JPH03232835A - Production of glyoxal - Google Patents

Production of glyoxal

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JPH03232835A
JPH03232835A JP2330021A JP33002190A JPH03232835A JP H03232835 A JPH03232835 A JP H03232835A JP 2330021 A JP2330021 A JP 2330021A JP 33002190 A JP33002190 A JP 33002190A JP H03232835 A JPH03232835 A JP H03232835A
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phosphorus
ethylene glycol
catalyst
glyoxal
reaction
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脇村 和生
Atsuhiko Hiai
日合 淳彦
Hatsuo Inoue
井上 初男
Sunao Mori
毛利 直
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Abstract

PURPOSE:To obtain the subject compound having high quality in high yield at a low cost by contacting a gas containing ethylene glycol and molecular oxygen with a granular silver catalyst supported on silicon carbide in the presence of phosphorus or a phosphorus compound at a high temperature, thereby effecting vapor-phase oxidation reaction. CONSTITUTION:In the production of glyoxal useful as a main raw material for textile processing agent, paper processing agent or soil hardener and an intermediate for organic synthesis by the vapor-phase oxidation of ethylene glycol, the oxidation is carried out by contacting a gas containing ethylene glycol and molecular oxygen with granular silver catalyst supported on silicon carbide particles in the presence of phosphorus or a phosphorus compound preferably at 450-650 deg.C. The objective compound having excellent quality can be produced from inexpensive raw material in high selectivity and high productivity per unit of expensive silver catalyst on an industrial scale at a low cost while suppressing the by-production of glycol aldehyde.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエチレングリコールの気相酸化反応に関し、さ
らに詳しくはエチレングリコールを所定量のリンまたは
リン化合物の存在下特定粒径の粒状の銀と接触させ高収
率でグリオキザールを得る気相酸化法である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a gas phase oxidation reaction of ethylene glycol, and more specifically, the present invention relates to a gas phase oxidation reaction of ethylene glycol, and more specifically, ethylene glycol is mixed with granular silver of a specific particle size in the presence of a predetermined amount of phosphorus or a phosphorus compound. This is a gas phase oxidation method to obtain glyoxal in high yield through contact.

〔従来技術〕[Prior art]

エチレングリコールを酸化してグリオキザールを製造す
る方法については種々の提案がある。例えば銅及び/又
は銀とリンからなる酸化触媒を用い酸素により酸化する
方法(特公昭48−1364号)、リンと銅、リンと銀
又はリンと銅及び銀を含有する触媒の存在下、エチレン
グリコールの変換率を約90%以下に低減させない範囲
の量の臭素化合物を原料混合気体に混合して行う酸化方
法(特開昭52−17408号)がある。又、銅を含む
触媒を用いる方法(米国特許第2.339,282号)
 、CuCu−3i−合金を用いる銅を含む触媒にハロ
ゲン系化合物を共存させて酸化する方法などが提案され
ている。
There are various proposals regarding methods for producing glyoxal by oxidizing ethylene glycol. For example, a method of oxidizing with oxygen using an oxidation catalyst consisting of copper and/or silver and phosphorus (Japanese Patent Publication No. 48-1364), ethylene in the presence of a catalyst containing phosphorus and copper, phosphorus and silver, or phosphorus, copper and silver. There is an oxidation method (JP-A-52-17408) in which a bromine compound is mixed into the raw material gas mixture in an amount that does not reduce the conversion rate of glycol to about 90% or less. Also, a method using a catalyst containing copper (U.S. Pat. No. 2,339,282)
, a method of oxidizing a copper-containing catalyst using a CuCu-3i alloy in the coexistence of a halogen compound has been proposed.

しかし、これらの合金系触媒を用いる方法は触媒の調整
が難しい上に高い反応成績を維持できる寿命が短く、し
かも触媒の再生処理が複雑であるため工業的にあまり有
利な方法ではなかった。
However, methods using these alloy catalysts have not been very advantageous industrially because it is difficult to prepare the catalysts, the lifetime of maintaining high reaction performance is short, and the regeneration treatment of the catalysts is complicated.

さらに、エチレングリコールの酸化による方法として、
一定の粒径(0,1〜2.5mm)の銀結晶の存在下で
酸化を行う方法(特開昭54−103809号)、銅含
有触媒を用い反応条件下で気化するリン化合物の共存下
で酸化を行う方法(特開昭55−55129)なども提
案されている。
Furthermore, as a method by oxidation of ethylene glycol,
A method in which oxidation is carried out in the presence of silver crystals of a certain particle size (0.1 to 2.5 mm) (Japanese Patent Application Laid-open No. 103809/1983), in the presence of a phosphorus compound that vaporizes under the reaction conditions using a copper-containing catalyst. A method in which oxidation is carried out (Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-55129) has also been proposed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、これらの方法によるグリオキザールの収率自体
はそれほど高いものではなく、又反応中間体のグリコー
ルアルデヒドやその他の不純物がかなり生成される。
However, the yield of glyoxal by these methods is not very high, and a considerable amount of reaction intermediate glycolaldehyde and other impurities are produced.

