JPH06100479A - Simultaneous preparation of acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride - Google Patents

Simultaneous preparation of acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride

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JPH06100479A
JPH06100479A JP16092793A JP16092793A JPH06100479A JP H06100479 A JPH06100479 A JP H06100479A JP 16092793 A JP16092793 A JP 16092793A JP 16092793 A JP16092793 A JP 16092793A JP H06100479 A JPH06100479 A JP H06100479A
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rhodium
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性 鎭 嚴
Sung Hwan Han
成 煥 韓
Jun Woo Oh
俊 雨 呉
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五 心 朱
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Abstract

PURPOSE: To symultaneously or selectively obtain acetic acid, methyl acetate and acetic anhydryde, by carbonylating methanol in a gas phase under the specified condition to prepare acetic acid and methyl acetate and afterthat preparing acetic anhydride from the residue of methyl acetate.
CONSTITUTION: First, methanol is carbonylated in the gas phase in a carbonylation reactor, in the presence of a co-catalyst comprising a rhodium catalyst and a halide, using carbon monoxide or/and the gaseous mixture composed of carbon monoxide and hydrogen (wherein 1-50% hydrogen is mixed), in a molar ratio of the gas : methanol of (1:0.1) to (1:100), at 100-400°C under a partial pressure of carbon monoxide of from atm. pressure to 1,000 psig to obtain the objective acetic acid and methyl acetate, and after a specified amount of acetic acid and methyl acetate is recovered, the residue of methyl acetate is carbonylated with carbon monoxide or the gaseous mixture composed of carbon monoxide and hydrogen, in a GHSV(Gas Hourly Space Velocity) of 50-10,000 Hr-1 at 100-400°C to prepare and recover the objective acetic anhydride. Further the co-catalyst is recycled to use.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酢酸、酢酸メチル及び
無水酢酸の同時製造方法又はそれらの製品の何れか一つ
の選択的製造法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simultaneous production method of acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride or a selective production method of any one of these products.

【0002】[0002]

【従来の技術】酢酸及び無水酢酸は、工業目的に有用な
化学薬品として従来から用いられている。無水酢酸は、
これまで、酢酸の第二の原料として、特に、主として酢
酸セルロース及びセルロースエステルの製造原料として
用いられてきている。最近では、酢酸の誘導体である酢
酸アルキルエステルは溶媒として用いられている。特
に、酢酸メチル、酢酸エチルなどのような酢酸の低級ア
ルキルエステルは、水素化によって容易にエタノールに
変換できるので広範な用途がある。
2. Description of the Related Art Acetic acid and acetic anhydride have been conventionally used as useful chemicals for industrial purposes. Acetic anhydride is
Up to now, it has been used as a second raw material of acetic acid, especially as a raw material for producing cellulose acetate and cellulose ester. Recently, acetic acid alkyl ester, which is a derivative of acetic acid, has been used as a solvent. In particular, lower alkyl esters of acetic acid, such as methyl acetate, ethyl acetate, etc., have a wide range of applications because they can be easily converted to ethanol by hydrogenation.

【0003】低収量ながら、酢酸は現在まで石油精製過
程の残留分の酸化によって生産されていたが経済的では
なかった。しかしながら、石油残留分の付加価値が増加
するにつれて、最近では酢酸製造の各種の改良法が開発
されている。例えば、ロジウム触媒を用いるメタノール
のカルボニル化による酢酸の製造法は、新しい触媒的工
程として有望である。特に、無水酢酸は、前記の触媒反
応からの酢酸の熱分解によって得られるケテン中間体と
酢酸との1:1比での反応によって製造されるが、製造
の費用は高い。一方、酢酸のアルキルエステルは、この
ようにして得られた酢酸を相当するアルコール類でエス
テル化し、次いで脱水して製造することができるが、こ
の反応は製造工程に長時間を要し、費用も高い。
Acetic acid, although in low yields, has been produced to date by oxidation of the residues of petroleum refining processes, but it was not economical. However, as the added value of petroleum residues has increased, various improved methods of acetic acid production have recently been developed. For example, a method for producing acetic acid by carbonylation of methanol using a rhodium catalyst is promising as a new catalytic step. In particular, acetic anhydride is produced by the reaction of the ketene intermediate obtained by the thermal decomposition of acetic acid from the above catalytic reaction with acetic acid in a 1: 1 ratio, but the cost of production is high. On the other hand, an alkyl ester of acetic acid can be produced by esterifying the thus obtained acetic acid with a corresponding alcohol and then dehydrating it. However, this reaction requires a long production process and is expensive. high.

【0004】これまで、経済面から、酢酸の多様な製造
法が提案されている。例えば、Paulikによる米国特許第
3,769,329 号明細書に開示されているように、最近、メ
タノールのカルボニル化による酢酸の工業的に有利な液
相法が開発されており、この技術分野での研究を強く刺
激している。例をあげると、反応触媒としてFe、N
i、Coなどを用いる酢酸製造法は、Reppe によって提
案されたものである[Justus Liebig's Ann. Chem., 58
2, 1(1953)参照]。この提案以来、触媒として種々の金
属が用いられてきているが、やはりロジウムが工業的に
有利であると考えられている。
From the economical aspect, various methods for producing acetic acid have been proposed so far. For example, US Patent No.
Recently, as disclosed in 3,769,329, an industrially advantageous liquid phase method of acetic acid by carbonylation of methanol has been developed, which strongly stimulates research in this technical field. For example, Fe, N as a reaction catalyst
A method for producing acetic acid using i, Co, etc. was proposed by Reppe [Justus Liebig's Ann. Chem., 58.
2, 1 (1953)]. Although various metals have been used as catalysts since this proposal, rhodium is also considered to be industrially advantageous.

【0005】Rizkallaによる米国特許第4,482,497 号明
細書は、アルコールから酢酸の製造のための液相法にお
いて、共触媒と一緒にロジウムの代わりにニッケルカル
ボニル化合物又はニッケル化合物の使用が、比較的穏和
な条件で高い反応性を生じさせることを開示している
が、この方法はまだ工業化されていない。また、西ドイ
ツ特許第A3335595号明細書は、高収率でアルコールから
酢酸を製造する方法を提案しており、83atm のCO雰
囲気下に、モリブデン/ニッケル/ヨウ化リチウム/ヨ
ウ化物触媒系を用いるものである。
US Pat. No. 4,482,497 to Rizkalla shows that the use of nickel carbonyl compounds or nickel compounds in place of rhodium with cocatalysts in a liquid phase process for the production of acetic acid from alcohols is relatively mild. Although it is disclosed that the conditions give rise to high reactivity, this method has not yet been industrialized. Further, West German Patent No. A3335595 proposes a method for producing acetic acid from alcohol in a high yield, using a molybdenum / nickel / lithium iodide / iodide catalyst system under a CO atmosphere of 83 atm. Is.

【0006】英国特許第2089803 号明細書は、メタノー
ルのカルボニル化による酢酸の製造法を開示しており、
ここでモリブテン及びタングステンがニッケル触媒の効
果を助長し、種々の有機又は無機ヨウ化化合物が酢酸生
成の収率を著しく高めている。しかしながら、この方法
は生産性における如何なる工業的特色も示していない。
British Patent No. 2089803 discloses a process for the production of acetic acid by the carbonylation of methanol,
Here, molybdenum and tungsten promote the effect of the nickel catalyst, and various organic or inorganic iodide compounds significantly enhance the yield of acetic acid production. However, this method does not show any industrial features in productivity.

【0007】上記のように、工業的な酢酸製造での液相
法は、種々の実際的な問題点があり、問題の解決、特に
液相において避け難い装置の腐食に起因する問題を排除
するために多くの努力がなされてきた。そのために、液
相法で直面する上記の問題を解決する試みにおいて、酢
酸製造のための気相法が示唆されている。
As mentioned above, the liquid phase method for industrial production of acetic acid has various practical problems, and solves the problems, and particularly eliminates the problems caused by the inevitable apparatus corrosion in the liquid phase. Many efforts have been made to do so. Therefore, in an attempt to solve the above problems encountered in liquid phase processes, gas phase processes for acetic acid production have been suggested.

【0008】例えば、東洋エンジニアリング社の欧州特
許第0069514A2 号、西ドイツ特許第3323654 号の各明細
書、Ind. Chem. Prod. Res. Dev., 22,436(1983) 及び
Chemistry Letters,895 (1987)は、ニッケルを触媒とす
るメタノールのカルボニル化のための気相法を報告して
いる、しかしこれらの方法には実際の使用上の観点から
多くの問題がある。欧州特許第0335625A2 号明細書は、
ニッケル/ロジウム活性炭担持触媒を188℃で用いる
条件で行なう酢酸製造法を開示している。この方法にお
いて、CO/H2 (1:2)ガスは、9atm で導入さ
れ、ヨウ化メチルに対するメタノールの比は100:1
9.1、そしてガスのGHSVは1である。しかしなが
ら、この方法での収率は9.7%と低い。特に、ニッケ
ルは反応の過程で触媒床から揮発し易く、そのため触媒
の有効期間は大幅に短くなる。液相法と同様に気相法に
おいても、反応性及び安定性の点でロジウムはニッケル
に優っていることが見出されている。
For example, Toyo Engineering Corp. European Patent No. 0069514A2 and West German Patent No. 3323654, Ind. Chem. Prod. Res. Dev., 22, 436 (1983) and
Chemistry Letters, 895 (1987) report vapor phase methods for nickel-catalyzed carbonylation of methanol, but these methods have many problems from a practical point of view. European Patent No. 0335625A2
Disclosed is a method for producing acetic acid which is carried out under the condition of using a nickel / rhodium-supported activated carbon catalyst at 188 ° C. In this method, CO / H 2 (1: 2) gas was introduced at 9 atm and the ratio of methanol to methyl iodide was 100: 1.
9.1, and the GHSV of the gas is 1. However, the yield by this method is low at 9.7%. In particular, nickel tends to volatilize from the catalyst bed during the course of the reaction, which greatly reduces the useful life of the catalyst. It has been found that rhodium is superior to nickel in terms of reactivity and stability in the vapor phase method as well as the liquid phase method.

