JPH0753422A - Production of alcohol and catalyst used therefor - Google Patents

Production of alcohol and catalyst used therefor

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JPH0753422A
JPH0753422A JP22523193A JP22523193A JPH0753422A JP H0753422 A JPH0753422 A JP H0753422A JP 22523193 A JP22523193 A JP 22523193A JP 22523193 A JP22523193 A JP 22523193A JP H0753422 A JPH0753422 A JP H0753422A
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acid
aqueous solution
particles
less
niobate
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JP22523193A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsunori Shimura
光則 志村
Shuhei Wakamatsu
周平 若松
Sachio Asaoka
佐知夫 浅岡
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Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Original Assignee
Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for producing an alcohol using a solid acidic catalyst, remarkably improved in hot water-resistant stability and having high contents of an acid and a strong acid in hydrating reaction of an olefin and the solid acidic catalyst, used therefor and excellent in water resistance and thermal stability. CONSTITUTION:The characteristic of this method for producing an alcohol comprises using a solid acidic catalyst composed of niobic acid particles having >=1mum average particle diameter, <=-3.0 acidity function H0 and >=0.35mmol/g acid content (A) in which >=50% of the acid content (A) is the content (B) of strong acids having <=-5.6 H0 and further <=10% rate of reduction in the content (A) of the acids after testing the hot water resistance at 350 deg.C or a dehydrated substance thereof, in a method for reacting an olefin with water in the presence of the acidic catalyst and producing the alcohol.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はオレフィンの水和による
アルコールの製造方法及びそれに用いる触媒に関するも
のである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing an alcohol by hydration of an olefin and a catalyst used therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルコールを製造するために、酸触媒の
存在下、高温においてオレフィンに対し直接水を反応さ
せる方法は知られている。この場合、触媒としては、多
孔質担体にリン酸を含浸させたものが用いられている。
しかし、このような触媒においては、反応中にリン酸が
担体から離脱してくるため、そのリン酸に起因する装置
腐食の問題や製品着色の問題、その離脱したリン酸の分
離回収の問題、廃酸処理の問題等がある。さらに、反応
系には、その担体から離脱し、反応系外へ排出されるリ
ン酸分に反応して、リン酸を外部から補充しなければな
らないという問題もある。以上のように多孔質担体にリ
ン酸を含浸させた触媒を用いるプロセスの場合には、各
種の問題を生じ、未だ満足し得るものではない。一方、
このような問題に対拠するために、固体酸を触媒として
用いる方法も提案されている。この場合の固体酸として
はゼオライトが一般的に用いられているが、(特公昭5
3−15485号、特開昭57−70828号があ
る。)ニオブ酸やタングステン酸等の酸量の多い固体酸
の使用も検討されているが、これらの固体酸は、水の存
在する高温反応系ではその固体酸機能を失活する。例え
ば、ニオブ酸の場合、その原因としては、従来のニオブ
酸粒子は不安定のため、水の存在下で加熱されると他の
物質に変質してしまうことが考えられている。ニオブ酸
粒子の安定性を向上させるためには、ニオブ粒子を水の
不存在下で高温で熱処理する方法が有効であるが、この
場合には、得られるニオブ酸粒子は固体酸機能が消失し
てしまったもので、固体酸触媒としは使用できなくな
る。また、ニオブ酸粒子にリン酸を含浸させて使用する
方法(特開昭61−54241号)も提案されている
が、この場合には、そのニオブ酸粒子の使用に際し、そ
のリン酸がニオブ酸粒子から離脱し、ニオブ酸粒子が再
び不安定化されるという問題がある。
It is known to react water directly with olefins at elevated temperatures in the presence of acid catalysts to produce alcohols. In this case, the catalyst used is a porous carrier impregnated with phosphoric acid.
However, in such a catalyst, since phosphoric acid is released from the carrier during the reaction, there is a problem of device corrosion and product coloring due to the phosphoric acid, a problem of separation and recovery of the released phosphoric acid, There are problems such as waste acid treatment. Furthermore, the reaction system has a problem that it must be supplemented with phosphoric acid from the outside by reacting with the phosphoric acid component released from the carrier and discharged to the outside of the reaction system. As described above, in the case of the process using the catalyst in which the porous carrier is impregnated with phosphoric acid, various problems are caused and it is not yet satisfactory. on the other hand,
In order to counter such problems, a method using a solid acid as a catalyst has been proposed. Zeolite is generally used as the solid acid in this case.
3-15485 and JP-A-57-70828. ) The use of solid acids with a large amount of acid such as niobium acid and tungstic acid has been investigated, but these solid acids deactivate the solid acid function in a high temperature reaction system in the presence of water. For example, in the case of niobic acid, it is considered that the cause thereof is that conventional niobate particles are unstable, and therefore, when they are heated in the presence of water, they are transformed into other substances. In order to improve the stability of the niobate particles, a method of heat-treating the niobium particles at high temperature in the absence of water is effective, but in this case, the obtained niobate particles lose the solid acid function. Since it has been lost, it cannot be used as a solid acid catalyst. In addition, a method of impregnating niobate particles with phosphoric acid (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-54241) has also been proposed. In this case, when the niobate particles are used, the phosphoric acid is niobate. There is a problem that the niobate particles are released from the particles and destabilize the niobate particles again.

【0003】従来、ニオブ酸粒子を得るために、シュウ
酸ニオブ水溶液に対し、アルカリ水溶液を添加する方法
が知られている(「Catalysis Toda
y」、Vol 16、291〜295(1993))。
このような従来法で得られるニオブ酸粒子は、シュウ酸
ニオブ粒子を含む微細なもので、その平均粒径は、通
常、1μm以下である。従って、このようなニオブ酸粒
子は、水中で容易にコロイド化し、その濾過による分離
は非常に困難であり、取扱い性の非常に悪いものであ
る。また、このような従来法で得られるニオブ酸粒子の
耐水熱性は非常に悪く、350℃の耐水熱性試験後に
は、その酸強度関数Hoが−3.0以下の酸量の10%
以上が消失してしまう。従って、前記従来法で得られる
ニオブ酸粒子は、そのままでは水の存在する高温反応系
で用いる固体酸触媒として適用することのできないもの
である。
Conventionally, in order to obtain niobate particles, a method of adding an alkaline aqueous solution to a niobium oxalate aqueous solution is known (“Catalysis Toda”).
y ", Vol 16, 291-295 (1993)).
The niobate particles obtained by such a conventional method are fine particles containing niobium oxalate particles, and the average particle diameter thereof is usually 1 μm or less. Therefore, such niobate particles are easily made into a colloid in water, their separation by filtration is very difficult, and their handleability is very poor. Moreover, the hydrothermal resistance of the niobate particles obtained by such a conventional method is very poor, and after the hydrothermal resistance test at 350 ° C., the acid strength function Ho is 10% of the acid amount of −3.0 or less.
The above disappears. Therefore, the niobate particles obtained by the conventional method cannot be applied as they are as a solid acid catalyst used in a high temperature reaction system in which water is present.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、オレフィン
の水和反応において、熱安定性の著しく向上した、該酸
量及び強酸量の多い固体酸触媒を用いるアルコールの製
造方法及びそれに用いる耐水熱安定性のすぐれた固体酸
触媒を提供することをその課題とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is directed to a method for producing an alcohol using a solid acid catalyst having a large amount of the acid and the strong acid, which has remarkably improved thermal stability in an olefin hydration reaction, and a hydrothermal resistance used therefor. It is an object of the present invention to provide a solid acid catalyst having excellent stability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。
The present inventors have completed the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems.