グリオキザールは、繊維加工剤、紙加工剤、土壌硬化剤
の主原料として、またその他有機合成中間体として非常
に有用な化合物である。しかし、特に繊維加工剤、紙加
工剤に使用される場合グリコールアルデヒドを多量に含
有していると最終製品の着色が著しく商品としての価値
はなくなる。
Glyoxal is a very useful compound as a main raw material for fiber processing agents, paper processing agents, soil hardening agents, and as an intermediate for other organic synthesis. However, especially when used as a textile processing agent or paper processing agent, if a large amount of glycolaldehyde is contained, the final product will be significantly colored and will have no commercial value.

さらにグリオキザール製造時に副生じたグリコールアル
デヒドを後処理で除去するにはコストがかかりすぎ経済
的な方法ではない。
Furthermore, removing glycolaldehyde produced as a by-product during glyoxal production by post-treatment is too costly and is not an economical method.

したがって、これらの方法は工業的に実施されているア
セトアルデヒドの硝酸酸化法に対抗できる方法ではなか
った。しかし、エチレングリコールの気相酸化法による
グリオキザールの製造方法自体はアセトアルデヒドの硝
酸酸化法に比較し、プロセスも簡単で且つ安価な天然ガ
スを原料ベースとした酸化エチレンの誘導体であるエチ
レングリコールを原料ソースとするので、この点で経済
性に優れ有利である。
Therefore, these methods cannot compete with the industrially practiced method of oxidizing acetaldehyde with nitric acid. However, compared to the nitric acid oxidation method of acetaldehyde, the method for producing glyoxal using the gas-phase oxidation method of ethylene glycol is simpler and uses ethylene glycol, a derivative of ethylene oxide, as the raw material, which is made from natural gas, which is cheaper. Therefore, it is economically advantageous in this respect.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そこで、本発明者らはエチレングリコールの気相酸化に
よるグリオキザールの製造方法において従来法の欠点を
克服するため鋭意検討を行った結果、微量のリンもしく
はリン化合物の存在下、炭化ケイン粒子を支持層とする
銀粒子と接触させることによりグリコールアルデヒドの
副生量を著しく低減せしめることができ、高収率で品質
的に優れたグリオキザールを製造できることを見出し、
本発明を完成するに至った。
Therefore, the present inventors conducted intensive studies to overcome the drawbacks of the conventional method for producing glyoxal by gas-phase oxidation of ethylene glycol. As a result, carbonized cane particles were added to the support layer in the presence of a trace amount of phosphorus or phosphorus compounds. It was discovered that the amount of glycolaldehyde by-product can be significantly reduced by bringing it into contact with silver particles, and glyoxal can be produced with high yield and excellent quality.
The present invention has now been completed.

即ち、本発明のグリオキザールの製造方法はエチレング
リコールを気相酸化してグリオキザールを製造する方法
において、エチレングリコール及び分子状酸素を含有す
るガスをリンまたはリン化合物の存在下に、銀触媒と接
触させて酸化を行うにあたり、該触媒の支持層として炭
化ケイン粒子を用いることを特徴とするものである。
That is, the method for producing glyoxal of the present invention involves contacting a gas containing ethylene glycol and molecular oxygen with a silver catalyst in the presence of phosphorus or a phosphorus compound in a method for producing glyoxal by gas-phase oxidation of ethylene glycol. The method is characterized in that cane carbide particles are used as a support layer for the catalyst in carrying out the oxidation.

用いる銀粒子の粒径は通常3IIII11又は2mn+
以下の程度であればよい。それよりも大きな粒子を用い
ることは可能ではあるが、本発明の趣旨を充分発揮する
上において無意味である。
The particle size of the silver particles used is usually 3III11 or 2mn+
The following degree is sufficient. Although it is possible to use particles larger than this, it is meaningless in fully demonstrating the spirit of the present invention.

本発明で強調すべきことは、触媒として作用する銀粒子
の粒径が0.1 mm以下と従来技術では使用出来なか
った非常に細かい粒子を用いることが出来るため、その
比表面積が非常に大きく触媒単位体積当りの働き高を非
常に高くすることが可能である。
What should be emphasized in the present invention is that the particle size of the silver particles that act as a catalyst is 0.1 mm or less, which makes it possible to use very fine particles that could not be used with conventional technology, so the specific surface area is extremely large. It is possible to achieve a very high working height per unit volume of catalyst.