【0009】Hockman による米国特許第3,717,570 号及
びSchultz による米国特許第3,689,533 号の各明細書
は、ロジウム触媒を用いた不均一な気相における酢酸製
造法を開示している。これらの特許は、メタノールの変
換及び酢酸の収率が、Rh触媒を金属組成物と混合する
ことによって増加することを教示している。しかしなが
ら、これらの特許では、反応温度285℃、圧200ps
i 及び導入される反応成分のモル比が、CH3 I:CH
3 OH:CO=1:12.3:26.2である最も好適
な反応条件の下で、メタノールの変換、酢酸の選択率及
び酢酸の収率は、それぞれ78.5%、58%及び4
5.5%以下である。
Hockman, US Pat. No. 3,717,570 and Schultz, US Pat. No. 3,689,533, disclose heterogeneous gas phase acetic acid production processes using rhodium catalysts. These patents teach that the conversion of methanol and the yield of acetic acid are increased by mixing the Rh catalyst with the metal composition. However, in these patents, the reaction temperature is 285 ° C. and the pressure is 200 ps.
The molar ratio of i and the reaction components introduced is CH 3 I: CH
Under the most suitable reaction conditions with 3 OH: CO = 1: 12.3: 26.2, the conversion of methanol, the selectivity of acetic acid and the yield of acetic acid were 78.5%, 58% and 4 respectively.
It is 5.5% or less.

【0010】特開昭48-488051 号公報は、コバルト−、
ニッケル−又は鉄を含むロジウムを触媒として用い、少
量のアルミニウム、銅、チタン、水銀及び/又はリチウ
ムを共触媒として添加する気相法を開示している。この
先行技術の最も好適な反応条件下で、酢酸の収率は71
%であり、これは活性炭25gにRhCl3 ・4H2
の0.43g、NiCl2 の0.43g、AlCl3
0.44g及びLiClの0.43gを担持させて調製
した触媒を用い、メタノール、一酸化炭素及びヨウ化メ
チルを、それぞれ169g/hr、224g/hr及び27g/hr
の速度で導入し、220psi の下、230℃で反応を行
なうものである。この方法の収率は71%に過ぎない。
JP-A-48-488051 discloses cobalt-,
A gas-phase process is disclosed in which rhodium containing nickel or iron is used as a catalyst and a small amount of aluminum, copper, titanium, mercury and / or lithium is added as a cocatalyst. Under the most preferred reaction conditions of this prior art, the yield of acetic acid is 71
%, Which means that 25 g of activated carbon was added to RhCl 3 .4H 2 O.
Of 0.43 g, 0.43 g of NiCl 2 , 0.44 g of AlCl 3 and 0.43 g of LiCl were used to prepare methanol, carbon monoxide and methyl iodide at 169 g / hr, respectively. 224g / hr and 27g / hr
And the reaction is carried out at 230 ° C. under 220 psi. The yield of this method is only 71%.

【0011】Mueller らによる米国特許第4,918,218 号
及びドイツ特許第3606169 号の各明細書も、また、それ
ぞれニッケル/パラジウム錯体触媒系を用いる気相法及
びコバルト触媒を担持するゼオライトを用いる方法を開
示している。東洋エンジアリング社(日本の会社)は、
ニッケルを基材にした触媒系を用いる方法を開発した。
しかしながら、反応性、変換率及び選択率の点で、これ
らの総ての触媒は工業的には実際的でない。
[0011] Mueller et al., US Pat. No. 4,918,218 and German Patent No. 3606169 also disclose a gas phase process using a nickel / palladium complex catalyst system and a process using a zeolite carrying a cobalt catalyst, respectively. ing. Toyo Engineering Co., Ltd. (Japanese company)
We have developed a method using a nickel-based catalyst system.
However, in terms of reactivity, conversion and selectivity, all these catalysts are not industrially practical.

【0012】最近の研究は、反応器の腐食性を少なくし
た無水酢酸の同時製造法を指向している。
Recent research has been directed to a process for the simultaneous production of acetic anhydride with reduced reactor corrosivity.

【0013】英国特許第1468940 号明細書は、無水の条
件下でのモノカルボン酸アルキルエステル及びヨウ化ア
ルキルから無水酢酸を製造する液相カルボニル化法を開
示している。この方法では、VIII族の貴金属、すなわち
イリジウム、オスミウム、白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウムなどから選ばれた触媒、及びリチウム、
マグネシウム、カルシウム、チタン、クロム、鉄、ニッ
ケル、アルミニウムなどから選ばれた促進剤が用いられ
る。しかしながら、この方法は、無水の条件で行なわれ
なければならないために、反応成分を無水の状態で保存
しなければならない不利がある。
GB 1468940 discloses a liquid phase carbonylation process for the preparation of acetic anhydride from monocarboxylic acid alkyl esters and alkyl iodides under anhydrous conditions. In this method, a noble metal of Group VIII, that is, a catalyst selected from iridium, osmium, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, and lithium,
An accelerator selected from magnesium, calcium, titanium, chromium, iron, nickel, aluminum and the like is used. However, this method has the disadvantage that the reaction components have to be stored in anhydrous state, since they have to be carried out under anhydrous conditions.

【0014】英国特許第1523346 号明細書は、ルテニウ
ム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム又
は白金であってよい金属触媒の存在下に、液相反応で酢
酸メチルと一酸化炭素から無水酢酸の製造法を教示して
いる。この方法では、出発材料は可能な限り無水の形態
で用いるのが好ましいが、25%までのメタノール及び
5%以下の水を含んでいてもよい。この場合、メタノー
ル及び水が存在するために無水酢酸と共に酢酸が同時に
生成する。
British Patent No. 1523346 describes a process for producing acetic anhydride from methyl acetate and carbon monoxide in a liquid phase reaction in the presence of a metal catalyst which may be ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium or platinum. Is teaching. In this method, the starting materials are preferably used in as anhydrous a form as possible, but may contain up to 25% methanol and up to 5% water. In this case, acetic acid is produced simultaneously with acetic anhydride due to the presence of methanol and water.

【0015】無水酢酸を得るために反応成分から水を除
去することは大切であり、常に重大な問題になってい
る。酢酸メチルは、通常、酢酸とメタノールとの間のエ
ステル化によって製造され;エステル化は同時に大量の
水の生成を伴う。
Removing water from the reaction components to obtain acetic anhydride is important and has always been a serious problem. Methyl acetate is usually produced by esterification between acetic acid and methanol; esterification is accompanied by the simultaneous production of large amounts of water.

【0016】英国特許第2033385A2 号明細書は、無水酢
酸を大量の水を含む酢酸メチルと反応させることによる
純粋な酢酸メチルの製造法を開示している。この方法に
おいて、生成した酢酸メチルは大量の水を含み、カルボ
ニル化の工程で得られた無水酢酸とさらに反応して酢酸
と脱水された酢酸メチルを生成し、最後にカルボニル化
反応器を通過した後に、酢酸及び無水酢酸が同時に生成
する。
British Patent No. 2033385A2 discloses a process for producing pure methyl acetate by reacting acetic anhydride with methyl acetate containing a large amount of water. In this method, the produced methyl acetate contains a large amount of water and further reacts with acetic anhydride obtained in the carbonylation step to produce acetic acid and dehydrated methyl acetate, and finally passed through the carbonylation reactor. Later, acetic acid and acetic anhydride are produced simultaneously.