【0006】即ち、本発明によれば、酸触媒の存在下で
オレフィンに水と反応させてアルコールを製造する方法
において、該酸触媒として、1μm以上の平均粒径を有
するとともに、酸度関数Ho:−3.0以下の酸量Aを
0.35mmol/g以上有し、その酸量Aのうちの5
0%以上がHo:−5.6以下の強酸量Bであり、かつ
350℃の耐水熱性試験後の酸量A減少率が10%以下
であるニオブ酸粒子又はその脱水物からなる固体酸触媒
を用いることを特徴とするアルコールの製造方法が提供
される。
That is, according to the present invention, in the method for producing an alcohol by reacting an olefin with water in the presence of an acid catalyst, the acid catalyst has an average particle size of 1 μm or more and an acidity function Ho: An acid amount A of −3.0 or less is 0.35 mmol / g or more, and 5 of the acid amount A
Solid acid catalyst consisting of niobate particles or dehydration product thereof, in which 0% or more has a strong acid amount B of Ho: -5.6 or less and the reduction amount of acid amount A after a hydrothermal resistance test at 350 ° C is 10% or less. A method for producing alcohol is provided, which comprises using

【0007】また、本発明によれば、1μm以上の平均
粒径を有するとともに、酸度関数Ho:−3.0以下の
酸量Aを0.35mmol/g有し、その酸量Aのうち
の50%以上がHo:−5.6以下の強酸量Bであり、
かつ350℃の耐水熱性試験後の酸量A減少率が10%
以下であるニオブ酸粒子又はその脱水物からなるオレフ
ィンの水和によるアルコール製造用触媒が提供される。
以下、本発明によるニオブ酸粒子の製造方法について詳
述する。
According to the present invention, in addition to having an average particle size of 1 μm or more and an acid amount A having an acidity function Ho: −3.0 or less of 0.35 mmol / g, of the acid amount A, 50% or more is a strong acid amount B of Ho: -5.6 or less,
And the reduction rate of acid A after the hydrothermal resistance test at 350 ° C is 10%
A catalyst for alcohol production by hydration of an olefin comprising the following niobate particles or a dehydrated product thereof is provided.
Hereinafter, the method for producing niobate particles according to the present invention will be described in detail.

【0008】(第1の方法)本発明による第1のニオブ
酸粒子の製造方法は、ニオブ化合物を溶解する又は溶解
していない11より大きいpHのアルカリ性水溶液に対
し、ニオブ化合物を溶解したpH5以下の酸性水溶液を
徐々に添加する混合工程を含むものである。この場合、
原料ニオブ化合物は少なくとも酸性水溶液に溶解させる
ことが必要である。また、アルカリ性水溶液は、そのp
Hが11より大きい範囲に保持される限り、このアルカ
リ性溶液にもニオブ化合物を好ましく溶解させることが
できる。そして、アルカリ性水溶液にニオブ化合物をあ
らかじめ溶解させることにより、少ない酸性水溶液量に
よって良好な性状のニオブ酸粒子を得ることができる。
また、アルカリ性水溶液に対する酸性水溶液の混合は、
最終的に得られる混合液のpHが5.5〜11.0、好
ましくは6.0〜10.0の範囲になるように行う。ア
ルカリ性水溶液としては、11より大きいpH、好まし
くは11.5より大きいpHを有するアルカリ性を示す
溶液であればどのようなものでも使用可能であるが、一
般的には、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の水酸
化アルカリの水溶液が用いられる。この場合、アルカリ
性水溶液中の水酸化アルカリの濃度は特に制約されない
が、一般には0.1〜15規定、好ましくは0.2〜1
2規定である。本発明の好ましい1つの態様において
は、前記したように、アルカリ性水溶液にニオブ化合物
を溶解させるが、この場合のニオブ化合物としては、前
記アルカリ性水溶液に溶解し得るものであればどのよう
なものでも使用可能である。このようなニオブ化合物と
しては、例えば、ニオブ酸の他、シュウ酸ニオブや酢酸
ニオブ等の有機酸ニオブ等を挙げることができる。アル
カリ性水溶液中のニオブ化合物の濃度はその飽和濃度以
下であればよく、特に制約されないが、一般的には1〜
50重量%、好ましくは2〜20重量%である。
(First Method) The first method for producing niobate particles according to the present invention comprises: a niobium compound-dissolved or undissolved alkaline aqueous solution having a pH of more than 11; It includes a mixing step of gradually adding the acidic aqueous solution. in this case,
The raw material niobium compound needs to be dissolved at least in an acidic aqueous solution. In addition, the alkaline aqueous solution is
The niobium compound can be preferably dissolved in this alkaline solution as long as H is maintained in the range of more than 11. Then, by preliminarily dissolving the niobium compound in the alkaline aqueous solution, it is possible to obtain niobate particles having good properties with a small amount of the acidic aqueous solution.
In addition, the mixing of the acidic aqueous solution with the alkaline aqueous solution,
The pH of the finally obtained mixed solution is adjusted to 5.5 to 11.0, preferably 6.0 to 10.0. As the alkaline aqueous solution, any alkaline solution having a pH of more than 11, preferably a pH of more than 11.5 can be used. Generally, sodium hydroxide or potassium hydroxide is used. An aqueous solution of alkali hydroxide is used. In this case, the concentration of alkali hydroxide in the alkaline aqueous solution is not particularly limited, but is generally 0.1 to 15 N, preferably 0.2 to 1
There are two rules. In a preferred embodiment of the present invention, as described above, the niobium compound is dissolved in the alkaline aqueous solution, but any niobium compound may be used as long as it is soluble in the alkaline aqueous solution. It is possible. Examples of such niobium compounds include niobate, and niobium oxalate and niobium acetate. The concentration of the niobium compound in the alkaline aqueous solution is not particularly limited as long as it is equal to or lower than its saturation concentration, but generally 1 to
It is 50% by weight, preferably 2 to 20% by weight.

【0009】酸性水溶液としては、pH5以下の酸性を
示す溶液であればどのような溶液でも使用可能である
が、一般的には、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸や、シ
ュウ酸、酢酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、フマール
酸等の有機酸の水溶液が用いられる。また、ハロゲンを
含有する酸を用いた場合には、ハロゲンイオンが製品中
に残留することがあるので注意が必要である。酸性水溶
液中の酸濃度は特に制約されないが、一般には0.1〜
15規定、好ましくは0.2〜12規定である。本発明
においては、この酸性水溶液にニオブ化合物を溶解させ
るが、この場合のニオブ化合物としては、前記酸性水溶
液に溶解し得るものであればどのようなものでも使用可
能である。このようなニオブ化合物としては、例えば、
ニオブ酸の他、シュウ酸ニオブや酢酸ニオブ等の有機酸
ニオブ等を挙げることができる。酸性水溶液中のニオブ
化合物の濃度はその飽和濃度以下であればよく、特に制
約されないが、一般的には0.5〜30重量%、好まし
くは1〜20重量%である。
As the acidic aqueous solution, any solution can be used as long as it shows an acidity of pH 5 or less. Generally, inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid, oxalic acid and acetic acid are used. An aqueous solution of an organic acid such as tartaric acid, citric acid, malic acid and fumaric acid is used. Further, when an acid containing halogen is used, caution is required because halogen ions may remain in the product. The acid concentration in the acidic aqueous solution is not particularly limited, but generally 0.1 to
It is 15 normal, preferably 0.2 to 12 normal. In the present invention, the niobium compound is dissolved in this acidic aqueous solution. In this case, any niobium compound can be used as long as it can be dissolved in the acidic aqueous solution. As such a niobium compound, for example,
In addition to niobate, niobium oxalate, niobium acetate, and other organic acid niobium can be used. The concentration of the niobium compound in the acidic aqueous solution is not particularly limited as long as it is equal to or lower than its saturation concentration, but is generally 0.5 to 30% by weight, preferably 1 to 20% by weight.

