JP5480286B2

JP5480286B2 - 無機酸化物に支持されたモルデナイトによって触媒されるカルボニル化方法

Info

Publication number: JP5480286B2
Application number: JP2011536941A
Authority: JP
Inventors: ジャンディッツェル，エバート; ジョンロウ，ディビッド; グレンサンリー，ジョン
Original assignee: BP Chemicals Ltd
Current assignee: BP Chemicals Ltd
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-10-08
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-10-08
Also published as: JP2012509168A; EP2352588B1; CA2742514C; CN102215959B; US8450521B2; RU2518086C2; WO2010058149A1; TW201022203A; CN102215959A; UA104744C2; MY178963A; BRPI0921080A2; ES2461495T3; RS53299B; RU2011124502A; US20110218356A1; KR20110082571A; KR101661780B1; CA2742514A1; EP2189215A1

Description

本発明は結合モルデナイト型ゼオライト、およびカルボニル化し得る反応物質、例えばジメチルエーテルおよびメタノールのカルボニル化における触媒としての使用に関する。

モルデナイトはゼオライトと呼ばれる物質の種類に属する。モルデナイトを含むゼオライトの多くの構造は周知であり、例えば、ＴｈｅＡｔｌａｓｏｆＺｅｏｌｉｔｅＦｒａｍｅｗｏｒｋＴｙｐｅｓ（Ｃ．ＢａｅｒｌｏｃｈｅｒＷ．Ｍ．Ｍｅｉｅｒ，Ｄ．Ｈ．Ｏｌｓｏｎ，５^ｔｈ版エルゼビア，アムステルダム，２００１）に定義されている。ウェブ・ベースのバージョン（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｚａ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｏｒｇ／ｄａｔａｂａｓｅｓ／）は、モルデナイトを含むゼオライトについて位相的および構造的詳細の概要である。

ゼオライトは、一般的に、炭化水素変換方法、およびカルボン酸及び／又はカルボン酸エステル類を生成するための一酸化炭素によるアルコールおよびエーテル類のカルボニル化を含む様々な異なる化学的方法を触媒するために使用されている。

バインダー材料と結合したモルデナイトは、炭化水素変換方法、例えば、米国特許第６，４８６，３７２号明細書に記載されているように芳香族炭化水素のトランスアルキル化、および国際公開第９７／１３８２６号パンフレットに記載されているように高沸点の炭化水素原料の水素化分解法における触媒としての使用に適していることが明らかにされている。

米国特許第４，６１２，３８７号明細書には、少なくとも約６のシリカ／アルミナの比率および少なくとも１気圧の圧力下で約１〜１２の範囲における拘束係数を有する結晶アルミノケイ酸塩ゼオライトの存在下において、一酸化炭素および１〜４の炭素原子を含んでいる一価アルコールを接触させることから成るモノカルボン酸およびエステル類を作る方法が開示されている。

モルデナイトは、カルボニル化できる反応物としてのジメチルエーテルを使用するガス相のカルボニル化方法における触媒として記載されている。例えば、国際公開第２００６／１２１７７８号パンフレットには、実質的に無水条件、モルデナイトまたはフェリエ型沸石触媒存在下で、一酸化炭素を用いて低級アルキルエーテル、例えばジメチルエーテルをカルボニル化することによる低級脂肪族カルボン酸の低級アルキルエステルの生成方法が記載されている。国際公開第２００６／１２１７７８号パンフレットには、バインダー材料（結合剤物質）と結合されたモルデナイトの使用は開示されていない。

無機酸化物バインダー材料、例えばアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア及びジルコニアは一般的に不活性物質と考えられているため、バインダー材料と結合される触媒の体積が同じ体積のバインダー材料を有しない触媒に比べて、減少された触媒活性を示すことが予測される。驚くべきことに、ジメチルエーテルまたはメタノールのカルボニル化のための触媒は、バインダー（結合剤）として役立つメソ多孔性無機酸化物との複合酸型のモルデナイトを含み、バインダー材料を有しないモルデナイトを使用して達成される触媒活性と比較して、主に、触媒活性及び／又は選択性の観点から改良された触媒性能が得られることを見出した。

したがって、本発明は酢酸メチル及び／又は酢酸生成物の調製のための方法を提供し、その方法は、触媒存在下におけるジメチルエーテル及びメタノールから選択されるカルボニル化できる反応物と一酸化炭素との接触を含み、その触媒は、シリカ、アルミナ、シリカ‐アルミナ、ケイ酸マグネシウム及びケイ酸アルミニウムマグネシウムから選択されるメソ多孔バインダーと結合するＨ‐モルデナイトである。

