JPH0653703B2 - Carbonylation method - Google Patents

Carbonylation method

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JPH0653703B2
JPH0653703B2 JP61070554A JP7055486A JPH0653703B2 JP H0653703 B2 JPH0653703 B2 JP H0653703B2 JP 61070554 A JP61070554 A JP 61070554A JP 7055486 A JP7055486 A JP 7055486A JP H0653703 B2 JPH0653703 B2 JP H0653703B2
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JP
Japan
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catalyst
compound
reaction
rhodium
iodide
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弘 小山
博 野田
秀隆 小島
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Daicel Chemical Industries Ltd
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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は0−アルキル及び/又は0−アリール化合
物、例えば酢酸メチルを原料として、ロジウムを主触媒
とする触媒反応により一酸化炭素と反応させて無水酢酸
の如き0−アシル化合物を得るカルボニル化法に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention uses a 0-alkyl and / or 0-aryl compound such as methyl acetate as a raw material to react with carbon monoxide by a catalytic reaction using rhodium as a main catalyst. The present invention relates to a carbonylation method for obtaining a 0-acyl compound such as acetic anhydride.

無水酢酸は酢酸セルロース製造用原料として大量に用い
られる他に、医薬品、香料、染料等の原料として有用で
ある。
Acetic anhydride is used in large quantities as a raw material for producing cellulose acetate, and is also useful as a raw material for drugs, fragrances, dyes and the like.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

無水酢酸は、従来酢酸の熱分解によって得られるケテン
を酢酸と反応させる方法によって工業的に製造されてい
る。
Acetic anhydride is industrially produced by a method of reacting ketene obtained by thermal decomposition of acetic acid with acetic acid.

一方、いわゆるCl化学の一環として一酸化炭素と酢酸メ
チル又はジメチルエーテルの反応によって無水酢酸を製
造しようとする研究が積極的になされている。特にロジ
ウムを主触媒とする方法は、他の遷移元素金属触媒に比
べ穏和な条件下で反応が進行するが、工業的に用いられ
るためには反応速度の面でなお不十分であるため、ロジ
ウム触媒系に種々の反応促進剤を用いる改良がなされて
いる。
On the other hand, as part of the so-called Cl chemistry, active research is being conducted to produce acetic anhydride by reacting carbon monoxide with methyl acetate or dimethyl ether. In particular, the method using rhodium as the main catalyst causes the reaction to proceed under milder conditions than other transition element metal catalysts, but the reaction rate is still insufficient for industrial use. Improvements have been made to the catalyst system using various reaction promoters.

例えば、ロジウム−ヨウ素化合物(代表的にはヨウ化メ
チル)触媒系に添加される反応促進剤としてアルミニウ
ム促進剤が知られており(特開昭60-233030号公報)、
またアルミニウム促進剤が不溶性の沈澱を形成すること
を防止するために更にホウ素化合物を添加併用する技術
も知られている(特開昭60-199854号公報)。
For example, an aluminum accelerator is known as a reaction accelerator added to a rhodium-iodine compound (typically methyl iodide) catalyst system (JP-A-60-233030),
There is also known a technique in which a boron compound is further added and used in combination in order to prevent the aluminum accelerator from forming an insoluble precipitate (JP-A-60-199854).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、特開昭60-199854号公報に開示された触媒系、
即ち、ロジウム触媒、ヨウ素化合物、アルミニウム促進
剤及びホウ素化合物からなる触媒系の存在下、0−アル
キル及び/又は0−アリール化合物をカルボニル化して
0−アシル化合物を製造する際に、触媒成分の一部が不
溶性の沈澱に変化する場合があることが見出された。こ
れは、反応系内における触媒成分濃度の実質的な低下を
もたらし、カルボニル化反応の成績に悪影響を及ぼす。
また、工業的実施のために欠かせない触媒液の繰り返し
使用にとっても、沈澱生成による触媒組成の変化は不都
合である。
However, the catalyst system disclosed in JP-A-60-199854,
That is, when a 0-alkyl and / or 0-aryl compound is carbonylated to produce a 0-acyl compound in the presence of a catalyst system consisting of a rhodium catalyst, an iodine compound, an aluminum promoter and a boron compound, one of the catalyst components is used. It was found that some parts could turn into insoluble precipitates. This causes a substantial decrease in the concentration of the catalyst component in the reaction system, which adversely affects the performance of the carbonylation reaction.
Further, even when the catalyst solution is repeatedly used, which is indispensable for industrial practice, the change in the catalyst composition due to the formation of precipitate is inconvenient.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者らは上記のような従来技術の欠点を克服するた
め鋭意検討した結果、上記カルボニル化反応において、
ロジウム触媒、ヨウ素化合物、アルミニウム促進剤及び
ホウ素化合物からなる触媒系に、特定の触媒安定化成分
を共存させることにより、前記従来技術の持つ欠点であ
る触媒成分の沈澱形成が大幅に抑制されることを見出
し、本発明を完成するに到った。
The present inventors have conducted extensive studies to overcome the above-mentioned drawbacks of the prior art, and as a result, in the above carbonylation reaction,
Coexistence of a specific catalyst stabilizing component in a catalyst system composed of a rhodium catalyst, an iodine compound, an aluminum promoter and a boron compound significantly suppresses the formation of precipitates of the catalyst component, which is a drawback of the above-mentioned prior art. The present invention has been completed and the present invention has been completed.