【0010】本発明においては、ニオブ化合物を溶解す
る又は溶解していないアルカリ性水溶液に対し、ニオブ
化合物を溶解した酸性水溶液を撹拌下で混合し、ニオブ
酸沈殿溶液からなる混合液を得るが、この場合の混合液
のpHは、ニオブ酸の沈殿形成領域内の5.5〜11.
0、好ましくは6.0〜11.0の範囲に調整する。ま
た、この場合の混合液のpH調整は、混合液のpHが高
い方から低い方に変化するように行うことが必要であ
る。このためには、アルカリ性水溶液に酸性水溶液を徐
々に添加すればよい。アルカリ性水溶液に酸性水溶液を
一時に加えてしてしまうと、ニオブ酸の成長とは別に新
しいニオブ酸の核が生成してしまうとともに、混合液中
に、ニオブ酸の沈殿領域よりも低いpH範囲(pH5.
5未満)の部分が局部的に生じ、所望するニオブ酸粒子
以外のニオブ化合物の粒子、例えば、酸性水溶液として
シュウ酸ニオブ水溶液を用いるときには、そのシュウ酸
ニオブが微粒子として析出する。そして、このようなシ
ュウ酸ニオブ微粒子を含むニオブ酸粒子は、耐水熱性の
良い製品を与えない。本発明においては、酸性水溶液の
添加速度は、混合液の平均pH降下率が0.2/分以
下、好ましくは0.01〜0.1/分の範囲になるよう
に、酸性水溶液の添加速度を調整するのがよい。混合液
の温度は常温〜100℃、好ましくは常温〜95℃に保
持するのがよい。
In the present invention, an alkaline aqueous solution in which the niobium compound is dissolved or not dissolved is mixed with an acidic aqueous solution in which the niobium compound is dissolved under stirring to obtain a mixed solution consisting of a niobate precipitation solution. In this case, the pH of the mixed solution is 5.5 to 11.
It is adjusted to 0, preferably 6.0 to 11.0. Further, in this case, it is necessary to adjust the pH of the mixed solution so that the pH of the mixed solution changes from a higher value to a lower value. For this purpose, the acidic aqueous solution may be gradually added to the alkaline aqueous solution. If an acidic aqueous solution is added to the alkaline aqueous solution at a time, new niobic acid nuclei are generated in addition to the growth of niobic acid, and a pH range lower than the precipitation region of niobic acid (pH 5.
(Less than 5) locally occurs, and particles of niobium compounds other than the desired niobate particles, for example, when an aqueous niobium oxalate solution is used as the acidic aqueous solution, the niobium oxalate precipitates as fine particles. The niobate particles containing such fine niobium oxalate particles do not give a product having good hydrothermal resistance. In the present invention, the addition rate of the acidic aqueous solution is such that the average pH drop rate of the mixed solution is 0.2 / min or less, preferably 0.01 to 0.1 / min. It is better to adjust. The temperature of the mixed solution is maintained at room temperature to 100 ° C, preferably room temperature to 95 ° C.

【0011】また、本発明においてアルカリ性水溶液に
酸性水溶液を添加混合する場合、その混合によって得ら
れた混合液(ニオブ酸沈殿溶液)に対して、ニオブ化合
物を溶解したpH5以下の酸性水溶液及び/又はニオブ
化合物を溶解する又は溶解していない11より大きいア
ルカリ性水溶液を、その混合液のpHをpH5.5〜1
1.0のニオブ酸沈殿領域に保持しながら、添加するこ
とができる。このようにして、ニオブ酸粒子の成長した
粒子サイズの大きいニオブ酸粒子を得ることができる。
この場合の酸性水溶液及びアルカリ性水溶液の添加は、
混合液の平均pH降下率が0.2/分以下になるように
行うのがよい。
When an acidic aqueous solution is added to and mixed with an alkaline aqueous solution in the present invention, an acidic aqueous solution having a pH of 5 or less in which a niobium compound is dissolved is added to a mixed solution (niobic acid precipitation solution) obtained by the mixing. An alkaline aqueous solution having a niobium compound dissolved or not dissolved therein and having a pH of 11 or more is adjusted to pH 5.5 to 1
It can be added while being maintained in the niobate precipitation region of 1.0. In this way, niobate particles having a large particle size obtained by growing niobate particles can be obtained.
In this case, the addition of the acidic aqueous solution and the alkaline aqueous solution is
It is preferable that the average pH drop rate of the mixed solution is 0.2 / min or less.

【0012】(第2の方法)本発明による第2のニオブ
酸粒子の製造方法は、ニオブ酸粒子を含むpH5.5〜
11.0の混合液に対し、混合液のpHを5.5〜1
0.5のニオブ酸沈殿領域内に保持しながら、アルカリ
性水溶液を添加混合する工程と酸性水溶液を添加混合す
る工程を交互に繰返し行う操作を含む。このような操作
によって、粒子サイズの均一なニオブ酸粒子を得ること
ができる。この場合のアルカリ性水溶液と酸性水溶液の
交互添加による混合液のpH変動は2以上、好ましくは
4以上に変動させるのがよい。また、この場合の酸性水
溶液及びアルカリ性水溶液の添加速度は特に制約されな
い。
(Second Method) A second method for producing niobate particles according to the present invention is a method of producing niobate particles containing a pH of 5.5 to 5.5.
The pH of the mixed solution is 5.5 to 1 with respect to the mixed solution of 11.0.
An operation of alternately repeating the step of adding and mixing the alkaline aqueous solution and the step of adding and mixing the acidic aqueous solution while maintaining the niobic acid precipitation region of 0.5 is included. By such an operation, niobate particles having a uniform particle size can be obtained. In this case, the pH fluctuation of the mixed solution by alternate addition of the alkaline aqueous solution and the acidic aqueous solution should be changed to 2 or more, preferably 4 or more. Further, the addition rates of the acidic aqueous solution and the alkaline aqueous solution in this case are not particularly limited.

【0013】前記ニオブ酸粒子を含む原料混合液は、ア
ルカリ性水溶液に酸性水溶液を添加混合する方法で得ら
れたものであれば、各種の方法で得られたものであるこ
とができる。この場合、原料混合液中のニオブ酸粒子の
粒径は特に制約されない。本発明で用いる原料混合液
は、前記した第1の方法で得られた平均粒径が1μm以
上のニオブ酸粒子を含む混合液であることができる。こ
のような原料混合液に対してアルカリ性水溶液と酸性水
溶液を交互に繰返し添加混合すると、粒径の揃ったニオ
ブ酸粒子を得ることができる。また、原料混合液に対し
て添加するアルカリ性水溶液及び酸性水溶液の少なくと
も一方にニオブ化合物を溶解させることにより、原料混
合液に含まれるニオブ酸粒子より大きな粒径に粒子成長
した粒径分布のシャープなニオブ酸粒子を得ることがで
きる。また、本発明で用いる原料混合液は、平均粒径が
1μm未満のニオブ酸粒子を含む混合液であることがで
きる。このような混合液は、混合するアルカリ性水溶液
と酸性水溶液の少なくとも一方にニオブ化合物を溶解さ
せたものを用い、アルカリ性水溶液に対して酸性水溶液
を添加混合することによって得ることができる。この場
合、アルカリ性水溶液に対する酸性水溶液の添加速度は
特に制約されない。このような平均粒径が1μm以下の
ニオブ酸粒子を含む混合液に対してアルカリ性水溶液と
酸性水溶液を交互に添加する場合、それらの水溶液の少
なくとも一方にニオブ化合物を溶解させることにより、
原料混合液に含まれるニオブ酸粒子よりも大きな粒径に
粒子成長し、しかも粒径の揃った平均粒径が1μm以上
のニオブ酸粒子を得ることができる。
The raw material mixed solution containing the niobate particles can be obtained by various methods as long as it is obtained by a method of adding and mixing an acidic aqueous solution to an alkaline aqueous solution. In this case, the particle size of the niobate particles in the raw material mixture is not particularly limited. The raw material mixed solution used in the present invention can be a mixed solution containing niobate particles having an average particle size of 1 μm or more obtained by the above-mentioned first method. By repeatedly adding and mixing an alkaline aqueous solution and an acidic aqueous solution to such a raw material mixture, niobic acid particles having a uniform particle size can be obtained. Further, by dissolving the niobium compound in at least one of the alkaline aqueous solution and the acidic aqueous solution to be added to the raw material mixed solution, the niobate particles contained in the raw material mixed solution have a larger particle size than the niobate particles contained in the raw material mixed solution, resulting in a sharp particle size distribution. Niobate particles can be obtained. The raw material mixture used in the present invention can be a mixture containing niobate particles having an average particle size of less than 1 μm. Such a mixed solution can be obtained by using a solution of a niobium compound dissolved in at least one of an alkaline aqueous solution and an acidic aqueous solution to be mixed, and adding and mixing the acidic aqueous solution to the alkaline aqueous solution. In this case, the addition rate of the acidic aqueous solution to the alkaline aqueous solution is not particularly limited. When an alkaline aqueous solution and an acidic aqueous solution are alternately added to a mixed solution containing niobate particles having an average particle diameter of 1 μm or less, by dissolving the niobium compound in at least one of the aqueous solutions,
It is possible to obtain niobate particles having a particle size larger than that of the niobate particles contained in the raw material mixture and having an average particle size of 1 μm or more.

