JPH0569815B2 - - Google Patents

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JPH0569815B2
JPH0569815B2 JP827712A JP771282A JPH0569815B2 JP H0569815 B2 JPH0569815 B2 JP H0569815B2 JP 827712 A JP827712 A JP 827712A JP 771282 A JP771282 A JP 771282A JP H0569815 B2 JPH0569815 B2 JP H0569815B2
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JP
Japan
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palladium
catalyst
alumina
nitrite
surface area
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JP827712A
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Japanese (ja)
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JPS57142943A (en
Inventor
Antonii Kapikaku Ruisu
Piitaa Henrii Josefu
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Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
Original Assignee
Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
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Publication date
Application filed by Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC filed Critical Union Carbide Chemicals and Plastics Technology LLC
Publication of JPS57142943A publication Critical patent/JPS57142943A/en
Publication of JPH0569815B2 publication Critical patent/JPH0569815B2/ja
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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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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はシユウ酸ジエステルを製造する新規方
法に関するものである。更に詳しくは本発明は低
い表面積を有するα−アルミナ(担体)に担持さ
せたパラジウム触媒の存在における圧力の下で一
酸化炭素を亜硝酸エステルと接触させることによ
り成るシユウ酸ジエステルを製造する方法に関す
るものである。 シユウ酸ジエステル(オキザレート)の製造
は、これらの化合物が種々の用途を有することの
ために特に関心があるものである。これらのジエ
ステルはシユウ酸、オキザミドまたはエチレング
リコールのような重要な化合物の製造原料として
役立つのみならず、これらジエステルは染料、医
薬品およびその他の中間体としてもまた広汎な用
途を有するものである。 本発明以前に、シユウ酸ジエステルすなわちオ
キザレートを液相反応で製造するために種々の触
媒、共触媒、反応促進剤その他を使用する多くの
方法が既に提唱されている。しかし、これら慣用
の方法には他の慣用液相方法からも期待されうる
ような多量の副産物の生成を伴う欠点がある。 シユウ酸ジエステルを液相で製造すべく企画さ
れた特に興味ある方法は、米国特許第4138587号
明細書に開示されている。この特許はシユウ酸ジ
エステルを生ぜしめるために、固体のパラジウム
属の金属またはその塩、分子状酸素、アルコール
および一酸化炭素の存在において、促進剤として
硝酸または酸化窒素を使用するのである。都合の
悪いことに、この方法には液相方法であるため触
媒の溶解に基づく損耗、多量の副産物の生成、生
成物の低収率例えば数%のような低効率等の如く
重要な実施上の面での種々の欠点がある。 米国特許第4229591号明細書には、気相方法が
開示されている。この特許方法は、亜硝酸のエス
テルを金属パラジウムまたはその塩を含有する固
体触媒の存在において常圧および50℃〜200℃の
温度で一酸化炭素と接触させることを包含するも
のであり、これに使用される亜硝酸のエステルは
1〜8個の炭素原子を有するアルコールの亜硝酸
エステルである。 前記の方法は液相方法に較べて有利ではある
が、この方法は、そのような異相気相方法に使用
される触媒にはその担体によつて呈される役割と
区別することができない。このことはこの特許の
実施例を見ればよくわかる。その実施例1〜24に
は種々のパラジウム触媒が述べられているが、
各々の場合このパラジウム触媒における担体とし
ては炭素かSiO2かのいずれかが使用されている。
この特許明細書はアルミナ、ケイソー土、軽石、
ゼオライトおよび分子フルイについても記載され
ている。しかし明らかなように、これら担体の広
い一般的表示にはその内のいずれの担体が他の担
体に優る利点があるかについては全く記載されて
いない。ところで炭素およびシリカ(SiO2)担
体は、酸性担体であつて高度の表面積(10m2/g
以上)を有するものである。またこの特許には例
えば担体としてアルミナについても述べてはある
が、これには高度の表面積を有する酸性アルミナ
(γ−アルミナ)、繊維状アルミナからα−アルミ
ナまでに及ぶ広汎な種類の物質が包含されるので
ある。 本発明は気相異相反応によるシユウ酸ジエステ
ルを製造する方法に関するものであつて、この方
法は低い表面積を有するα−アルミナ(担体)上
に沈積させた金属パラジウムから成る固体パラジ
ウムまたはその塩の担持触媒の存在において加圧
の下および約50℃ないし約200℃の温度にて亜硝
酸の蒸気状アルキルエステルを一酸化炭素と接触
させることより成る。かくてこの方法では亜硝酸
エステルを造るのに使用したアルコールに相当す
るアルキル部分を有するシユウ酸ジアルキルを回
収するのである。 更に詳しくは本発明によれば、気相における亜
硝酸エステルと一酸化炭素とからシユウ酸ジエス
テルの生成(すなわちオキザレート法)におい
て、低表面積(例えば約10m2/g以下)を有する
α−アルミナ(担体)上に沈積させたパラジウム
触媒を使用することにより、該ジエステル生成物
への高い転換率、より長い触媒寿命、副生成物の
低い生成率および低パラジウム含有量の触媒の使
用可能性等の種々の利点が得られることが判明し
た。(この明細書で「蒸気状態」または「気相」
なる表現を用いた場合にはこれら同一の意義を有
するものである。) 本発明方法で使用する亜硝酸エステルは慣用の
