JP7174947B2 - Solid catalyst and method for producing butadiene - Google Patents
Solid catalyst and method for producing butadiene Download PDFInfo
- Publication number
- JP7174947B2 JP7174947B2 JP2018123143A JP2018123143A JP7174947B2 JP 7174947 B2 JP7174947 B2 JP 7174947B2 JP 2018123143 A JP2018123143 A JP 2018123143A JP 2018123143 A JP2018123143 A JP 2018123143A JP 7174947 B2 JP7174947 B2 JP 7174947B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- butadiene
- group
- raw material
- solid catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 232
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 title claims description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 115
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 111
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 111
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 48
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 44
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 15
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 65
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 35
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 19
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 12
- -1 oxynitrates Chemical class 0.000 description 12
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 11
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910008337 ZrO(NO3)2.2H2O Inorganic materials 0.000 description 6
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 6
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 2
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical compound [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012897 dilution medium Substances 0.000 description 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 2
- CHPZKNULDCNCBW-UHFFFAOYSA-N gallium nitrate Chemical compound [Ga+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O CHPZKNULDCNCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021482 group 13 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N magnesium;dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MFUVDXOKPBAHMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N palladium(ii) nitrate Chemical compound [Pd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GPNDARIEYHPYAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- IBMCQJYLPXUOKM-UHFFFAOYSA-N 1,2,2,6,6-pentamethyl-3h-pyridine Chemical compound CN1C(C)(C)CC=CC1(C)C IBMCQJYLPXUOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 3-methylcyclohex-2-en-1-ol Chemical compound CC1=CC(O)CCC1 XNDZQQSKSQTQQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZHJGWYRLJUCMRT-UHFFFAOYSA-N 5-[6-[(4-methylpiperazin-1-yl)methyl]benzimidazol-1-yl]-3-[1-[2-(trifluoromethyl)phenyl]ethoxy]thiophene-2-carboxamide Chemical compound C=1C=CC=C(C(F)(F)F)C=1C(C)OC(=C(S1)C(N)=O)C=C1N(C1=C2)C=NC1=CC=C2CN1CCN(C)CC1 ZHJGWYRLJUCMRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 229910004631 Ce(NO3)3.6H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 1
- 229910005560 Gd(NO3)3.6H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018380 Mn(NO3)2.6H2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017498 Nd(NO3)3.6H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N butene Natural products CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ICSSIKVYVJQJND-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ICSSIKVYVJQJND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- GVHCUJZTWMCYJM-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);trinitrate;nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GVHCUJZTWMCYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- XWFVFZQEDMDSET-UHFFFAOYSA-N gadolinium(3+);trinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Gd+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XWFVFZQEDMDSET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940044658 gallium nitrate Drugs 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVDZMISZAKTZFP-UHFFFAOYSA-N indium(3+) trinitrate trihydrate Chemical compound O.O.O.[In+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HVDZMISZAKTZFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- YMKHJSXMVZVZNU-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YMKHJSXMVZVZNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- VQVDTKCSDUNYBO-UHFFFAOYSA-N neodymium(3+);trinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Nd+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VQVDTKCSDUNYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSFKNPZZZBBXLE-UHFFFAOYSA-N scandium(3+) trinitrate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Sc+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OSFKNPZZZBBXLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052713 technetium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N technetium atom Chemical compound [Tc] GKLVYJBZJHMRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- MJRFDVWKTFJAPF-UHFFFAOYSA-K trichloroiridium;hydrate Chemical compound O.Cl[Ir](Cl)Cl MJRFDVWKTFJAPF-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- TYLYVJBCMQFRCB-UHFFFAOYSA-K trichlororhodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Rh+3] TYLYVJBCMQFRCB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は、固体触媒およびそれを用いたブタジエンの製造方法に関する。 The present invention relates to a solid catalyst and a method for producing butadiene using the same.
従来、1,3-ブタジエン(以下、「ブタジエン」とも略す。)は、モノマーとしてブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)等の合成ゴムの原料として使用されており、主として、ナフサをエチレンクラッカー(ナフサクラッカー)により熱分解してエチレンやプロピレンを生成させる際の副生成物として得られている。
しかしながら、近年の原料のライトフィード化により、ブタジエンの生成量が減少してきている。
そこで、石化代替原料として、バイオマス(トウモロコシやサトウキビ)を発酵させ、ブタンジオール、ブタノール、ブテンまたはエタノールを経由してブタジエンを製造するプロセスが研究されている。
Conventionally, 1,3-butadiene (hereinafter also abbreviated as "butadiene") has been used as a raw material for synthetic rubbers such as butadiene rubber (BR) and styrene-butadiene rubber (SBR) as a monomer. It is obtained as a by-product during the thermal decomposition of ethylene crackers (naphtha crackers) to produce ethylene and propylene.
However, the production amount of butadiene is decreasing due to the recent shift to light feed of raw materials.
Therefore, as a petrochemical alternative raw material, a process of fermenting biomass (corn and sugarcane) to produce butadiene via butanediol, butanol, butene or ethanol is being studied.
ここで、エタノールからブタジエンを1ステップ法で製造する方法としては、例えば、非特許文献1には、ZrとZnをシリカに担持してなる触媒や、CuとZrとZnをシリカに担持してなる触媒などにエタノールを接触させることで、エタノールの転化率が高くなり、また、生成物中のブタジエンの選択率が高くなることが開示されている。 Here, as a method for producing butadiene from ethanol by a one-step method, for example, Non-Patent Document 1 describes a catalyst in which Zr and Zn are supported on silica, and a catalyst in which Cu, Zr and Zn are supported on silica. It is disclosed that contacting ethanol with a catalyst such as a catalyst increases the conversion of ethanol and increases the selectivity of butadiene in the product.
また、特許文献1には、(A)成分:第11族及び第10族からなる群から選択される金属と、(B)成分:第12族及び第3族ランタノイドからなる群から選択される金属と、(C)成分:第4族から選択される金属とを担体に担持してなる固体触媒の存在下で、エタノール又はエタノールとアセトアルデヒドとの混合物からブタジエンを生成させる工程を含む、ブタジエンの製造方法が開示されている([請求項1])。 Further, in Patent Document 1, (A) component: a metal selected from the group consisting of Groups 11 and 10, and (B) component: selected from the group consisting of Group 12 and Group 3 lanthanides A step of producing butadiene from ethanol or a mixture of ethanol and acetaldehyde in the presence of a solid catalyst comprising a metal and (C) a metal selected from Group 4 supported on a carrier. A manufacturing method is disclosed ([Claim 1]).
