JPH06220033A - Production of alkylene oxide - Google Patents

Production of alkylene oxide

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Publication number
JPH06220033A
JPH06220033A JP5009910A JP991093A JPH06220033A JP H06220033 A JPH06220033 A JP H06220033A JP 5009910 A JP5009910 A JP 5009910A JP 991093 A JP991093 A JP 991093A JP H06220033 A JPH06220033 A JP H06220033A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
metal
alkylene oxide
oxygen
olefin
Prior art date
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Pending
Application number
JP5009910A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuji Miyata
勝治 宮田
Kaoru Inoue
薫 井上
Naohiro Ueda
直浩 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Toatsu Chemicals Inc filed Critical Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority to JP5009910A priority Critical patent/JPH06220033A/en
Publication of JPH06220033A publication Critical patent/JPH06220033A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • 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
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PURPOSE:To obtain a method for producing an alkylene oxide with ultrahigh economical efficiency in which the low selectivity in a conventional method for directly producing the alkylene oxide from an olefin and oxygen is improved by using a fuel cell system and power, as necessary, is taken to the outside of the reactional system. CONSTITUTION:An alkylene oxide is produced by using a fuel cell system comprising the use of a proton conducting film and catalyst electrodes composed of a metal and/or a metallic compound and a material of an electrically conductive carbonaceous substance as the anode 1 and the cathode 2, the introduction of hydrogen into the anodic compartment 3 and an olefin and oxygen into the cathodic compartment 4 and the short-circuiting of both the electrodes with a lead wire.

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、燃料電池システムを応
用した新規なアルキレンオキサイドの製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel alkylene oxide production method to which a fuel cell system is applied.

【0002】アルキレンオキサイドは、アルキレングリ
コール、ポリアルキレングリコール等製造の中間体であ
り、工業的に極めて重要な物質である。
[0002] Alkylene oxide is an intermediate for the production of alkylene glycol, polyalkylene glycol and the like, and is an industrially very important substance.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、アルキレンオキサイド、例えばプ
ロピレンオキサイドの工業的製造法としては、クロルヒ
ドリン法やハルコン法が知られている。例えば、クロル
ヒドリン法はプロピレンと希薄塩素水溶液との反応によ
り一旦プロピレンクロルヒドリンとした後、脱塩化水素
を行ってプロピレンオキサイドを製造しており、極めて
エネルギー的及び経済的に不利な製造方法である。ま
た、ハルコン法では有機過酸化物を用いてプロピレンオ
キサイドを製造している。また、触媒としてチタンシリ
カライトを用い、酸化剤として過酸化水素を用いる方法
も知られている。これらの有機過酸化物や過酸化水素に
よる酸化では酸化剤が高価であり、経済性の観点から有
利とはいい難い。上記のような背景から、プロピレンと
酸素から直接プロピレンオキサイドを製造する方法が工
業的、経済的な見地から望まれている。プロピレンと酸
素から直接プロピレンオキサイドを触媒を用いて製造す
る方法は近年盛んに研究されているが極めて低いプロピ
レンの転化率に留まっており、かつプロピレンオキサイ
ドの選択率も低く、工業的に製造する段階には至ってい
ない。また、最近チタンシリカライトにパラジウムを担
持させた触媒を用いて酸素、プロピレン及び水素の混合
物を接触させプロピレンオキサイドを製造する方法が知
られている。この方法では酸素、水素が共存するため爆
発の危険性が大きく、更に、プロピレンオキサイドの収
率も低いなどの欠点があり、工業的製造法とはいい難
い。
2. Description of the Related Art Conventionally, the chlorohydrin method and the Halcon method are known as industrial methods for producing alkylene oxides such as propylene oxide. For example, the chlorhydrin method is an extremely energy- and economically disadvantageous production method in which propylene chlorhydrin is once produced by a reaction between propylene and a dilute chlorine aqueous solution and then dehydrochlorination is carried out to produce propylene oxide. . Further, in the Halcon method, propylene oxide is produced using an organic peroxide. Also known is a method using titanium silicalite as a catalyst and hydrogen peroxide as an oxidizing agent. Oxidizing agents using these organic peroxides and hydrogen peroxide are expensive, and it is difficult to say that they are advantageous from the economical viewpoint. From the above background, a method for directly producing propylene oxide from propylene and oxygen is desired from an industrial and economical standpoint. A method for directly producing propylene oxide from propylene and oxygen using a catalyst has been actively researched in recent years, but the conversion rate of propylene is extremely low, and the selectivity of propylene oxide is low, so that it is industrially produced. Has not reached. Further, recently, a method of producing propylene oxide by contacting a mixture of oxygen, propylene and hydrogen using a catalyst in which palladium is supported on titanium silicalite is known. With this method, oxygen and hydrogen coexist, so there is a high risk of explosion, and the propylene oxide yield is also low, which makes it difficult to call it an industrial production method.