本発明は、一酸化炭素によるジメチルエーテル及びメタノールから選択されるカルボニル化できる反応物のカルボニル化におけるＨ‐モルデナイトの触媒性能を改良するためのメソ多孔バインダーの使用も提供する。そのカルボニル化において、前記バインダーと結合されたＨ‐モルデナイトが触媒として使用され、そのバインダーはシリカ、アルミナ、シリカ‐アルミナ、ケイ酸マグネシウム及びケイ酸アルミニウムマグネシウムから選択される。

本発明で用いる触媒は、シリカ、アルミナ、シリカ‐アルミナ、ケイ酸マグネシウム及びケイ酸アルミニウムマグネシウムから選択されるメソ多孔バインダーと結合したＨ‐モルデナイトを含む。

Ｈ‐モルデナイト（酸型又は水素型モルデナイトとしても知られている）は、市販されている。他の型のモルデナイト、例えばナトリウム型又はアンモニウム型も市販されている。ナトリウム及びアンモニウム型モルデナイトは、周知技術によりＨ‐モルデナイトに変換できる。例えば、アンモニウム型は、高温でアルミニウム型をか焼することによりＨ‐型へ変換できる。ナトリウム型は、アンモニウム塩、例えばアンモニウム硝酸塩とのイオン交換により最初にアンモニウム型を変換し、その後高温でアンモニウム型をか焼することによって、Ｈ‐型に変換できる。

典型的には、モルデナイトはシリカ：アルミナを１０〜１００：１の範囲の割合で有し、そのようなモルデナイトは本発明で用いるのに適切である。しかしながら、好ましくは、本発明で使用されるＨ‐モルデナイトのシリカ：アルミナの割合は１０〜４０：１、例えば１５〜３０：１の範囲である。

好ましくは、Ｈ‐モルデナイトのブルナウアーエメットテラー（ＢＥＴ）表面積は窒素吸収によって測定されるように１００〜５００ｍ^２／ｇの範囲である。ＢＥＴ表面積の測定はＣｈａｒｌｅｓＮ．ＳａｔｔｅｒｆｉｅｌｄｉｎＨｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓＣａｔａｌｙｓｉｓｉｎＰｒａｃｔｉｃｅ，ＭｃＧｒａｗ−ＨｉｌｌＢｏｏｋｃｏｍｐａｎｙ１９８０，１００−１０６頁に記載されている。

本発明の方法において触媒として使用するために、Ｈ‐モルデナイトはシリカ、アルミナ、シリカ‐アルミナ、ケイ酸マグネシウム及びケイ酸アルミニウムマグネシウムから選択されるメソ多孔バインダーと結合される。結合されたＨ‐モルデナイトは、Ｈ‐モルデナイトとバインダーとの組合せにより達成されるか、またはアンモニウム型のモルデナイトがバインダーと組み合わされ、そして、組合わされたアンモニウムモルデナイト／バインダー混合物をか焼することで結合されるＨ‐モルデナイトが達成される。

本発明で使用されるメソ多孔バインダーは、シリカ、アルミナ、シリカ‐アルミナ、ケイ酸マグネシウム及びケイ酸アルミニウムマグネシウムの群の少なくとも一つから選択される。アルミナ又はシリカアルミナは特に有用である。適切なアルミナの例は、ベーマイト型アルミナ及びガンマアルミナを含む。シリカアルミナが使用される場合、シリカ含有量は、好ましくは５−４０重量％の範囲、適切には５−１０重量％の範囲である。好ましくはシリカ‐アルミナは不定形である。

好ましくは、バインダーは、無機酸化物が高温で安定であるような耐熱性の無機酸化物であり、特に触媒のか焼に使用される温度、例えば少なくとも４００℃の温度、例えば４００〜５５０℃の範囲の温度で安定である。

本発明で使用されるバインダーはメソ多孔である。この発明の目的について、メソ多孔は２〜５０ｎｍの範囲の直径を有する細孔であり、そして、用語「メソ多孔率」は、窒素ＢＥＴで測定されるメソ多孔の総表面積およびバインダーの外表面領域の合計を意味する。適切には、バインダーのメソ多孔率は１〜５００ｍ^２／ｇの範囲である。

好ましくは、バインダーは低細孔率を有する。本発明の目的において、細孔は２ｎｍ未満の直径を有し、そして、用語「細孔率」は、窒素ＢＥＴで測定されるバインダーの細孔の総表面積を意味する。適切には、バインダー材料の細孔率は１〜１００ｍ^２／ｇの範囲、好ましくは１〜１０ｍ^２／ｇの範囲である。

触媒に使用されることのできるバインダーの量は変えることができるが、その量はカルボニル化反応における最大のカルボニル化率に達する量であることが適切である。適切には、そのバインダーは、触媒の１０〜８０重量％の範囲の量、好ましくは触媒の２０〜６０重量％の範囲または触媒の２０〜６５重量％の範囲の量で存在する。特に、バインダーは触媒中に触媒の３５〜６５重量％の範囲の量で存在する。適切には、バインダーがアルミナ、例えばベーマイトアルミナの場合には、そのバインダーは、触媒中に触媒の３５〜６５重量％の範囲の量で存在する。

