JP5375054B2 - Method for producing furan compound - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for highly efficiently producing a furan compound by stably converting a furfural compound by suppressing the activity of a catalyst from lowering with time in the production of the furan compound from the furfural compound. <P>SOLUTION: The method for producing the furan compound includes the step of subjecting a furfural compound raw material to a decarbonylation reaction in the presence of a catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf and at least one metallic element selected from among the elements of groups 8, 9, and 10. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明はフルフラール化合物からフラン化合物を製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a furan compound from a furfural compound.

フランはテトラヒドロフランやピロール、チオフェン等の製造原料に用いることができる有用な中間体化学品であり、フルフラールの脱カルボニル反応により製造される。フルフラールは通常は石油由来の原料ではなく、植物に含まれるヘミセルロース分であるペントザンより製造されるため、誘導されるフランも石油原料由来ではなく植物原料由来の化学品に分類される。   Furan is a useful intermediate chemical that can be used as a raw material for production such as tetrahydrofuran, pyrrole, and thiophene, and is produced by decarbonylation of furfural. Since furfural is usually produced from pentozan, which is a hemicellulose component contained in plants, not from petroleum-derived raw materials, the derived furan is also classified as a chemical product derived from plant raw materials, not from petroleum raw materials.

フルフラールからフランを製造する方法は古くから知られているが(特許文献1など)、植物由来の原料から効率的に化学品を得る方法として、特に触媒を用いた脱カルボニル反応によるフランの製造方法についての研究開発が行われている(特許文献2、非特許文献1)。フルフラールから脱カルボニル反応によりフランを製造する方法は大きく分けて二つの方法が知られている。一つは、Zn−Cr−Mn、Zn−Cr−Fe複合酸化物のような酸化物触媒を用いる方法(特許文献3など)であり、もう一つは、担持貴金属触媒を用いる方法である。後者の方法は、触媒が比較的低い反応温度でも活性を示すことから、この後者の方法を採用した液相反応(特許文献4、非特許文献2)によるフランの製造方法が提案されている。また、前者の方法と同様に後者の方法において、気相流通反応(特許文献2、非特許文献1、特許文献5)によるフランの製造方法も提案されている。
米国特許第2,337,027号公報 米国特許第4,780,552号公報 米国特許第2,374,149号公報 米国特許第3,257,417号公報 米国特許第3,223,714号公報 Tianranqi Huagong 2002,27,9 Biomass, 16(1988),89
Although a method for producing furan from furfural has been known for a long time (such as Patent Document 1), as a method for efficiently obtaining a chemical product from plant-derived raw materials, a method for producing furan by a decarbonylation reaction using a catalyst in particular. Research and development has been conducted on (Patent Document 2, Non-Patent Document 1). There are two known methods for producing furan from furfural by decarbonylation reaction. One is a method using an oxide catalyst such as Zn—Cr—Mn and Zn—Cr—Fe composite oxide (eg, Patent Document 3), and the other is a method using a supported noble metal catalyst. Since the latter method shows activity even at a relatively low reaction temperature, a method for producing furan by a liquid phase reaction (Patent Document 4, Non-Patent Document 2) employing the latter method has been proposed. Further, in the latter method as in the former method, a method for producing furan by gas phase flow reaction (Patent Document 2, Non-Patent Document 1, Patent Document 5) has also been proposed.
US Patent No. 2,337,027 U.S. Pat. No. 4,780,552 U.S. Pat. No. 2,374,149 U.S. Pat. No. 3,257,417 U.S. Pat. No. 3,223,714 Tianranqi Huagon 2002, 27, 9 Biomass, 16 (1988), 89

触媒の存在下でフルフラールの脱カルボニル反応によってフランを一段で製造する方法の問題点は、連続的に反応を実施した場合に触媒の活性が経時的に大きく低下することである。触媒の活性が経時的に低下する理由については、必ずしも明らかではない。触媒活性が経時的に低下すれば、フルフラールの転化率が低下し単位時間あたりに製造されるフランの量が減少することで工業プロセスの効率が低下する。また、反応しなかったフルフラールの分離回収や廃棄、あるいはリサイクル使用などの課題も生じる。   The problem with the method of producing furan in a single step by the decarbonylation reaction of furfural in the presence of a catalyst is that the activity of the catalyst greatly decreases with time when the reaction is carried out continuously. The reason why the activity of the catalyst decreases with time is not necessarily clear. If the catalytic activity decreases with time, the conversion rate of furfural decreases and the amount of furan produced per unit time decreases, thereby reducing the efficiency of the industrial process. In addition, problems such as separation / recovery and disposal of unreacted furfural or recycling use also occur.

触媒の活性が経時的に大きく低下する場合、フルフラール転化率を維持してフランを安定的に製造するためには、触媒の量を暫時増量するかあるいは反応温度を暫時上昇させることによって補わなくてはならない。触媒の入れ替えや再生処理の頻度が多くなれば工業プロセスの操業は難しくなる。このような理由から、安定的かつ高効率にフランを製造するために、より活性低下が少ない触媒が求められていた。   If the activity of the catalyst decreases greatly over time, in order to maintain furfural conversion and stably produce furan, it must be compensated by increasing the amount of catalyst for a while or raising the reaction temperature for a while. Must not. If the frequency of catalyst replacement and regeneration treatment increases, the operation of the industrial process becomes difficult. For these reasons, in order to produce furan stably and highly efficiently, a catalyst with less activity reduction has been demanded.

従来、活性低下が抑制された触媒や失活した触媒の再生に関する多くの技術が提案されてきた。例えば液相反応においては、従来PdやPtといった金属をカーボンに担持させた触媒、また気相流通反応においては、PdやPtといった金属をアルミナ担体に担持した触媒を用いることにより反応を行っている。しかし、未だに触媒寿命は十分ではなく、工業的に実施するには経済性の面で必ずしも満足し得るものではなかった。また触媒の活性が低下した際、焼成処理等による再生をはかることがある。フルフラール化合物の脱カルボニル化反応を液相で行う場合において提案されている活性炭、シリカ等の担体では、焼成処理による再生を施す場合に再生処理条件において担体が燃焼する、あるいは担持金属のシンタリングや担体の細孔閉塞をおこすといった課題があり、元の活性を得ることが困難である。   Conventionally, many techniques relating to regeneration of a catalyst in which a decrease in activity is suppressed or a deactivated catalyst have been proposed. For example, in a liquid phase reaction, a reaction is conventionally performed by using a catalyst in which a metal such as Pd or Pt is supported on carbon, and in a gas phase flow reaction, a catalyst in which a metal such as Pd or Pt is supported on an alumina carrier is used. . However, the catalyst life is still not sufficient, and it is not always satisfactory in terms of economy for industrial implementation. In addition, when the activity of the catalyst is reduced, regeneration may be performed by firing treatment or the like. In the case of a support such as activated carbon and silica that has been proposed when the decarbonylation reaction of the furfural compound is performed in the liquid phase, the support burns under the regeneration treatment conditions when the regeneration is performed by the firing treatment, or the carrier metal is sintered. There is a problem that the pores of the carrier are blocked, and it is difficult to obtain the original activity.

そこで、本発明は、フルフラール化合物からフラン化合物を製造するにあたり、安定的にフルフラール化合物を転化せしめて、高効率にフラン化合物を製造する方法を提供することを目的とするものである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a furan compound with high efficiency by stably converting the furfural compound in producing a furan compound from the furfural compound.

本発明者らはフルフラール化合物の脱カルボニル反応によりフラン化合物を製造するための触媒を鋭意検討した結果、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素、および、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒の存在下で、フルフラール化合物の脱カルボニル反応を行うと、長時間にわたり高効率かつ安定的にフラン化合物が得られることを見出し、以下の本発明に到達した。   As a result of intensive studies on a catalyst for producing a furan compound by decarbonylation reaction of a furfural compound, the present inventors have found that at least one element selected from Zr and Hf, and at least selected from 8, 9, and 10 groups. When the decarbonylation reaction of the furfural compound is carried out in the presence of a catalyst containing one kind of metal element, it was found that a furan compound can be obtained with high efficiency and stability over a long period of time, and the following inventions have been achieved.

本発明は、後述の一般式(1)で表されるフルフラール化合物原料をあらかじめ気化させてガス状原料とし、該ガス状原料をZr、および、PdまたはPtを含有する触媒に接触させて脱カルボニル反応させる工程を備えた、フラン化合物の製造方法である。ここで、「一般式(1)で表されるフルフラール化合物原料とは、原料全体を基準(100質量%)として、一般式(1)で表されるフルフラール化合物を、好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、特に好ましくは99質量%以上含有することをいう。このような触媒を使用してフルフラール化合物原料の脱カルボニル反応を行うことにより、触媒活性の経時的な低下が小さく、長時間にわたり高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造することが可能となる。また、触媒に付着するコークの量が減少するので、長期間連続して触媒が使用可能となり、触媒の再生や入れ替えの頻度を低減させることができる。
In the present invention, a furfural compound raw material represented by the following general formula (1) is vaporized in advance to form a gaseous raw material, and the gaseous raw material is contacted with a catalyst containing Zr 2 and Pd or Pt for decarbonylation. It is a manufacturing method of a furan compound provided with the process made to react. Here, "the general formula (1) furfural compound materials represented by" the whole material as reference (100 mass%), the general formula (1) furfural compounds represented by, preferably at least 95 wt% More preferably, it means 98% by mass or more, particularly preferably 99% by mass or more. By using such a catalyst for the decarbonylation reaction of the furfural compound raw material, the catalytic activity is reduced little over time, and a high furfural conversion rate and a high furan selectivity are maintained over a long period of time. In addition, a furan compound can be produced with high efficiency. Moreover, since the amount of coke adhering to the catalyst is reduced, the catalyst can be used continuously for a long period of time, and the frequency of catalyst regeneration and replacement can be reduced.

本発明において、触媒は、PdまたはPtを含有するが、特にPdを含有することが好ましい。このような好ましい形態の金属元素を含有する触媒を使用することで、より効率的に脱カルボニル反応を行うことができる。
In the present invention, the catalyst contains Pd or Pt , and particularly preferably contains Pd. By using a catalyst containing such a preferable form of metal element, the decarbonylation reaction can be carried out more efficiently.

上述の通り、本発明において、脱カルボニル反応させる工程は、あらかじめ気化させたフルフラール化合物のガス状原料を、前記触媒に接触させて脱カルボニル反応を行う工程(以下、「気相流通反応」という場合がある。)である。気化したフルフラール化合物原料を触媒に接触させることにより、より効率的に脱カルボニル反応を行うことができる。 As described above, in the present invention, the decarbonylation step is a step in which a gaseous raw material of a furfural compound vaporized in advance is brought into contact with the catalyst to perform the decarbonylation reaction (hereinafter referred to as “gas phase flow reaction”). is there.) it is. By contacting the vaporized furfural compound raw material with the catalyst, the decarbonylation reaction can be carried out more efficiently.

本発明において、触媒中には、触媒全体の質量を100質量%としたとき、1、2、6、13族元素から選ばれる少なくとも1種類の元素を0.01質量%以上50質量%以下含まれることが好ましい。このような元素を含有させることで、触媒の性能や安定性を向上させることができる。   In the present invention, the catalyst contains 0.01% by mass or more and 50% by mass or less of at least one element selected from Group 1, 2, 6, and 13 elements when the total mass of the catalyst is 100% by mass. It is preferable that By including such an element, the performance and stability of the catalyst can be improved.

本発明では、特定の触媒を使用してフルフラール化合物原料の脱カルボニル反応を行うことにより、触媒活性の経時的な低下が小さく、長時間にわたり高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造することが可能となる。また、触媒に付着するコークの量が減少するので、長期間連続して触媒が使用可能となり、触媒の再生や入れ替えの頻度を低減するとともに、焼成による触媒再生において、活性成分のシンタリングや 細孔閉塞による触媒の劣化を防止することができる。   In the present invention, the decarbonylation reaction of the furfural compound raw material is carried out using a specific catalyst, so that the catalytic activity is little decreased over time, and a high furfural conversion rate and a high furan selectivity are maintained over a long period of time. Thus, it becomes possible to produce a furan compound stably and with high efficiency. In addition, since the amount of coke adhering to the catalyst decreases, the catalyst can be used continuously for a long period of time, reducing the frequency of catalyst regeneration and replacement, and reducing the frequency of active component sintering and finer in catalyst regeneration by calcination. It is possible to prevent deterioration of the catalyst due to hole blockage.

以下、本発明の詳細について説明する。
本発明は、フルフラール化合物原料を、特定の触媒の存在下で脱カルボニル反応させる工程を備えた、フラン化合物の製造方法である。以下、まず、フルフラール化合物とフラン化合物について説明する。
Details of the present invention will be described below.
The present invention is a method for producing a furan compound, comprising a step of decarbonylating a furfural compound raw material in the presence of a specific catalyst. Hereinafter, a furfural compound and a furan compound will be described first.

<フルフラール化合物>
本発明のフラン化合物の製造方法で使用される原料のフルフラール化合物としては、特に制限されず、公知のフルフラール化合物を使用することができる。フルフラール化合物とは下記一般式(1)で示される化合物をいう。
<Furfural compound>
It does not restrict | limit especially as a raw material furfural compound used with the manufacturing method of the furan compound of this invention, A well-known furfural compound can be used. The furfural compound refers to a compound represented by the following general formula (1).

Figure 0005375054
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上記一般式(1)において、R、R、Rは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、例えば、水素、官能基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、官能基を有していてもよい芳香族炭化水素基、水酸基、アルデヒド基等の種々の官能基が挙げられ、具体的には、−H、−CHOH、−CH、−CHO等が挙げられる。フルフラール化合物の具体例としては、ヒドロキシメチルフルフラール、2−メチルフルフラール、3−メチルフルフラール、フルフリルジアルデヒド、フルフラールが好ましい例として挙げられ、中でも特にフルフラールが好適である。 In the general formula (1), R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different, for example, hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group which may have a functional group, or a functional group. Various functional groups such as an aromatic hydrocarbon group, a hydroxyl group, and an aldehyde group that may have a group may be mentioned, and specific examples include —H, —CH 2 OH, —CH 3 , —CHO, and the like. It is done. Specific examples of the furfural compound include hydroxymethylfurfural, 2-methylfurfural, 3-methylfurfural, furfuryl dialdehyde, and furfural. Of these, furfural is particularly preferable.

<フラン化合物>
本発明のフラン化合物の製造方法で得られるフラン化合物は、特に制限されず、公知のフラン化合物である。フラン化合物とは下記一般式(2)〜(6)で示される化合物をいう。
<Furan compound>
The furan compound obtained by the method for producing a furan compound of the present invention is not particularly limited, and is a known furan compound. The furan compound refers to a compound represented by the following general formulas (2) to (6).

