JP7441474B2 - 触媒、イソブチルアルデヒドおよびメタクロレインの製造方法、メタクリル酸の製造方法、及びメタクリル酸エステルの製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2020年3月31日に、日本に出願された特願2020-65205号、及び2020年9月8日に、日本に出願された特願2020-150757号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
[1]平均電気陰性度が2.1以上2.8以下である触媒。
[2]平均電気陰性度が2.1以上2.8以下の金属酸化物を含む、[1]に記載の触媒。
[3]前記金属酸化物が、Al、Si、Zn、Ag、Ce、La、及びMgからなる群から選ばれる一種以上の金属の酸化物を含む[2]に記載のある触媒。
[4]前記金属酸化物が、Zn、Al、Fe、Si、Zr、及びTiからなる群から選ばれる一種以上の金属の酸化物を含む[2]に記載の触媒。
[5]一種以上のアルカリ金属を含む[1]~[4]のいずれか一項に記載の触媒。
[6]前記触媒1gに対する酸量が0.3mmol/g以下である、[1]~[5]のいずれか一項に記載の触媒。
[7]イソブタノールから、イソブチルアルデヒド、及びメタクロレインからなる群から選択される少なくとも1種の脱水素化合物の製造に用いられる触媒である、[1]~[6]のいずれか一項に記載の触媒。
[8]前記触媒の前記平均電気陰性度は、2.10以上2.75以下が好ましく、2.10以上2.70以下がより好ましく、2.10以上2.65以下がさらに好ましく、2.10以上2.60以下が殊更好ましく、2.10以上2.55以下が特に好ましく、2.10以上2.50以下が最も好ましい、[1]~[7]のいずれか一項に記載の触媒。
[9]前記触媒が金属酸化物を含み、前記金属酸化物の含有量は、触媒の総質量に対し、80質量%以上100質量%以下であることが好ましく、85質量%以上100質量%以下であることがより好ましく、90質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましく、95質量%以上100質量%以下であることが特に殊更好ましく、97.5質量%以上100質量%以下であることが特に好ましく、99質量%以上100質量%以下であることが最も好ましい、[1]~[8]のいずれか一項に記載の触媒。
[10]前記触媒が金属酸化物、及びアルカリ金属を含み、前記アルカリ金属の含有量は、前記触媒中の金属の総質量に対し、1.0mol%以上9.0mol%以下が好ましく、2.0mol%以上8.5mol%以下がより好ましく、3.0mol%以上8.0mol%以下がさらに好ましく、4.0mol%以上7.5mol%以下が特に好ましく、5.0mol%以上7.0mol%以下が最も好ましい、[1]~[9]のいずれか一項に記載の触媒。
[11]前記触媒の酸量は、0mmol/g以上0.25mmol/g以下が好ましく、0mmol/g以上0.20mmol/g以下がより好ましく、0mmol/g以上0.15mmol/g以下がさらに好ましく、0mmol/g以上0.10mmol/g以下が特に好ましく、0mmol/g以上0.08mmol/g以下が最も好ましい、[1]~[10]のいずれか一項に記載の触媒。
[12]前記触媒の塩基量は、0mmol/g以上4.0mmol/g以下が好ましく、0.001mmol/g以上3.0mmol/g以下がより好ましく、0.01mmol/g以上2.0mmol/g以下がさらに好ましく、0.1mmol/g以上1.0mmol/g以下が特に好ましく、0.15mmol/g以上0.5mmol/g以下が最も好ましい、[1]~[11]のいずれか一項に記載の触媒。
[13]前記触媒のBET比表面積は、3m2/g以上230m2/g以下が好ましく、5m2/g以上200m2/g以下がより好ましく、10m2/g以上180m2/g以下がさらに好ましく、30m2/g以上170m2/g以下が特に好ましい、[1]~[12]のいずれか一項に記載の触媒。
[15]焼成温度が200℃以上1000℃以下であることが好ましく、250℃以上950℃以下であることがより好ましく、300℃以上900℃以下であることがさらに好ましく、350℃以上850℃以下であることが殊更好ましく、400℃以上800℃以下であることが特に好ましく、450℃以上750℃以下であることが最も好ましい、[14]に記載の触媒の製造方法。
[1]~[13]のいずれか一項に記載の触媒を用いて、イソブタノールから、イソブチルアルデヒド、及びメタクロレインからなる群から選択される少なくとも1種の脱水素化合物を製造することを含む、脱水素化合物の製造方法。
[17]前記脱水素化合物を製造することが、液相又は気相で行われる、[16]に記載の脱水素化合物の製造方法。
[18]前記脱水素化合物を製造することが気相で行われ、
温度が108℃以上600℃以下、圧力が0.05MPa以上1MPa以下でイソブタノールを含む原料ガスを気化させることを含む、[16]又は[17]に記載の脱水素化合物の製造方法。
[19]前記原料ガス中のイソブタノール濃度は、原料ガスの総体積に対して、0.1体積%以上100体積%以下が好ましく、1体積%以上50体積%以下がより好ましく、10体積%以上30体積%以下がより好ましい、[17]に記載の脱水素化合物の製造方法。
[20]前記原料ガスが水蒸気を含み、前記原料ガス中の水蒸気の濃度は、原料ガスの総体積に対して、2.5体積%以上80.0体積%以下が好ましく、5.0体積%以上75.0体積%以下がより好ましく、10.0体積%以上70.0体積%以下がさらに好ましく、15.0体積%以上65.0体積%以下が特に好ましく、20.0体積%以上60.0体積%以下が最も好ましい、[18]又は[19]に記載の脱水素化合物の製造方法。
[21]前記脱水素化合物を製造することにおいて、反応温度は、320℃以上600℃以下が好ましく、340℃以上580℃以下がより好ましく、360℃以上560℃以下がさらに好ましく、380℃以上540℃以下が特に好ましい、[16]~[20]のいずれか一項に記載の脱水素化合物の製造方法。
[22]反応器に供給したイソブタノールの送液量(単位:g/h)÷反応管に充填した触媒の質量(単位:g)で算出されるW/Fは、0.30以上8.0以下が好ましく、0.50以上4.5以下がより好ましく、0.6以上4.5以下がさらに好ましく、0.65以上2.0以下が特に好ましく、0.68以上1.0以下が最も好ましい、[16]~[21]のいずれか一項に記載の脱水素化合物の製造方法。
[24]前記メタクリル酸を製造することが気相で行われる、[23]に記載のメタクリル酸の製造方法。
[26]前記炭素数1~20のアルコールが、脂肪族アルコール、及び芳香族アルコールからなる群から選択される少なくとも1種である、[25]に記載のメタクリル酸エステルの製造方法。
[27]前記炭素数1~20のアルコールが、脂肪族アルコールであり、
前記脂肪族アルコールが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、及びイコサノールから選択される少なくとも一種である、[26]に記載のメタクリル酸エステルの製造方法。
[28]前記メタクリル酸エステルを製造することが、触媒の存在下において行われ、前記触媒が硫酸又はイオン交換樹脂である、[25]~[27]のいずれか一項に記載のメタクリル酸エステルの製造方法。
[29]前記触媒がイオン交換樹脂であり、メタクリル酸及び炭素数1~20のアルコールの通液量が、イオン交換樹脂量に対する質量比で、0.10倍以上10.0倍以下が好ましく、0.20倍以上5.0倍以下がより好ましい、[28]に記載のメタクリル酸エステルの製造方法。
[30]前記メタクリル酸エステルを製造することにおいて、反応温度が40℃以上130℃以下である、[25]~[29]のいずれか一項に記載のメタクリル酸エステルの製造方法。
(触媒)
第1実施形態の触媒(以下、「触媒(A)とも記す。」)は、イソブタノール(イソブタノール)の脱水素反応によってイソブチルアルデヒド(イソブチルアルデヒド)及び/またはメタクロレインを製造することができる触媒であり、水素による還元が不要な触媒である。
平均電気陰性度=(SP p・SQ q・SR r)1/(p+q+r)
SP:元素Pのポーリングの電気陰性度
SQ:元素Qのポーリングの電気陰性度
SR:元素Rのポーリングの電気陰性度
p:元素Pの元素数
q:元素Qの元素数
r:元素Rの元素数