低レベルの金属不純物、例えば鉄ならびに元素周期表の第１族、および第２族の金属、例えばナトリウム、カリウム、カルシウム及びマグネシウムを含むバインダーは、特に、本願発明において有用であることが発見された。したがって、好ましくは、バインダーに存在する金属不純物の総量は０より大〜１０重量％の範囲であり、より好ましくは０より大〜７重量％の範囲である。

本発明の好適な実施形態においては、バインダーが５０〜５００ｍ^２／ｇの範囲のメソ多孔率、１０ｍ^２／ｇより小さい細孔率を有し、および第１族、第２族および鉄金属を０〜１重量％、好ましくは０〜０．２重量％総量を有するアルミナ又はシリカ−アルミナであり、さらにこのバインダーは触媒中に触媒の１０〜８０重量％の範囲の量で存在する。

一般的に、本発明において使用される触媒は、バインダー及びＨ‐型またはアンモニウム型のモルデナイトの密接な混合物、例えばバインダーとモルデナイトのスラリー状の混合物または乾燥混合の形成により調製することができる。混合した後、結合されたモルデナイトはか焼される。一般的に、か焼は４００〜５００℃の範囲の温度で実施されるが、より高温、例えば最高５５０℃の温度で使用されてもよい。使用前に、か焼された触媒が加圧、破砕されそしてふるいにかけられ、凝集体を形成する。

本願の触媒を調製する方法の一つは、モルデナイトとバインダーとのスラリー状混合からなる。スラリー状混合は、湿った均一のペースト又はスラリーを得るために必要な期間で、モルデナイト、バインダーおよび脱イオン水を混合することによって行われる。スラリーはその後乾燥され、例えば８０〜１２０℃の温度範囲で数時間で余分な水分および全ての又は実質的にすべての物理吸着水が取り除かれる。この乾燥は大気圧または減圧下のいずれかで実施される。任意にはウェットペーストまたはスラリーの乾燥の前に、ペレット、押出成形物またはビーズは加圧、押出しまたは整粒により成形される。乾燥スラリーまたはスラリーの成形物は、その後、４００〜５５０℃の範囲の温度で、約１〜１０時間か焼し、触媒を形成する。

あるいは、触媒はモルデナイトとバインダー成分の乾燥混合によって、形成されてもよい。乾燥混合は、モルデナイト粉末と乾燥バインダーとの緊密な混合によって実施され、結合モルデナイトを形成することができる。乾燥混合は、いかなる適切な機構、例えばタンブリング（ｔｕｍｂｌｉｎｇ）や回転によって実施されてもよい。結合されたモルデナイトはその後か焼されてもよい。か焼は、触媒を形成するために４００〜５５０℃の範囲で約１〜１０時間実施されてもよい。

触媒は、一酸化炭素でジメチルエーテル及びメタノールから選択されるカルボニル化できる反応物をカルボニル化することによる酢酸メチル及び／又は酢酸生成物の製造方法に使用される。

カルボニル化できる反応物はジメチルエーテルである場合、それは実質的に純粋か、または低レベルの不活性不純物を含むことができる。商慣行において、合成ガス（水素及び一酸化炭素の混合物）の触媒変換によって、メタノール合成及びメタノール脱水触媒を経てジメチルエーテルは生産される。この触媒変換は、大部分がジメチルエーテルであるがいくらかメタノールを含む生産物を得る。本発明の方法を使用に関して、供給物に存在するメタノールの量が酢酸メチル生成へのジメチルエーテルのカルボニル化の阻害に関して重要でない条件で、ジメチルエーテル供給物は少量のメタノールを含んでもよい。５重量％以下、例えば１重量％以下のメタノールがジメチルエーテル供給物中で許容されることが明らかになった。

あるいは、ジメチルエーテルは適切な任意の原料、例えばジメチル炭酸塩からその場で（ｉｎ−ｓｉｔｕ）で生成できる。例えば液状のジメチル炭酸塩はガンマアルミナと接触させ、ジメチル炭酸塩をジメチルエーテルと二酸化炭素に分解できる。

適切には、ガス状供給物におけるジメチルエーテルの濃度は、全ガス状供給物（任意の再利用を含む）に基づいて０．１〜２０モル％の範囲である。

一酸化炭素は実質的に純粋な一酸化炭素であり、例えば、一酸化炭素は典型的には工業用ガス供給業者から提供される又はそれはカルボニル化生成物へのカルボニル化できる反応物の変換を阻害しない不純物、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、メタン及び／又は二酸化炭素を含んでもよい。

