JP4434833B2 - Method for regenerating catalyst solution - Google Patents

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本発明は第8族金属触媒および腐食性金属生成物を含む触媒液の再生方法に関する。特に、第8族金属触媒を用いて、アルコールおよび/またはその反応性誘導体のカルボニル化によりカルボン酸を製造する方法における改良に関する。詳しくはカルボニル化に使用される第8族金属含有触媒液を再生するための改良法に関する。   The present invention relates to a method for regenerating a catalyst solution containing a Group 8 metal catalyst and a corrosive metal product. In particular, it relates to improvements in the process for producing carboxylic acids by carbonylation of alcohols and / or reactive derivatives thereof using Group 8 metal catalysts. Specifically, the present invention relates to an improved method for regenerating a Group 8 metal-containing catalyst solution used for carbonylation.

ロジウム等の第8族金属触媒とアルカリ金属塩および/またはハロゲン成分を混合して形成される触媒液によって、アルコール及び/又はその反応性誘導体をカルボニル化する方法は既に知られており(例えば特許文献1参照)、前記カルボン酸の製造方法は商業的に最も有効な方法である。このロジウム含有触媒液は、反応器流出液より分離され反応器へとリサイクルされる。しかしながら、長時間の連続運転において、反応液中には装置材質の腐食により鉄、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガンなどの腐食金属が装置より溶解、蓄積し、それらが副反応を促進させ、メタン、水素、二酸化炭素のような副生ガスが発生することが知られている(例えば特許文献2参照)。このような腐食性金属生成物の存在による副生ガスの発生促進は、原料となる一酸化炭素やアルコール及び/又はその反応性誘導体の使用率を悪化させるばかりでなく、反応中の全圧を高め、反応器に必要以上の耐圧をもたせる必要性が生じたり、あるいは生産性を犠牲にしてガス分圧を下げるなどの対策が必要になる。さらに、腐食性金属生成物は、イオン性のヨウ素と反応するため、ロジウムとイオン性ヨウ素との反応性を低下させ、触媒系を不安定にすると言われている。それ故、ロジウム含有触媒液を再生し、再利用するプロセスが求められている。ロジウム含有触媒液を再生する方法として、ロジウム含有触媒液をイオン交換体と接触させる方法は既に知られているが(例えば特許文献3,特許文献4参照)、一部の腐食性金属生成物、例えばクロムやモリブデンなどは除去率が高くなく、除去率を上げるためにイオン交換処理での温度を高くしており、イオン交換体の寿命が短くなる、熱処理のコストがかかっているなどの理由で、改良の余地が残っている。また、特許文献5には、腐食性金属生成物の除去を最適化するために、触媒溶液とイオン交換樹脂を接触する際に水を添加して触媒溶液中の水分濃度を高く(約50wt%)して処理する方法が開示されているが、除去効率はまだ十分なものではない。
特公昭47−3334号公報 特公平8−011199号公報 特公昭59−18099号公報 特願平9−516650号公報 特表平2000−511100号公報
Methods for carbonylating alcohol and / or reactive derivatives thereof with a catalyst solution formed by mixing a Group 8 metal catalyst such as rhodium and an alkali metal salt and / or a halogen component are already known (for example, patents). The method for producing carboxylic acid is the most commercially effective method. This rhodium-containing catalyst solution is separated from the reactor effluent and recycled to the reactor. However, in continuous operation for a long time, corrosive metals such as iron, nickel, chromium, molybdenum, tungsten, and manganese dissolve and accumulate in the reaction solution due to corrosion of the material of the device, and these promote the side reaction, It is known that by-product gases such as methane, hydrogen, and carbon dioxide are generated (see, for example, Patent Document 2). The promotion of by-product gas generation due to the presence of such corrosive metal products not only deteriorates the use rate of carbon monoxide and alcohol and / or reactive derivatives thereof as raw materials, but also reduces the total pressure during the reaction. There is a need to increase the pressure of the reactor more than necessary, or measures such as lowering the gas partial pressure at the expense of productivity. Furthermore, the corrosive metal product is said to react with ionic iodine, thereby reducing the reactivity of rhodium with ionic iodine and destabilizing the catalyst system. Therefore, a process for regenerating and reusing the rhodium-containing catalyst solution is required. As a method for regenerating a rhodium-containing catalyst solution, a method in which a rhodium-containing catalyst solution is brought into contact with an ion exchanger is already known (see, for example, Patent Document 3 and Patent Document 4). For example, the removal rate of chromium and molybdenum is not high, and the temperature in the ion exchange treatment is increased in order to increase the removal rate, so that the lifetime of the ion exchanger is shortened and the cost of heat treatment is high. There is still room for improvement. Further, in Patent Document 5, in order to optimize the removal of the corrosive metal product, water is added when the catalyst solution is brought into contact with the ion exchange resin to increase the water concentration in the catalyst solution (about 50 wt%). ), But the removal efficiency is still not sufficient.
Japanese Patent Publication No.47-3334 Japanese Patent Publication No. 8-011199 Japanese Patent Publication No.59-18099 Japanese Patent Application No. 9-516650 Japanese National Patent Publication No. 2000-511100

