JPH0419984B2 - - Google Patents

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JPH0419984B2
JPH0419984B2 JP58113838A JP11383883A JPH0419984B2 JP H0419984 B2 JPH0419984 B2 JP H0419984B2 JP 58113838 A JP58113838 A JP 58113838A JP 11383883 A JP11383883 A JP 11383883A JP H0419984 B2 JPH0419984 B2 JP H0419984B2
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JP
Japan
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catalyst
reaction
formaldehyde
methanol
zinc
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JP58113838A
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Shoichi Sago
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気相流通反応においてメタノールの脱
水素によりホルムアルデヒドを製造する方法に関
するものである。さらに詳しくは亜鉛および/ま
たはインジウムの酸化物を触媒として使用するこ
とを特徴とするホルムアルデヒドの製造方法に関
するものである。 ホルムアルデヒドの一般的な工業的製法として
は、メタノールの銀触媒による接触酸化脱水素法
あるいは酸化鉄と酸化モリブデンの混合物を触媒
として使用する接触酸化法が知られておりこれら
の方法では通常ホルムアルデヒドは水溶液として
得られている。前者は触媒として高価な銀を大量
に使用しかつまた650゜〜720℃という高に温度で
反応がおこなわれる。さらに原料メタノール中の
ハロゲンや硫黄の他微量の金属の混入に対しては
非常に敏感である為、原料メタノールの充分な精
製が必要であり、また触媒の失活を防ぐために多
量の水蒸気を混入させねばならないなどの欠点を
有している。また後者は反応温度は350℃〜450℃
と比較的低いものの大過剰の空気を触媒上に流通
させねばならない。このために装置的に高額の投
資とエネルギーコストを要し、また副生物として
ギ酸を生じ易いために精製工程を必要とするかつ
また精製後の廃ガスは特別の処理が必要であるな
どの欠点を有している。 またいずれの場合も反応後のガスを水に吸収さ
せて30%〜50%濃度のホルムアルデヒド水溶液と
してホルムアルデヒドが回収される。このためホ
ルムアルデヒドの大きな工業的用途であるポリア
セタール樹脂、尿素樹脂、フエノールホルムアル
デヒド樹脂等の製造にもちいる際、濃縮、精製等
の工程において多大なエネルギーコストを生じて
いるのが実情である。 一方いわゆるメタノールの脱水素によるホルム
アルデヒドの製造についても数多くの方法が提案
されている。たとえば銅、銀、及びケイ素より成
る触媒をもちいる方法(特公昭41−11853)、溶融
した亜鉛、ガリウム、インジウムまたはアルミニ
ウムもしくはこれらの合金をもちいる方法(特公
昭47−19251)、炭素を含有する溶融状亜鉛又は亜
鉛を含む合金にメタノールを接触させる方法(特
開昭48−97808)などが提案されている。しかし
ながらこれらの方法でも触媒の寿命が短かい、反
応率が低いなど種々の欠点があり工業的な製造法
として満足できるものではない。また銅、亜鉛、
硫黄よりなる触媒をもちいる方法(特開昭51−
1407)及び銅、亜鉛あるいは銅、亜鉛及び硫黄触
媒を用い、ガス状硫黄化合物を供給しつつメタノ
ールの脱水素を実施する方法(特開昭51−76209)
は反応生成物あるいは排出するガス中に硫黄が混
入し、工業的には種々の問題が生じることが予想
される。これを改良する為に銅、亜鉛、及びセレ
ンより成る触媒を用いる方法も提案されているが
(特開昭52−215)触媒寿命、選択性などの点で工
業的にいまだ不満足なものである。 本発明者らはこれら問題点を改善すべく鋭意研
究を重ねた結果、亜鉛および/またはインジウム