Figure 0005375054
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Figure 0005375054
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、R、Rは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、例えば、水素、官能基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、官能基を有していてもよい芳香族炭化水素基、水酸基等の種々の官能基が挙げられ、具体的には、−H、−CHOH、−CH、−CHO等が挙げられる。フラン化合物の具体例としては、2−メチルフラン、3−メチルフラン、フラン、ジヒドロフラン、フルフリルアルコール、テトラヒドロフラン、テトラヒドロフルフリルアルコールが挙げられ、特にフランが好適である。 R 4 , R 5 and R 6 may be the same or different, for example, hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group which may have a functional group, or a functional group. Various functional groups, such as an aromatic hydrocarbon group and a hydroxyl group, are mentioned, and specifically, —H, —CH 2 OH, —CH 3 , —CHO and the like can be mentioned. Specific examples of the furan compound include 2-methylfuran, 3-methylfuran, furan, dihydrofuran, furfuryl alcohol, tetrahydrofuran, and tetrahydrofurfuryl alcohol, and furan is particularly preferable.

<フルフラール化合物原料>
本発明では、フルフラール化合物原料を、特定の触媒の存在下で脱カルボニル反応させる。ここで、フルフラール化合物原料とは、原料全体を基準(100質量%)として、フルフラール化合物が、好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは、98質量%以上、特に好ましくは99質量%以上含まれていることをいう。
<Furfural compound raw material>
In the present invention, the furfural compound raw material is decarbonylated in the presence of a specific catalyst. Here, the furfural compound raw material contains 95% by mass or more, more preferably 98% by mass or more, particularly preferably 99% by mass or more of the furfural compound, based on the whole raw material (100% by mass). It means being.

原料の製造法は特に限定されないが、植物由来原料の水熱処理や酸による加水分解によって得ることができる。   Although the manufacturing method of a raw material is not specifically limited, It can obtain by hydrothermal treatment of the plant-derived raw material or hydrolysis with an acid.

本発明においては、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素および8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒の存在下でフルフラール化合物原料の脱カルボニル反応を行いフラン化合物を得る。このような触媒を用いることによって、フルフラール化合物からフラン化合物を製造するにあたり、触媒活性の経時的な低下が抑制され、長時間にわたり高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造することが可能となる。   In the present invention, the furfural compound raw material is decarbonylated in the presence of a catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf and at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10. A compound is obtained. By using such a catalyst, in producing a furan compound from a furfural compound, a decrease in catalytic activity over time is suppressed, and a high furfural conversion rate and a high furan selectivity are maintained over a long period of time. In addition, a furan compound can be produced with high efficiency.

フルフラール化合物の純度は、上記フルフラール化合物原料の定義に記載した通りであるが、フルフラール化合物原料に含まれる不純物を除去することによって、本発明の触媒の経時的な活性低下はさらに抑制されるため、より安定的かつ高効率にフラン化合物を製造することができる。フルフラール化合物原料に含まれる不純物のうち、硫黄もしくは硫黄化合物、窒素化合物、および各種の酸を低減すると高い効果が得られる。特に気相流通反応においては、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素、および、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒を使用した場合に、フルフラール化合物やフラン化合物が触媒上でコークとなることが少ないので、これらの不純物が直接触媒に蓄積あるいは、反応サイトをブロックする可能性があるため、これらの不純物を減らすことにより、より長時間、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造することができる。   The purity of the furfural compound is as described in the definition of the furfural compound raw material, but by removing impurities contained in the furfural compound raw material, the activity degradation of the catalyst of the present invention over time is further suppressed, A furan compound can be produced more stably and efficiently. Of the impurities contained in the furfural compound raw material, a high effect can be obtained by reducing sulfur or sulfur compounds, nitrogen compounds, and various acids. Particularly in a gas phase flow reaction, when a catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf and at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 is used, a furfural compound or Since furan compounds rarely coke on the catalyst, these impurities can accumulate directly on the catalyst or block the reaction site. A furan compound can be produced with high efficiency.

フルフラール化合物原料に含まれる硫黄もしくは硫黄化合物の形態は特に限定されないが、価数としてはS、S2−あるいはS6+(SOx)の硫黄成分が挙げられる。より具体的には、システイン等のアミノ酸、該アミノ酸を含むたんぱく質、チオール基、スルフヒドリル基、スルフィド基、ジスルフィド基を有する化合物、Sを骨格に持つ芳香環化合物、硫酸、スルホン酸およびそれらの塩、亜硫酸および亜硫酸塩、あるいは錯塩が挙げられる。フルフラール化合物原料に含まれる硫黄、もしくは硫黄化合物の量は、硫黄の濃度として、通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下、さらに好ましくは20ppm以下、より好ましくは10ppm以下、特に好ましくは6.0ppm以下である。これらの硫黄含有成分が硫黄の濃度として 50ppm以下に制御されたフルフラール化合物原料を脱カルボニル反応工程に供することによって、本発明の触媒の経時的な活性低下はさらに小さくなる。フルフラール化合物原料中に含まれる硫黄もしくは硫黄化合物の量の分析法は、特に限定されないが、例えば、燃焼−吸収−イオンクロマト法により硫黄元素濃度として定量できる。 Although the form of sulfur or sulfur compound contained in the furfural compound raw material is not particularly limited, examples of the valence include a sulfur component of S 0 , S 2− or S 6+ (SOx). More specifically, an amino acid such as cysteine, a protein containing the amino acid, a thiol group, a sulfhydryl group, a sulfide group, a compound having a disulfide group, an aromatic ring compound having S as a skeleton, sulfuric acid, sulfonic acid and salts thereof, Sulfurous acid and sulfite, or complex salts may be mentioned. The amount of sulfur or sulfur compound contained in the furfural compound raw material is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, particularly preferably 6.0 ppm or less as the concentration of sulfur. . By subjecting the furfural compound raw material in which these sulfur-containing components are controlled to a sulfur concentration of 50 ppm or less to the decarbonylation reaction step, the decrease in the activity of the catalyst of the present invention over time is further reduced. The method for analyzing the amount of sulfur or sulfur compound contained in the furfural compound raw material is not particularly limited, and can be quantified as the elemental sulfur concentration by, for example, combustion-absorption-ion chromatography.

フルフラール化合物原料に含まれる窒素化合物の形態は特に限定されないが、価数としては、N3−あるいはN5+、N3+の窒素成分が挙げられる。より具体的にはアンモニア、アミン類およびその塩類、種々のアミノ酸、たんぱく質、Nを骨格に持つ芳香環化合物、硝酸および硝酸塩、亜硝酸および亜硝酸塩、あるいは錯塩である。フルフラール化合物原料に含まれる窒素化合物の量は、窒素原子の濃度として、通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下、より好ましくは20ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下、特に好ましくは4.0ppm以下である。これらの窒素含有成分が窒素の濃度として50ppm以下に制御されたフルフラール原料を脱カルボニル反応工程に供することによって、本発明の触媒の経時的な活性低下はさらに小さくなる。フルフラール化合物原料中に含まれる窒素化合物の量の分析法は、特に限定されないが、例えば、燃焼分解−化学発光法によって窒素元素濃度として定量できる。 The form of the nitrogen compound contained in the furfural compound raw material is not particularly limited, but examples of the valence include nitrogen components of N 3−, N 5+ , and N 3+ . More specifically, ammonia, amines and salts thereof, various amino acids, proteins, aromatic ring compounds having N as a skeleton, nitric acid and nitrate, nitrous acid and nitrite, or complex salts. The amount of the nitrogen compound contained in the furfural compound raw material is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, still more preferably 10 ppm or less, and particularly preferably 4.0 ppm or less as the concentration of nitrogen atoms. By subjecting the furfural raw material in which these nitrogen-containing components are controlled to a nitrogen concentration of 50 ppm or less to the decarbonylation reaction step, the decrease in activity over time of the catalyst of the present invention is further reduced. Although the analysis method of the quantity of the nitrogen compound contained in a furfural compound raw material is not specifically limited, For example, it can quantify as a nitrogen element density | concentration by a combustion decomposition-chemiluminescence method.

フルフラール化合物原料に含まれる酸成分の形態は特に限定されないが、硫酸、スルホン酸、硝酸等の無機酸、および、スルホン基、カルボキシル基を有する有機酸、例えば、フランスルホン酸、フランカルボン酸が挙げられる。フルフラール化合物原料に含まれる酸成分の量は酸価として、通常2mgKOH/g以下、好ましくは1mgKOH/g以下、より好ましくは0.50mgKOH/g以下、さらに好ましくは0.25mgKOH/g以下、特に好ましくは0.10mgKOH/g以下である。これらの酸成分が2mgKOH/g以下に制御されたフルフラール化合物原料を脱カルボニル反応工程に供することによって、本発明の触媒の経時的な活性低下はさらに小さくなる。酸価の測定法は、特に限定されないが、中和滴定法を用いることができる。具体的には、フルフラールをエタノールで希釈した後に0.01Nの水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することによって、酸価を測定することができる。   The form of the acid component contained in the furfural compound raw material is not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids such as sulfuric acid, sulfonic acid, and nitric acid, and organic acids having a sulfone group and a carboxyl group, such as furansulfonic acid and furancarboxylic acid. It is done. The amount of the acid component contained in the furfural compound raw material is usually 2 mgKOH / g or less, preferably 1 mgKOH / g or less, more preferably 0.50 mgKOH / g or less, further preferably 0.25 mgKOH / g or less, particularly preferably as an acid value. Is 0.10 mg KOH / g or less. By using the furfural compound raw material in which these acid components are controlled to 2 mgKOH / g or less in the decarbonylation reaction step, the decrease in the activity of the catalyst of the present invention over time is further reduced. Although the measuring method of an acid value is not specifically limited, The neutralization titration method can be used. Specifically, the acid value can be measured by diluting furfural with ethanol and titrating with 0.01 N potassium hydroxide aqueous solution.

これらのフルフラール化合物は通常無色透明である。したがって、フルフラール化合物原料の色調は、APHI(American Public Healty Association)標準色溶液のYI(Yellowness Index:黄色度)値を基準とした番号で算出すれば、通常500以下、好ましくは300以下、さらに好ましくは100以下、特に好ましくは50以下である。これらの色調は色差計を用いた透過測定等によって分析、算出することができる。   These furfural compounds are usually colorless and transparent. Accordingly, the color tone of the furfural compound raw material is usually 500 or less, preferably 300 or less, and more preferably 300 or less, more preferably 300 or less, when calculated based on the YI (Yellowness Index) value of the APHI (American Public Health Association) standard color solution. Is 100 or less, particularly preferably 50 or less. These color tones can be analyzed and calculated by transmission measurement using a color difference meter.

フルフラール化合物原料から不純物を取り除く方法は特にこだわらないが、蒸留精製や不純物の吸着除去等によって取り除くことができる。減圧蒸留によってフルフラール原料約400gを精製する場合の条件を例示する。精留塔として内径18mm高さ245mmのヴィグリュウ管を用い、フルフラール原料を1Lフラスコに装填後、系内を窒素置換し、オイルバスによりフラスコ内のフルフラール原料を加熱し、次いで系内を減圧して蒸留を行う。フルフラール原料の温度を75℃、蒸気温度を55℃、系内の圧力を1.2×10Paとして、全量の約13質量%を初留として、全量の約25質量%を釜残として除去して、約250gの精製したフルフラールを得ることができる。 The method for removing impurities from the furfural compound raw material is not particularly limited, but it can be removed by distillation purification or impurity adsorption removal. The conditions for purifying about 400 g of furfural raw material by distillation under reduced pressure are exemplified. Using a Vigreux tube with an inner diameter of 18 mm and a height of 245 mm as a rectification column, after charging the furfural raw material into a 1 L flask, replacing the system with nitrogen, heating the furfural raw material in the flask with an oil bath, and then reducing the pressure inside the system. Distill. The temperature of the furfural raw material is 75 ° C, the steam temperature is 55 ° C, the pressure in the system is 1.2 x 10 3 Pa, about 13% by mass of the total amount is removed as the first fraction, and about 25% by mass of the total amount is removed as the residue. Thus, about 250 g of purified furfural can be obtained.

吸着によって不純物を分離除去することも可能である。その際の吸着剤は、特に限定されないが、活性炭やイオン交換樹脂、イオン交換ゼオライトやシリカ等の多孔性物質、あるいは金属、貴金属、または、該金属、貴金属をシリカ、アルミナ、ゼオライトあるいは活性炭といった担体に担持したものが好適に用いられる。吸着剤は、複数を同時に用いてもよい。吸着除去の方法としては、原料に吸着剤を入れ、一定の処理時間の後に濾過等で分離してもよいし、あらかじめ吸着剤をカラム等につめ、原料を流通させてもよい。また、蒸留精製の際に原料と吸着剤とを装填し、不純物を吸着除去しつつ蒸留によって精製した原料を得ることも好ましい方法として挙げられる。その際の吸着剤としては、上記に挙げた物質のほか、酸成分の除去に効果的なNaOH等のアルカリ水酸化物、NaCO等のアルカリ炭酸塩等も好適に用いられる。さらには、吸着剤を用いて不純物を除去した後にさらに蒸留精製を行って、吸着によって取り除けなかった不純物や、吸着剤由来の不純物を除去することも好適に行われる。また、蒸留精製の後に、吸着除去を行ってもよい。 It is also possible to separate and remove impurities by adsorption. The adsorbent in that case is not particularly limited, but is a porous material such as activated carbon, ion exchange resin, ion exchange zeolite or silica, or a metal, a noble metal, or a carrier such as silica, alumina, zeolite or activated carbon. Those supported on are preferably used. A plurality of adsorbents may be used simultaneously. As a method of adsorption removal, an adsorbent may be put into the raw material and separated by filtration after a certain treatment time, or the adsorbent may be packed in a column in advance and the raw material may be circulated. Moreover, it is also mentioned as a preferable method that a raw material and an adsorbent are charged during distillation purification and a raw material purified by distillation is obtained while removing impurities by adsorption. As the adsorbent at that time, in addition to the substances listed above, alkali hydroxides such as NaOH effective for removing acid components, alkali carbonates such as Na 2 CO 3 and the like are also preferably used. Furthermore, after removing impurities using an adsorbent, further purification by distillation is preferably performed to remove impurities that could not be removed by adsorption or impurities derived from the adsorbent. Further, adsorption removal may be performed after distillation purification.

精製等によって不純物の低減がなされたフルフラール化合物原料を保存する場合の条件は、特に限定されないが、酸素や光を遮断した雰囲気で保存するのが好ましい。保存雰囲気中の酸素の濃度は、通常20%以下、好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下、特に好ましくは1%以下である。   The conditions for storing the furfural compound raw material in which impurities are reduced by purification or the like are not particularly limited, but it is preferable to store in an atmosphere shielded from oxygen and light. The concentration of oxygen in the storage atmosphere is usually 20% or less, preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and particularly preferably 1% or less.

<脱カルボニル反応触媒>
本発明においては、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素、および、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒の存在下でフルフラール化合物原料の脱カルボニル反応を行いフラン化合物を得る。
<Decarbonylation catalyst>
In the present invention, the decarbonylation reaction of the furfural compound raw material is carried out in the presence of a catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf and at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10. The furan compound is obtained.

Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素は、好ましくは8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持する担体に添加あるいは担持されるか、あるいは該担体成分の一部分あるいは全てを構成する。好ましくは、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持する担体として、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含む物質が用いられる。   At least one element selected from Zr and Hf is preferably added to or supported on a carrier supporting at least one metal element selected from Group 8, 9, and 10 or a part or all of the carrier component Configure. Preferably, a substance containing at least one element selected from Zr and Hf is used as a carrier supporting at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10.

Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素の形態は、特に限定されないが、リン酸塩、硫酸塩や水酸化物、含水酸化物、酸化物、複合酸化物の形態が挙げられる。リン酸塩、硫酸塩としては、Zr(PO、ZrP、Zr(SO・4HO等が挙げられる。水酸化物、含水酸化物、酸化物としては、ZrO(OH)、ZrO、HfOが挙げられる。その他、ZrSiO、ZrO−SiO、ZrO−TiO、ZrO−Al等の複合酸化物が挙げられる。このうち、好ましくは、ZrSiO等の複酸化物、ZrO−SiO、ZrO−TiO、ZrO−Al等の複合酸化物およびZrO、HfO等の単独酸化物が挙げられ、さらに好ましくは、ZrO、HfO等の単独酸化物が挙げられ、特に好ましくはZrOが挙げられる。ZrOの結晶形について特に制限はないが、通常、単斜晶系、準安定正方晶系、正方
晶系または非晶質であり、好ましくは、単斜晶系、準安定正方晶系または正方晶系であり、さらに好ましくは、単斜晶系または準安定正方晶系であり、特に好ましくは単斜晶系である。
The form of at least one element selected from Zr and Hf is not particularly limited, and examples thereof include phosphate, sulfate, hydroxide, hydrated oxide, oxide, and composite oxide. Examples of phosphates and sulfates include Zr 3 (PO 4 ) 4 , ZrP 2 O 7 , Zr (SO 4 ) 2 .4H 2 O, and the like. Examples of the hydroxide, hydrated oxide, and oxide include ZrO (OH) 2 , ZrO 2 , and HfO 2 . Other, ZrSiO 4, ZrO 2 -SiO 2 , ZrO 2 -TiO 2, ZrO 2 -Al composite oxide such as 2 O 3. Of these, a complex oxide such as ZrSiO 4, a complex oxide such as ZrO 2 —SiO 2 , ZrO 2 —TiO 2 , ZrO 2 —Al 2 O 3 and a single oxide such as ZrO 2 and HfO 2 are preferable. More preferable examples include single oxides such as ZrO 2 and HfO 2 , and particularly preferable examples include ZrO 2 . There are no particular restrictions on the crystal form of ZrO 2 , but usually monoclinic, metastable tetragonal, tetragonal
A monoclinic system, a metastable tetragonal system or a tetragonal system, more preferably a monoclinic system or a metastable tetragonal system, and particularly preferably a monoclinic system or a metastable tetragonal system. It is an oblique system.

Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含有する担体の表面酸塩基性については、ハメット関数Hで表せば通常その最高酸強度は、−3以上、 好ましくは、1.5以上、より好ましくは3.3以上さらに好ましくは4.0以上、特に好ましくは6.8以上であり、最強点H,maxは通常、0以上15以下、好ましくは5以上10以下である。 As for the surface acid basicity of the support containing at least one element selected from Zr and Hf, the maximum acid strength is usually −3 or more, preferably 1.5 or more, if expressed by the Hammett function H 0. preferably 3.3 or more and still more preferably 4.0 or more, and particularly preferably 6.8 or more, the strongest point H 0, max is usually 0 to 15, preferably 5 to 10.

Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素、および、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒は液相反応において使用するより、気相流通反応において効果を発揮する。Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含有する触媒は 弱いながら表面酸塩基性を有するため、高濃度のフルフラール化合物が存在する液相反応においては、カルボニル基と反応し、Tishchenko反応や、Cannizzaro反応を起こしてエステル2量体等の副生成物が生じる。また、高濃度のフルフラール化合物を長時間加熱することによって触媒反応とはかかわりなく生成するスラッジ状の重合物等が物理的に触媒に付着して、触媒の分散や目的とする脱カルボニル化反応を阻害することがあり、その程度はカーボン等の無極性の担体からなる触媒に比べて、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含有する触媒のように極性のある担体からなる触媒において甚だしい。   A catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf and at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 is more effective in a gas phase flow reaction than in a liquid phase reaction. To do. Since the catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf is weak but has surface acid basicity, in a liquid phase reaction in which a high concentration of furfural compound is present, it reacts with a carbonyl group, Tishchenko reaction, By causing a Cannizzzaro reaction, by-products such as ester dimers are formed. In addition, sludge-like polymers, etc. that are generated by heating a high-concentration furfural compound for a long time, regardless of the catalytic reaction, physically adhere to the catalyst, thereby dispersing the catalyst and performing the desired decarbonylation reaction. In comparison with a catalyst made of a non-polar carrier such as carbon, the degree is much higher in a catalyst made of a polar carrier such as a catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf. .

したがって、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含有する触媒の表面酸塩基特性を上記のようにすることは、特に気相流通反応において長時間に安定的かつ効率的にフラン化合物を製造する観点から好ましい。   Therefore, making the surface acid-base characteristics of the catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf as described above produces a furan compound stably and efficiently over a long period of time, particularly in a gas-phase flow reaction. From the viewpoint of

8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持する担体としては、上記のZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含むリン酸塩、硫酸塩や水酸化物、含水酸化物、酸化物、複合酸化物のほか、SiO、TiO、Al、MgO、SiO−Al、MgO−Al等の単独酸化物や複合酸化物、ゼオライト等の多孔性酸化物、メソ細孔を有する酸化物や活性炭が挙げられる。これらの担体がZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含まない場合は、これらの担体とZr、Hf元素を含む化合物とを物理混合したり、これらの担体にZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を添加あるいは担持した後に、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持する担体として用いることができる。 Examples of the carrier supporting at least one metal element selected from Group 8, 9, and 10 include phosphates, sulfates, hydroxides, and hydrous hydroxides containing at least one element selected from Zr and Hf. things, oxides, other composite oxide, SiO 2, TiO 2, Al 2 O 3, MgO, SiO 2 -Al 2 O 3, MgO-Al 2 O 3 or the like alone oxide or composite oxide, zeolite Porous oxides, oxides having mesopores, and activated carbon. When these carriers do not contain at least one element selected from Zr and Hf, these carriers and a compound containing Zr and Hf elements are physically mixed, or at least selected from Zr and Hf are added to these carriers. After adding or supporting one element, it can be used as a carrier for supporting at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10.

担体の表面積は、特に限定されないが、通常1m/g以上1000m/g以下、好ましくは10m/g以上500m/g以下、さらに好ましくは20m/g以上200m/g以下である。担体の細孔容積は、特に限定されないが、通常0.1ml/g以上5ml/g以下、好ましくは0.2ml/g以上3ml/g以下である。担体の表面積や細孔容積が小さいとフルフラール化合物が十分に転化せず、未反応のフルフラール化合物の回収等が必要になるため効率的でない。担体の表面積や細孔容積が大きすぎるとZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素が触媒の経時的な活性低下を抑制する効果が小さくなるため好ましくない。 The surface area of the carrier is not particularly limited, but is usually 1 m 2 / g or more and 1000 m 2 / g or less, preferably 10 m 2 / g or more and 500 m 2 / g or less, more preferably 20 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less. . The pore volume of the carrier is not particularly limited, but is usually 0.1 ml / g or more and 5 ml / g or less, preferably 0.2 ml / g or more and 3 ml / g or less. When the surface area and pore volume of the support are small, the furfural compound is not sufficiently converted and it is not efficient because it is necessary to recover the unreacted furfural compound. If the surface area or pore volume of the support is too large, at least one element selected from Zr and Hf is not preferable because the effect of suppressing a decrease in the activity of the catalyst over time is reduced.

Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を担体に添加、あるいは担持する方法としては8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持する際に、同時にZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素の化合物が溶解した液を添加する方法が好適に用いられる。また、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担体に担持した後に、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素の化合物が溶解した液を添加してもかまわない。また、8,9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素やそれらが担持された物質に、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素が含まれる物質を添加あるいは担持したり、物理混合等の手段により混合したりして目的とする触媒を得てもよい。   As a method for adding or supporting at least one element selected from Zr and Hf to the carrier, when supporting at least one metal element selected from Group 8, 9, and 10 is simultaneously selected from Zr and Hf. A method of adding a solution in which at least one elemental compound is dissolved is preferably used. Further, after supporting at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 on a carrier, a solution in which a compound of at least one element selected from Zr and Hf is dissolved may be added. Further, at least one metal element selected from Group 8, 9, 10 or a substance on which they are supported is added to or supports a substance containing at least one element selected from Zr, Hf, or physical mixing The target catalyst may be obtained by mixing by such means as above.

Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を添加する際に用いる化合物として金属アルコキシド、オキシ硝酸塩やオキシ硫酸塩が挙げられ、好ましくはオキシ硝酸塩が挙げられる。Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を添加した後は、それに引き続き、水分や液成分の除去、乾燥や酸素を含むガス中での焼成を行ってもよい。   Examples of the compound used when adding at least one element selected from Zr and Hf include metal alkoxides, oxynitrates and oxysulfates, and preferably oxynitrates. After at least one element selected from Zr and Hf is added, moisture and liquid components may be removed, dried, and fired in a gas containing oxygen.

これらのZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含む触媒が好ましい理由は、これらの成分がフルフラール化合物やフラン化合物に対して不活性であり、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素によるフルフラール化合物のフラン化合物への転化において副反応が起こりにくいためである。これらのZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含む触媒のフラン化合物の選択性は通常90%以上であり、フラン化合物の収率が最大限に得られる。   The reason why the catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf is preferable is that these components are inactive with respect to the furfural compound and the furan compound, and at least one selected from Group 8, 9, and 10 This is because a side reaction hardly occurs in the conversion of the furfural compound into the furan compound by the metal element. The selectivity of the furan compound of the catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf is usually 90% or more, and the yield of the furan compound can be obtained to the maximum.

また、これらのZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素を含む物質の表面は適度な酸塩基性質、あるいは酸塩基2元機能を有しているため、フルフラール化合物やフラン化合物の過度な吸着や反応が回避される。また、同様な理由により、これらの化合物が重合する等の望ましくない反応を回避することができるため、重合等により触媒表面にコークが蓄積する事態を防ぐことができる。結果として、フルフラール化合物の脱カルボニル反応に対して有効な触媒活性点が長時間にわたって作用し続ける。10時間の気相流通連続反応を例にすればフルフラール化合物の転化率は初期の9割以上を維持するため、高効率かつ安定的にフラン化合物を製造することが可能になる。   Further, since the surface of the substance containing at least one element selected from Zr and Hf has an appropriate acid-base property or an acid-base dual function, excessive adsorption of a furfural compound or a furan compound, Reaction is avoided. Further, for the same reason, an undesirable reaction such as polymerization of these compounds can be avoided, so that a situation where coke accumulates on the catalyst surface due to polymerization or the like can be prevented. As a result, a catalytically active site effective for the decarbonylation reaction of the furfural compound continues to act for a long time. Taking the continuous reaction in the gas-phase flow for 10 hours as an example, the conversion rate of the furfural compound is maintained at 90% or more of the initial value, so that the furan compound can be produced efficiently and stably.

触媒におけるZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素の量は、触媒全体の質量を基準(100質量%)として、通常0.001質量%以上90質量%以下、好ましくは1質量%以上85質量%以下、さらに好ましくは5質量%以上85質量%以下、特に好ましくは10質量%以上75質量%以下である。   The amount of at least one element selected from Zr and Hf in the catalyst is usually from 0.001 to 90% by mass, preferably from 1 to 85% by mass, based on the mass of the entire catalyst (100% by mass). % Or less, more preferably 5% by mass or more and 85% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or more and 75% by mass or less.

Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素の量が少なすぎると触媒の経時的な活性低下を抑制する効果が小さくなるため好ましくない。また、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素の量が多すぎると、フルフラール化合物が十分に転化せず、未反応のフルフラール化合物の回収等が必要になるため効率的でない。   If the amount of at least one element selected from Zr and Hf is too small, the effect of suppressing a decrease in the activity of the catalyst over time is reduced, which is not preferable. On the other hand, if the amount of at least one element selected from Zr and Hf is too large, the furfural compound is not sufficiently converted, and recovery of unreacted furfural compound is required, which is not efficient.

8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素は、特に限定されないが、好ましくは、Ni、Ru、Ir、Pd、Pt挙げられ、より好ましくはRu、Ir、Pd、Ptが挙げられ、さらに好ましくはPd、Ptが挙げられ、特に好ましくはPdが挙げられる。これらの8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を触媒成分として用いることによって、高い選択性をもってフルフラール化合物をフラン化合物に転化することが可能となり、効率的にフラン化合物を製造することができる。これらの金属元素は通常上記のような担体に担持されることによって担持金属触媒として用いられる。   The at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 is not particularly limited, but preferably includes Ni, Ru, Ir, Pd, and Pt, and more preferably includes Ru, Ir, Pd, and Pt. More preferred are Pd and Pt, and particularly preferred is Pd. By using at least one metal element selected from these groups 8, 9, and 10 as a catalyst component, it becomes possible to convert a furfural compound into a furan compound with high selectivity, and efficiently produce a furan compound. be able to. These metal elements are usually used as a supported metal catalyst by being supported on the carrier as described above.

8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素の含有量は金属や担体の種類にもよるので一概にはいえないが、触媒全体の質量を基準(100質量%)として、通常0.01質量%以上100質量%以下、好ましくは0.05質量%以上50質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以上20質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以上5質量%以下である。8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素の含有量が少ないと、フルフラール化合物原料が十分に転化せず、未反応のフルフラール化合物の回収等が必要になるため効率的でないのみならず、使用が終了した触媒から金属を回収する上で効率が低下する。一方、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素の含有量が多すぎると、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素が触媒の経時的な活性低下を抑制する効果が小さくなるため好ましくない。   The content of at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 depends on the type of metal and carrier and cannot be generally specified, but is usually 0 based on the mass of the entire catalyst (100% by mass). .01 mass% to 100 mass%, preferably 0.05 mass% to 50 mass%, more preferably 0.1 mass% to 20 mass%, particularly preferably 0.5 mass% to 5 mass%. It is. If the content of at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 is low, the furfural compound raw material will not be converted sufficiently, and it will be necessary to recover unreacted furfural compound. In addition, the efficiency is reduced in recovering the metal from the used catalyst. On the other hand, if the content of at least one metal element selected from Group 8, 9, or 10 is too large, the effect of suppressing the time-dependent decrease in activity of the catalyst is small with at least one element selected from Zr and Hf. Therefore, it is not preferable.