【0004】一方、近年燃料電池システムを用いて、穏
和な条件で種々の有用な化合物を製造すると同時に電力
を取り出す試みがなされてきているが、プロピレンと酸
素から直接プロピレンオキサイドを製造する方法は今ま
でには知られていない。
On the other hand, in recent years, various attempts have been made to produce various useful compounds using a fuel cell system under mild conditions and at the same time to extract electric power, but a method for producing propylene oxide directly from propylene and oxygen is now available. Not known until now.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来知られ
ている製造法における製造工程の煩雑さ、多量の副産物
の生成、エネルギーの大量消費等の従来の問題点を解決
し、極めて簡便な反応システムにより穏和な条件でオレ
フィンと酸素からアルキレンオキサイドを製造し、さら
に必要ならば電力も同時に生産することにより経済性を
高めようとするものである。すなわち、本発明の目的
は、オレフィンと酸素から直接アルキレンオキサイドを
製造する極めて高い経済性を有する方法を提供すること
である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the conventional problems such as the complexity of the manufacturing process, the production of a large amount of by-products, the large consumption of energy, etc. in the conventionally known manufacturing method, and is extremely simple. The reaction system aims to increase the economic efficiency by producing alkylene oxide from olefin and oxygen under mild conditions and, if necessary, producing electric power at the same time. That is, the object of the present invention is to provide a highly economical process for producing alkylene oxide directly from olefin and oxygen.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らはオレフィン
と酸素によるアルキレンオキサイドの製造について鋭意
検討した結果、触媒電極を設けたイオン伝導体物質の一
方の電極に水素等の水素供与体を、他方の電極にオレフ
ィン及び酸素を接触させることよりなる燃料電池システ
ムを用いることにより、高選択率でプロピレンオキサイ
ドを製造すると同時に必要に応じて電力エネルギーを取
り出すことができることを見い出し、極めて経済性の高
いアルキレンオキサイドの製造方法を完成した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies on the production of alkylene oxide by olefin and oxygen, the present inventors have found that a hydrogen donor such as hydrogen is provided on one electrode of an ion conductor material provided with a catalyst electrode. It was found that by using a fuel cell system consisting of bringing olefin and oxygen into contact with the other electrode, it is possible to produce propylene oxide with a high selectivity and at the same time to take out electric power energy as needed, which is extremely economical. The method for producing alkylene oxide has been completed.

【0007】即ち本発明は、触媒電極を設けたイオン伝
導体物質の一方の電極に水素供与体を、他方の電極にオ
レフィン及び酸素を接触させることよりなる燃料電池シ
ステムによるアルキレンオキサイドの製造方法である。
また本発明は、好ましくは触媒電極が金属および/また
は金属化合物から選ばれた少なくとも一種の金属成分を
含む電極であり、また触媒電極が導電性高分子材料や導
電性炭素質物質を含む電極であるのもも好ましい。
That is, the present invention provides a method for producing alkylene oxide in a fuel cell system, which comprises contacting one electrode of an ion conductor material provided with a catalyst electrode with a hydrogen donor and the other electrode with an olefin and oxygen. is there.
In the present invention, preferably, the catalyst electrode is an electrode containing at least one metal component selected from a metal and / or a metal compound, and the catalyst electrode is an electrode containing a conductive polymer material or a conductive carbonaceous substance. Some are also preferred.