合成法によつて造り、或いは以下述べうようなア
ルコールとの反応によつてその場で亜硝酸エステ
ルを生ずる窒素化合物の形態にて反応系に提供し
てもよい。 亜硝酸エステルを造るのに使用できる窒素化合
物或はその場で該亜硝酸エステルを生ぜしめるの
に使用できる窒素化合物の例としては、一酸化窒
素、二酸化窒素、三酸化二窒素、四酸化二窒素お
よびこれらの水和物等がある。一酸化窒素を使用
する場合には、所要の窒素化合物を生ぜしめるた
めに、これと分子状酸素とを併用することが必要
である。 この亜硝酸の好ましいエステルは、亜硝酸アル
キルを生ずる飽和の1価脂肪族アルコールから誘
導されたエステル、例えば1〜8個の炭素原子を
有する飽和の1価開鎖脂肪族アルコールまたは1
〜8個の炭素原子を有する脂環式アルコールから
誘導されたエステルである。そして最も好ましい
亜硝酸エステルは、メタノールまたはエタノール
から造られたエステルである。このアルコール成
分としては、メタノール、エタノール、n−プロ
パノール、イソプロパノール、n−ブタノール、
イソブタノール、第2級ブタノール、第3級ブタ
ノール、n−アミルアルコール、イソアミルアル
コール、ヘキサノール、オクタノールおよびその
他のような脂肪族アルコール類ならびにシクロヘ
キサノール、メチルシクロヘキサノールなどのよ
うな脂環式アルコール類である。これらのアルコ
ールはこの反応を阻害しない例えばアルコキシ基
のような置換基を含有していてもよい。 これらの亜硝酸エステルを調製する方法は、そ
の亜硝酸エステルがパラジウム触媒に悪影響を与
える硝酸のような有害な成分を含有していない限
り狭く限定はいらない。 上記亜硝酸エステルは、任意慣用源から得られ
る一酸化炭素と共に本発明方法の反応に使用す
る。これは純粋のものでも、少量の水素を含有し
ていてもよく、且つ(或は)窒素、二酸化炭素お
よびその他の如き不活性ガス状希釈剤にて希釈さ
れていてもよい。この反応帯域における一酸化炭
素の濃度は、狭い範囲に限定されるものではな
く、そしてこれは約1容量%ないし約99容量%の
広い範囲に亘ることができる。典型的にはこの一
酸化炭素の濃度は約10容量%ないし約95容量%で
あり、この場合反応混合物中の一酸化炭素の実際
の濃度は、使用される亜硝酸アルキル、その濃
度、この方法に使用する触媒、不活性ガス状希釈
剤の濃度および選択された方法条件に依存する。 このオキザレート方法は反応を程よく緩和して
爆発性混合物の生成を予防し、且つ所望しない副
産物の過剰生成を防止するために、不活性のガス
状希釈剤の存在下で実施することが好ましい。こ
のための不活性ガス状希釈剤はそれが該亜硝酸エ
ステルの製造の際に使用されなかつた場合には、
この亜硝酸エステルと一緒に添加してもよい。こ
の不活性希釈剤としては窒素、二酸化炭素または
他の不活性ガス状化合物を使用することが好まし
い。二酸化炭素を使用することは、これが窒素に
比較して、より高い熱容量を有するから好まし
い。不活性のガス状希釈剤は、上述の諸目的を提
供するのに充分な量にて使用する。不活性ガス状
希釈剤は、この方法に約0(零)ないし約99容量
%が不活性ガス状希釈剤から成るように使用しう
る。代表的には、この不活性ガス状希釈剤の濃度
は約1容量%ないし約90容量%であるが、その使
用する実際の濃度は一酸化炭素の濃度について先
に述べたように選択する。 このオキザレート方法は一般に約50℃と約200
℃との間の温度、そして好ましくは約75℃と約
150℃との間で行う。 その反応圧力としては一般に大気圧
(14.7psia)または約1気圧(14.7psia)と約7気
圧との間、そして最も好ましくは約1.気圧と4気
圧との間の圧力のような大気圧以上の圧力を採用
する。しかし所望によつて減圧状態も採用しう
る。 シユウ酸のジエステルを生ぜしめるこの蒸気状
態の反応は、好ましくは有害量の水が存在しない
オキザレート生成反応帯域を提供することによつ
て好適に実施される。或る量の水は黙認しうる
が、亜硝酸エステル生成反応帯域内で生ずる水の
量は有害であるので、その水の充分な量はこれを
オキザレート生成反応帯域に導入するに先立つて
除去するがよい。このことは亜硝酸アルキルの生
成後に水凝縮器(蒸気と液体との分離器の如き)
の使用、或は他の駆水方法の使用によつて達成し
うる。シユウ酸ジエステルの生成のための蒸気状
態反応に対して有害な水の量は、一部は亜硝酸エ
ステル、温度、圧力その他の選択によつて測定し
うる。一般に有害量の水は、非有害量の水が存在
する場合のオキザレート生成率と比較した場合、
オキザレートの生成率に認識しうる程の変化をも
たらすような水の量である。そして、このオキザ
レート生成反応帯域内の水の量は、好ましくは全
反応容積を基準にして約5.0容量%以下、更に好
ましくは約2.0容量%以下、そして更に最も好ま
しくは約1.0容量%以下である。 本発明方法は固定触媒床、または浮遊触媒床の
ような動的触媒床を備えた管状反応器の中で実施
するがよい。粒状触媒は反応温度の調節を有効に
するために不活性担体または他の不活性物質の粒
子にて希釈してもよい。 この反応方法を生起させるための接触時間また
は滞留時間は一般に約30秒以下、好ましくは約
0.05秒と約10秒との間である。しかしこれよりも
長い時間または短い時間も採用しうる。 触 媒 一般的に言えば、この方法に使用する特定触媒
は低表面積を有する粒状のα−アルミナ(担体)
上に沈積させた金属パラジウムまたはその塩類で
ある。 この触媒担体は反応条件の下で反応成分および
生成物に対し本質的に不活性であつて一般に巨多
孔性(マクロポーラス)と呼ばれるものであつ
て、担体1g当り約10m2以下、そして好ましくは
約5m2以下の低表面積を有する多孔性物質から構
成されている。この表面積はプルノーエル・S、
エメツトP.氏およびテラーE.氏によるジヤーナ
ル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエテイ
第60巻第309〜316ページ(1938年)所載の慣用の
B.E.T.法によつて測定される。 ここに「低表面積」とは、1g当り約10m2以上
には達しない表面積、好ましくは1g当り約
0.001m2ないし約10m2の範囲、更に最も好ましく
は1g当り約0.01m2ないし約5m2の表面積を有す
る担体を特徴づけるために使用する術語である。 本発明方法に使用しうるα−アルミナは、成る
べくはα−アルミナ粒子の凝集物であつて、これ
は例えばシリカまたは重土(酸化バリウム)
(baryta)と一緒に融着またはセメント化されて
いてもよい。 多くの場合、この好ましい担体は例えば米国特
許第2294383号、第3172893号、第3332887号、第
3423328号およひ第3563914号の各明細書のような
特許文献に述べられているα−アルミナがその最
たるものである。 現在までの使用する該α−アルミナ担持体は、
その化学的組成および結晶構造は慣例のものであ
る。これらの物理的特徴は上述した助変数(パラ
メータ)の範囲内にある。特にこの担持体の気孔
度はその1g当り約0.1c.c.と約0.8c.c.との間、好ま
しくは0.2c.c.と約0.6c.c.との間であり、またその表
面積は1g当り約0.3m2と約10m2との間、好まし
くは1g当り約0.6m2ないし8m2であり、この担
持体の孔の平均大きさは約0.05ミクロンないし約
200ミクロン、そしてこれら孔の主要割合は約
0.05ミクロンないし約200ミクロンの大きさを有
するものであり、その好ましい平均孔の大きさは