これらの8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持した触媒は、触媒の性能や安定性を向上させるための成分(以下、修飾助剤という)を含有することができる。修飾助剤としては、1族金属やそれらのイオン、2族金属やそれらのイオン、6族金属やそれらのイオン、13族金属やそれらのイオン、が挙げられる。好ましくは1族金属やそれらのイオン、2族金属やそれらのイオン、6族金属やそれらのイオン、特に好ましくは1族金属やそれらのイオン、である。具体的には、Cs、Rb、K、Na、Liの金属やイオン、特に好ましくは K、Naの金属やイオンである。これらの金属やイオンは、複数を組み合わせて用いてもかまわない。8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素の種類によっては、これらの修飾助剤を触媒に含有させることによって触媒の寿命がさらに向上し、より効率的にフラン化合物を製造することが可能になる。   The catalyst carrying at least one metal element selected from these groups 8, 9, and 10 can contain a component (hereinafter referred to as a modification aid) for improving the performance and stability of the catalyst. Examples of the modification aid include Group 1 metals and their ions, Group 2 metals and their ions, Group 6 metals and their ions, Group 13 metals and their ions. Preferred are Group 1 metals and their ions, Group 2 metals and their ions, Group 6 metals and their ions, and particularly preferred are Group 1 metals and their ions. Specifically, metals and ions of Cs, Rb, K, Na, and Li, particularly preferably metals and ions of K and Na. These metals and ions may be used in combination. Depending on the type of at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10, the catalyst life can be further improved by adding these modification aids to the catalyst, and the furan compound can be produced more efficiently. Is possible.

これらの修飾助剤を用いるに際して大きな効果が得られる8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素は、Ni、Ru、Ir、Pd、Pt、さらに好ましくはPd、Pt、特に好ましくはPdである。   At least one metal element selected from Group 8, 9, and 10 that can provide a great effect when using these modification aids is Ni, Ru, Ir, Pd, Pt, more preferably Pd, Pt, and particularly preferably Pd.

これらの修飾助剤の触媒における形態は、特に限定されないが、金属メタル、カルボン酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硝酸塩、硫酸塩や水酸化物、酸化物、複合酸化物が挙げられ、好ましくは炭酸塩、硝酸塩や水酸化物、酸化物、複合酸化物が挙げられる。これらの修飾助剤はあらかじめ上記の担体に加えて複合化したり、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担体に担持した後に加えることができる。また、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素と複合化、あるいは合金化するなどしても良い。好ましくは、上記の担体に8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持する際に、同時にこれらの修飾助剤を添加して複合化する。   The form of the catalyst for these modification aids is not particularly limited, and examples thereof include metal metals, carboxylates, carbonates, phosphates, nitrates, sulfates, hydroxides, oxides, and complex oxides. Includes carbonates, nitrates, hydroxides, oxides, and complex oxides. These modification aids can be added in advance to the above-mentioned carrier, or can be added after at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 is supported on the carrier. Further, it may be compounded or alloyed with at least one metal element selected from groups 8, 9, and 10. Preferably, when supporting at least one metal element selected from Group 8, 9, and 10 on the above carrier, these modification aids are simultaneously added to form a composite.

8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担持する際に、同時に添加する修飾助剤としては、具体的にはCs(CHCOO)、Rb(CHCOO)、K(CHCOO)、Na(CHCOO)、Li(CHCOO)、CsNO、RbNO、KNO、NaNO、LiNO、CsCO、RbCO、KCO、NaCO、LiCO、CsOH、RbOH、KOH、NaOH、LiOH、より好ましくはCsNO、KNO、NaNO、LiNO、CsCO、KCO、NaCO、LiCO、CsOH、KOH、NaOH、LiOH、さらに好ましくはKNO、NaNO、KCO、NaCO、KOH、NaOHである。 Specific examples of modification assistants added simultaneously when supporting at least one metal element selected from Group 8, 9, and 10 are Cs (CH 3 COO), Rb (CH 3 COO), K ( CH 3 COO), Na (CH 3 COO), Li (CH 3 COO), CsNO 3, RbNO 3, KNO 3, NaNO 3, LiNO 3, Cs 2 CO 3, Rb 2 CO 3, K 2 CO 3, Na 2 CO 3 , Li 2 CO 3 , CsOH, RbOH, KOH, NaOH, LiOH, more preferably CsNO 3 , KNO 3 , NaNO 3 , LiNO 3 , Cs 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , Li 2 CO 3 , CsOH, KOH, NaOH, LiOH, more preferably KNO 3 , NaNO 3 , K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , KOH, N aOH.

これらの修飾助剤の含有量は金属や担体の種類にもよるので一概にはいえないが、触媒全体の質量を基準(100質量%)として、通常0.01質量%以上50質量%以下、好ましくは0.05質量%以上20質量%以下、さらに好ましくは0.1質量%以上10質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以上5質量%以下である。   Although the content of these modification aids depends on the type of metal and carrier, it cannot be said unconditionally, but based on the total mass of the catalyst (100% by mass), usually 0.01% by mass to 50% by mass, Preferably they are 0.05 mass% or more and 20 mass% or less, More preferably, they are 0.1 mass% or more and 10 mass% or less, Most preferably, they are 0.5 mass% or more and 5 mass% or less.

修飾助剤の含有量が少なすぎると触媒の経時的な活性低下を抑制する効果が小さくなるため好ましくない。また、修飾助剤の量が多すぎるとフルフラール化合物が十分に転化せず、未反応のフルフラール化合物の回収等が必要になるため効率的でない。   If the content of the modification aid is too small, the effect of suppressing the decrease in the activity of the catalyst over time is reduced, which is not preferable. Moreover, when there is too much quantity of a modification adjuvant, a furfural compound will not fully convert, but collection | recovery etc. of an unreacted furfural compound will be needed, and it is not efficient.

8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を担体に担持する方法は特に限定されないが、イオン交換法や含浸担持法、ポアフィリング法、incipient−wetness法、スプレー担持法等が挙げられる。担体はあらかじめ酸素を含むガス雰囲気下で焼成してもよい。焼成温度は、通常200℃以上1200℃以下、好ましくは300℃以上1000℃以下、さらに好ましくは400℃以上800℃以下、特に好ましくは500℃以上700℃以下である。   A method for supporting at least one metal element selected from Group 8, 9, and 10 on the carrier is not particularly limited, and examples include an ion exchange method, an impregnation supporting method, a pore filling method, an incipient-wetness method, and a spray supporting method. It is done. The carrier may be fired in advance in a gas atmosphere containing oxygen. The firing temperature is usually 200 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, and particularly preferably 500 ° C. or higher and 700 ° C. or lower.

8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素をイオン交換法や含浸担持等で担体に担持するにあたり、用いる金属原料としては、通常、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素の塩化物や硝酸塩等の水溶性の塩、あるいはそれらの酸性溶液が用いられる。好ましくは硝酸塩やアンミン錯体硝酸塩、アンミンニトロ化合物等のハロゲン元素を含まない水溶性原料が好ましい。   In carrying at least one metal element selected from Group 8, 9, 10 on the carrier by ion exchange or impregnation, etc., the metal raw material used is usually at least one selected from Group 8, 9, 10 Water-soluble salts such as chlorides and nitrates of these metal elements, or acidic solutions thereof are used. Water-soluble raw materials that do not contain halogen elements such as nitrates, ammine complex nitrates, and ammine nitro compounds are preferred.

イオン交換法や含浸担持法によって8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属成分を担体に担持した後、濾過や遠心脱液、乾燥により水分や液分を除去する。その後、空気中等で焼成することも好適に行われる。焼成温度は、通常200℃以上1000℃以下、好ましくは250℃以上800℃以下、さらに好ましくは300℃以上600℃以下である。管に装填して酸素を含むガスを流通させながら焼成することも好適に行われる。   After supporting at least one metal component selected from Group 8, 9, and 10 on the carrier by an ion exchange method or an impregnation supporting method, moisture and liquid components are removed by filtration, centrifugal drainage, and drying. Thereafter, firing in air or the like is also suitably performed. The firing temperature is usually 200 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, preferably 250 ° C. or higher and 800 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower. It is also preferable to perform firing while charging a tube and circulating a gas containing oxygen.

さらに、触媒を液相中で還元剤と反応させたり、管に装填して水素やアルコールを含むガスを流通させ還元性ガス気流下で処理することにより、8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属成分を還元し、触媒を活性化することができる。液相での還元に用いる還元剤としては、ホルマリン、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、ヒドロキシアセトン、エタノール、ギ酸、シュウ酸、水素が挙げられ、好ましくはホルマリン、ヒドラジンが挙げられる。還元性ガスとしては、水素、アンモニア、一酸化炭素、一酸化窒素が挙げられ、好ましくは水素が挙げられる。還元性ガスで処理する際の温度は、通常100℃以上900℃以下、好ましくは150℃以上570℃以下、特に好ましくは200℃以上500℃以下である。これらの還元処理はフルフラール化合物の脱カルボニル反応に供する直前に行ってもかまわない。また、フルフラール化合物の脱カルボニル反応を行う反応器と同一の反応器で行ってもかまわない。   Furthermore, by reacting the catalyst with a reducing agent in the liquid phase, or by charging a tube and circulating a gas containing hydrogen or alcohol and treating it under a reducing gas stream, at least selected from the group 8, 9, 10 One metal component can be reduced to activate the catalyst. Examples of the reducing agent used for the reduction in the liquid phase include formalin, hydrazine, hydroxylamine, hydroxyacetone, ethanol, formic acid, oxalic acid, and hydrogen, and preferably formalin and hydrazine. Examples of the reducing gas include hydrogen, ammonia, carbon monoxide, and nitric oxide, and preferably hydrogen. The temperature during the treatment with the reducing gas is usually 100 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, preferably 150 ° C. or higher and 570 ° C. or lower, particularly preferably 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. These reduction treatments may be performed immediately before being subjected to the decarbonylation reaction of the furfural compound. Moreover, you may carry out by the same reactor as the reactor which performs the decarbonylation reaction of a furfural compound.

<脱カルボニル反応>
本発明における脱カルボニル反応の反応形式は、特に限定されるものではなく、回分反応、連続流通反応のいずれでも実施することができるが、工業的には連続流通反応形式を用いるのが好ましい。また、脱カルボニル反応の反応形式は液相反応、気相流通反応のいずれにおいても実施できるが、気相流通反応において気体のフルフラール化合物原料と固体触媒等とを接触させて反応を実施するのが好ましい。その理由は、単位体積あたりのフルフラール化合物の濃度が小さくなるため、フルフラール化合物の縮合や重合やフラン化合物の収率に悪影響を及ぼす副反応等が抑制されるためである。また、気相流通反応は反応器を工夫することにより触媒の入れ替えや再生が容易となる長所も有する。たとえば、反応器を固定床タイプとすることにより反応器から触媒を抜き出すことなく焼成等により再生することが可能であり、あらかじめ並列に固定床反応器を複数設けておくことで、ひとつの反応器の触媒を再生あるいは交換する間も別の反応器でフルフラール化合物の脱カルボニル化反応を行うことができるため、連続してフラン化合物を製造することができる。
<Decarbonylation reaction>
The reaction form of the decarbonylation reaction in the present invention is not particularly limited, and either batch reaction or continuous flow reaction can be carried out, but it is preferable to use the continuous flow reaction form industrially. The decarbonylation reaction can be carried out in either a liquid phase reaction or a gas phase flow reaction. In the gas phase flow reaction, the reaction is carried out by bringing a gas furfural compound raw material into contact with a solid catalyst or the like. preferable. The reason for this is that the concentration of the furfural compound per unit volume is reduced, so that side reactions that adversely affect the condensation and polymerization of the furfural compound and the yield of the furan compound are suppressed. Further, the gas phase flow reaction has an advantage that the catalyst can be easily replaced and regenerated by devising the reactor. For example, by making the reactor a fixed bed type, it is possible to regenerate by calcination without removing the catalyst from the reactor, and by providing multiple fixed bed reactors in parallel, one reactor Since the decarbonylation reaction of the furfural compound can be carried out in another reactor while the catalyst is regenerated or exchanged, the furan compound can be produced continuously.

気相流通反応の場合、通常、触媒を装填した固定床管型反応器にフルフラール化合物原料を含むガスが連続的に供給され、反応器内の触媒に通ずることによって反応を進行させフラン化合物が得られる。フルフラール化合物原料はあらかじめ設けた気化器においてガスとすることが好ましい。気化の方法は特にこだわらないが、液状態のフルフラール化合物原料に水素や不活性ガス等をガスバブリングする方法やスプレー気化による方法等が挙げられる。必要に応じて不活性ガス等をガスバブリングや同伴ガスとして用いる場合、用いる不活性ガス等の同伴ガスの純度は、通常95vol%以上、好ましくは99vol%以上、さらに好ましくは99.9vol%以上、特に好ましくは99.99vol%以上である。   In the case of a gas-phase flow reaction, usually a gas containing a furfural compound raw material is continuously supplied to a fixed bed tube reactor loaded with a catalyst, and the reaction proceeds to the catalyst in the reactor to obtain a furan compound. It is done. The furfural compound raw material is preferably used as a gas in a vaporizer provided in advance. The vaporization method is not particularly limited, and examples thereof include a method of gas bubbling hydrogen, an inert gas or the like to the liquid furfural compound raw material, a method by spray vaporization, and the like. When an inert gas or the like is used as gas bubbling or accompanying gas as required, the purity of the accompanying gas such as inert gas used is usually 95 vol% or more, preferably 99 vol% or more, more preferably 99.9 vol% or more, Especially preferably, it is 99.99 vol% or more.

本発明の、Zr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素および8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒を用いたフルフラール化合物の脱カルボニル反応においては、反応開始剤として水素を共存させることが好適に用いられる。同伴させる水素の量は特にこだわらないが、フルフラール化合物とのモル比において、通常0.01以上4以下、好ましくは0.02以上2以下、さらに好ましくは0.04以上1以下、特に好ましくは0.06以上0.5以下である。水素の量が少ないとフルフラール化合物原料が十分に転化せず、未反応のフルフラール化合物の回収等が必要になるため効率的でない。水素の量が多すぎるとフルフラール化合物の水素化分解の生成物が増大し、また生成したフラン化合物が逐次的に好ましくない反応を引き起こし、結果としてフラン化合物の収率が低下するため好ましくない。その際用いる水素ガスの純度は、通常99%以上、好ましくは99.9%以上、さらに好ましくは99.99%以上、特に好ましくは99.999%以上である。また、触媒によっては水蒸気も同伴させることができる。   In the decarbonylation reaction of a furfural compound using the catalyst containing at least one element selected from Zr and Hf and at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 of the present invention, a reaction initiator It is preferably used to coexist hydrogen. The amount of hydrogen to be entrained is not particularly limited, but is usually 0.01 or more and 4 or less, preferably 0.02 or more and 2 or less, more preferably 0.04 or more and 1 or less, particularly preferably 0, in the molar ratio with the furfural compound. 0.06 or more and 0.5 or less. When the amount of hydrogen is small, the furfural compound raw material is not sufficiently converted, and it is not efficient because it is necessary to recover unreacted furfural compound. When the amount of hydrogen is too large, the product of hydrocracking of the furfural compound increases, and the produced furan compound causes undesired reactions sequentially, resulting in a decrease in the yield of the furan compound. The purity of the hydrogen gas used at that time is usually 99% or more, preferably 99.9% or more, more preferably 99.99% or more, and particularly preferably 99.999% or more. Further, depending on the catalyst, water vapor can be accompanied.