また、前記触媒に含まれる全金属酸化物の質量の和に対する、前記触媒に含まれる前記金属酸化物の含有量は、イソブチルアルデヒド選択率の向上の観点から、80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、95質量%以上であることが特に殊更好ましく、97.5質量%以上であることが特に好ましく、99質量%以上であることが最も好ましい。触媒(A)を用いることで、水素による還元が不要で、イソブタノールから、脱水反応、及びイソブチルアルデヒドの酸化や二量化を抑制しつつ、イソブチルアルデヒドやメタクロレインを高い選択率で製造することができる。
触媒(A)は、使用前に焼成してもよい。イソブチルアルデヒド及び/又はメタクロレインの選択率向上の観点から、焼成温度は200℃以上1000℃以下であることが好ましく、250℃以上950℃以下であることがより好ましく、300℃以上900℃以下であることがさらに好ましく、350℃以上850℃以下であることが殊更好ましく、400℃以上800℃以下であることが特に好ましく、450℃以上750℃以下であることが最も好ましい。焼成を行う際、触媒中の硫酸イオンや酢酸イオン等を除去する観点から、空気もしくは酸素下が好ましい。焼成中の触媒の発熱を押さえるため、空気もしくは酸素を不活性ガスで希釈してもよい。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、及びラドン等が挙げられる。
(触媒)
第2実施形態の触媒(以下、「触媒(B)」とも記す。)は、イソブタノール(イソブタノール)の脱水素反応によってイソブチルアルデヒド(イソブチルアルデヒド)及び/又はメタクロレインを製造するための触媒であり、水素による還元が不要な触媒である。
触媒(B)は、Al、Si、Fe、Zr、及びTiからなる群から選ばれる一種以上の金属の酸化物と、一種以上のアルカリ金属を含む触媒である。触媒(B)を用いることで、水素による還元が不要で、イソブタノールから、脱水反応、及びイソブチルアルデヒドの酸化や二量化を抑制しつつ、イソブチルアルデヒドやメタクロレインを高い選択率で製造することができる。
アルカリ金属としては、Na、K、Rb、及びCs等が挙げられる。
触媒が金属酸化物、及びアルカリ金属を含む場合、アルカリ金属は、金属酸化物に担持されていることが好ましい。
[アルカリ金属の質量]/[金属酸化物の質量]で表される質量比は、1~10が好ましく、2~9がより好ましく、2.3~8がさらに好ましい。
また、脱水素用触媒(2)の塩基量としては、イソブチルアルデヒドやメタクロレインの選択率が向上する点から、4.0mmol/g以下が好ましく、3.0mmol/g以下がより好ましく、2.0mmol/g以下がさらに好ましく、1.0mmol/g以下が特に好ましく、0.5mmol/g以下が最も好ましい。なお、塩基量は、プローブ分子としてCO2を用いた昇温脱離法(TPD)によって測定される。
また、触媒(B)の塩基量を低下させる方法としては、例えば、金属酸化物にアルカリ金属を担持する際に、アルカリ金属の担持量を減らす方法が挙げられる。アルカリ金属の担持量を減らすことで塩基量が低下する傾向にある。なお、アルカリ金属は1種使用してもよいし2種以上使用してもよい。
触媒(B)は、使用前に焼成してもよい。イソブチルアルデヒド及び/又はメタクロレインの選択率向上の観点から、焼成温度は200℃以上1000℃以下であることが好ましく、250℃以上950℃以下であることがより好ましく、300℃以上900℃以下であることがさらに好ましく、350℃以上850℃以下であることが殊更好ましく、400℃以上800℃以下であることが特に好ましく、450℃以上750℃以下であることが最も好ましい。焼成を行う際、触媒中の硫酸イオンや酢酸イオン等を除去する観点から、空気もしくは酸素下が好ましい。焼成中の触媒の発熱を押さえるため、空気もしくは酸素を不活性ガスで希釈してもよい。不活性ガスとしては、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、及びラドン等が挙げられる。
触媒(A)、及び(B)は、必要に応じて成形してもよい。例えば、気相固定床反応の場合は、反応器内の圧力損失やガスの拡散を考慮して触媒(A)、及び(B)の形状を決定することが好ましい。さらに、気相流動床反応及び液相反応のいずれにおいても、反応条件や物質移動を考慮し、触媒(A)、及び(B)の形状を決定することが好ましい。
触媒(A)、及び(B)を成形する場合の形状としては、球状、リング状、円柱状、及び星型状等の任意の形状を採用することができる。
第3実施形態のイソブチルアルデヒド及び/又はメタクロレインの製造方法は、イソブタノールを脱水素反応させてイソブチルアルデヒド及び/又はメタクロレインを製造する方法であって、触媒(A)、及び(B)のいずれか一方、または双方の存在下、イソブタノールを脱水素反応させてイソブチルアルデヒド及び/またはメタクロレインを製造する。第3実施形態のイソブチルアルデヒド及び/又はメタクロレインの製造方法は、目的物がイソブチルアルデヒド及びメタクロレインの両方であってもよく、イソブチルアルデヒドのみであってもよく、メタクロレインのみであってもよい。なかでも、第3実施形態のイソブチルアルデヒド及び/又はメタクロレインの製造方法は、反応開始後の定常運転時において合計選択率が5%以上でイソブチルアルデヒド及びメタクロレインが製造される方法であることが好ましく、合計選択率が10%以上でイソブチルアルデヒド及びメタクロレインが製造される方法であることがさらに好ましい。また、第6実施形態の脱水素化合物の製造方法ではイソブチレンの生成は少ない方が好ましいために、第6実施形態の脱水素化合物の製造方法における定常運転時のイソブチレンの選択率は60%以下であることが好ましく、50%以下であることがさらに好ましい。
原料を気化させる際の条件は、特に限定されず、例えば、温度は108℃以上600℃以下、圧力としては絶対圧として0.05MPa以上1MPa以下とすることができる。
反応圧力の上限については、特に限定されないが、10.0MPa以下が好ましい。
反応圧力とは、反応器の入口の圧力に対して、圧力損失の影響を無視できる位置に設置した圧力センサーで測定される値である。
本発明のメタクリル酸の製造方法は、前記したイソブチルアルデヒドの製造方法によって製造したイソブチルアルデヒドを用いてメタクリル酸を製造する方法であり、イソブチルアルデヒドから高い選択率でメタクリル酸を製造できる。
本発明のメタクリル酸エステルの製造方法は、前記したメタクリル酸の製造方法によって製造したメタクリル酸を用いてメタクリル酸エステルを製造する方法である。
本発明のメタクリル酸エステルの製造方法は、前記したメタクリル酸の製造方法によってメタクリル酸を製造する工程と、メタクリル酸を炭素数1~20のアルコールとエステル化反応させることによりメタクリル酸エステルを製造する工程と、を含む。該方法によれば、イソブチルアルデヒド及び/又はメタクロレインから高い選択率でメタクリル酸エステルを製造できる。
炭素数1~20のアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、及びイコサノール等の脂肪族アルコール;ベンジルアルコール等の芳香族アルコール、等が挙げられる。
エステル化反応には、触媒を用いることが好ましい。用いる触媒としては、酸触媒であることが好ましく、なかでも、硫酸やイオン交換樹脂を使用できる。イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂が好ましい。強酸性陽イオン交換樹脂の具体例としては、例えば、ダイヤイオン(登録商標)、PK216、RCP12H(三菱化学社製)、レバチット(登録商標)、K2431(バイエル社製)、アンバーリスト(登録商標)15WET(ロームアンドハースジャパン社製)等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
原料ガス及び生成物の分析はガスクロマトグラフィーを用いて行った。イソブタノールの転化率、及び各生成物の選択率は、各々以下のように定義される。
イソブタノールの転化率(%)=(b/a)×100
W/F=反応器に供給したイソブタノールの送液量(単位:g/h)÷反応管に充填した触媒の質量(単位:g)
イソブチルアルデヒドの選択率(%)=(c/b)×100
メタクロレインの選択率(%)=(d/b)×100
