JPH08224472A - オレフィンの水和反応用触媒及びその製造方法 - Google Patents

オレフィンの水和反応用触媒及びその製造方法

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JPH08224472A
JPH08224472A JP5996395A JP5996395A JPH08224472A JP H08224472 A JPH08224472 A JP H08224472A JP 5996395 A JP5996395 A JP 5996395A JP 5996395 A JP5996395 A JP 5996395A JP H08224472 A JPH08224472 A JP H08224472A
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JP
Japan
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catalyst
water
hydration reaction
zirconium
acid
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JP5996395A
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English (en)
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Shuhei Wakamatsu
周平 若松
Mitsunori Shimura
光則 志村
Sachio Asaoka
佐知夫 浅岡
Yoshimi Shirato
義美 白戸
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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

(57)【要約】 【目的】 調製も容易であり、且つ、耐熱性に優れ、酸
の流出もなく熱水の存在下で水和反応に適切な酸性質触
媒活性を発現するオレフィンの水和用反応用触媒の提
供。 【構成】 水分を少なくとも0.1重量%含有して酸強
度(H0 )が−11.98より弱く、酸化ジルコニウム
を主成分としタングステン化合物をタングステン/ジル
コニウムの原子比が0.5以下で含有することを特徴と
するオレフィンの水和反応用触媒。また、水溶性タング
ステン酸塩を含有する水溶液に非水性水酸化ジルコニウ
ムを分散させて得られる水性懸濁液を乾燥脱水した後、
約500〜1200℃で焼成し、その後空気中で放冷す
ることを特徴とする上記オレフィンの水和反応用触媒の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はオレフィンの水和反応用
触媒に関し、詳しくはエチレン、プロピレン等のオレフ
ィンを直接水和反応してアルコールを製造するためのオ
レフィンの水和反応用触媒及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、エチレン、プロピレン等のオ
レフィンを水和反応してアルコールを製造することはよ
く知られており、例えば、イソプロピルアルコールは、
鉱酸やヘテロポリ酸等の酸性質の均一系触媒を用いた
り、不均一系触媒の多孔質担体にリン酸を含浸させたリ
ン酸担持触媒や酸性イオン交換樹脂等の固体酸触媒を用
い、プロピレンを水和反応処理して製造される。また、
プロピレンの水和反応用触媒として、水溶性タングステ
ン酸塩と水溶性ジルコニウム塩との反応で得られるタン
グステン酸ジルコニウムの無機複合酸化物からなる固体
酸(特公昭43−6603号公報参照)も用いられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の各種触
媒は、水和反応に用いた場合に下記のような解決される
べき種々の問題を有している。即ち、均一系触媒は反応
後の触媒分離に問題があり、特に、ヘテロポリ酸は触媒
の分離回収が困難であり、また、鉱酸は装置の腐食や廃
酸処理等の問題がある。不均一系触媒は反応後の分離回
収が容易であるが、リン酸担持触媒や酸性イオン交換樹
脂の固体酸触媒は、反応系に酸が流出し鉱酸と同様に装
置の腐食や廃酸処理等の問題が生じ、また、イオン交換
樹脂触媒は更に耐熱性にも問題がある。また、上記の水
溶性タングステン酸塩と水溶性ジルコニウム塩との反応
により得られるタングステン酸ジルコニウムの無機複合
酸化物は、活性が低く実用的でない。このため、更に、
特開昭54−57500号公報には、オレフィン水和用
触媒として、水溶性タングステン酸塩と水溶性ジルコニ
ウム塩との反応で生成するヒドロゲルを特定のpH値以
下となるように洗浄した後、所定の温度で脱水乾燥して