フルフラール化合物の供給量は触媒活性を担う貴金属1molに対し、通常0.0001mol/h以上50000mol/h以下、好ましくは0.001mol/h以上、10000mol/h以下、さらに好ましくは0.01mol/h以上5000mol/h以下である。フルフラール化合物の供給量は、触媒重量1gに対し、通常1mmol/h以上3000mmol/h以下、好ましくは10mmol/h以上1500mmol/h以下、さらに好ましくは20mmol/h以上500mmol/h以下である。   The supply amount of the furfural compound is usually 0.0001 mol / h or more and 50000 mol / h or less, preferably 0.001 mol / h or more and 10,000 mol / h or less, more preferably 0.01 mol / h or more with respect to 1 mol of the noble metal responsible for the catalytic activity. It is 5000 mol / h or less. The supply amount of the furfural compound is usually 1 mmol / h or more and 3000 mmol / h or less, preferably 10 mmol / h or more and 1500 mmol / h or less, more preferably 20 mmol / h or more and 500 mmol / h or less with respect to 1 g of the catalyst weight.

滞留時間は通常0.001秒以上10秒以下、好ましくは0.01秒以上5秒以下、さらに好ましくは0.05秒以上2秒以下、特に好ましくは0.1秒以上1秒以下である。フルフラール化合物の供給量に対する触媒金属量や触媒量が少ない場合や、滞留時間が短い場合にはフルフラール化合物原料が十分に転化せず、未反応のフルフラール化合物の回収等が必要になるため効率的でない。また、フルフラール化合物の供給量に対する触媒金属量や触媒量が多い場合や滞留時間が長い場合には、生成したフラン化合物が逐次的な反応を引き起こし、結果としてフラン化合物の収率が低下することがある。ただし、長時間に及ぶ連続反応を行う場合、触媒の活性低下を予測してあらかじめ過剰量の触媒を装填することが行われることがある。反応温度は、通常170℃以上450℃以下、好ましくは180℃以上380℃以下、さらに好ましくは200℃以上340℃以下、特に好ましくは230℃以上300℃以下である。反応温度が低いとフルフラール化合物原料が十分に転化せず、未反応のフルフラール化合物の回収等が必要になるため効率的でない。また、反応温度が高すぎると、生成したフラン化合物が逐次的な反応を引き起こし、結果としてフラン化合物の収率が低下するため好ましくない。反応圧力は絶対圧で表記すると、通常0.01MPa以上3MPa以下、好ましくは0.05MPa以上2MPa以下、さらに好ましくは0.1MPa以上1MPa以下である。反応圧力が低いと生成したフラン化合物の分離に際してフラン化合物の損失が生じることがある。   The residence time is usually from 0.001 seconds to 10 seconds, preferably from 0.01 seconds to 5 seconds, more preferably from 0.05 seconds to 2 seconds, and particularly preferably from 0.1 seconds to 1 second. When the amount of catalyst metal or catalyst relative to the supply amount of furfural compound is small, or when the residence time is short, the furfural compound raw material is not fully converted, and it is not efficient because recovery of unreacted furfural compound is required. . In addition, when the amount of catalyst metal or the amount of catalyst relative to the supply amount of furfural compound is large or the residence time is long, the generated furan compound causes a sequential reaction, resulting in a decrease in the yield of the furan compound. is there. However, when a continuous reaction for a long time is performed, an excessive amount of the catalyst may be preliminarily charged in anticipation of a decrease in the activity of the catalyst. The reaction temperature is usually 170 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, preferably 180 ° C. or higher and 380 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or higher and 340 ° C. or lower, and particularly preferably 230 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. If the reaction temperature is low, the furfural compound raw material is not sufficiently converted, and it is not efficient because recovery of the unreacted furfural compound is required. On the other hand, if the reaction temperature is too high, the generated furan compound causes a sequential reaction, resulting in a decrease in the yield of the furan compound, which is not preferable. When the reaction pressure is expressed in absolute pressure, it is usually 0.01 MPa or more and 3 MPa or less, preferably 0.05 MPa or more and 2 MPa or less, and more preferably 0.1 MPa or more and 1 MPa or less. When the reaction pressure is low, the furan compound may be lost when the produced furan compound is separated.

液相反応の場合には、フルフラール化合物原料とZr、Hfから選ばれる少なくとも1種の元素および8、9、10族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒を反応器に仕込み撹拌下適切な温度にて反応させ、生成したフラン化合物の沸点が低い場合は気相よりフラン化合物を捕集することができる。反応温度は、通常120℃以上250℃以下、好ましくは140℃以上230℃以下、特に好ましくは155℃以上220℃以下で行われる。反応圧力は絶対圧で表記すると、通常0.1MPa以上1MPa以下、好ましくは0.15MPa以上0.6MPa以下、さらに好ましくは0.2MPa以上0.3MPa以下である。ガンマブチルラクトンやN−メチルピロリドン、トリグライム、テトラグライム等の高沸点極性溶媒を用いても、水等の液体の添加剤を用いても良い。炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、酢酸カルシウム等の塩基性添加剤を用いることも好適に行われる。必要に応じて副生成物のパージ除去や、触媒の添加や入れ替えを行うことができる。また、連続的にフルフラール化合物原料を供給することも好適に用いられる。   In the case of a liquid phase reaction, a catalyst containing a furfural compound raw material and at least one element selected from Zr and Hf and at least one metal element selected from Groups 8, 9, and 10 is charged into a reactor and stirred. When the boiling point of the furan compound produced by the reaction at an appropriate temperature is low, the furan compound can be collected from the gas phase. The reaction temperature is usually 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, preferably 140 ° C. or higher and 230 ° C. or lower, particularly preferably 155 ° C. or higher and 220 ° C. or lower. When the reaction pressure is expressed in absolute pressure, it is usually 0.1 MPa or more and 1 MPa or less, preferably 0.15 MPa or more and 0.6 MPa or less, and more preferably 0.2 MPa or more and 0.3 MPa or less. High-boiling polar solvents such as gamma butyl lactone, N-methylpyrrolidone, triglyme and tetraglyme may be used, or liquid additives such as water may be used. A basic additive such as potassium carbonate, sodium carbonate or calcium acetate is also preferably used. By-product purge removal and catalyst addition or replacement can be performed as necessary. It is also preferable to continuously supply the furfural compound raw material.

不純物を低減したフルフラール化合物原料を連続的に脱カルボニル反応器に供給する場合、不純物低減のための精製装置と脱カルボニル反応器を連結させ、フルフラール化合物原料を蒸留精製あるいは吸着除去精製して、連続的に脱カルボニル反応器に供給することが好適に行われる。蒸留精製の場合には、高沸点の不純物を排除するだけではなく、低沸点の不純物も除去して脱カルボニル反応器に供給することが効果的である。   When continuously supplying the furfural compound raw material with reduced impurities to the decarbonylation reactor, the purification device for reducing impurities and the decarbonylation reactor are connected, and the furfural compound raw material is purified by distillation or adsorption removal and purified. The decarbonylation reactor is preferably fed to the reactor. In the case of distillation purification, it is effective not only to remove impurities having a high boiling point but also to remove impurities having a low boiling point and supply them to the decarbonylation reactor.

得られたフラン化合物は、副生する一酸化炭素や副生成物、および反応開始剤として導入した水素と分離した後、蒸留等の操作によって精製される。分離された水素はリサイクルして再度用いることも可能であり、また一酸化炭素とともに他の用途に有効利用することもできる。   The obtained furan compound is separated from by-produced carbon monoxide and by-products and hydrogen introduced as a reaction initiator, and then purified by an operation such as distillation. The separated hydrogen can be recycled and reused, and can also be used effectively for other purposes together with carbon monoxide.

また、本発明の方法においては、特にPt等の特定の金属を含む触媒を用いた場合、水素を共存下におけるフルフラール化合物のフラン化合物への変換反応において、フルフラール化合物あるいは生成したフラン化合物が水素化、水素化分解され、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテン、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、2メチルフラン、2メチルテトラヒドロフランが生成する。したがって、本発明の方法はフルフラール化合物よりこれらのエタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテン、プロパノール、ブタノール、テトラヒドロフラン、2メチルフラン、2メチルテトラヒドロフランを製造する方法としても有用である。   In the method of the present invention, particularly when a catalyst containing a specific metal such as Pt is used, in the conversion reaction of the furfural compound to the furan compound in the presence of hydrogen, the furfural compound or the produced furan compound is hydrogenated. And hydrogenolysis to produce ethane, ethylene, propane, propylene, butane, butene, propanol, butanol, tetrahydrofuran, 2-methylfuran, and 2-methyltetrahydrofuran. Therefore, the method of the present invention is also useful as a method for producing these ethane, ethylene, propane, propylene, butane, butene, propanol, butanol, tetrahydrofuran, 2methylfuran, and 2methyltetrahydrofuran from the furfural compound.

本発明の触媒を用いることにより極めて選択率よく不純物の含有量が少ないフラン化合物が得られる。得られるフラン化合物の純度は通常99%以上である。本発明の触媒では、触媒表面における重合反応等が回避されるため、得られるフラン化合物に含まれる重合反応等による副生成物の割合も極めて低くなる。得られるフラン化合物は無色透明であり、APHI(American Public Healty Association)標準色溶液のYI(Yellowness Index:黄色度)値を基準とした番号で算出すれば50以下である。   By using the catalyst of the present invention, a furan compound having a very low impurity content can be obtained. The purity of the furan compound obtained is usually 99% or more. In the catalyst of the present invention, since a polymerization reaction or the like on the catalyst surface is avoided, the ratio of by-products due to the polymerization reaction or the like contained in the obtained furan compound is extremely low. The obtained furan compound is colorless and transparent, and is 50 or less when calculated by a number based on the YI (Yellowness Index) value of an APHI (American Public Health Association) standard color solution.

本発明によって得られるフラン化合物は極めて不純物含有量が少ないため、各種の樹脂原料や添加剤として有用である。また、同様な理由により誘導品合成の中間体として有用であり、フラン化合物を原料とする合成反応を効率よく実施することができる。例えば、得られたフラン化合物が、一般式(2)のフラン化合物であれば、触媒を用いた水素化反応により一般式(6)のフラン化合物に変換することができるし、部分水素化反応により 一般式(3)〜(5)のフラン化合物に変換することができる。また、水和等を組み合わせて、1,4−ブタンジオール等のジオール類、ガンマブチロラクトン等のラクトン類に変換することができる。   Since the furan compound obtained by the present invention has a very small impurity content, it is useful as various resin raw materials and additives. For the same reason, it is useful as an intermediate for synthesizing derivatives, and a synthesis reaction using a furan compound as a raw material can be carried out efficiently. For example, if the obtained furan compound is a furan compound of the general formula (2), it can be converted to a furan compound of the general formula (6) by a hydrogenation reaction using a catalyst, or by a partial hydrogenation reaction. It can convert into the furan compound of General formula (3)-(5). Moreover, it can convert into diols, such as 1, 4- butanediol, and lactones, such as a gamma butyrolactone, combining hydration etc.

本発明の触媒を用いることによって、フルフラール化合物からフラン化合物を製造するにあたり、触媒に付着するコークの量が低減し、長期連続して触媒が使用可能となるため、触媒の再生や入れ替えの頻度が低減する。触媒が失活した場合の触媒の再生法や再生処理は特に限定されない。例えば、酸素を含むガスによる高温での処理を施し、触媒表面に付着した不純物やコークを除去することにより触媒性能を復活させることが可能である。また、アルコール等の有機溶媒による洗浄で触媒表面に付着した不純物やコークを除去、乾燥することにより触媒性能を復活させることができる。不純物やコークを除去した後、再びフルフラール化合物の脱カルボニル反応に供される前に、触媒調製時と同様な還元処理が施される。すなわち液相中で還元剤と反応させたり、管に装填して水素やアルコールを含むガスを流通させ還元性ガス気流中下で処理したりすることにより、触媒活性を担う金属を還元することが好適に行われる。これらの一連の再生処理は、脱カルボニル反応を行う反応器に触媒を装填したまま行ってもかまわない。この場合、あらかじめ脱カルボニル反応を行う反応器を複数設けることが好ましい。一つの反応器に装填された触媒を再生する間は別の反応器に装填された触媒でフルフラール化合物の脱カルボニル反応を行うことによって、連続的にフラン化合物を製造することが可能となる。   By using the catalyst of the present invention, when producing a furan compound from a furfural compound, the amount of coke adhering to the catalyst is reduced and the catalyst can be used continuously for a long period of time. Reduce. There are no particular limitations on the catalyst regeneration method and regeneration treatment when the catalyst is deactivated. For example, it is possible to restore the catalyst performance by performing treatment at a high temperature with a gas containing oxygen and removing impurities and coke adhering to the catalyst surface. Further, the catalyst performance can be restored by removing impurities and coke adhered to the catalyst surface by washing with an organic solvent such as alcohol and drying. After removing impurities and coke, the same reduction treatment as in the catalyst preparation is performed before being subjected to the decarbonylation reaction of the furfural compound again. In other words, the metal responsible for catalytic activity can be reduced by reacting with a reducing agent in the liquid phase, or by processing a gas containing hydrogen or alcohol through a tube and processing in a reducing gas stream. It is suitably performed. These series of regeneration treatments may be carried out with the catalyst loaded in the reactor for carrying out the decarbonylation reaction. In this case, it is preferable to provide a plurality of reactors for decarbonylation in advance. While the catalyst loaded in one reactor is regenerated, a furan compound can be continuously produced by carrying out the decarbonylation reaction of the furfural compound with the catalyst loaded in another reactor.

以下に本発明の実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例によって限定されるものではない。なお、フルフラール化合物原料のフルフラール化合物の純度はGCのピーク面積割合から見積もり、硫黄濃度、窒素濃度の測定はそれぞれ、燃焼−吸収−イオンクロマト法(燃焼装置:三菱化学社製、試料燃焼装置、QF−02、分析装置:日本ダイオネクス社製、イオンクロマトDX−500)、燃焼分解−化学発光法で行った(三菱化学社製、微量窒素分析装置、TN−10)。また、フルフラール化合物原料の酸価の測定は、フルフラール化合物原料をエタノールで希釈した後に0.01Nの水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することによって測定した。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist. The purity of the furfural compound as a raw material for the furfural compound is estimated from the GC peak area ratio, and the sulfur concentration and the nitrogen concentration are measured by the combustion-absorption-ion chromatography method (combustion device: manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, sample combustion device, QF, respectively). -02, analyzer: Nippon Dionex, ion chromatography DX-500), combustion decomposition-chemiluminescence method (Mitsubishi Chemical Corporation, trace nitrogen analyzer, TN-10). The acid value of the furfural compound raw material was measured by diluting the furfural compound raw material with ethanol and then titrating with a 0.01N potassium hydroxide aqueous solution.

