JPH09124535A - Production of acetaldehyde - Google Patents

Production of acetaldehyde

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Publication number
JPH09124535A
JPH09124535A JP28745595A JP28745595A JPH09124535A JP H09124535 A JPH09124535 A JP H09124535A JP 28745595 A JP28745595 A JP 28745595A JP 28745595 A JP28745595 A JP 28745595A JP H09124535 A JPH09124535 A JP H09124535A
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JP
Japan
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ethylene
palladium
catalyst
reaction
acetaldehyde
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Application number
JP28745595A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiro Suzuki
俊郎 鈴木
Masato Kaneda
昌人 金田
Hiroshi Uchida
博 内田
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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Publication of JPH09124535A publication Critical patent/JPH09124535A/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/33Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties
    • C07C45/34Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties in unsaturated compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing acetaldehyde in high yield and with a long life of the catalyst in a reaction that oxidizes ethylene. SOLUTION: This method producing acetaldehyde is designed to catalytically oxidize ethylene while circulating an aqueous solution of a catalyst that contains at least one compound selected from palladium compounds, heteropoly-acids and their salts in such a way that the circulating liquid quantity for the water- soluble catalyst is set so that LHSVo is 10 hr<-1> or more and that the conversion ratio of vanadium [V] in the heteropoly-acid is 60% or less to maintain the turnover frequency of the palladium catalyst [total molar number of ethylene consumed by the reaction/molar number of palladium)]/sec at 5 or less.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はエチレンを酸化して
アセトアルデヒドを製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing acetaldehyde by oxidizing ethylene.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アセトアルデヒドは工業的には、
酸素によるエチレンのワッカー酸化によって製造され、
塩化パラジウム、塩化銅および塩酸の水溶性触媒系を用
いて1段法および2段法による2つの方法が実用化され
ている。2段法では、塩化パラジウムによるエチレンの
酸化および空気による塩化第一銅の再酸化を別々に行な
い、途中で水溶液から生成物であるアセトアルデヒドを
分離・回収する。再酸化された水溶性触媒液はエチレン
酸化段階に循環・再利用される。
Conventionally, acetaldehyde has been industrially
Manufactured by Wacker oxidation of ethylene with oxygen,
Two methods, a one-step method and a two-step method, have been put to practical use using a water-soluble catalyst system of palladium chloride, copper chloride and hydrochloric acid. In the two-stage method, the oxidation of ethylene with palladium chloride and the reoxidation of cuprous chloride with air are separately performed, and the product acetaldehyde is separated and recovered from the aqueous solution on the way. The reoxidized water-soluble catalyst liquid is recycled and reused in the ethylene oxidation stage.

【0003】1段法においては、エチレンおよび酸素を
同時に水溶性触媒と反応させ、そこからアセトアルデヒ
ドを連続的に分離・回収する。パラジウムは、エチレン
を酸化し、次いで塩化第二銅を還元することにより、塩
化パラジウムのエチレンの酸化で触媒として作用する。
しかし、ワッカー法では、効果的に機能するためには高
い塩素イオン濃度および多量の塩化銅が必要であり、製
造装置の腐食性が強く、実用的には高価な耐腐食性物
質、例えば、チタン等の材料を用いる必要がある。ま
た、この製造方法はかなりの塩素化副生成物が発生する
ため、それらを適切に分離・処分する必要性があるため
製造方法の操作コストが上がり改善を求められている。
In the one-step method, ethylene and oxygen are simultaneously reacted with a water-soluble catalyst, and acetaldehyde is continuously separated and recovered therefrom. Palladium acts as a catalyst in the ethylene oxidation of palladium chloride by oxidizing ethylene and then reducing cupric chloride.
However, the Wacker method requires a high chloride ion concentration and a large amount of copper chloride in order to function effectively, has a strong corrosive property in the manufacturing equipment, and is a practically expensive corrosion resistant substance such as titanium. It is necessary to use materials such as Further, since a considerable amount of chlorinated by-products are generated in this manufacturing method, it is necessary to appropriately separate and dispose of them, so that the operating cost of the manufacturing method increases and improvement is required.

