JPH09221447A - フルオレノンの製造方法 - Google Patents

フルオレノンの製造方法

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JPH09221447A
JPH09221447A JP8328702A JP32870296A JPH09221447A JP H09221447 A JPH09221447 A JP H09221447A JP 8328702 A JP8328702 A JP 8328702A JP 32870296 A JP32870296 A JP 32870296A JP H09221447 A JPH09221447 A JP H09221447A
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JP
Japan
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fluorene
fluorenone
catalyst
raw material
vanadium
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JP8328702A
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English (en)
Inventor
Tsukasa Takahashi
典 高橋
Yasuhisa Emoto
泰久 江本
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Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高収率でかつ安定的にフルオレノンを製造す
ることを可能にする方法を提供する。 【解決手段】 フルオレンを分子状酸素含有ガスにより
接触気相酸化してフルオレノンを製造する際に、原料フ
ルオレン中の硫黄濃度を0.15重量%以下にすること
を特徴とするフルオレノンの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フルオレノンの製
造方法に関するものである。より詳しくは、本発明は、
フルオレンを接触気相酸化して高収率でフルオレノンを
製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フルオレノンは、農薬、医薬や機能性高
分子などの原料として工業的に有用な物質である。フル
オレノンの製造方法としては、フルオレンを気相または
液相で酸化して製造する方法が知られている。これらの
方法のうち、フルオレンを気相で分子状酸素により気相
接触酸化してフルオレノンを製造する気相酸化法は、液
相法に比べ高生産性であり、廃液がでない等の利点を有
するものの、高転化率で反応を行うと選択性が低下する
欠点があり、高生産性を維持しつつフルオレンを有効利
用することが困難であった。また、用いるフルオレン原
料によってフルオレノンの選択性が低下したり、また触
媒活性が変化するなどの現象があり安定して高収率でフ
ルオレノンを製造することが困難であった。
【0003】上述したように、フルオレノンの製造方法
としては液相法及び気相法が知られており、液相法とし
ては、アルカリ水溶液と疎水性有機溶媒および四級アン
モニウム塩等の相間移動触媒を用いた分子状酸素による
液相酸化法について多数の報告がある(特開平7−82
206号公報、特開平7−82207号公報等)。ま
た、気相法としては、フルオレンを300〜700℃で
五酸化バナジウムと接触させる方法(米国特許第1,3
74,695号)、バナジン酸鉄および硫酸カリウムよ
りなる触媒を用いる方法(Zh.Pyirl Khim
35、693−696(1962))、五酸化バナジ
ウムおよび錫酸化物よりなる触媒を用いる方法(工化
誌、56,(6),413−416(1953))、バ
ナジン酸、モリブデン酸またはタングステン酸などの金
属塩及びアルカリ金属硫酸塩などからなる触媒を用いて
通常よりも多量の水蒸気を反応系に加えて気相酸化する
方法(米国特許第1,892,768号)、五酸化バナ
ジウム、シリカおよび硫酸カリウムよりなる触媒を用い
る方法(米国特許2,956,065号)、バナジウム
−チタニア−アルカリ金属よりなる触媒を用いる方法
(特開昭60−233028号公報)が示されている。
また、バナジウム−鉄−セシウムよりなる触媒を用いる
方法(Stud.Surf.Sci.Catal(19
93)、75(New Frontiers in C
atalysis,Pt.A),707−17)もまた
開示されている。
【0004】しかしながら、上記したような従来公知の
方法では、使用する原料フルオレンの品質によってフル
オレノンの選択率が低下したり、触媒活性が変化するな
どの現象があるため、高収率でかつ安定してフルオレノ
ンを製造することは困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、フルオレノンの改良された製造方法を提供する