(実施例1)
<フルフラール転化率の経時変化:ジルコニア担持1質量%Pd触媒>
市販のペレット状ジルコニア(表面積:99m/g、PV:0.35ml/g)を500μm〜1000μmの粒径に粉砕・篩分し、約100ml/minの空気気流下で600℃で6時間焼成した。この焼成したジルコニア5.00gに、硝酸Pd溶液([Pd(NO2−)(Pd:9.98質量%、HNO:18.8質量%)0.50gを蒸留水で希釈した溶液を用いて、incipient−wetness法によりPdを含浸させた。湯浴で水分を除去した後、約30ml/minの窒素気流下120℃で6時間乾燥させた。さらに約50ml/minの空気気流下500℃で4時間焼成してジルコニア担持1質量%Pd触媒(1質量%Pd/ZrO)を得た。
Example 1
<Change over time in furfural conversion: 1 mass% Pd catalyst supported on zirconia>
Commercially pelleted zirconia (surface area: 99 m 2 / g, PV: 0.35 ml / g) is pulverized and sieved to a particle size of 500 μm to 1000 μm, and fired at 600 ° C. for 6 hours under an air stream of about 100 ml / min. did. To 5.00 g of this calcined zirconia, 0.50 g of a Pd nitrate solution ([Pd (NO 3 ) 4 ] 2− ) (Pd: 9.98 mass%, HNO 3 : 18.8 mass%) was diluted with distilled water. Using the prepared solution, Pd was impregnated by an incipient-wetness method. After removing the water in a hot water bath, it was dried at 120 ° C. for 6 hours under a nitrogen stream of about 30 ml / min. Further, it was calcined at 500 ° C. for 4 hours under an air stream of about 50 ml / min to obtain a 1% by mass Pd catalyst (1% by mass Pd / ZrO 2 ) supported on zirconia.

脱カルボニル反応の原料として、市販試薬フルフラールAを特に精製せずに使用した。このとき、フルフラール原料のフルフラールの純度は99%以上であり、不純物濃度は、硫黄濃度23.1ppm、窒素濃度4.9ppmであった。上述の方法で得たジルコニア担持1質量%Pd触媒1.00gを内径8mmのガラス製反応管に充填し、水素10Nml/min流通下で13℃/minで昇温した。触媒層の温度が260℃に達した後、約10分間同温度において水素気流中下で保持した。その後、流通させるガスの組成を水素0.84Nml/min、窒素32.0Nml/minに変更した。原料フルフラールを170℃に加熱した気化器を通して気化させ、36.22mmol/hの流速で供給して反応を開始した。このとき、W/Fは28gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは4molフルフラール/h・gPd、水素/フルフラ−ルの比は0.06であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。反応管出口からの留出ガスの一部をGCに導入し、フラン、一酸化炭素およびその他の生成物について定量的に分析した。以下の式よりフルフラール転化率とフラン選択率を求めた。 As a raw material for the decarbonylation reaction, the commercially available reagent furfural A was used without any particular purification. At this time, the furfural purity of the furfural raw material was 99% or more, and the impurity concentration was a sulfur concentration of 23.1 ppm and a nitrogen concentration of 4.9 ppm. A glass reaction tube having an inner diameter of 8 mm was charged with 1.00 g of a zirconia-supported 1% by mass Pd catalyst obtained by the above-described method, and the temperature was increased at 13 ° C./min under a flow of 10 Nml / min of hydrogen. After the temperature of the catalyst layer reached 260 ° C., the catalyst layer was kept under a hydrogen stream at the same temperature for about 10 minutes. Thereafter, the composition of the gas to be circulated was changed to hydrogen 0.84 Nml / min and nitrogen 32.0 Nml / min. The raw material furfural was vaporized through a vaporizer heated to 170 ° C. and fed at a flow rate of 36.22 mmol / h to initiate the reaction. At this time, W / F was 28 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 4 mol furfural / h · g Pd , and the hydrogen / furfural ratio was 0.06. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure. A portion of the distillate gas from the reaction tube outlet was introduced into the GC and quantitatively analyzed for furan, carbon monoxide, and other products. The furfural conversion rate and the furan selectivity were calculated from the following equations.

フルフラール転化率(%)
=[1−{反応後フルフラール残量(mol)/フルフラール供給量(mol)}]×100
Furfural conversion rate (%)
= [1- {Furfural remaining amount after reaction (mol) / Furfural supply amount (mol)}] × 100

フラン選択率(%)
={フラン収率(%)/フルフラール転化率(%)}×100
=[{フラン生成量(mol)/フルフラールフィード量(mol)}×100(%)/フルフラール転化率(%)]×100
Franc selection rate (%)
= {Furan yield (%) / furfural conversion (%)} × 100
= [{Furan production amount (mol) / furfural feed amount (mol)} × 100 (%) / furfural conversion (%)] × 100

ジルコニア担持1質量%Pd触媒を用いた場合は、反応開始から1.1時間後のフルフラール転化率は99%であり、反応開始から6.3時間後のフルフラール転化率は93%であった。6.3時間の反応におけるフラン選択率の平均値は98%であった。6.3時間反応後、フルフラールの供給を止め、水素0.84Nml/min、窒素32.0Nml/minのガス気流下で温度を室温まで降下させた。反応管から触媒を取り出して重量を測定したところ、フルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着により0.04gの重量増加がみられた。   When a 1% by mass Pd catalyst supported on zirconia was used, the furfural conversion rate 1.1 hours after the start of the reaction was 99%, and the furfural conversion rate 6.3 hours after the start of the reaction was 93%. The average furan selectivity in the 6.3 hour reaction was 98%. After the reaction for 6.3 hours, supply of furfural was stopped, and the temperature was lowered to room temperature under a gas stream of hydrogen 0.84 Nml / min and nitrogen 32.0 Nml / min. When the catalyst was taken out from the reaction tube and its weight was measured, a 0.04 g weight increase was observed due to impurities derived from the furfural raw material and coke adhesion caused by the reaction.

(比較例1)
<フルフラール転化率の経時変化:アルミナ担持1質量%Pd触媒>
触媒としてアルミナ担持1質量%Pd触媒(1質量%Pd/Al)を用いた以外は実施例1と同様に反応を行った。アルミナ担持1質量%Pd触媒は、アルミナ担体として市販のペレット状γ−Al(表面積:174m/g、PV:0.37ml/g)を500μm〜1000μmの粒径に粉砕・篩分したものを用いた以外は、実施例1のジルコニア担持1質量%Pd触媒と同様に調製した。
(Comparative Example 1)
<Change in furfural conversion over time: alumina-supported 1% by mass Pd catalyst>
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that an alumina-supported 1% by mass Pd catalyst (1% by mass Pd / Al 2 O 3 ) was used as the catalyst. The alumina-supported 1% by mass Pd catalyst is obtained by pulverizing and sieving a commercially available pellet-like γ-Al 2 O 3 (surface area: 174 m 2 / g, PV: 0.37 ml / g) as an alumina carrier to a particle size of 500 μm to 1000 μm. The same procedure as in Example 1 except that the zirconia-supported 1% by mass Pd catalyst was used.

アルミナ担持1質量%Pd触媒を用いた場合には、反応開始から1.1時間後のフルフラール転化率は91%であり、反応開始から6.3時間後のフルフラール転化率は65%に低下した。6.3時間の反応におけるフラン選択率の平均値は98%であった。また、6.3時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着による触媒の重量増加は0.17gであった。   When an alumina-supported 1% by mass Pd catalyst was used, the furfural conversion rate 1.1 hours after the start of the reaction was 91%, and the furfural conversion rate 6.3 hours after the start of the reaction was reduced to 65%. . The average furan selectivity in the 6.3 hour reaction was 98%. Further, the catalyst weight increase due to adhesion of impurities derived from furfural raw material after the reaction for 6.3 hours and coke generated by the reaction was 0.17 g.

(実施例2)
<フルフラール転化率の経時変化:ジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒>
市販のペレット状ジルコニア(表面積:99m/g、PV:0.35ml/g)を500μm〜1000μmの粒径に粉砕・篩分し、約100ml/hの空気気流下で600℃で6時間焼成した。この焼成したジルコニア5.00gに、硝酸Pd溶液([Pd(NO2−)(Pd:9.98質量%、HNO:18.8質量%)0.50gとKNO0.13gを蒸留水で希釈、溶解した溶液を用いてincipient−wetness法によりPd、Kを含浸させた。湯浴で水分を除去した後、約30ml/minの窒素気流下、120℃で6時間乾燥させた。さらに約50ml/minの空気気流下500℃で4時間焼成し、その後、450℃で2時間、約75ml/minの水素気流下による還元を行ってジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒(1質量%Pd−1質量%K/ZrO)を得た。
(Example 2)
<Change over time in furfural conversion: 1 mass% Pd-1 mass% K catalyst supported on zirconia>
Commercially pelleted zirconia (surface area: 99 m 2 / g, PV: 0.35 ml / g) is pulverized and sieved to a particle size of 500 μm to 1000 μm and calcined at 600 ° C. for 6 hours under an air stream of about 100 ml / h. did. To 5.00 g of this calcined zirconia, 0.50 g of a Pd nitrate solution ([Pd (NO 3 ) 4 ] 2− ) (Pd: 9.98 mass%, HNO 3 : 18.8 mass%) and KNO 3 0.0. Pd and K were impregnated by an incipient-wetness method using a solution obtained by diluting and dissolving 13 g with distilled water. After removing the water in a hot water bath, it was dried at 120 ° C. for 6 hours under a nitrogen stream of about 30 ml / min. Further, it is calcined at 500 ° C. for 4 hours under an air stream of about 50 ml / min, and then reduced at 450 ° C. for 2 hours under a hydrogen stream of about 75 ml / min to give a zirconia-supported 1 mass% Pd-1 mass% K catalyst. (1 wt% Pd-1 mass% K / ZrO 2) was obtained.

触媒として0.75gの上記ジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒を用いた以外は実施例1と同様に反応を行った。このとき、W/Fは21gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは5molフルフラール/h・gPd、水素/フルフラ−ルの比は0.06であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 0.75 g of the zirconia-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst was used. At this time, W / F was 21 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 5 mol furfural / h · g Pd , and the hydrogen / furfural ratio was 0.06. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

ジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒を用いた場合には、反応開始から1.1時間後のフルフラール転化率は100%であり、反応開始から6.3時間後のフルフラール転化率は96%であった。6.3時間の反応におけるフラン選択率の平均値は99%であった。6.3時間反応後、フルフラールの供給を止め、水素0.84Nml/min、窒素32.0Nml/minのガス気流下で温度を室温まで降下させた。反応管から触媒を取り出して重量を測定したところ、フルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着により0.03gの重量増加がみられた。   When a zirconia-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst was used, the furfural conversion rate 1.1 hours after the start of the reaction was 100%, and the furfural conversion rate 6.3 hours after the start of the reaction was It was 96%. The average value of furan selectivity in the 6.3 hour reaction was 99%. After the reaction for 6.3 hours, supply of furfural was stopped, and the temperature was lowered to room temperature under a gas stream of hydrogen 0.84 Nml / min and nitrogen 32.0 Nml / min. When the catalyst was taken out from the reaction tube and its weight was measured, an increase in weight of 0.03 g was observed due to impurities derived from the furfural raw material and adhesion of coke produced by the reaction.

(比較例2)
<フルフラール転化率の経時変化:アルミナ担持1質量%Pd−1質量%K触媒>
触媒として1.00gのアルミナ担持1質量%Pd−1質量%K触媒(1質量%Pd−1質量%K/Al)を用いた以外は実施例2と同様に反応を行った。アルミナ担持1質量%Pd−1質量%K触媒は、アルミナ担体として市販のペレット状γ−Al(表面積:174m/g、PV:0.37ml/g)を500μm〜1000μmの粒径に粉砕・篩分したものを用いた以外は、実施例2のジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒と同様に調製した。このとき、W/Fは28gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは4 molフルフラール/h・gPd、水素/フルフラ−ルの比は0.06であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。
(Comparative Example 2)
<Change over time in conversion rate of furfural: alumina-supported 1 mass% Pd-1 mass% K catalyst>
The reaction was performed in the same manner as in Example 2 except that 1.00 g of alumina-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst (1% by mass Pd-1% by mass K / Al 2 O 3 ) was used. Alumina-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst is a particle size of 500 μm to 1000 μm of commercially available pellet-like γ-Al 2 O 3 (surface area: 174 m 2 / g, PV: 0.37 ml / g) as an alumina carrier. The catalyst was prepared in the same manner as the zirconia-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst of Example 2 except that the crushed and sieved material was used. At this time, W / F was 28 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 4 mol furfural / h · g Pd , and the ratio of hydrogen / furfural was 0.06. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

アルミナ担持1質量%Pd−1質量%K触媒を用いた場合、反応開始から1.1時間後のフルフラール転化率は100%であり、反応開始から6.3時間後のフルフラール転化率は89%に低下した。6.3時間の反応におけるフラン選択率の平均値は98%であった。また、6.3時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着による触媒の重量増加は0.11gであった。   When using an alumina-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst, the furfural conversion rate after 1.1 hours from the start of the reaction was 100%, and the furfural conversion rate after 6.3 hours from the start of the reaction was 89%. Declined. The average furan selectivity in the 6.3 hour reaction was 98%. Moreover, the weight increase of the catalyst by the adhesion of the coke produced by the impurity derived from the furfural raw material after reaction for 6.3 hours, or reaction was 0.11g.

(比較例3)
<フルフラール転化率の経時変化:シリカ担持1質量%Pd−1質量%K触媒>
触媒として0.75gのシリカ担持1質量%Pd−1質量%K触媒(1質量%Pd−1質量%K/SiO)を用いた以外は実施例2と同様に反応を行った。シリカ担持1質量%Pd−1質量%K触媒は、シリカ担体としてCariact Q−50(表面積:79m/g、PV:1.01ml/g、粒子径:0.85mm〜1.70mm)を用いた以外は、実施例2のジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒と同様に調製した。このとき、W/Fは21gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは5molフルフラール/h・gPd、水素/フルフラ−ルの比は0.06であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。
(Comparative Example 3)
<Time-dependent change in furfural conversion: Silica-supported 1 mass% Pd-1 mass% K catalyst>
The reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that 0.75 g of silica-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst (1% by mass Pd-1% by mass K / SiO 2 ) was used. The silica-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst uses Carriat Q-50 (surface area: 79 m 2 / g, PV: 1.01 ml / g, particle size: 0.85 mm to 1.70 mm) as a silica support. The catalyst was prepared in the same manner as the zirconia-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst of Example 2. At this time, W / F was 21 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 5 mol furfural / h · g Pd , and the hydrogen / furfural ratio was 0.06. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

シリカ担持1質量%Pd−1質量%K触媒を用いた場合、反応開始から1.1時間後のフルフラール転化率は85%であり、反応開始から6.3時間後のフルフラール転化率は52%に低下した。6.3時間の反応におけるフラン選択率の平均値は98%であった。また、6.3時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着による触媒の重量増加は0.05gであった。   When using a silica-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst, the furfural conversion 1.1 hours after the start of the reaction was 85%, and the furfural conversion 6.3 hours after the start of the reaction was 52%. Declined. The average furan selectivity in the 6.3 hour reaction was 98%. Further, the catalyst weight increase due to adhesion of impurities derived from furfural raw materials after the reaction for 6.3 hours and coke generated by the reaction was 0.05 g.

