより触媒を得た。かくして合成された触媒は、比表面積936m2/g、平均細孔径30Å、細孔容量0.7cc/gを有し、細孔分布範囲は5から80Åまでであった。
プロピレンオキサイド(PO)の合成
このようにして合成した触媒0.75gを41%クメンハイドロパーオキサイド(CHPO)を含有するクメン溶液17gおよびプロピレン13gを150ccのSUSオートクレーブに仕込み、反応温度80℃、反応時間90分のバッチ反応にてエポキシ化反応を行なった。反応成績を表1に示す。
【0038】
比較例1
チタン担持型シリカ触媒の調製
窒素気流下、チタン酸テトライソプロピル(4.4g)のイソプロパノール(20ml)溶液に攪拌下アセチルアセトン(3.2g)をゆっくり滴下した後30分室温で攪拌した。市販シリカゲル(10〜20mesh、表面積326m2 /g、平均細孔直径100Å)(50g)とイソプロパノール(230ml)の混合物に、上記の液を滴下した後、1時間室温で攪拌後混合物を濾過した。固体部分を3回イソプロパノールで洗浄した(計250ml)。固体部を空気雰囲気下150℃で2時間乾燥した。更に空気雰囲気下600℃で4時間焼成した。この物質(10g)、ヘキサメチルジシラザン(4g)、トルエン(50g)を混合し、攪拌下、1時間加熱還流した。混合物から濾過により液を留去した。トルエン(100g)で洗浄し、真空乾燥(120℃、10mmHg、3時間)することにより触媒を得た。かくして合成された触媒は、比表面積244m2/g、平均細孔径148Å、細孔容量0.9cm3/gを有し、細孔分布範囲が5から200Åまでであった。反応評価は実施例1と同様に行った。エポキシ化反応成績を表1に示す。
【0039】
【表1】

Figure 0003788107
*1:細孔分布の最小値は窒素吸着法による測定限界値
【0040】
表1のクメンハイドロパーオキサイドを用いたエポキシ化反応において、本発明による触媒は活性、選択性ともに明らかに高い性能を示していることがわかる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明により、高収率及び高選択率下に、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドからプロピレンオキサイドを製造することができるチタン含有珪素酸化物触媒、該触媒の製造方法及びプロピレンオキサイドの製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の触媒のX線回折チャートである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a titanium-containing silicon oxide catalyst, a method for producing the catalyst, and a method for producing propylene oxide. More specifically, the present invention relates to a titanium-containing silicon oxide catalyst capable of producing propylene oxide from hydroperoxide other than propylene and ethylbenzene hydroperoxide under high yield and high selectivity, and a method for producing the catalyst And a method for producing propylene oxide.
[0002]
[Prior art]
Titanium-containing silicon oxides synthesized using quaternary ammonium ions as templates are known. As those having pores having an average pore diameter of 10 mm or more, Ti-MCM41 disclosed in US Pat. No. 5,783,167, Ti-MCM48 disclosed in JP-A-7-301212, and the like are known. Since all of these titanium-containing silicon oxides have large pores of 20 mm or more, epoxidation using a large-sized molecule such as an aromatic compound which is less active in zeolites having a small pore size as a reactant. Also shows high activity in the reaction. Further, since it has a high surface area, it is known that it exhibits higher activity in the reaction than a titanium-supported silica catalyst as disclosed in US Pat. No. 4,367,342. As described above, any known titanium-containing silicon oxides synthesized using quaternary ammonium ions as a template and having pores having an average pore diameter of 10 mm or more have the template removed by firing.
[0003]
On the other hand, extracting and removing the template with a solvent can avoid an increase in the temperature of the catalyst during calcination, and the state of titanium and hydroxyl groups on the catalyst seems to be different from that of the calcination catalyst. A titanium-containing silicon oxide synthesized using such a quaternary ammonium ion as a template and having an average pore diameter of 10 mm or more and obtained by removing the template by a solvent extraction operation is a very effective catalyst in the epoxidation reaction. It has not been reported so far.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the problem to be solved by the present invention is a titanium-containing silicon oxide catalyst capable of producing propylene oxide from hydroperoxides other than propylene and ethylbenzene hydroperoxide under high yield and high selectivity, The present invention resides in providing a method for producing the catalyst and a method for producing propylene oxide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, the first invention of the present invention is a titanium-containing silicon oxide catalyst that satisfies all the following conditions (1) to (5), and reacts hydroperoxide other than propylene and ethylbenzene hydroperoxide. This relates to a catalyst for use in producing propylene oxide .