即ち、本発明は、ロジウム触媒、ヨウ素化合物、アルミ
ニウム促進剤、及びホウ素化合物からなる触媒系の存在
下、0−アルキル及び/又は0−アリール化合物と一酸
化炭素とを反応させて、0−アシル化合物を製造するカ
ルボニル化反応において、(1) リチウム、ナトリウム
或いはこれらの化合物、又は (2) 3価の窒素或いは3価のリン化合物 から選ばれる少なくとも一種の触媒安定化成分を反応系
内に共存させることを特徴とするカルボニル化法に係わ
るものである。
That is, in the present invention, a 0-alkyl and / or 0-aryl compound is reacted with carbon monoxide in the presence of a catalyst system consisting of a rhodium catalyst, an iodine compound, an aluminum promoter, and a boron compound to give a 0-acyl compound. In the carbonylation reaction for producing a compound, at least one catalyst stabilizing component selected from (1) lithium, sodium or these compounds, or (2) trivalent nitrogen or trivalent phosphorus compound is present in the reaction system. The present invention relates to a carbonylation method which is characterized in that

以下、本発明について詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

(0−アルキル化合物、0−アリール化合物、及び0−
アシル化合物) 本発明でカルボニル化される出発物は反応系内でヨウ化
アルキル及び/又はヨウ化アリールを生ずることのでき
る0−アルキル及び/又は0−アリール化合物であり、
生成物は0−アルキル及び/又は0−アリール化合物に
対応する0−アシル化合物である。代表的には、酢酸メ
チルのカルボニル化による無水酢酸の製造が挙げられ
る。また、ジメチルエーテルのようなエーテルもカルボ
ニル化により無水酢酸のようなカルボン酸無水物とする
ことができる。
(0-alkyl compound, 0-aryl compound, and 0-
Acyl Compound) The starting material to be carbonylated in the present invention is a 0-alkyl and / or 0-aryl compound capable of producing an alkyl iodide and / or an aryl iodide in the reaction system,
The products are 0-acyl compounds corresponding to 0-alkyl and / or 0-aryl compounds. Typically, production of acetic anhydride by carbonylation of methyl acetate can be mentioned. Also, an ether such as dimethyl ether can be converted to a carboxylic acid anhydride such as acetic anhydride by carbonylation.

さらに、特開昭58-164539号公報に示されているよう
に、出発物として上記0−アルキル及び/又は0−アリ
ール化合物と共にアルコールや水を反応系に仕込むこと
により、カルボン酸無水物と同時にカルボン酸の共製造
も可能である。例えば、酢酸メチルとメタノール及び/
又は水との混合出発物をカルボニル化して、無水酢酸と
酢酸との混合生成物を得る共製造などが挙げられる。
Further, as disclosed in JP-A-58-164539, by charging an alcohol or water together with the above-mentioned 0-alkyl and / or 0-aryl compound into the reaction system as a starting material, the carboxylic acid anhydride and the carboxylic acid anhydride are simultaneously obtained. Co-production of carboxylic acids is also possible. For example, methyl acetate and methanol and /
Alternatively, there may be mentioned co-production in which a mixed starting material with water is carbonylated to obtain a mixed product of acetic anhydride and acetic acid.

(ロジウム触媒) 本発明において主触媒として用いられるロジウムは、次
に例示する如き化合物として反応系に仕込むことができ
る。即ち、塩化ロジウム、臭化ロジウム、ヨウ化ロジウ
ム、硝酸ロジウム等の無機ロジウム塩、酢酸ロジウム等
のカルボン酸塩、ロジウムアセチルアセトナート、ロジ
ウムアミン錯塩、及びトリクロロトリスピリジンロジウ
ム、ヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィ
ン)ロジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィ
ン)ロジウム、クロロカルボニルビス(トリフェニルホ
スフィン)ロジウム等の有機ロジウム錯体、ドデカカル
ボニル−テトラロジウムなどのクラスター錯体などであ
る。
(Rhodium Catalyst) Rhodium used as the main catalyst in the present invention can be charged into the reaction system as a compound exemplified below. That is, inorganic rhodium salts such as rhodium chloride, rhodium bromide, rhodium iodide and rhodium nitrate, carboxylates such as rhodium acetate, rhodium acetylacetonate, rhodium amine complex salts, and trichlorotrispyridine rhodium, hydridocarbonyltris (triphenyl). Examples include organic rhodium complexes such as phosphine) rhodium, chlorotris (triphenylphosphine) rhodium, and chlorocarbonylbis (triphenylphosphine) rhodium, and cluster complexes such as dodecacarbonyl-tetrarhodium.