従って、触媒層の高さが小さくて済むということである
。従来技術においてはこの触媒層の厚さは数センチメー
トルであった。例えば、特公昭6154011における
実施例では0.1乃至2.5胴の粒径を有する銀結晶を
30ma+の高さに敷いて反応に供している。
Therefore, the height of the catalyst layer can be small. In the prior art, the thickness of this catalyst layer was several centimeters. For example, in the example in Japanese Patent Publication No. 6154011, silver crystals having a grain size of 0.1 to 2.5 mm are spread at a height of 30 ma+ and subjected to the reaction.

本発明者等は本発明にいたる過程で種々検討した結果、
上記の例に示した触媒粒子の内比較的大きな粒径の銀粒
子は触媒としての作用は殆ど有せず、活性な触媒として
作用する細粒径の粒子の支持層として有効なだけである
。従って、用いる銀粒子の大きさは特に規定しないが、
極力粒径の小さな粒子を用いることが好ましい。小粒径
の粒子を用いることにより、触媒活性が向上し、結果と
してグリオキザールの選択率を向上させることが出来る
As a result of various studies in the process of arriving at the present invention, the inventors found that
Among the catalyst particles shown in the above example, silver particles having a relatively large particle size have almost no catalytic function, and are only effective as a support layer for the fine particle size particles that act as an active catalyst. Therefore, the size of the silver particles used is not particularly limited, but
It is preferable to use particles with as small a particle size as possible. By using particles with a small particle size, the catalyst activity can be improved, and as a result, the selectivity of glyoxal can be improved.

この場合の触媒層の厚みは10mm以下で充分であり、
好ましくは5〜10mmである。5IIIIn以下でも
触媒活性は充分骨られるが、大口径の反応器の触媒充填
層に5鵬以下の厚さで均一に触媒を充填することは非常
に困難である。
In this case, the thickness of the catalyst layer is sufficient to be 10 mm or less,
Preferably it is 5 to 10 mm. Although the catalytic activity is sufficiently improved even when the thickness is less than 5IIIn, it is very difficult to uniformly fill the catalyst packed bed of a large-diameter reactor with a thickness of less than 5IIIn.

本発明者等はこの点に付いて微小粒径の銀粒子の触媒の
支持層として炭化ケイン(以下SiCと略記する)の粒
子を用いることに着眼しグリコールアルデヒドの生成を
抑制し、所望の反応成績を得ることが出来た。このよう
にSiC支持層を用いることにより、銀粒子の触媒充填
高さのばらつきが多少あっても触媒充填層面における各
部分の通気抵抗のばらつきは平均化される効果がある。
In this regard, the present inventors focused on using particles of cane carbide (hereinafter abbreviated as SiC) as a support layer for a catalyst made of fine silver particles, thereby suppressing the production of glycolaldehyde and promoting the desired reaction. I was able to get the results. By using the SiC support layer in this way, even if there is some variation in the catalyst filling height of silver particles, the variation in ventilation resistance of each part on the surface of the catalyst packed layer is averaged out.

これは反応器が大型になる程有効である。さらにこの支
持層の材質としてSiCを用いることは極めて重要な意
義がある。まずSiCは本反応に対しては全く不活性で
あり、つぎにSiCはセラミックスとしては高い熱伝導
率を有していることである。この様な性質によりSiC
は本発明において極めて優秀な触媒支持層として使用で
きるのである。この様にSiCを用いる効果は単なる銀
粒子の支持だけではなく、反応層出口からクエンチゾー
ンに至る間でのガスの滞留時間を小さくする効果がある
。前述した主要不純物であるグリコールアルデヒドは触
媒の反応部でも生成するが反応ガスが反応ゾーンを出て
高温に保持されている間にもグリオキザール分子同士の
後反応により生成することが判明した。従って、触媒層
下部の滞留時間を低減させる上でSiCを充填すること
は非常に有効である。そのような役割りをこのSiCと
支持層は果たしているわけである。
This becomes more effective as the reactor becomes larger. Furthermore, it is extremely important to use SiC as the material for this support layer. First, SiC is completely inert to this reaction, and second, SiC has high thermal conductivity as a ceramic. Due to these properties, SiC
can be used as an extremely excellent catalyst support layer in the present invention. As described above, the effect of using SiC is not only to simply support the silver particles, but also to reduce the residence time of gas from the outlet of the reaction layer to the quench zone. It has been found that glycolaldehyde, which is the main impurity mentioned above, is produced in the reaction part of the catalyst, but it is also produced by post-reactions between glyoxal molecules while the reaction gas leaves the reaction zone and is maintained at a high temperature. Therefore, filling SiC is very effective in reducing the residence time in the lower part of the catalyst layer. This SiC and supporting layer play such a role.