任意に、本発明のカルボニル化方法は水素存在下で実施できる。したがって、適切には、一酸化炭素供給物は水素を含んでもよい。水素及び一酸化炭素の混合物は炭化水素の水蒸気改質及び炭化水素の部分的な酸化によって商業的に生成される。そのような混合物は通常合成ガスと言われている。合成ガスは主に一酸化炭素と水素から成るが、少量の二酸化炭素も含んでもよい。

適切には、一酸化炭素：水素のモル比は１：３〜１５：１、例えば１：１〜１０：１の範囲でよい。

この方法において水素が存在する場合、少なくとも０．１ｂａｒｇ、例えば１〜３０ｂａｒｇの分圧で存在する。

カルボニル化できる反応物に対する一酸化炭素のモル比は、適切には１：１〜９９：１、例えば２：１〜６０：１の範囲である。

カルボニル化できる反応物がメタノールである場合、エーテル類へのメタノールの二量体化によって、またはメタノールと酢酸生成物とのエステル化を経て水がその場で生成するだろう。必要に応じて、メタノール供給物へ水を加えられる。加えられる水の量は、メタノール：水のモル比が５０：１〜２：１の範囲であってもよい。水は、メタノール供給物と別に又は一緒に供給される。水は液体または蒸気のいずれかで供給される。

酢酸メチルへのジメチルエーテルのカルボニル化はその場で水を発生しない。水は酢酸メチル形成のためのジメチルエーテルのカルボニル化を阻害するものと考えられている。したがって、水は実行可能に低く保たれる。好ましくは、したがって、ジメチルエーテルのカルボニル化は無水方法として実施される。これを達成するために、ジメチルエーテル、一酸化炭素および触媒は好ましくはこの方法に使用する前に乾燥される。しかしながら、少量の水は酢酸メチルの形成に悪影響を与えることなく耐えることができる。好ましくは、水は、ガス供給物中に総ガス供給物（再生利用を含む）に基づいて２．５重量％以下で、例えば０．５重量％以下で存在してもよい。

本発明の方法は、１００〜４００℃、例えば１５０〜３５０℃の範囲の温度で適切に実施されてもよい。

本発明の方法は１〜１００ｂａｒｇ、例えば１０〜１００ｂａｒｇの範囲の圧力下で実施されてもよい。

気体時空間速度（ＧＨＳＶ）は適切には５００〜４０，０００ｈ^−１、例えば２，０００〜２０，０００ｈ^−１の範囲である。

触媒は、使用直前に少なくとも１時間、窒素、一酸化炭素、水素又はそれらの混合物の流れの下で触媒を高温で加熱することで活性化されることが好ましい。

好ましくは、本発明の方法は、実質的にはハロゲン化物、例えばヨウ化物の非存在下で実施される。用語「実質的に」とは、全ハロゲン化物、例えば反応ガス（カルボニル化できる反応物と一酸化炭素）と触媒のヨウ化物含有量が少なくとも５００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満であることを意味する。

本発明の方法は、カルボニル化できる反応物のガス、一酸化炭素ガス及び任意に水素ガスを所望の温度及び圧力で維持された触媒の固定床、流動床又は移動床を経て、通過させることによって適切に実施される。

必要に応じて、カルボニル化できる反応物は触媒床の直前に、アルミナ床、例えばコランダムと接触できる。

本発明の方法の生成物は酢酸メチル及び／または酢酸である。カルボニル化できる反応物がメタノールである場合、主たるカルボニル化生成物は酢酸であり、メタノールの変換の程度に依存して少量の酢酸メチルも生成されるだろう。カルボニル化できる反応物がジメチルエーテルの場合、この方法の主生成物は酢酸メチルであるが、少量の酢酸も生成される。本発明の方法によって生成された酢酸及び／又は酢酸メチルはガス状で除去され、その後、液体へ凝集することができる。

酢酸及び酢酸メチルを加え、本発明の方法からの生成流は未変換ジメチルエーテル及び／又は未変換メタノールをも含む。

酢酸メチル及び／又は酢酸は生成流から従来技術、例えば蒸留によって回収できる。

酢酸メチルはそれ自体販売されてもよく、またはそれは他の化学反応へすすめてもよい。例えば酢酸メチル生成物の少なくとも一部は酢酸へ加水分解されてもよい。

あるいは、酢酸メチルを含む本発明の全生成流の少なくとも一部は、加水分解段階へ通過され、酢酸が実質的にそれらから分離される。

酢酸メチルの加水分解は周知技術、例えば酸触媒存在下における反応蒸留によって実施される。

本発明の生成流から回収されるか又は酢酸メチルの加水分解によって実質的に生成される酢酸は、従来の精製技術、例えば蒸留を用いて精製される。

本発明の方法は、連続又はバッチ法いずれか、好ましくは連続法で操作される。

この発明は、以下の実施例を参照して示される。

実施例１
触媒調製
触媒の総重量に基づき８０重量％Ｈ‐モルデナイト及び２０重量％バインダーを含む一連の触媒は、以下に記載の触媒調製方法１または触媒調整方法２によって調製された。