【0004】塩化第二銅の代わりにヘテロポリ酸をパラ
ジウムと組み合わせて用いる、オレフィンの酸化を行う
ための系がEastman Kodak Co.(US 3485877) 、Matveev
(特開昭51-117189)およびCatalytica Inc.(特公表平5-5
06852、特公表平5-506181、特公表平5-506853、特公表
平5-507024及び特公表昭63-500923)より提案されてい
る。これらの特許の実施例であげられた反応は、エチレ
ンの酸化反応および酸素による再酸化反応を別々にバッ
チ反応で行っており、非常に良い成績が得られている。
しかしながら、上記実施例に従い、反応を連続的に長時
間行うとパラジウムの析出の問題等で活性は高くならな
いことがわかってきた。これらの触媒を用いて反応を行
なうに当たって、工業上特に重要なことは、触媒の活性
が高く、かつその経時変化ができる限り小さく、しかも
アセトアルデヒドの選択性がよいことである。しかし、
従来提案されたこれらの触媒を用いた反応方法ではいず
れも、アセトアルデヒドの製造を工業的規模で実施する
上で、必ずしも十分な方法とは言い難い。
A system for carrying out the oxidation of olefins using a heteropolyacid in combination with palladium instead of cupric chloride is Eastman Kodak Co. (US 3485877), Matveev.
(JP-A-51-117189) and Catalytica Inc.
06852, Japanese Patent Publication No. 5-506181, Japanese Patent Publication No. 5-506853, Japanese Patent Publication No. 5-507024, and Japanese Patent Publication No. 63-500923). In the reactions described in the examples of these patents, the oxidation reaction of ethylene and the reoxidation reaction with oxygen are separately carried out in a batch reaction, and very good results are obtained.
However, according to the above examples, it has been found that the activity does not increase when the reaction is continuously carried out for a long time due to a problem such as palladium precipitation. In carrying out the reaction using these catalysts, what is particularly important industrially is that the activity of the catalyst is high, its change with time is as small as possible, and the selectivity of acetaldehyde is good. But,
None of the conventionally proposed reaction methods using these catalysts is necessarily sufficient for carrying out production of acetaldehyde on an industrial scale.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかして、本発明の目
的は、エチレンを酸化することによって、アセトアルデ
ヒドを工業的に有利に製造し得る方法を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, an object of the present invention to provide a method capable of industrially producing acetaldehyde by oxidizing ethylene.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため、エチレンを酸化してアセトアルデヒド
を製造する際に用いる触媒の性能を高めるべく、反応方
法について鋭意研究を行なった結果、従来法に比べて収
率が極めて高く、又、アセトアルデヒドの選択率も極め
て高く、寿命も長い下記の反応方法を見出し、本発明を
完成させた。すなわち本発明は、パラジウム化合物とヘ
テロポリ酸およびそれらの塩から選ばれた少なくとも1
種の化合物を含有する触媒の水溶液を循環しながら、エ
チレンと接触酸化して、アセトアルデヒドを製造する方
法において、上記水溶性触媒の循環液量を、LHSV0
が10H-1以上かつヘテロポリ酸中のバナジウム[V]
の転化率が60%以下になるようにして、パラジウム触
媒のターンオーバー頻度[(反応したエチレンの総モル
数) /( パラジウムのモル数)] /秒が5以下となるよ
うに反応することを特徴とするアセトアルデヒドの製造
方法である。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have conducted earnest research on a reaction method in order to enhance the performance of a catalyst used in the production of acetaldehyde by oxidizing ethylene. The present invention has been completed by discovering the following reaction method, which has an extremely high yield, a very high selectivity of acetaldehyde, and a long life as compared with the conventional method. That is, the present invention provides at least one selected from a palladium compound, a heteropoly acid and salts thereof.
In the method for producing acetaldehyde by catalytic oxidation with ethylene while circulating an aqueous solution of a catalyst containing various compounds, the circulating liquid amount of the water-soluble catalyst is LHSV 0.
Is 10H -1 or higher and vanadium [V] in heteropolyacid
The reaction rate of the palladium catalyst should be 60% or less, and the turnover frequency of the palladium catalyst [(total number of moles of reacted ethylene) / (number of moles of palladium)] / sec should be 5 or less. It is a characteristic method for producing acetaldehyde.

【0007】以下に、本発明について詳しく説明する。
本発明で用いられる触媒に含有されるパラジウム原料
は、特に限定されるものではないが、通常、塩化パラジ
ウム等のハロゲン化物、酢酸パラジウム等の有機酸塩、
硝酸パラジウム、硫酸パラジウム、テトラクロロパラジ
ウム酸ナトリウムなどが用いられる。
The present invention will be described in detail below.
The palladium raw material contained in the catalyst used in the present invention is not particularly limited, but is usually a halide such as palladium chloride, an organic acid salt such as palladium acetate,
Palladium nitrate, palladium sulfate, sodium tetrachloropalladate, etc. are used.

【0008】また、ヘテロポリ酸はそのヘテロ原子とし
ては、リン及び珪素であり、又、ポリ原子としては、モ
リブデン、タングステン及びバナジウムよりなる群から
選ばれた少なくとも1種の元素を含むヘテロポリ酸であ
る。具体的には、モリブドバナドリン酸又はタングスト
バナドリン酸であり、それらの塩が周期律表の1族元
素、2族元素及び3族元素よりなる群から選ばれた少な
くとも1種の元素などが例示される。特に、ヘテロ原子
がリン又は珪素、ポリ原子がタングステン、モリブデン
及びバナジウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種
の元素からなるヘテロポリ酸が実用上有利である。
The heteropolyacid is phosphorus and silicon as the heteroatoms, and the heteroatom containing at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium as the polyatoms. . Specifically, it is molybdovanadolinic acid or tungstovanadolinic acid, and the salt thereof is at least one element selected from the group consisting of Group 1 elements, Group 2 elements and Group 3 elements of the periodic table. Are exemplified. In particular, a heteropoly acid whose hetero atom is phosphorus or silicon and whose poly atom is at least one element selected from the group consisting of tungsten, molybdenum and vanadium is practically advantageous.