イソ酪酸の選択率(%)=(e/b)×100
C4ブテン類の選択率(%)=(f/b)×100
プロピレンの選択率(%)=(g/b)×100
プロピオンアルデヒドの選択率(%)=(h/b)×100
ケトン類の選択率(%)=〔(i/b)+(j/b)〕×100
環状化合物の選択率(%)=〔(k/b)+(l/b)+(m/b)〕×100
COx(CO、及びCO2)の選択率(%)=(n/b)×100
コークの選択率(%)=(o/b)×100
不明物の選択率(%)=100-イソブチルアルデヒドの選択率-メタクロレインの選択率-イソ酪酸の選択率-C4ブテン類の選択率-プロピレンの選択率-プロピオンアルデヒドの選択率-ケトン類の選択率-環状化合物の選択率-COxの選択率-コークの選択率
ただし、前記式中の記号は以下の意味を示す。
a:供給したイソブタノールのモル数/4
b:反応したイソブタノールのモル数/4
c:生成したイソブチルアルデヒドのモル数/4
d:生成したメタクロレインのモル数/4
e:生成したイソ酪酸のモル数/4
f:生成したC4ブテン類(イソブテン、1-ブテン、trans-2-ブテン、及びcis-2-ブテン)のモル数/4
g:生成したプロピレンのモル数/3
h:生成したプロピオンアルデヒドのモル数/3
i:生成した(2-メチル-3-ペンタノンのモル数/6+生成した3-メチル-2-ブタノンのモル数/5
j:生成したケトン類2(3-ペンタノン)のモル数/5
k:生成した環状化合物類1(メチルシクロペンテノン)のモル数/6
l:生成した環状化合物類2(ジメチルシクロペンタノン、及びジメチルシクロペンテノン)のモル数/7
m:生成した環状化合物類3(トリメチルシクロペンタノン、及びトリメチルシクロペンテノン)のモル数/8
n:生成した一酸化炭素と二酸化炭素のモル数/1
o:生成したコークのモル数/1
イソブチルアルデヒド+メタクロレイン収率=(イソブチルアルデヒド選択率+メタクロレイン選択率)×イソブタノールの転化率÷100
触媒の酸量は、BELCAT(MicrotracBEL製)で測定を行った。
触媒を測定セルにセットした後、Heを50cc/min流通させながら550℃、1時間前処理を行った。前処理後、セルを100℃まで冷却し、1.0体積%のNH3と99.0体積%のHeの混合気体を50cc/分で1時間流通させることで、触媒上にNH3を吸着させた。その後、キャリアとしてHeを30cc/min流通させながら安定化させ、10℃/分で800℃まで昇温させ、NH3の脱離量を測定し、下記式から酸量を算出した。
触媒上の酸量(mmol/g)=NH3の脱離量(mmol)÷測定セルにセットした触媒重量(g)
触媒の塩基量は、BELCATII(MicrotracBEL製)で測定を行った。触媒を測定セルにセットした後、Heを50cc/min流通させながら550℃、1時間前処理を行った。前処理後、セルを50℃まで冷却し、2.9体積%のCO2と97.1体積%のArの混合気体を50cc/分で1時間流通させることで、触媒上にCO2を吸着させた。その後、キャリアとしてHeを30cc/min流通させながら安定化させ、10℃/分で800℃まで昇温させ、CO2の脱離量を測定し、下記式から塩基量を算出した。
触媒上の塩基量(mmol/g)=CO2の脱離量(mmol)÷測定セルにセットした触媒重量(g)
測定用のセルにセットした触媒を300℃で一晩真空加熱した後、BELSORP-mini(MicrotracBEL製)で液体窒素温度(77K)における窒素ガスの吸着等温線を測定した。得られた窒素ガスの吸着等温線をBET法により解析し、BET比表面積(m2/g)を算出した。
反応後の触媒を反応管から抜き出し、均一な微粉末になるまで粉砕した。これを測定セルにセットした後、有機微量元素分析装置(ジェイサイエンスラボ製、Micro corder JM10)で炭素析出量を測定し、下記式からコーク析出量を算出した。
コーク析出量(C-mol)=触媒充填量×分析によって得られた炭素濃度(質量%)÷100÷12.01(g/mol)
(脱水素用触媒の調製)
70mLの蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)に硝酸ジルコニル2水和物1.9g(富士フィルム和光純薬(株)製)を加え、完全に溶解するまで撹拌し、A液とした。
600mLの蒸留水に硝酸鉄(III)9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)を45g加え、完全に溶解するまで撹拌し、B液とした。アンモニア水40mL(富士フィルム和光純薬(株)製)に蒸留水60mL加え、C液とした。
A液をB液に加え、30分間撹拌した。次いで、pHが約7に達するまでC液を滴下し、1時間撹拌した。得られた沈殿物を吸引ろ過によって24時間吸引によって分離し、110℃で一晩乾燥した。得られた固体は乳鉢で粉砕し、500℃、2時間空気中で焼成した。
焼成後、再度乳鉢でさらに細かく粉砕し、複合酸化物であるZrO2(7)-FeOxを得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。FeOxの含有率は93mol%であった。
ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。また、触媒B-1の酸量は0.004mmol/g、塩基量は0.187mmol/gであり、BET比表面積は30m2/gであった。
縦型管状反応管内に触媒B-1の1.1gを充填し、触媒層を形成した。反応器においては、触媒層温度が所定温度になるように電気炉を用いて触媒層の温度を調節した。イソブタノール(富士フィルム和光純薬(株)製、比重0.80g/mL)と純水とを、シリンジポンプを用いてそれぞれ1.9mL/時、2.0mL/時の流量に調節し、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。希釈ガスとしての窒素ガスはマスフローメータを用いて流量1140mL(標準状態)/時として当該蒸発器内に供給し、蒸発したイソブタノールと共に反応器内に供給した。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度は11.4体積%、W/Fは0.70h-1であり、反応中の触媒層の温度(反応温度)は450℃であった。反応圧力を測定するための圧力計は蒸発器と反応器入口の間に設置した。なお、反応圧力は大気圧であった。
反応が定常状態に達した後、反応器出口側のガスを採取し、ガスクロマトグラフィー(島津製作所製、GC-8A)を用いてプロピレン、イソブチレン、1-ブテン、cis-2-ブテン、trans-2-ブテン、CO、及びCO2の定量を行った。また、反応器出口側から排出される反応ガスを氷冷したトラップに通して捕集し、ガスクロマトグラフィー(島津製作所製、GC-2014、内部標準:イソプロパノール)を用いてイソブタノール、イソブチルアルデヒド、イソ酪酸、2,4-ジメチル―3-ペンタノン、メタクロレイン、プロピオンアルデヒド、2-メチル-3-ペンタノン、3-メチル―2-ブタノン、3-ペンタノン、ジメチルシクロペンタノン、ジメチルシクロペンテノン、メチルシクロペンテノン、トリメチルシクロペンタノン、及びトリメチルシクロペンタンの定量を行った。
170mLの蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)に硝酸アルミニウム4.9g(富士フィルム和光純薬(株)製)を加え、完全に溶解するまで撹拌したものをA液とした以外は、実施例1と同様にして複合酸化物であるAl2O3(7)-FeOxを得た。また、Al2O3(7)-FeOxを用いる以外は、実施例1と同様にしてK(5)/Al2O3(6.7)-FeOx(88.3)(触媒(略称):B-2、平均電気陰性度:2.56)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。また、触媒B-2の酸量は0.000mmol/g、塩基量は0.268mmol/gであった。
触媒B-1の代わりに触媒B-2を1.1g用いた以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評
価した。