本発明は、第8族金属触媒および腐食性金属生成物を含む触媒液から腐食性金属生成物含量の減少した触媒液を回収することを課題とする。特に、アルコールおよび/またはその反応性誘導体のカルボニル化によりカルボン酸を製造する際に使用する第8族金属含有触媒液中に含まれる腐食性金属生成物を除去することで、第8族金属含有触媒液の高い生産性を再生することを課題とする。詳しくは、イオン交換体を使用した第8族金属含有触媒液の再生方法を改良することを課題とする。   An object of the present invention is to recover a catalyst solution having a reduced corrosive metal product content from a catalyst solution containing a Group 8 metal catalyst and a corrosive metal product. In particular, by removing the corrosive metal product contained in the Group 8 metal-containing catalyst solution used in the production of carboxylic acids by carbonylation of alcohol and / or reactive derivatives thereof, the Group 8 metal content is removed. It is an object to regenerate the high productivity of the catalyst solution. Specifically, it is an object to improve a method for regenerating a Group 8 metal-containing catalyst solution using an ion exchanger.

本発明者らは、第8族金属触媒および腐食性金属生成物を含む触媒液から腐食性金属生成物含量の減少した触媒液を回収する方法について鋭意研究を行なった結果、本発明を完成したものである。即ち、第8族金属触媒および腐食性金属生成物を含む触媒液を強酸で処理した後、陽イオン交換体と接触して、腐食性金属生成物含量の減少した触媒液を回収することを特徴とする触媒液の再生方法を提供するものである。特に、アルコールおよび/またはその反応性誘導体のカルボニル化によりカルボン酸を製造する際に使用する第8族金属含有触媒液及び、鉄、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガンおよびそれらの混合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属を含んでいるカルボニル化反応触媒液を強酸で処理した後、陽イオン交換体と接触させることで、腐食性金属生成物の除去率を高めることを特徴とする触媒液の再生方法を提供するものである。   As a result of intensive studies on a method for recovering a catalyst solution having a reduced corrosive metal product content from a catalyst solution containing a Group 8 metal catalyst and a corrosive metal product, the present inventors have completed the present invention. Is. That is, a catalyst solution containing a Group 8 metal catalyst and a corrosive metal product is treated with a strong acid, and then contacted with a cation exchanger to recover a catalyst solution having a reduced corrosive metal product content. A method for regenerating the catalyst solution is provided. In particular, a group 8 metal-containing catalyst solution used in the production of carboxylic acids by carbonylation of alcohols and / or reactive derivatives thereof, and the group consisting of iron, nickel, chromium, molybdenum, tungsten, manganese and mixtures thereof A catalyst characterized by increasing the removal rate of corrosive metal products by treating a carbonylation reaction catalyst solution containing at least one metal selected from the group consisting of strong acid and then contacting with a cation exchanger. A method for regenerating a liquid is provided.

本発明によれば、腐食性金属生成物を含む第8族金属含有触媒液を、ヨウ化水素酸,塩酸,硫酸,硝酸のような強酸で処理した後、陽イオン交換体に接触させることで腐食性金属生成物含量の減少した触媒液を回収することができる。特に、強酸処理を行わずにリチウム型のイオン交換樹脂と接触させた場合と比較して、クロム,モリブデンといった一部の腐食性金属生成物の除去率をイオン交換処理の温度を常温にしたままで高めることができる。また、触媒液の主成分である第8族金属は強酸処理を行っても除去されず、選択的にかつ効率的に腐食性金属生成物を除去することができる。   According to the present invention, a Group 8 metal-containing catalyst solution containing a corrosive metal product is treated with a strong acid such as hydroiodic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, or nitric acid, and then contacted with a cation exchanger. A catalyst solution having a reduced content of corrosive metal products can be recovered. In particular, the removal rate of some corrosive metal products such as chromium and molybdenum remains at room temperature, compared with the case of contacting with a lithium ion exchange resin without performing a strong acid treatment. Can be increased. Further, the Group 8 metal, which is the main component of the catalyst solution, is not removed even by the strong acid treatment, and the corrosive metal product can be selectively and efficiently removed.