一般に不活性であると思われているアルミナ等も本反応
の如く高温においては不活性ではない。
Alumina and the like, which are generally thought to be inert, are not inert at high temperatures such as in this reaction.

α−アルミナを支持層として用いた場合、ホルマリン、
co、 co□の生成量が増加し、グリオキザールの収
率が低下するばかりでなくグリコールアルデヒドの生成
量が極端に増加する。又そのメカニズムは明確ではない
が反応液が若干黄色に着色する。又、他の高熱伝導性を
有するセラミックス、例えば窒化物などは高温で酸化雰
囲気の該反応環境には化学的には耐えることができない
When α-alumina is used as the support layer, formalin,
The amount of produced co and co□ increases, and not only the yield of glyoxal decreases, but also the amount of glycolaldehyde produced increases extremely. Although the mechanism is not clear, the reaction solution is colored slightly yellow. Also, other ceramics with high thermal conductivity, such as nitrides, cannot chemically withstand the reaction environment of high temperature and oxidizing atmosphere.

本発明に用いるSiCは一般に触媒担体等に使用される
ものであれば良く、特別に規定するものはない。本発明
に於いて使用した市販品の一例を第1表に示しておく。
The SiC used in the present invention may be any SiC that is generally used for catalyst carriers, etc., and is not particularly specified. Table 1 shows examples of commercially available products used in the present invention.

またこのほかにも一般にファインセラミックス焼結体用
の高純度SiC粉末の焼結体を適宜砕いて用いても良い
In addition, a sintered body of high-purity SiC powder generally used for fine ceramic sintered bodies may be appropriately crushed and used.

次に支持層として用いるSiCの粒径は触媒に用いる細
粒径の銀粒子を支持出来、しかも銀粒子の粒径よりも若
干大きな粒径を有するものから数鵬の粒径のものを順次
、細粒子のものを支持する形で積んでゆけばよい。具体
的には0.1 mm乃至3ffII11程度のものを用
いると良い。支持層の全層厚は10乃至30mmである
のが適当である。しかし不要に支持層の厚さを厚くする
必要はない。これらの支持層は普通垂直に配置された反
応器の特殊網あるいはガス流通孔を有する支持面上に積
層されその最上部に細粒径の銀触媒を充填し原料ガスを
上部から下部に向けて流下せしめる方法ががとられる。
Next, the particle size of the SiC to be used as the support layer is determined in order from one that can support the fine-sized silver particles used for the catalyst and that has a particle size slightly larger than the silver particle to one with a particle size of several micrometers. All you have to do is stack the particles in a way that supports them. Specifically, it is preferable to use a material with a thickness of about 0.1 mm to 3ffII11. The total thickness of the support layer is suitably between 10 and 30 mm. However, it is not necessary to unnecessarily increase the thickness of the support layer. These support layers are usually stacked on a special mesh of a vertically arranged reactor or a support surface with gas flow holes, and the top of the support layer is filled with fine-grained silver catalyst, directing the raw material gas from the top to the bottom. A method is taken to allow it to flow down.

次に触媒に用いる粉状銀としては、電気分解法で得られ
る粉状銀は勿論、化学的に製造した微粉末銀、例えば、
アルカリ沈澱法などにより得られるもの、あるいは−船
釣にガス蒸発と呼ばれているもので不活性ガス中で種々
の加熱法によって得られる微粉末などその調整法に関係
無く用いることが出来る。
Next, as the powdered silver used for the catalyst, not only powdered silver obtained by electrolysis, but also chemically produced fine powdered silver, such as
It can be used regardless of its preparation method, such as those obtained by an alkaline precipitation method, or fine powders obtained by various heating methods in an inert gas, which is called gas evaporation in boat fishing.