【0017】無水酢酸の製法で直面する水の存在の問題
を効果的に解決するために、欧州特許第0087870A2 号明
細書は、生成した酢酸及びメタノールをエステル化並び
に生成した生成物を脱水、カルボニル化及び生成物を分
離する工程が、この順序で行なわれる方法を提案してい
る。この方法は、メタノールとリサイクルされた酢酸と
のエステル化により酢酸メチル、メタノール及び水の混
合物を生成させる工程;エステル化生成物より水の部分
を除去する工程;このように脱水されて生成した酢酸メ
チルとCOを液相カルボニル化の工程で反応させ、反応
物成分の水及びメタノールの含量により異なるが、無水
酢酸及び酢酸を同時に生成させる工程;反応混合物から
低沸点のハロゲン化物促進剤、酢酸及び無水酢酸並びに
触媒組成物を含む高沸点の留分を分離する工程;低沸点
及び高沸点の留分を別々に集めて、低沸点の留分をカル
ボニル化の反応器にリサイクルする工程;そして分離し
た酢酸をエステル化の反応器にリサイクルする工程;の
6工程よりなる。酢酸と無水酢酸の生成比は、エステル
化の工程で生成し、除去される水の量を制御することに
よって決定される。しかしながら、この工程は多くの問
題を含んでおり、特にエステル化の工程の後で水を除去
することは困難であり複雑である。例えば、エステル化
がメタノール及び酢酸を2:1の比で用いて行なわれる
場合、酢酸メチルの57.5重量%、メタノールの2
7.9重量%及び水の13.6重量%のみが生成する。
生成した水は、水とメタノールの共沸蒸留によって除去
されなければならない。さらに、水からメタノールを分
離する別の工程が必要である。
In order to effectively solve the problem of the presence of water encountered in the process of producing acetic anhydride, EP-0087870A2 describes esterification of acetic acid and methanol formed and dehydration, carbonylation of the formed product. It is proposed that the steps of compounding and product separation take place in this order. This method comprises the steps of producing a mixture of methyl acetate, methanol and water by esterification of methanol with recycled acetic acid; removing a portion of water from the esterification product; acetic acid thus produced by dehydration. Methyl and CO are reacted in the liquid phase carbonylation step to produce acetic anhydride and acetic acid at the same time, depending on the water and methanol contents of the reactant components; a low boiling point halide promoter, acetic acid and Separating high boiling fractions containing acetic anhydride and catalyst composition; collecting low boiling fractions and high boiling fractions separately and recycling the low boiling fractions to the carbonylation reactor; and separating The step of recycling the acetic acid thus obtained to the esterification reactor; The production ratio of acetic acid and acetic anhydride is determined by controlling the amount of water produced and removed in the esterification process. However, this process has many problems, and it is difficult and complicated to remove water, especially after the esterification process. For example, if the esterification is carried out using a 2: 1 ratio of methanol and acetic acid, then 57.5% by weight methyl acetate, 2% methanol.
Only 7.9% by weight and 13.6% by weight of water are produced.
The water produced must be removed by azeotropic distillation of water and methanol. In addition, a separate step of separating methanol from water is needed.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上記の無水酢酸の製造
法において、用いる出発材料は重要な要素の一つであ
る。この方法によって、酢酸メチルは出発材料として用
いられ、酢酸及びメタノールとの間のエステル化によっ
て製造される。この方法は、バッチ系において酢酸及び
無水酢酸を同時に製造することができる;しかしなが
ら、究極的に、この方法は、高価な出発材料である酢酸
メチルのカルボニル化の工程を含まなければならない。
従って、出発材料、すなわち酢酸メチルが直接に生産さ
れる場合には、酢酸メチル並びに無水酢酸の生産価格を
下げることができる。無水酢酸の他に、種々の誘導体、
特に無水エタノール、酢酸ビニルモノマー類、アルキル
エステル類、プロピオン酸などを、酢酸メチルから製造
することができる。
The starting material used in the above-mentioned method for producing acetic anhydride is one of the important factors. By this method methyl acetate is used as the starting material and is produced by esterification between acetic acid and methanol. This method can simultaneously produce acetic acid and acetic anhydride in a batch system; however, ultimately, the method must include the step of carbonylation of the expensive starting material, methyl acetate.
Therefore, when the starting material, ie, methyl acetate, is directly produced, the production cost of methyl acetate and acetic anhydride can be reduced. In addition to acetic anhydride, various derivatives,
In particular, anhydrous ethanol, vinyl acetate monomers, alkyl esters, propionic acid and the like can be produced from methyl acetate.

【0019】[0019]

【課題を解決しようとする手段】本発明の発明者は、酢
酸、酢酸メチル及び無水酢酸の経済的な製造法を開発す
るために、酢酸及び無水酢酸を同時に生産する前記の従
来法を鋭意研究してきた。その結果、発明者は、反応器
の腐食に関連した問題が高い生産性を有する気相反応触
媒系を用いることによって解決され、従来の多工程の工
程数及び生産費用を確実に減じ得ることを発見した。本
発明はこの発見に基づいて達成されたものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to develop an economical production method of acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride, the inventor of the present invention has diligently studied the above conventional method of simultaneously producing acetic acid and acetic anhydride. I've been As a result, the inventor has found that the problems associated with reactor corrosion can be solved by using a highly productive gas phase reaction catalyst system, which can reliably reduce the number of conventional multi-step processes and production costs. discovered. The present invention has been achieved based on this discovery.

【0020】少ない製造工程によって、酢酸、酢酸メチ
ル及び無水酢酸を大規模に同時に生産する方法を提供す
ることは、この発明の目的の一つである。
It is one of the objects of the present invention to provide a method for simultaneously producing acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride on a large scale with a small number of manufacturing steps.

【0021】生成比を任意に変えることができるよう
に、使用する触媒系及び含まれる反応条件を制御して、
酢酸、酢酸メチル及び無水酢酸の選択的な製造方法を提
供することは、この発明の別な目的である。
The catalyst system used and the reaction conditions contained therein are controlled so that the production ratio can be arbitrarily changed,
It is another object of this invention to provide a selective process for the production of acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride.

【0022】この発明のこれらの、そして別の目的は、
メタノールの気相カルボニル化のための第一の気相カル
ボニル化反応器中にロジウム触媒及びハロゲン化物共触
媒の存在下に、一酸化炭素、所望により水素との混合ガ
ス、によりメタノールをカルボニル化して酢酸及び酢酸
メチルを製造する工程;反応混合物から生成した酢酸メ
チル及び共触媒を分離し、酢酸を回収する工程;蒸留に
よって分離した酢酸メチルの一部を単離し、酢酸メチル
の残りの部分及び共触媒を一酸化炭素と共に第二のカル
ボニル化反応器に導入する工程;共触媒の存在下に、酢
酸メチルを一酸化炭素、所望により水素との混合ガス、
によりカルボニル化して無水酢酸を生成させる工程;そ
して最後に、このようにして得られた無水酢酸から共触
媒を分離し、無水酢酸を回収し、共触媒を第一の気相カ
ルボニル化反応器にリサイクルする工程;よりなる、酢
酸、酢酸メチル及び無水酢酸を同時に製造する方法によ
って達成することができる。
These and other objects of the invention include:
Carbonylating methanol with carbon monoxide, optionally with hydrogen, in the presence of a rhodium catalyst and a halide cocatalyst in a first gas phase carbonylation reactor for the gas phase carbonylation of methanol. A step of producing acetic acid and methyl acetate; a step of separating methyl acetate and cocatalyst produced from the reaction mixture and recovering acetic acid; a part of methyl acetate separated by distillation is isolated, and a remaining portion of methyl acetate and co-catalyst are separated. Introducing the catalyst with carbon monoxide into a second carbonylation reactor; in the presence of a cocatalyst, methyl acetate with carbon monoxide, optionally with hydrogen,
Carbonylation to produce acetic anhydride by; and finally, separating the cocatalyst from the acetic anhydride thus obtained, recovering the acetic anhydride and transferring the cocatalyst to the first gas phase carbonylation reactor. A step of recycling; and a method of simultaneously producing acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride.

【0023】本発明によって、一酸化炭素によるメタノ
ールの第一のカルボニル化の条件は容易に制御すること
ができ、生成される酢酸に対する酢酸メチルの比も、ま
た、容易に制御することができる。かくして、所望の酢
酸メチルの生産性は、酢酸メチルの従来の製造法に比較
してより簡単な方法で増加させることができ、水の包含
に起因する従来の問題は容易に解決することができる。
According to the present invention, the conditions for the first carbonylation of methanol with carbon monoxide can be easily controlled and the ratio of methyl acetate to acetic acid produced can also be easily controlled. Thus, the productivity of the desired methyl acetate can be increased in a simpler way compared to the conventional production method of methyl acetate and the conventional problems due to the inclusion of water can be easily solved. .

【0024】酢酸のみを選択的に生産するためには、生
産される酢酸メチルの全量を第一のカルボニル化反応器
にリサイクルするべきである。この場合、酢酸への選択
率を99%以上に高くすることができる。また、原料ガ
スである一酸化炭素に少量の水素を加えて酢酸への選択
率を高めることができる。
In order to selectively produce only acetic acid, the total amount of methyl acetate produced should be recycled to the first carbonylation reactor. In this case, the selectivity to acetic acid can be increased to 99% or higher. Further, a small amount of hydrogen can be added to carbon monoxide as a raw material gas to increase the selectivity to acetic acid.