【0008】本発明方法を実施するために用いられる燃
料電池型反応器の概念図を図1に示す。触媒電極からな
るアノード1を有するアノード室3と、カソード2を有
するカソード室4はイオン伝導体5で隔てられており、
アノード1とカソード2はリード線6で短絡されてい
る。触媒電極は好ましくは多孔質もしくはシート状であ
るが、必ずしもこれに制限されない。7はスターラーで
ある。必要によっては、アノードとカソードの間に電圧
をかけることも可能である。
A conceptual diagram of a fuel cell type reactor used for carrying out the method of the present invention is shown in FIG. An anode chamber 3 having an anode 1 made of a catalyst electrode and a cathode chamber 4 having a cathode 2 are separated by an ionic conductor 5.
The anode 1 and the cathode 2 are short-circuited by the lead wire 6. The catalyst electrode is preferably porous or sheet-shaped, but is not limited thereto. 7 is a stirrer. If necessary, it is also possible to apply a voltage between the anode and the cathode.

【0009】本発明方法において用いられる触媒電極と
しては種々の材料を使用できるが、本発明方法において
はとりわけ種々の金属および/または金属化合物から選
ばれた少なくとも一種以上を用いることが推奨される。
または、金属および/または金属化合物から選ばれた少
なくとも一種以上を電気伝導性物質、好ましくは導電性
高分子材料に混合または担持して使用することも可能で
ある。また、本発明方法をさらに実施し易くするため
に、電極のこれらの構成成分に加えてバインダーを用い
て成形したものを用いることが好ましい。しかしなが
ら、本発明はこれらの方法のみに限定されるものではな
い。本発明において用いる導電性高分子材料としては、
一般的にはその安価なこと、入手し易さ及び良好な電気
伝導性などからグラファイト等の炭素質物質を使用する
ことが好ましい。具体的にはグラファイト、活性炭、カ
ーボンブラック、カーボンウィスカー等が入手し易いも
のとして挙げられる。
Although various materials can be used as the catalyst electrode used in the method of the present invention, it is recommended to use at least one selected from various metals and / or metal compounds in the method of the present invention.
Alternatively, it is also possible to use at least one selected from metals and / or metal compounds by mixing or supporting them in an electrically conductive substance, preferably a conductive polymer material. Further, in order to further facilitate the method of the present invention, it is preferable to use an electrode formed by using a binder in addition to these constituent components. However, the invention is not limited to only these methods. As the conductive polymer material used in the present invention,
Generally, it is preferable to use a carbonaceous material such as graphite because of its low cost, availability and good electric conductivity. Specific examples include graphite, activated carbon, carbon black, carbon whiskers, etc., which are easily available.

【0010】また、電極を成形する際に使用するバイン
ダーとしては種々のバインダーを使用することが可能で
あるが、その成形し易さ等の点から、テフロン樹脂粉末
を用い、ホットプレス成形することが好ましい。しかし
ながら、本発明方法がこれらの材料及び方法のみに限定
されるものではない。
Various binders can be used as the binder used for molding the electrode. However, from the viewpoint of ease of molding, etc., hot pressing using Teflon resin powder is preferred. Is preferred. However, the method of the present invention is not limited to only these materials and methods.

【0011】本発明方法において用いられる触媒電極
は、基本的には金属および/または金属化合物からな
る。触媒電極に用いられる金属および/または金属化合
物を構成する金属は特に限定されることはないが、好ま
しくは周期律表で第8族、9族及び10族の金属であ
る。具体的には第8族金属としては、元素記号Fe、R
u、Osで表される金属であり、第9族金属としては、
元素記号Co、Rh,Irで表される金属であり、第1
0族金属としては、元素記号Ni、Pd、Ptで表され
る金属である。 本発明方法に使用される金属化合物は
特に限定されることはなく、無機化合物、有機金属化合
物等種々の化合物が使用されるが、好ましくはハロゲン
化物、酸化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等が
入手し易い金属化合物として例示される。本発明方法に
おいては、触媒電極1、触媒電極2がそれぞれ少なくと
も1種以上の金属成分(金属および/または金属化合
物)を含む電極であることが望ましい。
The catalyst electrode used in the method of the present invention basically comprises a metal and / or a metal compound. The metal used for the catalyst electrode and / or the metal constituting the metal compound is not particularly limited, but is preferably a metal of Group 8, 9 or 10 in the periodic table. Specifically, the Group 8 metals include the element symbols Fe and R.
Metals represented by u and Os, and as the Group 9 metal,
A metal represented by the element symbols Co, Rh, Ir, and
The Group 0 metal is a metal represented by the element symbols Ni, Pd, and Pt. The metal compound used in the method of the present invention is not particularly limited, and various compounds such as an inorganic compound and an organometallic compound are used, but preferably a halide, an oxide, a hydroxide, a nitrate, a sulfate. Examples of readily available metal compounds include acetates and the like. In the method of the present invention, it is desirable that each of the catalyst electrode 1 and the catalyst electrode 2 is an electrode containing at least one metal component (metal and / or metal compound).