更に、特許文献2には、1,3-ブタジエンを生産するためのプロセスであって、ランタン、ジルコニウム、及び亜鉛含む担持触媒であって、担体がシリカを含むものである担持触媒を用いる方法が開示されている([請求項1])。 Further, Patent Document 2 discloses a process for producing 1,3-butadiene using a supported catalyst comprising lanthanum, zirconium and zinc, wherein the carrier comprises silica. ([Claim 1]).
本発明者らは、特許文献1および2ならびに非特許文献1に記載されたブタジエンの製造方法について、使用する固体触媒について検討したところ、担持させる金属の組み合わせによっては、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率のいずれか一方または両方が低くなるため、ブタジエンの収率向上に改善の余地があることを明らかとした。 The present inventors examined the solid catalysts used in the butadiene production methods described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1, and found that depending on the combination of metals to be supported, the ethanol conversion rate and butadiene Since one or both of the selectivities are lowered, it has been clarified that there is room for improvement in improving the yield of butadiene.
そこで、本発明は、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率をいずれも高くし、ブタジエンの収率を向上させることができる固体触媒およびそれを用いたブタジエンの製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a solid catalyst capable of increasing both the conversion rate of ethanol and the selectivity of butadiene and improving the yield of butadiene, and a method for producing butadiene using the same. .
本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討した結果、第12族から選択される金属(A)と、第4族から選択される金属(B)と、第2族、スカンジウム、セリウム、ネオジム、ガドリニウム、第6族、第7族、第9族、パラジウム、および、第13族からなる群から選択される少なくとも1種の金属(C)とを担持させた固体触媒を用いることにより、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がいずれも高くなり、ブタジエンの収率が向上することを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
As a result of intensive studies by the present inventors to achieve the above object, the metal (A) selected from Group 12, the metal (B) selected from Group 4, Group 2, scandium, Using a solid catalyst supporting at least one metal (C) selected from the group consisting of cerium, neodymium, gadolinium, group 6, group 7, group 9, palladium, and group 13 The present inventors have found that the conversion rate of ethanol and the selectivity of butadiene are both increased, and the yield of butadiene is improved, thereby completing the present invention.
That is, the inventors have found that the above problems can be solved by the following configuration.
[1] 金属(A)と金属(B)と金属(C)とを担体に担持してなる固体触媒であって、
上記金属(A)が、第12族から選択される金属であり、
上記金属(B)が、第4族から選択される金属であり、
上記金属(C)が、第2族、スカンジウム、セリウム、ネオジム、ガドリニウム、第6族、第7族、第9族、パラジウム、および、第13族からなる群から選択される少なくとも1種の金属である、固体触媒。
[2] 上記金属(A)が亜鉛であり、上記金属(B)がジルコニウムである、[1]に記載の固体触媒。
[3] 上記金属(C)が、第2族、第6族、第7族、第9族、および、第13族からなる群から選択される少なくとも1種の金属である、[1]または[2]に記載の固体触媒。
[4] 上記金属(A)の含有量が、上記担体の質量に対して0.5~50質量%であり、上記金属(B)の含有量が、上記担体の質量に対して0.5~50質量%であり、上記金属(C)の含有量が、上記担体の質量に対して0.05~5質量%である、[1]~[3]のいずれかに記載の固体触媒。
[5] 上記担体が、シリカである、[1]~[4]のいずれかに記載の固体触媒。
[6] 上記シリカが、平均細孔径が3~15nmの範囲にあるシリカである、[5]に記載の固体触媒。
[7] 触媒の存在下で、エタノールまたはエタノールとアセトアルデヒドとの混合物からブタジエンを得るブタジエンの製造方法であって、
上記触媒が、[1]~[6]のいずれかに記載の固体触媒である、ブタジエンの製造方法。
[1] A solid catalyst comprising metal (A), metal (B) and metal (C) supported on a carrier,
The metal (A) is a metal selected from Group 12,
The metal (B) is a metal selected from Group 4,
The metal (C) is at least one metal selected from the group consisting of Group 2, scandium, cerium, neodymium, gadolinium, Group 6, Group 7, Group 9, palladium, and Group 13. is a solid catalyst.
[2] The solid catalyst according to [1], wherein the metal (A) is zinc and the metal (B) is zirconium.
[3] The metal (C) is at least one metal selected from the group consisting of Groups 2, 6, 7, 9, and 13, [1] or The solid catalyst according to [2].
[4] The content of the metal (A) is 0.5 to 50% by mass relative to the mass of the carrier, and the content of the metal (B) is 0.5 relative to the mass of the carrier. to 50% by mass, and the content of the metal (C) is 0.05 to 5% by mass with respect to the mass of the support.
[5] The solid catalyst according to any one of [1] to [4], wherein the carrier is silica.
[6] The solid catalyst according to [5], wherein the silica has an average pore diameter in the range of 3 to 15 nm.
[7] A method for producing butadiene, wherein butadiene is obtained from ethanol or a mixture of ethanol and acetaldehyde in the presence of a catalyst, comprising:
A method for producing butadiene, wherein the catalyst is the solid catalyst according to any one of [1] to [6].
本発明によれば、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率をいずれも高くし、ブタジエンの収率を向上させることができる固体触媒およびそれを用いたブタジエンの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the conversion rate of ethanol and the selectivity of butadiene can both be made high, and the solid catalyst which can improve the yield of butadiene, and the manufacturing method of butadiene using the same can be provided.
以下に、本発明の固体触媒、および、本発明のブタジエンの製造方法について説明する。
なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において「ブタジエン」とは、「1,3-ブタジエン」のことを示す。
The solid catalyst of the present invention and the method for producing butadiene of the present invention are described below.
In this specification, the numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.
In addition, "butadiene" as used herein means "1,3-butadiene".