【0025】さらに、本発明のカルボニル化触媒は、ロ
ジウム触媒に、一つ以上の遷移金属、アルカリ金属又は
アルカリ土類金属化合物、例えばCoCl2 、RuCl
3 、PdCl2 、PtCl2 、OsCl3 、IrCl
3 、NiCl2 、MnCl2 、ReCl5 、CrCl
3 、MoCl3 、WCl6 、VCl3 、NbCl5 、T
aCl5 、TiCl3 、ZrCl4 、HfCl4 、Li
I、NaI、KI、RbCl、BeCl2 、MgCl
2 、CaCl2 、SrCl2 、BaCl2 を加えること
によって調製される。本発明の触媒系は酢酸メチルへの
高い変換率と高い選択率を保持しているので、通常の不
均一な気相法触媒で直面する、酢酸メチルへの選択率に
関連した問題は容易に解決することができる。結論とし
て、酢酸及び酢酸メチルは適当な反応条件下に、触媒系
を用いて効果的に同時生成させることができる。
Further, the carbonylation catalyst of the present invention comprises a rhodium catalyst and one or more transition metal, alkali metal or alkaline earth metal compounds such as CoCl 2 , RuCl 2 .
3 , PdCl 2 , PtCl 2 , OsCl 3 , IrCl
3 , NiCl 2 , MnCl 2 , ReCl 5 , CrCl
3 , MoCl 3 , WCl 6 , VCl 3 , NbCl 5 , T
aCl 5 , TiCl 3 , ZrCl 4 , HfCl 4 , Li
I, NaI, KI, RbCl, BeCl 2 , MgCl
2 , prepared by adding CaCl 2 , SrCl 2 , BaCl 2 . Because the catalyst system of the present invention retains high conversion to methyl acetate and high selectivity, the problems associated with the selectivity to methyl acetate encountered with conventional heterogeneous gas phase process catalysts are facilitated. Can be resolved. In conclusion, acetic acid and methyl acetate can be effectively co-produced with a catalyst system under suitable reaction conditions.

【0026】以下に、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0027】本発明の酢酸、酢酸メチル及び無水酢酸の
同時製造方法は、以下の5工程よりなる:
The method for simultaneously producing acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride of the present invention comprises the following 5 steps:

【0028】工程1:酢酸及び酢酸メチルは、ハロゲン
化物共触媒の存在下に、一酸化炭素、所望により水素と
の混合ガス、を用いたメタノールの気相カルボニル化に
より製造される。この工程において、酢酸への選択性は
過酷な条件下で増加するが、酢酸メチルへの選択率は穏
和な条件下で増加する。酢酸のみを選択的に得るため
に、酢酸への選択性は、酢酸への高度な選択性を有する
触媒、例えばロジウム/リチウム触媒系を用い、生成し
た酢酸メチルを反応混合物からヨウ化メチルと共に分離
し、次いで第一のカルボニル化反応器にリサイクルする
ことによって高められる。この工程において、酢酸への
選択率は99%以上で維持することができる。また、酢
酸への選択率を改善するために、原料ガス、すなわち一
酸化炭素に少量の水素を加えることもできる;
Step 1: Acetic acid and methyl acetate are prepared by gas phase carbonylation of methanol with carbon monoxide, optionally mixed gas with hydrogen, in the presence of a halide cocatalyst. In this step, the selectivity to acetic acid increases under harsh conditions, while the selectivity to methyl acetate increases under mild conditions. In order to selectively obtain only acetic acid, the selectivity to acetic acid is determined by using a catalyst having a high selectivity to acetic acid, for example, a rhodium / lithium catalyst system, to separate the produced methyl acetate from the reaction mixture together with methyl iodide. And then recycled to the first carbonylation reactor. In this step, the selectivity to acetic acid can be kept above 99%. It is also possible to add a small amount of hydrogen to the feed gas, ie carbon monoxide, to improve the selectivity to acetic acid;

【0029】工程2:酢酸は反応器の底部から単離、回
収され、低沸点留分、すなわち共触媒及び酢酸メチルは
同じ反応器の上部から分離される;
Step 2: Acetic acid is isolated and recovered from the bottom of the reactor, low boiling fractions, ie cocatalyst and methyl acetate, are separated from the top of the same reactor;

【0030】工程3:工程2で分離された酢酸メチルの
予定量は最終製品としての酢酸メチルを単離するために
蒸留され、酢酸メチルの残部は、無水酢酸を得るため
に、共触媒と共に第二のカルボニル化反応器に導入され
る;
Step 3: The expected amount of methyl acetate separated in Step 2 is distilled to isolate the final product, methyl acetate, and the remainder of the methyl acetate is co-catalyzed to obtain acetic anhydride. Is introduced into the secondary carbonylation reactor;

【0031】工程4:この工程で第二のカルボニル化が
起こり、ここで共触媒の存在下に、一酸化炭素、所望に
より水素との混合ガス、により工程3で第二の反応器に
導入された酢酸メチルをカルボニル化して無水酢酸が製
造される;そして
Step 4: In this step a second carbonylation takes place, where in the presence of a cocatalyst carbon monoxide, optionally mixed gas with hydrogen, is introduced into the second reactor in Step 3. Carbonylation of methyl acetate to produce acetic anhydride; and

【0032】工程5:共触媒は、製造された無水酢酸か
ら分離され、このように分離された共触媒は第一のカル
ボニル反応器にリサイクルされる。
Step 5: The cocatalyst is separated from the acetic anhydride produced and the cocatalyst thus separated is recycled to the first carbonyl reactor.

【0033】総ての工程は気相で行なわれるが、第二の
カルボニル化は、気相又は液相の何れかで行なうことが
でき、好適には気相で行なうことができる。
All steps are carried out in the gas phase, but the second carbonylation can be carried out either in the gas phase or in the liquid phase, preferably in the gas phase.

【0034】メタノールの第一の気相カルボニル化は、
ロジウム触媒の存在下に、1992年6月30日付で本
発明の特許出願と同じ譲受人の名前で出願された同時係
属出願の韓国特許第92-11524号及び第92-20188号の各明
細書に詳細に記載されている反応条件で行なわれる。
The first gas phase carbonylation of methanol is
Co-pending Korean Patent Nos. 92-11524 and 92-20188 filed on June 30, 1992 in the name of the same assignee as the patent application of the present invention in the presence of a rhodium catalyst. Under the reaction conditions described in detail in.

【0035】本発明の、メタノールの気相カルボニル化
のための触媒は、ロジウム化合物の水又は有機溶媒溶液
を、アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属化合
物と共に不活性な担体に担持させ、得られた混合物を2
00ないし500℃で焼結することによって調製するこ
とができる。不活性担体は、活性炭、粘土、アルミナ、
シリカ及びシリカ−アルミナである。
The catalyst of the present invention for vapor phase carbonylation of methanol is obtained by supporting a solution of a rhodium compound in water or an organic solvent on an inert carrier together with an alkali metal, alkaline earth metal or transition metal compound. 2 of the resulting mixture
It can be prepared by sintering at 00 to 500 ° C. Inert carriers include activated carbon, clay, alumina,
Silica and silica-alumina.

【0036】水又は有機溶媒に可溶であり、200ない
し500℃で焼結してロジウムオキシドを形成する総て
のロジウム化合物は、好適に使用することができる。種
々のロジウム化合物、例えばRhX3 (X=Cl、B
r、I)、RhX3 ・3H2 O(X=Cl、Br、
I)、Rh2 (CO)42 (X=Cl、Br、I)、
[Rh(CO)X4 ]Y(X=Cl、Br、I;Y=N
a、Li、K)、Rh2 (CO)8 、Rh(NO3
3 、[Rh(CO)22 ]Y(X=Cl、Br、I;
Y=Li、Na、K)、Rh23 、[Rh(C2
42 X]2 (X=Cl、Br、I)、Rh[(C6
532 ](CO)X(X=Cl、Br、I)、Rh
金属、RhX[(C653 P]2 (CH3 Y)2
(X、Y=Cl、Br、I)、Rh(SnCl3
[(C65 )P]3 (X=Cl、Br、I)、RhX
(CO)[(C653 Y]2 (X=Cl、Br、
I;Y=As、P、Sb)、[R4 Y][Rh(CO)
2 X]2 (X=Cl、Br、I;R=C1 −C12アルキ
ル;Y=N、As、P)、[R4 Y]2 [Rh(CO)
4 ](X=Cl、Br、I;R=C1 −C12アルキ
ル;Y=N、As、P)、RhX[(C653 P]3
(X=Cl、Br、I)、RhX[(C653
P]H2 (X=Cl、Br、I)、[(C653
P]3 Rh(CO)H、Y4 Rh22(SnX34
(X=Cl、Br、I;Y=Li、Na、K)などが用
いられる。好適には、とりわけ、RhCl3 ・3H2
又はRh(NO33 が用いられる。
All rhodium compounds which are soluble in water or organic solvents and which sinter at 200 to 500 ° C. to form rhodium oxide can be preferably used. Various rhodium compounds such as RhX 3 (X = Cl, B
r, I), RhX 3 .3H 2 O (X = Cl, Br,
I), Rh 2 (CO) 4 X 2 (X = Cl, Br, I),
[Rh (CO) X 4 ] Y (X = Cl, Br, I; Y = N
a, Li, K), Rh 2 (CO) 8 , Rh (NO 3 )
3 , [Rh (CO) 2 X 2 ] Y (X = Cl, Br, I;
Y = Li, Na, K), Rh 2 O 3 , [Rh (C 2 H
4 ) 2 X] 2 (X = Cl, Br, I), Rh [(C 6 H
5 ) 3 P 2 ] (CO) X (X = Cl, Br, I), Rh
Metal, RhX [(C 6 H 5 ) 3 P] 2 (CH 3 Y) 2
(X, Y = Cl, Br, I), Rh (SnCl 3 )
[(C 6 H 5 ) P] 3 (X = Cl, Br, I), RhX
(CO) [(C 6 H 5 ) 3 Y] 2 (X = Cl, Br,
I; Y = As, P, Sb), [R 4 Y] [Rh (CO)
2 X] 2 (X = Cl, Br, I; R = C 1 -C 12 alkyl; Y = N, As, P), [R 4 Y] 2 [Rh (CO)
X 4] (X = Cl, Br, I; R = C 1 -C 12 alkyl; Y = N, As, P ), RhX [(C 6 H 5) 3 P] 3
(X = Cl, Br, I), RhX [(C 6 H 5 ) 3
P] H 2 (X = Cl, Br, I), [(C 6 H 5 ) 3
P] 3 Rh (CO) H, Y 4 Rh 2 X 2 (SnX 3 ) 4
(X = Cl, Br, I; Y = Li, Na, K) and the like are used. Preferably, inter alia, RhCl 3 .3H 2 O
Alternatively, Rh (NO 3 ) 3 is used.