得られるタングステン酸ジルコニウムが提案された。
【0004】しかしながら、発明者らによれば、上記提
案のタングステン酸ジルコニウムは、タングステン酸塩
とジルコニウム塩をそれぞれ水溶性のものを用い水溶液
で共沈法により調製しているため、撹拌を充分に行った
としても双方の水溶液の濃度によっては、ヒドロゲル生
成に伴い局部的に溶液粘度が著しく高くなり、円滑に調
製が図れないおそれがあることを知見すると共に、更
に、上記提案においては、通常、ジルコニウムに対する
タングステンの原子比を1〜3と高くして調製する必要
があり、550℃以上で焼成すると酸化タングステンと
酸化ジルコニウムに分解して触媒活性が低下するため、
550℃以下で焼成するため調製に長時間を要し工業的
には好ましくない。上記のように、オレフィンの水和反
応用触媒としては、一般に酸触媒が用いられ、反応上必
然的に水の存在が必須であり、水存在下で安定に活性を
維持し、且つ、酸の流出のない酸触媒が望まれるが、従
来提案の触媒において実用的に十分なものは未だ得られ
ていないのが実情である。本発明は、上記のようなオレ
フィンの水和反応用触媒の現状を鑑み、調製が容易であ
り、且つ、水存在下で安定に酸性質を発現し高活性で、
反応生成物への酸の流出もない固体酸触媒及びその製造
方法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水分を
少なくとも0.1重量%含有して酸強度(H0 )が−1
1.98より弱く、酸化ジルコニウムを主成分としタン
グステン化合物をタングステン/ジルコニウムの原子比
が0.5以下で含有することを特徴とするオレフィンの
水和反応用触媒が提供される。更に、水溶性タングステ
ン酸アンモニウム塩を含有する水溶液に非水溶性水酸化
ジルコニウムを分散させて得られる水性懸濁液を乾燥脱
水した後、500〜1200℃で焼成し、その後空気中
で放冷することを特徴とする上記オレフィンの水和反応
用触媒の製造方法が提供される。
【0006】
【作用】本発明のオレフィンの水和反応用触媒は上記の
ように構成され、酸化ジルコニウム(表面の水酸基)と
タングステン酸の間に新たな結合が形成されタングステ
ン酸と酸化ジルコニウムの化合物が生成されるため、熱
水の存在下でも安定であって所定の水分量を保持し、オ
レフィン水和反応に適する酸強度の酸性質を発現すると
共に、触媒成分の酸成分が流出することなく、水和反応
系で高活性を維持することができる。しかも、触媒成分
である酸成分が反応系に流出することもなく、反応装置
の腐食等の問題もない。また、本発明のオレフィンの水
和反応用触媒の製造方法は、水溶性タングステン酸アン
モニウム塩を溶解した水溶液を撹拌しながら非水溶性の
水酸化ジルコニウム粉末を添加混合するため、タングス
テン酸アンモニウム塩と水酸化ジルコニウムとの反応が
円滑に進行し、且つ、約500℃以上の高温で焼成し、
更に室温まで空気中で放冷することにより触媒活性の酸
性質を発現させることができるため、容易に安定してタ
ングステン酸−酸化ジルコニウム化合物であるオレフィ
ンの水和反応用触媒得ることができる。
【0007】本発明のオレフィンの水和反応用触媒にお
いて、タングステン化合物は、通常、(NH42 WO
4 等のオルトタングステン酸アンモニウム塩、パラタン
グステン酸アンモニウム塩、メタタングステン酸アンモ
ニウム塩等水溶性タングステン酸塩から得られるタング
ステン酸であり、その含有量はタングステン/ジルコニ
ウムの原子比で0.5以下、好ましくは0.25以下で
ある。タングステン/ジルコニウムの原子比が0.5を
超えると溶出性のタングステン酸が存在して好ましくな
い。また、酸化ジルコニウムは、非水溶性の水酸化ジル
コニウムを水溶性タングステン酸アンモニウム塩を含有
する水溶液に分散させて得られる水性懸濁液を乾燥脱水
した後、約500〜1200℃で焼成して得る。また、
非水溶性水酸化ジルコニウムは、非晶質であり、塩化ジ
ルコニル(ZrOCl2 )や硝酸ジルコニル(ZrO
(NO32 )の水和物、酢酸ジルコニル(ZrO (C
3 COO)2)、硫酸ジルコニル(Zr(SO42
等を弱アルカリで加水分解した後、室温〜400℃の温
度で乾燥して得ることができる。本発明のオレフィンの
水和反応用触媒は、上記非水溶性水酸化ジルコニウムに
タングステン酸を、浸漬法、スプレー法等により担持含
有させて形成してもよいが、好ましくは、上記水溶性タ
ングステン酸アンモニウム塩の水溶液に、上記非水溶性
水酸化ジルコニウムを分散させ、300℃以下で乾燥脱
水させ、その後所定温度で焼成し、酸化ジルコニウム及
びタングステン酸とすることができる。
【0008】本発明の触媒は、オレフィンを水の存在下
に直接水和させる水和反応用触媒であり、水分を飽和状
態に含有しても触媒活性を安定に維持することができ