γ-アルミナ(Strem Chemicals Inc製)を、前処理として、電気炉を用いて550℃、12時間空気中で焼成した。4.0mLの蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)に硝酸カリウム(富士フィルム和光純薬(株)製)0.60gを溶解させ、硝酸カリウム水溶液を調製した。乳鉢に分取した4.0gの前処理したアルミナ上に、硝酸カリウム水溶液を均一に滴下し、15分間かき混ぜた。25℃で24時間乾燥させた後、真空乾燥機を用いて40℃で2時間、60℃で2時間乾燥させ、乾燥機を用いて110℃で24時間乾燥した。乾燥処理後、乳鉢ですり潰し、焼成炉で550℃、12時間空気中で焼成した。焼成後、再度乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2トン、15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmの粒径のK(5)/Al2O3(触媒(略称):B-3、平均電気陰性度:2.48)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。また、触媒B-3の酸量は0.079mmol/g、塩基量は0.439mmol/gであり、BET比表面積は173m2/gであった。Al2O3の含有率は95mol%であった。
触媒B-1の代わりに触媒B-3を1.1g用いた以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。
以下に示すこと以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。触媒B-1の代わりに触媒B-3を1.1g用いた。反応器に水を供給せずに、反応器に供給するイソブタノールの流量を1.9mL/時に調節し、反応温度を500℃とした。窒素ガスの流量を3660mL(標準状態)/時とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度は11.4体積%、W/Fは0.70h-1であり、反応中の触媒層の温度(反応温度)は500℃であった。
ZrO2(7)-FeOxの代わりに酸化チタン(富士フィルム和光純薬(株)製)6.0gを用いた以外は、実施例1と同様の方法でカリウムを担持させ、K(5)/TiO2(触媒(略称):B-4、平均電気陰性度:2.59)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のTi原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。また、触媒B-4の酸量は0.002mmol/g、塩基量は0.022mmol/gであり、BET比表面積は13m2/gであった。TiO2の含有率は95mol%であった。
触媒B-3の代わりに触媒B-4を1.1g用いた以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。
BEA型ゼオライト(東ソー(株)製、SiO2/Al2O3=500、HSZ-980HOA)を、前処理として、電気炉を用いて550℃、12時間空気中で焼成した。100mLの蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)に硝酸カリウム(富士フィルム和光純薬(株)製)6.1gを溶解させ、硝酸カリウム水溶液を調製した。これに前処理したBEA型ゼオライトを加え、スターラーで70℃、3時間撹拌し、遠心分離によって固体分を回収した。この操作を3回繰り返した。次いで、回収した固体分を蒸留水で洗浄し、遠心分離で固体分を回収した。この洗浄操作を2回繰り返した。さらに、2-プロパノール(富士フィルム和光純薬(株)製)で固体分を洗浄し、遠心分離で固体分を回収した。
回収した固体分を、電気炉を用いて550℃、12時間空気中で焼成し、ゼオライトにカリウムを担持させたK-BEAを調製した。
触媒B-3の代わりに触媒B-5を1.1g用いた以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。
以下に示すこと以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。触媒B-1の代わりに触媒B-3を1.1g用いた。反応器に供給するイソブタノールと水の流量を、それぞれ1.9mL/時、1.0mL/時とし、窒素ガスの流量を2400mL(標準状態)/時とし、反応温度を500℃とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度は11.4体積%、水濃度は29.6体積%、W/Fは0.70h-1であり、反応中の触媒層の温度(反応温度)は500℃であった。
触媒A-1を電気炉で700℃、12時間焼成した後、実施例1と同様の方法でカリウムを担持させ、脱水素用触媒としてK(5)/Al2O3-700℃(触媒(略称):B-6、平均電気陰性度:2.48)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。Al2O3の含有率は95mol%であった。
触媒B-3の代わりに触媒B-6を1.1g用いた以外は、実施例7と同様にして触媒性能を評価した。
γ-アルミナ(Saint-Gobain製、SA63158)を用いた以外は、実施例1と同様の方法でカリウムを担持させ、脱水素用触媒としてK(5)/SA63158(触媒(略称):B-7、平均電気陰性度:2.48)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。γ-アルミナの含有率は95mol%であった。
触媒B-3の代わりに触媒B-7を1.0g用いた以外は、実施例7と同様にして触媒性能を評価した。
アルミナ担体として、触媒学会の参照触媒(JRC-ALO5)を用いた以外は、実施例1と同様の方法でカリウムを担持させ、脱水素用触媒としてK(5)/AL05(触媒(略称):B-8、平均電気陰性度:2.48)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。BET比表面積は197m2/gであった。JRC-ALO5の含有率は95mol%であった。
触媒B-1の代わりに触媒B-8を1.0g用い、反応温度を500℃とした以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。
アルミナ担体として、触媒学会の参照触媒(JRC-ALO8)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でカリウムを担持させ、脱水素用触媒としてK(5)/AL08(触媒(略称):B-9、平均電気陰性度:2.48)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。BET比表面積は158m2/gであった。JRC-ALO8の含有率は95mol%であった。
触媒B-1の代わりに触媒B-9を1.0g用いた以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-9の代わりに触媒B-3を1.1g用いた以外は、実施例11と同様にして触媒性能を評価した。
γ-アルミナ(Strem Chemicals Inc製)を、前処理として、電気炉を用いて550℃、12時間空気中で焼成した。4.0mLの蒸留水に硝酸カリウム(富士フィルム和光純薬(株)製)0.89gを溶解させ、硝酸カリウム水溶液を調製した。乳鉢に分取した6.0gの前処理したアルミナ上に、硝酸カリウム水溶液を均一に滴下し、15分間かき混ぜた。25℃で24時間乾燥させた後、真空乾燥機を用いて40℃で2時間、60℃で2時間乾燥させ、乾燥機を用いて110℃で24時間乾燥した。乾燥処理後、乳鉢ですり潰し、焼成炉で550℃、12時間空気中で焼成した。焼成後、再度乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2トン、15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのK(7.5)/Al2O3(触媒B-10)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。また、触媒Lの酸量は0.040mmol/g、塩基量は0.590mmol/g、BET比表面積は159m2/gであった。Al2O3の含有率は92.5mol%であった。
