JPH064551B2 - アルコールの一段階製造法 - Google Patents
アルコールの一段階製造法Info
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Description
化合物含有混合物から出発してアルコールを製造する方
法に関する。
のもとで水素化触媒の存在下に水素と反応させて相応す
るアルコール類に転化することは公知である。この反応
は均一相または不均一相において不連続的にも連続的に
も実施することができる。従って水素化触媒は溶解した
状態かまたは懸濁物として細かく分散した状態でまたは
固定床触媒としてばらばらの塊状で存在する。水素化さ
れるカルボニル化合物をガス状または液状で触媒に案内
することができる。
それらの誘導体を接触的に水素化することによってアル
コールを製造することに関する包括的な説明は、Houben
-Weyl、有機化学の方法(Methoden der organischen Che
mie)、Georg Thieme Verlag、シュトットガルト-ニュー
ヨーク、1984、第VI/lb巻、第9〜111頁にある。
た触媒の存在下にアルデヒドを接触的に水素化し、その
際にガス状水素を触媒が液相の一部分だけに懸濁した状
態を維持するような速度で反応系に添加する、アルコー
ルの製造方法が開示されている。触媒を含まない液相は
連続的に除かれる。この方法を実施するにはラネーニッ
ケルが特に適する触媒として用いられる。
子数6〜13のアルデヒド類を液相において非晶質のニッ
ケル触媒を用いて連続的に水素化することによってアル
コールを製造する方法が開示されている。
子数3〜5のアルコールを、対応するアルデヒド類を液
相においてニッケル、銅およびマンガンを含有する担持
触媒を用いて反応させることによって製造する方法が開
示されている。
応の転化率および/または選択率に関して不十分であ
る。更に比較的に長い反応時間および高い反応温度を必
要とする。
いる。この課題は有機カルボニル化合物または有機カル
ボニル化合物含有混合物を高温および場合によっては高
圧のもとで水素化触媒の存在下に水素と反応させるアル
コールの製造方法によって解決される。
ル、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウムを含有
する担持触媒によって60〜150℃で反応させることを特
徴としている。
化合物の水素化を多くの場合に高い転化率だけでなく向
上した選択率で実施することを可能とする。更に公知の
方法に比較して、低温および/または短い反応時間で−
−即ち、多い流量で−−水素化を進めることを可能とし
ている。
およびその誘導体を転化するのに用いることができる。
チルケトン、ヘキサノン類、例えばシクロヘキサノン、
ヘプタノン類、オクタノン類、更により高級なケトン類
並びに芳香族系ケトン類、例えばアセトフェノン、ベン
ゾフェノンを用いることができ、ケトン誘導体としては
アセトール(ヒドロキシアセトン)、アセトイン(アセ
チルメチルカルビノール)、ジヒドロキシアセトン、ベ
ンゾイン、ラクトン類並びにケトセン類、例えばフルク
トースを用いることができる。
および脂肪族アルデヒド類およびその誘導体、特に脂環
式-および脂肪族-、特に脂肪族アルデヒド類およびその
誘導体を転化することができる。炭素原子数2〜18の脂
肪族の直鎖状および分枝状アルデヒドを用いるのが特に
重要である。アセトアルデヒドを除いて、これらのアル
デヒド類は例えばオレフィンのヒドロホルミル化によっ
て製造できる。これらは予備精製した状態でも、粗生成
物、例えばヒドロホルミル化粗生成物として本発明の方
法で使用することができる。
デヒド、プロパノナール、n-およびi-ブタナール、n-お
よびi-ペンタナール、n-およびi-ヘキサナール、n-およ
びi-ヘプタナール、n-およびi-オクタナール、n-および
i-ノナナール、n-およびi-デカナール並びに炭素原子数
11〜18のn-およびi-アルカナール、殊にアセトアルデヒ