【0009】さらに、ヘテロポリ酸の塩は、二種以上の
無機酸素酸が縮合して生成した酸の水素原子の一部を置
換した金属塩である。ヘテロポリ酸の水素原子を置換し
た金属は、国際純正及び応用化学連合無機化学命 名法
改訂版(1989 年) による周期律表における1族、2族及
び3族よりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素で
ある。これらヘテロポリ酸の塩の中でも、リチウム、ナ
トリウム、カリウム、マグネシウム及びセリウムの金属
塩が特に好ましい。更に触媒性能上並びに実用上好まし
いヘテロポリ酸の塩としては、モリブドバナドリン酸の
リチウム塩、モリブドバナドリン酸のナトリウム塩及び
タングストバナドリン酸のナトリウム塩を挙げることが
できる。
Further, the salt of a heteropoly acid is a metal salt obtained by substituting a part of hydrogen atoms of an acid produced by condensing two or more kinds of inorganic oxygen acids. The metal in which the hydrogen atom of the heteropolyacid is replaced is at least one selected from the group consisting of groups 1, 2 and 3 in the periodic table according to the International Union of Pure and Applied Chemistry, Revised Edition of Inorganic Chemistry Nomenclature (1989). It is a seed element. Among these salts of heteropolyacid, metal salts of lithium, sodium, potassium, magnesium and cerium are particularly preferable. Further, as salts of heteropolyacids which are preferable in terms of catalytic performance and practical use, lithium salt of molybdovanadric acid, sodium salt of molybdovanadric acid and sodium salt of tungstovanadric acid can be mentioned.

【0010】本発明で用いられる触媒は、パラジウム化
合物とヘテロポリ酸及びそれらの塩から選ばれた少なく
とも1種の化合物を含有する触媒で、その濃度は限定さ
れないが、本触媒中のパラジウムの濃度は、通常、0.00
5 〜2000mmol/Lにおいて使用され、特に0.05〜500mmol/
L において、より好ましい結果を与える。パラジウム含
有量が2000mmol/L以上でも反応は十分進行するが、過剰
のパラジウムはパラジウムが高価なために、経済的では
なく、また、反応中にPdの析出も多くなり実用上不利
である。また、Pd濃度が低すぎると、カルボニル化合
物の生成活性が低く、実用的ではない。
The catalyst used in the present invention is a catalyst containing a palladium compound and at least one compound selected from heteropolyacids and salts thereof, and the concentration thereof is not limited, but the concentration of palladium in the catalyst is , Usually 0.00
Used at 5-2000 mmol / L, especially 0.05-500 mmol / L
At L, more favorable results are given. The reaction proceeds sufficiently even when the palladium content is 2000 mmol / L or more, but excess palladium is not economical because palladium is expensive, and Pd is often precipitated during the reaction, which is practically disadvantageous. On the other hand, if the Pd concentration is too low, the carbonyl compound formation activity is low, which is not practical.

【0011】また、ヘテロポリ酸およびそれらの塩の濃
度は、0.01〜0.6mol/Lが好ましく、特に、0.1 〜0.5mol
/Lにおいて、より好ましい結果を与える。その濃度が、
0.01mol/L より低いと還元型のヘテロポリ酸の割合が増
え、活性及び寿命の低下を招く。また、0.6mol/Lより高
いと触媒液の粘度及び比重が非常に大きくなり実用上好
ましくない。本発明で用いられる触媒の調製方法は、前
記触媒組成である限り、特に制限はなく、通常の方法に
よって行われる。
The concentration of the heteropolyacid and salts thereof is preferably 0.01 to 0.6 mol / L, particularly 0.1 to 0.5 mol.
In / L, a more favorable result is given. Its concentration is
If it is less than 0.01 mol / L, the proportion of reduced heteropolyacid increases, leading to a decrease in activity and life. On the other hand, if it is higher than 0.6 mol / L, the viscosity and specific gravity of the catalyst solution become very large, which is not preferable in practice. The method for preparing the catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it has the above-mentioned catalyst composition, and a conventional method is used.