約0.1ミクロンないし約60ミクロンまたはそれ以
上である。 担体上に沈積させる金属パラジウムまたはその
塩は、代表的には小さい粒子の形態のものであ
る。沈積した金属パラジウムまたはその塩の粒子
の大きさおよびこれら粒子の相対的部数は一般に
この触媒の完成のために重要である。一般に言え
ばこの分散度が大きければ大きい種目的物の生産
率が高められる。担体上へのこれら粒子の実際の
分散は、その担体の表面特性に関係があるものと
信ぜられている。 担体の表面へのパラジウムまたはその塩類の沈
積は種々の技術によつて達成することができる
が、これにはしばしば採用される2方法がある。
その内の一つは担体をパラジウム溶液にて含浸
し、次にこのように含浸した担体を熱処理するこ
とによつて担体上にパラジウムの沈積を効果あら
しめるものであり、他の一つはパラジムウを最初
スラリ状にし、これにてパラジウムの粒子を担体
上に沈積させ、その後でその担体を加熱し、以つ
て存在する液体を除去して担体の表面に定着させ
ることによつて担体にパラジウム粒子の被覆を生
ぜしめるものである。これら種々の処理方法は米
国特許第2773844号、第3207700号、第3501407号、
第3664970号(または英国特許第754593号)およ
び第3172893号の各明細書に例示されている。 担体によつて提供される表面積は、種々の触媒
の発達に著しく関心あるものである。触媒担体の
この種クラスの表面積に関する記載は、米国特許
第2766261号明細書(これはに1g当り0.002〜10
m2の表面積が好適であると述べてある。)、米国特
許第3172893号明細書(これには35〜65%の気孔
度および孔の直径80〜200ミクロンが述べられて
いる。)、米国特許第3725307号明細書(これには
1g当り1m2以下の表面積および10〜15ミクロン
の平均孔直径が述べられている。)、米国特許第
3664970号明細書(これには孔の直径が1〜30ミ
クロンの範囲である孔が少くとも90%で、孔の最
低気孔率が約30%である担体が使用されてい
る。)、および米国特許第3563914号明細書(これ
には1g当り1m2以下の表面積、0.23ml/gの容
積および0.074mmと0.30mmとの間の大きさの粒子
を有する触媒担体が使用されている。)等にある。 米国特許第4038175号明細書には、パラジウム
またはα−アルミナ担体の表面に分散させたパラ
ジムウ金属を使用する水素化方法が開示されてい
る。そしてその第3欄第42行から始まり第4欄第
24行までの記載および第5欄第2行ないし第8欄
第22行の記載はα−アルミナおよびそこに開示さ
れている触媒の製法に関する記載であるが、これ
らは本発明の実施にも採用しうるものであるので
参考としてここに組み入れる。 担体の選択に関しては、その担体の化学的組成
についての狭い制御は不必要である。そしてα−
アルミナを基礎とする担体が極めて好ましい。そ
の内最も好ましいα−アルミナ担体は少くとも80
重量%のα−アルミナを含有し、その残部が二酸
化ケイ素、種々のアルカリ酸化物、アルカリ土類
金属酸化物、酸化鉄および他の金属酸化物ならび
に非金属酸化物の混合物であるような極めて高純
度のものである。少くとも約98重量%の純度を有
し、その残りの成分がシリカ、アルカリ金属の酸
化物(例えば酸化ナトリウム)および痕跡量の他
の金属および非金属不純物から成るα−アルミナ
担体は本発明の実施に甚だ好適である。このよう
な担体の広汎な種類が市場で入手できる。これら
の担体は粒状化されたものであつてペレツト押し
出した粒子、球体、リング状、円筒リングおよび
その他の形態をなすものが望ましい。この担体の
大きさは約0.16cmないし1.27cmの大きさである。
担体の大きさは、採用される反応器の型に応じて
選定される。一般に固定床反応器の使用に対して
は工業的操作に用いられる代表的な管状反応器の
場合0.32cmないし0.95cmの範囲の大きさの粒子が
好ましい。一本化担体はその熱伝導特性のために
有利であることが判つた。 本発明に使用するパラジウム触媒を調製するに
は種々の方法を採用しうる。これらの方法の代表
的なものが米国特許第4038175号明細書に開示さ
れている。 次に最も普通の2方法について述べる。 (1) 多孔性触媒担体に所望重量のパラジウムを沈
積させるに充分な量のパラジウム塩と、溶媒ま
たは溶解剤とから成る溶液にて該担体を含浸
し、その後所望によりこのように含浸した担体
を熱処理することにより、該パラジムウ塩の少
くとも1部分を担体の表面上で金属パラジウム
に変ぜしめるか、 (2) パラジウムを含有する懸濁液またはスラリか
ら担体上にパラジウムの被覆を施し、次にその
担体を上述のように熱処理に掛ける。 担体への含浸方法は被覆方法よりもパラジウム
が一そう有効に利用されるから、パラジウムを沈
積させるのに一般に好ましい技術である。なお被
覆方法では担体の内部表面へのパラジウムの実質
的沈積を有効に行うことが一般に不可能である。
しかもこの方法で被覆された触媒は機械的磨擦に
よりパラジウムが損耗し易い。 担体に含浸させるのに使用するパラジウム溶液
は一般に溶媒または錯化/可溶化剤の中からパラ
ジウムの塩または錯化合物から成る。これに使用
する特定パラジウムの塩または錯化合物について
は別に制限はない。これは例えばパラジウムの硝
酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物、リン酸塩、種々の
カルボン酸塩例えばパラジウムの酢酸塩、安息香
酸塩、シユウ酸塩、クエン酸塩、フタル酸塩、乳
酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩および高級脂肪酸
塩類或はパラジウムのアセチルアセトネートおよ
びその他の類似物等から選択し得る。本発明方法
に使用するパラジウム触媒を調製するには任意の
パラジウム塩を使用しうるが、その出来上つた触
媒がハロゲン殊に塩素およびイオウを実質上含有
しないものであるように触媒を調製することが望
ましい。ハロゲンまたはイオウ原子が存在すれば
本発明で目的とするシユウ酸ジエステルの生成を
阻害する。加うるにハロゲンまたはイオウ原子の
存在はカルボン酸塩、ギ酸塩およびその他の如き
有害な副産物の生成が増し、その結果シユウ酸ジ
エステルの収量減をもたらす。故にハロゲン原子
またはイオン原子の濃度は担体上に沈積させたパ
ラジウムを基準にして約10重量ppm以下とするの
が好ましい。 担体上に沈積させるパラジウムの量には狭い制
限は不要であつて、これは金属パラジウムとして
計算して約0.001〜約10重量%、好ましくは約
0.01〜約5重量%、そして最も好ましくは約0.1
〜約0.2重量%の範囲である。 パラジウムまたはその塩による触媒担体の含浸
後に、かく含浸した担体粒子を、吸収されなかつ
た溶液またはスラリから分離する。これは過剰の
含浸用媒体を吸搾するか、或は過または遠心分
離のような分離技術によつて便利に達成できる。
次にその含浸した担体を一般には熱処理(例えば
焙焼)によつて、所望により、パラジウム塩を分
解または還元して金属パラジウムに変ぜしめる。
このような熱処理は空気、窒素、水素、二酸化炭
素雰囲気またはこれらの組合せ気中で都合よく行
いうる。このような熱処理には、これらのガスの
静的または流動的気中にて還元が有効に行われる
ような装置を用いうる。 本発明の実施に使用しうる代表的なα−アルミ
ナ担体は次の化学的組成および物理的性質を有す
るものであり、ここにはこれを担体Aとして表現