触媒B-3の代わりに触媒B-10を1.1g用い、反応器に供給するイソブタノールの流量を1.9mL/時に調節し、反応温度を500℃とした。窒素ガスの流量を1140mL(標準状態)/時、触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度を28.8体積%、W/Fは0.70h-1とした以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。
γ-アルミナ(Strem Chemicals Inc製)を、前処理として、電気炉を用いて550℃、12時間空気中で焼成した。4.0mLの蒸留水に硝酸カリウム(富士フィルム和光純薬(株)製)0.89gを溶解させ、硝酸カリウム水溶液を調製した。乳鉢に分取した6.0gの前処理したアルミナ上に、硝酸カリウム水溶液を均一に滴下し、15分間かき混ぜた。25℃で24時間乾燥させた後、真空乾燥機を用いて40℃で2時間、60℃で2時間乾燥させ、乾燥機を用いて110℃で24時間乾燥した。乾燥処理後、乳鉢ですり潰し、焼成炉で850℃、12時間空気中で焼成した。焼成後、再度乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2トン、15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのK(7.5)/Al2O3-850℃(触媒B-11)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。Al2O3の含有率は92.5mol%であった。
触媒B-10の代わりに触媒B-11を1.1g用いた以外は、実施例14と同様にして触媒性能を評価した。
カリウム原料として酢酸カリウム(富士フィルム和光純薬(株)製)0.58gを使った以外は実施例14と同様の方法で、脱水素用触媒としてK(7.5)/Al2O3(触媒B-12)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。また、触媒Nの酸量は0.030mmol/g、塩基量は0.650mmol/g、BET比表面積は177m2/gであった。Al2O3の含有率は92.5mol%であった。
触媒B-10の代わりに触媒B-12を1.1g用いた以外は、実施例14と同様にして触媒性能を評価した。
アルカリ金属の原料として硝酸ナトリウム(富士フィルム和光純薬(株)製)0.50gを使った以外は、実施例3と同様の方法で脱水素用触媒としてNa(5)/Al2O3(触媒(略称):B-13、平均電気陰性度:2.49)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。また、触媒B-13の酸量は0.111mmol/g、塩基量は0.373mmol/gであった。BET比表面積は170m2/gであった。Al2O3の含有率は95mol%であった。
触媒B-3の代わりに触媒B-13を1.1g用いた以外は、実施例8と同様にして触媒性能を評価した。
アルカリ金属の原料として硝酸ルビジウム(富士フィルム和光純薬(株)製)0.89gを使った以外は、実施例3と同様の方法で脱水素用触媒としてRb(5)/Al2O3(触媒(略称):B-14、平均電気陰性度:2.48)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。また、触媒B-14の酸量は0.056mmol/g、塩基量は0.431mmol/gであった。BET比表面積は162m2/gであった。Al2O3の含有率は95mol%であった。
触媒B-3の代わりに触媒B-14を1.1g用いた以外は、実施例8と同様にして触媒性能を評価した。
アルカリ金属の原料として硝酸セシウム(富士フィルム和光純薬(株)製)1.1gを使った以外は実施例7と同様の方法で、脱水素用触媒としてCs(5)/Al2O3(触媒(略称):B-15、平均電気陰性度:2.48)を調製した。ただし、カッコ内の数字は、触媒中のAl原子量に対する担持金属元素の割合(mol%)を示す。また、触媒B-15の酸量は0.046mmol/g、塩基量は0.437mmol/gであった。BET比表面積は157m2/gであった。Al2O3の含有率は95mol%であった。
触媒B-3の代わりに触媒B-15を1.1g用いた以外は、実施例8と同様にして触媒性能を評価した。
酸化マグネシウム(富士フィルム和光純薬(株)製、酸量:0.000mmol/g、塩基量:0.030mmol/g、BET比表面積:8.0m2/g、平均電気陰性度:2.12)を触媒(略称)A-2として1.1g用いたこと以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-13(酸量:0.111mmol/g、塩基量:0.373mmol/g、BET比表面積:170m2/g、平均電気陰性度:2.49)を0.5g用い、反応器に供給するイソブタノールの流量を、0.95mL/時とし、窒素ガスの流量を1800mL(標準状態)/時とした以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-3(酸量:0.079mmol/g、塩基量:0.439mmol/g、BET比表面積:173m2/g、平均電気陰性度:2.48)を1.1g用いた以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-14(酸量:0.056mmol/g、塩基量:0.431mmol/g、BET比表面積:162m2/g、平均電気陰性度:2.48)を1.1g用いた以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-15(酸量:0.046mmol/g、塩基量:0.437mmol/g、BET比表面積:157m2/g、平均電気陰性度:2.48)を1.1g用いた以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。
以下に示すこと以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒A-2(酸量:0.000mmol/g、塩基量:0.030mmol/g、BET比表面積:8.0m2/g、平均電気陰性度:2.12)1.1gを充填し、触媒層を形成した。反応管に水を供給せず、イソブタノール(富士フィルム和光純薬(株)製、比重0.80g/mL)の流量を1.9mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量を1080mL(標準状態)/時とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度は29.6体積%、反応中の触媒層の温度(反応温度)は500℃であった。
酸化セリウム(富士フィルム和光純薬(株)製、酸量:0.004mmol/g、塩基量:0.004mmol/g、BET比表面積:5.0m2/g、平均電気陰性度:2.37)を触媒A-3として1.1g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-3(酸量:0.079mmol/g、塩基量:0.439mmol/g、平均電気陰性度:2.48)を1.1g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
酸化亜鉛(富士フィルム和光純薬(株)製、酸量:0.004mmol/g、塩基量:0.003mmol/g、BET比表面積:7.0m2/g、平均電気陰性度:2.38)を触媒A-4として1.1g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
酸化銀(富士フィルム和光純薬(株)製、平均電気陰性度:2.34)を触媒A-5として1.1g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
[実施例30]
ハイドロタルサイト(富士フィルム和光純薬(株)製、酸量:0.242mmol/g、塩基量:0.172mmol/g、BET比表面積:197m2/g、平均電気陰性度:2.49)を触媒A-6として1.1g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
[実施例31]
酸化ランタン(富士フィルム和光純薬(株)製、酸量:0.000mmol/g、塩基量:0.006mmol/g、平均電気陰性度:2.18)を触媒A-7として1.1g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