本発明の方法は、第8族金属触媒及び腐食性金属生成物、即ち、例えば鉄、ニッケル、クロムおよびモリブデン、タングステン、マンガンなどの装置材質の腐食により溶出、蓄積した金属及び金属生成物を含む触媒溶液の再生に使用できる。本発明の再生法が特に好ましく使用できる触媒溶液は、アルコールおよび/またはその反応性誘導体と一酸化炭素を反応させるカルボニル化によるカルボン酸の製造における触媒溶液である。   The process of the present invention includes Group 8 metal catalysts and corrosive metal products, ie, metals and metal products that are eluted and accumulated by corrosion of equipment materials such as iron, nickel, chromium and molybdenum, tungsten, manganese, etc. It can be used to regenerate the catalyst solution. The catalyst solution in which the regeneration method of the present invention can be particularly preferably used is a catalyst solution in the production of carboxylic acid by carbonylation in which alcohol and / or a reactive derivative thereof is reacted with carbon monoxide.

次に前記アルコールおよび/またはその反応性誘導体のカルボニル化によるカルボン酸の製造方法、及び触媒溶液について説明する。アルコールおよび/またはその反応性誘導体のカルボン酸へのカルボニル化反応に使用される触媒は第8族金属成分とハロゲン化助触媒が好適に用いられる。第8族金属成分としてはロジウム、イリジウム、パラジウム、ルテニウム等が挙げられるが、好ましくはロジウム、イリジウム、中でもロジウムが好ましく用いられる。一般にロジウム成分はロジウムの配位化合物の形で存在し、例えば、[Rh(CO)2Cl]2、Li[Rh(CO)2I2]、[Rh(CO)2I]2、[Rh(COD)Cl]2(CODとは、シクロオクタジエンを意味する。)等や、また、RhCl3、RhCl3・3H2O、RhBr3、RhI3、酢酸ロジウム(II)、ジカルボニルアセチルアセトナトロジウム、RhCl(CO)(PPh3)2などの形で用いられる。ロジウム成分を用いた場合、反応液中のロジウム化合物の濃度はロジウム濃度で、50〜5000ppm、好ましくは100〜1500ppm、さらに好ましくは400〜800ppmの範囲で用いられる。 Next, a method for producing a carboxylic acid by carbonylation of the alcohol and / or reactive derivative thereof and a catalyst solution will be described. As the catalyst used for the carbonylation reaction of an alcohol and / or a reactive derivative thereof to a carboxylic acid, a Group 8 metal component and a halogenation promoter are preferably used. Examples of the Group 8 metal component include rhodium, iridium, palladium, ruthenium and the like, but rhodium is preferably used among rhodium and iridium. In general, the rhodium component exists in the form of a coordination compound of rhodium, for example, [Rh (CO) 2 Cl] 2 , Li [Rh (CO) 2 I 2 ], [Rh (CO) 2 I] 2 , [Rh (COD) Cl] 2 (COD means cyclooctadiene), etc., and RhCl 3 , RhCl 3 .3H 2 O, RhBr 3 , RhI 3 , rhodium acetate (II), dicarbonylacetylacetate Natrodium, RhCl (CO) (PPh 3 ) 2 and the like are used. When a rhodium component is used, the concentration of the rhodium compound in the reaction solution is a rhodium concentration, and is 50 to 5000 ppm, preferably 100 to 1500 ppm, more preferably 400 to 800 ppm.

ハロゲン助触媒としては有機ハロゲン化物、すなわちアルキル、アリール、置換アルキルまたはアリールハロゲン化物が使用できる。ハロゲン化助触媒は供給アルコールのアルキル基に対応するアルキルハロゲン化物が好ましく、例えばメタノールの酢酸へのカルボニル化反応のハロゲン化助触媒はメチルハロゲン化物、中でもヨウ化メチル、臭化メチル、塩化メチルが好ましいが、特にヨウ化メチルが好ましく用いられる。反応液中のアルキルハロゲン化物の濃度は、1〜20wt%、好ましくは2〜16wt%、より好ましくは5〜16wt%である。   As halogen promoters, organic halides, ie alkyl, aryl, substituted alkyl or aryl halides can be used. The halogenated cocatalyst is preferably an alkyl halide corresponding to the alkyl group of the supplied alcohol. For example, the halogenated cocatalyst for the carbonylation reaction of methanol to acetic acid is a methyl halide, particularly methyl iodide, methyl bromide or methyl chloride. Although methyl iodide is particularly preferable, methyl iodide is preferably used. The concentration of the alkyl halide in the reaction solution is 1 to 20 wt%, preferably 2 to 16 wt%, more preferably 5 to 16 wt%.