の酸化物をシリカに担持させた触媒を使用するこ
とによつてメタノールの脱水素により収率よくか
つまたきわめて安定にホルムアルデヒドが得られ
ることを見出しこの知見に基づいて本発明を完成
するに至つた。 すなわち本発明はメタノールの脱水素により気
相状でホルムアルデヒドを製造する方法において
亜鉛および/またはインジウムの酸化物をシリカ
に担持させた触媒を使用することを特徴とするホ
ルムアルデヒドの製造方法を提供するものであ
る。 本発明における触媒としてもちいられる亜鉛お
よび/またはインジウム(以下活性金属グループ
と略す)の酸化物の原料としては種々の塩類たと
えば硝酸塩、硫酸塩、有機カルボン酸塩、炭酸
塩、水酸化物、オキシ酸アンモニウム塩等の塩を
用いることができる。なかでも硝酸塩および有機
カルボン酸塩は触媒の原料として優れている。本
発明方法に使用される触媒に含まれる活性金属グ
ループの酸化物の担持量は原理的にはあらゆる範
囲の成分量が可能であるがホルムアルデヒド収
率、選択性、活性の安定性を考慮すれば担体重量
に対して1〜100wt%好ましくは5〜50wt%さら
に好ましくは5〜30wt%である。 ところで触媒の担体として一般的によくもちい
られるものにはシリカ、シリカアルミナ、マグネ
シア、チタニア、γ−アルミナ、ゼオライト、あ
るいは活性炭等多くのものが挙げられる。 しかしながら本発明においてメタノールからホ
ルムアルデヒドを選択的に得るにはシリカだけが
特異的に有効な担体である。 すなわちその他の担体を用いた場合には一般的
にホルムアルデヒドの選択率が著しく低い。たと
えばγ−アルミナ、チタニア、シリカアルミナを
担体としてもちいると脱水反応によりジメチルエ
ーテルが多く生成しホルムアルデヒドの選択率を
大巾に低下せしめ、またマグネシアでは一酸化炭
素と水素への分降反応が優先しこれまたホルムア
ルデヒド合成触媒としては不適当である。これら
に対してシリカを担体として用いるとホルムアル
デヒドを高収率、高選択率で得ることができる。 担体に活性金属グループの酸化物を担持させた
触媒は種々の方法で調製することができる。一つ
の実施態様としては活性金属グループの塩類を水
もしくは適当な溶媒に溶解せしめ、これに担体を
加えてスラリー状とした後乾燥する。その後得ら
れた混合物を400℃〜1000℃の温度で好ましくは
500℃〜800℃の温度で焼成することによつて得ら
れる。また別の実施態様としては前述の金属の塩
類と担体(シリカの場合シリカゾル溶液も含む)
から共沈法ないし混練法により調製された混合物
を400℃〜1000℃の温度で好ましくは500℃〜800
℃の温度で焼成することによつても本発明にもち
いられる触媒を得ることができる。 本発明の反応は、通常気相流通式で実施され
る。反応条件に関しては触媒層温度で450〜650℃
であり500〜600℃が好適である。反応圧力には特
に制限はないが常圧ないし10Kg/cm2以下の加圧下
で実施するのが適当である。またメタノールは触
媒層へ気体として供給される。この際窒素やメタ
ンなどのような不活性ガスおよび/または水素で
稀釈して供給してもよい。メタノールの供給量は
反応器の大きさ形状にもよるが触媒1Kgあたり
0.1〜10Kg/hrが適当である。0.1Kg/hr未満では
実用的でなく10Kg/hrを超えるとメタノールの反
応率は低下する。反応器を出た反応ガスは冷却さ
れて通常の化学工業的方法によつてホルムアルデ
ヒド及び未反応のメタノールが回収される。 このようにして得られる生成物は10〜70wt%
のホルムアルデヒドおよび残余のメタノールから
なり、水分の含有量が1wt%以下であるようなホ
ルムアルデヒドのメタノール溶液として得ること
ができる。 また反応によつて水素が高収率で得られるた
め、反応のオフガスも熱源あるいはその他の化学
原料として有効に使用することが可能である。 本発明における触媒はメタノールの反応率が高
くきわめて高収率、高選択的にホルムアルデヒド
を得ることができる。触媒の寿命も優れており炭
素質の触媒上への沈着はほとんどみられない。ま
た銅系の触媒に生じ易い触媒ペレツト間の融着に
よるブロツキング現象も全く生じないことも大き
な特徴である。 以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明
するが本発明はこれらに限定されるものではな
い。 実施例1〜6、比較例1〜6 (1) 触媒調製法 触媒A(20%ZnO/SiO2−) 硝酸亜鉛14.6gを200mlの純水に溶解した後こ