使用されるバインダーの詳細、バインダーの型及び原料は、以下の表１に記載されている。バインダーの物理的及び化学的特性は表２に記載されている。

触媒調整方法１
アルミニウムに対するシリカの割合が２０のアンモニウム‐モルデナイト８ｇ（ＣＢＶ２１ＡｅｘＺｅｏｌｙｓｔ）はバインダー２ｇと混合された。十分脱イオン化された水が加えられ、厚いスラリーが作られ、そしてその混合物は、完全に撹拌された。スラリーは、オーブンで静止空気中でか焼される前に、オーブンで１１０℃、少なくとも２０時間、乾燥された。か焼は、ランプ率３℃／分で室温から９０℃まで上昇させることで実施され、そしてこの温度で２時間維持された。その温度は、その後、ランプ率約０．６℃／分で１１０℃まで上昇させ、この温度で２時間維持された。最終的に、その温度はランプ率約３．３℃／分で５００℃まで上昇され、この温度で室温にまで冷却されるまで３時間維持された。か焼された触媒は使用する前に、ＳｐｅｃａｃＰｒｅｓｓを使用して３３ｍｍダイセットにおいて１２トンで圧縮され、その後、破砕し、そして２５０〜５００ミクロンの粒径断片にふるいにかけられた。

触媒調製方法２
粉末形態のアルミナに対するシリカの割合が２０のアンモニウム‐モルデナイト４ｇ（ＣＢＶ２１ＡｅｘＺｅｏｌｙｓｔ）とバインダー２ｇとが５００ｍｌのビュッヒ粉末乾燥用フラスコで混合され、１００ｒｐｍ、周囲温度および圧力で１時間、回転された。その混合物はその後、上記触媒調整方法１に記載された手順に従ってか焼された。か焼された触媒を使用する前に、ＳｐｅｃａｃＰｒｅｓｓを使用して３３ｍｍダイセットにおいて１２トンで圧縮され、その後、破砕し、そして２５０〜５００ミクロンの粒径断片にふるいにかけられた。

＊金属不純物はＮａ，Ｋ，Ｃａ，ＭｇおよびＦｅである。ケイ酸マグネシウムまたはケイ酸アルミニウムマグネシウムであるこれらバインダーについてのＮＢ，マグネシウムは金属不純物と考えられていない。

カルボニル化反応
上記表１で特定された各バインダーから調製された各Ｈ‐モルデナイト触媒は、以下のジメチルエーテルのカルボニル化を触媒するために使用された。バインダー非存在下でＨ‐モルデナイト（か焼されたＣＢＶ２１Ａ，ｅｘＺｅｏｌｙｓｔ）は再び試験された。カルボニル化反応は１６反応装置を含む圧力流反応装置ユニットにおいて実施された。内蔵電気加熱ジャケットを取り付けられたハステロイ管型反応器は、触媒０．６ｍｌおよびガンマアルミナ前床０．２ｇを詰め込まれた。反応器及び加熱ジャケットは加熱キャビネットにおけるユニットに設置された。触媒床の温度は内蔵電気加熱ジャケットにより調節され、前床の温度は加熱されたキャビネットにより調節された。反応器は、加熱されたキャビネット内で、大気圧、窒素流下で１３０℃まで加熱され、そして、この温度に維持された。供給ガスは、その後、８０モル％一酸化炭素と２０モル％水素に交換され、この系は２０ｂａｒｇまで加圧された。これら及びすべての後続の工程のガス流速（ＧＨＳＶ）は５，０００ｈｒ^−１であった。反応器は１分あたり３℃のランプ率で３００℃まで加熱され、反応器は２時間これらの条件下で維持され、その後に７６モル％一酸化炭素、１９モル％水素および５モル％ジメチル炭酸塩のガス状供給物を反応器へ導入することによって、その後カルボニル化反応時間が開始された。一定流量の反応オフガス（ｏｆｆ−ｇａｓｅｓ）は反応器の高圧側から取り出され、少なくとも１３０℃の温度で、大気圧まで下げ、そして、アセチル生成物（酢酸メチルおよび酢酸）の分析のためにガスクロマトグラフィーへと移動させた。

カルボニル化反応の結果は、以下の表３に記載される。アセチル生成物に対する空時収量（ＳＴＹ）は以下のように計算された：
アセチルＳＴＹ＝ＡｃＯＨＳＴＹ＋６０／７４＊ＭｅＯＡｃＳＴＹ
アセチルＳＴＹ（ｇｋｇ_ｃａｔ ^−１ｈ^−１）は、Ｈ‐モルデナイトとバインダー成分の総重量に基づくＳＴＹである。
アセチルＳＴＹ（ｇｋｇ_ＭＯＲ ^−１ｈ^−１）は、Ｈ‐モルデナイトとバインダー成分との複合物中のＨ‐モルデナイトの重量に基づくＳＴＹである。