(1): The average pore diameter is 10 mm or more (2): 90% or more of the total pore volume has a pore diameter of 5 to 200 mm (3): The specific pore volume is 0.2 cm 3 / g (4): It is obtained by using a quaternary ammonium ion represented by the following general formula (I) as a mold (template) and then removing the mold by a solvent extraction operation. [NR 1 R 2 R 3 R 4 ] + (I)
(In the formula, R 1 represents a linear or branched hydrocarbon group having 2 to 36 carbon atoms, and R 2 to R 4 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
(5): In X-ray diffraction, it has at least one peak having an interplanar spacing d larger than 18 mm. The second invention of the present invention is the production of the catalyst of the first invention including the following steps: It concerns the method.
1st process: The process of obtaining the solid which contains a catalyst component and a mold agent by mixing and stirring the quaternary ammonium ion as a silica source, a titanium source, and a mold agent in a solvent 2nd process: Obtained at the 1st process The step of obtaining the catalyst by removing the mold agent by subjecting the obtained solid to solvent extraction operation The third invention of the present invention is propylene and ethylbenzene hydroperoxide in the presence of the catalyst of the first invention. This relates to a method for producing propylene oxide in which a hydroperoxide other than the above is reacted.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The catalyst of the present invention is a catalyst comprising a titanium-containing silicon oxide that satisfies all the following conditions (1) to (5). By using such a catalyst, the problem of producing propylene oxide from hydroperoxides other than propylene and ethylbenzene hydroperoxide can be achieved at a high level for the first time with high yield and high selectivity.
[0007]
The condition (1) is that the average pore diameter is 10 mm or more.
[0008]
Condition (2) is that 90% or more of the total pore volume has a pore diameter of 5 to 200 mm.
[0009]
The condition (3) is that the specific pore volume is 0.2 cm 3 / g or more. Here, the specific pore volume means the pore volume per 1 g of the catalyst.
[0010]
The measurement about said conditions (1)-(3) can be measured by a normal method using the physical adsorption method of gas, such as nitrogen and argon.
[0011]
Condition (4) is obtained by using a quaternary ammonium ion represented by the following general formula (I) as a mold, and then removing the mold by a solvent extraction operation.
[NR 1 R 2 R 3 R 4 ] + (I)
(In the formula, R 1 represents a linear or branched hydrocarbon group having 2 to 36 carbon atoms, and R 2 to R 4 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
Condition (4) will be described in detail in the catalyst production method.
[0012]
The condition (5) is to have at least one peak having an interplanar spacing d larger than 18 mm in X-ray diffraction (XRD). The peak indicating the interplanar spacing d here is a peak derived from the crystallinity or regularity of the solid, and there may be a broad peak derived from an amorphous part. Note that, in X-ray diffraction, it is preferable that a peak having an interplanar spacing d larger than 18Å is a part of a peak group representing a hexagonal structure.
[0013]
The catalyst of the present invention preferably has an absorption peak in the region of 960 ± 5 cm −1 in the infrared absorption spectrum. This peak is considered to correspond to titanium introduced into the silica skeleton.
[0014]
The catalyst of the present invention can be optimally produced by a production method having the following steps.
First step: A step of obtaining a solid containing a catalyst component and a mold agent by mixing and stirring a silica source, a titanium source and a quaternary ammonium ion as a mold agent in a liquid state. Second step: obtained in the first step A step of obtaining a catalyst by removing a mold agent by subjecting a solid to an extraction operation.
The first step is a step of obtaining a solid containing a catalyst component and a mold agent by mixing and stirring a silica source, a titanium source and a quaternary ammonium ion as a mold agent in a liquid state. When the reagent to be used is a solid, it may be used as a solution dissolved or dispersed in a solvent.
[0016]
Examples of the silica source include amorphous silica and alkoxysilanes such as tetramethyl orthosilicate, tetraethyl orthosilicate, tetrapropyl orthosilicate and the like.