ロジウムの使用量は必ずしも厳密な制限はないが、反応
液中の濃度として0.1〜50mmol/lであり、好ましくは1
0〜30mmol/lの範囲で用いられる。
The amount of rhodium used is not strictly limited, but the concentration in the reaction solution is 0.1 to 50 mmol / l, preferably 1
It is used in the range of 0 to 30 mmol / l.

(ヨウ素化合物) 本発明に用いられるヨウ素化合物としては、この分野で
慣用のヨウ化アルキル及び/又はヨウ化アリールが好ま
しいが、反応系内でヨウ化アルキル及び/又はヨウ化ア
リールを生ずることのできるヨウ化アルキル及び/又は
ヨウ化アリール前駆体の形で用いてもよい。ヨウ化アル
キル及び/又はヨウ化アリール前駆体は、ヨウ素成分と
0−アルキル及び/又は0−アリール成分との組み合わ
せからなり、例えばヨウ化水素酸と酢酸メチルとの組み
合わせが挙げられ、該0−アルキル及び/又は0−アリ
ール成分は、本発明において出発物として用いられる0
−アルキル及び/又は0−アリール化合物である。
(Iodine Compound) The iodine compound used in the present invention is preferably an alkyl iodide and / or aryl iodide conventionally used in this field, but an alkyl iodide and / or aryl iodide can be produced in the reaction system. It may be used in the form of an alkyl iodide and / or aryl iodide precursor. The alkyl iodide and / or aryl iodide precursor is composed of a combination of an iodine component and a 0-alkyl and / or 0-aryl component, and examples thereof include a combination of hydroiodic acid and methyl acetate. Alkyl and / or 0-aryl moieties are used as starting materials in the present invention.
-Alkyl and / or 0-aryl compounds.

ヨウ化アルキル及び/又はヨウ化アリールの例として
は、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ヨウ化フェニルなど
のが挙げられ、ヨウ化アルキル及び/又はヨウ化アリー
ル前駆体のうちヨウ素成分の例としては、ヨウ化水素
酸、ヨウ素、ヨウ化物塩などが挙げられる。
Examples of the alkyl iodide and / or aryl iodide include methyl iodide, ethyl iodide, phenyl iodide, and the like. Examples of the iodine component of the alkyl iodide and / or aryl iodide precursors include , Hydroiodic acid, iodine, iodide salts and the like.

反応液中のヨウ化アルキル及び/又はヨウ化アリール及
び/又はこれらの前駆体の使用量は必ずしも厳密な制限
はないが、反応液中のヨウ素基準濃度で通常0.5〜10モ
ル/lであり、好ましくは1〜5モル/lの範囲で用い
られる。
The amount of alkyl iodide and / or aryl iodide and / or their precursors used in the reaction solution is not necessarily strictly limited, but is usually 0.5 to 10 mol / l in terms of iodine concentration in the reaction solution, It is preferably used in the range of 1 to 5 mol / l.

(アルミニウム促進剤) 本発明に用いられるアルミニウム促進剤としては、ギ
酸、酢酸、プロピオン酸、ラウリン酸、ステアリン酸等
のカルボン酸のアルミニウム塩、メトキシ、エトキシ、
イソプロポキシ等の原子団をもつアルミニウムアルコキ
シド、塩素、臭素、ヨウ素などの原子をもつハロゲン化
アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート、硝
酸アルミニウム、金属アルミニウム粉末などが挙げられ
る。
(Aluminum accelerator) Examples of the aluminum accelerator used in the present invention include aluminum salts of carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, lauric acid and stearic acid, methoxy, ethoxy,
Examples thereof include aluminum alkoxide having an atomic group such as isopropoxy, aluminum halide having an atom such as chlorine, bromine, iodine, aluminum acetylacetonate, aluminum nitrate, and metallic aluminum powder.