【0012】即ち、通常、水溶性の塩化パラジウム等の
ハロゲン化物、酢酸パラジウム等の有機酸塩、硝酸パラ
ジウム、硫酸パラジウム、テトラクロロパラジウム酸ナ
トリウムなどとヘテロポリ酸およびその塩を混合して調
製するが、特に、この調製法に限定されるものではな
い。ヘテロポリ酸の塩は通常ヘテロポリ酸の水溶液に前
記の金属のハロゲン塩、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、硫酸
塩等の水溶液を加えて得られる。
That is, usually, it is prepared by mixing a water-soluble halide such as palladium chloride, an organic acid salt such as palladium acetate, palladium nitrate, palladium sulfate, sodium tetrachloropalladate and the like with a heteropolyacid and a salt thereof. In particular, it is not limited to this preparation method. The salt of a heteropoly acid is usually obtained by adding an aqueous solution of the above-mentioned metal halogen salt, carbonate, nitrate, acetate, sulfate or the like to an aqueous solution of the heteropoly acid.

【0013】本発明の方法において、エチレンを酸化し
て、アセトアルデヒドを製造する際、反応温度は50〜
200℃であるが、好ましくは90〜150℃であるこ
とが実用上有利である。2段法で行う場合は、エチレン
酸化反応と触媒の再酸化反応の温度は独立して設定し得
る。また、反応圧力は設備の点から0〜50Kg/cm2G であ
ることが実用上有利であるが、反応形式として2段法を
採用する場合は、エチレン酸化反応系において、さらに
好ましくは1 〜30Kg/cm2G の範囲である。本発明の方法
において、反応形式としては、上述の1段法および2段
法の形式を採り得るが、2段法を採用することが実用上
有利である。
In the method of the present invention, when ethylene is oxidized to produce acetaldehyde, the reaction temperature is 50 to 50.
The temperature is 200 ° C, but preferably 90 to 150 ° C is practically advantageous. When the two-step method is used, the temperatures of the ethylene oxidation reaction and the catalyst reoxidation reaction can be set independently. Further, it is practically advantageous that the reaction pressure is 0 to 50 kg / cm 2 G from the viewpoint of equipment, but when the two-stage method is adopted as the reaction system, it is more preferably 1 to 1 in the ethylene oxidation reaction system. It is in the range of 30 Kg / cm 2 G. In the method of the present invention, the above-mentioned one-step method and two-step method can be adopted as the reaction method, but it is practically advantageous to adopt the two-step method.

【0014】即ち、2段法では、パラジウム塩によるエ
チレンの酸化および酸素によるヘテロポリ酸の再酸化を
別々に行ない、途中で水溶液からアセトアルデヒド生成
物を除去・回収する。再酸化された水溶性触媒液はエチ
レン酸化段階に循環・再利用される。
That is, in the two-step method, the oxidation of ethylene by the palladium salt and the reoxidation of the heteropolyacid by oxygen are carried out separately, and the acetaldehyde product is removed and recovered from the aqueous solution on the way. The reoxidized water-soluble catalyst liquid is recycled and reused in the ethylene oxidation stage.

【0015】本発明の方法において、触媒液の循環液量
は、反応装置の大きさ及び形状によって反応管内の気体
と液体の接触・拡散状態が変わり、最適な流量は異なる
が、触媒循環液量はより多い方が好ましい。しかし、循
環液量の増大は循環用送液ポンプの負荷を増し、その運
転費用が増大する為、好ましくは液空間速度(LHSV0)100
0Hr-1以下、特に、500Hr-1 以下で使用するのが好まし
い。一方、循環液量が少ないとエチレンの酸化反応で生
じた還元型のヘテロポリ酸が増える為、Pdの析出が増
加して、活性の失活を早めるので、最低でも10Hr-1
上のLHSV0 が必要である。
In the method of the present invention, the circulating liquid amount of the catalyst liquid varies depending on the size and shape of the reaction apparatus, the contact / diffusion state of the gas and the liquid in the reaction tube, and the optimum flow amount is different. Is more preferable. However, since the increase of the circulating liquid amount increases the load of the circulating liquid feeding pump and the operating cost thereof, the liquid hourly space velocity (LHSV 0 ) 100 is preferable.
It is preferably used at 0 Hr -1 or less, particularly 500 Hr -1 or less. On the other hand, when the amount of circulating liquid is small, the amount of reduced heteropolyacid generated by the oxidation reaction of ethylene increases, so the precipitation of Pd increases and the deactivation of the activity is accelerated, so that LHSV 0 of at least 10 Hr -1 or more is obtained. is necessary.

【0016】また、エチレン酸化反応により触媒液中の
還元されたヘテロポリ酸中のバナジウムの転化率は60
%以下に保つことが望ましい。還元されたヘテロポリ酸
中のバナジウムの転化率が60%を大きく超えると反応
に伴いパラジウムの析出が増え、長時間の反応の間に活
性の低下を招くことになる。
The conversion rate of vanadium in the heteropoly acid reduced in the catalyst solution by the ethylene oxidation reaction is 60.
It is desirable to keep the percentage below. When the conversion rate of vanadium in the reduced heteropolyacid greatly exceeds 60%, the precipitation of palladium increases with the reaction, which leads to a decrease in the activity during the reaction for a long time.