【0037】上記のロジウム化合物は、不活性な担体の
量に基づいてRhの0.1ないし20重量%、好適には
0.6ないし5重量%であるように加えてよい。遷移金
属化合物は、ロジウムの量に基づいて1ないし1000
モル%、好適には30ないし300モル%で加えてよ
い。アルカリ金属又はアルカリ土類金属化合物は、ロジ
ウムの量に基づいて1ないし1000モル%、好適には
200ないし800モル%で加えてよい。
The above rhodium compounds may be added so that they are 0.1 to 20% by weight of Rh, preferably 0.6 to 5% by weight, based on the amount of inert carrier. The transition metal compound is 1 to 1000 based on the amount of rhodium.
It may be added in mol%, preferably 30 to 300 mol%. The alkali metal or alkaline earth metal compound may be added in an amount of 1 to 1000 mol%, preferably 200 to 800 mol%, based on the amount of rhodium.

【0038】本発明の、酢酸、酢酸メチル及び無水酢酸
を製造するための気相法は、本発明により調製された触
媒の存在下に、共触媒としてハロゲン化物を用いて、メ
タノール又は酢酸メチルを一酸化炭素と反応させること
を含む。
The gas phase process of the present invention for producing acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride comprises methanol or methyl acetate using a halide as a cocatalyst in the presence of a catalyst prepared according to the present invention. Reacting with carbon monoxide.

【0039】本発明で使用する、共触媒として用いられ
るハロゲン化物触媒は、CH3 I、CH3 Br、CH3
Cl、I2 、Br2 、Cl2 、HI、HBr、HClな
どである。好適にはCH3 Iが用いられる。
The halide catalyst used as a cocatalyst in the present invention is CH 3 I, CH 3 Br, CH 3
Cl, I 2 , Br 2 , Cl 2 , HI, HBr, HCl and the like. CH 3 I is preferably used.

【0040】本発明の方法では、第一のカルボニル化の
反応条件を制御することによって、酢酸に対する酢酸メ
チルの生成比を調節することができる。カルボニル化が
さらに苛酷な反応条件、例えば高温で行なわれる場合、
酢酸生成比が増加する。しかしながら、酢酸メチルの生
成比は、穏和な反応条件の下で増加する。従って、本発
明の方法では、所望の生成物の生成比は容易に調節する
ことができる。
In the method of the present invention, the production ratio of methyl acetate to acetic acid can be adjusted by controlling the reaction conditions for the first carbonylation. If the carbonylation is carried out under more severe reaction conditions, such as high temperature,
The acetic acid production ratio increases. However, the production ratio of methyl acetate increases under mild reaction conditions. Therefore, in the method of the present invention, the production ratio of the desired product can be easily adjusted.

【0041】一方、通常の液相反応においては、原料ガ
スである一酸化炭素中の不純物として水素が混在する場
合、種々の副反応が起こり、触媒反応系の効率を低下さ
せることになる。しかしながら、本発明の不均一な気相
触媒反応系においては、水素が1〜50%の量で一酸化
炭素中に混在していても、一酸化炭素は反応系に実質的
な影響を及ぼさない。むしろ、水素の存在によって酢酸
への選択性が相当に高くなる。その上、水素を含む一酸
化炭素の使用は、一酸化炭素から水素を除去する必要性
を排除し、経済的な観点から有利である。
On the other hand, in the usual liquid phase reaction, when hydrogen is mixed as an impurity in carbon monoxide as a raw material gas, various side reactions occur and the efficiency of the catalytic reaction system is lowered. However, in the heterogeneous gas phase catalytic reaction system of the present invention, even if hydrogen is mixed in carbon monoxide in an amount of 1 to 50%, carbon monoxide does not substantially affect the reaction system. . Rather, the presence of hydrogen significantly increases the selectivity to acetic acid. Moreover, the use of carbon monoxide containing hydrogen eliminates the need to remove hydrogen from carbon monoxide, which is advantageous from an economic perspective.

【0042】第一のカルボニル化からの生成物の型式
は、含まれる反応条件により異なる。好適には、生成物
は酢酸メチル約60%、酢酸約20ないし30%及び未
反応のメタノール約10ないし20%よりなる。上記組
成の生成物は、第一のカルボニル化触媒床上に容易に得
ることができる。本発明の実施例によって下記に記載す
るように、上記の組成を有する生成物は非常に穏和な条
件で得られる。従って、注入流の空間速度は速くなり、
生産性を有意に増加する。
The type of product from the first carbonylation depends on the reaction conditions involved. Preferably, the product consists of about 60% methyl acetate, about 20-30% acetic acid and about 10-20% unreacted methanol. The product of the above composition can be easily obtained on the first carbonylation catalyst bed. As described below according to the examples of the invention, the product having the above composition is obtained under very mild conditions. Therefore, the space velocity of the injection flow becomes faster,
Significantly increase productivity.

【0043】第一のカルボニル化生成物の分離は蒸留に
よって行なうことができる。酢酸は反応器の下部から分
離され、酢酸メチルの所望量は、蒸留によって、反応器
の中間部から回収、単離される。次に、反応器の上部か
ら蒸留によって得られる酢酸メチル及び共触媒は、無水
酢酸を製造するために第二のカルボニル化反応器に導入
される。この時点で、水又はメタノールを添加すること
で反応は加速される。しかしながら、過剰な水は、酢酸
の生成比を増加させることになるので、水含量は酢酸の
形成を阻止するため可能な限り比較的低い濃度に留める
べきである。
The separation of the first carbonylation product can be carried out by distillation. Acetic acid is separated from the bottom of the reactor and the desired amount of methyl acetate is recovered and isolated from the middle of the reactor by distillation. The methyl acetate and cocatalyst obtained by distillation from the top of the reactor are then introduced into a second carbonylation reactor to produce acetic anhydride. At this point, the reaction is accelerated by adding water or methanol. However, excess water will increase the production rate of acetic acid, so the water content should be kept as low as possible in order to prevent the formation of acetic acid.

【0044】第二のカルボニル化は、100ないし70
0hr-1のGHSVで、100ないし300℃、好適には
240ないし260℃の温度で行なわれる。反応器に導
入される酢酸メチルとハロゲン化物共触媒、特にCH3
Iとのモル比は、好適には10:1である。
The second carbonylation is 100 to 70
It is carried out at a GHSV of 0 hr -1 at a temperature of 100 to 300 ° C, preferably 240 to 260 ° C. Methyl acetate and halide cocatalyst introduced into the reactor, especially CH 3
The molar ratio with I is preferably 10: 1.

【0045】酢酸メチルの第二のカルボニル化に関与す
る一酸化炭素の導入圧は、常圧ないし1000psi 、好
適には150ないし300psi の範囲、より好適には2
00psi である。第二のカルボニル化からの反応混合物
は蒸留によって分離されてよい。このようにして分離さ
れた共触媒は、上述のように第一のカルボニル化反応器
にリサイクルされる。
The introduction pressure of carbon monoxide involved in the second carbonylation of methyl acetate is normal pressure to 1000 psi, preferably 150 to 300 psi, more preferably 2
00 psi. The reaction mixture from the second carbonylation may be separated by distillation. The cocatalyst separated in this way is recycled to the first carbonylation reactor as described above.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明は、酢酸メチルの大量生産が単一
工程で可能であり;水の除去に関する問題が解決され;
生成物の分離が非常に簡単であり;酢酸のみを選択的に
製造し、同時製造における酢酸/酢酸メチル/無水酢酸
の生成比を容易に制御することができ;反応が気相で行
なわれるので、総ての反応器の耐腐食性を改善し;使用
した触媒を回収してリサイクルする必要がなく;酢酸メ
チルを大量生産することが可能なために、純粋な酢酸メ
チルを単離し、次いでエステル交換を行なって種々の形
式の酢酸アルキルエステルを製造することができ、そし
てまた、上記の従来の技術と関連して記載したように水
素化によってエタノールを生産することができるなどの
重要な利点がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, mass production of methyl acetate is possible in a single step; the problem of water removal is solved;
The product separation is very simple; only acetic acid can be selectively produced, and the production ratio of acetic acid / methyl acetate / acetic anhydride in the simultaneous production can be easily controlled; because the reaction is carried out in the gas phase , Improving the corrosion resistance of all reactors; no need to recover and recycle the used catalyst; because it is possible to mass produce methyl acetate, isolate pure methyl acetate and then ester Exchanges can be made to produce various types of acetic acid alkyl esters, and also have significant advantages such as the ability to produce ethanol by hydrogenation as described in connection with the prior art above. is there.