酸化ケイ素(富士シリシア(株)製、商品名:キャリアクトQ-10、酸量:0.008mmol/g、平均電気陰性度:2.82)を1.1g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-1を用い、反応温度を表9に示すとおりに変更した以外は、実施例8と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-3の使用量を表10に示すとおりに変更した以外は、実施例8と同様にして触媒性能を評価した。
触媒B-3を3.2g用い、イソブタノール及び水の流量をそれぞれ0.55mL/時、0.30mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させ、窒素ガスの流量を720mL(標準状態)/時とし、触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度及び水の濃度は、それぞれ10.9体積%、30.4体積%としたこと以外は、実施例37と同様にして触媒性能を評価した。
触媒A-2を2.2g用いた以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
以下に示すこと以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒A-2の3.3gを充填し、触媒層を形成した。反応管に水を供給せず、イソブタノールの流量を0.92mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量を540mL(標準状態)/時とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度は29.6体積%であり、反応中の触媒層の温度(反応温度)は500℃であった。
反応温度を表12に示すとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。
反応温度を表13に示すとおりに変更した以外は、実施例3と同様にして触媒性能を評価した。
触媒A-2の代わりに触媒B-10を1.1g用い、反応温度を表14に示すとおりに変更した以外は、実施例25と同様にして触媒性能を評価した。
反応温度を表15に示すとおりに変更した以外は、実施例28と同様にして触媒性能を評価した。
以下に示すこと以外は、実施例5と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒B-3の1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノール及び水の流量をそれぞれ1.9mL/時、0.50mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量は3000mL(標準状態)/時とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール及び水の濃度はそれぞれ11.4体積%、14.8体積%であり、反応中の触媒層の温度(反応温度)は500℃であった。
以下に示すこと以外は、実施例8と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒B-3 1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノール及び水の流量をそれぞれ1.9mL/時、2.0mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量を1140mL(標準状態)/時とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール及び水の濃度は11.4体積%、60.2体積%であり、反応中の触媒層の温度(反応温度)は500℃であった。
以下に示すこと以外は、実施例8と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒B-3 1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノール及び水の流量をそれぞれ1.9mL/時、2.6mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量を540mL(標準状態)/時とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール及び水の濃度は10.9体積%、76.4体積%であり、反応中の触媒層の温度(反応温度)は500℃であった。
以下に示すこと以外は、実施例2と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒B-2の1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノールの流量をそれぞれ1.9mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量を3660mL(標準状態)/時とした。また、反応温度を450℃とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール濃度は11.4体積%であった。
γ-アルミナ(Strem Chemicals Inc製)を、前処理として、電気炉を用いて550℃、12時間空気中で焼成した。4.0mLの蒸留水に硝酸カリウム(富士フィルム和光純薬(株)製)0.30gを溶解させ、硝酸カリウム水溶液を調製した。乳鉢に分取した6.0gの前処理したアルミナ上に、硝酸カリウム水溶液を均一に滴下し、15分間かき混ぜた。25℃で24時間乾燥させた後、真空乾燥機を用いて40℃で2時間、60℃で2時間乾燥させ、乾燥機を用いて110℃で24時間乾燥した。乾燥処理後、乳鉢ですり潰し、焼成炉で550℃、12時間空気中で焼成した。焼成後、再度乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2トン、15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのK(2.5)/Al2O3(触媒(略称):B-16、酸量:0.167mmol/g、塩基量:0.230mmol/g、BET比表面積:183m2/g、平均電気陰性度:2.51)を調製した。
触媒B-16(酸量:0.167mmol/g、塩基量:0.230mmol/g、BET比表面積:183m2/g)を0.5g用い、イソブタノールを0.89mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量を1740mL(標準状態)/時としたこと以外は、実施例5と同様に触媒性能を評価した。
触媒B-10(酸量:0.037mmol/g、塩基量:0.638mmol/g)0.5gを用いた以外は、実施例58と同様にして触媒性能を評価した。
以下に示すこと以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒B-1の1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノール及び水の流量をそれぞれ1.9mL/時、0.50mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。窒素ガスの流量を1620mL(標準状態)/時とした。また、反応温度を450℃とした。
触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール及び水の濃度は17.0体積%、23.0体積%であった。
以下に示すこと以外は、実施例1と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒B-1の1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノール及び水の流量をそれぞれ1.9mL/時、0.50mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。希釈ガスとして空気及び窒素ガスを用い、それらの流量をそれぞれ900mL(標準状態)/時、780mL(標準状態)/時として蒸発器内に供給し、蒸発したイソブタノールと共に反応器内に供給した。また、反応温度を450℃とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール、水及び酸素の濃度は16.7体積%、22.6体積%、6.8体積%であった。