ド、プロパナール、n-およびi-ブタナール、n-およびi-
ペンタナール、n-およびi-オクタナール、n-およびi-ノ
ナナール並びに炭素原子数11〜18のアルカナール、特に
プロパナール、n-およびi-ブタナール、n-およびi-オク
タナール並びにn-およびi-ノナナール。
らには以下のものがある:アクロレイン、クロトンアル
デヒド、n-およびi-ペンテナール、n-およびi-ヘキセナ
ール、n-およびi-ヘプテナール、n-およびi-オクテー
ル、殊にアクロレイン、クロトンアルデヒド、2-エチル
ヘキセナール、特に2-エチルヘキセナール。
化合物がある。これらは一連の慣用の合成法、例えばア
ルドール化、アルドール縮合、置換反応または付加反応
−−不飽和アルデヒドへの水素の付加反応を挙げること
ができる−−によって製造でき、本発明に従って対応す
るアルコールに良好に転化できる。
ボニル化合物の溶液、殊にその希薄溶液、またカルボニ
ル化合物の製造の際、例えばアルドール化、アルドール
縮合、ヒドロホルミル化、置換-または付加反応の際に
特に希薄な状態で生じる如き粗反応生成物である。
度で、しばしば全く低いの濃度でしか含まれていないに
もかかわらず、本発明に従って良好に対応するアルコー
ルに転化することができる。
ニッケル並びに、それぞれ100重量部のニッケルを基準
として1〜30重量部、殊に3〜15重量部、特に4〜10重
量部の酸化アルミニウムおよび0.5〜20重量部、殊に1
〜10重量部、特に1.5〜5重量部の二酸化ジルコニウム
を担体の上に共沈物質として有している。
きるので、以下に該触媒の製法を詳細に説明する。
の水溶液と混合し、塩基性化合物を、Ni、AlおよびZrを
定量的に沈澱させるのに必要とされる量を基準として化
学量論的に過剰に使用し、60〜120℃、pH7〜10で同時
にNi、AlおよびZrを沈澱させそしてこれらを担体物質の
上に共沈物質として析出させる。
為に、混合塩溶液に遊離酸をH+:Zr4+=(2〜40):1、
殊に(3〜30):1、特に(4〜20):1の比に相応する過剰
量添加するのが有利である。遊離酸はNaOHで滴定するこ
とによって測定される(終点pH=0.8)。
ができる。
i/を含む。このものは、100重量部のNi当たり1〜3
0、殊に3〜15、殊に4〜10重量部のAl2O3に相当するア
ルミニウムを含有している。更にこのものは、100重量
部のNi当たり0.5〜20、殊に1〜10、殊に1.5〜5重量部
のZrO2に相当するジルコニウムを含有している。
ミニウムの水溶性の無機-、有機-または錯塩、殊にそれ
らの硫酸塩、塩化物、酢酸塩および硝酸塩、特に硝酸塩
を水に溶解することによって製造する。
H値を有する塩基性化合物水溶液、殊にアルカリ金属炭
酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、アルカリ金属水酸化物、
水酸化アンモニウムまたは炭酸アンモニウムの水溶液を
用いる。
ルカリ金属炭酸塩を含む水溶液が正に良好な結果をもた
らす。
証する為に、塩基性化合物をNi、AlおよびZrを完全に沈
澱させるのに必要とされる量の塩基性化合物を基準とし
て5〜100、殊に10〜70、特に20〜40%だけ化学量論的
に過剰に用いる。
して混合するかまたは特に有利な変法に従って沈澱剤を
最初に準備しそして混合塩溶液を沈澱剤中に導入するこ
とによって行う。
応系で使用することができる。
体物質を添加するのが特に有利であることが判ってい
る。
SiO2、シリカゲル、多孔質珪藻土および珪土が適してい
る。殊に、SiO2、シリカゲル、多孔質珪藻土および珪土
が適し、中でも多孔質珪藻土および沈澱した珪酸の形の
SiO2を用いるのが有利である。
殊に15〜65重量部、特に35〜60重量部の担体物質を使用
する。
殊に7.3〜9、特に7.5〜8.5のpH域および60〜120、殊に
70〜100、特に95〜105℃の温度を維持する。
浄し、必要な場合には成形し、次いで乾燥しそして還元
する。