触媒の安定化と副反応抑制等を目的として、特に低水分下(例えば、反応液中約0.1〜約5wt%)においてヨウ化物塩が好ましく用いられる。ヨウ化物塩は反応液中でヨウ素イオンを発生するものであればいかなるものであってもよく、例を挙げるならば、LiI、NaI、KI、RbI、CsIのようなアルカリ金属ヨウ化物塩、BeI2、MgI2、CaI2等のアルカリ土類金属ヨウ化物塩、BI3、AlI3等のアルミニウム金属ヨウ化物塩等がある。また金属ヨウ化物塩以外に有機ヨウ化物塩でもよく、例えば四級ホスホニウムヨウ化物塩(トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィンなどのヨウ化メチル付加物又はヨウ化水素付加物等)、四級アンモニウムヨウ化物塩(三級アミン、ピリジン類、イミダゾール類、イミド類などのヨウ化メチル付加物又はヨウ化水素付加物等)等が挙げられる。特にLiIなどのアルカリ金属ヨウ化物塩が好ましい。ヨウ化物塩の使用量は、反応液中いずれもヨウ化物イオンとして0.01〜35wt%であり、好ましくは0.05〜20wt%となるような量がよい。 For the purpose of stabilizing the catalyst and suppressing side reactions, iodide salts are preferably used particularly under low moisture conditions (for example, about 0.1 to about 5 wt% in the reaction solution). The iodide salt may be any as long as it generates iodine ions in the reaction solution. For example, alkali metal iodide salts such as LiI, NaI, KI, RbI, and CsI, BeI 2, MgI 2, alkaline earth metal iodide salts such as CaI 2, there is a BI 3, AlI aluminum metal iodide salts such as 3. In addition to metal iodide salts, organic iodide salts may be used, for example, quaternary phosphonium iodide salts (methyl iodide adducts such as tributylphosphine and triphenylphosphine or hydrogen iodide adducts), quaternary ammonium iodide salts. (Methyl iodide adducts or hydrogen iodide adducts such as tertiary amines, pyridines, imidazoles, imides, etc.). In particular, alkali metal iodide salts such as LiI are preferred. The amount of the iodide salt used is 0.01 to 35 wt%, preferably 0.05 to 20 wt% as iodide ions in the reaction solution.

カルボニル化反応に用いられる適当なアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノールなどのC1-10アルキルアルコール、シクロヘキサノール、シクロオクタノールなどのC3-10シクロアルキルアルコール、フェノールなどのフェノール類、ベンジルアルコール、フェネチルアルコールなどのアラルキルアルコールなどが挙げられ、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノールなどのC1-10アルキルアルコールが好ましく、特にメタノールが好ましい。
アルコールの反応性誘導体としては、酢酸メチル、酢酸エチルなどのC2-6アルキルカルボン酸−C1-6アルキルエステルなどのエステル類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどのC1-6アルキルエーテルなどのエーテル類が挙げられる。
Suitable alcohols used in the carbonylation reaction include, for example, C 1-10 alkyl alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol and hexanol, C 3-10 cycloalkyl alcohols such as cyclohexanol and cyclooctanol, and phenol. Phenols such as benzyl alcohol, aralkyl alcohols such as phenethyl alcohol, and the like, and C 1-10 alkyl alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, and hexanol are preferable, and methanol is particularly preferable.
As the reactive derivative of an alcohol, esters such as methyl acetate, C 2-6 alkyl carboxylic acids -C 1-6 alkyl esters such as ethyl acetate, dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, and di-butyl ether C 1-6 And ethers such as alkyl ethers.