[固体触媒]
本発明の固体触媒は、金属(A)と金属(B)と金属(C)とを担体に担持してなる固体触媒である。
ここで、上記金属(A)は、第12族から選択される金属であり、上記金属(B)は、第4族から選択される金属であり、上記金属(C)は、第2族、スカンジウム、セリウム、ネオジム、ガドリニウム、第6族、第7族、第9族、パラジウム、および、第13族からなる群から選択される少なくとも1種の金属である。
本発明においては、金属(A)、金属(B)および金属(C)は、担体上に、金属として存在していてもよいし、金属酸化物等の化合物として存在していてもよい。
[Solid catalyst]
The solid catalyst of the present invention is a solid catalyst in which metal (A), metal (B) and metal (C) are supported on a carrier.
Here, the metal (A) is a metal selected from Group 12, the metal (B) is a metal selected from Group 4, the metal (C) is a metal selected from Group 2, at least one metal selected from the group consisting of scandium, cerium, neodymium, gadolinium, Groups 6, 7, 9, palladium, and Group 13;
In the present invention, the metal (A), metal (B) and metal (C) may be present on the carrier as metals or compounds such as metal oxides.
〔担体〕
本発明の固体触媒に用いる担体は、後述する金属(A)、金属(B)および金属(C)を担持できれば特に限定されず、その具体例としては、シリカ、アルミナ、マグネシアなどが挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、シリカであることが好ましい。
[Carrier]
The carrier used for the solid catalyst of the present invention is not particularly limited as long as it can support the metal (A), metal (B) and metal (C) described below, and specific examples thereof include silica, alumina, magnesia and the like.
Among these, silica is preferred because it provides higher ethanol conversion and butadiene selectivity.
本発明においては、ブタジエンの選択率がより高くなる理由から、担体として、平均細孔径が3~15nmの範囲にあるシリカを用いることが好ましく、平均細孔径が3nm超10nm以下の範囲にあるシリカを用いることがより好ましい。
ここで、「平均細孔径」とは、窒素の吸着等温線からBJH法あるいはDFT法で求めた細孔径分布曲線のピーク値を示す細孔径をいう。
In the present invention, silica having an average pore diameter in the range of 3 to 15 nm is preferably used as the carrier because the selectivity of butadiene is higher, and silica having an average pore diameter in the range of more than 3 nm and 10 nm or less is used. is more preferred.
Here, the "average pore size" refers to the pore size showing the peak value of the pore size distribution curve determined from the nitrogen adsorption isotherm by the BJH method or the DFT method.
〔金属(A)〕
本発明の固体触媒が有する金属(A)は、第12族から選択される金属である。
第12族の金属としては、具体的には、例えば、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、水銀(Hg)が挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、亜鉛であることが好ましい。
[Metal (A)]
The metal (A) that the solid catalyst of the present invention has is a metal selected from Group 12.
Specific examples of Group 12 metals include zinc (Zn), cadmium (Cd), and mercury (Hg).
Of these, zinc is preferred because it provides higher ethanol conversion and butadiene selectivity.
上記金属(A)の原料は特に限定されないが、例えば、第12族から選択される金属の硝酸塩、酢酸塩、およびこれらの水和物などが挙げられる。具体的には、Zn(NO3)2、Zn(NO3)2・6H2O、Zn(OCOCH3)2などが挙げられる。 Although the raw material of the metal (A) is not particularly limited, examples thereof include nitrates, acetates, and hydrates thereof of metals selected from Group 12. Specific examples include Zn(NO 3 ) 2 , Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O, Zn(OCOCH 3 ) 2 and the like .
上記金属(A)の含有量は、上述した担体の質量に対して、0.1~50質量%であることが好ましく、0.1~40質量%であることがより好ましく、0.2~30質量%であることが更に好ましい。
ここで、金属(A)、後述する金属(B)および金属(C)の「含有量」は、例えば、ICPまたは蛍光X線等により測定することができる。
The content of the metal (A) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.1 to 40% by mass, and 0.2 to It is more preferably 30% by mass.
Here, the "contents" of metal (A), metal (B) and metal (C) to be described later can be measured by, for example, ICP or fluorescent X-rays.
〔金属(B)〕
本発明の固体触媒が有する金属(B)は、第4族から選択される金属である。
第4族の金属としては、具体的には、例えば、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)が挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、ジルコニウムが好ましい。
[Metal (B)]
The metal (B) that the solid catalyst of the present invention has is a metal selected from Group 4.
Specific examples of Group 4 metals include titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf).
Of these, zirconium is preferred because it provides higher ethanol conversion and butadiene selectivity.
上記金属(B)の原料は特に限定されないが、例えば、第4族から選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、ZrO(NO3)2、ZrO(NO3)2・2H2O、ZrO(OCOCH3)2などが挙げられる。 Although the raw material of the metal (B) is not particularly limited, examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 4, and hydrates thereof. Specifically, ZrO(NO 3 ) 2 , ZrO(NO 3 ) 2.2H 2 O, ZrO(OCOCH 3 ) 2 and the like can be mentioned.
上記金属(B)の含有量は、上述した担体の質量に対して、0.1~50質量%であることが好ましく、0.1~40質量%であることがより好ましく、0.2~30質量%であることが更に好ましい。 The content of the metal (B) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.1 to 40% by mass, and 0.2 to It is more preferably 30% by mass.
〔金属(C)〕
本発明の固体触媒が有する金属(C)は、第2族、スカンジウム、セリウム、ネオジム、ガドリニウム、第6族、第7族、第9族、パラジウム、および、第13族からなる群から選択される少なくとも1種の金属である。
[Metal (C)]
The metal (C) of the solid catalyst of the present invention is selected from the group consisting of group 2, scandium, cerium, neodymium, gadolinium, group 6, group 7, group 9, palladium, and group 13. at least one metal that
<第2族>
第2族の金属としては、具体的には、例えば、ベリリウム(Ba)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)が挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、マグネシウム、カルシウム、バリウムであることが好ましい。
第2族の金属原料は特に限定されないが、例えば、第2族から選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸カルシウム四水和物、硝酸バリウムなどが挙げられる。
<Second group>
Specific examples of Group 2 metals include beryllium (Ba), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), and barium (Ba).
Among these, magnesium, calcium, and barium are preferred because the ethanol conversion rate and butadiene selectivity are higher.
Group 2 metal raw materials are not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 2, and hydrates thereof. Specific examples include magnesium nitrate hexahydrate, calcium nitrate tetrahydrate, and barium nitrate.