も80%、殊に少なくとも90%、特に95%以上の還元度を
目指すべきである。還元度とはニッケル金属含有量:全
ニッケル含有量×100%を意味する。
反応させることによってアルコールを製造する本発明の
方法は、不連続的にまたは連続的に実施することができ
る。
てまたは塊状の固定床触媒として使用することができ
る。反応温度は60〜150℃である。特に静かな条件で実
施する場合には、60〜80℃の反応温度を用いる。多くの
場合には本発明の水素化を80〜140℃、殊に90〜130℃、
特に100〜125℃の温度で実施する。圧力は一般に0.1〜2
5、殊に1.0〜15、特に2.0〜10MPaである。
素と一緒に不連続的にまたは連続的に導入するかまたは
カルボニル化合物を含む使用物質を水素と並流または向
流状態で、塊状で存在し固定床として配置されている、
ニッケル、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニウム
を含む担持触媒に案内する。本発明の方法を工業的に実
施する場合には固定床法が多分しばしば有利であり、こ
の場合には使用物質混合物を上方から下方に(流下法)
または下方から上方に[スンプ(sump)法]で固定床触媒
に案内する。流下法を用いる場合には、水素を使用物質
に対して並流または向流状態で、好ましくは並流状態で
案内し、これに対してスンプ法を実施しようとする場合
には水素を使用物質混合物に対して並流状態で塊状の固
定床担持触媒に導くのが有利である。
質の体積/触媒の体積×時間(V/Vh)として表される空間
速度は0.6〜2.0、殊に0.8〜1.6、特に1.0〜1.5である。
である。しかしながら、反応に有利に影響を及ぼす為
に、一般に化学量論量より過剰に用いる。液相で水素化
を実施する為には、1当量のカルボニル化合物当たり1
〜100、殊に2〜50、特に5〜10モル過剰の水素で十分
である。未反応の水素は反応系に戻すことができる。
しており、その場合には使用物質をガス状で水素と一緒
に、ニッケル、酸化アルミニウムおよび二酸化ジルコニ
ウムを含む塊状の固定床担持触媒に案内する。
0〜140℃、殊に90〜130℃の温度が適している。圧力は
0.05〜2.0、殊に0.1〜1.2、特に0.15〜1.0MPaである。
質の体積/触媒の体積×時間(V/Vh)として表される空間
速度が0.2〜1.5、殊に0.3〜1.2、特に0.5〜1.0である。
ばならない。しかしながら一般に、反応を所望の方向に
導く為に、化学量論的に過剰の水素を用いる。気相で水
素化するには、1当量のカルボニル化合物当たり0.5〜5
0、殊に1〜20、特に2〜10モル過剰の水素で十分であ
ることが判っている。未反応の水素は反応系に再び戻す
ことができる。
そしてもう一方においては、本発明を実施する為に用い
る装置に左右される。上に説明した変法の一方が優れて
いるという一般的な推薦は、本発明の方法の広い用途性
の観点から言うことができない。
かしながら本発明はこれらに制限されるものではない。
ml)中に400gのn-ブタナールおよび2.4gの触媒を空気
の排除下に予め入れる。この触媒は100重量部のNi、5
重量部の酸化アルミニウム並びに3重量部の二酸化ジル
コニウムを共沈物質としてそして40重量部のSiO2を担体
物質として有している。次いで水素を圧入し、撹拌下に
加熱しそして水素を供給することによって所望の圧に調
節する。反応は、水素の吸収がもはや行われなくなるや
いなや(水素化時間)、中止する。
たった1.2(mg KOH/g)のCO-価しか有していない。
30〜35重量%のSiO2を有し、酸化アルミニウムも二酸化
ジルコニウムも含んでいない通例の触媒を用いる。
1.5(mg KOH/g)のCO-価を有している。
ml)中に、126(mg KOH/g)のCO-価に相当する約29重量%
のオクタナール(ヘプタンのヒドロホルミル化によって
製造されたもの)並びに16.1(g I2/100g)の沃素価に相
当する不飽和化合物を含有する400gの混合物および12.