(実施例3)
<フルフラール転化率の経時変化:ジルコニア担持1質量%Pd触媒>
実施例1と同様に調整した触媒について、450℃で2時間、約75ml/minの水素気流下による還元を行ってジルコニア担持1質量%Pd触媒(1質量%Pd/ZrO)を得た。
(Example 3)
<Change over time in furfural conversion: 1 mass% Pd catalyst supported on zirconia>
The catalyst prepared in the same manner as in Example 1 was reduced under a hydrogen stream of about 75 ml / min at 450 ° C. for 2 hours to obtain a zirconia-supported 1% by mass Pd catalyst (1% by mass Pd / ZrO 2 ).

脱カルボニル反応の原料として、市販試薬フルフラールBを蒸留精製したものを使用した。このとき、フルフラール原料のフルフラール純度は99%以上であり、不純物濃度は、硫黄濃度1.3ppm、窒素濃度1.5ppm、酸価0.072mgKOH/gであった。上述のジルコニア担持1質量%Pd触媒0.75gを内径8mmのガラス製反応管に充填し、水素10Nml/min流通下で14℃/minで昇温した。触媒層の温度が275℃に達した後、約10分間同温度において水素気流下で保持した。その後、流通させるガスの組成を水素6.6Nml/min、窒素26.3Nml/minに変更した。原料フルフラールを170℃に加熱した気化器を通して気化させ、36.22mmol/hの流速で供給して反応を開始した。このとき、W/Fは21gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは5molフルフラール/h・gPd、水素/フルフラ−ルの比は0.5であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。 As a raw material for the decarbonylation reaction, a commercially available reagent, furfural B, which had been purified by distillation was used. At this time, the furfural purity of the furfural raw material was 99% or more, and the impurity concentration was a sulfur concentration of 1.3 ppm, a nitrogen concentration of 1.5 ppm, and an acid value of 0.072 mgKOH / g. A glass reaction tube having an inner diameter of 8 mm was charged with 0.75 g of the above-mentioned 1% by mass Pd catalyst supporting zirconia, and the temperature was raised at 14 ° C./min under a flow of 10 Nml / min of hydrogen. After the temperature of the catalyst layer reached 275 ° C., it was kept under a hydrogen stream at the same temperature for about 10 minutes. Thereafter, the composition of the gas to be circulated was changed to hydrogen 6.6 Nml / min and nitrogen 26.3 Nml / min. The raw material furfural was vaporized through a vaporizer heated to 170 ° C. and fed at a flow rate of 36.22 mmol / h to initiate the reaction. At this time, W / F was 21 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 5 mol furfural / h · g Pd , and the ratio of hydrogen / furfural was 0.5. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

ジルコニア担持1質量%Pd触媒上でフルフラール原料を連続的に反応させ、脱カルボニル化を行った場合には、反応開始から2時間後のフルフラール転化率は100%、フラン選択率は96%であった。反応開始から50時間後のフルフラール転化率は62%、フラン選択率は97%であった。64時間反応後、フルフラールの供給を止め、水素6.6Nml/min、窒素26.3Nml/minのガス気流下で温度を室温まで降下させた。反応管から触媒を取り出して重量を測定したところ、フルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着により0.04gの重量増加がみられた。   When the furfural raw material was continuously reacted on a 1% by mass Pd catalyst supported on zirconia and decarbonylation was carried out, the furfural conversion rate after 2 hours from the start of the reaction was 100% and the furan selectivity was 96%. It was. The furfural conversion rate after 50 hours from the start of the reaction was 62%, and the furan selectivity was 97%. After the reaction for 64 hours, the furfural supply was stopped, and the temperature was lowered to room temperature under a gas stream of hydrogen 6.6 Nml / min and nitrogen 26.3 Nml / min. When the catalyst was taken out from the reaction tube and its weight was measured, a 0.04 g weight increase was observed due to impurities derived from the furfural raw material and coke adhesion caused by the reaction.

(比較例4)
<フルフラール転化率の経時変化:アルミナ担持1質量%Pd触媒>
触媒として1.00gのアルミナ担持1質量%Pd触媒(1質量%Pd/Al)を用いた以外は実施例3と同様に反応を行った。アルミナ担持1質量%Pd触媒は次の方法により調製した。
(Comparative Example 4)
<Change in furfural conversion over time: alumina-supported 1% by mass Pd catalyst>
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that 1.00 g of an alumina-supported 1% by mass Pd catalyst (1% by mass Pd / Al 2 O 3 ) was used. An alumina-supported 1% by mass Pd catalyst was prepared by the following method.

市販の球状γ−アルミナ(表面積:231m/g、PV:0.55ml/g)を空気気流下で300℃で3時間焼成した。この焼成したアルミナ約10gを水を張ったデシケーター中で約1週間吸湿させた。吸湿したアルミナ約13g(乾燥時は約10g)を、テトラアンミンパラジウム(II)硝酸塩([Pd(NH](NO)0.3gを蒸留水10gに溶解させた溶液を用いて、含浸法によりPdを含浸させた。ロータリーエバポレーターで水分を除去した後、約100ml/minの空気気流下120℃で3時間乾燥させた。さらに約100ml/minの空気気流下520℃で2時間焼成してアルミナ担持1質量%Pd触媒を得た。 Commercially available spherical γ-alumina (surface area: 231 m 2 / g, PV: 0.55 ml / g) was calcined at 300 ° C. for 3 hours under an air stream. About 10 g of this calcined alumina was absorbed in a desiccator filled with water for about one week. Using a solution in which about 13 g of moisture-absorbed alumina (about 10 g when dried) was dissolved in 0.3 g of tetraamminepalladium (II) nitrate ([Pd (NH 3 ) 4 ] (NO 3 ) 2 ) in 10 g of distilled water. Then, Pd was impregnated by an impregnation method. After removing water with a rotary evaporator, it was dried at 120 ° C. for 3 hours under an air stream of about 100 ml / min. Further, it was calcined at 520 ° C. for 2 hours under an air stream of about 100 ml / min to obtain an alumina-supported 1 mass% Pd catalyst.

この反応において、W/Fは28gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは4molフルフラール/h・gPd、水素/フルフラ−ルの比は0.5であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。 In this reaction, W / F was 28 g Cat · h / mol furfural , the supplied furfural per supported metal amount was 4 mol furfural / h · g Pd , and the hydrogen / furfural ratio was 0.5. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

アルミナ担持1質量%Pd触媒上でフルフラール原料を連続的に反応させ、脱カルボニル化を行った場合には、反応開始から2時間後のフルフラール転化率は93%、フラン選択率は97%であった。反応開始から50時間後のフルフラール転化率は44%まで低下し、フラン選択率は97%であった。また、63時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着による触媒の重量増加は0.25gであった。   When the furfural raw material was continuously reacted on an alumina-supported 1% by mass Pd catalyst and decarbonylation was performed, the furfural conversion after 2 hours from the start of the reaction was 93% and the furan selectivity was 97%. It was. The furfural conversion after 50 hours from the start of the reaction decreased to 44%, and the furan selectivity was 97%. Further, the catalyst weight increase due to adhesion of impurities derived from furfural raw materials after the reaction for 63 hours and coke generated by the reaction was 0.25 g.

(実施例4)
<フルフラール転化率の経時変化:ジルコニア担持2質量%Pt触媒>
市販のペレット状ジルコニア(表面積:99m/g、PV:0.35ml/g)を500μm〜1000μmの粒径に粉砕・篩分し、約100ml/minの空気気流下で600℃で6時間焼成した。この焼成したジルコニア5.00gに、硝酸Pt溶液([Pt(NO2−)(Pt:5.17質量%)1.93gを蒸留水で希釈した溶液を用いて、incipient−wetness法によりPtを含浸させた。湯浴で水分を除去した後、約30ml/minの窒素気流下120℃で6時間乾燥させた。さらに約50ml/minの空気気流下500℃で4時間焼成し、その後、450℃で2時間、約75ml/minの水素気流下による還元を行ってジルコニア担持2質量%Pt触媒(2質量%Pt/ZrO)を得た。
Example 4
<Change over time in furfural conversion: 2 mass% Pt catalyst supported on zirconia>
Commercially pelleted zirconia (surface area: 99 m 2 / g, PV: 0.35 ml / g) is pulverized and sieved to a particle size of 500 μm to 1000 μm, and fired at 600 ° C. for 6 hours under an air stream of about 100 ml / min. did. Incipient-wetness using a solution obtained by diluting 1.93 g of Pt nitrate solution ([Pt (NO 3 ) 4 ] 2− ) (Pt: 5.17% by mass) with distilled water to 5.00 g of this calcined zirconia. Pt was impregnated by the method. After removing the water in a hot water bath, it was dried at 120 ° C. for 6 hours under a nitrogen stream of about 30 ml / min. Further, it was calcined at 500 ° C. for 4 hours under an air stream of about 50 ml / min, and then reduced at 450 ° C. for 2 hours under a hydrogen stream of about 75 ml / min to obtain a zirconia-supported 2 mass% Pt catalyst (2 mass% Pt / ZrO 2 ).

上述のジルコニア担持2質量%Pt触媒1.00gを用いた以外は実施例3と同様に反応を行った。このとき、W/Fは28gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは2molフルフラール/h・gPt、水素/フルフラ−ルの比は0.5であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。 The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that 1.00 g of the 2% by mass Pt catalyst supported on zirconia was used. At this time, W / F was 28 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 2 mol furfural / h · g Pt and the ratio of hydrogen / furfural was 0.5. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

ジルコニア担持2質量%Pt触媒上でフルフラール原料を連続的に反応させ、脱カルボニル化を行った場合には、反応開始から2時間後のフルフラール転化率は73%、フラン選択率は85%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で11%であった。反応開始から50時間後のフルフラール転化率は79%、フラン選択率は94%、であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で4%であった。64時間反応後、フルフラールの供給を止め、水素6.6Nml/min、窒素26.3Nml/minのガス気流下で温度を室温まで降下させた。反応管から触媒を取り出して重量を測定したところ、フルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着により0.05gの重量増加がみられた。   When the furfural raw material was continuously reacted on a zirconia-supported 2% by mass Pt catalyst and decarbonylation was performed, the furfural conversion rate after 2 hours from the start of the reaction was 73% and the furan selectivity was 85%. It was. Main by-products were propane, propylene, butane, butene and the like, and the ratio of propane, propylene, butane and butene in the product was 11% in total. 50 hours after the start of the reaction, the furfural conversion was 79%, and the furan selectivity was 94%. Main by-products were propane, propylene, butane, butene and the like, and the proportion of propane, propylene, butane and butene in the product was 4% in total. After the reaction for 64 hours, the furfural supply was stopped, and the temperature was lowered to room temperature under a gas stream of hydrogen 6.6 Nml / min and nitrogen 26.3 Nml / min. When the catalyst was taken out of the reaction tube and the weight was measured, a 0.05 g weight increase was observed due to impurities derived from the furfural raw material and coke adhesion caused by the reaction.

(比較例5)
<フルフラール転化率の経時変化:アルミナ担持2質量%Pt触媒>
触媒として1.00gのアルミナ担持2質量%Pt触媒(2質量%Pt/Al)を用いた以外は実施例3と同様に反応を行った。アルミナ担持2質量%Pt触媒は、アルミナ担体として市販のペレット状γ−Al(表面積:174m/g、PV:0.37ml/g)を、500μm〜1000μmの粒径に粉砕・篩分したものを用いた以外は、実施例4のジルコニア担持2質量%Pt触媒と同様に調製した。このとき、W/Fは28gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは2molフルフラール/h・gPt、水素/フルフラ−ルの比は0.5であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。
(Comparative Example 5)
<Change in furfural conversion over time: alumina-supported 2% by mass Pt catalyst>
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that 1.00 g of alumina-supported 2% by mass Pt catalyst (2% by mass Pt / Al 2 O 3 ) was used as the catalyst. The alumina-supported 2% by mass Pt catalyst is obtained by pulverizing and sieving a commercially available pellet-like γ-Al 2 O 3 (surface area: 174 m 2 / g, PV: 0.37 ml / g) as an alumina support to a particle size of 500 μm to 1000 μm. It was prepared in the same manner as the zirconia-supported 2% by mass Pt catalyst of Example 4 except that the fraction was used. At this time, W / F was 28 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 2 mol furfural / h · g Pt and the ratio of hydrogen / furfural was 0.5. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

アルミナ担持2質量%Pt触媒上でフルフラール原料を連続的に反応させ、脱カルボニル化を行った場合には、反応開始から2時間後のフルフラール転化率は99%、フラン選択率は95%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で4%であった。反応開始から50時間後のフルフラール転化率は92%まで低下し、フラン選択率は96%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で3%であった。また、50時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着による触媒の重量増加は0.18gであった。   When the furfural raw material was continuously reacted on an alumina-supported 2% by mass Pt catalyst and decarbonylation was performed, the furfural conversion rate after 2 hours from the start of the reaction was 99% and the furan selectivity was 95%. It was. Main by-products were propane, propylene, butane, butene and the like, and the proportion of propane, propylene, butane and butene in the product was 4% in total. The furfural conversion after 50 hours from the start of the reaction decreased to 92%, and the furan selectivity was 96%. The main by-products were propane, propylene, butane, butene, etc., and the proportion of propane, propylene, butane, butene in the product was 3% in total. Moreover, the weight increase of the catalyst by the adhesion of the coke produced by the impurity derived from the furfural raw material and reaction after implementing reaction for 50 hours was 0.18g.