【0012】本発明方法でいう周期律表とは国際純正お
よび応用化学連合無機化学命名法(1989年)による
周期律表のことである。
The periodic table used in the method of the present invention is a periodic table according to the International Union of Pure and Applied Chemistry Nomenclature of Inorganic Chemistry (1989).

【0013】本発明方法で用いられるイオン伝導体とし
てはリン酸、硫酸、塩酸、硝酸等のプロトン酸、ヘテロ
ポリ酸、H−モンモリロナイト、リン酸ジルコニウム等
のプロトン伝導体として知られている固体電解質、Sr
CeO3を母体としたペロブスカイト型固溶体等が使用
できる。又、パーフルオロカーボンのような含フッ素高
分子をベースとし、これにスルホン酸基或いはカルボン
酸基などのカチオン交換基の1種以上を導入したもの、
例えば、Nafion(デュポン社の登録商標)も使用
できる。リン酸等の液体はシリカウール等に含浸させて
使用したり、イオン透過性のフィルター又は膜ではさん
で使用することもできる。
As the ionic conductor used in the method of the present invention, a protonic acid such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid or nitric acid, a solid electrolyte known as a proton conductor such as heteropolyacid, H-montmorillonite or zirconium phosphate, Sr
A perovskite type solid solution having CeO 3 as a matrix can be used. In addition, a fluoropolymer such as perfluorocarbon is used as a base, and one or more cation exchange groups such as sulfonic acid groups or carboxylic acid groups are introduced into the base,
For example, Nafion (registered trademark of DuPont) can also be used. A liquid such as phosphoric acid can be used by impregnating it with silica wool or the like, or can be sandwiched between ion-permeable filters or membranes.