する。担体Aの化学的組成 重量% α−アルミナ 98.5 二酸化ケイ素 0.74 酸化カルシウム 0.22 酸化ナトリウム 0.16 酸化鉄 0.14 酸化カリウム 0.04 酸化マグネシウム 0.03担体Aの物理的性質 表面積(1) 〜0.3m2/g 気孔の容積(2)(或は水吸収量) 〜0.50c.c./g 充填密度(3) 0.70g/ml 中位気孔の直径(4) 21ミクロン 気孔の大きさ分布、全気孔容積のパーセント
(%)気孔の大きさ(ミクロン) 全気孔容積(%) 0.1〜1.0 1.5 1.0〜10.0 38.5 10.0〜30.0 20.0 30〜100 32.0 >100 8.0 上記の表における(1)〜(4)は次のように値であ
る。 (1) S.J.グレツグ氏およびK.S.W.シング氏による
アカデミツク・プレス(1967)第316〜321ペー
ジの「吸収、表面積および気孔性」に記載の測
定法による。 (2) ASTMC20−46に記載されている測定法によ
る。 (3) 既知容積の容器中の担体の重量を慣用の測定
に基いて計算した値。 (4) C.Orrジユニア氏によるパウダ・テクノロジ
ー第3巻第117〜123ページ(1970)の「アツプ
リケーシヨン・オブ・マーキユリ・ペネトレー
シヨン・ツー・マテリアルス・アナリシス」に
記載の測定法による。 担体に含浸させるのに使用する溶液は、それに
よる完全触媒がパラジウムの所望量を含有するよ
うな濃度に調製する。或る与えられた担体に対す
る溶液中のパラジウムの必要濃度は既知または容
易に測定される担体の充填密度(g/c.c.)および
気孔容積から算出する。含浸用溶液中のパラジウ
ムの総てが担体上に沈積するものと仮定すれば、
その溶液に必要なパラジウムの量は約0.001〜10
%のパラジウムがその担体上に提供されるように
算出すればよい。 担体上に沈積した金属パラジウムまたはその塩
の粒子の大きさおよびそのパラジウムの分布状態
は、採用された触媒調製方法に依存する。かくて
溶媒および(または)錯化合化剤、パラジウム
塩、熱処理条件、ならびに触媒担体等の特定選択
は、それによつて得られるパラジウム粒子の大き
さに可成りの程度影響を与える。シユウ酸ジエス
テルの生成に対し一般に関心ある触媒については
約10000オングストロム以下のパラジウム粒子大
きさから成るものの分布が好ましい。しかし、シ
ユウ酸ジエステルを製造するのに触媒の有効性に
及ぼすパラジウムの粒子の大きさおよび分布の役
割は未だ明らかには理解されていない。パラジウ
ム粒子は、その触媒が触媒反応に使用される場合
に触媒の表面で移動してその粒子の大きさおよび
形状に著しい変化を起こすことのある事実から、
パラジウム粒子の大きさは触媒的性能に及ぼす影
響に重大な因子となつたり、ならなかつたりす
る。パラジウムの高度の分布は好ましいと考慮さ
れる。 本発明方法を次の実施例によつて更に具体的に
説明する。但しこれらの実施例は本発明の単なる
説明のためのものであり、これによつて本発明を
何等限定するつもりはない。 実験方法 次の各実施例は長さ4フイート(約122cm)、内
径1インチ(2.54cm)のステンレス鋼の管で造つ
た管状反応器の中で行い、下方への流下状態にて
操作した。この反応器の頂点(入口)にはガラス
球を充填して、亜硝酸アルキル(不活性ガス状希
釈剤)および一酸化炭素の混合物を触媒床に導入
する以前に予熱する帯域として役立たせた。この
触媒床は各実施例に示しているといるように、担
持されたパラジウムの共用触媒10c.c.を多孔性グラ
スウールの軽いつめ物によつて定置させて調製し
た。この管状反応器は均等な加熱が達成されるよ
うに電気抵抗とヒーターによつて包んだ液体含有
ジヤケツトの中に保持した。この触媒床の温度は
その中に設置した熱電対によつて測定した。亜硝
酸アルキルはその液状亜硝酸アルキル(飽和器)
の中にCO/N2混合物を通過させることによつて
導入し、それによつてCOとN2と亜硝酸アルキル
とから成る蒸気状態のガス流を形成させた。 実施例 1〜6 これらの実施例1〜6に使用する触媒調製のた
めに次の触媒製造方法を行つた。 実施例1〜6に使用した触媒は、担体としては
次の化学的組成および物理的性質を有するノート
ンLA4102α−アルミナ(U.S.標準8−20メツシ
ユ)を使用して製造した。化学的組成 重量(%) α−アルミナ 99.6 二酸化ケイ素 0.01 酸化カルシウム 0.07 酸化ナトリウム 0.21 酸化鉄 0.05 酸化カリウム 0.03 酸化マグネシウム 0.01物理的性質 表面積 〜1.0m2/g 見掛け気孔度(1%) 〜50〜56 見掛け密度(g/c.c.) 1.7〜2.0 充填密度(ボンド/立方フイート) 67〜73 なお、ポンドは約453g、そしてフイートは約
30cmとして大略換算する。 触媒を造るには丸底フラスコに臼および杵を用
いて破砕したノートンLA4102担体800gを容れて
加熱ランプを用い真空の下で約60℃に加熱した。
別にパラジウムアセチルアセトネート(11.45g)
を70℃のトルエン280c.c.に溶解し、その熱い溶液
を前記の熱いアルミナ粒子に注入器を通してフラ
スコを振りながら添加した。得られた混合物を30
分間放置した後、開放皿に移した。N2を通じた
オーブンの中でこの触媒を85℃で1時間、110℃
で2時間、そして最後に150℃で2時間加熱した
後室温に冷却した。次にこの触媒を石英管に入
れ、窒素と空気との50:50容量部混合気流中で45
分間500℃に加熱した。その流気量は一般に約200
c.c./分である。次にこの触媒を100%空気中で3
時間、次いで100%N2中で15分間500℃に加熱し
た。これを更に100%H2の下で3時間500℃に加
熱し、その後で100%N2の下で80℃に冷却し、更
に室温まで冷却した。 これら実施例1〜6の工程の助変数(パラメー
タ)およびその結果を後で表に揚げる。 比較実施例 7〜12 この比較実施例7〜12は上記本発明実施例1〜
6の結果を、高い表面積値すなわち1g当り10m2
以上の表面積を有する担体を用いて調製した触媒
の使用によつて得た結果と比較するために行つた
ものである。 この比較実施例7および8で使用した触媒は担
体として次の性質を有するコロンビア(TM)カ
ーボン(ユニオン・カーバイド・コーポレーシヨ
ン製)を用いて調製した。性 質 表面積(m2/g) 〜1000 水分(3)(最高%) 2.0 活性度(1)(最低%) 0.05 硬度(5)(最低) 90 灰分(4)(最高%) 2.0密度(2)(最高g/c.c.) 0.51 (1)は四塩化炭素活性度であつて、これはこの担
体が0℃にてこの蒸気にて飽和させた乾燥空気か
ら35℃にて吸収した四塩化炭素の重量%を表わ
す。 (この値はこの活性炭素の吸着能力の相対的標示
として使用することができる。) (2)の密度は一定の容器に収容することのできる
1単位容積当りの最高重量である。 (3)は採取した試料(サンプル)を150℃で6時
間加熱した後の重量減を水分含有量と見なしたも
のである。 (4)は全灰分であつて、これは空気中で500℃で
焼成した後に残る残渣の重量(%)を表わす。 (5)の硬度はこの炭素の試料の機械的破砕に対す
る抵抗値である。この硬度数値は鋼鉄球と共に一
定時間機械的撹拌を行つた後に残留する平均直径
粒子をパーセント(%)として表わしたものであ
る。 比較実施例7で使用した触媒は次のようにして
調製した。 炭素担体10gを真空の下で加熱ランプにて加熱
した丸底フラスコに容れ、0.429gのパラジウム
アセチルアセトネートを70℃の熱いトルエン12c.c.