[0017]
Titanium alkoxides such as tetramethyl titanate, tetraethyl titanate, tetrapropyl titanate, tetraisopropyl titanate, tetrabutyl titanate, tetraisobutyl titanate, tetra-2-ethylhexyl titanate, tetra titanate Examples include octadecyl, titanium (IV) oxyacetylacetonate, titanium (IV) diipropoxybisacetylacetonate, and titanium halides such as titanium tetrachloride, titanium tetrabromide, and titanium tetraiodide.
[0018]
As the mold agent, a quaternary ammonium ion represented by the following general formula (I) is used.
[NR 1 R 2 R 3 R 4 ] + (I)
(In the formula, R 1 represents a linear or branched hydrocarbon group having 2 to 36 carbon atoms, and R 2 to R 4 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
R 1 is a linear or branched hydrocarbon group having 2 to 36 carbon atoms, preferably 10 to 18 carbon atoms. R 2 to R 4 are each an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and all of R 2 to R 4 are preferably methyl groups.
Specific examples of the quaternary ammonium ion represented by the general formula (I) include cations such as hexadecyltrimethylammonium, dodecyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, dimethyldidodecylammonium, hexadecylpyridinium and the like.
[0019]
Examples of solvents include water and alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, t-butanol, vinyl alcohol, allyl alcohol, cyclohexanol, benzyl alcohol, and the like, diols, Moreover, those mixtures can be mentioned. However, when diluted with excess alcohol, the obtained catalyst may hardly have a peak indicating an interplanar spacing d larger than 18 mm in XRD.
[0020]
The amount of titanium source used relative to the silica source is 10-5 to 1, preferably 0.00008 to 0.4, in molar ratio. Moreover, it is preferable that the usage-amount of the quaternary ammonium ion with respect to the total amount of these silica sources and titanium sources shall be 10 <-2 > -2 by molar ratio.
[0021]
Moreover, in order to accelerate | stimulate reaction of a silica source and a titanium source, it is preferable to provide alkalinity or acidity to a mixed solution. The alkali source is preferably quaternary ammonium hydroxide, and examples thereof include tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide and the like. Examples of the acid include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid.
[0022]
The mixing / stirring temperature is usually -30 to 100 ° C. A solid is produced by mixing and stirring, and this may be aged in order to further grow the solid. The aging time is usually 180 hours or less, and the aging temperature is usually 0 to 200 ° C. When heating is required at the time of aging, it is preferably carried out by transferring to a pressure vessel and sealing in order to avoid vaporization of the solvent.
[0023]
Next, the second step is a step of obtaining a catalyst by removing the mold by subjecting the solid obtained in the first step to a solvent extraction operation with a solvent. A technique for extracting a template with a solvent has been reported by Whitehurst et al. (See US Pat. No. 5,143,879). The solvent used for the extraction is not particularly limited as long as it can dissolve the compound used in the mold, and oxa- and / or oxo-substituted hydrocarbons that are liquid at normal temperature having 1 to about 12 carbon atoms can be used. Suitable solvents of this type can include alcohols, ketones, ethers (acyclic and cyclic) and esters such as methanol, ethanol, ethylene glycol, propylene glycol, isopropanol, hydroxy-substituted hydrocarbons such as n-butanol and octanol; oxo-substituted hydrocarbons such as acetone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; hydrocarbon ethers such as diisobutyl ether and tetrahydrofuran; and methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid And hydrocarbon esters such as butyl and butyl propionate. The weight ratio of these solvents to the catalyst is usually 1-1000, preferably 10-300. Moreover, in order to improve the extraction effect, an acid or a salt thereof may be added to these solvents. Examples of the acid used include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and odorous acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid. Examples of such salts include alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts and the like. The concentration of the acid to be added or a salt thereof in the solvent is preferably 10 mol / l or less, more preferably 1 mol / l or less. If the concentration of the acid to be added or the salt thereof in the solvent is excessive, titanium present in the catalyst may be eluted and the catalytic activity may be lowered. In addition, when a large amount of water is mixed in the solvent, the structure of the catalyst is broken during the extraction operation, and a regular structure is not observed in X-ray diffraction.