【0017】また、パラジウムのターンオーバー頻度
は、循環液量とパラジウム濃度の条件により変化する。
循環液量とパラジウム濃度の少なくとも一方の量が少な
いとパラジウムのターンオーバー頻度は小さくなる。本
発明の方法においては、エチレン転化率及び触媒の寿命
を長く維持するためには、パラジウムのターンオーバー
頻度は、5以下であることが望ましい。循環液量が非常
に少ないと、還元されたヘテロポリ酸の量が増えたり、
パラジウム析出等により触媒活性及び寿命の低下を起こ
し、実用的でなくなる。一方、パラジウム含有量が非常
に低くなると、エチレン転化率の低下を招くため、循環
液量を増やし、活性を上げる必要がある。
Further, the turnover frequency of palladium changes depending on the conditions of the amount of circulating liquid and the concentration of palladium.
If at least one of the circulating liquid amount and the palladium concentration is small, the turnover frequency of palladium becomes small. In the method of the present invention, the turnover frequency of palladium is preferably 5 or less in order to maintain the ethylene conversion rate and the catalyst life long. If the circulating fluid volume is very small, the amount of reduced heteropoly acid will increase,
It becomes impractical due to the reduction of catalytic activity and life due to palladium deposition and the like. On the other hand, when the palladium content is extremely low, the ethylene conversion rate is lowered, so it is necessary to increase the circulating liquid amount and increase the activity.

【0018】本発明の方法において反応系に供給するガ
スは、エチレンと酸素からなり、必要に応じて窒素、二
酸化炭素または稀ガスなどを希釈剤として使用すること
もできる。本発明において特に、2段法の反応型式で実
施する場合、ヘテロポリ酸触媒液の酸化反応において
は、エチレンの酸化反応により還元されたヘテロポリ酸
が、エチレン酸化反応に支障のない程度に再酸化されて
いればよく、そのためには十分な再酸化反応温度と酸素
量を供給すれば良い。本発明の方法を実施するに当り、
原料エチレンとして高純度のものを用いるのが有利であ
るが、メタン、エタン、プロパン等の低級飽和炭化水素
が若干混入しても差し支えない。また、酸素は窒素、炭
酸ガス等の不活性ガスで希釈されたもの、例えば、空気
の形でも供給できる。反応混合ガスは、標準状態におい
て、空間速度(GHSV)100 〜10000Hr-1 、特に、500 〜50
00Hr-1で触媒に通すのが好ましい。
The gas supplied to the reaction system in the method of the present invention comprises ethylene and oxygen, and if necessary nitrogen, carbon dioxide or a rare gas may be used as a diluent. In the present invention, particularly when the reaction is carried out in a two-step method, in the oxidation reaction of the heteropolyacid catalyst solution, the heteropolyacid reduced by the ethylene oxidation reaction is reoxidized to such an extent that the ethylene oxidation reaction is not hindered. If so, it is sufficient to supply a sufficient reoxidation reaction temperature and oxygen amount for that purpose. In carrying out the method of the present invention,
It is advantageous to use a high-purity ethylene as the raw material ethylene, but a slight amount of a lower saturated hydrocarbon such as methane, ethane or propane may be mixed in. Oxygen can also be supplied in the form of air diluted with an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide, for example, air. The reaction mixture gas has a space velocity (GHSV) of 100 to 10000 Hr -1 , particularly 500 to 50 under standard conditions.
It is preferred to pass through the catalyst at 00Hr -1 .

【0019】[0019]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。下記の実施例においては、本発明に含まれるエ
チレンのアセトアルデヒドへの酸化反応方法を示す。本
発明におけるエチレン酸化反応は、内容積が1.6cc 及び
6.6cc を有するステンレススチール製のパイプリアクタ
ーを用いて行った。内容積が6.6cc のパイプリアクター
中には反応原料の気体を触媒液と効率的に接触させるた
めに、ガラスビーズを充填した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. In the following examples, the method of oxidation reaction of ethylene to acetaldehyde included in the present invention is shown. The ethylene oxidation reaction in the present invention has an internal volume of 1.6 cc and
It was carried out using a stainless steel pipe reactor with 6.6 cc. Glass beads were filled in the pipe reactor with an internal volume of 6.6 cc in order to efficiently contact the reaction raw material gas with the catalyst liquid.