アルミニウム促進剤の使用量はロジウムに対する原子比
で0.1〜100倍、好ましくは5〜50倍程度である。十分な
効果を発揮するためには反応液中のアルミニウム促進剤
濃度は0.1モル/l以上、特に0.1〜0.5モル/lを用い
るのが好ましい。
The amount of aluminum promoter used is 0.1 to 100 times, preferably 5 to 50 times, the atomic ratio of rhodium. In order to exert a sufficient effect, the concentration of the aluminum promoter in the reaction solution is preferably 0.1 mol / l or more, particularly 0.1 to 0.5 mol / l.

(ホウ素化合物) 本発明において用いられるホウ素化合物としては、メタ
ホウ酸、水素化ホウ素(BH3)、水素化ホウ素ナトリウ
ム、酸化ホウ素、ホウ酸、ホウ酸エステル、酢酸ホウ素
等を用いることができる。
(Boron Compound) As the boron compound used in the present invention, metaboric acid, borohydride (BH 3 ), sodium borohydride, boron oxide, boric acid, boric acid ester, boron acetate and the like can be used.

ホウ素化合物の使用量はアルミニウム促進剤に対する原
子比で通常0.1〜15倍、好ましくは0.4〜3倍の範囲で用
いることができる。
The boron compound can be used in an amount of 0.1 to 15 times, preferably 0.4 to 3 times the atomic ratio of the aluminum promoter.

(触媒安定化成分) 本発明に用いられる触媒安定化成分は、 (1) リチウム、ナトリウム或いはこれらの化合物、又
は (2) 3価の窒素或いは3価のリン化合物 から選ばれる少なくとも1種であり、(1)の例として
は、LiI,NaIなどのヨウ化物塩を含む無機塩、Ac0Li,A
c0Naなどの酢酸塩を含むカルボン酸塩、LiOH、NaOHなど
の水酸化物、Li2O,Na2Oなどの酸化物をはじめ、Li金
属、Na金属などの金属などが挙げられ、(2)の例として
は、N(C4H9)3、N(C6H5)3、P(C4H9)3、P(C6H5)3などのア
ミンやホスフィン、〔N(CH3)4〕I、〔P(C6H5)3CH3〕I
などのオニウム塩などが挙げられる。
(Catalyst stabilizing component) The catalyst stabilizing component used in the present invention is at least one selected from (1) lithium, sodium or their compounds, or (2) trivalent nitrogen or trivalent phosphorus compound. , (1) include, for example, inorganic salts containing iodide salts such as LiI and NaI, Ac0Li and A
Carboxylates including acetate such as c0Na, hydroxides such as LiOH and NaOH, oxides such as Li 2 O and Na 2 O, as well as metals such as Li metal and Na metal, etc. (2) Examples of N (C 4 H 9 ) 3 , N (C 6 H 5 ) 3 , P (C 4 H 9 ) 3 , P (C 6 H 5 ) 3, and other amines and phosphines such as N (CH 3 ) 4 ] I, [P (C 6 H 5 ) 3 CH 3 ] I
Onium salts and the like.

また、触媒安定化成分の添加により、特開昭60-199854
号公報に記載されているホウ素化合物の持つアルミニウ
ム促進剤可溶化能力が若干低下する場合があるので、該
触媒安定化成分の使用量はホウ素化合物の持つアルミニ
ウム促進剤可溶化能力を損なわない範囲で用いることが
重要である。通常は用いられるアルミニウム促進剤、ホ
ウ素化合物及び触媒安定化成分の原子比をそれぞれa、
b及びcとした場合に式(1) で示されるxの値が0以上、好ましくは0.1以上の範囲
で触媒安定化成分を用いる。
In addition, by adding a catalyst stabilizing component, the method disclosed in JP-A-60-199854
Since the aluminum compound solubilizing ability of the boron compound described in JP-A No. 1994-96242 may be slightly reduced, the amount of the catalyst stabilizing component used is within a range that does not impair the aluminum compound solubilizing ability of the boron compound. It is important to use. The atomic ratios of the aluminum promoter, the boron compound and the catalyst stabilizing component which are usually used are a,
If b and c, then the formula (1) The catalyst stabilizing component is used when the value of x represented by is 0 or more, preferably 0.1 or more.

(反応条件) 本発明におけるカルボニル化反応は水素の存在下で行う
ことができ、しばしば望ましい結果を与える。水素の使
用量は、一酸化炭素との混合状態で1〜30%の濃度範囲
で加えるのが好ましい。30%以上の高濃度でも使用し得
るが、エチリデンジアセテートやメタンの副生量が増
す。特に水素濃度範囲5〜20%が、カルボニル化反応速
度及び副生物の観点から望ましい。
Reaction Conditions The carbonylation reaction in the present invention can be carried out in the presence of hydrogen and often gives desirable results. The amount of hydrogen used is preferably added in a concentration range of 1 to 30% in a mixed state with carbon monoxide. It can be used at a high concentration of 30% or more, but it increases the amount of ethylidene diacetate and methane by-products. Particularly, a hydrogen concentration range of 5 to 20% is desirable from the viewpoint of carbonylation reaction rate and by-products.

本発明を実施する場合の反応温度、圧力については、従
来技術を参考にして適宜定めることができる。反応温度
は通常130〜250℃、好ましくは150〜200℃が用いられ、
一酸化炭素の圧力は、反応時で1〜100kg/cm2G、好まし
くは5〜100kg/cm2G、特に20〜80kg/cm2Gが用いられ
る。
The reaction temperature and pressure for carrying out the present invention can be appropriately determined with reference to the prior art. The reaction temperature is usually 130 ~ 250 ℃, preferably used 150 ~ 200 ℃,
The pressure of carbon monoxide used in the reaction is 1 to 100 kg / cm 2 G, preferably 5 to 100 kg / cm 2 G, and particularly 20 to 80 kg / cm 2 G.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

ロジウム触媒、ヨウ素化合物、アルミニウム促進剤、及
びホウ素化合物からなる触媒系の存在下、0−アルキル
及び/又は0−アリール化合物と一酸化炭素とを反応さ
せて、0−アシル化合物を製造するカルボニル化反応に
おいて、 (1) リチウム、ナトリウム或いはこれらの化合物、又
は (2) 3価の窒素或いは3価のリン化合物 から選ばれる少なくとも一種の触媒安定化成分を反応系
内に存在させることを特徴とする本発明のカルボニル化
法により、特に触媒と生成物とを蒸留分離する分離過程
において見られるような、触媒成分の沈降を大幅に抑制
することができる。
Carbonylation to produce a 0-acyl compound by reacting a 0-alkyl and / or 0-aryl compound with carbon monoxide in the presence of a catalyst system consisting of a rhodium catalyst, an iodine compound, an aluminum promoter and a boron compound. In the reaction, at least one catalyst stabilizing component selected from (1) lithium, sodium or a compound thereof, or (2) trivalent nitrogen or a trivalent phosphorus compound is present in the reaction system. According to the carbonylation method of the present invention, it is possible to significantly suppress the precipitation of the catalyst component, which is particularly observed in the separation process of distilling and separating the catalyst and the product.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

比較例1 触媒安定成分を含まない触媒系は、一酸化炭素欠乏下の
熱安定性が低いことを示すために、ロジウム触媒、ヨウ
素化合物、アルミニウム促進剤及びホウ素化合物だけか
らなる触媒系について以下の実験を行った。
Comparative Example 1 In order to show that the catalyst system containing no catalyst stabilizing component has low thermal stability under carbon monoxide deficiency, a catalyst system consisting only of a rhodium catalyst, an iodine compound, an aluminum promoter and a boron compound is described below. An experiment was conducted.

内容積350mlハステロイB製撹拌式オートクレープに以
下の試薬を仕込んだ。
The following reagents were placed in a Hastelloy B stirred autoclave with an internal volume of 350 ml.

内部の空気を一酸化炭素で置換したのち、一酸化炭素を
15kg/cm2Gになるまで圧入し、更に5kg/cm2の水素を加
え、合計20kg/cm2Gとした。次いで、170℃で2時間加熱
撹拌を行った。その後、オートクレーブを室温まで冷却
して、残圧を常圧まで放圧し、以下の組成からなる追加
液を44.0g追加した。
After replacing the internal air with carbon monoxide,
It was press-fitted to 15 kg / cm 2 G, and further 5 kg / cm 2 of hydrogen was added to make a total of 20 kg / cm 2 G. Then, the mixture was heated and stirred at 170 ° C. for 2 hours. Then, the autoclave was cooled to room temperature, the residual pressure was released to normal pressure, and 44.0 g of an additional liquid having the following composition was added.

次いで、オートクレーブ内部の残ガス(一酸化炭素と水
素が主成分)を窒素ガスで置換した後、窒素を5kg/cm2
Gになるまで圧入した。更に、室温下に10分間の撹拌を
行い、オートクレーブ内の溶液を均一化した。このよう
にして得られた触媒液は、カルボニル化反応液を生成物
と触媒液とに蒸留分離する過程において得られる触媒液
に相当する。
Next, after replacing the residual gas (mainly carbon monoxide and hydrogen) inside the autoclave with nitrogen gas, nitrogen is replaced with 5 kg / cm 2
Pressed until it reached G. Furthermore, the solution in the autoclave was homogenized by stirring at room temperature for 10 minutes. The catalyst liquid thus obtained corresponds to the catalyst liquid obtained in the process of distilling and separating the carbonylation reaction liquid into a product and a catalyst liquid.

まず、一酸化炭素不在下の加熱を行う前のオートクレー
ブ内の触媒液組成を知るために、オートクレーブ内の触
媒液を一部抜き取り、分析を行った。その分析値を第1
表の「加熱前」の欄に示した。
First, in order to know the composition of the catalyst solution in the autoclave before heating in the absence of carbon monoxide, a part of the catalyst solution in the autoclave was extracted and analyzed. The analysis value is first
It is shown in the column "Before heating" in the table.

次にオートクレーブを150℃で90分間加熱撹拌を行っ
た。その後、オートクレーブを室温まで冷却し、放圧後
開放したところ、触媒液中に黒色の沈降物が1.0g析出
していた。触媒液の上澄液について分析を行い、その分
析値を第1表の「加熱後」の欄に示した。
Next, the autoclave was heated and stirred at 150 ° C. for 90 minutes. Then, the autoclave was cooled to room temperature, released after releasing the pressure, and 1.0 g of a black precipitate was deposited in the catalyst solution. The supernatant of the catalyst solution was analyzed, and the analysis values are shown in the column "after heating" in Table 1.

第1表に示したように溶解ロジウム濃度は加熱によって
加熱前の約52%にまで減少しており、この結果は、触媒
安定化成分を含まない触媒液は一酸化炭素欠乏下の熱安
定性が極めて低いことを示している。
As shown in Table 1, the concentration of dissolved rhodium was reduced to about 52% before heating by heating. This result shows that the catalyst solution containing no catalyst stabilizing component is thermally stable under carbon monoxide deficiency. Is extremely low.

実施例1 RhI3と共に触媒安定化成分であるヨウ化リチウム(LiI)
を4.34g加えた以外は比較例1と同様の実験を行った。
Example 1 Lithium iodide (LiI) which is a catalyst stabilizing component together with RhI 3
The same experiment as in Comparative Example 1 was conducted except that 4.34 g of was added.

加熱後の触媒液は均一で沈降物はなかった。The catalyst solution after heating was uniform and had no sediment.

加熱前後の触媒液組成を第2表に示した。The composition of the catalyst solution before and after heating is shown in Table 2.

実施例2 RhI3と共に触媒安定化成分であるヨウ化ナトリウム(Na
I)を4.86g加えた以外は比較例1と同様の実験を行っ
た。
Example 2 Sodium iodide (Na) which is a catalyst stabilizing component together with RhI 3
The same experiment as in Comparative Example 1 was conducted except that 4.86 g of I) was added.

加熱後の触媒液は均一で沈降物はなかった。The catalyst solution after heating was uniform and had no sediment.

加熱前後の触媒液組成を第3表に示した。The composition of the catalyst liquid before and after heating is shown in Table 3.

実施例3 RhI3と共にテトラメチルアンモニウムヨウジド(〔N
(H3)4〕I)を3.26g加えた以外は比較例1と同様の実験
を行った。
Tetramethylammonium Yoji de with Example 3 RhI 3 ([N
The same experiment as in Comparative Example 1 was conducted except that 3.26 g of (H 3 ) 4 ] I) was added.

加熱後の触媒液は均一で沈降物はなかった。The catalyst solution after heating was uniform and had no sediment.

加熱前後の触媒液組成を第4表に示した。The composition of the catalyst liquid before and after heating is shown in Table 4.

実施例4 RhI3と共にトリフェニルメチルホスホニウムヨウジド
(〔P(C6H5)3CH3〕I)を7.86g加えた以外は比較例1と
同同様の実験を行った。
Except that the triphenylmethyl phosphonium Yoji de with Example 4 RhI 3 ([P (C 6 H 5) 3 CH 3 ] I) was added 7.86g were the same experiment as in Comparative Example 1.

加熱後の触媒液は均一で沈降物はなかった。The catalyst solution after heating was uniform and had no sediment.

加熱前後の触媒液組成を第5表に示した。Table 5 shows the composition of the catalyst liquid before and after heating.

以上の実施例1〜4の結果は、触媒安定化成分を含む触
媒系は一酸化炭素欠乏下の熱安定性が、触媒安定化成分
を含まない触媒系に比べて、著しく高いことを示してい
る。
The results of Examples 1 to 4 above show that the catalyst system containing the catalyst stabilizing component has significantly higher thermal stability under carbon monoxide depletion than the catalyst system containing no catalyst stabilizing component. There is.

以下の実験は、本発明が工業的カルボニル化法として一
般的に用いられる触媒の循環再使用を伴う連続カルボニ
ル化法においても有効であることを示すために行った。
The following experiments were performed to show that the present invention is also effective in a continuous carbonylation process involving the recycling and reuse of catalysts commonly used in industrial carbonylation processes.

比較例2 第1図に略示した実験装置を用いて触媒の循環再利用を
伴うカルボニル化反応を行った。一酸化炭素、水素及び
52.7wt%の酢酸メチルと47.3wt%のメタノールとからなる
混合液はそれぞれ流路6、7及び8を通じて反応器1に
連続的に供給された。反応器内の液量は、反応液の一部
を流路10を通じてバルブ5によって連続的に抜き取るこ
とにより1に保たれた。反応器内の圧力は反応ガスの
一部を流路9を通じてバルブ4によって連続的に抜き取
ることにより28kg/cm2Gに保たれた。反応器内の温度は
反応器の加熱量を調整することにより185℃に保たれ
た。反応液組成は6表に示した組成に保たれた。
Comparative Example 2 The carbonylation reaction involving the recycling and reuse of the catalyst was carried out using the experimental apparatus schematically shown in FIG. Carbon monoxide, hydrogen and
A mixed solution of 52.7 wt% methyl acetate and 47.3 wt% methanol was continuously supplied to the reactor 1 through the channels 6, 7 and 8, respectively. The liquid volume in the reactor was kept at 1 by continuously withdrawing a part of the reaction liquid through the flow path 10 by the valve 5. The pressure inside the reactor was maintained at 28 kg / cm 2 G by continuously withdrawing a part of the reaction gas through the channel 9 by the valve 4. The temperature inside the reactor was kept at 185 ° C by adjusting the heating amount of the reactor. The composition of the reaction solution was kept at the composition shown in Table 6.

また、バルブ4から抜き取られる反応ガス中の一酸化炭
素と水素との比率は以下のように保たれた。
The ratio of carbon monoxide to hydrogen in the reaction gas extracted from the valve 4 was kept as follows.

一酸化炭素/水素=85/15(容量比) バルブ5によって抜き取られた反応液は一酸化炭素の欠
乏した高温雰囲気である蒸発罐2に導入され、主にロジ
ウム、アルミニウム及びホウ素を含む触媒液と、主にヨ
ウ化メチル、酢酸メチル、酢酸及び無水酢酸からなる留
出液とに分離された。該触媒液は流路12を通じて反応
液中の触媒濃度を維持するための触媒補充流路13と合流
後、反応器1へ再循環された。一方該留出液は流路11を
通じて蒸留塔3へ導入され、主にヨウ化メチル及び酢酸
メチルからなる蒸留塔留出液と、主に酢酸及び無水酢酸
からなる蒸留塔罐出液とに分離された。該蒸留塔留出液
は流路15を通じて、反応液中にヨウ化メチル濃度を維持
するためのヨウ化メチル補充流路14と合流後、反応器1
に再循環された。一方、該蒸留塔罐出液は流路16を通じ
て、カルボニル化生成物の粗製品として抜き取られた。
Carbon monoxide / hydrogen = 85/15 (volume ratio) The reaction liquid extracted by the valve 5 is introduced into the evaporation tank 2 which is a high temperature atmosphere depleted of carbon monoxide, and is a catalyst liquid mainly containing rhodium, aluminum and boron. And a distillate mainly consisting of methyl iodide, methyl acetate, acetic acid and acetic anhydride. The catalyst solution was recirculated to the reactor 1 after joining the catalyst replenishing flow path 13 for maintaining the catalyst concentration in the reaction solution through the flow path 12. On the other hand, the distillate is introduced into the distillation column 3 through the flow path 11 and separated into a distillation column distillate mainly composed of methyl iodide and methyl acetate and a distillation column distillate mainly composed of acetic acid and acetic anhydride. Was done. The distillation column distillate is joined through a flow path 15 with a methyl iodide replenishment flow path 14 for maintaining the methyl iodide concentration in the reaction solution, and then the reactor 1
Was recirculated to. On the other hand, the distillation column eluate was extracted as a crude product of the carbonylation product through the channel 16.

88時間の連続運転を行い、毎時301gの酢酸と245gの無水
酢酸とが流路16を通じて得られた。
After continuous operation for 88 hours, 301 g of acetic acid and 245 g of acetic anhydride were obtained through the channel 16 every hour.

連続運転終了後、装置を点検したところ、蒸発罐2の内
部及び触媒液循環流路12に合計16.0gの黒色固形物が認
められ、他の部分には固形物は認められなかった。該黒
色固形物の分析値を第7表に示した。
When the apparatus was inspected after the continuous operation, a total of 16.0 g of black solid matter was found inside the evaporation can 2 and in the catalyst liquid circulation passage 12, and no solid matter was found at other parts. The analytical values of the black solid matter are shown in Table 7.