本発明において、リン又は、リン化合物はあらかじめエ
チレングリコールに所定量混合しておいて反応に供して
よいし、エチレングリコールとは別に、単独にまたは溶
液として反応系に添加してもよい。リン化合物としては
、オルトリン酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウ
ム、オルトリン酸二水素アンモニウム、亜リン酸二水素
アンモニウム等の無機リン化合物及びモノ、ジまたはト
リメチルホスフィンなどの第一ないし第三ホスフィン、
亜リン酸メチル、亜リン酸エチルなどの亜リン酸エステ
ル、メチルホスホン酸ジメチルエステル、エチルホスホ
ン酸ジエチルエステルなどの各種有機リン化合物が有効
に使用できるものとしてあげられる。
In the present invention, phosphorus or a phosphorus compound may be mixed in advance with ethylene glycol in a predetermined amount before being subjected to the reaction, or may be added to the reaction system separately from ethylene glycol, either alone or as a solution. Examples of phosphorus compounds include inorganic phosphorus compounds such as ammonium orthophosphate, diammonium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen orthophosphate, and ammonium dihydrogen phosphite; primary to tertiary phosphines such as mono-, di-, or trimethylphosphine;
Examples of organic phosphorus compounds that can be effectively used include phosphorous acid esters such as methyl phosphite and ethyl phosphite, dimethyl methylphosphonate, and diethyl ethylphosphonate.

しかし、沸点の高いリン化合物は蒸発器温度を特に高く
する必要を生じさせ、あるいは蒸発器にこれらのリン化
合物が滞留して分解、蓄積することにより装置材料の腐
食を生じさせ、発生した鉄錆などが反応層に飛来し、反
応に悪影響を及ぼす可能性があるため好ましくない。従
ってより好ましくは、比較的低沸点の有機リン化合物、
例えば亜リン酸メチル、亜リン酸エチル、リン酸メチル
、リン酸エチルなどが用いられる。
However, phosphorus compounds with high boiling points require the evaporator temperature to be particularly high, or these phosphorus compounds stay in the evaporator and decompose and accumulate, causing corrosion of equipment materials and iron rust that occurs. etc. may fly into the reaction layer and adversely affect the reaction, which is not preferable. Therefore, it is more preferable to use an organic phosphorus compound with a relatively low boiling point,
For example, methyl phosphite, ethyl phosphite, methyl phosphate, ethyl phosphate, etc. are used.

このリンまたはリン化合物の添加量はエチレングリコー
ルに対してリンに換算して0.1〜soppmの範囲が
適当である。このリンまたはリン化合物の添加により、
これらを添加しない場合に比べて−酸化炭素、二酸化炭
素のような酸化生成物及びホルムアルデヒドのような分
解生成物の生成が著しく抑制され、目的生成物であるグ
リオキザールの収得率が著しく向上する。なお、本発明
方法においてリンまたはリン化合物の添加を一時的に中
断すると、ただちに−酸化炭素、二酸化炭素またはホル
ムアルデヒドの生成割合が増大する。このことは、添加
したリンまたはリン化合物が、触媒上に蓄積し作用して
いるというよりは、気相中で有効に作用していることを
推定させる。
The amount of phosphorus or phosphorus compound added is suitably in the range of 0.1 to soppm in terms of phosphorus relative to ethylene glycol. By adding this phosphorus or phosphorus compound,
Compared to the case where these are not added, the production of oxidation products such as carbon oxide and carbon dioxide and decomposition products such as formaldehyde is significantly suppressed, and the yield of glyoxal, which is the target product, is significantly improved. In addition, when the addition of phosphorus or a phosphorus compound is temporarily interrupted in the method of the present invention, the production rate of carbon oxide, carbon dioxide, or formaldehyde immediately increases. This suggests that the added phosphorus or phosphorus compound acts effectively in the gas phase rather than accumulating and acting on the catalyst.

リンまたはリン化合物の添加量はエチレングリコールに
対してリンに換算して0.1 ppmに満たない量の添
加では得られる効果が小さく実用的ではない。また、リ
ンに換算して50ppmを越えるリンまたはリン化合物
を添加すると、粉状の銀触媒の存在下でも反応を維持出
来なくなる程度の種々の反応抑制作用が現れるので実用
的ではない。
If the amount of phosphorus or phosphorus compound added is less than 0.1 ppm in terms of phosphorus relative to ethylene glycol, the effect obtained will be small and it is not practical. Further, if more than 50 ppm of phosphorus or a phosphorus compound is added in terms of phosphorus, various reaction-inhibiting effects will appear to the extent that the reaction cannot be maintained even in the presence of a powdered silver catalyst, which is not practical.

本発明において分子状酸素としては、純酸素を用いても
、空気を用いてもよいが経済的には後者が有利である。
In the present invention, pure oxygen or air may be used as molecular oxygen, but the latter is economically advantageous.

1 また、グリオキザールを高収率で得るために、エチレン
グリコールおよび分子状酸素を不活性ガスで希釈して反
応を行わせる。不活性ガスとしては窒素、ヘリウム、ア
ルゴンなどの稀ガス、炭酸ガスまたは水蒸気などが用い
られる。
1 Furthermore, in order to obtain glyoxal in high yield, ethylene glycol and molecular oxygen are diluted with an inert gas to carry out the reaction. As the inert gas, rare gases such as nitrogen, helium, and argon, carbon dioxide gas, or water vapor are used.