【0020】例示したエチレン酸化反応については、上
述した触媒液を循環ポンプにて所定量循環させながら、
パイプリアクターの前に、エチレンを供給し、所定の反
応温度及び反応圧力にて反応させ、パイプリアクターか
ら出た反応混合物を気液分離器にてアセトアルデヒド及
び未反応エチレンを触媒液より分離・分取した。生成物
はガスクロマトグラフイーにより定量した。パラジウム
ターンオーバー頻度、TOFは[(反応したエチレンの総
モル数)/(パラジウムのモル数)]/ 秒で表した。触媒溶
液のバナジウム[V]転化率は、(反応したエチレンの
総モル数)/( バナジウム[V]のモル数/ 2) ×100 で
ある。
Regarding the exemplified ethylene oxidation reaction, while circulating a predetermined amount of the above-mentioned catalyst liquid with a circulation pump,
Ethylene is supplied before the pipe reactor to react at a predetermined reaction temperature and reaction pressure, and the reaction mixture discharged from the pipe reactor is separated and separated from the catalyst liquid by a gas-liquid separator, acetaldehyde and unreacted ethylene. did. The product was quantified by gas chromatography. The palladium turnover frequency and TOF were expressed as [(total moles of reacted ethylene) / (moles of palladium)] / second. The conversion rate of vanadium [V] of the catalyst solution is (total number of moles of reacted ethylene) / (number of moles of vanadium [V] / 2) × 100.

【0021】(実施例1)触媒は酢酸パラジウム 0.5mm
ol/Lを、0.3mol/L Na3H3PMo9V3O40 に溶解して調製し
た。反応は2段法にて行い、エチレン酸化反応系では、
上記の内容積 1.6ccのパイプリアクター中に、エチレン
0.6NL/H(GHSV 380H-1) で供給しながら反応温度 120
℃、反応圧力 9Kg/cm2G にて反応を行い、触媒の再酸化
反応系では、同じ内容積のパイプリアクター中に、酸素
1.51NL/H(GHSV 957H-1)を供給しながら、反応温度 120
℃、反応圧力 5Kg/cm2G にて反応を行い、触媒溶液を循
環ポンプにより0.3L/H(LHSV 190H-1) の速度で連続的に
循環させた。エチレン供給より5時間及び100 時間後に
各々生成物及び未反応ガスを分取、分析した。その結
果、5時間後のエチレン転化率 95%で100 時間後のエチ
レン転化率 94%であった。また、その時のバナジウム
[V]転化率 19%、Pd TOF 0.05s-1であった。
Example 1 The catalyst is palladium acetate 0.5 mm
ol / L was dissolved in 0.3 mol / L Na 3 H 3 PMo 9 V 3 O 40 and prepared. The reaction is carried out by a two-step method, and in the ethylene oxidation reaction system,
In the above pipe reactor with an internal volume of 1.6 cc, ethylene
Reaction temperature 120 while feeding at 0.6NL / H (GHSV 380H -1 ).
The reaction is carried out at a temperature of ℃ and a reaction pressure of 9 Kg / cm 2 G.
While supplying 1.51NL / H (GHSV 957H -1 ), reaction temperature 120
The reaction was carried out at a reaction pressure of 5 Kg / cm 2 G at 0 ° C., and the catalyst solution was continuously circulated at a rate of 0.3 L / H (LHSV 190H −1 ) by a circulation pump. The product and unreacted gas were separately collected and analyzed 5 hours and 100 hours after the ethylene was fed. As a result, the ethylene conversion rate after 5 hours was 95% and the ethylene conversion rate after 100 hours was 94%. At that time, the conversion rate of vanadium [V] was 19% and Pd TOF was 0.05s -1 .

【0022】(実施例2)実施例1で、両方のパイプリ
アクターには内容積6.6cc を各々用い、触媒液中の酢酸
パラジウム濃度が 0.05mmol/L を使用し、エチレン及び
酸素の供給量を4NL/H(GHSV 235H-1)及び3.02NL/H(GHSV
178H-1) とし、さらに、循環量を0.6L/H(LHSV0 35H-1)
にしたこと以外は、実施例1と同じにした。
(Example 2) In Example 1, both pipe reactors had an internal volume of 6.6 cc, the concentration of palladium acetate in the catalyst solution was 0.05 mmol / L, and the supply amounts of ethylene and oxygen were changed. 4NL / H (GHSV 235H -1 ) and 3.02NL / H (GHSV
178H -1 ), and the circulation rate is 0.6 L / H (LHSV 0 35H -1 ).
Same as Example 1 except that

【0023】(実施例3)実施例1で、触媒液中のNa3H
3PMo9V3O40の代わりにLi3H3PMo9V3O40を使用し、さら
に、循環液量を0.4L/H(LHSV 253H-1) にしたこと以外
は、実施例1と同じにした。
(Example 3) In Example 1, Na 3 H in the catalyst solution was used.
3 using Li 3 H 3 PMo 9 V 3 O 40 , instead of the PMo 9 V 3 O 40, further, except that the amount of circulating fluid to the 0.4L / H (LHSV 253H -1) , as in Example 1 I did the same.