[0024]
After thoroughly mixing the solvent and the catalyst, the liquid phase part is separated by a method such as filtration or decantation. This operation is repeated as many times as necessary. It is also possible to extract by a method in which a washing solvent is passed through the catalyst layer. The end of the cleaning can be known, for example, by analyzing the liquid phase part. The extraction temperature is preferably 0 to 200 ° C, more preferably 20 to 100 ° C.
[0025]
It is also possible to perform extraction using a supercritical fluid instead of using the organic extraction solvent. Carbon dioxide is preferred as the supercritical fluid. The critical temperature of carbon dioxide is about 31 ° C. or higher, and the extraction temperature is preferably 31 to 100 ° C., more preferably 35 to 60 ° C. The critical pressure is approximately 7.4 MPa, preferably 10-30 MPa. Preferably, 50 to 500 g of supercritical carbon dioxide per minute is used for extraction per liter of catalyst, and the extraction time is 4 to 20 hours.
[0026]
The solid obtained after the extraction treatment may be subjected to a drying treatment. That is, heating is preferably performed at 10 to 800 ° C. in an atmosphere of a non-reducing gas such as nitrogen, argon, carbon dioxide, or an oxygen-containing gas such as air. 50-300 degreeC is still more preferable.
[0027]
In producing the catalyst, it is preferable to use the following third step following the first step and the second step.
Third step: A step of obtaining a silylated catalyst by subjecting the catalyst obtained in the second step to a silylation treatment. In the silylation treatment, the catalyst obtained in the second step is brought into contact with a silylating agent. This is carried out by converting a hydroxyl group present on the surface of the substrate into a silyl group. Examples of silylating agents include organic silanes, organic silylamines, organic silylamides and derivatives thereof, and organic silazanes and other silylating agents.
[0028]
Examples of organosilanes include chlorotrimethylsilane, dichlorodimethylsilane, chlorobromodimethylsilane, nitrotrimethylsilane, chlorotriethylsilane, iododimethylbutylsilane, chlorodimethylphenylsilane, dichlorodimethylsilane, dimethyl n-propylchlorosilane, dimethylisopropyl Chlorosilane, t-butyldimethylchlorosilane, tripropylchlorosilane, dimethyloctylchlorosilane, tributylchlorosilane, trihexylchlorosilane, dimethylethylchlorosilane, dimethyloctadecylchlorosilane, n-butyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, 3-chloro Propyldimethylchlorosilane, dimethoxymethylchlorosilane, dimethyl Examples include phenylchlorosilane, triethoxychlorosilane, dimethylphenylchlorosilane, methylphenylvinylchlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, diphenyldichlorosilane, diphenylmethylchlorosilane, diphenylvinylchlorosilane, tribenzylchlorosilane, and 3-cyanopropyldimethylchlorosilane.
[0029]
Examples of organic silylamines include N-trimethylsilylimidazole, Nt-butyldimethylsilylimidazole, N-dimethylethylsilylimidazole, N-dimethyln-propylsilylimidazole, N-dimethylisopropylsilylimidazole, N-trimethylsilyldimethylamine, Examples thereof include N-trimethylsilyldiethylamine, N-trimethylsilylpyrrole, N-trimethylsilylpyrrolidine, N-trimethylsilylpiperidine, 1-cyanoethyl (diethylamino) dimethylsilane, and pentafluorophenyldimethylsilylamine.
[0030]
Examples of organic silylamides and derivatives include N, O-bistrimethylsilylacetamide, N, O-bistrimethylsilyltrifluoroacetamide, N-trimethylsilylacetamide, N-methyl-N-trimethylsilylacetamide, N-methyl-N-trimethylsilyltrifluoro Examples include acetamide, N-methyl-N-trimethylsilylheptafluorobutyramide, N- (t-butyldimethylsilyl) -N-trifluoroacetamide, N, O-bis (diethylhydrosilyl) trifluoroacetamide.
[0031]
Examples of organic silazanes include hexamethyldisilazane, heptamethyldisilazane, 1,1,3,3-tetramethyldisilazane, 1,3-bis (chloromethyl) tetramethyldisilazane, 1,3-divinyl- Examples include 1,1,3,3-tetramethyldisilazane and 1,3-diphenyltetramethyldisilazane.