に溶解して得た溶液を注入器を用いて前記の炭素
にフラスコを振りながら添加した。得られた物質
をフード付開放皿の中で1時間85℃に加熱し、次
に115℃で2時間加熱した。次にこの触媒を石英
管に入れて次の順序で処理した。(この場合のガ
ス流は一般に約200c.c./分であつた。) 1 50:50のH2/空気流の下で30分間350℃、次
に更に30分間以上350℃に保持する。 2 100%空気流の下で350℃に4時間、そして 3 100%窒素(N2)流の下で350℃に30分間保
持し、次に室温に冷却する。 比較実施例8で使用した触媒の調製は、上述の
炭素担体10gを室温で真空の丸底フラスコに容れ
た。別に蒸留水6.0c.c.と濃塩酸6.0c.c.との混合物に
40℃にて0.250gのPdCl2を溶解した。この溶液を
上記炭素に該フラスコを振りながら注入器を通し
て添加し、次に開放した皿に移し、85℃で1時
間、115℃で2時間、150℃で2時間、そして更に
2時間200℃に保持した。次いでこの触媒を石英
管に移して次の順序で処理した。(そのガス流は
一般に約200c.c./分であつた。) 1 50:50のN2/H2混合気流中350℃で1時間、
次に350℃で1時間保持し、 2 100%の空気流中350℃で4時間、そして 3 100%のN2気流中で80℃に冷却し、更に室温
まで冷却した。 これら比較実施例7〜12の工程助変数(パラメ
ータ)およびその結果を表に揚げる。
The present invention relates to a new method for producing oxalic acid diesters. More particularly, the present invention relates to a process for producing oxalate diesters by contacting carbon monoxide with nitrite esters under pressure in the presence of a palladium catalyst supported on alpha-alumina (support) having a low surface area. It is something. The production of oxalic acid diesters (oxalates) is of particular interest because of the variety of uses these compounds have. Not only do these diesters serve as raw materials for the production of important compounds such as oxalic acid, oxamide or ethylene glycol, but they also have extensive use as dyes, pharmaceuticals and other intermediates. Prior to the present invention, many methods have been proposed for producing oxalate diesters or oxalates in liquid phase reactions using various catalysts, cocatalysts, reaction promoters, and the like. However, these conventional processes suffer from the drawbacks associated with the production of large amounts of by-products, as can be expected from other conventional liquid phase processes. A particularly interesting process designed to produce oxalic acid diesters in the liquid phase is disclosed in US Pat. No. 4,138,587. This patent uses nitric acid or nitrogen oxide as promoters in the presence of solid palladium metal or its salts, molecular oxygen, alcohol and carbon monoxide to produce oxalic acid diesters. Unfortunately, because it is a liquid phase process, this process has important practical problems such as loss due to dissolution of the catalyst, production of large amounts of by-products, and low product yields, e.g., low efficiency of a few percent. There are various drawbacks in terms of. US Pat. No. 4,229,591 discloses a gas phase process. The patented process involves contacting an ester of nitrous acid with carbon monoxide at normal pressure and a temperature between 50°C and 200°C in the presence of a solid catalyst containing metallic palladium or a salt thereof; The esters of nitrous acid used are nitrous esters of alcohols having 1 to 8 carbon atoms. Although said process has advantages over liquid phase processes, it cannot be distinguished from the role played by the catalyst and its support used in such heterophasic gas phase processes. This can be clearly seen by looking at the examples of this patent. Various palladium catalysts are described in Examples 1 to 24,
In each case either carbon or SiO 2 is used as support in the palladium catalyst.
This patent specification covers alumina, diatomaceous earth, pumice,
Zeolites and molecular fluorites are also described. As can be seen, however, the broad general description of these carriers is silent on the advantages of any one of them over the other. By the way, carbon and silica (SiO 2 ) supports are acidic supports with a high surface area (10 m 2 /g
above). The patent also mentions alumina as a carrier, for example, but this includes a wide variety of materials ranging from high surface area acidic alumina (gamma-alumina), fibrous alumina to alpha-alumina. It will be done. The present invention relates to a method for producing oxalic acid diesters by a gas-phase heterophase reaction, which method involves supporting solid palladium or its salts, consisting of metallic palladium deposited on α-alumina (support) having a low surface area. It consists of contacting a vaporous alkyl ester of nitrous acid with carbon monoxide under pressure and at a temperature of about 50°C to about 200°C in the presence of a catalyst. This process thus recovers dialkyl oxalate having an alkyl moiety corresponding to the alcohol used to make the nitrite. More specifically, according to the present invention, in the production of oxalate diester from nitrite and carbon monoxide in the gas phase (i.e., the oxalate process), α-alumina (e.g., less than about 10 m 2 /g) having a low surface area (e.g., about 10 m 2 /g or less) is used. The use of a palladium catalyst deposited on a support provides advantages such as high conversion to the diester product, longer catalyst life, lower production of by-products and the possibility of using catalysts with low palladium content. It has been found that various advantages are obtained. (In this specification, "vapor state" or "gas phase"
These expressions have the same meaning. ) The nitrite ester used in the method of the present invention can be prepared by conventional synthetic methods, or introduced into the reaction system in the form of a nitrogen compound that produces the nitrite ester in situ by reaction with an alcohol as described below. May be provided. Examples of nitrogen compounds that can be used to make nitrite esters or to generate nitrite esters in situ include nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, and dinitrogen tetroxide. and their hydrates. When using nitric oxide, it is necessary to combine it with molecular oxygen in order to generate the required nitrogen compounds. Preferred esters of nitrous acid are esters derived from saturated monohydric aliphatic alcohols yielding alkyl nitrites, such as saturated monohydric open-chain aliphatic alcohols having from 1 to 8 carbon atoms or
Esters derived from cycloaliphatic alcohols having ~8 carbon atoms. And the most preferred nitrite ester is an ester made from methanol or ethanol. This alcohol component includes methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol,
In aliphatic alcohols such as isobutanol, secondary butanol, tertiary butanol, n-amyl alcohol, isoamyl alcohol, hexanol, octanol and others and alicyclic alcohols such as cyclohexanol, methylcyclohexanol, etc. be. These alcohols may contain substituents, such as alkoxy groups, which do not inhibit this reaction. The method of preparing these nitrite esters need not be narrowly limited as long as the nitrite esters do not contain harmful components such as nitric acid that adversely affect the palladium catalyst. The nitrite ester is used in the reaction of the process of the invention with carbon monoxide obtained from any conventional source. It may be pure, contain small amounts of hydrogen, and/or diluted with inert gaseous diluents such as nitrogen, carbon dioxide, and others. The concentration of carbon monoxide in the reaction zone is not limited to a narrow range and can range over a wide range from about 1% by volume to about 99% by volume. Typically this concentration of carbon monoxide is from about 10% by volume to about 95% by volume, where the actual concentration of carbon monoxide in the reaction mixture depends on the alkyl nitrite used, its concentration, and the method. depending on the catalyst used, the concentration of inert gaseous diluent and the process conditions selected. The oxalate process is preferably carried out in the presence of an inert gaseous diluent in order to moderate the reaction and prevent the formation of explosive mixtures and to prevent excessive production of undesired by-products. An inert gaseous diluent for this purpose, if it is not used during the production of the nitrite ester,
It may be added together with this nitrite. Preference is given to using nitrogen, carbon dioxide or other inert gaseous compounds as the inert diluent. The use of carbon dioxide is preferred as it has a higher heat capacity compared to nitrogen. The inert gaseous diluent is used in an amount sufficient to provide the purposes mentioned above. An inert gaseous diluent may be used in this method such that from about 0 to about 99% by volume consists of the inert gaseous diluent. Typically, the concentration of this inert gaseous diluent will be from about 1% by volume to about 90% by volume, although the actual concentration used will be selected as described above for the concentration of carbon monoxide. This oxalate method generally operates at about 50°C and about 200°C.