ことにある。
【0006】本発明の他の目的は、気相酸化における問
題点を解決し、高収率でかつ安定的にフルオレノンを製
造することを可能にする方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、各種フル
オレン原料を評価し、接触気相酸化反応により安定して
フルオレノンを生産する条件を検討した結果、原料フル
オレン中の硫黄成分が触媒活性やフルオレノン選択率に
影響を与えることを見いだし、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
【0008】すなわち、上記諸目的は、下記(1)〜
(3)により達成される。
【0009】(1) フルオレンを分子状酸素含有ガス
により接触気相酸化してフルオレノンを製造する際に、
原料フルオレン中の硫黄濃度を0.15重量%以下にす
ることを特徴とするフルオレノンの製造方法。
【0010】(2) 上記分子状酸素含有ガスが空気で
ある前記(1)に記載の方法。
【0011】(3) 少なくともバナジウム、チタニア
及びアルカリ金属を含有し、アルカリ金属のバナジウム
に対する原子比がアルカリ金属/バナジウム0.8〜8
である触媒を使用する、前記(1)または(2)に記載
の方法。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0013】本発明で用いるフルオレン原料としては、
コールタールより得られるフルオレン含有油から得られ
るフルオレン(タール系のフルオレン)、脱アルキル化
ベンゼン製造プロセスで副生する残油から得られるフル
オレン(石油プロセス系のフルオレン)など各種フルオ
レンを用いることができる。また、本発明において用い
られるフルオレン原料は、その硫黄濃度が0.15重量
%以下、好ましくは0.1重量%以下であれば、その組
成に特段の制限はなく、フルオレンからフルオレノンへ
の酸化反応を実質的に阻害しない範囲内でその製造原料
や製造方法などに起因する不純物、例えば、メチルビフ
ェニルなどのビフェニル化合物、メチルナフタレンなど
のナフタレン化合物、9−メチルフルオレンなどのフル
オレン派生物、ジベンゾフランなどを含んでいてもよ
い。
【0014】また、フルオレン原料中のフルオレン濃度
は、60重量%以下であっても、高収率でフルオレノン
を製造することができるが、その後の精製などを考慮す
ると、フルオレン濃度を70重量%以上、好ましくは8
0重量%以上に調整したフルオレン原料を用いるのがよ
い。
【0015】本発明の特徴は、フルオレン原料中の硫黄
濃度を0.15重量%以下、好ましくは0.1重量%以
下、さらに好ましくは0.05重量%以下とすることで
あり、フルオレン原料中の硫黄濃度が0.15重量%を
超える場合、例えば0.2重量%では高収率でフルオレ
ノンを製造することができない(比較例1参照)。この
理由は末だ明らかではないが、硫黄が使用する酸化触媒
の活性を高め酸化反応もしくは燃焼反応を異常に促進す
るためではないかと考えられている。例えば、硫黄濃度
が0.2重量%のフルオレン原料を用いて酸化反応を行
うと触媒層中の熱点部の温度が上昇して燃焼反応が増加
し、フルオレノン選択率が著しく低下するが、フルオレ
ン原料中の硫黄濃度を実質的に0とすることにより熱点
部の温度上昇を効果的に抑制し、安定して反応を続ける
ことができる(実施例4および比較例2参照)。
【0016】なお、本発明における硫黄濃度とは、フル
オレン原料中の有機及び無機硫黄化合物合計の硫黄換算
濃度であり、JIS−K2547に示される「石油製品
燃焼管式硫黄分試験方法」に基づいて測定したものであ
る。
【0017】フルオレン原料中の硫黄濃度は、蒸留、晶
析などによる精製および石油脱硫に使用される各種方法
などにより0.15重量%以下に調整することができる
が、特にその方法を限定するものではなく、硫黄濃度
0.05重量%以下であることが特に望ましい。
【0018】本発明において使用される酸化触媒につい
ては特に制限はなく、フルオレンの酸化によりフルオレ
ノンの製造用触媒として従来公知の触媒を使用すること
ができる。具体的には、前記のような五酸化バナジウム
からなる触媒、バナジン酸鉄及び硫酸カリウムからなる
触媒、五酸化バナジウム及び錫酸化物からなる触媒、バ
ナジン酸、モリブデン酸またはタングステン酸などの金
属塩またはアルカリ金属硫酸塩などからなる触媒、五酸
化バナジウム−シリカ−硫酸カリウムからなる触媒、バ
ナジウム−チタニア−アルカリ金属よりなる触媒、およ
びバナジウム−鉄−硫酸セシウムなどからなる触媒など
を挙げることができる。これらのうち、バナジウム、酸
化チタンおよびアルカリ金属硫酸塩からなる触媒が好適
に用いられる。なおこの際、触媒のアルカリ金属元素/
バナジウム(原子比)は、0.8〜8、より好ましくは
1〜5、特に1〜3であるのが好ましい。特に、上記の
ような触媒活性成分を炭化珪素、アルミナ、シリカ、シ
リカ−アルミナ、軽石などの不活性担体上に担持した担
持型触媒が好適に用いられる。なお、該担持型触媒は、
球状、円柱状、サドル状、円筒状等の粒状であり、通