[0032]
Other silylating agents include N-methoxy-N, O-bistrimethylsilyl trifluoroacetamide, N-methoxy-N, O-bistrimethylsilyl carbamate, N, O-bistrimethylsilylsulfamate, trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, N, N′-bistrimethylsilylurea is exemplified. A preferred silylating agent is hexamethyldisilazane.
[0033]
Since the catalyst thus prepared has a high surface area and highly dispersed titanium active sites, it can be used for various oxidation reactions of organic compounds in addition to selective oxidation reactions such as olefin epoxidation reactions. is there. If desired, the acid point of the catalyst can be further strengthened by adding a third component such as alumina, and can be used for an alkylation reaction, a catalytic reforming reaction, or the like.
[0034]
In particular, the catalyst of the present invention can be optimally used in a method for producing propylene oxide in which hydroperoxide other than propylene and ethylbenzene hydroperoxide is reacted. Examples of hydroperoxides other than ethylbenzene hydroperoxide include organic hydroperoxide. Organic hydroperoxides have the general formula R—O—O—H
(Here, R is a monovalent hydrocarbon group.)
Which reacts with an olefinic compound to produce an oxirane compound and a compound R—OH. Preferably, the group R is a group having 3 to 20 carbon atoms. Most preferably it is a hydrocarbon group of 3 to 10 carbon atoms, in particular a secondary or tertiary alkyl group or an aralkyl group. Among these groups, particularly preferred groups are a tertiary alkyl group and a second or third aralkyl group, and specific examples thereof include a tertiary butyl group, a tertiary pentyl group, a cyclopentyl group, 2-phenylpropyl- 2 groups, and various tetranyl groups generated by removing hydrogen atoms from the aliphatic side chain of the tetralin molecule. When cumene hydroperoxide is used as the organic hydroperoxide, the resulting hydroxyl compound is 2-phenyl-2-propanol. This can be converted to α-methylstyrene by a dehydration reaction. α-Methylstyrene is an industrially useful substance. The third amylene produced by the dehydration reaction of the third pentyl alcohol obtained when the third pentyl hydroperoxide is used as the organic hydroperoxide is a substance useful as a precursor of isoprene. Tertiary pentyl alcohol is also useful as a precursor of methyl tertiary pentyl ether which is an octane improver. T-Butyl alcohol obtained when t-butyl hydroperoxide is used as the organic hydroperoxide is a useful substance as a precursor of methyl-t-butyl ether which is an octane number improver. Hydrogen peroxide can be given as an example of hydroperoxide other than organic hydroperoxide. Hydrogen peroxide is a compound of the chemical formula HOOH and can usually be obtained in the form of an aqueous solution. This reacts with the olefinic compound to produce an oxirane compound and water. The organic hydroperoxide and hydrogen peroxide used as raw materials may be a diluted or concentrated purified product or non-purified product.
[0035]
The epoxidation reaction can be performed by bringing a hydroperoxide other than propylene and ethylbenzene hydroperoxide into contact with the catalyst. This reaction can be carried out in a liquid phase using a solvent and / or a diluent. The solvent and diluent must be liquid under the temperature and pressure during the reaction and be substantially inert to the reactants and products. The solvent may consist of substances present in the hydroperoxide solution used. For example, when cumene hydroperoxide is a mixture of cumene hydroperoxide and cumene, which is a raw material thereof, it can be used as a substitute for a solvent without particularly adding a solvent. The epoxidation reaction temperature is generally 0 to 200 ° C, but a temperature of 25 to 200 ° C is preferable. The pressure may be sufficient to keep at least a portion of the reaction mixture in a liquid state. In general, the pressure is advantageously between 100 and 10000 kPa. After completion of the epoxidation reaction, the liquid mixture containing the desired product can be easily separated from the catalyst composition. Next, the desired mixture of propylene oxide can be obtained by purifying the liquid mixture by an appropriate method. Purification includes fractional distillation, selective extraction, filtration, washing and the like. The solvent, catalyst, unreacted propylene and unreacted hydroperoxide can be recycled and used again. The process according to the invention can advantageously be carried out using a catalyst in the form of a slurry or a fixed bed. For large scale industrial operations, it is preferred to use a fixed bed. The process according to the invention can be carried out by batch, semi-continuous or continuous processes. When the liquid containing the reaction raw material is passed through the fixed bed, the liquid mixture discharged from the reaction zone contains no or substantially no catalyst.