【0014】本発明に使用する水素供与体とは、一般的
にアノード(触媒電極)1によって酸化されプロトン
(水素陽イオン)を発生させることが可能な物質をい
う。具体的には水素分子、アルコール類、ハイドロキノ
ン類、飽和炭化水素等が挙げられ、本発明法においては
好ましくは水素分子が用いられる。また、供給する水素
供与体は通常気体または液体として供給するが、必要に
応じて本反応に適した媒体に溶解させて液相状態で電極
に接触させても差し支えなく、さらには窒素、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスとして気相状
態で電極に接触させてもよい。供給方法についても特に
限定されるものではなく、連続方式でもバッチ方式でも
よい。例えば気相で供給する場合には連続方式であるこ
とが好ましい。本発明方法において用いられる酸素は必
ずしも純粋なものである必要はなく、空気または窒素、
ヘリウム、アルゴン等の不活性なガスとの混合物であっ
てもよい。本発明方法で用いられるオレフィンとしては
エチレン、プロピレン、ブチレン、アミレン、ヘキセン
等が有り、これらについても同様に必ずしも純粋なもの
である必要はなく、例えばプロピレンを用いる場合にプ
ロパン等の炭化水素を含んでいてもよく、また、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性ガスとの混合物であっても差し
支えない。また、カソード室に供給されるオレフィンお
よび酸素についても気体状態として、もしくは適当な溶
媒や水などに溶解もしくは懸濁させて使用することがで
きる。供給方式についても連続方式、バッチ方式いずれ
であっても差し支えない。また、オレフィンと酸素の混
合比についても特に限定されることはないが、好ましく
はオレフィン:酸素モル比が0.01:1から1:1で
あることが望ましい。液相状態で実施する場合には、触
媒電極との接触を効果的に行わせるため、激しく攪拌す
ることが好ましい。反応温度は特に限定されないが、通
常−20℃から200℃の範囲で行われることが好まし
く、0℃から100℃で行うことがより好ましい。余り
に低温で行えば、反応速度の低下と共に冷却等のエネル
ギーを必要とし、余りに高温で行えば選択率の低下と共
に加熱等のエネルギーを必要とするため効率的ではな
い。又、本発明方法に従えば、反応は一般に常圧で行わ
れるが、必要に応じて加圧もしくは減圧下で実施するこ
とも可能である。反応生成物であるアルキレンオキサイ
ドは、通常反応生成液もしくはガスから蒸留、凝縮後の
蒸留、気液分離後の蒸留、抽出等の方法で分離精製して
目的物を得ることができる。
The hydrogen donor used in the present invention generally means a substance which can be oxidized by the anode (catalyst electrode) 1 to generate a proton (hydrogen cation). Specific examples thereof include hydrogen molecules, alcohols, hydroquinones and saturated hydrocarbons, and hydrogen molecules are preferably used in the method of the present invention. Further, the hydrogen donor to be supplied is usually supplied as a gas or a liquid, but if necessary, it may be dissolved in a medium suitable for this reaction and brought into contact with the electrode in a liquid phase state, and further nitrogen, helium, As a mixed gas with an inert gas such as argon, the gas may be brought into contact with the electrodes. The supply method is also not particularly limited, and may be a continuous method or a batch method. For example, when supplying in a gas phase, a continuous system is preferable. The oxygen used in the method of the present invention does not necessarily have to be pure, but air or nitrogen,
It may be a mixture with an inert gas such as helium or argon. The olefins used in the method of the present invention include ethylene, propylene, butylene, amylene, hexene, etc., and these do not necessarily need to be pure. For example, when propylene is used, hydrocarbons such as propane are included. It may also be a mixture with an inert gas such as helium or argon. The olefin and oxygen supplied to the cathode chamber can also be used in a gaseous state or dissolved or suspended in an appropriate solvent or water. The supply system may be either a continuous system or a batch system. The mixing ratio of olefin and oxygen is not particularly limited, but the olefin: oxygen molar ratio is preferably 0.01: 1 to 1: 1. When it is carried out in the liquid phase, vigorous stirring is preferable in order to effectively make contact with the catalyst electrode. The reaction temperature is not particularly limited, but it is generally preferably carried out in the range of -20 ° C to 200 ° C, more preferably 0 ° C to 100 ° C. If the temperature is too low, the reaction rate is lowered and energy such as cooling is required. If the temperature is too high, the selectivity is lowered and energy such as heating is required, which is not efficient. Further, according to the method of the present invention, the reaction is generally carried out at normal pressure, but it may be carried out under pressure or under reduced pressure if necessary. The alkylene oxide which is a reaction product can be separated and purified from the reaction product liquid or gas by a method such as distillation, distillation after condensation, distillation after gas-liquid separation, extraction, etc. to obtain the desired product.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明方法を実施例に基づき更に詳細
に説明する。しかしながら、これらは例示的なものであ
り、本発明方法は実施例によって制限されるものではな
い。なお、本実施例に表記した記号のうち、mFはミリ
ファラデー、μmolはマイクロモル、POはプロピレ
ンオキサイド、t-BuOHは2−メチル−2−プロパノー
ル、MeOHはメタノールを表している。生成物の分析はガ
スクロマトグラフ法により行った。
EXAMPLES The method of the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, these are exemplary and the method of the present invention is not limited by the examples. In the symbols shown in this example, mF is millifaradaic, μmol is micromol, PO is propylene oxide, t-BuOH is 2-methyl-2-propanol, and MeOH is methanol. The products were analyzed by gas chromatography.