本発明方法の気相酸化は、反応温度450〜650°C
が適当である。
In the gas phase oxidation of the method of the present invention, the reaction temperature is 450 to 650°C.
is appropriate.

以上のように反応させた反応ガスは、触媒層を出たのち
、できるだけ速やかに冷却されるようにしなければなら
ない。高温度領域において必要以上の滞留をとることは
不安定なアルデヒド類の分解を招く要因となるだけであ
る。
The reaction gas reacted as described above must be cooled as quickly as possible after leaving the catalyst layer. Excessive retention in the high temperature region will only lead to decomposition of unstable aldehydes.

冷却されたガスは必要に応じて分縮し未反応のエチレン
グリコールを回収する。未反応のエチレングリコールを
含まないか、あるいは製品として問題にならない程度の
微量のエチレングリコールが残存し、あえて除去の必要
がない場合には熱交換器にて冷却凝縮したのち通常の吸
収操作にて気相成分と分離する。
The cooled gas undergoes partial condensation as necessary to recover unreacted ethylene glycol. If it does not contain unreacted ethylene glycol, or if there is a trace amount of ethylene glycol remaining that does not pose a problem for the product and there is no need to remove it, it is cooled and condensed in a heat exchanger and then subjected to normal absorption operations. Separates from gas phase components.

こうして得られたグリオキザールの水溶液には2 不純物として有機酸や微量のホルムアルデヒドが含まれ
ている。このホルムアルデヒドは水蒸気吹き込みによる
通常のストリッピング操作により簡単に除去され、その
際にギ酸や酢酸などの低沸点の有機酸の一部も除去され
る。また粉状の銀触媒を用いてエチレングリコールの酸
化により得られたグリオキサール水溶液には、粉状銀触
媒を用いないで合成したものに比べて反応中間体である
グリコールアルデヒドが殆ど含まれておらず、更にホル
ムアルデヒドストリッピング処理したグリオキザール水
溶液に含まれる有機酸量は、製品の安定性を保つために
必要な適当な酸量となっているので、これ以上の分離処
理を必要としない。従って、必要に応じて脱色処理、陽
イオン交換樹脂による処理を行うだけで良い。
The glyoxal aqueous solution thus obtained contains organic acids and trace amounts of formaldehyde as impurities. This formaldehyde is easily removed by a conventional stripping operation using steam injection, during which time some of the low-boiling organic acids such as formic acid and acetic acid are also removed. Furthermore, an aqueous glyoxal solution obtained by oxidizing ethylene glycol using a powdered silver catalyst contains almost no glycolaldehyde, which is a reaction intermediate, compared to a solution synthesized without using a powdered silver catalyst. Furthermore, the amount of organic acid contained in the glyoxal aqueous solution subjected to the formaldehyde stripping treatment is an appropriate amount of acid necessary to maintain the stability of the product, so no further separation treatment is required. Therefore, it is sufficient to perform decolorization treatment and treatment with a cation exchange resin as necessary.

こうして本発明の方法によればエチレングリコールから
副生成物の生成を抑えて高収率でグリオキザールを製造
出来、また気相酸化反応の安定性も優れる。したがって
、本発明はグリオキザールの工業的製造法として好適で
ある。
Thus, according to the method of the present invention, glyoxal can be produced from ethylene glycol in a high yield while suppressing the formation of by-products, and the stability of the gas phase oxidation reaction is also excellent. Therefore, the present invention is suitable as an industrial method for producing glyoxal.

第1表 注)物理特性はJIS、R−2205に準する方法によ
る。
Table 1 Note) Physical properties are determined by a method according to JIS, R-2205.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を実施例により更に具体的に説明する。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例l 5iC(不二見研磨材工業株製、TL−851)を破砕
、分級し触媒支持層として使用し、触媒として硝酸銀水
溶液の電気分解により得た粒径0.075〜0.1鵬の
銀粒子を使用した。
Example 1 5iC (manufactured by Fujimi Abrasives Industry Co., Ltd., TL-851) was crushed and classified and used as a catalyst support layer, and as a catalyst, 5iC (manufactured by Fujimi Abrasives Industry Co., Ltd., TL-851) with a particle size of 0.075 to 0.1 P obtained by electrolysis of an aqueous silver nitrate solution was used as a catalyst. Silver particles were used.