【0024】(実施例4)実施例1で、触媒液中のNa3H
3PMo9V3O40の代わりにNa3H3PW9V3O40 を使用したこと以
外は、実施例1と同じにした。
Example 4 In Example 1, Na 3 H in the catalyst solution was used.
Same as Example 1 except Na 3 H 3 PW 9 V 3 O 40 was used instead of 3 PMo 9 V 3 O 40 .

【0025】(実施例5)実施例1で、触媒液中のNa3H
3PMo9V3O40の代わりにCe1H3PMo9V3O40を使用したこと以
外は、実施例1と同じにした。
Example 5 In Example 1, Na 3 H in the catalyst solution was used.
3 PMo 9 V 3 O 40 except for using Ce 1 H 3 PMo 9 V 3 O 40 , instead of, were the same as in Example 1.

【0026】(実施例6)実施例1で、触媒液中のNa3H
3PMo9V3O40の代わりにMg1.5H3PMo9V3O40を使用したこと
以外は、実施例1と同じにした。
Example 6 In Example 1, Na 3 H in the catalyst solution was used.
3 PMo 9 V 3 O 40 except for using Mg 1.5 H 3 PMo 9 V 3 O 40 , instead of, were the same as in Example 1.

【0027】(実施例7)実施例1で、触媒液中のNa3H
3PMo9V3O40の代わりにNa3H4PMo8V4O40を使用したこと以
外は、実施例1と同じにした。
Example 7 In Example 1, Na 3 H in the catalyst solution was used.
Same as Example 1 except Na 3 H 4 PMo 8 V 4 O 40 was used instead of 3 PMo 9 V 3 O 40 .

【0028】(比較例1)触媒は酢酸パラジウム 0.05m
mol/L を、0.3mol/L Na3H3PMo9V3O40 に溶解して調製し
た。反応は2段法にて行い、エチレン酸化反応系では、
上記の内容積 6.6ccのパイプリアクター中に、エチレン
4.0NL/H(GHSV 606H-1) で供給しながら反応温度 120
℃、反応圧力 9Kg/cm2G にて反応を行い、触媒の再酸化
反応系では、同じ内容積のパイプリアクター中に、酸素
3.02NL/H(GHSV 458H-1)を供給しながら、反応温度 120
℃、反応圧力 5Kg/cm2G にて反応を行い、触媒溶液を循
環ポンプにより0.3L/H(LHSV 46H-1)の速度で連続的に循
環させた。エチレン供給より5時間及び100 時間後に各
々生成物及び未反応ガスを分取、分析した。その結果、
5時間後のエチレン転化率 65%で100 時間後のエチレン
転化率 45%であった。また、5時間後のバナジウム
[V]転化率 86%、Pd TOF 2.2s-1 であった。
Comparative Example 1 The catalyst is palladium acetate 0.05 m
It was prepared by dissolving mol / L in 0.3 mol / L Na 3 H 3 PMo 9 V 3 O 40 . The reaction is carried out by a two-step method, and in the ethylene oxidation reaction system,
In the pipe reactor with the above internal volume of 6.6cc, ethylene
Reaction temperature 120 while supplying with 4.0NL / H (GHSV 606H -1 ).
The reaction is carried out at a temperature of ℃ and a reaction pressure of 9 Kg / cm 2 G.
While supplying 3.02NL / H (GHSV 458H -1 ), reaction temperature 120
The reaction was carried out at 0 ° C. and a reaction pressure of 5 kg / cm 2 G, and the catalyst solution was continuously circulated at a rate of 0.3 L / H (LHSV 46H −1 ) by a circulation pump. The product and unreacted gas were separately collected and analyzed 5 hours and 100 hours after the ethylene was fed. as a result,
The ethylene conversion rate after 5 hours was 65%, and the ethylene conversion rate after 100 hours was 45%. The conversion of vanadium [V] after 5 hours was 86% and Pd TOF was 2.2s -1 .

【0029】(比較例2)実施例1で、両方のパイプリ
アクターには内容積6.6cc を各々用い、触媒液中の酢酸
パラジウム濃度が 0.01mmol/L を使用し、エチレン及び
酸素の供給量を4NL/H(GHSV 606H-1)及び3.02NL/H(GHSV
458H-1) とし、さらに、循環量を0.4L/H(LHSV 61H-1)に
したこと以外は、実施例1と同じにした。その結果、5
時間後のエチレン転化率 50%で100 時間後のエチレン転
化率 32%であった。また、5時間後のバナジウム[V]
転化率 50%、Pd TOF 6.2s-1 であった。
Comparative Example 2 In Example 1, both pipe reactors had an internal volume of 6.6 cc, and the concentration of palladium acetate in the catalyst solution was 0.01 mmol / L. 4NL / H (GHSV 606H -1 ) and 3.02NL / H (GHSV
458H -1 ), and the circulation rate was 0.4 L / H (LHSV 61H -1 ). As a result, 5
The ethylene conversion rate after 50 hours was 50%, and the ethylene conversion rate after 100 hours was 32%. Also, vanadium [V] after 5 hours
The conversion rate was 50% and Pd TOF was 6.2s -1 .