【0047】[0047]

【実施例】以下の実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。実施例は単に例示の目的のためのものであっ
て、特許請求に適当に記載した本発明を限定するもので
はない。
The present invention will be described in more detail by the following examples. The examples are for purposes of illustration only and are not intended to limit the invention as properly described in the claims.

【0048】実施例1:活性炭をRhCl3 及びLiI
の溶液に浸漬し、活性炭の量に基づいてRhの0.6重
量%及びRhの量に基づいてLiIの400モル%が活
性炭に担持されるように、RhCl3 及びLiIを活性
炭に担持させた。得られた材料を300℃で焼結し触媒
を調製した。直径1.27cm(0.5インチ)、長さ4
0cmの反応管に、触媒5gを充填した。反応管の先端1
5cmの高さ及び末端15cmの高さに、それぞれガラス繊
維を詰め、先端と末端のガラス繊維間に10cmの高さで
触媒床を形成させた。次いで、反応管の中心に直径0.
64cm(0.25インチ)の管を挿入し、熱電対を装備
した。反応管を熱媒体で加熱できるように反応管の外側
をオイルで被覆した。メタノール及び一酸化炭素を1:
2.3のモル比で反応管に導入し、メタノールの量に基
づいて、共触媒CH3 Iの10モル%の存在下に、内温
240℃、200psi に加圧して相互に反応させた。
Example 1 Activated carbon was added to RhCl 3 and LiI
Was immersed in a solution of RhCl 3 and LiI so that 0.6% by weight of Rh based on the amount of activated carbon and 400 mol% of LiI based on the amount of Rh were loaded on the activated carbon. . The obtained material was sintered at 300 ° C. to prepare a catalyst. Diameter 1.27 cm (0.5 inch), length 4
A 0 cm reaction tube was charged with 5 g of catalyst. Tip of reaction tube 1
Glass fibers were packed to a height of 5 cm and a height of 15 cm at the end, respectively, and a catalyst bed was formed at a height of 10 cm between the glass fibers at the tip and the end. Then, a diameter of 0.
A 64 cm (0.25 inch) tube was inserted and equipped with a thermocouple. The outside of the reaction tube was coated with oil so that the reaction tube could be heated with a heating medium. Methanol and carbon monoxide 1:
It was introduced into the reaction tube at a molar ratio of 2.3 and reacted with each other under pressure of 200 psi at an internal temperature of 240 ° C. in the presence of 10 mol% of co-catalyst CH 3 I based on the amount of methanol.

【0049】上記の条件下で、異なるGHSVに対する
メタノールの変換並びに酢酸と酢酸メチルの収率を、第
1表に示した。
The conversion of methanol to different GHSV and the yields of acetic acid and methyl acetate under the above conditions are shown in Table 1.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】1)GHSV=時間当りの気体空間速度
(hr-1):これは、時間当りの触媒を通過する気相のメ
タノール反応成分を示す尺度である。GHSVが高けれ
ば高いほど、反応成分と触媒の接触時間は短くなり、単
位時間に処理される反応成分の量は多くなる。 2)酢酸の収率=(生成した酢酸のモル/反応体中に導
入されたメタノールのモル)×100 3)酢酸メチルの収率=〔(生成した酢酸メチルのモ
ル)×2/反応体中に導入されたメタノールのモル)〕
×100
1) GHSV = gas hourly space velocity (hr -1 ): This is a measure of the gas phase methanol reaction components passing through the catalyst per hour. The higher the GHSV, the shorter the contact time between the reaction components and the catalyst, and the greater the amount of reaction components processed per unit time. 2) Yield of acetic acid = (mol of acetic acid produced / mol of methanol introduced into the reactant) × 100 3) Yield of methyl acetate = [(mol of methyl acetate produced) × 2 / in the reactant Mol of methanol introduced into
× 100

【0052】実施例2:この実施例は、反応温度及び圧
を、それぞれ233℃と150psi に変えた以外、実施
例1と同じ触媒及び同じ反応条件を用いて行なった。第
2表に結果を示した。
Example 2 This example was carried out using the same catalyst and the same reaction conditions as in Example 1, except that the reaction temperature and pressure were changed to 233 ° C. and 150 psi, respectively. The results are shown in Table 2.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】表1及び2から明らかなように、同一の触
媒が用いられる場合でも、反応条件を変えることによっ
て酢酸に対する酢酸メチルの生成比を容易に調節するこ
とができる。すなわち、実施例2の結果は、比較的穏和
な条件下に酢酸メチルが大量に製造されることを示して
いる。
As is clear from Tables 1 and 2, the production ratio of methyl acetate to acetic acid can be easily adjusted by changing the reaction conditions even when the same catalyst is used. That is, the results of Example 2 indicate that methyl acetate is produced in large quantities under relatively mild conditions.

【0055】実施例3:この実施例は、活性炭にLiI
の800モル%を担持させて調製した触媒を用いた以
外、実施例1に準じて行なった。第3表に結果を示し
た。
Example 3: In this example, activated carbon was treated with LiI.
Was carried out in the same manner as in Example 1 except that the catalyst prepared by supporting 800 mol% of the above was used. The results are shown in Table 3.

【0056】[0056]

【表3】 [Table 3]

【0057】実施例4:この実施例は、Rhの1.8重
量%及びRhの量に基づいてLiIの400モル%を活
性炭に担持させた触媒を用い、反応温度及びCO分圧
を、それぞれ270℃及び150psi に変えた以外、実
施例1に準じて行なった。第4表に結果を示した
Example 4 In this example, 1.8% by weight of Rh and 400 mol% of LiI based on the amount of Rh were supported on activated carbon, and the reaction temperature and the CO partial pressure were changed, respectively. The procedure was as in Example 1, except that the temperature was changed to 270 ° C. and 150 psi. The results are shown in Table 4.

【0058】[0058]

【表4】 [Table 4]

【0059】実施例5:この実施例は、活性炭の量に基
づいてRhの0.6重量%及びRhの量に基づいてNa
Iの200モル%を活性炭に担持させた触媒を用い、反
応温度及び圧を、それぞれ240℃及び200psi に変
えた以外、実施例1に準じて行なった。第5表に結果を
示した。
Example 5: This example shows that 0.6% by weight of Rh based on the amount of activated carbon and Na based on the amount of Rh.
The procedure of Example 1 was repeated except that a catalyst prepared by supporting 200 mol% of I on activated carbon was used, and the reaction temperature and pressure were changed to 240 ° C. and 200 psi, respectively. The results are shown in Table 5.

【0060】[0060]

【表5】 [Table 5]

【0061】実施例6:この実施例は、Rhの0.6重
量%及びRhの量に基づいてKIの200モル%を活性
炭に担持させた触媒を用いた以外、実施例1に準じて行
なった。第6表に結果を示した。
Example 6 This example is carried out in accordance with Example 1 except that a catalyst was used in which activated carbon was loaded with 0.6% by weight of Rh and 200 mol% of KI based on the amount of Rh. It was The results are shown in Table 6.

【0062】[0062]

【表6】 [Table 6]

【0063】実施例7:この実施例は、Rhの0.6重
量%及びRhの量に基づいてMgCl2 の50モル%を
活性炭に担持させた触媒を用いた以外、実施例1に準じ
て行なった。第7表に結果を示した。
Example 7 This example is in accordance with Example 1 except that a catalyst was used in which 0.6% by weight of Rh and 50 mol% of MgCl 2 based on the amount of Rh were supported on activated carbon. I did. The results are shown in Table 7.

【0064】[0064]

【表7】 [Table 7]

【0065】実施例8:この実施例は、RhCl3 及び
IrCl3 を1:0.5のモル比で活性炭に担持させた
触媒を用い、反応温度を255℃に変えた以外、実施例
1に準じて行なった。第8表に結果を示した。
Example 8: This example is the same as Example 1 except that the catalyst in which RhCl 3 and IrCl 3 were supported on activated carbon in a molar ratio of 1: 0.5 was used and the reaction temperature was changed to 255 ° C. It carried out according to it. The results are shown in Table 8.

【0066】[0066]

【表8】 [Table 8]

【0067】実施例9:この実施例は、Rhの0.6重
量%及びRhの量に基づいてPdCl2 の200モル%
を活性炭に担持させた触媒を用い、反応温度及びCO分
圧を、それぞれ255℃及び150psi に変えた以外、
実施例1に準じて行なった。第9表に結果を示した。
Example 9: This example shows that 0.6% by weight of Rh and 200 mol% of PdCl 2 based on the amount of Rh.
Was carried out on a catalyst supported on activated carbon, and the reaction temperature and CO partial pressure were changed to 255 ° C. and 150 psi, respectively.
It carried out according to Example 1. The results are shown in Table 9.