反応液中の水分濃度は15wt%以下、好ましくは10wt%以下、さらに好ましくは0.1〜5wt%であり、残りの主成分は、生成物であり反応溶媒でもあるカルボン酸である。尚、用いる原料や水分濃度によって、カルボン酸(例えば酢酸)と無水カルボン酸(例えば無水酢酸)の併産が可能となる。カルボニル化反応の典型的な温度は約150〜250℃、好ましくは約180〜220℃の範囲である。反応器中の一酸化炭素分圧は広範囲に変動し得るが、典型的には約2〜30気圧、好ましくは4〜15気圧である。また、水素分圧も広範囲に変動し得るが、2気圧以下、好ましくは1気圧以下に制御することが好適である。全反応器圧は、副生物と分圧と含まれる液体の蒸気圧のために約15〜40気圧の範囲内が好ましい。また、反応は連続反応でもバッチ反応でもよいが、好ましくは連続反応で実施される。上記反応条件下で得られた液体生成物は反応器から取り出され、フラッシャーに導入され、例えば、メタノールのカルボニル化による酢酸の製造の場合、主に、酢酸、ヨウ化メチル、酢酸メチル及び水からなる揮発性成分と主に触媒、ヨウ化物塩、そして少量の酢酸メチル、ヨウ化メチル、水からなる非揮発性成分とに分離され、揮発性成分はフラッシャー頂部から取り出され、ヨウ化メチル−酢酸スプリッタ−カラムを含むさらなる精製工程に送られる。非揮発性成分はフラッシャー底部から取り出され、反応器に戻される。   The water concentration in the reaction solution is 15 wt% or less, preferably 10 wt% or less, more preferably 0.1 to 5 wt%, and the remaining main component is a carboxylic acid that is a product and a reaction solvent. Depending on the raw material used and the water concentration, carboxylic acid (for example, acetic acid) and carboxylic anhydride (for example, acetic anhydride) can be produced together. Typical temperatures for the carbonylation reaction are in the range of about 150-250 ° C, preferably about 180-220 ° C. The carbon monoxide partial pressure in the reactor can vary widely, but is typically about 2 to 30 atmospheres, preferably 4 to 15 atmospheres. The hydrogen partial pressure can also vary over a wide range, but it is preferable to control it to 2 atmospheres or less, preferably 1 atmosphere or less. The total reactor pressure is preferably in the range of about 15-40 atmospheres due to the vapor pressure of the liquid, including by-products and partial pressure. The reaction may be a continuous reaction or a batch reaction, but is preferably carried out by a continuous reaction. The liquid product obtained under the above reaction conditions is removed from the reactor and introduced into a flasher, for example in the case of the production of acetic acid by methanol carbonylation, mainly from acetic acid, methyl iodide, methyl acetate and water. Is separated into a volatile component consisting mainly of catalyst, iodide salt and a small amount of non-volatile component consisting of methyl acetate, methyl iodide, water, and the volatile component is removed from the top of the flasher and methyl iodide-acetic acid Sent to further purification steps including splitter-column. Non-volatile components are removed from the flasher bottom and returned to the reactor.

本発明の処理を受ける触媒溶液は、前記工程中、第8族金属触媒および腐食性金属生成物を含む液であればどの液でも適用され得るが、好適には、前記フラッシャー底部から取り出され、反応器に戻される非揮発性成分に適用される。   As the catalyst solution subjected to the treatment of the present invention, any liquid containing a Group 8 metal catalyst and a corrosive metal product can be applied during the above-mentioned step. Preferably, the catalyst solution is taken out from the bottom of the flasher, Applies to non-volatile components returned to the reactor.

本発明において、第8族金属含有触媒液中に含まれる腐食性金属生成物を処理するための強酸としては酸解離定数の逆数の対数値(pKa)で4よりも小さい酸、例えば塩酸,硫酸,硝酸,過酸化水素水など、また、前記の酸と同等の酸化力を有する酸性ガス、例えば、オゾン、塩素、ヨウ素などが挙げられ、好ましくはヨウ化水素酸である。ヨウ化水素酸を酸性溶液として使用する場合には、ヨウ化水素酸中のヨウ化水素濃度が重量%で40重量%〜60重量%の濃度であり、好ましくは50重量%以上である。強酸処理を行うための温度は0℃〜120℃であるが、好ましくは100℃以上である。もし触媒溶液の沸点以上の温度で強酸処理するために、触媒溶液を液相として保持するための加圧状態下で操作することができるのであれば120℃以上で行うことも可能である。したがって、触媒液を再生するための強酸処理は、カルボニル化を行う反応器内、反応器流出液から触媒液を分離する容器内、もしくは触媒液を各容器へ輸送する配管内などプロセス液の熱を有効に利用できる箇所で実施可能であるし、あるいはもし望まれるのであれば、触媒液を外部へ取り出し、強酸処理およびイオン交換体への接触を実施して再生された触媒液を反応器に仕込むことも可能である。強酸処理のために使用する前記の酸性溶液の量は、触媒液中に含まれる全ての腐食性金属生成物の合計モル数に対して、少なくとも3モル倍量以上、好ましくは10モル倍量以上である。強酸処理に要する時間は、好ましくは1時間以上であるが、添加する酸性溶液の種類や量,反応温度によっては1時間以内であってもよい。   In the present invention, the strong acid for treating the corrosive metal product contained in the Group 8 metal-containing catalyst solution is an acid having a logarithmic value (pKa) of the reciprocal of the acid dissociation constant smaller than 4, such as hydrochloric acid or sulfuric acid. , Nitric acid, hydrogen peroxide, and the like, and acidic gases having the same oxidizing power as the above acids, such as ozone, chlorine, iodine, etc., preferably hydroiodic acid. When hydroiodic acid is used as the acidic solution, the concentration of hydrogen iodide in hydroiodic acid is 40% to 60% by weight, preferably 50% by weight or more. The temperature for carrying out the strong acid treatment is 0 ° C. to 120 ° C., preferably 100 ° C. or higher. If the strong acid treatment is performed at a temperature equal to or higher than the boiling point of the catalyst solution, the operation can be performed at 120 ° C. or higher as long as the catalyst solution can be operated under a pressure condition for maintaining the catalyst solution as a liquid phase. Therefore, the strong acid treatment for regenerating the catalyst solution is performed in the reactor that performs carbonylation, in the vessel that separates the catalyst solution from the reactor effluent, or in the piping that transports the catalyst solution to each vessel. The catalyst solution can be taken out to the outside, and if desired, the catalyst solution can be taken out and contacted with a strong acid treatment and ion exchanger. It is also possible to charge. The amount of the acidic solution used for the strong acid treatment is at least 3 mol times, preferably 10 mol times or more, based on the total number of moles of all corrosive metal products contained in the catalyst solution. It is. The time required for the strong acid treatment is preferably 1 hour or more, but may be within 1 hour depending on the kind and amount of the acidic solution to be added and the reaction temperature.