反応管内に触媒B-1の1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノール及び水の流量をそれぞれ1.9mL/時、0.50mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。希釈ガスとして空気を用い、流量を1680mL(標準状態)/時として蒸発器内に供給し、蒸発したイソブタノールと共に反応器内に供給した。また、反応温度を450℃とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール、水及び酸素の濃度は16.8体積%、22.7体積%、12.8体積%であった。
実施例61~63の反応条件及び評価結果を表19に示す。
以下に示すこと以外は、実施例53と同様にして触媒性能を評価した。反応管内に触媒A-4の1.1gを充填し、触媒層を形成した。イソブタノール及び水の流量をそれぞれ1.9mL/時、0.50mL/時とし、150℃に設定した蒸発器内に供給して蒸発させた。希釈ガスとして窒素ガスを用い、それらの流量を480mL(標準状態)/時として蒸発器内に供給し、蒸発したイソブタノールと共に反応器内に供給した。また、反応温度を450℃とした。触媒層に供給した原料ガス中のイソブタノール、水の濃度は29.5体積%、40.0体積%であった。
テトラエトシキシラン(富士フィルム和光純薬(株)製)5.8gにエタノール(富士フィルム和光純薬(株)製)19.7gと0.1mol/lの塩酸(富士フィルム和光純薬(株)製)を数滴加え、75℃で2時間攪拌しながらテトラエトシキシランを加水分解された。そこに硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)6.5gを加え、1時間攪拌した後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)を数滴加え、75℃で加熱しながら3時間攪拌を続け、ゲルを得た。得たゲルを110℃の乾燥機で12時間乾燥し、次いで500℃で12時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(75)-SiO2(25)(触媒(略称):A-8、平均電気陰性度:2.48、酸量:0.094mmol/g、塩基量:0.002mmol/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は金属元素の含有率(mol%)を示す。
触媒A-8 1.1gを用いた以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硫酸チタン13.31gと、硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)14.85gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)170gに加え、25℃で溶解された(チタンとアルミナの元素濃度が0.4mol/lとなる様、調製した)。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが8.0にまるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。
得られた沈殿物を遠心分離機で分離し、回収した。回収した沈殿物に蒸留水を加えスラリー状にし、遠心分離機で分離した。この操作を2回繰り返した。
沈殿物を回収し、乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、550℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(75)-TiO2(25)(触媒(略称):A-9、平均電気陰性度:2.44、酸量:0.097mmol/g、塩基量:0.000mmol/g、BET比表面積:18m2/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は金属元素の含有率(mol%)を示す。
触媒A-9 1.1gを用いた以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硝酸アルミニウム・9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)12.5gと、硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)29.7gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)330gに加え、25℃で溶解された。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが8.0にまるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。得られた沈殿物を遠心分離機を用いて分離し、蒸留水で洗浄した。この操作を2回繰り返した。沈殿物を乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、550℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(75)-Al2O3(25)(触媒(略称):A-10、平均電気陰性度:2.41、酸量:0.04mmol/g、塩基量:0.004mmol/g、BET比表面積:32m2/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。
触媒A-10 1.1gを用いた以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硝酸アルミニウム・9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)28.09gと、硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)7.43gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)250gに加え、25℃で溶解された。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが8.0にまるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。得られた沈殿物を遠心分離機を用いて分離し、蒸留水で洗浄した。この操作を2回繰り返した。沈殿物を乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、550℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(25)-Al2O3(75)(触媒(略称):A-11、平均電気陰性度:2.51、酸量:0.284mmol/g、塩基量:0.119mmol/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。
触媒A-11 1.1gを用いた以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硝酸アルミニウム・9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)37.83gと、硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)30.0gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)630gに加え、25℃で溶解された。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが8.0にまるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。得られた沈殿物を遠心分離機を用いて分離し、蒸留水で洗浄した。この操作を2回繰り返した。沈殿物を乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、550℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(40)-Al2O3(60)(触媒(略称):A-12、平均電気陰性度:2.48、酸量:0.131mmol/g、塩基量:0.187mmol/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。