（ａ）この結果は、２つのカルボニル化の実施の平均である。
（ｂ）この結果は、３つのカルボニル化の実施の平均である。

さらに、上記記載の一連のカルボニル化反応は実施され、カルボニル化反応はＨ‐モルデナイト非存在のバインダー存在下で実施された。カルボニル化活性は試験されたどのバインダーについても観察されなかった。試験されたバインダーはＰｕｒａｌＳＢ、Ｓｉｒａｌ５、Ｓｉｒａｌ１０、Ｓｉｒａｌ４０、Ｃｈｉｎａｆｉｌｌ２００、ＰｕｒａｌｏｘＳＣＦａ１４０、Ｋａｏｌｉｎ、ＭｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅＫ−１０及びＰａｎｓｉｌ４００である。

上記表３の結果からわかるように、バインダーを含むＨ‐モルデナイト触媒はバインダーを含まないＨ‐モルデナイトの触媒より触媒活性が優れている。

実施例２
触媒調製
触媒Ａ−Ｈ‐モルデナイト
アルミナに対するシリカの割合が２０（ＣＢＶ２１Ａ、Ｚｅｏｌｙｓｔインターナショナル）のアンモニウムモルデナイト１０ｇが５００℃で３時間、静止空気中でか焼され、Ｈ‐モルデナイトを得た。

触媒Ｂ−Ｈ‐モルデナイト：ＰｕｒａｌＳＣＦ（８０：２０）
アルミナに対するシリカの割合が２０（ＣＢＶ２１Ａ、Ｚｅｏｌｙｓｔインターナショナル）のアンモニウムモルデナイト８ｇおよびＰｕｒａｌＳＣＦバインダー（Ｓａｓｏｌ）２ｇがビュッヒ粉末乾燥用フラスコに載置された。２つの粉末は、その後、回転蒸発器で１００ｒ．ｐ．ｍ．、１時間、大気温度および大気圧下で混合された。混合されたアンモニウムモルデナイト／バインダーはその後、３時間、５００℃で、静止空気雰囲気下でか焼され、触媒を得た。ＰｕｒａｌＳＣＦはメソ多孔率が２３７ｍ^２／ｇ、細孔率＜１０ｍ^２／ｇおよび総金属不純物レベルの０．０２重量％のベーマイトアルミナである。

触媒Ｃ−Ｈ‐モルデナイト：ＰｕｒａｌＳＣＦ（５０：５０）
アルミナに対するシリカの割合が２０（ＣＢＶ２１Ａ、Ｚｅｏｌｙｓｔインターナショナル）のアンモニウムモルデナイト１０ｇおよびＰｕｒａｌＳＣＦ（Ｓａｓｏｌ）１０ｇが使用されたことを除いて、触媒Ｂの調製が繰り返された。

触媒Ｄ−Ｈ‐モルデナイト：Ｓｉｒａｌ５（５０：５０）
アルミナに対するシリカの割合が２０（ＣＢＶ２１Ａ、Ｚｅｏｌｙｓｔインターナショナル）の１０ｇアンモニウムモルデナイトおよびＳｉｒａｌ５バインダー（Ｓａｓｏｌ）１０ｇが使用されたことを除いて、触媒Ｂの調製が繰り返された。

触媒Ｅ−Ｈ‐モルデナイト：Ｓｉｒａｌ５（２０：８０）
アルミナに対するシリカの割合が２０（ＣＢＶ２１Ａ、Ｚｅｏｌｙｓｔインターナショナル）のアンモニウムモルデナイト２ｇとＳｉｒａｌ５（Ｓａｓｏｌ）８ｇが使用されたことを除いて、触媒Ｂの調製が繰り返された。

ジメチルエーテルのカルボニル化
各触媒ＡないしＥは、下記に記載の装置及び方法を用いて、水素存在下で一酸化炭素によりジメチルエーテルのカルボニル化を触媒するために使用された。使用する前に各触媒０．７５ｇは、空気圧プレスを使用して１３ｍｍダイセットにおいて１０トンで圧縮され、破砕され、そして１２５〜１６０ミクロンの粒径断片にふるいにかけられた。