【0068】[0068]

【表9】 [Table 9]

【0069】実施例10:この実施例は、RhCl3
びRuCl3 を1:0.5のモル比で活性炭に担持させ
た触媒を用い、反応温度を255℃に変えた以外、実施
例1に準じて行なった。第10表に結果を示した。
Example 10: This example is the same as Example 1 except that the catalyst in which RhCl 3 and RuCl 3 were supported on activated carbon in a molar ratio of 1: 0.5 was used and the reaction temperature was changed to 255 ° C. It carried out according to it. The results are shown in Table 10.

【0070】[0070]

【表10】 [Table 10]

【0071】実施例11:この実施例は、RhCl3
びCoCl2 を1:0.5のモル比で活性炭に担持させ
た触媒を用い、反応温度を210℃に変えた以外、実施
例1に準じて行なった。第11表に結果を示した。
Example 11: This example is the same as Example 1 except that the catalyst in which RhCl 3 and CoCl 2 were supported on activated carbon in a molar ratio of 1: 0.5 was used and the reaction temperature was changed to 210 ° C. It carried out according to it. The results are shown in Table 11.

【0072】[0072]

【表11】 [Table 11]

【0073】実施例12:この実施例は、RhCl3
びNiCl2 を1:0.5のモル比で活性炭に担持させ
た触媒を用い、反応温度を210℃に変えた以外、実施
例1に準じて行なった。第12表に結果を示した。
Example 12: This example is the same as Example 1 except that a catalyst in which RhCl 3 and NiCl 2 were supported on activated carbon in a molar ratio of 1: 0.5 was used and the reaction temperature was changed to 210 ° C. It carried out according to it. The results are shown in Table 12.

【0074】[0074]

【表12】 [Table 12]

【0075】実施例13:この実施例は、一定量の水素
を一酸化炭素原料ガスと混合した以外、実施例1に記載
した同じ触媒を用いて行なった。
Example 13: This example was carried out using the same catalyst described in Example 1 except that a certain amount of hydrogen was mixed with the carbon monoxide feed gas.

【0076】水素に対する一酸化炭素の比を変えなが
ら、メタノールと共に混合ガスを14.1kg/cm2(20
0psi )の加圧下に反応器に導入した。この時点で、メ
タノールと一酸化炭素とのモル比は1:1.6、250
℃の反応温度でメタノールのGHSVを1500に維持
した。第13表に結果を示した。
While changing the ratio of carbon monoxide to hydrogen, the mixed gas was mixed with methanol at 14.1 kg / cm 2 (20
It was introduced into the reactor under a pressure of 0 psi). At this point, the molar ratio of methanol to carbon monoxide is 1: 1.6, 250
The GHSV of methanol was maintained at 1500 at a reaction temperature of ° C. The results are shown in Table 13.

【0077】[0077]

【表13】 [Table 13]

【0078】実施例14:Rhの0.6重量%及びRh
の量に基づいてLiIの200モル%を含むように水相
でRhCl3 ・H2 O及びLiIを活性炭に担持させ
た。得られた混合物を300℃で焼結して、触媒を調製
した。
Example 14: 0.6% by weight of Rh and Rh
RhCl 3 .H 2 O and LiI were loaded on activated carbon in the aqueous phase so as to contain 200 mol% of LiI based on the amount of The resulting mixture was sintered at 300 ° C. to prepare a catalyst.

【0079】このようにして得た触媒を用い、この実施
例は、メタノールのGHSVを3000に維持した以
外、実施例13に準じて行なった。第14表に結果を示
した。
Using the catalyst thus obtained, this example was carried out in accordance with Example 13 except that the GHSV of methanol was maintained at 3000. The results are shown in Table 14.

【0080】[0080]

【表14】 [Table 14]

【0081】実施例15:この実施例は、Rhの0.6
重量%及びロジウムの量に基づいてKClの200モル
%を担持した活性炭を用い、メタノールのGHSVを2
000に維持して、実施例13に準じて行なった。第1
5表に結果を示した。
Example 15: This example shows that Rh of 0.6
Using activated carbon loaded with 200 mol% of KCl based on weight% and amount of rhodium, the GHSV of methanol was 2%.
Was maintained at 000, and the procedure of Example 13 was followed. First
The results are shown in Table 5.

【0082】[0082]

【表15】 [Table 15]

【0083】実施例16:Rhの0.6重量%及びロジ
ウムの量に基づいてPdCl2 の50モル%が含まれる
ように、水相でRhCl3 ・3H2 O及びPdCl2
活性炭に担持させた。次いで、得られた混合物を300
℃で焼結して触媒を調製した。
Example 16: Activated carbon was loaded with RhCl 3 .3H 2 O and PdCl 2 in the aqueous phase so that it contained 0.6% by weight of Rh and 50 mol% of PdCl 2 based on the amount of rhodium. It was The mixture obtained is then added to 300
A catalyst was prepared by sintering at ° C.

【0084】このようにして得た触媒を用い、この実施
例は、メタノールのGHSVを1000に維持した以
外、実施例13に準じて行なった。第16表に結果を示
した。
Using the catalyst thus obtained, this example was carried out in accordance with Example 13 except that the GHSV of methanol was maintained at 1000. The results are shown in Table 16.

【0085】[0085]

【表16】 [Table 16]

【0086】実施例17:この実施例は、ロジウムの
0.6重量%及びRuCl3 の50モル%が含まれるよ
うにRhCl3 を担持した活性炭の触媒を用い、メタノ
ールのGHSVを2000に維持した以外、実施例13
に準じて行なった。第17表に結果を示した。
Example 17: This example uses a catalyst of activated carbon loaded with RhCl 3 such that it contained 0.6% by weight of rhodium and 50 mol% of RuCl 3 , and the GHSV of methanol was maintained at 2000. Other than Example 13,
Was carried out according to. The results are shown in Table 17.

【0087】[0087]

【表17】 [Table 17]

【0088】実施例18:実施例1と同じ反応器及び同
じ触媒を用い、モル比10:1の酢酸メチル及びCH3
Iを反応器に導入した。次いで、反応器に一酸化炭素を
導入し、250℃、200psi で、反応混合物に第二の
気相カルボニル化を行なった。第18表に結果を示し
た。
Example 18: Methyl acetate and CH 3 in a molar ratio of 10: 1 using the same reactor and the same catalyst as in Example 1.
I was introduced into the reactor. Carbon monoxide was then introduced into the reactor and a second gas phase carbonylation was performed on the reaction mixture at 250 ° C. and 200 psi. The results are shown in Table 18.

【0089】[0089]

【表18】 [Table 18]

【0090】実施例19:この実施例は、実施例8と同
じ触媒を用いた以外、実施例18に準じて行なった。第
19表に結果を示した。
Example 19: This example was made according to Example 18 except that the same catalyst as in Example 8 was used. The results are shown in Table 19.

【0091】[0091]

【表19】 [Table 19]

【0092】実施例20:この実施例は、実施例4と同
じ触媒を用い、GHSVを500に維持して反応温度を
変えた以外、実施例18に準じて行なった。第20表に
結果を示した。
Example 20: This example was performed according to Example 18 except that the same catalyst as in Example 4 was used and GHSV was maintained at 500 to change the reaction temperature. The results are shown in Table 20.

【0093】[0093]

【表20】 [Table 20]

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 53/12 9356−4H 69/14 8018−4H // C07B 61/00 300 (72)発明者 呉 俊 雨 大韓民国ソウル特別市道峰区午耳洞161番 地35号 成源アパート2棟1101号 (72)発明者 朱 五 心 大韓民国ソウル特別市城北区上月谷洞41番 地7号Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location C07C 53/12 9356-4H 69/14 8018-4H // C07B 61/00 300 (72) Inventor Shun Kure No. 35, 161, Uomimi-dong, Dobong-gu, Seoul, Republic of Korea Special source apartment building 2 1101 (72) Inventor, Zhu Five Hearts, No. 41, No. 7, Samguk-dong, Seongbuk-gu, Seoul, South Korea