れにあらかじめ300℃で5時間乾燥処理をしたシ
リカ20.0gを加える。このスラリー状の混合物を
70℃の湯浴上で1時間充分撹拌混合した後ロータ
リーエバポレーターにて減圧乾燥する。こうして
得られた固形物を電気炉をもちい空気気流中で
350℃で2時間600℃で5時間焼成処理をおこない
触媒Aを得た。触媒AのBET表面積は75m2/g
であつた。 なお、この触媒Aを調製するのに使用したシリ
カの性状は次のとおりである。 1 かさ比重 約0.50 2 気孔率 約60% 3 化学組成 SiO2 93〜95% Al2O3 約0.5% Fe2O3 0.5% Ig.Loss 4〜6% 4 BET表面積 110m2/g 触媒B(20%ZnO/BiO2−) 硝酸亜鉛14.6gを200mlの純水に溶解した後、
これにあらかじめ300℃で5時間乾燥処理をした
シリカ(触媒Aに使用したものと同じ)20.0gを
加え、さらに28%NH3水9.1gを純水50mlで希釈
した液を加える。 このスラリー状の混合物を70℃の湯浴上で1時
間充分撹拌混合した後ロータリーエバポレーター
にて減圧乾燥するこうして得られた固形物を電気
炉をもちい空気気流中で350℃2時間600℃で5時
間焼成処理をおこない触媒Bを得た。触媒Bの
BET表面積は65m2/gであつた。 触媒C(20%ZnO〓/SiO2−) 酢酸亜鉛10.8gを200mlの純水に溶解した後こ
れにあらかじめ300℃で5時間乾燥処理をしたシ
リカ(触媒Aに使用したものと同じ)20.0gを加
える。以下触媒Aと同様な方法で触媒Cを得た。 触媒CのBET表面積は78m2/gであつた。 触媒D(10%ZnO/SiO2−) 硝酸亜鉛7.3gを200mlの純水に溶解した後、こ
れにあらかじめ300℃で5時間乾燥処理をしたシ
リカ(触媒Aに使用したものと同じ)20.0gを加
える。以下触媒Aと同様な方法で触媒Dを得た。 触媒E(10%ZnO/MgO) 水酸化マグネシウムを800℃で5時間空気気流
中で焼成して酸化マグネシウムを得る。硝酸亜鉛
7.3gを200mlの純水に溶解した後、前述の酸化マ
グネシウム20.0gを加える。以下触媒Aと同様な
方法で触媒Eを得た。 触媒F(10%ZnO〓/SiO2−) 酢酸亜鉛5.4gを200mlの純水に溶解した後、こ
れにあらかじめ300℃で5時間乾燥処理をしたシ
リカ(触媒Aに使用したものと同じ)20.0gを加
える。 以下触媒Aと同様な方法で触媒Fを得た。 触媒G(20%ZnO/γ−Al2O3) 硝酸亜鉛14.6gを200mlの純水に溶解した後、
あらかじめ300℃で5時間乾燥処理をしたγ−ア
ルミナ20.0gを加える。このスラリー状の混合物
を70℃の湯浴上で1時間充分撹拌混合した後、ロ
ータリーエバポレーターにて減圧乾燥する。こう
して得られた固形物を電気炉をもちい空気気流中
で350℃2時間、600℃で5時間焼成処理をおこな
い触媒Gを得た。触媒Gにもちいたγ−アルミナ
の性状は以下のとおりであつた。 1 比表面積(m2/g) 170 2 化学組成(wt%) SiO2 0.03 Fe2O3 0.03 Na2O 0.28 Ig.Loss 1.5 触媒H(20%ZnO/SiO2−Al2O3(H)) 硝酸亜鉛14.6gを200mlの純水に溶解した後、
あらかじめ300℃で5時間乾燥処理をしたシリカ
アルミナ20.0gを加える。以下触媒Gと同様な方
法で触媒Hを得た。触媒Hにもちいたシリカアル
ミナの性状は以下のとうりであつた。 1 かさ比重(Kg/l) 0.6 2 比表面積(m2/g) 500 3 化学組成(wt%) Al2O3 13 Fe2O3 0.1以下 触媒I(10%ZnO/TiO2) 硝酸亜鉛7.3gを200mlの純水に溶解した後、あ
らかじめ300℃で5時間乾燥処理をしたチタニア
20.0gを加える。以下触媒Gと同様な方法で触媒
Iを得た。触媒Iにもちいたチタニアの性状は以
下のとうりであつた。 1 比表面積 180m2/g 2 結晶形 アモルフアス型 3 細孔分布 20〜38Å 70% 325〜550Å 20% 触媒J(酸化亜鉛) 硝酸亜鉛を電気炉をもちい空気気流中で350℃
2時間、600℃で5時間焼成処理をおこない触媒
Jを得た。 得られた触媒の比表面積は1m2/gであつた。 触媒K(酸化インジウム) 硝酸インジウム(In(NO33・3H2O)を電気炉
をもちい空気気流中で350℃2時間、600℃で5時