【0016】実施例1 触媒電極の調製 (a)アノードの調製 白金黒粉末20mg、グラファイト粉末50mg及びテ
フロン粉末7mgを良く混合し、これをホットプレスに
より円形シート状としたものをアノードとした。 (b)カソードの調製 パラジウム黒粉末150mg、テフロン粉末15mgを
良く混合し、これをホットプレスにより円形シート状と
したものをカソードとした。ディスク状のガラスウール
2枚(厚さ1.0mm、直径21mm及び26mm)に
1Mリン酸水溶液を含ませたものをイオン伝導体膜と
し、前記したアノード及びカソードをそれぞれアノード
室、カソード室に取り付けた。アノード室へは水素6
0.9KPa、水蒸気2.9KPaとし、残りをアルゴ
ンでバランスさせ大気圧とし、これを48.5ml/分
の流速で供給した。また、カソード室へは溶媒として2
−メチル−2−プロパノールを43.85g入れ、プロ
ピレン及び酸素の供給量はプロピレン55.5KPa、
酸素45.8KPaとし、これを36.5ml/分の流
速で、スターラーで激しく攪拌したカソード室へ供給
し、さらにアノードとカソードを導線で結線した閉回路
としてプロピレンの酸化反応を行った。反応時間1.5
時間、反応温度23℃で反応を行った。結果は、表1に
示したようにプロピレンオキサイドの生成と共に電流の
発生も認められた。
Example 1 Preparation of Catalyst Electrode (a) Preparation of Anode Platinum black powder (20 mg), graphite powder (50 mg) and Teflon powder (7 mg) were mixed well, and this was made into a circular sheet by hot pressing to obtain an anode. (B) Preparation of Cathode 150 mg of palladium black powder and 15 mg of Teflon powder were mixed well, and this was formed into a circular sheet by hot pressing to obtain a cathode. Two disc-shaped glass wools (thickness 1.0 mm, diameters 21 mm and 26 mm) containing 1M phosphoric acid aqueous solution were used as ion conductor membranes, and the above-mentioned anode and cathode were attached to the anode chamber and cathode chamber, respectively. It was Hydrogen 6 to the anode chamber
The pressure was adjusted to 0.9 KPa and the steam to 2.9 KPa, and the balance was adjusted to the atmospheric pressure by argon, and this was supplied at a flow rate of 48.5 ml / min. In addition, as a solvent to the cathode chamber, 2
-Methyl-2-propanol (43.85 g) was added, and the amount of propylene and oxygen supplied was propylene 55.5 KPa.
Oxygen was adjusted to 45.8 KPa, and this was supplied at a flow rate of 36.5 ml / min to a cathode chamber that was vigorously stirred by a stirrer, and the propylene oxidation reaction was performed as a closed circuit in which the anode and the cathode were connected by a lead wire. Reaction time 1.5
The reaction was carried out at a reaction temperature of 23 ° C. for an hour. As a result, as shown in Table 1, generation of propylene oxide and generation of current were observed.

【0017】実施例2 1Mリン酸水溶液を含ませたNafion膜を2枚のガ
ラスウールの間に挟んだものをイオン伝導膜とし、反応
時間を3時間とした以外は実施例1と同一の条件で反応
を行った。結果を表1に示した。
Example 2 The same conditions as in Example 1 except that a Nafion membrane impregnated with a 1M phosphoric acid aqueous solution was sandwiched between two pieces of glass wool to form an ion conductive membrane and the reaction time was 3 hours. The reaction was carried out. The results are shown in Table 1.

【0018】実施例3 カソード室に加えた溶媒をメタノールとした以外は全て
実施例2と同一の条件で反応を行った。結果を表1に示
した。
Example 3 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except that the solvent added to the cathode chamber was methanol. The results are shown in Table 1.

【0019】実施例4 カソード室にチタンシリカライト0.0524gを加え
た以外は全て実施例2と同一の条件で反応を行った。結
果を表1に示した。
Example 4 The reaction was carried out under the same conditions as in Example 2 except that 0.0524 g of titanium silicalite was added to the cathode chamber. The results are shown in Table 1.

【0020】比較例1 電極間を開回路(両電極間を結線しない)状態で、その
ほかの条件は全て実施例3と同一でプロピレンの酸化を
行った。結果は、反応は進行せず、プロピレンオキサイ
ドは検出されなかった。
Comparative Example 1 Oxidation of propylene was carried out under the same conditions as in Example 3 except that the electrodes were open circuited (no connection between the electrodes). As a result, the reaction did not proceed and propylene oxide was not detected.