[0036]
Propylene oxide can be converted to industrially useful polymer products by polymerization or copolymerization reactions.
[0037]
【Example】
The following examples illustrate the invention.
Example 1
Catalyst preparation (according to the invention)
175 g of water was mixed with 28 g of cetyltrimethylammonium bromide and 48 g of 25% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, and this was mixed with 77 g of tetramethylorthosilicate and 6.3 g of 75% titanium (IV) diisopropoxybisacetylacetonate at room temperature. The solution was added. After stirring for 3 hours, the resulting precipitate was filtered off and washed with water. Washing with water was performed until the washing solution became neutral. The obtained precipitate was put into a flask and mixed with 500 ml of hydrochloric acid / ethanol mixed solution (hydrochloric acid 0.1 mol / l) per 10 g of catalyst. While stirring, the mixture was continuously heated at 60 ° C. for 1 hour, allowed to cool to 40 ° C. or lower, and then the solvent was removed by filtration. The same operation was repeated once more, and the finally filtered white solid was transferred to a tube furnace and dried under a nitrogen stream at 150 ° C. for 5 hours.
This material (5 g), hexamethyldisilazane (3.4 g), and toluene (50 g) were mixed and heated to reflux for 1 hour with stirring. The liquid was distilled off from the mixture by filtration. The catalyst was obtained by washing with toluene (100 g) and vacuum drying (120 ° C., 10 mmHg, 3 hours). The catalyst thus synthesized had a specific surface area of 936 m 2 / g, an average pore diameter of 30 kg, a pore volume of 0.7 cc / g, and a pore distribution range of 5 to 80 kg.
Synthesis of propylene oxide (PO) 0.75 g of the catalyst synthesized in this way was charged with 17 g of cumene solution containing 41% cumene hydroperoxide (CHPO) and 13 g of propylene in a 150 cc SUS autoclave, and the reaction temperature was increased. Epoxidation reaction was performed by batch reaction at 80 ° C. and reaction time of 90 minutes. The reaction results are shown in Table 1.
[0038]
Comparative Example 1
Preparation of titanium-supporting silica catalyst Under a nitrogen stream, acetylacetone (3.2 g) was slowly added dropwise to a solution of tetraisopropyl titanate (4.4 g) in isopropanol (20 ml) with stirring, followed by stirring for 30 minutes at room temperature. . The above solution was added dropwise to a mixture of commercially available silica gel (10 to 20 mesh, surface area 326 m 2 / g, average pore diameter 100 mm) (50 g) and isopropanol (230 ml), and the mixture was filtered after stirring at room temperature for 1 hour. The solid portion was washed 3 times with isopropanol (total 250 ml). The solid part was dried at 150 ° C. for 2 hours in an air atmosphere. Further, it was calcined at 600 ° C. for 4 hours in an air atmosphere. This material (10 g), hexamethyldisilazane (4 g), and toluene (50 g) were mixed and heated to reflux for 1 hour with stirring. The liquid was distilled off from the mixture by filtration. The catalyst was obtained by washing with toluene (100 g) and vacuum drying (120 ° C., 10 mmHg, 3 hours). The catalyst thus synthesized had a specific surface area of 244 m 2 / g, an average pore diameter of 148 kg, a pore volume of 0.9 cm 3 / g, and a pore distribution range of 5 to 200 kg. Reaction evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The epoxidation reaction results are shown in Table 1.
[0039]
[Table 1]
Figure 0003788107
* 1: The minimum value of the pore distribution is the measurement limit value by the nitrogen adsorption method.
In the epoxidation reaction using cumene hydroperoxide of Table 1, it can be seen that the catalyst according to the present invention clearly shows high performance in both activity and selectivity.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a titanium-containing silicon oxide catalyst capable of producing propylene oxide from hydroperoxide other than propylene and ethylbenzene hydroperoxide with high yield and high selectivity, and production of the catalyst And a method for producing propylene oxide could be provided.
[Brief description of the drawings]
1 is an X-ray diffraction chart of a catalyst of Example 1. FIG.