【0014】図1に混合液のpH変動を伴うpH変動法
によるニオブ酸粒子製造工程のフローシートの一例を示
す。図1において、1及び2は容器を示し、3及び4は
混合器を示し、5及び6はポンプを示す。この図1に示
したフローシートに従ってニオブ酸粒子を製造するに
は、先ず容器1にpH7.5〜11.0のアルカリ性に
保持されたニオブ酸粒子を含む混合液(ニオブ酸沈殿溶
液)をライン15を介して充填する。次に、この混合液
を移送ポンプ5により、流量調節弁7で流量を制御し、
混合器3に供給する。他方、同時に酸性水溶液供給ライ
ン13より、酸性水溶液を酸性側pH制御弁11を通し
て混合器3に供給し、アルカリ性混合液に対して均一に
混合する。この場合の酸性水溶液の添加速度は特に制約
されない。均一に混合された2液はこれを酸性側pH検
出器9によってpH測定し、その混合液のpHを酸性側
pH制御弁11により所定のpHに制御し、酸性側容器
2に送る。酸性側にpH調節された混合液は容器2にお
いて一定時間保持される。この場合の保持時間は系内の
pHが均一になる時間で、通常0.5〜30分、好まし
くは1〜10分であり、その保持温度は常温〜100
℃、好ましくは常温〜95℃である。次に、容器2に保
持された酸性側にpH調節された混合液は、これを移送
ポンプ6により流量調節弁8で流量制御し、混合器4に
供給する。一方、同時にアルカリ性水溶液をアルカリ性
水溶液供給ライン14よりアルカリ性側pH制御弁12
を通じて混合器4に供給し、2液を均一に混合する。こ
の場合のアルカリ性水溶液の添加速度は特に制約されな
い。この混合液のpHはアルカリ性側pH検出器10に
よってpH測定し、アルカリ性側pH制御弁12によっ
て所定のpH値に制御する。そして、このアルカリ性側
にpH調節された混合液は容器1において一定時間保持
される。この場合の保持時間は系内のpHが均一になる
時間で通常0.5〜30分、好ましくは1〜10分であ
り、その保持温度は常温〜100℃、好ましくは常温〜
95℃である。次に、このアルカリ性側にpH調節され
た混合液は前記と同様にライン13からの酸性水溶液に
よって酸性側にpHが調節され、容器2に移送される。
このサイクルを繰返すことによって粒子サイズの揃った
ニオブ酸粒子が製造される。ニオブ酸粒子を含む混合液
は、これをライン16を介して回収する。また、前記ア
ルカリ性溶液と酸性溶液の少なくとも一方にニオブ化合
物を溶解させることにより、粒子成長した、粒子サイズ
の揃ったニオブ酸粒子を得ることができる。
FIG. 1 shows an example of a flow sheet of a niobate particle production process by a pH variation method involving pH variation of a mixed solution. In FIG. 1, 1 and 2 are containers, 3 and 4 are mixers, and 5 and 6 are pumps. In order to produce niobate particles according to the flow sheet shown in FIG. 1, first, a container 1 is lined with a mixed solution (niobate precipitation solution) containing niobate particles kept alkaline at pH 7.5 to 11.0. Fill via 15. Next, the flow rate of this mixed solution is controlled by the transfer pump 5 and the flow rate control valve 7,
Supply to the mixer 3. On the other hand, at the same time, the acidic aqueous solution is supplied from the acidic aqueous solution supply line 13 to the mixer 3 through the acidic pH control valve 11 to uniformly mix the alkaline mixed solution. The addition rate of the acidic aqueous solution in this case is not particularly limited. The two liquids that have been uniformly mixed are subjected to pH measurement by an acidic pH detector 9, the pH of the mixed liquid is controlled to a predetermined pH by an acidic pH control valve 11, and then sent to the acidic container 2. The mixed solution whose pH is adjusted to the acidic side is held in the container 2 for a certain period of time. The holding time in this case is a time for the pH in the system to become uniform, and is usually 0.5 to 30 minutes, preferably 1 to 10 minutes, and the holding temperature is from room temperature to 100.
C., preferably room temperature to 95.degree. Next, the pH of the mixed liquid held in the container 2 and adjusted to the acidic side is controlled by the transfer pump 6 by the flow control valve 8 and supplied to the mixer 4. On the other hand, at the same time, the alkaline aqueous solution is fed from the alkaline aqueous solution supply line 14 to the pH control valve 12 on the alkaline side.
To the mixer 4 to uniformly mix the two liquids. In this case, the addition rate of the alkaline aqueous solution is not particularly limited. The pH of this mixed solution is measured by the alkaline pH detector 10 and controlled by the alkaline pH control valve 12 to a predetermined pH value. Then, the mixed solution whose pH is adjusted to the alkaline side is held in the container 1 for a certain period of time. The holding time in this case is usually 0.5 to 30 minutes, preferably 1 to 10 minutes when the pH in the system becomes uniform, and the holding temperature is room temperature to 100 ° C., preferably room temperature to
95 ° C. Next, the pH of the mixed solution whose pH has been adjusted to the alkaline side is adjusted to the acidic side by the acidic aqueous solution from the line 13 as described above, and is transferred to the container 2.
By repeating this cycle, niobate particles having a uniform particle size are manufactured. The mixed liquid containing niobic acid particles is recovered via the line 16. Further, by dissolving a niobium compound in at least one of the alkaline solution and the acidic solution, it is possible to obtain niobate particles having a uniform particle size and having grown particles.

【0015】本発明において、混合液のpHを変動させ
る回数(pH変動回数)、即ち、混合液を、容器1から
容器2に移送した後、再び容器1に移送させる操作サイ
クルの回数は、少なくとも1回、通常、2〜50回であ
る。操作サイクルの回数は、得られるニオブ酸粒子の粒
子径、細孔径及び細孔容積に影響を与える。一般的にp
H変動回数の増加に伴い、得られるニオブ酸の粒子径は
均一になり、かつ細孔径が大きくなる。従ってpH変動
の回数は所望するニオブ酸粒子の性状によって適宜選択
する。極めて大細孔径のニオブ酸粒子を得る場合には、
50回以上となることもあり得る。前記のようにして得
られるニオブ酸粒子を含む混合液は、これを固液分離処
理して、ニオブ酸粒子を回収する。この場合、固液分離
処理に供する混合液は、ニオブ酸粒子が最も安定に存在
するpH領域である6.0〜10.0の範囲のpHに調
節するのが好ましい。固液分離法としては、慣用の方
法、例えば、濾過法や、沈降法、遠心分離法等を採用す
ることができる。
In the present invention, the number of times the pH of the mixed solution is changed (the number of pH changes), that is, the number of operation cycles for transferring the mixed solution from the container 1 to the container 2 and then again to the container 1 is at least Once, usually 2 to 50 times. The number of operation cycles affects the particle size, pore size and pore volume of the obtained niobate particles. Generally p
As the number of H fluctuations increases, the particle size of the obtained niobic acid becomes uniform and the pore size increases. Therefore, the number of pH changes is appropriately selected depending on the desired properties of the niobate particles. When obtaining niobate particles with an extremely large pore size,
It may be 50 times or more. The mixed solution containing niobate particles obtained as described above is subjected to solid-liquid separation treatment to recover niobate particles. In this case, it is preferable that the mixed liquid used for the solid-liquid separation treatment is adjusted to have a pH in the range of 6.0 to 10.0, which is the pH range in which the niobate particles are most stably present. As the solid-liquid separation method, a conventional method, for example, a filtration method, a sedimentation method, a centrifugation method or the like can be adopted.