5gの実施例1で用いた触媒を予め入れる。次いで実施
例1に記載したのと同様に実施する。
たった0.5(mg KOH/g)のCO-価および2.5(g I2/100g)
の沃素価を有している。
ニッケル-酸化アルミニウム-二酸化ジルコニウム-共沈
物質を含まない通例の触媒を用いる。
3.2(mg KOH/g)のCO-価および12.5(g I2/100g)の沃素
価を有している。
ml)中に、234(mg KOH/g)のCO-価に相当する約59重量%
のi-ノナナール(ジイソブチレンのヒドロホルミル化に
よって製造されたもの)並びに36(g I2/100g)の沃素価
に相当する不飽和化合物を含有する400gの混合物およ
び7.5gの実施例1で用いた触媒を予め入れる。次いで
実施例1に記載したのと同様に実施する。
るたった0.2〜0.3(mg KOH/g)のCO-価およびたった0.2
〜0.3(g I2/100g)の沃素価しか有していない。
用いる。
する0.5〜0.6(mg KOH/g)のCO-価および12(g I2/100g)
の沃素価を有している。
ml)中に、1.2重量%のn-プロパノール、8.1重量%の副
生成物および約83重量%の(i-ブタノール+水)の他に
7.5重量%のβ-ヒドロキシプロパナールを含有する(ガ
スクロマトグラフィー分析によって測定した)400gの
混合物および6.7gの実施例1で用いた触媒を予め入れ
る。次いで実施例1に記載したのと同様に実施する。
ールに相当する0.78(mg KOH/g)のCO-価を有してい
る。ガスクロマトグラフィー分析によると以下の組成を
有している: 初留: 0.1重量% n-プロパノール: 1.3重量% 副生成物: 7.3重量% β-ヒドロキシプロパナール:< 0.1重量% プロパンジオール-1,3: 7.7重量% 1-ブタノール+水: 83.5重量% 比較例4 実施例4と同様に実施するが、比較例1で用いた触媒を
用いる。
以下の組成を有している: 初留: 0.1重量% n-プロパノール: 1.4重量% 副生成物: 9.4重量% β-ヒドロキシプロパナール:< 0.1重量% プロパンジオール-1,3: 7.3重量% 1-ブタノール+水: 81.8重量% 実施例4と比較例4との比較から判る通り、β-ヒドロ
キシプロパナールの転化を、本発明によると非常に短い
時間で同時に僅かしか副生成物を生じずに行える。
ml)中に、主としてn-ブタノールおよび12.7(mg KOH/g)
のCO-価に相当する1.6重量%のn-ブタナール並びに2〜
4(g I2/100g)の沃素価に相当する不飽和化合物を含有
する400gの混合物および25gの実施例1で用いた触媒
を予め入れる。次いで実施例1に記載したのと同様に実
施する。
る0.04(mg KOH/g)のCO-価および0.01(g I2/100g)の沃
素価を有している。
用いる。
1.95(mg KOH/g)のCO-価および0.17(g I2/100g)の沃素
価を有している。
ット化した形状のもの)1000mlの堆積物を存在させる。
主としてn-ブタノールおよび10〜13(mg KOH/g)のCO-価
に相当する1.3〜1.8重量%のn-ブタナール並びに1.5〜
2.4(g I2/100g)の沃素価に相当する不飽和化合物を含有
する1000ml/時の液状混合物を水素と並流状態で下方か
ら上方に触媒堆積物を通して案内する。
相当する0.1〜0.5(mg KOH/g)のCO-価および0.01(g I2/1
00g)の沃素価を有している。
ている管中に比較例1で用いた触媒(タブレット化した
形状のもの)の1000mlの堆積物を存在させる。実施例6
と同じ使用物質混合物をこの堆積物に、250〜300ml/時
の量でしか案内しない。
当する0.6〜1.6(mg KOH/g)のCO-価を有している。
3〜4倍多い流量を良好な転化率(CO-価によって実証
される)および低い反応温度とともに可能とする。
ット化した形状のもの)1000mlの堆積物を存在させる。
主として2-エチルヘキサノールおよび4.9(mg KOH/g)のC
O-価に相当する1.1重量%の(2-エチルヘキサナール+2
-エチルヘキセナール)並びに1.6(g I2/100g)の沃素
価に相当する不飽和化合物(2-エチルヘキセナール+他
の不飽和化合物)を含有する1100ml/時の液状混合物を
水素と並流状態で上方から下方に触媒堆積物を通して案
内する。
ル+2-エチルヘキセナール)に相当する0.041(mg KOH/