カルボニル化反応は、国際公開第２００５／０６３３７２号パンフレットに記載の１６個の同一の反応器型からなる圧力流反応器ユニットにおいて実施された。触媒を反応器に導入する前に、１００〜３５０μｍのふるい分級物のステアタイトの５ｃｍ床が触媒容器に取り付けられた。１２５〜１６０μｍのふるい分級物のコランダムの５ｃｍ領域はステアタイト床の上に取り付けられた。乾燥質量に基づき（１分につき３０℃のランプ率で室温から６００℃まで触媒を加熱することで測定される関連したサンプルの強熱減量で決定される）、サンプル触媒０．６２５ｇは、その後、コロンダム床の上におかれた。触媒は１２５〜１６０μｍの粒径の５ｃｍコランダム床によって覆われた。１００〜３５０μｍのふるい分級物のステアタイトの５ｃｍ領域がコランダム床の上に設置された。各領域は打撃あるいは振動を経て固められ、安定床および触媒領域の規定された初期高さを得た。触媒はその後４：１のモル比のＣＯ／Ｈ_２、流量４Ｌ／ｈの下、７０ｂａｒの反応圧まで加圧された。触媒はその後、０．５℃／分で保持温度２２０℃まで加熱され、３時間保持され、その後、０．５ｄｅｇ．Ｃ／分で傾斜をつけて３００℃にされ、その後３時間の滞留時間が続いた。ガス供給物はその後、モル比が７２／１８／１０の一酸化炭素／水素／ジメチルエーテルの混合物、流量４．２７５Ｌ／ｈに切り替えられた。窒素ガスは、０〜５０ｍｌ／分の可変率で導入され、１６個の反応器出口間で圧力スイングを等しくした。反応器からの出口流はガスクロマトグラフィーを通過して、反応物およびカルボニル化反応生成物の濃度を決定した。３００℃、７０ｂａｒおよび４２７５／ｈのガス空間速度下（ＧＨＳＶ）の条件下で、この反応は１６９時間、続けることができた。酢酸メチルについて反応流出物のガスクロマトグラフィー分析から、酢酸メチル生成物の空時収量（ＳＴＹ）は１時間当たりの１ｋｇ触媒当たり酢酸メチルのグラムとして決定された。カルボニル化生成物は、主に酢酸メチルであり、少量の酢酸が生成されたのみである。カルボニル化反応の結果は下記の表４に示される。

表４は１４０時間後の触媒ＡないしＥについての結果を示す。

ａ）ＳＴＹはＨ‐モルデナイト及びバインダー成分の両方を含む触媒ｋｇあたりを表す。
ｂ）ＳＴＹはバインダー成分を除いた１時間当たりのＨ‐モルデナイトのｋｇあたりで表される。
表４はＨ‐モルデナイトとＰｕｒａｌＳＣＦ又はＳｉｒａｌ５バインダーいずれかとの複合体がバインダーを有していないＨ‐モルデナイトに比べてＨ‐モルデナイトの活性を著しく改善することを示す。

実施例３
触媒Ｆ−銅モルデナイト
アルミナに対するシリカの割合が２０（ＣＢＶ２１Ａ、Ｚｅｏｌｙｓｔインターナショナル）のアンモニウムモルデナイト２０ｇとＣｕ（ＮＯ_３）_２・２．５Ｈ_２Ｏ（３．５６ｇ）は脱イオン水（５０ｍｌ）に加えられ、１２時間、室温で撹拌された。その溶液は、静止空気中で５００℃で３時間か焼される前に、真空で８０℃で濃縮され、その後１１０℃で２０時間乾燥された。モルデナイトはモルデナイト中に含まれるアルミニウムに対して約５５モル％を担持している銅を有していた。

触媒Ｇ−銅モルデナイト：ＰｕｒａｌＳＣＦ（８０：２０）
アルミナに対するシリカの割合が２０（ＣＢＶ２１Ａ、Ｚｅｏｌｙｓｔインターナショナル）アンモニウムモルデナイト１５ｇとＣｕ（ＮＯ_３）_２・２．５Ｈ_２Ｏ（２．６７ｇ）は脱イオン水（４０ｍｌ）に加えられ、１２時間、室温で撹拌された。その溶液は真空で８０℃で濃縮され、その後１１０℃で２０時間乾燥された。モルデナイトはモルデナイト中に含まれるアルミニウムに対して約５５モル％を担持している銅を有していた。乾燥銅モルデナイト８ｇは徐々に粉砕され、自由流動粉末を得て、その後、２ｇのＰｕｒａｌＳＣＦ（Ｓａｓｏｌ）とビュッヒ粉末乾燥用フラスコに加えられ、回転蒸発器で１００ｒ．ｐ．ｍ、１時間、大気温度および大気圧下で回転させた。混合された銅担持モルデナイト／バインダーはその後、５００℃で３時間、静止空気中でか焼された。

ジメチルエーテルのカルボニル化
各触媒ＦおよびＧは、上記実施例２で記載されたカルボニル化方法を用いてジメチルエーテルのカルボニル化を触媒するのに使用された。１４０時間の反応時間後の触媒ＡおよびＢと比較した触媒ＦおよびＧに関する結果は以下の表５に示す。