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酢酸、酢酸メチル及び無水酢酸を同時に
製造する方法であって、 (a)第一のカルボニル化反応器中で、ロジウム触媒及
びハロゲン化物共触媒の存在下に、一酸化炭素、所望に
より水素との混合ガス、によりメタノールを気相カルボ
ニル化して酢酸及び酢酸メチルを製造する工程; (b)反応混合物から生成物及び共触媒を分離し、酢酸
を回収する工程; (c)分離した酢酸メチルの一定量を蒸留により回収
し、分離した酢酸メチルの残部を共触媒と一緒に第二の
カルボニル化反応器に導入する工程; (d)共触媒の存在下に、一酸化炭素、所望により水素
との混合ガス、による第二のカルボニル化反応器に導入
された酢酸メチルのカルボニル化により無水酢酸を製造
する工程;そして (e)生成した無水酢酸から共触媒を分離し、続いて、
無水酢酸を回収し、共触媒を第一のカルボニル化反応器
にリサイクルする工程;よりなる方法。
1. A method for simultaneously producing acetic acid, methyl acetate and acetic anhydride, comprising: (a) carbon monoxide in the presence of a rhodium catalyst and a halide cocatalyst in a first carbonylation reactor; Gas phase carbonylation of methanol with a gas mixture with hydrogen, if desired, to produce acetic acid and methyl acetate; (b) separation of product and cocatalyst from reaction mixture and recovery of acetic acid; Recovering a fixed amount of the methyl acetate obtained by distillation and introducing the separated methyl acetate together with the cocatalyst into the second carbonylation reactor; (d) in the presence of the cocatalyst, carbon monoxide Producing acetic anhydride by carbonylation of methyl acetate introduced into a second carbonylation reactor, optionally with a gas mixture with hydrogen; and (e) producing a cocatalyst from the acetic anhydride formed. Away, followed by,
Recovering acetic anhydride and recycling the cocatalyst to the first carbonylation reactor;
【請求項2】 工程(a)が、1:0.1ないし1:1
00のモル比のメタノール及び一酸化炭素を用いて、1
00ないし400℃の温度及び常圧ないし1000psi
の一酸化炭素分圧で行なわれる請求項1記載の方法。
2. The step (a) comprises 1: 0.1 to 1: 1.
Using a molar ratio of 00 and methanol and carbon monoxide, 1
Temperature of 00 to 400 ° C and atmospheric pressure to 1000 psi
The method according to claim 1, which is carried out at a partial pressure of carbon monoxide.
【請求項3】 工程(a)が、1:0.5ないし1:
2.3のモル比のメタノール及び一酸化炭素を用いて、
150ないし300℃の温度及び150ないし300ps
i の一酸化炭素分圧で行なわれる請求項1記載の方法。
3. Step (a) comprises 1: 0.5 to 1:
Using a molar ratio of methanol and carbon monoxide of 2.3,
150 ~ 300 ℃ and 150 ~ 300ps
The method of claim 1 wherein i is performed at a partial pressure of carbon monoxide.
【請求項4】 工程(a)が、300℃以下の温度及び
200psi 以下の一酸化炭素分圧の穏和な条件で行なわ
れる請求項1記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein step (a) is carried out under mild conditions of a temperature of 300 ° C. or less and a carbon monoxide partial pressure of 200 psi or less.
【請求項5】 工程(d)が、50ないし10000hr
-1のGHSV及び100ないし400℃の温度で行なわ
れる請求項1記載の方法。
5. The step (d) comprises 50 to 10000 hr.
A process according to claim 1 carried out at a GHSV of -1 and a temperature of 100 to 400 ° C.
【請求項6】 工程(a)及び工程(d)に用いられる
一酸化炭素が、1ないし50%の水素と混合されている
請求項1記載の方法。
6. A process according to claim 1, wherein the carbon monoxide used in steps (a) and (d) is mixed with 1 to 50% hydrogen.
【請求項7】 ロジウム触媒が、使用される不活性な担
体の量に基づいてロジウムの0.1ないし20重量%で
あるようにロジウム化合物を水又は有機溶媒に溶解し;
生成した混合物を、ロジウムの量に基づいてアルカリ若
しくはアルカリ土類金属又は遷移金属の0.1ないし1
000モル%と共に不活性な担体に担持させ;そして次
に生成した混合物を100ないし500℃で焼結するこ
とにより調製される請求項1記載の方法。
7. The rhodium compound is dissolved in water or an organic solvent such that the rhodium catalyst is 0.1 to 20% by weight of rhodium, based on the amount of inert support used.
The resulting mixture is treated with 0.1 to 1 of alkali or alkaline earth metal or transition metal based on the amount of rhodium.
A process according to claim 1 prepared by supporting on an inert carrier with 000 mol%; and then sintering the resulting mixture at 100-500 ° C.
【請求項8】 ロジウム化合物が、RhX3 (X=C
l、Br、I)、RhX3 ・3H2 O(X=Cl、B
r、I)、Rh2 (CO)42 (X=Cl、Br、
I)、[Rh(CO)X4 ]Y(X=Cl、Br、I;
Y=Na、Li、K)、Rh2 (CO)8 、Rh(NO
33 、[Rh(CO)22 ]Y(X=Cl、Br、
I;Y=Li、Na、K)、Rh23 、[Rh(C2
42 X]2 (X=Cl、Br、I)、Rh[(C6
532 ](CO)X(X=Cl、Br、I)、R
h金属、RhX[(C653 P]2 (CH3 Y)2
(X、Y=Cl、Br、I)、Rh(SnCl3
[(C65 )P]3 (X=Cl、Br、I)、RhX
(CO)[(C653 Y]2 (X=Cl、Br、
I;Y=As、P、Sb)、[R4 Y][Rh(CO)
2 X]2 (X=Cl、Br、I;R=C1 −C12アルキ
ル;Y=N、As、P)、[R4 Y]2 [Rh(CO)
4 ](X=Cl、Br、I;R=C1 −C12アルキ
ル;Y=N、As、P)、RhX[(C653 P]
3 (X=Cl、Br、I)、RhX[(C653
P]H2 (X=Cl、Br、I)、[(C653
P]3 Rh(CO)H及びY4 Rh22 (SnX3
4 (X=Cl、Br、I;Y=Li、Na、K)よりな
る群から選ばれる請求項7記載の方法。
8. The rhodium compound is RhX 3 (X═C
l, Br, I), RhX 3 .3H 2 O (X = Cl, B
r, I), Rh 2 (CO) 4 X 2 (X = Cl, Br,
I), [Rh (CO) X 4 ] Y (X = Cl, Br, I;
Y = Na, Li, K), Rh 2 (CO) 8 , Rh (NO
3 ) 3 , [Rh (CO) 2 X 2 ] Y (X = Cl, Br,
I; Y = Li, Na, K), Rh 2 O 3 , [Rh (C 2
H 4 ) 2 X] 2 (X = Cl, Br, I), Rh [(C 6
H 5 ) 3 P 2 ] (CO) X (X = Cl, Br, I), R
h metal, RhX [(C 6 H 5 ) 3 P] 2 (CH 3 Y) 2
(X, Y = Cl, Br, I), Rh (SnCl 3 )
[(C 6 H 5 ) P] 3 (X = Cl, Br, I), RhX
(CO) [(C 6 H 5 ) 3 Y] 2 (X = Cl, Br,
I; Y = As, P, Sb), [R 4 Y] [Rh (CO)
2 X] 2 (X = Cl, Br, I; R = C 1 -C 12 alkyl; Y = N, As, P), [R 4 Y] 2 [Rh (CO)
X 4] (X = Cl, Br, I; R = C 1 -C 12 alkyl; Y = N, As, P ), RhX [(C 6 H 5) 3 P]
3 (X = Cl, Br, I), RhX [(C 6 H 5 ) 3
P] H 2 (X = Cl, Br, I), [(C 6 H 5 ) 3
P] 3 Rh (CO) H and Y 4 Rh 2 X 2 (SnX 3 ).
The method according to claim 7, which is selected from the group consisting of 4 (X = Cl, Br, I; Y = Li, Na, K).
【請求項9】 不活性な担体が、活性炭、粘土、アルミ
ナ、シリカ及びシリカ−アルミナよりなる群から選ばれ
る請求項7記載の方法。
9. A method according to claim 7 wherein the inert carrier is selected from the group consisting of activated carbon, clay, alumina, silica and silica-alumina.
【請求項10】 不活性な担体の量に基づいて、ロジウ
ムの0.6ないし5重量%が第一のカルボニル化反応器
中に存在するように、ロジウム化合物が用いられる請求
項7記載の方法。
10. A process according to claim 7, wherein the rhodium compound is used such that 0.6 to 5% by weight of rhodium is present in the first carbonylation reactor, based on the amount of inert carrier. .
【請求項11】 ロジウムの量に基づいて、アルカリ金
属又はアルカリ土類金属が200ないし800モル%の
量で用いられる請求項7記載の方法。
11. The method according to claim 7, wherein the alkali metal or alkaline earth metal is used in an amount of 200 to 800 mol%, based on the amount of rhodium.
【請求項12】 ロジウムの量に基づいて、遷移金属が
10ないし500モル%の量で用いられる請求項7記載
の方法。
12. The method according to claim 7, wherein the transition metal is used in an amount of 10 to 500 mol%, based on the amount of rhodium.
【請求項13】 ハロゲン化物共触媒がCH3 I、CH
3 Br、CH3 Cl、I2 、Br2 、Cl2 、HI、H
Br及びHClよりなる群から選ばれる請求項1記載の
方法。
13. The halide cocatalyst is CH 3 I, CH.
3 Br, CH 3 Cl, I 2 , Br 2 , Cl 2 , HI, H
The method of claim 1 selected from the group consisting of Br and HCl.
【請求項14】 第一及び第二のカルボニル化反応器の
それぞれに導入されるメタノール又は酢酸メチルに対す
るCH3 I共触媒のモル比が0.01:1ないし1:1
0である請求項13記載の方法。
14. The molar ratio of CH 3 I cocatalyst to methanol or methyl acetate introduced into each of the first and second carbonylation reactors is from 0.01: 1 to 1: 1.
14. The method according to claim 13, which is 0.
【請求項15】 請求項7記載の方法により調製され
た、メタノールのカルボニル化用触媒。
15. A catalyst for carbonylation of methanol, which is prepared by the method according to claim 7.
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