g)のCO-価および0.028(g I2/100g)の沃素価を有してい
る。
ている管中に比較例1で用いた触媒(タブレット化した
形状のもの)の1000mlの堆積物を存在させる。主として
2-エチルヘキサノールおよび3.0〜3.7(mg KOH/g)のCO-
価に相当する0.68〜0.84重量%の(2-エチルヘキサナー
ル+2-エチルヘキセナール)並びに1.6(g I2/100g)の
沃素価に相当する不飽和化合物(2-エチルヘキセナール
+他の不飽和化合物)を含有する700ml/時の液状混
合物を水素と並流状態で上方から下方に触媒堆積物を通
して案内する。
明らかに高い流量(即ち、0.7のV/Vhの代わりに1.1V/V
h)を可能としてそして低温にもかかわらず良好な生成
物品質(CO-価および沃素価によって実証された)が得
られる。
ット化した形状のもの)1000mlの堆積物を存在させ
る。65〜75重量%のn-およびi-ブタナール、8〜15重量
%のn-およびi-ブタノール、3.5〜5.5重量%のn-および
i-ブチルホルマートおよび1〜3重量%のn-およびi-ジ
ブチルエーテル(ガスクロマトグラフィー分析で測定)
を含む500ml時の混合物を蒸発器に供給する。この混
合物を水素と並流状態で上方から下方に触媒堆積物を通
して案内する。
0.2〜0.4重量%のn-およびi-ブタナール、96.3〜98.1重
量%のn-およびi-ブタノール、1.2〜1.8重量%のn-およ
びi-ブチルホルマートおよび0.5〜1.5重量%のn-および
i-ジブチルエーテルを含有している。本発明は、特許請
求の範囲に記載のアルコールの一段階製造法に関するも
のであるが、実施の態様として以下を包含している: 1)カルボニル化合物としてケトン類、ケトン誘導体、ア
ルデヒド類およびアルデヒド誘導体を用いる請求項1に
記載の方法。
ド誘導体、特に脂肪族アルデヒド類およびその誘導体を
用いる請求項1または上記第1項記載の方法。
O2、シリカゲル、多孔質珪藻土および/または珪土、殊
にSiO2、シリカゲル、多孔質珪藻土および/または珪
土、特に多孔質珪藻土および/または、沈澱した珪酸の
形のSiO2である請求項1、2項および上記1、2項のい
ずれかに記載の方法。
5〜65、特に35〜50重量部の担体物質を含有する請求項
1、2および上記1〜3のいずれか1項に記載の方法。
〜125℃で且つ1.0〜15、特に2.0〜10MPaの圧力のもとで
実施する請求項1、2項および上記1〜4のいずれか1
項に記載の方法。
て表される空間速度が0.8〜1.6、特に1.0〜1.5である請
求項3または上記5項に記載の方法。
1〜1.2、特に0.15〜1.0MPaの圧力のもとで実施する請求
項1〜3および上記1〜4のいずれか1項に記載の方
法。
て表される空間速度が0.3〜1.2、特に0.5〜1.0である請
求項5または上記7項に記載の方法。
Claims (6)
- 【請求項1】有機カルボニル化合物または有機カルボニ
ル化合物含有混合物を高温および場合によっては高圧の
もとで水素化触媒の存在下に水素と反応させることによ
ってアルコールを製造するに当たって、上記カルボニル
化合物または混合物をニッケル、酸化アルミニウムおよ
び二酸化ジルコニウムを含有する担持触媒によって60〜
150℃で反応させることを特徴とする、アルコールの製
造法。 - 【請求項2】水素化合物触媒として、触媒組成物を基準
として20〜90重量%のニッケル並びに、それぞれ100重
量部のNiを基準として1〜30重量部の酸化アルミニウム
および0.5〜20重量部の二酸化ジルコニウムを担体の上
に共沈物質として有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】反応を液相で60〜150℃で且つ0.1〜25MPa
の圧力のもとで実施する請求項1または2に記載の方
法。 - 【請求項4】液状使用物質の体積/触媒の体積×時間(V
/Vh)として表される空間速度が0.6〜2.0である請求項3
に記載の方法。 - 【請求項5】反応を気相において60〜150℃および0.05
〜2.0MPaの圧力のもとで実施する請求項1〜4のいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項6】液状使用物質の体積/触媒の体積×時間(V
/Vh)として表される空間速度が0.2〜1.5である請求項5
に記載の方法。
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