る。含水率は、通常、0.1〜5重量%であり、酸強度
(H0 )が−11.98より弱い。例えば、特開平1−
288339号公報には、酸化ジルコニウムにタングス
テンまたはモリブデンを担持した触媒でありその組成等
は類似するが、H0 が−11.99より強い強酸性質を
有することにより触媒活性を発現させるもので、触媒、
反応系を全て無水状態に保持するようにしている。これ
に対し、本発明の触媒は水の存在下での触媒活性を発現
させるものであり、上記公報で提案の触媒性状とは全く
異なる状態にあり、オレフィンの水和反応における触媒
活性の発現及びタングステン酸の熱水中での非溶出性は
本発明により初めて明らかにされたものである。
【0009】本発明のオレフィンの水和反応用触媒は、
上記水溶性タングステン酸アンモニウム塩と非水性の水
酸化ジルコニウムとによりタングステン酸−ジルコニウ
ム化合物懸濁液を形成して製造することができる。この
場合、上記タングステン酸アンモニウム塩水溶液へ非水
溶性水酸化ジルコニウムを最終的な触媒としてタングス
テン金属が上記のタングステン/ジルコニウムの原子比
が0.5以下含有するように添加混合して分散させて行
うが、通常、室温で、タングステン酸アンモニウム塩水
溶液を撹拌しながら粉末状の非水溶性水酸化ジルコニウ
ムを添加する。この場合、添加するジルコニウム(Z
r)に対するタングステン(W)の原子比が0.5以
下、好ましくは0.25以下となるように、タングステ
ン酸アンモニウム塩水溶液の濃度と水酸化ジルコニウム
の添加量を適宜選択するのが好ましい。上記原子比が
0.5を超えると焼成したときに溶出性のタングステン
酸が生成するので好ましくない。上記のようにタングス
テン酸アンモニウム塩水溶液へ粉末非水溶性水酸化ジル
コニウムを添加分散させてタングステン酸−ジルコニウ
ム化合物懸濁液を得ることができる。得られた懸濁液
は、次いで減圧または加熱して乾燥脱水する。加熱して
乾燥する場合は、通常、300℃以下で行うのが好まし
い。乾燥したタングステン酸−ジルコニウム化合物懸濁
物は、更に、500〜1200℃で焼成する。焼成温度
が500℃より低温では、酸化ジルコニウムとタングス
テン酸の結合が十分に形成されず活性が低下し、一方、
1200℃では結晶化が進行し、表面積が激減するため
活性が低下するので好ましくない。本発明のプロピレン
の水和反応用触媒は、上記のようにして得られタングス
テン酸−ジルコニウム化合物懸濁物の焼成物をそのまま
用てもよい。また、要すれば粉砕して、粒状、錠剤状、
柱状等に成型して用いることができる。また、乾燥物を
成型した後、焼成して用いることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明について実施例に基づき更に詳
細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限さ
れるものでない。 実施例1 WO3 換算で50重量%のメタタングステン酸アンモニ
ウム水溶液11.7gを水45mlに混合し、撹拌しな
がら、水酸化ジルコニウム30g(W/Zr原子比は
0.13である。)を加え、懸濁液を得た。得られた懸
濁液を室温で減圧乾燥し、約37gの乾燥物を得た。次
いで乾燥物を電気炉にて、空気雰囲気下、800℃で3
時間焼成し、その後、湿度20%の大気中で室温まで放
冷し、焼成物を約36g得た。上記で得られた焼成物を
打錠成型し、その後、粉粋して16〜24メッシュに整
粒し、タングステン粒状触媒とした。この粒状触媒は、
含水率3.1重量%で、比表面積は、BET法で測定し
た結果、27cm2 /gであった。また、2.4.6−
トリニトロアニリン及びP−ニトロトルエンを用いた指
示薬法により測定したH0 は、H0 >−11.35であ
った。
【0011】得られた粒状触媒を流通式反応装置におけ
るプロピレンの水和反応によるイソプロピルアルコール
の合成に用いた。上記で得られた粒状触媒10mlを充
填し、圧力70kg/cm2 G、温度200℃、原料の
プロピレンに対する水のモル比15.0、LHSV(プ
ロピレン基準)1.0hr-1の反応条件でプロピレンの
水和反応を実施した。その結果、10時間後、プロピレ
ン転化率が41.2%、イソプロピルアルコール選択率
が98.7%であった。また、pHメータ及び蛍光X線
で測定した結果、酸及びタングステン、ジルコニウムの
流出は全く認められなかった。
【0012】実施例2 原料のプロピレンをエチレンとした以外は実施例1と同
様にしてエチレンの水和反応を行った。その結果、エチ
レン転化率は17.5%、選択率98.5%であった。
【0013】比較例1 実施例1と同様にして得た乾燥物の焼成温度を400℃
とした以外は実施例1と同様にして粒状触媒を得た。得
られた触媒を用い、実施例1と同様にしてプロピレンの
水和反応を行った。その結果、プロピレン転化率は4.