<スカンジウム>
スカンジウム(Sc)の金属原料は特に限定されないが、例えば、第3族から選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸スカンジウム五水和物などが挙げられる。
<Scandium>
The metal source of scandium (Sc) is not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 3, and hydrates thereof. Specific examples include scandium nitrate pentahydrate.
<セリウム>
セリウム(Ce)の金属原料は特に限定されないが、例えば、第3族ランタノイドから選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸セリウム(III)六水和物などが挙げられる。
<ネオジム>
ネオジム(Nd)の金属原料は特に限定されないが、例えば、第3族ランタノイドから選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸ネオジム(III)六水和物などが挙げられる。
<ガドリニウム>
ガドリニウム(Gd)の金属原料は特に限定されないが、例えば、第3族ランタノイドから選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸ガドリニウム六水和物などが挙げられる。
<Cerium>
The metal source of cerium (Ce) is not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 3 lanthanides, and hydrates thereof. Specific examples include cerium (III) nitrate hexahydrate.
<Neodymium>
The metal source of neodymium (Nd) is not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 3 lanthanides, and hydrates thereof. Specific examples include neodymium (III) nitrate hexahydrate.
<Gadolinium>
The metal source of gadolinium (Gd) is not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 3 lanthanides, and hydrates thereof. Specific examples include gadolinium nitrate hexahydrate.
<第6族>
第6族の金属としては、具体的には、例えば、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)が挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、クロムであることが好ましい。
第6族の金属原料は特に限定されないが、例えば、第6族から選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸クロム(III)九水和物、灰重石などが挙げられる。
<6th family>
Specific examples of Group 6 metals include chromium (Cr), molybdenum (Mo), and tungsten (W).
Of these, chromium is preferred because it provides higher ethanol conversion and butadiene selectivity.
The Group 6 metal raw material is not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 6, and hydrates thereof. Specific examples include chromium (III) nitrate nonahydrate and scheelite.
<第7族>
第7族の金属としては、具体的には、例えば、マンガン(Mn)、テクネチウム(Tc)、レニウム(Re)が挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなり、かつ、原料コストが低く、入手容易性などの理由から、マンガンであることが好ましい。
第7族の金属原料は特に限定されないが、例えば、第7族から選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸マンガン六水和物などが挙げられる。
<Group 7>
Specific examples of Group 7 metals include manganese (Mn), technetium (Tc), and rhenium (Re).
Among these, manganese is preferable because it provides a higher ethanol conversion rate and butadiene selectivity, has a low raw material cost, and is easily available.
The Group 7 metal raw material is not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 7, and hydrates thereof. Specific examples include manganese nitrate hexahydrate.
<第9族>
第9族の金属としては、具体的には、例えば、コバルト(Co)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)が挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、コバルトであることが好ましい。
第9族の金属原料は特に限定されないが、例えば、第9族から選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、塩化物、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸コバルト六水和物、塩化イリジウム水和物、塩化ロジウム三水和物などが挙げられる。
<Group 9>
Specific examples of Group 9 metals include cobalt (Co), rhodium (Rh), and iridium (Ir).
Of these, cobalt is preferred because it provides higher ethanol conversion and butadiene selectivity.
Group 9 metal raw materials are not particularly limited, but include, for example, nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates, chlorides, and hydrates thereof of metals selected from Group 9. Specific examples include cobalt nitrate hexahydrate, iridium chloride hydrate, and rhodium chloride trihydrate.
<パラジウム>
パラジウム(Pd)の金属原料は特に限定されないが、例えば、パラジウムの硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸パラジウム、塩化パラジウムなどが挙げられる。
<Palladium>
The metal raw material for palladium (Pd) is not particularly limited, but examples thereof include palladium nitrate, oxynitrate, acetate, oxyacetate, and hydrates thereof. Specific examples include palladium nitrate and palladium chloride.
<第13族>
第13族の金属としては、具体的には、例えば、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)が挙げられる。
これらのうち、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、ガリウムであることが好ましい。
第13族の金属原料は特に限定されないが、例えば、第13族から選択される金属の硝酸塩、オキシ硝酸塩、酢酸塩、オキシ酢酸塩、および、これらの水和物などが挙げられる。具体的には、硝酸アルミニウム九水和物、硝酸ガリウム水和物、硝酸インジウム三水和物などが挙げられる。
<13th Family>
Specific examples of Group 13 metals include aluminum (Al), gallium (Ga), and indium (In).
Of these, gallium is preferred because it provides higher ethanol conversion and butadiene selectivity.
The Group 13 metal raw material is not particularly limited, but examples thereof include nitrates, oxynitrates, acetates, oxyacetates of metals selected from Group 13, and hydrates thereof. Specific examples include aluminum nitrate nonahydrate, gallium nitrate hydrate, and indium nitrate trihydrate.
本発明においては、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がより高くなる理由から、上記金属(C)が、上述した第2族、第6族、第7族、第9族、および、第13族からなる群から選択される少なくとも1種の金属であることが好ましい。 In the present invention, since the conversion of ethanol and the selectivity of butadiene are higher, the metal (C) is selected from the group 2, 6, 7, 9 and 13 preferably at least one metal selected from the group consisting of
上記金属(C)の含有量は、上述した担体の質量に対して、0.1~50質量%であることが好ましく、0.1~40質量%であることがより好ましく、0.2~30質量%であることが更に好ましい。
なお、上述した金属(A)および金属(B)の合計質量に対する金属(C)の質量比〔C/(A+B)〕は、触媒寿命が向上し、ブタジエンの選択率がより向上する理由から、1/9~5/1であることが好ましく、2/8~5/2であることがより好ましい。
The content of the metal (C) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.1 to 40% by mass, more preferably 0.2 to 50% by mass, relative to the mass of the support. It is more preferably 30% by mass.
The mass ratio of the metal (C) to the total mass of the metal (A) and the metal (B) [C/(A+B)] improves the catalyst life and the butadiene selectivity. It is preferably 1/9 to 5/1, more preferably 2/8 to 5/2.