【0021】[0021]

【表1】 表1 ──────────────────────────────────── 実施例 溶媒 反応時間 電流量 PO生成量 番号 (時間) (mF) (μmol) ─────────────────────────────────── 1 t-BuOH 1.5 0.67 18.54 2 t-BuOH 3.0 1.01 60.24 3 MeOH 3.0 0.10 4.75 4 t-BuOH1) 3.0 1.00 108.68 ──────────────────────────────────── 1)チタンシリカライト添加 [Table 1] Table 1 ──────────────────────────────────── Example Solvent reaction time Current amount PO Amount produced Number (time) (mF) (μmol) ─────────────────────────────────── 1 t- BuOH 1.5 0.67 18.54 2 t-BuOH 3.0 1.01 60.24 3 MeOH 3.0 0.10 4.75 4 t-BuOH 1) 3.0 1.00 108.68 ─ ─────────────────────────────────── 1) Titanium silicalite addition

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明に従えば、以下の効果が得られ
る。 (1)極めて穏和な条件で、多量の副成物の生成もなく
オレフィンと酸素からアルキレンオキサイドを製造する
ことができる。 (2)反応を遂行するに際し、必要に応じて反応のエネ
ルギー変化分を電気エネルギー(電力)として反応系外
へ取り出すことができ、電力を副産物として利用するこ
とが可能であり、極めて経済的にアルキレンオキサイド
をを製造できる。
According to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Under extremely mild conditions, an alkylene oxide can be produced from an olefin and oxygen without producing a large amount of by-products. (2) When carrying out the reaction, the energy change of the reaction can be taken out of the reaction system as electric energy (electric power) if necessary, and the electric power can be used as a by-product, which is extremely economical. An alkylene oxide can be produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】燃料電池型反応器の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a fuel cell reactor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 アノード(触媒電極) 2 カソード(触媒電極) 3 アノード室 4 カソード室 5 イオン伝導体 6 リード線 7 スターラー 1 Anode (catalyst electrode) 2 Cathode (catalyst electrode) 3 Anode chamber 4 Cathode chamber 5 Ion conductor 6 Lead wire 7 Stirrer

───────────────────────────────────────────────────── 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 H01M 8/06 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H01M 8/06 R

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 触媒電極を設けたイオン伝導体物質の一
方の電極に水素供与体を、他方の電極にオレフィン及び
酸素を接触させることよりなる燃料電池システムによる
アルキレンオキサイドの製造方法。
1. A method for producing alkylene oxide by a fuel cell system, which comprises bringing a hydrogen donor into contact with one electrode of an ion conductor material provided with a catalyst electrode and an olefin and oxygen into the other electrode.
【請求項2】 触媒電極が金属および/または金属化合
物から選ばれた少なくとも一種の金属成分を含む電極で
ある請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the catalyst electrode is an electrode containing at least one metal component selected from metals and / or metal compounds.
【請求項3】 触媒電極が導電性高分子材料を含む電極
である請求項1記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the catalyst electrode is an electrode containing a conductive polymer material.
【請求項4】 導電性高分子材料が導電性炭素質物質で
ある請求項3記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein the conductive polymer material is a conductive carbonaceous material.
【請求項5】 触媒電極を構成する金属および/または
金属化合物の構成金属が周期律表において、第8、9お
よび10族金属よりなる群から選ばれた金属である請求
項2記載の方法。
5. The method according to claim 2, wherein the metal constituting the catalyst electrode and / or the constituent metal of the metal compound is a metal selected from the group consisting of metals of Groups 8, 9 and 10 in the periodic table.
【請求項6】 水素供与体が水素分子である請求項1記
載の方法。
6. The method of claim 1, wherein the hydrogen donor is molecular hydrogen.
【請求項7】 導電性炭素質物質が、活性炭、グラファ
イト、カーボンブラックおよびカーボンウィスカーより
なる群から選ばれた少なくとも1種以上のものである請
求項4記載の方法。
7. The method according to claim 4, wherein the conductive carbonaceous substance is at least one selected from the group consisting of activated carbon, graphite, carbon black and carbon whiskers.
【請求項8】 オレフィンがプロピレンである請求項1
記載の方法。
8. The olefin is propylene.
The method described.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0712851A1 (en) * 1994-11-21 1996-05-22 ARCO Chemical Technology, L.P. Electrochemical alkylene oxide production
JP2020023742A (en) * 2018-07-31 2020-02-13 Jxtgエネルギー株式会社 Device of producing epoxy derivative, method of producing epoxy derivative, and method of producing epoxy-derivative production device

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