間焼成処理をおこない触媒Kを得た。 触媒L(20%In2O3/SiO2) 硝酸インジウム10.2gを200mlの純水に溶解し
た後これにあらかじめ300℃で5時間乾燥処理を
したシリカ(触媒Aに使用したものと同じ)20.0
gを加える。 以下触媒Aと同様な方法で触媒Lを得た。 以上、触媒A〜Lの調製について述べたが調製
後の触媒は24〜48メツシユの粒径に成形した後デ
シケータ中に保管した。 また比表面積の測定は200℃で30分窒素気流中
で脱水処理を行なつた後、モノソーブ(カンタク
ローム社製)を使用して測定した。 (2) 触媒反応試験 触媒2.0gに反応に不活性であることを確認し
た40〜60メツシユ・溶融アルミナ2.0gを混合し、
これを内径10m/mの石英製管型反応器に充填す
る。そしてこの反応器に150℃であらかじめ気化
混合させたメタノールと窒素の混合気体
(CH3OH/N2=35/65モル比)を250mmol/hr
常圧の条件で流通させ反応温度500℃〜600℃でメ
タノールの脱水素反応を行なつた。 反応器の出口ガスはそのまま保温されたガスサ
ンプラーによつて、APS−201 20% Flusin T
(ガスクロ工業社製)カラム3m及びモレキユラー
シーブ13Xカラム2mを使用した熱電導度型ガス
クロマトグラフに導入し、反応生成物であるホル
ムアルデヒド〔HCHO〕、ギ酸メチル、ジメチル
エーテル〔DME〕、水素〔H2〕、一酸化炭素
〔CO〕、メタン〔CH4〕及び未反応のメタノール
〔出口CH3OH〕、窒素の分析定量をおこなつた。 反応結果は表−1に示したが、いずれも設定温
度に到達後、8〜12時間反応を継続後の値であ
り、定常活性を示している。ガスクロマトグラフ
による分析では、ギ酸メチルはほとんど生成しな
かつたので表−1より省略した。 * CH3OH転化率(%)=(1〔出口CH3OH〕/〔HCHO〕
+〔〔CO〕+〔CH4〕+〔DME〕+〔出口CH3OH〕)×100
** HCHO収率(%)=〔HCHO〕/〔HCHO〕+〔CO〕+
〔CH4〕+〔DME〕+〔出口CH2OH〕×100 *** HCHO選択率(%)=〔HCHO〕/〔HCHO〕+〔CO
〕+〔CH4〕+〔DME〕×100 注 〔HCHO〕,〔CO〕,〔CH4〕,〔DME〕→
各々の成分の生成速度(mmol/hr) 〔CH3OH〕→反応管出口の未反応メタノー
ル(mmol/hr) 【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 酸素の非存在下においてメタノールの脱水素
    により、気相状でホルムアルデヒドを製造する方
    法において亜鉛および/またはインジウムの酸化
    物をシリカに担持させた触媒を使用することを特
    徴とするホルムアルデヒドの製造方法。
JP58113838A 1983-06-23 1983-06-23 ホルムアルデヒドの製造法 Granted JPS606629A (ja)

Priority Applications (4)

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JP58113838A JPS606629A (ja) 1983-06-23 1983-06-23 ホルムアルデヒドの製造法
US06/623,327 US4544773A (en) 1983-06-23 1984-06-22 Process for producing formaldehyde
DE8484304244T DE3470031D1 (en) 1983-06-23 1984-06-22 A process for producing formaldehyde
EP84304244A EP0130068B1 (en) 1983-06-23 1984-06-22 A process for producing formaldehyde

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0733343B2 (ja) * 1985-03-08 1995-04-12 ポリプラスチックス株式会社 ホルムアルデヒドの製造方法
JP2682039B2 (ja) * 1988-08-24 1997-11-26 東レ株式会社 天然型アブシジン酸の製造方法

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