〔固体触媒の調製方法〕
本発明の固体触媒の調製方法は特に限定されず、例えば、含浸法、ゾルゲル法等の公知の方法を採用することができる。これらの中でも、得られる固体触媒の活性および選択性が高く、また、簡便であることから、含浸法が好ましい。
含浸方法としては、例えば、噴霧法、コーティング法、ポアフィリング法、選択吸着法などの公知の手法を採用することができる。具体的には、上述した金属(A)、金属(B)および金属(C)の原料となる金属の硝酸塩、酢酸塩等を水に溶解させ、得られた水溶液を上述した担体に含浸させ、その後、担体を乾燥させる方法が挙げられる。なお、乾燥方法や乾燥時間は特に限定されないが、60~80℃で減圧乾燥することが好ましい。また、乾燥後に、200~600℃の温度で焼成することが好ましい。
また、上述した調製方法以外にも、例えば、上述した金属(A)、金属(B)および金属(C)の原料となる金属の硝酸塩、酢酸塩等を混合した後に、加熱、濃縮、水熱合成などの処理を施し、乾燥・焼成する方法も挙げられる。
また、調製した触媒は、使用前に、必要に応じて、成型、整粒などを施してもよい。
[Method for preparing solid catalyst]
The method for preparing the solid catalyst of the present invention is not particularly limited, and known methods such as an impregnation method and a sol-gel method can be employed. Among these methods, the impregnation method is preferred because the obtained solid catalyst has high activity and selectivity and is simple.
As the impregnation method, for example, a known technique such as a spraying method, a coating method, a pore filling method, or a selective adsorption method can be employed. Specifically, the metal nitrate, acetate, etc., which are the raw materials for the metal (A), metal (B), and metal (C) described above are dissolved in water, and the obtained aqueous solution is impregnated into the support described above, After that, a method of drying the carrier can be mentioned. The drying method and drying time are not particularly limited, but drying under reduced pressure at 60 to 80° C. is preferable. Moreover, it is preferable to bake at a temperature of 200 to 600° C. after drying.
In addition to the preparation method described above, for example, after mixing the nitrate, acetate, etc. of the metal that is the raw material of the metal (A), metal (B), and metal (C) described above, heating, concentration, hydrothermal A method of applying a treatment such as synthesis, followed by drying and firing may also be used.
In addition, the prepared catalyst may be subjected to molding, sizing, etc., if necessary, before use.
[ブタジエンの製造方法]
本発明のブタジエンの製造方法(以下、「本発明の製造方法」とも略す。)は、上述した本発明の固体触媒の存在下で、エタノールまたはエタノールとアセトアルデヒドとの混合物からブタジエンを得るブタジエンの製造方法である。
[Method for producing butadiene]
The method for producing butadiene of the present invention (hereinafter also abbreviated as "the production method of the present invention") comprises producing butadiene from ethanol or a mixture of ethanol and acetaldehyde in the presence of the solid catalyst of the present invention. The method.
〔原料〕
本発明の製造方法では、目的生成物であるブタジエンの原料として、エタノール、または、エタノールとアセトアルデヒドとの混合物を使用する。
また、原料は、適宜希釈して、固体触媒に接触させてもよい。
また、原料を希釈する媒体(以下、「希釈媒体」ともいう。)としては、具体的には、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが挙げられる。
また、原料は、エタノール、アセトアルデヒド、希釈媒体以外の不純物等を含んでいてもよい。
〔material〕
In the production method of the present invention, ethanol or a mixture of ethanol and acetaldehyde is used as a starting material for the target product, butadiene.
Also, the raw material may be appropriately diluted and brought into contact with the solid catalyst.
Specific examples of the medium for diluting the raw material (hereinafter also referred to as "dilution medium") include inert gases such as nitrogen, argon, and helium.
In addition, the raw material may contain ethanol, acetaldehyde, impurities other than the dilution medium, and the like.
本発明の製造方法においては、原料として、エタノールとアセトアルデヒドとの混合物を使用する場合、エタノールとアセトアルデヒドの質量比(エタノール:アセトアルデヒド)は、特に限定されるものではないが、例えば、19:1~1:9の範囲が好ましく、16:4~2:8の範囲が更に好ましい。 In the production method of the present invention, when a mixture of ethanol and acetaldehyde is used as a raw material, the mass ratio of ethanol and acetaldehyde (ethanol:acetaldehyde) is not particularly limited, but for example, 19:1 to A range of 1:9 is preferred, and a range of 16:4 to 2:8 is more preferred.
〔反応条件等〕
本発明の製造方法は、公知の反応形式で実施でき、流通式でも、バッチ式でも、その他でもよいが、生産性の観点から、流通式で実施することが好ましい。
また、本発明の製造方法は、気相で行っても、液相で行ってもよいが、高い反応温度を適用でき、原料の転化率が向上する観点から、気相条件下で行うことが好ましい。
また、所望により、反応開始前に、触媒を還元してもよく、例えば、水素気流中、200~500℃で、触媒を還元した後、原料と接触させて、ブタジエンの生成工程を実施してもよい。
[Reaction conditions, etc.]
The production method of the present invention can be carried out in a known reaction format, and may be a flow system, a batch system, or the like, but from the viewpoint of productivity, it is preferably carried out in a flow system.
In addition, the production method of the present invention may be carried out in a gas phase or a liquid phase, but from the viewpoint of applying a high reaction temperature and improving the conversion rate of the raw material, it is preferable to carry out under gas phase conditions. preferable.
In addition, if desired, the catalyst may be reduced before the start of the reaction. For example, after the catalyst is reduced at 200 to 500° C. in a hydrogen stream, it is brought into contact with the raw material to carry out a butadiene production step. good too.
原料を固体触媒に接触させる方法としては、例えば、懸濁床方式、流動床方式、固定床方式等を挙げることができる。また、本発明は、気相法、液相法のいずれであってもよいが、気相法を用いることが好ましい。 Examples of methods for bringing the raw material into contact with the solid catalyst include a suspended bed method, a fluidized bed method, and a fixed bed method. Further, the present invention may be carried out by either a vapor phase method or a liquid phase method, but the vapor phase method is preferably used.
気相で反応を行う場合、原料ガス(例えば、エタノールガス、好ましくはエタノールガスとアセトアルデヒドガスの混合物)は、希釈することなく反応器に供給してもよく、窒素、ヘリウム、アルゴン、水蒸気、などの不活性ガスにより適宜希釈して反応器に供給してもよい。 When the reaction is carried out in the gas phase, the raw material gas (e.g., ethanol gas, preferably a mixture of ethanol gas and acetaldehyde gas) may be supplied to the reactor without dilution, nitrogen, helium, argon, water vapor, etc. may be appropriately diluted with an inert gas and supplied to the reactor.