第8族金属触媒液の再生に使用する陽イオン交換体としては特に限定されず、有機質交換体、無機質交換体などが挙げられ、特に有機質交換体が好ましいが、なかでもイオン交換樹脂が好ましい。好適な樹脂は、強酸性または弱酸性の陽イオン交換樹脂である。強酸性陽イオン交換樹脂は例えばスルホン化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーで、フェノール−ホルムアルデヒド縮合ポリマーが多く市販されている。弱酸性陽イオン交換樹脂はアクリル酸またはメタクリル酸またはエステルまたは対応するニトリルのコポリマーが挙げられ、フェノール系樹脂が多く市販されている。本発明では強酸性陽イオン交換樹脂が好ましく用いられる。また、ゲル型またはマクロレティキュラー型の樹脂が適しているが、好ましくはマクロレティキュラー型である。   The cation exchanger used for the regeneration of the Group 8 metal catalyst solution is not particularly limited, and examples thereof include organic exchangers and inorganic exchangers. Organic exchangers are particularly preferable, and ion exchange resins are particularly preferable. Suitable resins are strong acid or weak acid cation exchange resins. The strong acid cation exchange resin is, for example, a sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer, and many phenol-formaldehyde condensation polymers are commercially available. Weakly acidic cation exchange resins include acrylic acid or methacrylic acid or esters or corresponding nitrile copolymers, and many phenolic resins are commercially available. In the present invention, a strongly acidic cation exchange resin is preferably used. A gel type or macroreticular type resin is suitable, but a macroreticular type is preferable.

触媒溶液中にヨウ化物塩が含まれているため、使用されるイオン交換体は、ヨウ化物塩の陽イオン部分に対応する型、例えばアルカリ金属ヨウ化物塩が含まれている場合、アルカリ金属型のイオン交換体を、アルカリ土類金属ヨウ化物塩が含まれている場合はアルカリ土類金属型のイオン交換体を、また、有機物ヨウ化物塩が含まれている場合は対応する有機物型のイオン交換体を用いることで、腐食性金属生成物のみを効率的に除去することができる。本明細書では、イオン交換体としてリチウム型のイオン交換樹脂を例示する。イオン交換処理を行う温度は室温(0℃〜30℃)でよく、従来の技術では高温で処理しなければ除去できなかったクロムも強酸処理後にイオン交換体へ接触、好ましくは透過することによって容易に除去することが可能である。腐食性金属生成物の除去において、イオン交換体を通る触媒溶液の流速は、イオン交換体自体のもつ性能を十分に引き出すことができる流速、すなわちイオン交換体の製造者の推奨する流速であり、通常、1時間あたり約1〜20床体積である。好ましくは、流速が1時間あたり約1〜12床体積である。ロジウム含有触媒液とイオン交換体とを接触させ、イオン交換体が吸尽した後は、有機物塩、好ましくは酢酸リチウムを約1重量%〜約20重量%の範囲の濃度で接触、好ましくは透過させることでイオン交換体を再生することができる。   Since the iodide salt is contained in the catalyst solution, the ion exchanger used is a type corresponding to the cation part of the iodide salt, for example, an alkali metal type when an alkali metal iodide salt is contained. If an alkaline earth metal iodide salt is contained, an alkaline earth metal ion exchanger is used. If an organic iodide salt is contained, the corresponding organic ion is used. By using the exchanger, only the corrosive metal product can be efficiently removed. In this specification, a lithium ion exchange resin is illustrated as an ion exchanger. The temperature at which the ion exchange treatment is performed may be room temperature (0 ° C. to 30 ° C.), and chromium that could not be removed without treatment at a high temperature in the conventional technique is easily contacted with the ion exchanger after the strong acid treatment, preferably by permeation. Can be removed. In removing the corrosive metal product, the flow rate of the catalyst solution through the ion exchanger is a flow rate that can sufficiently bring out the performance of the ion exchanger itself, that is, the flow rate recommended by the ion exchanger manufacturer, Usually about 1 to 20 bed volumes per hour. Preferably, the flow rate is about 1-12 bed volumes per hour. After contacting the rhodium-containing catalyst solution and the ion exchanger and exhausting the ion exchanger, the organic salt, preferably lithium acetate, is contacted at a concentration in the range of about 1 wt% to about 20 wt%, preferably permeated. By doing so, the ion exchanger can be regenerated.