反応器中に第2表に示す如く、SiCの各層を積み最上
層に上記の銀粒子を積んだ。但し、SiC層は100メ
ツシユの銅網で受けた。
Each layer of SiC was stacked in the reactor as shown in Table 2, and the above-mentioned silver particles were stacked on the top layer. However, the SiC layer was covered with a 100 mesh copper net.

この反応器に蒸発器、余熱器を経てエチレングリコール
を140g/Hr 、水蒸気を140g/■r、空気を
262N l /Hr 、窒素を54ON1./Hr 
、及び亜リン酸トリエチルをエチレングリコールに対し
てリンとして5ppm添加した混合ガスを下降流で供給
して反応温度585°Cで反応させた。反応ガスは冷却
した後生成物を水吸収塔にて分離、補集した。
To this reactor, ethylene glycol was passed through an evaporator and a preheater at a rate of 140 g/Hr, water vapor at 140 g/■r, air at 262 Nl/Hr, and nitrogen at 54 ON1. /Hr
, and triethyl phosphite added in an amount of 5 ppm as phosphorus relative to ethylene glycol was supplied in a downward flow to cause a reaction at a reaction temperature of 585°C. After the reaction gas was cooled, the product was separated and collected in a water absorption tower.

その結果、エチレングリコール転化率99.9χ、グリ
オキサール選択率84.3χ、ホルマリン選択率2.4
χ、グリコールアルデヒド選択率0.05χであった。
As a result, the ethylene glycol conversion rate was 99.9χ, the glyoxal selectivity was 84.3χ, and the formalin selectivity was 2.4.
χ, glycolaldehyde selectivity was 0.05χ.

又、銀触媒に対する空間時間収率は113gグリオキザ
ール/ cl・触媒容積・時間 であった。
Moreover, the space-time yield for the silver catalyst was 113 g glyoxal/cl·catalyst volume·time.

第2表 比較例1 実施例1と同じ反応器を用い、SiC の部分を同 5 一粒径の銀粒子におきかえた以外は実施例1と同様にし
て反応を行った。銀粒子の充填量は第3表に示す。
Table 2 Comparative Example 1 Using the same reactor as in Example 1, a reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the SiC portion was replaced with silver particles having the same particle size. The loading amount of silver particles is shown in Table 3.

反応の結果はエチレングリコール転化率99.9χ、グ
リオキザール選択率64.8χ、ホルマリン選択率6.
2χグリコ一ルアルデヒド選択率0.43χであった。
The reaction results were as follows: ethylene glycol conversion rate: 99.9χ, glyoxal selectivity: 64.8χ, formalin selectivity: 6.
The 2χ glycoraldehyde selectivity was 0.43χ.

叉、銀触媒に対する空間時間収率は20.2g−グリオ
キザール/c1a・触媒容積・時間 であった。
The space-time yield for the silver catalyst was 20.2 g-glyoxal/c1a·catalyst volume·time.

第3表 比較例2 反応器に亜リン酸トリエチルを添加せず、実施例1と同
様の条件で反応させた。その結果、エチレングリコール
転化率100χ、グリオキザール選択率38.6χ、ホ
ルマリン選択率11.2χ、グリコールアルデヒド選択
率0.05χであった。
Table 3 Comparative Example 2 A reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 without adding triethyl phosphite to the reactor. As a result, the ethylene glycol conversion rate was 100χ, the glyoxal selectivity was 38.6χ, the formalin selectivity was 11.2χ, and the glycolaldehyde selectivity was 0.05χ.

比較例3 6 支持層としてSiCの代わりにα−アルミナ(不−見研
磨材工業■製AL−873)を破砕し実施例1と同様の
粒度分布に反応器に充填し、実施例1と同条件で反応さ
せた。結果はエチレングリコール転化率99.1χ、グ
リオキザール選択率58.7χ、ホルマリン選択率9.
3χ、グリコールアルデヒド選択率7.8χであった。
Comparative Example 3 6 Instead of SiC as a support layer, α-alumina (AL-873 manufactured by Fumi Abrasive Materials Co., Ltd.) was crushed and filled into a reactor with the same particle size distribution as in Example 1. The reaction was carried out under the following conditions. The results were ethylene glycol conversion rate of 99.1χ, glyoxal selectivity of 58.7χ, and formalin selectivity of 9.
3χ, and glycolaldehyde selectivity was 7.8χ.

叉、反応液に褐色の着色が認められた。However, a brown coloration was observed in the reaction solution.