反応温度としては、260~500℃であることが好ましく、300~480℃であることがより好ましい。
反応圧力は、常圧から高圧までの広い範囲で適宜設定できるが、製造効率や装置構成などの観点から、1.0MPa以下に設定することが好ましい。
The reaction temperature is preferably 260 to 500°C, more preferably 300 to 480°C.
The reaction pressure can be appropriately set in a wide range from normal pressure to high pressure, but is preferably set to 1.0 MPa or less from the viewpoint of production efficiency, apparatus configuration, and the like.
原料と固体触媒との接触時間は、原料の供給速度を調整することによりコントロールすることができ、単位触媒あたりの重量空間速度(WHSV)は1.0~40g-原料/g-cat・hであることが好ましく、2.0~20g-原料/g-cat・hであることがより好ましい。 The contact time between the raw material and the solid catalyst can be controlled by adjusting the feed rate of the raw material, and the weight hourly space velocity (WHSV) per unit catalyst is 1.0 to 40 g-raw material/g-cat·h. It is preferably 2.0 to 20 g-raw material/g-cat·h.
反応終了後、反応生成物は、例えば、蒸留、抽出、膜分離等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により、軽質ガス、C4留分、重質分、水、エタノール、アセトアルデヒド等に分離精製することができる。 After completion of the reaction, the reaction product is separated into light gas, C4 fraction, heavy fraction, water, ethanol, acetaldehyde, etc. by separation means such as distillation, extraction, membrane separation, or a combination of these separation means. It can be refined.
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容および処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。 The present invention will be described in further detail based on examples below. The materials, amounts used, proportions, treatment details, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed to be limited by the examples shown below.
〔実施例1〕
Ca(NO3)2・4H2O(Ca塩)0.021g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させて水溶液1を調製した。
調製した水溶液1を、シリカ(富士シリシア株式会社製、商品名:CARiACT G-6、平均細孔径:6nm)に含浸させた後、110℃で4時間乾燥し、更に500℃で4時間焼成することにより、Ca、ZnおよびZrがシリカに担持されてなる固体触媒1を調製した。
下記表1に、担体の平均細孔径および半値幅、ならびに、担持させる金属の種類および担持量を示す。
[Example 1]
Ca(NO 3 ) 2.4H 2 O (Ca salt) 0.021 g, Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt) 0.183 g, and ZrO ( NO 3 ) 2.2H 2 O ( Zr Aqueous solution 1 was prepared by dissolving 0.108 g of salt) in 1 ml of water.
The prepared aqueous solution 1 is impregnated with silica (trade name: CARiACT G-6, average pore size: 6 nm, manufactured by Fuji Silysia Co., Ltd.), dried at 110 ° C. for 4 hours, and further baked at 500 ° C. for 4 hours. Thus, a solid catalyst 1 in which Ca, Zn and Zr are supported on silica was prepared.
Table 1 below shows the average pore diameter and half width of the carrier, and the type and amount of metal to be supported.
得られた固体触媒1の0.3gを固定床流通式反応器に充填し、N2ガスを5~15ml/minで流し、更に、エタノール(EtOH)を0.03ml/minの割合で、N2ガス流に添加し、反応温度425℃、大気圧下において、重量空間速度(WHSV)4.7g-原料/g-cat・hの条件で流通させた。下記表1に、原料、反応温度および重量空間速度(WHSV)を示す。
反応を2時間行い、得られた生成物をガスクロマトグラフ(島津製作所社製)を用いて分析した。
また、以下の式に従って、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
原料の転化率=(原料投入量-未反応原料の留出量)/(原料投入量)×100(%)
BD選択率=(ブタジエンの生成量)/(原料投入量-未反応原料の留出量)×100(C-mol%)
BD収率=(原料の転化率)×(BD選択率)÷100(C-mol%)
BD生産性=(1時間あたりのブタジエンの生成質量)/(使用した触媒質量)(g-BD/g-cat・h)
0.3 g of the obtained solid catalyst 1 is packed in a fixed bed flow reactor, N 2 gas is flowed at 5 to 15 ml / min, and ethanol (EtOH) is added at a rate of 0.03 ml / min. It was added to the two gas streams, and allowed to flow under the conditions of a reaction temperature of 425° C., atmospheric pressure, and a weight hourly space velocity (WHSV) of 4.7 g-raw material/g-cat·h. Table 1 below shows raw materials, reaction temperatures and weight hourly space velocities (WHSV).
The reaction was carried out for 2 hours, and the resulting product was analyzed using a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation).
In addition, the conversion of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield, and BD productivity were calculated according to the following formulas. These results are shown in Table 1 below.