【0016】このようにして得られるニオブ酸粒子は慣
用の方法によって後処理され、固体酸としての機能を有
するニオブ酸粒子とされる。この固体酸機能を付与する
ためのニオブ酸粒子の後処理は、一般的には、固液分離
処理により得られるニオブ酸粒子を水洗する工程と、カ
チオン交換処理する工程を含む。カチオン交換処理は、
ニオブ酸塩としてニオブ酸粒子に結合しているアルカリ
金属イオンを水素イオンに交換する工程であり、これに
より固体酸としての機能を示すニオブ酸粒子を得ること
ができる。また、カチオン交換処理は、ニオブ酸粒子を
硝酸水溶液や、硫酸水溶液等の酸性水溶液と接触させる
ことによって行うことができる。この場合、酸性水溶液
にハロゲンを含む酸を用いるとハロゲンイオンが残留す
ることがあるので注意が必要である。ニオブ酸粒子を水
洗する場合、洗浄水としては、必要に応じて40〜10
0℃に加温した加温水を用いることができ、好ましくは
沸騰水を用いる。また、ニオブ酸粒子をカチオン交換処
理する場合、酸性水溶液としては40〜100℃に加温
した溶液を用いることができる。水洗処理及びカチオン
交換処理されたニオブ酸粒子中に残留するアルカリの量
は、乾燥状態のニオブ酸粒子1gあたり、1万分の5モ
ル以下、好ましくは10万分の5モル以下に規定するの
がよい。ニオブ酸粒子に残留するアルカリは、ニオブ酸
粒子の強い酸性点を中和し、ニオブ酸粒子の固体酸機能
を低減させる。また、ニオブ酸粒子中には、アンモニウ
ムイオンや、他の金属イオン等の水素イオン以外の陽イ
オンの存在も好ましくない。これらの陽イオンも、ニオ
ブ酸粒子の固体酸としての機能を低減させる。従って、
本発明で反応原料として用いる水、アルカリ性物質、酸
性物質等は、いずれも、他の金属イオンやアンモニウム
イオン等の不純物陽イオンの存在しない、ハロゲン含有
量の少ない高純度品を用いるのが好ましい。
The niobate particles thus obtained are post-treated by a conventional method to give niobate particles having a function as a solid acid. The post-treatment of the niobate particles for imparting the solid acid function generally includes a step of washing the niobate particles obtained by the solid-liquid separation treatment with water and a step of cation exchange treatment. The cation exchange treatment is
This is a step of exchanging alkali metal ions bonded to niobate particles as niobate for hydrogen ions, whereby niobate particles exhibiting a function as a solid acid can be obtained. The cation exchange treatment can be performed by bringing the niobate particles into contact with an aqueous nitric acid solution or an acidic aqueous solution such as an aqueous sulfuric acid solution. In this case, when an acid containing halogen is used in the acidic aqueous solution, halogen ions may remain, so care must be taken. When the niobate particles are washed with water, the washing water may be 40 to 10 if necessary.
Warmed water heated to 0 ° C. can be used, and boiling water is preferably used. When the niobate particles are subjected to cation exchange treatment, a solution heated to 40 to 100 ° C. can be used as the acidic aqueous solution. The amount of alkali remaining in the niobate particles which have been washed with water and subjected to cation exchange treatment is preferably 5 mol / 10,000 or less, and more preferably 5 mol / 100,000 or less, per 1 g of dry niobate particles. . The alkali remaining on the niobate particles neutralizes the strong acid points of the niobate particles and reduces the solid acid function of the niobate particles. The presence of cations other than hydrogen ions such as ammonium ions and other metal ions in the niobate particles is also not preferable. These cations also reduce the function of the niobate particles as a solid acid. Therefore,
As the water, alkaline substance, acidic substance and the like used as the reaction raw material in the present invention, it is preferable to use a high-purity product having a small halogen content and free of impurity cations such as other metal ions and ammonium ions.

【0017】ニオブ酸粒子は、通常の方法により、球
状、ペレット状、筒状、ハニカム状等の各種の形状に成
形することができる。このニオブ酸粒子の成形は、前記
した水洗処理やカチオン交換処理の前又は後に行うこと
ができる他、ニオブ酸粒子の乾燥後あるいは焼成後等の
任意の時点において行うことができる。ニオブ酸粒子又
はその成形品は、その中に含まれている水分を除去し、
脱水物を得るために、乾燥あるいは焼成することができ
る。この場合の乾燥は、室温〜180℃の温度におい
て、減圧乾燥や送風乾燥により行うことができる。ま
た、焼成は、180〜500℃、好ましくは200〜4
50℃の温度で行うことができる。この場合の焼成は空
気中で行うことができる。焼成温度が500℃を超える
と、ニオブ酸粒子が酸化ニオブへの相変化が起り、その
酸点が消失するので、500℃以下の焼成温度の使用が
好ましい。
The niobate particles can be formed into various shapes such as a spherical shape, a pellet shape, a cylindrical shape, and a honeycomb shape by a usual method. The molding of the niobate particles can be performed before or after the above-mentioned water washing treatment or cation exchange treatment, and can be performed at any time after the niobate particles are dried or calcined. Niobate particles or molded articles thereof remove the water contained therein,
It can be dried or calcined to obtain the dehydrated product. Drying in this case can be performed by vacuum drying or blast drying at a temperature of room temperature to 180 ° C. The firing is performed at 180 to 500 ° C., preferably 200 to 4
It can be carried out at a temperature of 50 ° C. The firing in this case can be performed in air. When the firing temperature exceeds 500 ° C., the niobate particles undergo a phase change to niobium oxide and the acid sites disappear, so it is preferable to use a firing temperature of 500 ° C. or lower.

【0018】本発明により得られるニオブ酸粒子は、従
来のニオブ酸粒子とは異なり、粒径の大きなもので、そ
の平均粒径は、1μm以上、通常、2〜50μmの範囲
にある。従って、本発明のニオブ酸粒子は、混合液から
の分離回収が容易である上、その水洗処理やカチオン交
換処理も容易であるという利点を有する。従来のニオブ
酸粒子は、その平均粒径が、通常、1μm未満という微
細なもので、水中ではコロイド化してしまい、その固液
分離や、水洗処理、カチオン交換処理に大きな困難を伴
うが、本発明によるニオブ酸粒子の場合には、このよう
な困難を生じない。本発明のニオブ酸粒子は、1μm目
開きの濾紙によって濾過分離可能である。特にpH変動
法で得られるニオブ酸粒子はこれを1μm目開きの濾紙
によって濾過するときに、濾液側へのニオブ酸粒子の流
出は全く観察されなかった。
The niobate particles obtained by the present invention have a large particle size, unlike conventional niobate particles, and their average particle size is 1 μm or more, usually in the range of 2 to 50 μm. Therefore, the niobate particles of the present invention have an advantage that they can be easily separated and recovered from the mixed solution, and can be easily washed with water or cation exchanged. Conventional niobate particles have a fine average particle size of usually less than 1 μm and are colloided in water, which causes great difficulties in solid-liquid separation, water washing treatment, and cation exchange treatment. In the case of the niobate particles according to the invention, such difficulties do not occur. The niobate particles of the present invention can be separated by filtration with a filter paper having an opening of 1 μm. In particular, when the niobate particles obtained by the pH variation method were filtered through a filter paper having an opening of 1 μm, no outflow of the niobate particles to the filtrate was observed.

【0019】また、本発明のニオブ酸粒子は、水の存在
下における熱安定性において著しく向上したもので、耐
水熱試験によっても、結晶粒子の変質はなく、その固体
酸としての機能が低下するようなことはない。本発明の
ニオブ酸粒子の酸度関数であるHo(ハメット指数)が
−0.3以下の酸量Aは300℃焼成において0.35
mmol/g以上、通常、0.35〜0.70mmol
/gと多く、しかもその酸量Aに対するHoが−5.6
以下の強酸量Bの割合は50%以上、通常、55〜85
%であるが、350℃の耐水熱試験後においてもその酸
量Aの低減は、通常、10%以下と極くわずかである。
なお、本明細書におけるHo(ハメット指数)は、酸度
関数で、触媒学会編「触媒実験ハンドブック」(198
6年出版、講談社サイエンティフィク)、第172頁に
記載の「Benesi法」により測定されたものであ
る。この場合、Hoが小さい程酸強度が大きいことを意
味する。本明細書では、Hoが−3.0以下の酸量をニ
オブ酸粒子の酸量とし、Hoが−5.6以下の酸量を強
酸量とした。
Further, the niobate particles of the present invention are remarkably improved in thermal stability in the presence of water, and even in the hydrothermal resistance test, the crystal particles are not deteriorated and their function as a solid acid is lowered. There is no such thing. The acid amount A having a Ho (Hammett index), which is an acidity function of the niobate particles of the present invention, of -0.3 or less is 0.35 at 300 ° C. firing.
mmol / g or more, usually 0.35 to 0.70 mmol
/ G, and Ho for the acid amount A is -5.6.
The ratio of the following strong acid amount B is 50% or more, usually 55 to 85
%, The decrease in the acid amount A even after the hydrothermal resistance test at 350 ° C. is usually as small as 10% or less.
In addition, Ho (Hammett index) in the present specification is an acidity function, and is referred to as "catalyst experiment handbook" (198) edited by The Catalysis Society of Japan.
6 years, Kodansha Scientific), page 172, "Benesi method". In this case, the smaller Ho means the higher acid strength. In the present specification, an acid amount having Ho of −3.0 or less is defined as an acid amount of niobate particles, and an acid amount of Ho being −5.6 or less is defined as a strong acid amount.