比較例4 反応器に粒径0.075〜0.1 mmの銀粒子のみを
実施例1と同様に100メツシユの銅網上に積み、実施
例1と同一条件で反応をおこなった。但し、銀粒子の触
媒層の厚みは5.0 mm及び15.0mmの2種類に
付いてそれぞれ反応を行った。
Comparative Example 4 Only silver particles having a particle size of 0.075 to 0.1 mm were placed in a reactor on a 100-mesh copper mesh in the same manner as in Example 1, and a reaction was carried out under the same conditions as in Example 1. However, the reactions were carried out with two types of silver particle catalyst layer thicknesses of 5.0 mm and 15.0 mm.

結果は第4表に示す。反応終了後、反応器内を点検した
ところ触媒に用いた銅網の網目からがなりの置注れてい
た。従って工業的にこの様な細かい銀粉のみを直接銅網
上に用いることは不可能である。尚触媒層厚15.0m
mにおいては圧損が実施例1の場合の2倍の0.6 k
g/aftと大きかった。
The results are shown in Table 4. After the reaction was completed, the inside of the reactor was inspected and it was found that the copper mesh used as a catalyst had been poured into the mesh. Therefore, industrially it is impossible to use only such fine silver powder directly on the copper mesh. The catalyst layer thickness is 15.0m.
m, the pressure loss is 0.6 k, which is twice that of Example 1.
g/aft.

実施例2 実施例1で示した触媒の銀粒子の層の厚さを3n+mに
して同一の反応条件で実験を行った。その結果、エチレ
ングリコール転化率98.2χ、グリオキサール選択率
81.2χ、ホルマリン選択率2.6χ、グリコールア
ルデヒド選択率0.03χであった。叉、銀触媒に対す
る空間・時間収率は181g−グリオキサール/d・触
媒容積・時間であった。
Example 2 An experiment was conducted under the same reaction conditions as in Example 1, except that the layer of silver particles of the catalyst had a thickness of 3n+m. As a result, the ethylene glycol conversion rate was 98.2χ, the glyoxal selectivity was 81.2χ, the formalin selectivity was 2.6χ, and the glycolaldehyde selectivity was 0.03χ. The space/time yield relative to the silver catalyst was 181 g-glyoxal/d/catalyst volume/time.

第4表 GA:  グリコールアルデヒド 実施例3 実施例1におけると同様の触媒層において、リンの添加
量を3ppm、反応温度を570°Cとした以外は実施
例1と同じ条件で反応を行った。
Table 4 GA: Glycolaldehyde Example 3 In the same catalyst layer as in Example 1, the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the amount of phosphorus added was 3 ppm and the reaction temperature was 570°C.

結果はエチレングリコール転化率99.8′A、グリオ
キサール選択率80.2χ、ホルマリン選択率2.8χ
、グリコールアルデヒド選択率0.04χであった。
The results were: ethylene glycol conversion rate 99.8'A, glyoxal selectivity 80.2χ, formalin selectivity 2.8χ
, the glycolaldehyde selectivity was 0.04χ.

叉、銀触媒に対する空間・時間収率は108g−グリオ
キザール/cTIl・触媒容積・時間であった。
The space/time yield for the silver catalyst was 108 g-glyoxal/cTIl/catalyst volume/time.

実施例4 触媒層を、実施例1の第2表における最上層及びその下
層の第2層のSiCまでを銀粒子を積み、その他は実施
例1と同様に反応を行った。
Example 4 The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that silver particles were stacked on the catalyst layer up to the uppermost layer and the second SiC layer below it in Table 2 of Example 1.

その結果、エチレングリコール転化率99.9%、グリ
オキザール選択率8462%、ホルマリン選択率2.1
%、グリコールアルデヒド0.04%であった。
As a result, the ethylene glycol conversion rate was 99.9%, the glyoxal selectivity was 8462%, and the formalin selectivity was 2.1.
%, glycolaldehyde 0.04%.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法により、安価な原料から選択性良く、然も
高価な銀触媒当たりの生産性を高く、グリオキザールが
生産でき、産業に寄与するところは極めて大きい。
By the method of the present invention, glyoxal can be produced from inexpensive raw materials with good selectivity and at high productivity per expensive silver catalyst, making an extremely large contribution to industry.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エチレングリコールを気相酸化してグリオキザールを製
造する方法において、エチレングリコール及び分子状酸
素を含有するガスをリン又はリン化合物の共存下に、高
温で粒状の銀触媒と接触させて酸化を行うにあたり、該
触媒の支持層として炭化ケイソ粒子を用いることを特徴
とするグリオキザールの製造方法。
In a method for producing glyoxal by gas-phase oxidation of ethylene glycol, oxidation is carried out by bringing a gas containing ethylene glycol and molecular oxygen into contact with a granular silver catalyst at high temperature in the coexistence of phosphorus or a phosphorus compound. A method for producing glyoxal, characterized in that silica carbide particles are used as a support layer for the catalyst.
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