Raw material conversion rate = (raw material input amount - unreacted raw material distillation amount) / (raw material input amount) x 100 (%)
BD selectivity = (amount of butadiene produced) / (amount of raw material input - amount of unreacted raw material distilled) x 100 (C-mol%)
BD yield = (conversion rate of raw material) × (BD selectivity) ÷ 100 (C-mol%)
BD productivity = (mass of butadiene produced per hour) / (mass of catalyst used) (g-BD/g-cat h)
〔実施例2〕
水溶液1に代えて、Mg(NO3)2・6H2O(Mg原料)0.032g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液2を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 2]
Instead of aqueous solution 1, 0.032 g of Mg(NO 3 ) 2.6H 2 O (Mg raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO ( NO 3 ) 2 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution 2 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例3〕
水溶液1に代えて、Ba(NO3)2(Ba原料)0.009g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液3を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 3]
Instead of aqueous solution 1, 0.009 g of Ba(NO 3 ) 2 (Ba raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO ( NO 3 ) 2.2H 2 O In the same manner as in Example 1, except that aqueous solution 3 in which 0.108 g of (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used, conversion of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield, and BD Productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例4〕
水溶液1に代えて、Sc(NO3)2(Sc原料)0.022g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液4を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 4]
Instead of aqueous solution 1, 0.022 g of Sc(NO 3 ) 2 (Sc raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO ( NO 3 ) 2.2H 2 O In the same manner as in Example 1, except that an aqueous solution 4 in which 0.108 g of (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. Productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例5〕
水溶液1に代えて、Nd(NO3)3・6H2O(Nd原料)0.013g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液5を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 5]
0.013 g of Nd(NO 3 ) 3.6H 2 O (Nd raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO(NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution 5 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例6〕
水溶液1に代えて、Gd(NO3)3・6H2O(Gd原料)0.012g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液6を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 6]
0.012 g of Gd(NO 3 ) 3.6H 2 O (Gd raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO(NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution 6 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例7〕
水溶液1に代えて、Ce(NO3)3・6H2O(Ce原料)0.012g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液7を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 7]
0.012 g of Ce(NO 3 ) 3.6H 2 O (Ce raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO(NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution 7 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例8〕
水溶液1に代えて、Cr(NO3)3・9H2O(Cr原料)0.026g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液8を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 8]
0.026 g of Cr(NO 3 ) 3.9H 2 O (Cr raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO(NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution 8 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例9〕
水溶液1に代えて、Mn(NO3)2・6H2O(Mn原料)0.016g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液9を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 9]
Instead of aqueous solution 1, 0.016 g of Mn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Mn raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO ( NO 3 ) 2 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution 9 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例10〕
水溶液1に代えて、Co(NO3)2・6H2O(Co原料)0.018g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液10を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 10]
0.018 g of Co(NO 3 ) 2.6H 2 O (Co raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO ( NO 3 ) 2 instead of the aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution 10 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例11〕
水溶液1に代えて、Pd(NO3)2(Pd原料)0.009g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液11を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 11]
0.009 g of Pd(NO 3 ) 2 (Pd raw material), 0.183 g of Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt), and ZrO(NO 3 ) 2.2H 2 O instead of aqueous solution 1 In the same manner as in Example 1, except that an aqueous solution 11 in which 0.108 g (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. Productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔実施例12〕
水溶液1に代えて、Ga(NO3)2・nH2O(Ga原料)0.014g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液12を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Example 12]
Ga(NO 3 ) 2.nH 2 O (Ga raw material) 0.014 g, Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt) 0.183 g, and ZrO ( NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution 12 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔比較例1〕
水溶液1に代えて、Cu(NO3)2・3H2O(Cu原料)0.015g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液C1を用い、反応温度を下記表1に示す温度(400℃)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 1]
Cu(NO 3 ) 2.3H 2 O (Cu raw material) 0.015 g, Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt) 0.183 g, and ZrO ( NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 - By the same method as in Example 1, except that an aqueous solution C1 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used, and the reaction temperature was changed to the temperature (400°C) shown in Table 1 below. , feedstock conversion, butadiene (BD) selectivity, BD yield, and BD productivity were calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔比較例2〕
水溶液1に代えて、Ni(NO3)2・3H2O(Ni原料)0.019g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液C2を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 2]
Ni(NO 3 ) 2.3H 2 O (Ni raw material) 0.019 g, Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt) 0.183 g, and ZrO ( NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution C2 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔比較例3〕
水溶液1に代えて、Cu(NO3)2・3H2O(Cu原料)0.015g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液C3を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 3]
Cu(NO 3 ) 2.3H 2 O (Cu raw material) 0.015 g, Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt) 0.183 g, and ZrO ( NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 · Conversion rate of raw material, butadiene (BD) selectivity, BD yield in the same manner as in Example 1 except that aqueous solution C3 in which 0.108 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water was used. , and BD productivity was calculated. These results are shown in Table 1 below.
〔比較例4〕
水溶液1に代えて、AgNO3(Ag原料)0.007g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.183g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.108gを水1mlに溶解させた水溶液C4を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 4]
AgNO 3 (Ag raw material) 0.007 g, Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt) 0.183 g, and ZrO(NO 3 ) 2.2H 2 O (Zr salt) instead of aqueous solution 1 The conversion rate of raw materials, butadiene (BD) selectivity, BD yield, and BD productivity were calculated in the same manner as in Example 1, except that an aqueous solution C4 in which 0.108 g was dissolved in 1 ml of water was used. did. These results are shown in Table 1 below.
〔比較例5〕
水溶液1に代えて、Cu(NO3)2・3H2O(Cu原料)0.0088g、Zn(NO3)2・6H2O(Zn塩)0.050g、および、ZrO(NO3)2・2H2O(Zr塩)0.105gを水1mlに溶解させた水溶液C5を用い、シリカ(富士シリシア株式会社製、商品名:CARiACT G-6、平均細孔径:6nm)に代えて、シリカ(シグマアルドリッチ社製、商品名:Davisil Grade 636、平均細孔径:6nm)を用い、反応温度を下記表1に示す温度(400℃)に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、原料の転化率、ブタジエン(BD)選択率、BD収率、および、BD生産性を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 5]
Cu(NO 3 ) 2.3H 2 O (Cu raw material) 0.0088 g, Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O (Zn salt) 0.050 g, and ZrO ( NO 3 ) 2 instead of aqueous solution 1 Using an aqueous solution C5 in which 0.105 g of 2H 2 O (Zr salt) was dissolved in 1 ml of water, instead of silica (trade name: CARiACT G-6, manufactured by Fuji Silysia Co., Ltd., average pore size: 6 nm), silica (manufactured by Sigma-Aldrich, trade name: Davisil Grade 636, average pore size: 6 nm), and the reaction temperature was changed to the temperature shown in Table 1 below (400 ° C.). Raw material conversion, butadiene (BD) selectivity, BD yield, and BD productivity were calculated. These results are shown in Table 1 below.
表1に示す結果から、第12族から選択される金属(A)と、第4族から選択される金属(B)と、第2族、第3族、第3族ランタノイド、第6族、第7族、第9族、パラジウム、および、第13族からなる群から選択される金属(C)とを担持させた固体触媒を用いた場合、エタノールの転化率およびブタジエンの選択率がいずれも高くなり、ブタジエンの収率が向上することが分かった(実施例1~12)。 From the results shown in Table 1, metal (A) selected from Group 12, metal (B) selected from Group 4, Group 2, Group 3, Group 3 lanthanoids, Group 6, When using a solid catalyst supporting a metal (C) selected from the group consisting of Groups 7, 9, palladium, and Group 13, both ethanol conversion and butadiene selectivity are It was found that the yield of butadiene was improved (Examples 1 to 12).