℃ and preferably between about 75℃ and about
Perform between 150℃ and 150℃. The reaction pressure is generally above atmospheric, such as at atmospheric pressure (14.7 psia) or between about 1 atm (14.7 psia) and about 7 atm, and most preferably at a pressure between about 1 and 4 atm. Adopt the pressure of However, a reduced pressure state may be employed if desired. This vapor state reaction to form the diester of oxalic acid is preferably carried out by providing an oxalate forming reaction zone which is preferably free of harmful amounts of water. Although some amounts of water may be tolerated, the amount of water generated within the nitrite-forming reaction zone is detrimental, so a sufficient amount of that water is removed prior to its introduction into the oxalate-forming reaction zone. Good. This means that after the alkyl nitrite is formed, a water condenser (such as a vapor-liquid separator)
This can be achieved by the use of water or other water removal methods. The amount of water detrimental to the vapor state reaction for the production of oxalate diesters can be determined in part by the choice of nitrite, temperature, pressure, etc. In general, a hazardous amount of water will result in a
The amount of water is such that it produces an appreciable change in the rate of oxalate production. The amount of water in the oxalate-forming reaction zone is then preferably about 5.0% by volume or less, more preferably about 2.0% by volume or less, and most preferably about 1.0% by volume or less based on the total reaction volume. . The process of the invention may be carried out in a tubular reactor with a fixed catalyst bed or a dynamic catalyst bed, such as a floating catalyst bed. The particulate catalyst may be diluted with particles of an inert carrier or other inert material to facilitate control of the reaction temperature. The contact or residence time for this reaction process to occur is generally less than about 30 seconds, preferably about
Between 0.05 seconds and about 10 seconds. However, longer or shorter times may also be used. Catalyst Generally speaking, the specific catalyst used in this process is a granular alpha-alumina (support) with a low surface area.
metal palladium or its salts deposited on top. The catalyst support is essentially inert to the reaction components and products under the reaction conditions and is commonly referred to as macroporous, with no more than about 10 m 2 per gram of support, and preferably It is composed of a porous material with a low surface area of about 5 m 2 or less. This surface area is Pournoel S,
Emmett P. and Teller E., Journal of the American Chemical Society, Vol. 60, pp. 309-316 (1938)
Measured by BET method. Here, "low surface area" means a surface area of not more than about 10 m2 per gram, preferably about 100 m2 per gram.
It is a term used to characterize supports having a surface area in the range of 0.001 m 2 to about 10 m 2 and most preferably from about 0.01 m 2 to about 5 m 2 per gram. The α-alumina that can be used in the process according to the invention is preferably an agglomerate of α-alumina particles, such as silica or heavy earth (barium oxide).
May be fused or cemented together with (baryta). In many cases, this preferred carrier is, for example, U.S. Pat.
The α-alumina described in patent documents such as No. 3,423,328 and No. 3,563,914 is the best example. The α-alumina support used so far is:
Its chemical composition and crystal structure are conventional. These physical characteristics are within the parameters mentioned above. In particular, the porosity of this support is between about 0.1 and about 0.8 cc per gram, preferably between 0.2 and about 0.6 cc, and the surface area is between about 0.3 and about 10 m 2 per gram. preferably between about 0.6 m 2 and 8 m 2 per gram, and the average pore size of the support is between about 0.05 micron and about 8 m 2 per gram.
200 microns, and the main proportion of these pores is approximately
The preferred average pore size is from about 0.1 micron to about 60 microns or more. The metal palladium or its salt deposited on the support is typically in the form of small particles. The size of the particles of deposited metallic palladium or its salts and the relative proportions of these particles are generally important for the completion of the catalyst. Generally speaking, the greater the degree of dispersion, the higher the production rate of large seed objects. The actual dispersion of these particles onto a carrier is believed to be related to the surface properties of the carrier. Deposition of palladium or its salts onto the surface of the support can be accomplished by a variety of techniques, but there are two methods that are frequently employed.
One method involves impregnating the support with a palladium solution and then heat-treating the impregnated support to effect the deposition of palladium on the support. The palladium particles are deposited onto the carrier by first forming a slurry, which deposits the palladium particles onto the carrier, and then heating the carrier to remove any liquid previously present and allowing it to settle on the surface of the carrier. This gives rise to a coating of These various treatment methods are described in U.S. Patent No. 2773844, U.S. Pat.
No. 3,664,970 (or British Patent No. 754,593) and British Patent No. 3,172,893. The surface area provided by the support is of great interest in the development of various catalysts. A description of the surface area of this class of catalyst supports is found in U.S. Pat. No. 2,766,261 (which ranges from 0.002 to 10
A surface area of m 2 is stated to be suitable. ), U.S. Pat. No. 3,172,893 (which mentions a porosity of 35-65% and a pore diameter of 80-200 microns), U.S. Pat. Surface areas of up to 2 and average pore diameters of 10 to 15 microns are stated), U.S. Pat.
No. 3,664,970 (which uses a support having at least 90% pores with a pore diameter in the range of 1 to 30 microns and a minimum porosity of about 30%), and US Pat. Patent No. 3563914 (in which a catalyst support with a surface area of less than 1 m 2 per gram, a volume of 0.23 ml/g and particles with a size between 0.074 mm and 0.30 mm is used), etc. It is in. US Pat. No. 4,038,175 discloses a hydrogenation process using palladium metal dispersed on the surface of a palladium or alpha-alumina support. And starting from the 42nd line of the 3rd column, the 4th column
The description up to line 24 and the description in column 5, line 2 to column 8, line 22 are descriptions regarding α-alumina and the method for producing the catalyst disclosed therein, but these are also adopted in the practice of the present invention. Since it is possible, it is included here as a reference. Regarding the choice of carrier, narrow control over the chemical composition of the carrier is unnecessary. And α−
Alumina-based supports are highly preferred. The most preferred α-alumina support is at least 80
% alpha-alumina, the balance being silicon dioxide, various alkali oxides, alkaline earth metal oxides, iron oxides and mixtures of other metal oxides and non-metal oxides. It is of purity. Alpha-alumina supports having a purity of at least about 98% by weight, the remainder of which consists of silica, oxides of alkali metals (e.g., sodium oxide), and trace amounts of other metal and nonmetallic impurities, are used in the present invention. It is very suitable for implementation. A wide variety of such carriers are available on the market. These carriers are preferably granulated and in the form of extruded pellets, spheres, rings, cylindrical rings, and other forms. The size of this carrier is about 0.16 cm to 1.27 cm.
The size of the support is selected depending on the type of reactor employed. Generally, for the use of fixed bed reactors, particles having a size in the range of 0.32 cm to 0.95 cm for typical tubular reactors used in industrial operations are preferred. A monolithic carrier has been found to be advantageous due to its thermal conductive properties. Various methods can be employed to prepare the palladium catalyst used in the present invention. Representative of these methods are disclosed in US Pat. No. 4,038,175. Next, we will discuss the two most common methods. (1) impregnating a porous catalyst carrier with a solution consisting of a sufficient amount of palladium salt and a solvent or solubilizer to deposit a desired weight of palladium on the carrier; (2) applying a coating of palladium onto the support from a palladium-containing suspension or slurry; Then the support is subjected to heat treatment as described above. Impregnating the carrier is generally the preferred technique for depositing palladium because it utilizes the palladium more efficiently than coating methods. It should be noted that it is generally not possible to effectively deposit palladium on the internal surface of the carrier using the coating method.