【0020】本発明のニオブ酸粒子は、前記したよう
に、その平均粒径は1μm以上と大きいものであり、ま
たそのHoが−3.0以下の酸量Aも300℃焼成にお
いて0.35mmol/g以上と大きい値を示すもので
ある。本発明において、pH変動法により得られるニオ
ブ酸粒子は、シャープな粒径分布を有し、固体酸触媒と
して特にすぐれた性能を有する。
As described above, the niobate particles of the present invention have a large average particle size of 1 μm or more, and the acid amount A of which Ho is −3.0 or less is 0.35 mmol when calcined at 300 ° C. / G or more, which is a large value. In the present invention, the niobate particles obtained by the pH variation method have a sharp particle size distribution and have particularly excellent performance as a solid acid catalyst.

【0021】前記のようにして得られるニオブ酸粒子又
はその脱水物を触媒として用いてオレフィンの水和反応
を行うには、ニオブ酸粒子又はその脱水物からなる触媒
の存在下、オレフィンと水とを反応させる。反応温度は
使用するオレフィンによって異なるが、一般的には、5
0〜450℃、好ましくは80〜400℃の反応度が採
用される。反応圧力は特に制約されず、反応系における
オレフィン及び水は気相又は液相のいずれの状態で存在
してもかまわないが、本発明の場合、特に、気相状態で
反応を行うのが有利である。また、好ましい反応圧は、
10〜100kg/cm2G、好ましくは20〜70kg
/cm2Gである。反応床は、固定床、流動床等の任意の
ものが採用可能であるが、好ましくは固定床が採用され
る。
To carry out the hydration reaction of olefins using the niobate particles or dehydrated product thereof obtained as described above as a catalyst, olefin and water are added in the presence of a catalyst composed of niobate particles or dehydrated product thereof. React. The reaction temperature varies depending on the olefin used, but generally 5
A reactivity of 0 to 450 ° C., preferably 80 to 400 ° C. is adopted. The reaction pressure is not particularly limited, and the olefin and water in the reaction system may be present in either the gas phase or the liquid phase, but in the case of the present invention, it is particularly advantageous to carry out the reaction in the gas phase. Is. In addition, the preferable reaction pressure is
10-100 kg / cm 2 G, preferably 20-70 kg
/ cm 2 G. As the reaction bed, any of a fixed bed and a fluidized bed can be adopted, but a fixed bed is preferably adopted.

【0022】本発明で用いる触媒は、粉末状の他、好ま
しくは球状や円柱状、ペレット状等の成形品の形態で用
いることができる。成形品を得る場合には、ニオブ酸粒
子又はその脱水物をそのままあるいはアルミナや、チタ
ニア、シリカ、ジルコニア等の多孔性物質との混合物の
形態で、適量の水あるいはバインダーの存在下で成形す
ればよい。そして、得られた成形品は、必要に応じ、1
20〜180℃で乾燥した後、好ましくは180〜45
0℃で焼成して触媒として用いられる。ニオブ酸粒子を
カチオン交換処理する以前に成形する場合には、得られ
た成形品をカチオン交換処理すればよい。成形品中のニ
オブ酸粒子又はその脱水物の含有量は、少なくとも10
重量%であり、好ましくは30〜100重量%である。
固定床用の触媒の場合、その触媒寸法は、0.2〜20
mm、好ましくは0.4〜10mm程度である。
The catalyst used in the present invention can be used in the form of a molded article such as a spherical shape, a cylindrical shape, or a pellet shape, in addition to the powder form. To obtain a molded article, niobate particles or a dehydrated product thereof may be molded as it is or in the form of a mixture with alumina, titania, silica, zirconia or the like in the presence of an appropriate amount of water or a binder. Good. Then, the obtained molded product is
After drying at 20 to 180 ° C, preferably 180 to 45
It is calcined at 0 ° C. and used as a catalyst. When the niobate particles are molded before being subjected to the cation exchange treatment, the obtained molded product may be subjected to the cation exchange treatment. The content of niobate particles or dehydrated product thereof in the molded product is at least 10
%, Preferably 30 to 100% by weight.
In the case of a fixed bed catalyst, the catalyst size is 0.2 to 20.
mm, preferably about 0.4 to 10 mm.

【0023】反応原料として用いるオレフィンとして
は、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−
ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、シ
クロブテン、シクロヘキセン、シクロドデセン等の各種
のものを挙げることができる。オレフィンと水との反応
を固定床方式で行う場合、オレフィンと水からなるガス
状混合物を固定床反応装置に流通させる。この場合、水
とオレフィンとのモル比(H2O/オレフィン)は0.
1〜4.0、好ましくは0.2〜3.0である。また、
ガス空間速度(GHSV)は100〜4000hr-1
好ましくは1000〜3000hr-1である。反応温度
はオレフィンの種類によって異なるが、一般的には50
〜450℃、好ましくは80〜400℃である。オレフ
ィンとしてエチレンを用いる場合、100〜400℃、
好ましくは150〜350℃である。
Examples of the olefin used as the reaction raw material include ethylene, propylene, 1-butene and 2-olefin.
Examples thereof include butene, pentene, hexene, heptene, octene, cyclobutene, cyclohexene, cyclododecene and the like. When the reaction of olefin and water is carried out in a fixed bed system, a gaseous mixture of olefin and water is passed through a fixed bed reactor. In this case, the molar ratio of water to olefin (H 2 O / olefin) is 0.
It is 1 to 4.0, preferably 0.2 to 3.0. Also,
Gas hourly space velocity (GHSV) is 100 ~ 4000hr -1 ,
It is preferably 1000 to 3000 hr −1 . The reaction temperature varies depending on the type of olefin, but is generally 50
˜450 ° C., preferably 80˜400 ° C. When ethylene is used as the olefin, 100 to 400 ° C,
It is preferably 150 to 350 ° C.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明で触媒として用いるニオブ酸粒子
又はその脱水物からなる固体酸触媒は、すぐれた耐水熱
性を有し、高温におけるオレフィンの水和反応に対して
すぐれた触媒効果を示す。また、本発明の触媒は長時間
にわたってその触媒性を保持し、その触媒寿命は非常に
長いものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The solid acid catalyst comprising niobic acid particles or its dehydration product used as a catalyst in the present invention has excellent hydrothermal resistance and shows an excellent catalytic effect for olefin hydration reaction at high temperature. Further, the catalyst of the present invention retains its catalytic property for a long time, and its catalyst life is very long.

【0025】[0025]

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に示
す。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail by way of examples.