本発明を以下実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

以下、実施例1〜5及び比較例1〜5にカルボニル化反応触媒液の腐食金属除去による再生方法を示す。なお、ICP発光分析計の分析条件は以下の通りである。
<ICP分析条件(クロム、モリブデン、ロジウム、)>
ICP条件 ;高周波パワー 1.4kW
クーラントガス流量 20L/min
プラズマガス流量 1.4L/min
キャリアガス流量 1.0L/min
キャリアガス Ar
サンプル調整方法;サンプル希釈溶媒 DMF
サンプル調整 サンプル中の各金属濃度が10ppm以下に なるようにDMFにて希釈
検量線法 各金属の標準液をDMFにて希釈し、10pp m,5ppm,1ppmの3点で検量線を作成 した

<実施例1>
フラッシャー底部から取り出された腐食性金属生成物としてクロム、モリブテン,ロジウムを含む300gのロジウム含有触媒液(水分濃度8%)中に、ヨウ化水素酸(水 44重量%、ヨウ化水素 56重量%)を58.43g添加し(ロジウム含有触媒液中の腐食性金属生成物の合計モル量に対して85モル倍量)、ガラス製の500ml丸底フラスコ内に注入し、オイルバスでフラスコ内の反応温度を100℃に調節して,反応時間3時間の強酸処理を行った。その後、25℃に冷却した反応液50mlを、イオン交換樹脂に透過した。イオン交換樹脂は市販されているアンバーリスト15(スルホン化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマー)を使用し、ガラス製のカラムに嵩密度0.62g/mlで33ml(充填高さ17cm)充填したものを用いた。イオン交換樹脂は予め、純水で洗浄した後、酢酸リチウム水溶液を透過させてリチウム形に置換した。強酸処理済液のイオン交換樹脂への透過は室温(25℃),常圧で行い、100ml/hrの流速で透過させた。強酸処理直後(イオン交換樹脂透過前)の反応液中のクロム,モリブデン,ロジウムの濃度、およびイオン交換樹脂との接触後の回収液中のクロム,モリブデン,ロジウムの濃度をICP発光分析計にて測定した。イオン交換樹脂透過前の反応液50ml中の金属量と、イオン交換樹脂透過後の回収液中の金属量について結果を以下に示す。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

Hereinafter, Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 show regeneration methods by removing corrosive metals from the carbonylation reaction catalyst solution. The analysis conditions of the ICP emission analyzer are as follows.
<ICP analysis conditions (chromium, molybdenum, rhodium)>
ICP condition; high frequency power 1.4kW
Coolant gas flow rate 20L / min
Plasma gas flow rate 1.4L / min
Carrier gas flow rate 1.0L / min
Carrier gas Ar
Sample preparation method; Sample dilution solvent DMF
Sample preparation Dilute with DMF so that each metal concentration in the sample is 10ppm or less.
Calibration curve method The standard solution of each metal was diluted with DMF, and a calibration curve was created at three points of 10 ppm, 5 ppm, and 1 ppm.