Moreover, in catalysts coated by this method, palladium is likely to be lost due to mechanical abrasion. The palladium solution used to impregnate the carrier generally consists of a palladium salt or complex compound, among other solvents or complexing/solubilizing agents. There are no particular restrictions on the specific palladium salt or complex compound used for this purpose. This includes, for example, palladium nitrates, sulphates, halides, phosphates, various carboxylates such as palladium acetates, benzoates, oxalates, citrates, phthalates, lactates, propionates. , butyrate and higher fatty acid salts or palladium acetylacetonate and other analogs. Although any palladium salt may be used to prepare the palladium catalyst used in the process of the present invention, the catalyst must be prepared so that the resulting catalyst is substantially free of halogens, particularly chlorine and sulfur. is desirable. The presence of halogen or sulfur atoms inhibits the production of oxalic acid diester, which is the object of the present invention. In addition, the presence of halogen or sulfur atoms increases the formation of harmful by-products such as carboxylates, formates, and others, resulting in reduced yields of oxalate diesters. Therefore, the concentration of halogen atoms or ionic atoms is preferably about 10 ppm by weight or less based on the palladium deposited on the carrier. There is no need for narrow limits on the amount of palladium deposited on the support, which ranges from about 0.001 to about 10% by weight, calculated as metallic palladium, preferably about
0.01 to about 5% by weight, and most preferably about 0.1
~0.2% by weight. After impregnation of the catalyst support with palladium or its salts, the thus impregnated support particles are separated from the unabsorbed solution or slurry. This can be conveniently accomplished by sucking off the excess impregnating medium or by separation techniques such as filtration or centrifugation.
The impregnated support is then generally subjected to heat treatment (eg, roasting) to decompose or reduce the palladium salt to metallic palladium, if desired.
Such heat treatment may conveniently be carried out in an atmosphere of air, nitrogen, hydrogen, carbon dioxide, or a combination thereof. For such heat treatment, an apparatus that can effectively perform reduction in a static or fluid atmosphere of these gases can be used. A typical α-alumina support that can be used in the practice of the present invention has the following chemical composition and physical properties, and is herein referred to as Support A. Chemical composition of carrier A Weight% α-alumina 98.5 Silicon dioxide 0.74 Calcium oxide 0.22 Sodium oxide 0.16 Iron oxide 0.14 Potassium oxide 0.04 Magnesium oxide 0.03 Physical properties of carrier A Surface area (1) ~0.3 m 2 /g Pore volume (2) (or water absorption) ~0.50cc/g Packing density (3) 0.70g/ml Median pore diameter (4) 21 microns Pore size distribution, percent (%) of total pore volume Size (microns) Total pore volume (%) 0.1-1.0 1.5 1.0-10.0 38.5 10.0-30.0 20.0 30-100 32.0 >100 8.0 Values (1) to (4) in the above table are as follows. (1) According to the measurement method described in "Absorption, Surface Area and Porosity" by SJ Gretzg and KSW Singh, Academic Press (1967), pages 316-321. (2) Based on the measurement method described in ASTMC20-46. (3) A value calculated from conventional measurements of the weight of the carrier in a container of known volume. (4) Based on the measurement method described in "Applications of Mercury Penetration to Materials Analysis" by Mr. C. Orr Giunia, Powder Technology Vol. 3, pages 117-123 (1970) . The solution used to impregnate the support is prepared at such a concentration that the complete catalyst contains the desired amount of palladium. The required concentration of palladium in solution for a given carrier is calculated from the known or easily measured packing density (g/cc) and pore volume of the carrier. Assuming that all of the palladium in the impregnation solution is deposited on the support,
The amount of palladium needed in that solution is about 0.001-10
% of palladium is provided on the carrier. The particle size of the metal palladium or its salt deposited on the support and the distribution of the palladium depend on the catalyst preparation method employed. The particular choice of solvent and/or complexing agent, palladium salt, heat treatment conditions, catalyst support, etc. thus influences to a considerable extent the size of the resulting palladium particles. For catalysts of general interest for the production of oxalic acid diesters, a distribution of palladium particle sizes of less than about 10,000 angstroms is preferred. However, the role of palladium particle size and distribution on the effectiveness of catalysts in producing oxalic acid diesters is still not clearly understood. Due to the fact that palladium particles can migrate on the surface of a catalyst when the catalyst is used in a catalytic reaction, causing significant changes in the size and shape of the particles.
The size of the palladium particles may or may not be a significant factor in its effect on catalytic performance. A high distribution of palladium is considered favorable. The method of the present invention will be explained in more detail with reference to the following examples. However, these Examples are merely for illustrating the present invention, and are not intended to limit the present invention in any way. EXPERIMENTAL METHODS The following examples were carried out in a tubular reactor constructed of 4 foot long, 1 inch inside diameter stainless steel tubing and operated under downward flow conditions. The top (inlet) of the reactor was filled with glass bulbs to serve as a preheating zone for the alkyl nitrite (inert gaseous diluent) and carbon monoxide mixture prior to its introduction into the catalyst bed. The catalyst bed was prepared by placing 10 c.c. of supported palladium co-catalyst in place with a light padding of porous glass wool as shown in each example. The tubular reactor was held in a liquid-containing jacket surrounded by electrical resistors and heaters to ensure uniform heating. The temperature of the catalyst bed was measured by a thermocouple placed therein. Alkyl nitrite is its liquid alkyl nitrite (saturator)
was introduced by passing a CO/N 2 mixture through the solution, thereby forming a vaporous gas stream consisting of CO, N 2 and alkyl nitrite. Examples 1-6 The following catalyst manufacturing method was carried out to prepare the catalysts used in Examples 1-6. The catalysts used in Examples 1-6 were prepared using Norton LA4102 α-alumina (US standard 8-20 mesh) as the support having the following chemical composition and physical properties. Chemical composition weight (%) α-Alumina 99.6 Silicon dioxide 0.01 Calcium oxide 0.07 Sodium oxide 0.21 Iron oxide 0.05 Potassium oxide 0.03 Magnesium oxide 0.01 Physical properties Surface area ~1.0m 2 /g Apparent porosity (1%) ~50~ 56 Apparent density (g/cc) 1.7-2.0 Packing density (bond/cubic feet) 67-73 Note that a pound is approximately 453g, and a foot is approximately
Approximately converted to 30cm. To prepare the catalyst, 800 g of crushed Norton LA4102 support was placed in a round bottom flask using a mortar and pestle and heated to about 60° C. under vacuum using a heating lamp.
Separately palladium acetylacetonate (11.45g)
was dissolved in 280 c.c. of toluene at 70° C. and the hot solution was added to the hot alumina particles through a syringe while shaking the flask. The resulting mixture 30
After standing for a minute, it was transferred to an open dish. This catalyst was incubated at 110 °C for 1 h at 85 °C in an oven with N2 flow.
for 2 hours and finally at 150° C. for 2 hours and then cooled to room temperature. The catalyst was then placed in a quartz tube and placed in a 50:50 volume mixture of nitrogen and air for 45 minutes.
Heated to 500°C for minutes. Its flow rate is generally about 200
cc/min. Next, this catalyst was heated in 100% air for 3 hours.
time, then heated to 500 °C for 15 min in 100% N2 . This was further heated to 500° C. under 100% H 2 for 3 hours, then cooled to 80° C. under 100% N 2 and further cooled to room temperature. Parameters and results of the steps in Examples 1 to 6 will be listed later. Comparative Examples 7 to 12 These Comparative Examples 7 to 12 are the above-mentioned invention examples 1 to 12.