【0026】参考例1 水5リットルにシュウ酸125gを溶解させたシュウ酸
水溶液(pH:1.0)にシュウ酸ニオブ250gを溶
解させた後、不純物を濾過分離してシュウ酸ニオブ水溶
液(pH:1.2)を調製した。次に、このシュウ酸ニ
オブ水溶液5リットルを、撹拌下(rpm:200)に
おいて、4Nの水酸化カリウム水溶液(pH:14)
1.35リットルに添加し、pH7.98の混合液(沈
殿溶液)を得た。この場合、シュウ酸ニオブ溶液の添加
は徐々に行い、混合液の平均pH降下が0.2/分以下
になるように添加した。このようにして得た混合液中に
含まれる沈殿物を濾別回収した後、得られた沈殿物を
0.1Nの硝酸5リットルを用いて2回浸漬洗浄し、次
いで5リットルの煮沸水を用いて2回浸漬洗浄した。こ
のようにして得られたニオブ酸粒子の平均粒径は3μm
であった。このものを110℃で乾燥後、300℃で空
気中で焼成して、ニオブ酸粒子の脱水物を得た。
Reference Example 1 250 g of niobium oxalate was dissolved in an aqueous solution of oxalic acid (pH: 1.0) in which 125 g of oxalic acid was dissolved in 5 liters of water, and then impurities were separated by filtration to obtain an aqueous solution of niobium oxalate (pH). : 1.2) was prepared. Then, 5 liters of this niobium oxalate aqueous solution was stirred (rpm: 200) while stirring with a 4N potassium hydroxide aqueous solution (pH: 14).
It was added to 1.35 liters to obtain a mixed solution (precipitation solution) having a pH of 7.98. In this case, the niobium oxalate solution was gradually added so that the average pH drop of the mixed solution was 0.2 / min or less. After the precipitate contained in the thus obtained mixed solution was collected by filtration, the obtained precipitate was washed by immersion in 5 L of 0.1 N nitric acid twice, and then 5 L of boiling water was added. It was used for immersion cleaning twice. The average particle size of the niobate particles thus obtained is 3 μm.
Met. This was dried at 110 ° C. and then calcined at 300 ° C. in air to obtain a dehydrated product of niobate particles.

【0027】次に、このようにして得たニオブ酸粒子の
脱水物について、その酸量、その耐水熱性試験後の酸量
及び酸量減少率を以下のようにして求めた。その結果を
表1に示す。 (酸量)酸量の測定は、触媒学会編「触媒実験ハンドブ
ック」(1986年出版、講談社サイエンティフィク)
P.172記載のBenesi法により行った。この場
合Hoが−3.0以下の酸量を固体酸量Aとし,Hoが
−5.6以下の酸量を強酸量Bとした。 (耐水熱性試験)内径が9.5mmのステンレス製パイ
プに、試料10gを充填して充填層を作り、この充填層
に対し、350℃に加熱したスチームを15リットル/
時間の流速で24時間流通させた後、その試料を取出
し、その酸量A及び強酸量Bを測定するとともに、酸量
A減少率を求めた。この場合の酸量A減少率は次式によ
って算出した。 酸量A減少率={(A(I)−A(II)/A(I)}×
100(%) A(I):耐水熱性試験前の試料の酸量 A(II):耐水熱性試験後の試料の酸量 なお、本明細書で言う耐水熱試験とは、前記の試験を意
味するものである。
Next, with respect to the dehydrated product of niobic acid particles thus obtained, the acid amount, the acid amount after the hydrothermal resistance test and the acid amount reduction rate were determined as follows. The results are shown in Table 1. (Amount of acid) The amount of acid can be measured by "Catalysis Experiment Handbook" edited by The Catalysis Society of Japan (Published in 1986, Kodansha Scientific).
P. It was performed by the Benesi method described in 172. In this case, the amount of acid having a Ho of −3.0 or less was defined as the solid acid amount A, and the amount of acid having a Ho of −5.6 or less was defined as the strong acid amount B. (Hydrothermal resistance test) A stainless steel pipe having an inner diameter of 9.5 mm was filled with 10 g of a sample to form a packed layer, and 15 liter of steam heated to 350 ° C. was added to the packed layer.
After flowing at a flow rate of 24 hours, the sample was taken out, the acid amount A and the strong acid amount B were measured, and the acid amount A decrease rate was obtained. The rate of decrease of the acid amount A in this case was calculated by the following equation. Acid amount A decrease rate = {(A (I) -A (II) / A (I)} ×
100 (%) A (I): acid amount of sample before hydrothermal resistance test A (II): acid amount of sample after hydrothermal resistance test The hydrothermal resistance test referred to in the present specification means the above test. To do.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】参考例2 参考例1において、シュウ酸ニオブ水溶液の添加速度を
種々変化させた以外は同様にして実験を行った。表2に
ニオブ酸粒子の平均粒径、およびその脱水物について、
その耐水熱性試験前後の酸量を示す。
Reference Example 2 An experiment was carried out in the same manner as in Reference Example 1, except that the addition rate of the niobium oxalate aqueous solution was variously changed. Table 2 shows the average particle size of niobate particles and dehydrated products thereof.
The amount of acid before and after the hydrothermal resistance test is shown.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】参考例3 参考例1で示したシュウ酸ニオブ水溶液(pH1.2
0)1.1リットルを、参考例1で示したKOH水溶液
(pH14.00)0.625リットルに添加混合し
て、pH14の透明液を得た。次に、この液に対して、
シュウ酸ニオブ水溶液(pH1.20)とKOH水溶液
(pH14.00)を表3に示す添加量で交互に添加混
合して、最終的にpH7.85の混合液(沈殿物溶液)
を得た。この場合、シュウ酸ニオブ水溶液およびKOH
水溶液の添加は、すみやかに行った。また、添加後それ
ぞれのpHで3分間保持した。表3にはシュウ酸ニオブ
水溶液とKOH水溶液の添加後の混合液のpHをあわせ
て示す。
Reference Example 3 The niobium oxalate aqueous solution (pH 1.2) shown in Reference Example 1 was used.
0) 1.1 liter was added and mixed with 0.625 liter of the KOH aqueous solution (pH 14.00) shown in Reference Example 1 to obtain a transparent liquid having pH 14. Next, for this liquid,
A niobium oxalate aqueous solution (pH 1.20) and a KOH aqueous solution (pH 14.00) were alternately added and mixed at the addition amounts shown in Table 3 to finally obtain a mixed solution (precipitate solution) having a pH of 7.85.
Got In this case, niobium oxalate aqueous solution and KOH
The addition of the aqueous solution was performed immediately. After addition, each pH was maintained for 3 minutes. Table 3 also shows the pH of the mixed solution after addition of the niobium oxalate aqueous solution and the KOH aqueous solution.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】次に、前記のようにして得たpH7.85
の混合液を参考例1の場合と同様に後処理して、ニオブ
酸粒子およびその脱水物を得た。このようにして得られ
たニオブ酸粒子は平均粒径3.0μmでかつ1μm以下
の粒子を全く含まないものであった。この脱水物の性状
を表4に示す。
Then, the pH of 7.85 obtained as described above is obtained.
The mixed solution of (1) was post-treated in the same manner as in Reference Example 1 to obtain niobate particles and its dehydrated product. The niobate particles thus obtained had an average particle size of 3.0 μm and contained no particles of 1 μm or less. Table 4 shows the properties of this dehydrated product.

【0034】[0034]

【表4】 [Table 4]

【0035】比較参考例1 参考例1で示したシュウ酸ニオブ水溶液5リットルに対
し、撹拌下、参考例1で示したKOH水溶液1.35リ
ットルを混合液の平均pH上昇速度が0.2/分で徐々
に添加混合した。得られた混合液を参考例1と同様にし
て後処理し、ニオブ粒子の脱水物を得た。このものの耐
水熱性試験前後の酸量A及び酸量A減少率を測定した結
果、その試験前の酸量Aは0.30mmol/g、試験
後の酸量Aは0.24mmol/gであり、酸量A減少
率は20%であった。
Comparative Reference Example 1 With respect to 5 liters of the niobium oxalate aqueous solution shown in Reference Example 1, 1.35 liters of the KOH aqueous solution shown in Reference Example 1 was stirred to obtain an average pH increase rate of 0.2 /. Gradually added and mixed in minutes. The obtained mixed liquid was post-treated in the same manner as in Reference Example 1 to obtain a dehydrated product of niobium particles. As a result of measuring the acid amount A and the acid amount A reduction rate before and after the hydrothermal resistance test of this product, the acid amount A before the test was 0.30 mmol / g, and the acid amount A after the test was 0.24 mmol / g, The acid amount A reduction rate was 20%.