Claims (4)
金属(A)と金属(B)と金属(C)とを担体に担持してなる固体触媒であり、
前記金属(A)が、亜鉛であり、
前記金属(B)が、ジルコニウムであり、
前記金属(C)が、Ca、Mg、Ba、Sc、Nd、Gd、Ce、Cr、Mn、CoおよびGaからなる群から選択されるいずれかの金属であり、
前記金属(A)の含有量が、前記担体の質量に対して0.5~30質量%であり、
前記金属(B)の含有量が、前記担体の質量に対して0.5~30質量%であり、
前記金属(C)の含有量が、前記担体の質量に対して0.05~5質量%であって前記金属(A)および前記金属(B)のいずれの含有量よりも少ない量である、固体触媒。 A solid catalyst for use in the reaction of butadiene from ethanol or a mixture of ethanol and acetaldehyde, comprising:
A solid catalyst comprising metal (A), metal (B) and metal (C) supported on a carrier,
the metal (A) is zinc ,
The metal (B) is zirconium ,
The metal (C) is any metal selected from the group consisting of Ca, Mg, Ba, Sc, Nd, Gd, Ce, Cr, Mn, Co and Ga ,
The content of the metal (A) is 0.5 to 30% by mass with respect to the mass of the support,
The content of the metal (B) is 0.5 to 30% by mass with respect to the mass of the support,
The content of the metal (C) is 0.05 to 5% by mass with respect to the mass of the support, which is less than the content of either the metal (A) or the metal (B). , solid catalyst.
前記触媒が、請求項1~3のいずれかに記載の固体触媒である、ブタジエンの製造方法。
A process for the production of butadiene, wherein butadiene is obtained from ethanol or a mixture of ethanol and acetaldehyde in the presence of a catalyst, comprising:
A method for producing butadiene, wherein the catalyst is the solid catalyst according to any one of claims 1 to 3 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018123143A JP7174947B2 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Solid catalyst and method for producing butadiene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018123143A JP7174947B2 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Solid catalyst and method for producing butadiene |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020000998A JP2020000998A (en) | 2020-01-09 |
JP7174947B2 true JP7174947B2 (en) | 2022-11-18 |
Family
ID=69097987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018123143A Active JP7174947B2 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Solid catalyst and method for producing butadiene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7174947B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11732065B2 (en) * | 2020-02-28 | 2023-08-22 | Pq Corporation | Chromium-on-silica catalysts and methods of making the same |
CN115175946A (en) * | 2020-02-28 | 2022-10-11 | 埃科维斯特催化剂技术有限责任公司 | Silica supported chromium catalyst and method for producing same |
JP7500015B2 (en) * | 2020-06-09 | 2024-06-17 | 横浜ゴム株式会社 | Solid catalyst and method for producing butadiene |
JP7546245B2 (en) | 2020-06-09 | 2024-09-06 | 横浜ゴム株式会社 | Butadiene production method and butadiene production apparatus |
JPWO2022003922A1 (en) * | 2020-07-02 | 2022-01-06 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013125389A1 (en) | 2012-02-20 | 2013-08-29 | 株式会社ダイセル | Method for producing 1,3-butadiene |
JP2016023141A (en) | 2014-07-16 | 2016-02-08 | 株式会社ブリヂストン | Method for producing butadiene |
JP2018008248A (en) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 積水化学工業株式会社 | Catalyst for synthesizing 1,3-butadiene and apparatus and method for producing 1,3-butadiene |
-
2018
- 2018-06-28 JP JP2018123143A patent/JP7174947B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013125389A1 (en) | 2012-02-20 | 2013-08-29 | 株式会社ダイセル | Method for producing 1,3-butadiene |
JP2016023141A (en) | 2014-07-16 | 2016-02-08 | 株式会社ブリヂストン | Method for producing butadiene |
JP2018008248A (en) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 積水化学工業株式会社 | Catalyst for synthesizing 1,3-butadiene and apparatus and method for producing 1,3-butadiene |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ChemCatChem,2016年,vol.8,p.2376 -2386,DOI:10.1002/cctc.201600331 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020000998A (en) | 2020-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7174947B2 (en) | Solid catalyst and method for producing butadiene | |
CN110267932B (en) | Multi-stage catalyst system for self-metathesis with controlled isomerization and cracking | |
US9782754B2 (en) | Alkane dehydrogenation catalyst and process for its preparation | |
JP5432905B2 (en) | Olefin production method | |
JP2011148720A (en) | Method for producing butadiene | |
JP7305558B2 (en) | Catalyst, method for producing the same, and method for producing a diene compound using the catalyst | |
JP6803729B2 (en) | Manufacturing method of p-xylene | |
JP2016023141A (en) | Method for producing butadiene | |
TW201821159A (en) | Hydrocarbon conversion process | |
JP2022512696A (en) | Dehydrogenation catalysts and methods for their preparation and use | |
US12030036B2 (en) | Methods for producing C2 to C5 paraffins using a hybrid catalyst comprising gallium metal oxide | |
WO2020059889A1 (en) | Catalyst, and method for producing 1,3-butadiene using same | |
WO2015152159A1 (en) | Method for producing unsaturated hydrocarbon | |
KR102464447B1 (en) | Catalyst system and process for conversion of hydrocarbon feed using the catalyst system | |
KR102478028B1 (en) | Transition Metal-Noble Metal Complex Oxide Catalysts Prepared by One-Pot for Dehydrogenation and Use Thereof | |
EP3554688A1 (en) | Hydrocarbon conversion catalyst system | |
JP7109018B2 (en) | Solid catalyst and method for producing butadiene | |
JP7197507B2 (en) | Catalyst, method for producing the same, and method for producing a diene compound using the catalyst | |
JP7500015B2 (en) | Solid catalyst and method for producing butadiene | |
JP7546245B2 (en) | Butadiene production method and butadiene production apparatus | |
JP7160604B2 (en) | Method for producing 1,3-butadiene and acetaldehyde diethyl acetal | |
CN115702038A (en) | Dehydrogenation catalyst and method of using same | |
US11517892B2 (en) | Methods of producing isomerization catalysts | |
JP2017218404A (en) | Production method of 3,4-dihydro-2h-pyran | |
US11352307B2 (en) | Catalyst, device for manufacturing conjugated diene, and method for manufacturing conjugated diene |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180709 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210520 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220414 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220524 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221028 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7174947 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |