JPH07304730A - 二硫化ジメチルからのメチルメルカプタンの合成 - Google Patents

二硫化ジメチルからのメチルメルカプタンの合成

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JPH07304730A JP6253988A JP25398894A JPH07304730A JP H07304730 A JPH07304730 A JP H07304730A JP 6253988 A JP6253988 A JP 6253988A JP 25398894 A JP25398894 A JP 25398894A JP H07304730 A JPH07304730 A JP H07304730A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 水および/ または硫化水素の存在下で実施す
ることを特徴とする、少なくとも1個の遷移金属の硫化
物を基材とする触媒上で、二硫化ジメチルの触媒水素化
によるメチルメルカプタンの製造方法。 【効果】 二硫化ジメチルから高度の選択性でメチルメ
ルカプタンを製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はメルカプタンの分野に関
し、そしてその主題はとりわけ、遷移金属硫化物から成
る触媒上での、水素を用いた反応による二硫化ジメチル
(DMDS)からのメチルメルカプタンの選択的製造方法で
ある。
【0002】
【従来の技術】遷移金属硫化物は、多量の硫黄- 含有分
子の存在下で水素化反応を実施できることが知られてい
る。事実、金属のような標準水素化触媒とは反対に、硫
化物相は硫黄- 含有分子により触媒活性は減少しない。
芳香族二硫化物をメルカプタンに触媒還元するためのそ
れらの使用はすでに文献に論じられている。例えば、: - 特許出願 NL 6,402,424 には、二硫化ジフェニルをフ
ェニルメルカプタンに還元するための金属硫化物、特に
硫化白金の使用がクレームされている; - この同じ反応に、特許 FR 2,008,331 およびDE 1,90
3,968は金属ラネーNiまたはラネーCo, 並びに金属Ru、R
h、Pt、IrおよびPdまたはそれらの硫化物を推奨してい
る; - 特許出願 JP 56-81541によると、硫化コバルトは、RS
n R′型の芳香族化合物をメルカプタンRSH と R′SHに
還元できる。ここで、R とR ′はフェニル基、p-ニトロ
フェニル基または3,4-ジクロロフェニル基である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの工程を一般に
比較的穏やかな反応温度( 約200 ℃) で実施する場合
は、水素圧は反対に非常に高く(50-100 バール) 、そし
てほぼ2程度の触媒/ 反応物質比が使用される。さらに
反応は密閉反応容器内で、三相媒体: 気体- 液体-固体
で実施される。
【0004】メチルメルカプタンへの二硫化ジメチルの
選択的触媒還元は、いままでに論じられていないようで
ある。一方、二硫化ジメチルの総水素化分解は水素処理
触媒の硫化に広く使用されていて、これはDMDSの最も重
要な工業的応用である; この場合、DMDSはこれらの触媒
の硫化試薬である硫化水素前駆体である。DMDSを使用す
る水素処理触媒の硫化に関する研究により、Co-Mo およ
びNi-Mo 触媒の予備硫化期間中、DMDS分解生成物( メチ
ルメルカプタン、硫化ジメチル、硫化水素およびメタ
ン) の分布は温度の関数として変化し、低温(200℃付
近) がメチルメルカプタンおよび二硫化ジメチルの生成
に都合がよいことが立証されている。一方、高温では、
メチルメルカプタンの水素化分解が急速で硫化水素とメ
タンが優勢に生成する。
【0005】反応: CH3-SS-CH3 + H2 → 2 CH3-SH によりメチルメルカプタンを独占的に製造するための二
硫化ジメチルの水素化の制御は、これら2種の化合物が
水素化分解に高感度のC-S 結合を有し、硫化水素とメタ
ンが速やかに生成することを前提とすると、非常に困難
であることがわかる。さらに、遷移金属(Co-MoおよびNi
-Mo)を基材とする触媒で観察される硫化ジメチルの付随
生成はメチルメルカプタンの製造を不利にする因子であ
る。
【0006】二硫化ジメチルに対して、非常に大過剰量
の水素を、水素処理触媒の硫化のために使用する。高比
率の水素での作業により、メチルメルカプタンに限るDM
DSの部分水素化は、硫黄- 含有有機化合物のより完全な
水素化分解の観点からは不利である。しかしながら、か
なり低い水素/DMDS 比での作業により、触媒上で副反応
を生じることができ、特に反応: 2 CH3SH → CH3SCH3 + H2S による硫化ジメチルの生成に好都合である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、特有の
物理特性( 沸点: 大気圧で+6℃) の故に、大規模な気体
の再循環を避け、メチルメルカプタンを効率よく回収す
ることができる方法のように工業的活用を促進するよう
な手段において、比較的少量の水素を用いたDMDSの触媒
水素化により、メチルメルカプタンを選択的に製造する
方法を発見することにあった。
【0008】最初の研究により、遷移金属硫化物は、20
0 ℃またはそれ以下の温度領域でさえ、水素の高または
低比率で、二硫化ジメチルをメチルメルカプタンへ選択
的に水素化しないことが示された。メチルメルカプタン
に対する選択性を改善することを目的とする研究によ
り、水素とDMDSとの反応に水が存在すると触媒の触媒特
性に意外な効果を生じ、メチルメルカプタンに対する選
択性を劇的に増加させることが実証された。さらに、反
応媒体中の硫化水素の存在もメチルメルカプタンに対す
る選択性を増加させることが観察されている; しかしな
がら、硫化水素の効果は水によって生じる効果ほど重要
ではない。
【0009】それ故、本発明の主題は、水および/ また
は硫化水素の存在下で実施することを特徴とする、少な
くとも1個の遷移金属の硫化物を基材とする触媒上での
二硫化ジメチルの触媒水素化によるメチルメルカプタン
の製造方法である。本発明に従って使用する触媒は、少
なくとも1個の遷移金属の硫化物または硫化物の混合物
から成り、これまたはこれらの硫化物はバルクの形態で
または無機担体と混合するかのいずれかである。好まし
い遷移金属はニッケル、コバルト、モリブデンおよび/
またはタングステンである。使用できる無機担体は、例
えば、アルミナ、シリカ、シリカ- アルミナ、ゼオライ
トまたは代わりになるべきものとして炭素のような通常
の多孔質の固体である。
【0010】担体型触媒中では、遷移金属の重量含有量
は、0.1-50%の範囲でよく、好ましくは0.5-30%の間で
ある。担体型触媒は、例えば、硝酸ニッケルまたは硝酸
コバルト、モリブデン酸アンモニウムまたはタングスデ
ン酸アンモニウムのような、少なくとも1個の金属誘導
体の水溶液を使用する担体の含浸により製造してもよ
い。含浸後、炭素に基づくものは窒素中で燃成し、それ
以外の固体は大気中で400-500 ℃で燃成する。この処理
の結果、種々の遷移金属が酸化物の形態になる。硫化物
相へのそれらの転化は、それ自体公知の方法で、例えば
固体を150-500 ℃の温度範囲で、水素と二硫化ジメチル
の混合物(H2/DMDSのモル比 10-500)または水素と硫化水
素の混合物(H2/H2S のモル比1-500 ) の作用に晒すこと
により実施してもよい。かくして活性化された固体は押
出材または粉末形態のいずれで使用してもよい。
【0011】メチルメルカプタンの連続製造のために、
本発明の方法を、触媒が固定床または移動床に配列され
ている管状の反応容器内で、その反応容器に水素および
二硫化ジメチル反応物質並びに水または硫化水素を制御
した流量で導入して実施するのが都合がよい。本発明の
方法は、攪拌反応容器内で実施してもよい。この運転様
式はメチルメルカプタンの不連続製造に適している。
【0012】反応は大気圧でまたは大気圧より大きい圧
力( 約50バールまで) で実施できる。一般に、作業圧力
は合成反応容器と、水素供給のような製造設備、メチル
メルカプタンの回収技術および流出ガスの再循環を規定
する補足要素の特性に依存する。実際の反応はかなり広
い温度範囲(50-400 ℃) で起きる可能性があるが、実際
上、メチルメルカプタンを高度の選択性で得るために10
0-250 ℃の間の温度で作業することが好ましい。
【0013】使用する水素/ 二硫化ジメチルのモル比は
0.1 以上で50までの範囲でよい。しかしながら工業的拘
束のために、水素/DMDS 比は通常0.5-10の間であり、そ
して好ましくは0.8-4 の間である。水素と二硫化ジメチ
ル反応物質と共に導入する水または硫化水素の割合は、
二硫化ジメチルに対して重量基準で0.01-50 %の範囲で
よい; 好ましくは0.1-15%の間である。
【0014】以下の実施例は本発明を説明するものであ
るが、制限するものではない。
【0015】
【実施例】実施例1 この実施例で報告するDMDSの水素化分解試験は、メチル
メルカプタンの選択的生成における硫化水素および水の
効果を実証するものであり、窒素で希釈した反応物質の
低分圧の条件下で実施した。
【0016】a)触媒 市販品の触媒を同様の活性アルミナ( 比表面積: 256
m2.g-1; 気孔容積: 0.6ml.g-1; 不純物の含有率: 1,700
ppm)から製造した。それらは押出材の形態で、金属成
分は酸化物の状態であった。金属成分の種類と割合を、
以下の表に示す。
【0017】
【表1】
【0018】触媒の硫化を、1時間に触媒グラム当たり
混合物2リットルの流量で、硫化水素/ 水素混合物(H2S
15 mol %含有) を使用して400 ℃で4時間の処理で実
施した。以下の水素化試験の説明を簡素化するために、
硫黄- 含有触媒を、単に遷移金属または金属を示すこと
により表に記載するが、表示した触媒の塊は全体: 金属
硫化物+Al2O3担体を指すものと理解されることが指摘さ
れる。
【0019】b)二硫化ジメチルの水素化 試験を、中央部に粉砕した触媒を含有するガラス管反応
容器内で大気圧で実施した。窒素でパージ後、電位炉に
収められた反応容器を反応温度にした。その後、窒素で
希釈した反応物質( 水素とDMDS) を総気体流量 60 ml/
分で反応容器内に導入した。DMDSの分圧を2 kPa に、そ
して水素の分圧を4 kPa 、すなわちH2/DMDS のモル比が
2になるように設定した。反応温度は200 ℃であった。
【0020】反応容器から出てくる流出ガスを、その注
入弁に継続して流出物が供給されているクロマトグラフ
を使用して気相クロマトグラフィーにより直接分析し
た。表1の触媒並びに、これらの種々の触媒の担体とし
て使用したアルミナを、同一の条件で試験した。表2に
記載した結果は、DMDSの転化率35-45 %で実施された試
験についてのメチルメルカプタン(MeSH)および硫化ジメ
チル(DMS) に関する相対選択性を示す。
【0021】
【表2】
【0022】c)硫化水素の存在下での二硫化ジメチルの
水素化 実施例1b の実験手順に対する唯一の修正は、DMDSモル
当たり硫化水素0.1 モルの添加であった。以下の表3は
これらの条件下、温度200 ℃で得られた結果を要約す
る。
【0023】
【表3】
【0024】d)水の存在下での二硫化ジメチルの水素化 実施例 1b の実験手順への唯一の修正は、DMDSモル当た
り水 0.1 molの添加であった。これらの条件下、温度20
0 ℃で得られた結果を表4に示す。
【0025】
【表4】
【0026】水の存在下での補足試験を最良の結果を得
た触媒(Ni-Mo/ アルミナ) を用いて実施した。表5に要
約した結果は、触媒の質量を変化させて種々の度合いの
DMDSの転換率で実施して得た。高転換率(91 %) でもメ
チルメルカプタンに対する選択性は高いレベル(95.6
%) のままであった。
【0027】
【表5】
【0028】表6に要約した結果は、添加した水の割合
を変化させて得た。転換率も選択性も水の割合の増加に
より修正されなかったことが観察される。
【0029】
【表6】
【0030】実施例2 この実施例に記載する、水の存在下でのDMDSの水素化分
解試験は、実施例1と同一の市販のNi-Mo/アルミナ触媒
(PROCATALYSEからの触媒HR 346) を使用して実施した。
Ni-Mo/アルミナ触媒(50 g)の硫化を、1時間に触媒グラ
ム当たり混合物2リットルの流量で、硫化水素/ 水素混
合物(H2S 15 mol %含有) を使用して400 ℃で4時間処
理して、DMDSの水素化分解を実施するために使用する反
応容器内で直接実施した。
【0031】水素化分解試験を、温度測定のためのスリ
ーブを備えてなり、3個の独立の加熱帯を有する電気炉
の中央に設置されたステンレス鋼管状反応容器( 内径:
25 mm)内で大気圧で実施した。DMDSと水を液体状態で制
御流量で注入し、そして気体状の水素を、予備加熱帯と
して使用された反応容器上部に導入した。反応流出物を
反応容器の外側の循環ラインを加熱することにより気体
状に維持し、これらの流出物を直接分析するクロマトグ
ラフに接続されている注入弁に送った。
【0032】以下の表7は温度(150、175 および200
℃) 及びDMDSの時間当たりの流量(42-166 g/h)を変化さ
せて、しかしH2/DMDS およびDMDS/H2Oのモル比はそれぞ
れ2.1と2.7 で一定に維持して得られた結果を要約す
る。
【0033】
【表7】
【0034】以下の表8は、同一のDMDS流量(166 g/h)
で、DNDS/H2Oモル比を2.7 の一定に維持して水素の割合
を変化させて175 ℃で得られた結果を要約する。
【0035】
【表8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アニー コマリュー フランス国 64000 ポー ル ミシェル ウーノー 8番地 (72)発明者 エマニュアル アレッツ フランス国 64000 ポー ル ド カグ ネ 2番地

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水および/ または硫化水素の存在下で実
    施することを特徴とする、少なくとも1個の遷移金属の
    硫化物を基材とする触媒上で、二硫化ジメチルの触媒水
    素化によるメチルメルカプタンの製造方法。
  2. 【請求項2】 水または硫化水素の割合が、二硫化ジメ
    チルに対して、重量基準で0.01-50%、好ましくは0.1-1
    5%の間である、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 水素/ 二硫化ジメチルのモル比が0.1-50
    の間、好ましくは0.5-10の間、特に好ましくは0.8-4 の
    間である、請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 50-400℃、好ましくは100-250 ℃の間の
    温度範囲で実施する、請求項1から3までのいずれか一
    項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 大気圧または50バールまでの範囲であり
    得る大気圧以上の圧力で実施する、請求項1から4まで
    のいずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 触媒がニッケル、コバルト、モリブデン
    および/またはタングステンの硫化物を基材としてい
    る、請求項1から5までのいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 触媒がアルミナ担体上の硫化ニッケルお
    よび硫化モリブデンから成る、請求項1から5までのい
    ずれか一項に記載の方法。
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