Claims (9)

下記(1)〜(5)の全ての条件を充足するチタン含有珪素酸化物触媒であって、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドを反応させてプロピレンオキサイドを製造する用途に供する触媒
(1):平均細孔径が10Å以上であること
(2):全細孔容量の90%以上が5〜200Åの細孔径を有すること
(3):比細孔容量が0.2cm3/g以上であること
(4):下記の一般式(I)で表される第4級アンモニウムイオンを型剤(テンプレート)として用い、その後該型剤を溶媒抽出操作により除去して得られるものであること
[NR1234+ (I)
(式中、R1は炭素数2〜36の直鎖状又は分岐状の炭化水素基を表し、R2〜R4は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
(5):X線回折において、18Åよりも大きい面間隔dを示すピークを少なくとも一つ有すること
A titanium-containing silicon oxide catalyst that satisfies all of the following conditions (1) to (5) , which is used for producing propylene oxide by reacting propylene and a hydroperoxide other than ethylbenzene hydroperoxide .
(1): The average pore diameter is 10 mm or more (2): 90% or more of the total pore volume has a pore diameter of 5 to 200 mm (3): The specific pore volume is 0.2 cm 3 / g (4): It is obtained by using a quaternary ammonium ion represented by the following general formula (I) as a mold (template) and then removing the mold by a solvent extraction operation. [NR 1 R 2 R 3 R 4 ] + (I)
(In the formula, R 1 represents a linear or branched hydrocarbon group having 2 to 36 carbon atoms, and R 2 to R 4 represent an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.)
(5): In X-ray diffraction, it has at least one peak showing a surface separation d larger than 18 mm.
X線回折におけるピークが六方晶系の構造をあらわすピーク群の一部である請求項1記載の触媒。  The catalyst according to claim 1, wherein the peak in the X-ray diffraction is a part of a peak group representing a hexagonal structure. 赤外線吸収スペクトルにおいて960±5cm-1の領域に吸収ピークを有する請求項1記載の触媒。The catalyst according to claim 1, which has an absorption peak in a region of 960 ± 5 cm -1 in an infrared absorption spectrum. 下記の工程を有する請求項1記載の触媒の製造方法。
第一工程:シリカ源、チタン源及び型剤としての第4級アンモニウムイオンを溶媒中で混合・攪拌することにより触媒成分及び型剤を含有する固体を得る工程
第二工程:第一工程で得た固体を溶媒抽出操作に付すことにより、型剤を除去することにより触媒を得る工程
The manufacturing method of the catalyst of Claim 1 which has the following process.
1st process: The process of obtaining the solid which contains a catalyst component and a mold agent by mixing and stirring the quaternary ammonium ion as a silica source, a titanium source, and a mold agent in a solvent 2nd process: Obtained at the 1st process A catalyst is obtained by removing the mold by subjecting the solid to a solvent extraction operation.
請求項4記載の第一工程及び第二工程並びに下記の工程を有する請求項1記載の触媒の製造方法。
第三工程:第二工程で得た触媒にシリル化処理を付すことにより、シリル化処理をした触媒を得る工程
The manufacturing method of the catalyst of Claim 1 which has the 1st process of Claim 4, a 2nd process, and the following process.
Third step: A step of obtaining a silylation-treated catalyst by subjecting the catalyst obtained in the second step to silylation treatment.
請求項1記載の触媒の存在下、プロピレンとエチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドを反応させるプロピレンオキサイドの製造方法。A method for producing propylene oxide, comprising reacting propylene with a hydroperoxide other than ethylbenzene hydroperoxide in the presence of the catalyst according to claim 1. エチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドが有機ハイドロパーオキサイドである請求項6記載の製造方法。The process according to claim 6, wherein the hydroperoxide other than ethylbenzene hydroperoxide is an organic hydroperoxide. 有機ハイドロパーオキサイドが、クメンハイドロパーオキサイド又はt−ブチルハイドロパーオキサイドである請求項7記載の製造方法。The method according to claim 7, wherein the organic hydroperoxide is cumene hydroperoxide or t-butyl hydroperoxide. エチルベンゼンハイドロパーオキサイド以外のハイドロパーオキサイドが過酸化水素である請求項6記載の製造方法。The process according to claim 6, wherein the hydroperoxide other than ethylbenzene hydroperoxide is hydrogen peroxide.
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