3%、イソプロピルアルコール選択率が99.5%であ
った。
【0014】比較例2 前記特開昭54−57500号公報記載の方法(第3頁
右上欄実施例4参照)に従い、0.1モル濃度のメタタ
ングステン酸アンモニウム水溶液0.5リットルと0.
1モル濃度のZrOCl2 ・8H2 O水溶液0.25リ
ットルとを室温で混合し、撹拌下に5N−HCl水溶液
を0.25リットル添加し約1時間反応させ一夜放置し
ヒドロゲルを得た。得られたヒドロゲルの上澄液をデカ
ンテイションで廃棄後、吸引濾過し、次いで0.1N−
HCl水溶液1リットルで洗浄、濾過を2回繰り返し濾
液のpHは1.0以下としてヒドロゲルケーキを得た。
得られたヒドロゲルケーキを素焼器に入れ450℃で4
時間乾燥し、40gのガラスゲル状のタングステン酸ジ
ルコニウムを調製した。これを16〜24メッシュに整
造粒した。得られた粒状タングステン酸ジルコニウムを
触媒とした以外は実施例1と同様にして、プロピレンの
水和反応を行った。その結果、プロピレン転化率は5%
であった。
【0015】比較例3 触媒としてイオン交換樹脂(Rohm&Haas社製、
商品名:Amberlyst15)を用い、反応温度を
150℃とした以外は実施例1と同様にしてプロピレン
の水和反応を行った。その結果、プロピレン転化率3
9.6%,イソプロピルアルコール選択率98.5%で
あったが、反応生成物への酸流出が認められた。
【0016】比較例4 触媒として硫酸ジルコニア(特公昭59−6181号)
を用いた以外は実施例1と同様にしてプロピレンの水和
反応を行った。その結果、プロピレン転化率16.5
%、イソプロピルアルコール選択率99.4%であった
が、比較例3と同様に反応生成物への酸の流出が認めら
れた。
【0017】上記実施例及び比較例から、本発明のオレ
フィンの水和反応用触媒は、調製も容易であり、水の存
在下でも安定に酸性質が発現し、反応生成物への酸の流
出も全く認められないことがわかる。
【0018】
【発明の効果】本発明のオレフィンの水和反応用触媒
は、水の存在下において、水和反応に適する酸性質の触
媒活性を発現し、酸流出もなく安定に活性を保持し、装
置の腐食のおそれもなく、工業上実用性に優れる。ま
た、水溶性タングステン酸塩と非水性の水酸化ジルコニ
ウムを原料として、円滑、簡便、且つ、迅速に製造する
ことができ工業上有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅岡 佐知夫 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 白戸 義美 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水分を少なくとも0.1重量%含有して
    酸強度(H0 )が−11.98より弱く、酸化ジルコニ
    ウムを主成分としタングステン化合物をタングステン/
    ジルコニウムの原子比が0.5以下で含有することを特
    徴とするオレフィンの水和反応用触媒。
  2. 【請求項2】 水溶性タングステン酸アンモニウム塩を
    含有する水溶液に非水溶性水酸化ジルコニウムを分散さ
    せて得られる水性懸濁液を乾燥脱水した後、約500〜
    1200℃で焼成し、その後空気中で放冷することを特
    徴とする請求項1記載のオレフィンの水和反応用触媒の
    製造方法。
JP5996395A 1995-02-22 1995-02-22 オレフィンの水和反応用触媒及びその製造方法 Pending JPH08224472A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006248846A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Tokyo Institute Of Technology 複合酸化物多孔体の製造方法
WO2008147596A1 (en) * 2007-05-23 2008-12-04 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Isopropyl alcohol from propylene using zirconium based mixed metal oxides
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