触媒A-12 1.1gを用いた以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硝酸アルミニウム・9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)56.74gと、硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)30.0gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)500gに加え、25℃で溶解された。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが8.0にまるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。得られた沈殿物を遠心分離機を用いて分離し、蒸留水で洗浄した。この操作を2回繰り返した。沈殿物を乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、550℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(50)-Al2O3(50)(触媒(略称):A-13、平均電気陰性度:2.48、酸量:0.103mmol/g、塩基量:0.107mmol/g、BET比表面積:53m2/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。
触媒A-13 1.1gを用いた以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硝酸アルミニウム・9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)12.61gと、硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)20.0gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)250gに加え、25℃で溶解された。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが8.0にまるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。得られた沈殿物を遠心分離機を用いて分離し、蒸留水で洗浄した。この操作を2回繰り返した。沈殿物を乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、550℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(66)-Al2O3(33)(触媒(略称):A-14、平均電気陰性度:2.47、酸量:0.077mmol/g、塩基量:0.046mmol/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。
触媒A-14 1.1gを用いた以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硝酸マグネシウム・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)20.0gと、硝酸アルミニウム・9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)14.63gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)300gに加え、25℃で溶解された。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが9.0になるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。得られた沈殿物を遠心分離機を用いて分離し、蒸留水で洗浄した。この操作を2回繰り返した。沈殿物を乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、550℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのMgO(66)-Al2O3(33)(触媒(略称):A-18、平均電気陰性度:2.27、酸量:0.12mmol/g、塩基量:0.13mmol/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。
触媒及び反応温度を表23A、及び23Bに示すとおりに変更した以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
触媒A-12を使用し、反応温度を300℃としたこと以外は、実施例52と同様にして触媒性能を評価した。
硝酸アルミニウム・9水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)56.74gと、硝酸亜鉛・6水和物(富士フィルム和光純薬(株)製)30.0gを蒸留水(富士フィルム和光純薬(株)製)500gに加え、25℃で溶解された。この液を1時間攪拌させた後、アンモニア水(富士フィルム和光純薬(株)製)をpHが8.0にまるまで滴下し、さらに25℃で2時間攪拌した。得られた沈殿物を遠心分離機を用いて分離し、蒸留水で洗浄した。この操作を2回繰り返した。沈殿物を乾燥機で110℃、12時間乾燥した。得た固体を空気中、900℃で8時間焼成した。焼成後、乳鉢ですり潰し、錠剤成形器を用いて2.0トンで15分間プレスしてタブレット状に成形し、篩を用いて粒径300~850μmのZnO(50)-Al2O3(50)(触媒(略称):A-16、平均電気陰性度:2.48、酸量:0.103mmol/g、塩基量:0.107mmol/g)を得た。ただし、カッコ内の数字は各成分の含有率(mol%)を示す。
触媒A-16 1.1gを用いた以外は、実施例75と同様にして触媒性能を評価した。
Claims (8)
- 平均電気陰性度が2.10以上2.65以下である触媒であって、
平均電気陰性度が2.10以上2.65以下の金属酸化物を含み、
前記触媒の酸量が0.25mmol/g以下であり、
前記金属酸化物の含有量が前記触媒の総質量に対して80質量%以上であり、
イソブタノールから、イソブチルアルデヒド、及びメタクロレインからなる群から選択される少なくとも1種の脱水素化合物の製造に用いられる触媒。 - 前記金属酸化物が、Al、Si、Zn、Ag、Ce、La、及びMgからなる群から選ばれる一種以上の金属の酸化物を含む請求項1に記載の触媒。
- 前記金属酸化物が、Zn、Al、Fe、Si、Zr、及びTiからなる群から選ばれる一種以上の金属の酸化物を含む請求項1に記載の触媒。
- 一種以上のアルカリ金属を含む請求項1~3のいずれか一項に記載の触媒。
- 金属酸化物を焼成することを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の触媒の製造方法。
- イソブタノールから脱水素化合物を製造する方法であって、
請求項1~4のいずれか一項に記載の触媒を用いて、イソブタノールから、イソブチルアルデヒド、及びメタクロレインからなる群から選択される少なくとも1種の脱水素化合物を製造することを含む、脱水素化合物の製造方法。 - 請求項6に記載の脱水素化合物の製造方法によって得られたイソブチルアルデヒド、及びメタクロレインからなる群から選択される少なくとも1種からメタクリル酸を製造することを含む、メタクリル酸の製造方法。
- 請求項7に記載のメタクリル酸の製造方法によってメタクリル酸を製造し、得られたメタクリル酸と炭素数1~20のアルコールからメタクリル酸エステルを製造することを含む、メタクリル酸エステルの製造方法。
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