（ａ）ＳＴＹはモルデナイト及びバインダー成分の両方を含む触媒ｋｇ当たりを表す。
（ｂ）ＳＴＹはバインダー成分を除いた１時間当たりのモルデナイトのｋｇ当たりで表される。
（ｃ）ジメチルエーテル変換に基づく酢酸メチルに対する選択性

表５の調査から、Ｈ‐モルデナイトとバインダー（触媒Ｂ）の複合物がＨ‐モルデナイト（触媒Ａ）の活性を著しく改善するのに対して、銅モルデナイトにバインダー含有させると（触媒Ｇ）銅モルデナイトの活性の減少を示す。

酢酸メチルに対する高選択性は、Ｈ‐モルデナイト（触媒Ａ）がバインダー（触媒Ｂ）と複合される場合に保持されるのに対して、銅モルデナイト（触媒Ｆ）がバインダー（触媒Ｇ）と複合された場合、酢酸メチルに対する選択性は減少する。

さらに、触媒Ｂ（結合されたＨ‐モルデナイト）と触媒Ｇ（結合された銅モルデナイト）と比較すると２つの触媒は類似の活性を有するが、触媒Ｂは酢酸メチルに対して有意に選択性を有することを示す。

実施例４
カルボニル化におけるＨ‐モルデナイトの触媒性能に対するバインダーの量の影響を決定するため多数の実験が行われた。１０〜８０重量％ＰｕｒａｌＳＣＦ（ｅｘＳａｓｏｌ）バインダーを含む一連の触媒は、触媒Ｂの調製方法（上記実施例２）に従って調製され、１２５〜１６０ミクロンの範囲の大きさにふるいにかけられた。これら触媒及び触媒Ａ（上記実施例２において調製されたようなＨ‐モルデナイト）の性能がジメチルエーテルのカルボニル化について試験された。カルボニル化反応は上述の実施例１に記載されるように、１．９５ｇの触媒および、６モル％ジメチルエーテル、０．５モル％酢酸メチル、そして４：１モル比の一酸化炭素と水素を含むガス状の供給物を用いて実施された。カルボニル化反応条件は３００℃、７０ｂａｒ及び４，０００ｈ^−１のＧＨＳＶであった。１４０時間の反応時間後の結果は下記の表６に示す。

（ａ）ＳＴＹはＨ‐モルデナイト及びバインダー成分の両方を含む触媒ｋｇ当たりを表す。
（ｂ）ＳＴＹはバインダー成分を除いた１時間当たりのモルデナイトのｋｇ当たりで表される。
（ｃ）ジメチルエーテル変換に基づく酢酸メチルに対する選択性
表６からわかるように、触媒におけるバインダーの量が増えると、約６５重量％のバインダーでモルデナイト触媒成分の活性も最大に増加する。

Claims

触媒存在下において、ジメチルエーテル及びメタノールから選択されるカルボニル化できる反応物と一酸化炭素との接触を含み、その触媒は、シリカ、アルミナ、シリカ‐アルミナ、ケイ酸マグネシウム及びケイ酸アルミニウムマグネシウムから選択されるメソ多孔バインダーと結合するＨ‐モルデナイトであることを特徴とする酢酸メチル及び／又は酢酸生成物の調製のための方法。
バインダーは、アルミナおよびシリカ‐アルミナから選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
アルミナがベーマイト型アルミナであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
シリカ‐アルミナが５〜４０重量％の範囲でシリカを含有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
バインダーが窒素ＢＥＴで測定される１〜５００ｍ^２／ｇの範囲のメソ多孔率を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の方法。
バインダーが窒素ＢＥＴで測定される１〜１００ｍ^２／ｇの範囲の細孔率を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の方法。
バインダーが元素周期表の第１族、および第２族の金属および鉄を総量の０より大〜１０重量％の範囲で含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の方法。
バインダーが触媒中に、触媒の１０〜８０重量％の範囲の量で存在することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の方法。
Ｈ−モルデナイトがアルミナとＨ−モルデナイト及びバインダーの総量に基づき３５〜６５重量％の範囲で結合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
Ｈ−モルデナイトは、バインダーが５０〜５００ｍ^２／ｇの範囲のメソ多孔率、１０ｍ^２／ｇより小さい細孔率および第１族、第２族および鉄金属の総量０〜１重量％を有するアルミナ又はシリカ‐アルミナバインダーと結合され、前記バインダーが触媒中に触媒の１０〜８０重量％の範囲の量で存在することを特徴とする請求項１に記載の方法。
バインダーが、鉄および元素周期表の第１族および第２族の金属の総量において０〜０．２重量％を有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
カルボニル化できる反応物がジメチルエーテルであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一つに記載の方法。
方法が無水方法として実施されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
方法に水素も存在することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一つに記載の方法。
方法の生成物が酢酸メチルを含み酢酸メチル生成物の少なくとも一部が酢酸に加水分解されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一つに記載の方法。