6 to a high surface area value, i.e. 10 m 2 /g
This was carried out in order to compare the results obtained by using a catalyst prepared using a carrier having the above surface area. The catalysts used in Comparative Examples 7 and 8 were prepared using Columbia (TM) carbon (manufactured by Union Carbide Corporation) having the following properties as a carrier. Properties Value Surface area (m 2 /g) ~1000 Moisture (3) (Maximum %) 2.0 Activity (1) (Minimum %) 0.05 Hardness (5) (Minimum) 90 Ash content (4) (Maximum %) 2.0 Density ( 2) (maximum g/cc) 0.51 (1) is the carbon tetrachloride activity which the carrier absorbs at 35°C from dry air saturated with this vapor at 0°C. % by weight. (This value can be used as a relative indication of the adsorption capacity of the activated carbon.) Density (2) is the highest weight per unit volume that can be contained in a given container. In (3), the weight loss after heating the collected sample at 150°C for 6 hours is regarded as the water content. (4) is the total ash content, which represents the weight (%) of the residue remaining after firing at 500°C in air. The hardness (5) is the resistance value of this carbon sample to mechanical crushing. This hardness value is expressed as a percentage (%) of average diameter particles remaining after a period of mechanical agitation with a steel ball. The catalyst used in Comparative Example 7 was prepared as follows. 10 g of carbon support was placed in a round bottom flask heated with a heating lamp under vacuum, and 0.429 g of palladium acetylacetonate was added to 12 c.c. of hot toluene at 70°C.
The resulting solution was added to the carbon using a syringe while shaking the flask. The resulting material was heated in an open dish with a hood to 85°C for 1 hour and then to 115°C for 2 hours. The catalyst was then placed in a quartz tube and treated in the following order. (The gas flow in this case was generally about 200 c.c./min.) 1. 350° C. for 30 minutes under a 50:50 H 2 /air flow, then held at 350° C. for an additional 30 minutes or more. 2 4 hours at 350° C. under 100% air flow and 3 held at 350° C. for 30 minutes under 100% nitrogen (N 2 ) flow, then cooled to room temperature. For the preparation of the catalyst used in Comparative Example 8, 10 g of the carbon support described above was placed in a vacuum round bottom flask at room temperature. Separately, add a mixture of 6.0cc of distilled water and 6.0cc of concentrated hydrochloric acid.
0.250 g of PdCl 2 was dissolved at 40°C. This solution was added to the carbon through a syringe while shaking the flask, then transferred to an open dish and heated to 85°C for 1 hour, 115°C for 2 hours, 150°C for 2 hours, and 200°C for an additional 2 hours. held. The catalyst was then transferred to a quartz tube and processed in the following order. (The gas flow was generally about 200 c.c./min.) 1 hour at 350° C. in a 50:50 N 2 /H 2 mixture flow.
It was then held at 350° C. for 1 hour, 2 hours at 350° C. in a 100% air stream, and 3 cooled to 80° C. in a 100% N 2 stream, and further cooled to room temperature. The process variables (parameters) and results of these comparative examples 7 to 12 are listed in the table.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 飽和脂肪族1価アルコールを窒素化合物と反
応させることによつて生ぜしめた亜硝酸のエステ
ルの蒸気を、1g当りの表面積が10m2以下のα−
アルミナ上に金属パラジウムまたはその塩を沈積
させて成る固体パラジウムの担持された触媒の存
在において、50℃と200℃との間の温度で、気相
状態にて一酸化炭素と接触させ、以つて該亜硝酸
エステルの調製に用いたアルコールに相当するエ
ステル基を有するシユウ酸のジエステルを生成さ
せ、これを回収することより成る、気相異相反応
によるシユウ酸ジエステルの製法。 2 α−アルミナが1g当り0.001m2と10m2との
間の表面積を有するものである特許請求の範囲1
に記載の方法。 3 α−アルミナが1g当り0.1m2と5m2との間
の表面積を有するものである特許請求の範囲1に
記載の方法。 4 圧力が1気圧(14.7psia)ないし大気圧以上
の圧力の下で操作を行う特許請求の範囲1に記載
の方法。 5 圧力が1気圧と7気圧との間である特許請求
の範囲4に記載の方法。 6 圧力が1気圧と4気圧との間である特許請求
の範囲5に記載の方法。 7 亜硝酸エステルが亜硝酸メチルである特許請
求の範囲1に記載の方法。 8 亜硝酸エステルが亜硝酸エステルである特許
請求の範囲1に記載の方法。 9 パラジウムを担持したα−アルミナ触媒上の
パラジウムの量が0.1重量%ないし2重量%であ
る触媒を使用する特許請求の範囲1に記載の方
法。 10 0.2重量%ないし1.2重量%のパラジウムが
存在する特許請求の範囲1に記載の方法。 11 担持された触媒がイオウ原子を実質上含有
していないものである特許請求の範囲1に記載の
方法。 12 パラジウムを担持している触媒がハロゲン
原子を実質上含有していないものである特許請求
の範囲1に記載の方法。 13 パラジウムの粒子の大きさが10000オング
ストロム以下である特許請求の範囲1に記載の方
法。 14 パラジウムを担持している触媒がパラジウ
ムを高度に分散させているものである特許請求の
範囲1に記載の方法。
[Scope of Claims] 1. The vapor of ester of nitrous acid produced by reacting a saturated aliphatic monohydric alcohol with a nitrogen compound is converted into an α-
In the presence of a solid palladium supported catalyst consisting of metallic palladium or its salts deposited on alumina, it is contacted with carbon monoxide in the gas phase at a temperature between 50°C and 200°C; A method for producing an oxalic acid diester by a gas-phase heterophase reaction, which comprises producing a diester of oxalic acid having an ester group corresponding to the alcohol used in the preparation of the nitrite ester, and recovering the same. 2. Claim 1, wherein the α-alumina has a surface area between 0.001 m 2 and 10 m 2 per gram.
The method described in. 3. Process according to claim 1, wherein the α-alumina has a surface area of between 0.1 m 2 and 5 m 2 per gram. 4. The method of claim 1, wherein the operation is carried out at a pressure of 1 atm (14.7 psia) to above atmospheric pressure. 5. The method of claim 4, wherein the pressure is between 1 and 7 atmospheres. 6. A method according to claim 5, wherein the pressure is between 1 and 4 atmospheres. 7. The method according to claim 1, wherein the nitrite ester is methyl nitrite. 8. The method according to claim 1, wherein the nitrite is a nitrite. 9. Process according to claim 1, using a catalyst in which the amount of palladium on the palladium-supported alpha-alumina catalyst is from 0.1% to 2% by weight. 10. A method according to claim 1, wherein from 0.2% to 1.2% by weight of palladium is present. 11. The method according to claim 1, wherein the supported catalyst is substantially free of sulfur atoms. 12. The method according to claim 1, wherein the catalyst supporting palladium does not substantially contain halogen atoms. 13. The method according to claim 1, wherein the palladium particles have a size of 10,000 angstroms or less. 14. The method according to claim 1, wherein the catalyst supporting palladium has highly dispersed palladium.
JP57007712A 1981-01-23 1982-01-22 Manufacture of oxalic acid diester in gas phase Granted JPS57142943A (en)

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JPS6056937A (en) * 1983-09-08 1985-04-02 Ube Ind Ltd Production of oxalic acid diester

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JPS54100312A (en) * 1978-01-25 1979-08-08 Ube Ind Ltd Preparation of oxalic diesters

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