【0036】実施例1 参考例1及び参考例2の実験No.1〜3及び参考例3
から得られた5種のニオブ酸粒子の脱水物を各々打錠成
型後、16から24メッシュに整粒し、得られた触媒を
流通式反応装置でのエチレンの水和によるエタノール合
成に用いた。触媒量は10mlを用い、反応条件として
は、圧力:30kg/cm2G、温度:280℃、原料
のエチレンに対する水のモル比:1.0、GHSV:1
500hr-1を採用した。反応に先立ち、触媒は300
℃で1時間排気処理した後、35kg/cm2Gにて2
時間スチームでGHSV:750hr-1にて流通処理し
た。反応生成物の定量はすべてスクロマトグラフィーで
行った。何れの触媒も反応開始後100時間経過しても
活性の低下は観測されず安定な活性を示した。その時点
での反応結果を表5に示す。
Example 1 Experiment No. 1 of Reference Example 1 and Reference Example 2. 1-3 and Reference Example 3
Each of the dehydrated products of 5 kinds of niobic acid particles obtained from Example 1 was tablet-molded and then sized to 16 to 24 mesh, and the obtained catalyst was used for ethanol synthesis by hydration of ethylene in a flow reactor. . The catalyst amount was 10 ml, and the reaction conditions were pressure: 30 kg / cm 2 G, temperature: 280 ° C., molar ratio of water to ethylene as a raw material: 1.0, GHSV: 1
We adopted 500 hr -1 . Prior to the reaction, the catalyst is 300
Exhaust treatment at ℃ for 1 hour, then 2 at 35kg / cm 2 G
Distribution processing was carried out by GHSV: 750 hr -1 by time steam. The reaction products were all quantified by chromatography. All of the catalysts showed stable activity with no decrease in activity observed 100 hours after the initiation of the reaction. Table 5 shows the reaction results at that time.

【0037】[0037]

【表5】 [Table 5]

【0038】比較例2 参考例2の実験No.4及び比較参考例1から得られた
2種のニオブ酸粒子を実施例1と同様にエチレンの水和
によるエタノール合成に用いた。この2種の触媒は反応
開始後100時間において、活性の低下が観測された。
100時間後の結果を表6に示す。
Comparative Example 2 Experiment No. 2 of Reference Example 2. The two types of niobate particles obtained from Example 4 and Comparative Reference Example 1 were used for ethanol synthesis by hydration of ethylene as in Example 1. A decrease in activity was observed for these two catalysts 100 hours after the start of the reaction.
The results after 100 hours are shown in Table 6.

【0039】[0039]

【表6】 [Table 6]

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

【図1】pH変動法によりニオブ酸粒子を製造する方法
のフローシートの一例を示す。
FIG. 1 shows an example of a flow sheet of a method for producing niobate particles by a pH fluctuation method.

【符号の説明】 1,2 容器 3,4 混合器 5,6 ポンプ[Explanation of symbols] 1, 2 container 3, 4 mixer 5, 6 pump

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸触媒の存在下でオレフィンに水と反応
させてアルコールを製造する方法において、該酸触媒と
して、1μm以上の平均粒径を有するとともに、酸度関
数Ho:−3.0以下の酸量Aを0.35mmol/g
以上有し、その酸量Aのうちの50%以上がHo:−
5.6以下の強酸量Bであり、かつ350℃の耐水熱性
試験後の酸量A減少率が10%以下であるニオブ酸粒子
又はその脱水物からなる固体酸触媒を用いることを特徴
とするアルコールの製造方法。
1. A method for producing an alcohol by reacting an olefin with water in the presence of an acid catalyst, wherein the acid catalyst has an average particle size of 1 μm or more and an acidity function Ho: −3.0 or less. Acid amount A is 0.35 mmol / g
And more than 50% of the acid amount A is Ho:-
A solid acid catalyst comprising niobate particles having a strong acid amount B of 5.6 or less and a reduction rate of the acid amount A after a hydrothermal resistance test at 350 ° C. of 10% or less or a dehydrated product thereof is used. Method for producing alcohol.
【請求項2】 1μm以上の平均粒径を有するととも
に、酸度関数Ho:−3.0以下の酸量Aを0.35m
mol/g有し、その酸量Aのうちの50%以上がH
o:−5.6以下の強酸量Bであり、かつ350℃の耐
水熱性試験後の酸量A減少率が10%以下であるニオブ
酸粒子又はその脱水物からなるオレフィンの水和による
アルコール製造用触媒。
2. An acid amount A having an average particle size of 1 μm or more and an acidity function Ho: −3.0 or less is 0.35 m.
mol / g, 50% or more of the acid amount A is H
o: Alcohol production by hydration of olefin consisting of niobic acid particles or dehydration product thereof, which has a strong acid amount B of −5.6 or less and an acid amount A reduction rate of 10% or less after a hydrothermal resistance test at 350 ° C. Catalyst.
【請求項3】 固体酸触媒成分であるニオブ酸粒子又は
その脱水物が、ニオブ化合物を溶解している又は溶解し
ていない11より大きいpHのアルカリ性水溶液に、ニ
オブ化合物を溶解したpH5以下の酸性水溶液を攪拌下
で混合液の平均pH降下率が0.2/分以下になるよう
に徐々に添加混合して得られた平均粒径が1μm以上の
ニオブ酸粒子を含むpH5.5〜11.0の混合液から
分離されたニオブ酸粒子又はその脱水物から調製された
ものである請求項1の方法。
3. A nitric acid particle or a dehydrated product thereof which is a solid acid catalyst component, wherein the niobium compound is dissolved or not dissolved in an alkaline aqueous solution having a pH of more than 11, and the niobium compound is acidified at a pH of 5 or less. The aqueous solution containing niobate particles having an average particle size of 1 μm or more obtained by gradually adding and mixing the aqueous solution with stirring so that the average pH drop rate of the mixed solution is 0.2 / min or less is 5.5 to 11. The method according to claim 1, which is prepared from niobate particles or dehydrated product thereof separated from the mixed solution of No. 0.
【請求項4】 固体酸触媒成分であるニオブ酸粒子又は
その脱水物が、平均粒径が1μm以上のニオブ酸粒子を
含むpH5.5〜11.0の混合液に対し、pH5以下
の酸性水溶液を添加混合する工程と、11より大きいp
Hのアルカリ水溶液を添加混合する工程をその混合液の
pHを5.5〜11.0の範囲に保持しながら交互に繰
返し行って得られた平均粒径が1μm以上のニオブ酸粒
子を含む混合液から分離されたニオブ酸粒子又はその脱
水物から調製されたものである請求項1の方法。
4. An acidic aqueous solution having a pH of 5 to 11.0 with respect to a mixed solution of niobic acid particles or a dehydrated product thereof which is a solid acid catalyst component and which contains niobic acid particles having an average particle size of 1 μm or more. And a step of adding and mixing
Mixing containing niobate particles having an average particle size of 1 μm or more obtained by alternately repeating the step of adding an alkaline aqueous solution of H while maintaining the pH of the mixed solution in the range of 5.5 to 11.0. The method according to claim 1, which is prepared from niobate particles separated from a liquid or a dehydrated product thereof.
【請求項5】 固体酸触媒成分であるニオブ酸粒子又は
その脱水物が、平均粒径が1μm以上のニオブ酸粒子を
含むpH5.5〜11.0の混合液に対し、pH5以下
の酸性水溶液を添加混合する工程と、11より大きいp
Hのアルカリ水溶液を添加混合する工程をその混合液の
pHを5.5〜11.0の範囲に保持しながら交互に繰
返し行い、その際、前記アルカリ性水溶液及び酸性水溶
液の少なくとも一方にニオブ化合物を溶解させて得られ
た平均粒径が1μm以上のニオブ酸粒子を含むpH5.
5〜11.0の混合液から分離されたニオブ酸粒子又は
その脱水物から調製されたものである請求項1の方法。
5. A nitric acid particle or a dehydrated product thereof, which is a solid acid catalyst component, is an acidic aqueous solution having a pH of 5 or less with respect to a mixed solution of niobic acid particles having an average particle diameter of 1 μm or more and having a pH of 5.5 to 11.0. And a step of adding and mixing
The step of adding and mixing the alkaline aqueous solution of H is alternately repeated while maintaining the pH of the mixed solution in the range of 5.5 to 11.0, and at that time, a niobium compound is added to at least one of the alkaline aqueous solution and the acidic aqueous solution. PH 5. containing niobate particles having an average particle size of 1 μm or more obtained by dissolution.
The method according to claim 1, which is prepared from niobic acid particles separated from a mixed solution of 5 to 11.0 or a dehydrated product thereof.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8828600B2 (en) 2009-07-24 2014-09-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery with reinforcing member for press-fitted terminal

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