【0030】(比較例3)実施例1で、循環量を0.05L/
H(LHSV 8H-1)にしたこと以外は、実施例1と同じにし
た。その結果、5時間後のエチレン転化率 35%で100 時
間後のエチレン転化率 15%であった。また、5時間後の
バナジウム[V]転化率 42%、Pd TOF 0.1s-1 であっ
た。
(Comparative Example 3) In Example 1, the circulation rate was 0.05 L /
Same as Example 1 except that H (LHSV 8H -1 ) was used. As a result, the ethylene conversion rate after 5 hours was 35% and the ethylene conversion rate after 100 hours was 15%. The conversion of vanadium [V] after 5 hours was 42%, and Pd TOF was 0.1 s -1 .

【0031】以上の実施例1〜7及び比較例1〜3の結
果を表1に示す。
Table 1 shows the results of the above Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法にお
いては、エチレンを酸化してアセトアルデヒドを製造す
る反応方法について、アセトアルデヒドの収率及び選択
率が極めて高く、寿命も長いので、アセトアルデヒドを
低コストで得られる優れた方法である。
As described above, in the method of the present invention, in the reaction method of oxidizing ethylene to produce acetaldehyde, the yield and selectivity of acetaldehyde are extremely high and the life is long. It is an excellent method that can be obtained at a cost.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年12月12日[Submission date] December 12, 1995

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0022】(実施例2)実施例1で、両方のパイプリ
アクターには内容積6.6cc を各々用い、触媒液中の酢酸
パラジウム濃度が 0.05mmol/L を使用し、エチレン及び
酸素の供給量を4NL/H(GHSV 606H-1)及び3.02NL/H(GHSV
912H-1) とし、さらに、循環量を0.6L/H(LHSV0 91H-1)
にしたこと以外は、実施例1と同じにした。
(Example 2) In Example 1, both pipe reactors had an internal volume of 6.6 cc, and the palladium acetate concentration in the catalyst solution was 0.05 mmol / L. 4NL / H (GHSV 606H -1 ) and 3.02NL / H (GHSV
912H -1 ), and the circulation rate is 0.6 L / H (LHSV 0 91H -1 ).
Same as Example 1 except that

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Correction target item name] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0030】(比較例3)実施例2で、循環量を0.05L/
H(LHSV 8H-1)にしたこと以外は、実施例2と同じにし
た。その結果、5時間後のエチレン転化率 25%で100 時
間後のエチレン転化率 15%であった。また、5時間後の
バナジウム[V]転化率 50%、Pd TOF 0.5s-1 であっ
た。
(Comparative Example 3) In Example 2, the circulation rate was 0.05 L /
Same as Example 2 except that H (LHSV 8H -1 ). As a result, the ethylene conversion rate after 5 hours was 25% and the ethylene conversion rate after 100 hours was 15%. The conversion of vanadium [V] after 5 hours was 50%, and Pd TOF was 0.5 s -1 .

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Correction target item name] 0032

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パラジウム化合物とヘテロポリ酸および
それらの塩から選ばれた少なくとも1種の化合物を含有
する触媒の水溶液を循環しながら、エチレンと接触酸化
して、アセトアルデヒドを製造する方法において、前記
水溶性触媒の循環液量をLHSV0 で10H-1以上かつ
ヘテロポリ酸中のバナジウム[V]の転化率が60%以
下になるようにして、パラジウム触媒のターンオーバー
頻度[(反応したエチレンの総モル数) /( パラジウムの
モル数)]/秒が5以下となるように反応することを特徴
とするアセトアルデヒドの製造方法。
1. A method for producing acetaldehyde by catalytic oxidation with ethylene while circulating an aqueous solution of a catalyst containing at least one compound selected from a palladium compound, a heteropoly acid and salts thereof, wherein the aqueous solution is used. The amount of the circulating liquid of the organic catalyst is 10 H -1 or more at LHSV 0 and the conversion rate of vanadium [V] in the heteropolyacid is 60% or less, and the turnover frequency of the palladium catalyst [(total moles of reacted ethylene is The method for producing acetaldehyde is characterized in that the reaction is carried out such that the number) / (the number of moles of palladium)] / second is 5 or less.
【請求項2】 ヘテロポリ酸が、モリブドバナドリン酸
又はタングストバナドリン酸であり、それらの塩が周期
律表の1族元素、2族元素及び3族元素よりなる群から
選ばれた少なくとも1種の元素である請求項1記載の製
造方法。
2. The heteropolyacid is molybdovanadolinic acid or tungstovanadolinic acid, and a salt thereof is at least selected from the group consisting of Group 1 element, Group 2 element and Group 3 element of the periodic table. The manufacturing method according to claim 1, wherein the manufacturing method is one kind of element.
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