この結果は、触媒安定化成分を含まないロジウム触媒、
ヨウ素化合物、アルミニウム促進剤及びホウ素化合物だ
けからなる触媒系は、触媒の循環再使用を伴う連続カル
ボニル化法においても、極めて不安定であることを示し
ている。
The result is a rhodium catalyst that contains no catalyst stabilizing component,
A catalyst system consisting only of an iodine compound, an aluminum promoter and a boron compound has been shown to be extremely unstable even in a continuous carbonylation process involving cyclic reuse of the catalyst.

実施例5 触媒液にヨウ化ナトリウムを添加して、反応液中のナト
リウム濃度を2950ppmに保った以外は、比較例2と同様
の実験を行った。
Example 5 The same experiment as in Comparative Example 2 was carried out except that sodium iodide was added to the catalyst solution to keep the sodium concentration in the reaction solution at 2950 ppm.

88時間の連続運転を行ったところ、比較例2と同程度の
酢酸と無水酢酸とが流路16を通じて得られた。
After continuous operation for 88 hours, acetic acid and acetic anhydride similar to those in Comparative Example 2 were obtained through the channel 16.

運転終了後装置を点検したところ、蒸発罐2の内部及び
触媒液循環流路12に合計0.1gの黒色固形物が認められた
のみで、他の部分には固形物は認められなかった。該黒
色固形物の分析値を第8表に示した。
When the apparatus was inspected after the operation was completed, a total of 0.1 g of black solid matter was found inside the evaporation can 2 and in the catalyst liquid circulation passage 12, but no solid matter was found in other parts. The analytical values of the black solid matter are shown in Table 8.

第8表の結果と、比較例2の結果とを比べると安定化成
分であるナトリウムを添加することによって、ロジウ
ム、アルミニウム及びホウ素の沈降量はそれぞれ1/10
0,1/282及び1/107と非常に小さくなっている。この結
果は触媒の循環再使用を伴う連続カルボニル化法におい
て触媒安定化成分を含む触媒系は、触媒安定化成分を含
まない触媒系に比べて極めて安定であることを示してい
る。
Comparing the results of Table 8 with the results of Comparative Example 2, by adding sodium as a stabilizing component, the precipitation amounts of rhodium, aluminum and boron were each 1/10.
It is very small, 0, 1/282 and 1/107. This result shows that in the continuous carbonylation method involving the recycling and reuse of the catalyst, the catalyst system containing the catalyst stabilizing component is much more stable than the catalyst system containing no catalyst stabilizing component.

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

第1図は比較例2及び実施例5の連続カルボニル化法に
用いた実験装置の概略図である。 1……反応器、2……蒸発罐 3……蒸留塔、4,5……バルブ 6……一酸化炭素流路、7……水素流路 8……酢酸メチル及びメタノールの混合液流路 9……反応ガス流路、10……反応液流路 11……留出液流路、12……触媒液流路 13……触媒補充流路 14……ヨウ化メチル補充流路 15……蒸留塔留出液流路 16……蒸留塔罐出液流路
FIG. 1 is a schematic diagram of an experimental apparatus used in the continuous carbonylation method of Comparative Example 2 and Example 5. 1 ... Reactor, 2 ... Evaporating can 3 ... Distillation column, 4,5 ... Valve 6 ... Carbon monoxide flow path, 7 ... Hydrogen flow path 8 ... Methyl acetate and methanol mixed solution flow path 9 ... Reactant gas channel, 10 ... Reactant channel 11 ... Distillate channel, 12 ... Catalyst fluid channel 13 ... Catalyst replenishment channel 14 ... Methyl iodide replenishment channel 15 ... Distillation tower distillate flow path 16 ...... Distillation tower distillate flow path

───────────────────────────────────────────────────── 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 53/08 // C07B 41/08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display area C07C 53/08 // C07B 41/08

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ロジウム触媒、ヨウ素化合物、アルミニウ
ム促進剤、及びホウ素化合物からなる触媒系の存在下、
酢酸メチルあるいはジメチルエーテルと一酸化炭素とを
反応させて、無水酢酸を製造するカルボニル化反応にお
いて、 (1) リチウム、ナトリウム或いはこれらの化合物、又
は (2) 3価の窒素或いは3価のリン化合物 から選ばれる少なくとも一種の触媒安定化成分を反応系
内に共存させることを特徴とするカルボニル化法。
1. A catalyst system comprising a rhodium catalyst, an iodine compound, an aluminum promoter, and a boron compound,
In a carbonylation reaction for producing acetic anhydride by reacting methyl acetate or dimethyl ether with carbon monoxide, (1) lithium, sodium or their compounds, or (2) trivalent nitrogen or trivalent phosphorus compounds A carbonylation method characterized in that at least one selected catalyst stabilizing component is allowed to coexist in a reaction system.
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