<Example 1>
Hydroiodic acid (44% by weight of water, 56% by weight of hydrogen iodide) in 300 g of a rhodium-containing catalyst solution (water concentration 8%) containing chromium, molybdenum, and rhodium as corrosive metal products taken out from the bottom of the flasher. 58.43 g (85 mol times the total molar amount of the corrosive metal product in the rhodium-containing catalyst solution), and poured into a glass 500 ml round bottom flask, The reaction temperature was adjusted to 100 ° C., and a strong acid treatment was performed for 3 hours. Thereafter, 50 ml of the reaction solution cooled to 25 ° C. was permeated through the ion exchange resin. As the ion exchange resin, commercially available Amberlyst 15 (sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer) was used, and a glass column packed with 33 ml (packing height: 17 cm) at a bulk density of 0.62 g / ml was used. . The ion exchange resin was previously washed with pure water and then permeated with an aqueous lithium acetate solution to replace the lithium form. The permeation of the strong acid treated liquid to the ion exchange resin was performed at room temperature (25 ° C.) and normal pressure, and permeated at a flow rate of 100 ml / hr. The concentration of chromium, molybdenum and rhodium in the reaction solution immediately after the strong acid treatment (before permeation of the ion exchange resin) and the concentration of chromium, molybdenum and rhodium in the recovered solution after contact with the ion exchange resin are measured with an ICP emission spectrometer. It was measured. The results are shown below for the amount of metal in 50 ml of the reaction solution before permeation of the ion exchange resin and the amount of metal in the recovered solution after permeation of the ion exchange resin.

Figure 0004434833
Figure 0004434833

<比較例1>
実施例1で使用したロジウム含有触媒液(水分濃度8%)について強酸処理を行わずに、実施例1と同じ条件にてイオン交換樹脂に透過を行い、透過前後の金属濃度をICP分析で定量した。その結果、クロム,モリブデン,ロジウムの除去率はいずれも1%未満であった。
<比較例2>
実施例1で使用したロジウム含有触媒液に純水を加えて水分濃度を50%に調整した触媒液について強酸処理を行わずに、実施例1と同じ条件にてイオン交換樹脂に透過を行い、透過前後の金属濃度をICP分析で定量した。その結果、クロムの除去率は最大で15%,モリブデンの除去率は最大で20%であったが、ロジウムの除去率も最大で17%であった。
<Comparative Example 1>
The rhodium-containing catalyst solution (water concentration 8%) used in Example 1 was permeated through the ion exchange resin under the same conditions as in Example 1 without performing strong acid treatment, and the metal concentration before and after permeation was determined by ICP analysis. did. As a result, the removal rates of chromium, molybdenum and rhodium were all less than 1%.
<Comparative example 2>
The catalyst solution prepared by adding pure water to the rhodium-containing catalyst solution used in Example 1 and adjusting the water concentration to 50% was permeated through the ion exchange resin under the same conditions as in Example 1 without performing a strong acid treatment. The metal concentration before and after permeation was quantified by ICP analysis. As a result, the maximum removal rate of chromium was 15%, the maximum removal rate of molybdenum was 20%, and the maximum removal rate of rhodium was 17%.

Claims (8)

第8族金属触媒および腐食性金属生成物を含む触媒液を強酸で処理した後、陽イオン交換体と接触して、腐食性金属生成物含量の減少した触媒液を回収することを特徴とする触媒液の再生方法であって、前記腐食性金属生成物が、鉄、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガンおよびそれらの混合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属を含んでいる触媒液の再生方法。 A catalyst solution containing a Group 8 metal catalyst and a corrosive metal product is treated with a strong acid, and then contacted with a cation exchanger to recover a catalyst solution having a reduced content of the corrosive metal product. A method for regenerating a catalyst solution , wherein the corrosive metal product contains at least one metal selected from the group consisting of iron, nickel, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, and mixtures thereof. Playback method. 強酸が、酸解離定数の逆数の対数値(pKa)で4よりも小さい酸である請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the strong acid is an acid having a logarithmic value (pKa) of the reciprocal of the acid dissociation constant of less than 4. 強酸処理が約0℃〜120℃の温度で行われる請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the strong acid treatment is performed at a temperature of about 0 ° C to 120 ° C. 陽イオン交換体が強酸性陽イオン交換樹脂である請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the cation exchanger is a strongly acidic cation exchange resin. 反応触媒液にアルカリ金属塩および/またはハロゲン成分を含む請求項1記載の方法。   The process according to claim 1, wherein the reaction catalyst solution contains an alkali metal salt and / or a halogen component. 強酸が、ヨウ化水素酸である請求項1〜何れかの項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the strong acid is hydroiodic acid. ヨウ化水素酸中のヨウ化水素濃度が重量比で40〜60%である請求項記載の方法。 The method according to claim 6 , wherein the concentration of hydrogen iodide in hydroiodic acid is 40 to 60% by weight. 強酸処理が、反応触媒液中の全ての腐食性金属生成物の含有モル量に対し、ヨウ化水素酸を少なくとも3モル倍量以上加えて行われる請求項1〜何れかの項に記載の方法。 Strong acid treatment, to the molar content of any corrosive metal products of the reaction the catalyst solution, according to claim 1 to 7 or of terms is performed by adding hydroiodic acid at least 3 times the molar amount or more Method.
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