(実施例5)
<耐久試験:ジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒>
フルフラールの脱カルボニル反応の原料として、市販試薬フルフラールBを蒸留精製したものを使用した。このとき、フルフラール原料のフルフラール純度は99%以上であり、不純物濃度は、硫黄濃度1.3ppm、窒素濃度1.5ppm、酸価0.072mgKOH/gであった。実施例2の方法で調製したジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒0.30gを内径8mmのガラス製反応管に充填し、水素10Nml/min流通下で14℃/minで昇温した。触媒層の温度が285℃に達した後、約10分間同温度において水素気流中下で保持した。その後、流通させるガスの組成を水素2.2Nml/min、窒素39.6Nml/minに変更した。原料フルフラールを170℃に加熱した気化器を通して気化させ、12.07mmol/hの流速で供給して反応を開始した。このとき、W/Fは25gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは4molフルフラール/h・gPd、水素/フルフラ−ルの比は0.5であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。
(Example 5)
<Durability test: 1 mass% Pd-1 mass% K catalyst supported on zirconia>
As a raw material for the decarbonylation reaction of furfural, a product obtained by distilling and purifying a commercially available reagent furfural B was used. At this time, the furfural purity of the furfural raw material was 99% or more, and the impurity concentration was a sulfur concentration of 1.3 ppm, a nitrogen concentration of 1.5 ppm, and an acid value of 0.072 mgKOH / g. Zirconia-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst (0.30 g) prepared by the method of Example 2 was charged into a glass reaction tube having an inner diameter of 8 mm, and the temperature was raised at 14 ° C./min under a flow of 10 Nml / min of hydrogen. . After the temperature of the catalyst layer reached 285 ° C., the catalyst layer was kept under a hydrogen stream at the same temperature for about 10 minutes. Thereafter, the composition of the gas to be circulated was changed to 2.2 Nml / min for hydrogen and 39.6 Nml / min for nitrogen. The raw material furfural was vaporized through a vaporizer heated to 170 ° C. and fed at a flow rate of 12.07 mmol / h to initiate the reaction. At this time, W / F was 25 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 4 mol furfural / h · g Pd , and the ratio of hydrogen / furfural was 0.5. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

ジルコニア担持1質量%Pd−1質量%K触媒上でフルフラール原料を連続的に反応させ、脱カルボニル化を行った場合には、反応開始から10時間後のフルフラール転化率は100%、フラン選択率は98%であった。反応開始から50時間後のフルフラール転化率は96%、フラン選択率は98%であった。反応開始から100時間後のフルフラール転化率は94%、フラン選択率は98%であった。反応開始から150時間後のフルフラール転化率は94%、フラン選択率は98%であった。反応開始から200時間後のフルフラール転化率は94%、フラン選択率は98%であった。反応開始後70時間以降ではフルフラール転化率の経時変化、フラン選択率の経時変化はみられなかった。200時間反応後、フルフラールの供給を止め、水素2.2Nml/min、窒素39.6Nml/minのガス気流下で温度を室温まで降下させた。反応管から触媒を取り出して重量を測定したところ、フルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着により0.02gの重量増加がみられた。   When the furfural raw material is continuously reacted on a zirconia-supported 1% by mass Pd-1% by mass K catalyst and decarbonylation is performed, the furfural conversion rate after 10 hours from the start of the reaction is 100%, and the furan selectivity. Was 98%. The furfural conversion rate after 50 hours from the start of the reaction was 96%, and the furan selectivity was 98%. After 100 hours from the start of the reaction, the furfural conversion was 94% and the furan selectivity was 98%. After 150 hours from the start of the reaction, the furfural conversion was 94%, and the furan selectivity was 98%. 200 hours after the start of the reaction, the furfural conversion was 94% and the furan selectivity was 98%. After 70 hours from the start of the reaction, the change with time in the furfural conversion rate and the change with time in the furan selectivity were not observed. After the reaction for 200 hours, the furfural supply was stopped, and the temperature was lowered to room temperature under a gas stream of hydrogen 2.2 Nml / min and nitrogen 39.6 Nml / min. When the catalyst was taken out from the reaction tube and its weight was measured, an increase in weight of 0.02 g was observed due to impurities derived from the furfural raw material and adhesion of coke produced by the reaction.

(実施例6)
<耐久試験:ジルコニア担持2質量%Pt触媒>
フルフラールの脱カルボニル反応の原料として、市販試薬フルフラールBを蒸留精製したものを使用した。このとき、フルフラール原料のフルフラール純度は99%以上であり、不純物濃度は、硫黄濃度1.3ppm、窒素濃度1.5ppm、酸価0.072mgKOH/gであった。触媒として、実施例4の方法で調製したジルコニア担持2質量%Pt触媒(2質量%Pt/ZrO)0.50gを用いた以外は実施例5と同様に反応を行った。このとき、W/Fは41gCat・h/molフルフラール、担持金属量あたりの供給フルフラールは1.2molフルフラール/h・gPt、水素/フルフラ−ルの比は0.5であった。反応圧は絶対圧で0.1MPaであった。
(Example 6)
<Durability test: 2 mass% Pt catalyst supported on zirconia>
As a raw material for the decarbonylation reaction of furfural, a product obtained by distillation purification of the commercially available reagent furfural B was used. At this time, the furfural purity of the furfural raw material was 99% or more, and the impurity concentration was a sulfur concentration of 1.3 ppm, a nitrogen concentration of 1.5 ppm, and an acid value of 0.072 mgKOH / g. The reaction was carried out in the same manner as in Example 5 except that 0.50 g of zirconia-supported 2% by mass Pt catalyst (2% by mass Pt / ZrO 2 ) prepared by the method of Example 4 was used. At this time, W / F was 41 g Cat · h / mol furfural , the supply furfural per supported metal amount was 1.2 mol furfural / h · g Pt , and the hydrogen / furfural ratio was 0.5. The reaction pressure was 0.1 MPa in absolute pressure.

ジルコニア担持2質量%Pt触媒上でフルフラール原料を連続的に反応させ、脱カルボニル化を行った場合には、反応開始から10時間後のフルフラール転化率は81%、フラン選択率は89%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で9%であった。反応開始から50時間後のフルフラール転化率は80%、フラン選択率は92%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で7%であった。反応開始から98時間後のフルフラール転化率は84%、フラン選択率は93%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で5%であった。反応開始から150時間後のフルフラール転化率は86%、フラン選択率は94%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で5%であった。反応開始から200時間後のフルフラール転化率は83%、フラン選択率は94%であった。主な副生成物はプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン等であり、プロパン、プロピレン、ブタン、ブテンが生成物中に占める割合は合計で5%であった。反応開始後120時間まではフルフラール転化率は時間とともに向上し、反応時間の経過とともに副生成物の割合は減少し、フラン選択率は上昇した。反応開始後120時間以降ではフルフラール転化率の経時変化、フラン選択率の経時変化はほとんどみられなかった。200時間反応後、フルフラールの供給を止め、水素2.2Nml/min、窒素39.6Nml/minのガス気流下で温度を室温まで降下させた。反応管から触媒を取り出して重量を測定したところ、フルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着により0.03gの重量増加がみられた。   When the furfural raw material was continuously reacted on a zirconia-supported 2% by mass Pt catalyst and decarbonylation was performed, the furfural conversion after 10 hours from the start of the reaction was 81% and the furan selectivity was 89%. It was. Main by-products were propane, propylene, butane, butene and the like, and the ratio of propane, propylene, butane and butene in the product was 9% in total. The furfural conversion rate after 50 hours from the start of the reaction was 80%, and the furan selectivity was 92%. Main by-products were propane, propylene, butane, butene and the like, and the ratio of propane, propylene, butane and butene in the product was 7% in total. The furfural conversion rate after 98 hours from the start of the reaction was 84%, and the furan selectivity was 93%. The main by-products were propane, propylene, butane, butene, etc., and the proportion of propane, propylene, butane, butene in the product was 5% in total. After 150 hours from the start of the reaction, the furfural conversion was 86%, and the furan selectivity was 94%. The main by-products were propane, propylene, butane, butene, etc., and the proportion of propane, propylene, butane, butene in the product was 5% in total. 200 hours after the start of the reaction, the furfural conversion was 83% and the furan selectivity was 94%. The main by-products were propane, propylene, butane, butene, etc., and the proportion of propane, propylene, butane, butene in the product was 5% in total. Up to 120 hours after the start of the reaction, the furfural conversion rate increased with time, the proportion of by-products decreased with the passage of the reaction time, and the furan selectivity increased. After 120 hours from the start of the reaction, the change in furfural conversion with time and the change with time in furan selectivity were hardly observed. After the reaction for 200 hours, the furfural supply was stopped, and the temperature was lowered to room temperature under a gas stream of hydrogen 2.2 Nml / min and nitrogen 39.6 Nml / min. When the catalyst was taken out from the reaction tube and its weight was measured, an increase in weight of 0.03 g was observed due to impurities derived from the furfural raw material and adhesion of coke produced by the reaction.

(比較例6)
200mlのフラスコに実施例1で用いたのと同じ触媒1.00g、実施例1で用いたのと同じフルフラール60.0gを装填し、フラスコ内に窒素ガス32.0Nmlを流通させた。オイルバスを用いてフラスコを加熱し、液相温度を150℃に制御してフルフラールの液相脱カルボニル化反応を開始した。窒素ガスに同伴されてくるフランの濃度を経時的に定量してフランの生成速度を求めたところ、フランの生成速度は10mmol/h以下であった。反応開始から6.3時間後のフラン濃度は反応開始から1.1時間後のフラン濃度の9割以下であり、触媒活性が経時的に低下していることが分かった。
(Comparative Example 6)
A 200 ml flask was charged with 1.00 g of the same catalyst used in Example 1 and 60.0 g of the same furfural as used in Example 1, and 32.0 Nml of nitrogen gas was passed through the flask. The flask was heated using an oil bath, and the liquid phase temperature was controlled at 150 ° C. to initiate the liquid phase decarbonylation reaction of furfural. When the furan production rate was determined by quantifying the concentration of furan accompanying nitrogen gas over time, the furan production rate was 10 mmol / h or less. The furan concentration after 6.3 hours from the start of the reaction was 90% or less of the furan concentration after 1.1 hours from the start of the reaction, and it was found that the catalyst activity decreased with time.

Figure 0005375054
Figure 0005375054

実施例1と比較例1との比較より、Zrを含む触媒を用いた場合、Zrを含まない触媒を用いた場合に比べ触媒活性の経時低下が小さく、高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造できることが分かった。またZrを含む触媒ではZrを含まない触媒に比べて一定時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着が少ないことが分かった。   From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, when a catalyst containing Zr was used, the decrease in the catalyst activity over time was smaller than when a catalyst containing no Zr was used, and a high furfural conversion rate and a high furan selectivity were obtained. Therefore, it was found that the furan compound can be produced stably and efficiently. In addition, it was found that the catalyst containing Zr has less adhesion of impurities derived from the furfural raw material after the reaction for a certain period of time and the coke produced by the reaction than the catalyst not containing Zr.

実施例2と比較例2、3との比較より、Zrを含む触媒を用いた場合、Zrを含まない触媒を用いた場合に比べ触媒活性の経時低下が小さく、高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造できることが分かった。またZrを含む触媒ではZrを含まない触媒に比べて一定時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着が少ないことが分かった。   Comparison between Example 2 and Comparative Examples 2 and 3 shows that when a catalyst containing Zr is used, a decrease in the catalyst activity with time is small compared to when a catalyst containing no Zr is used, and a high furfural conversion rate and a high furan selection are obtained. Since the rate was maintained, it was found that the furan compound can be produced stably and efficiently. In addition, it was found that the catalyst containing Zr has less adhesion of impurities derived from the furfural raw material after the reaction for a certain period of time and the coke produced by the reaction than the catalyst not containing Zr.

Figure 0005375054
Figure 0005375054

実施例3と比較例4との比較より、Zrを含む触媒を用いた場合、Zrを含まない触媒を用いた場合に比べ触媒活性の経時低下が小さく、高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造できることが分かった。またZrを含む触媒ではZrを含まない触媒に比べて一定時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着が少ないことが分かった。   From the comparison between Example 3 and Comparative Example 4, when the catalyst containing Zr was used, the decrease in the catalyst activity with time was small compared with the case of using the catalyst not containing Zr, and a high furfural conversion rate and a high furan selectivity were obtained. Therefore, it was found that the furan compound can be produced stably and efficiently. In addition, it was found that the catalyst containing Zr has less adhesion of impurities derived from the furfural raw material after the reaction for a certain period of time and the coke produced by the reaction than the catalyst not containing Zr.

実施例4と比較例5の比較より、Zrを含む触媒を用いた場合、Zrを含まない触媒を用いた場合に比べ触媒活性の経時低下が小さく、高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造できることが分かった。またZrを含む触媒ではZrを含まない触媒に比べて一定時間反応を実施した後のフルフラール原料由来の不純物や反応によって生じるコークの付着が少ないことが分かった。   From the comparison between Example 4 and Comparative Example 5, when the catalyst containing Zr was used, the catalyst activity decreased with time less than when the catalyst containing no Zr was used, and a high furfural conversion rate and a high furan selectivity were maintained. Therefore, it has been found that the furan compound can be produced stably and with high efficiency. In addition, it was found that the catalyst containing Zr has less adhesion of impurities derived from the furfural raw material after the reaction for a certain period of time and the coke produced by the reaction than the catalyst not containing Zr.

実施例5と実施例6との結果から、Zrを含む触媒を用いた場合、触媒活性の経時低下が小さく、高いフルフラール転化率と高いフラン選択率が長期間にわたって維持されるため、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造できることが分かる。   From the results of Example 5 and Example 6, when a catalyst containing Zr was used, the catalyst activity was little decreased with time, and high furfural conversion and high furan selectivity were maintained over a long period of time. It can be seen that the furan compound can be produced with high efficiency.

実施例1と比較例6の比較より、ジルコニア担持1質量%Pd触媒を用いた場合、液相で反応を行うより、気相流通方式で反応を行ったほうが反応効率が高いことが分かる。また、触媒の経時的な活性低下も小さく、安定的かつ高効率にフラン化合物を製造することができる。   From the comparison between Example 1 and Comparative Example 6, it can be seen that when the zirconia-supported 1% by mass Pd catalyst is used, the reaction efficiency is higher when the reaction is performed in the gas phase flow system than when the reaction is performed in the liquid phase. In addition, the decrease in the activity of the catalyst over time is small, and the furan compound can be produced stably and efficiently.

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うフラン化合物の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。   While the present invention has been described in connection with embodiments that are presently the most practical and preferred, the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein. However, the present invention can be modified as appropriate without departing from the scope or spirit of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a method for producing a furan compound accompanying such a change is also included in the technical scope of the present invention. Must be understood.

Claims (3)

下記一般式(1)で表されるフルフラール化合物原料をあらかじめ気化させてガス状原料とし、該ガス状原料をZr、および、PdまたはPtを含有する触媒に接触させて脱カルボニル反応させる工程を備えた、フラン化合物の製造方法。
Figure 0005375054
(一般式(1)において、R〜Rは、水素、官能基を有していてもよい脂肪族炭化水素基、官能基を有していてもよい芳香族炭化水素基、水酸基、アルデヒド基のいずれかを表し、それぞれ同一でも異なっていてもよい。)
A step of vaporizing a furfural compound raw material represented by the following general formula (1) into a gaseous raw material, and bringing the gaseous raw material into contact with a catalyst containing Zr and Pd or Pt for a decarbonylation reaction; And a method for producing a furan compound.
Figure 0005375054
(In General Formula (1), R 1 to R 3 are hydrogen, an aliphatic hydrocarbon group that may have a functional group, an aromatic hydrocarbon group that may have a functional group, a hydroxyl group, and an aldehyde. Any one of the groups may be the same or different.)
前記触媒中に、該触媒全体の質量を100質量%としたとき、1、2、6、13族元素から選ばれる少なくとも1種類の元素を0.01質量%以上50質量%以下含む、請求項1に記載のフラン化合物の製造方法。 The catalyst contains 0.01% by mass or more and 50% by mass or less of at least one element selected from Group 1, 2, 6, and 13 elements when the mass of the entire catalyst is 100% by mass. 2. A method for producing a furan compound according to 1 . 前記フルフラール化合物原料が、ヒドロキシメチルフルフラール、2−メチルフルフラール、3−メチルフルフラール、フルフリルジアルデヒド、フルフラールのいずれかであることを特徴とする、請求項1または2に記載のフラン化合物の製造方法。 3. The method for producing a furan compound according to claim 1, wherein the furfural compound raw material is any one of hydroxymethylfurfural, 2-methylfurfural, 3-methylfurfural, furfuryldialdehyde, and furfural. .
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JPS5841828A (en) * 1981-09-04 1983-03-11 Sumitomo Chem Co Ltd Decarbonylating method of organic acid halide
DE3632255A1 (en) * 1986-09-23 1988-03-31 Basf Ag METHOD FOR PRODUCING FURAN BY DECARBONYLATING FURFURAL
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