常、その粒径は3〜15mm、好ましくは3〜10mm
である。
【0019】本発明における接触気相酸化反応を実施す
る際の温度、空間速度などの反応条件については特に制
限はなく、本発明による接触気相酸化はフルオレンから
フルオレノンへの酸化に一般的に使用される条件下で行
なうことができる。例えば、反応温度や空間速度は、使
用する触媒の種類などに応じて適宜決定することができ
るが、一般的には、反応温度は、250〜480℃、好
ましくは300〜450℃の範囲から、空間速度は、1
00〜10,000/hr、好ましくは200〜5,0
00/hrの範囲から選ばれる。
【0020】本発明において、分子状酸素含有ガスとし
ては、通常、空気が用いられるが、そのほかに酸素富化
空気、窒素や二酸化炭素等の不活性ガスと酸素の混合ガ
スなども使用することができる。なお、供給原料ガスは
水蒸気で希釈して供給してもよい。
【0021】本発明において、供給原料ガス中のフルオ
レンガス濃度は特に制限はなく、任意のガス濃度を選ぶ
ことができるが、好ましくは、供給原料ガス中のフルオ
レン/分子状酸素(モル比)は、1〜0.13の範囲が
良く、より好ましくは0.9〜0.3、最も好ましくは
0.8〜0.6となるように調整される。供給原料ガス
中のフルオレン/分子状酸素(モル比)が1を超える場
合は、酸素が不足し転化率が急激に低下するので好まし
くない。なお、分子状酸素含有ガスに空気を用いた場
合、上記条件は、供給原料ガス1Nm3 中のフルオレン
含有量に換算して、それぞれ、200〜1280g/N
3 、450〜1170g/Nm3 および900g/N
3 〜1060g/Nm3 に相当する。なお、フルオレ
ン/分子状酸素は、「純フルオレン(モル)/(原料ガ
ス中の分子状酸素(モル)−不純物が消費する分子状酸
素(モル))」と定義される。
【0022】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。
【0023】調製例1 80℃の純水180mlにバナジン酸アンモニウム1
3.4g、シュウ酸26.8g、硫酸カリウム2.4g
および硫酸セシウム25.1gを加えて撹拌し均一な溶
液とした。この溶液を室温まで冷却した後、表面積20
2 /gのアナターゼ型酸化チタン120gおよび炭化
ケイ素ウィスカー4.8gを加えて十分撹拌し均一なス
ラリーとし、さらにこのスラリーに純水400mlを加
えて触媒調製スラリーとした。
【0024】ステンレス製回転炉に平均直径4mmの球
状の炭化ケイ素担体200gを投入し、炉を回転させ、
炭化ケイ素担体温度を180〜220℃に保持しつつ、
上記触媒調製スラリー20gを噴霧し把持させた後、空
気流通下550℃で5時間焼成した酸化触媒を調製し
た。各添加成分の原子比は下記のとおりである。
【0025】V:Cs:K:S:TiO2=7.64:
9.26:l.84:5.55:l00 比較例l 上記酸化触媒を、図1に示すように、内径25mmのス
テンレス製反応管1のガス出口側に250mmの層長て
充填し、この反応管1を430℃の溶融塩バス2中に保
持した。図lに示す装置を用い、フィーダー3から14
0℃に保温したパイプを経て供給された下記組成のター
ル系のフルオレン原料を、反応管の入口部に送り予熱さ
れた空気と混合して触媒層4に導入した。
【0026】原料組成(重量%) フルオレン(75) 硫黄(0.2) 9−メチルフルオレン、メチルビフェニル、ジベンゾフ
ランなど(残余) フルオレンの供給速度39.3mg/分(純フルオレン
換算)および空気送風量2050ml/分(0℃l気圧
換算)で反応を行った。
【0027】反応生成ガスは内径35mmのガラス製空
冷捕集管(図示せず)および、直列に3つのアセトンを
満たした洗気瓶(図示せず)に通じ捕集を行い、アセト
ン溶液として回収し、ガスクロマトグラフ(島津GC−
14B、カラムOV−1/0.25mmID/50m)
によって分析した。フルオレン転化率94.2モル%、
フルオレノン選択率78.7モル%であり、フルオレノ
ン収率は74.1モル%であった。
【0028】実施例1 比較例1において、フルオレン原料として硫黄を含まな
い下記組成の石油プロセス系のものを使用した以外は比
較例1と同様に反応を行った。結果を表1に示す。
【0029】原料組成(重量%) フルオレン(96) 硫黄(0) メチルビフェニル、メチルナフタレン、9−メチルフル
オレンなど(残余) 実施例2 比較例1において、フルオレン原料として下記組成のタ
ール系のものを使用した以外は比較例1と同様に反応を
行った。結果を表1に示す。
【0030】原料組成(重量%) フルオレン(94) 硫黄(0.05) 9−メチルフルオレン、メチルビフェニル、ジベンゾフ
ランなど(残余) 実施例3 比較例1において、フルオレン原料として硫黄を含まな
い下記組成の石油プロセス系のものを使用した以外は比
較例1と同様に反応を行った。結果を表1に示す。
【0031】原料組成(重量%) フルオレン(94) 硫黄(0) メチルビフェニル、メチルナフタレン、9−メチルフル
オレンなど(残余)
【0032】
【表1】
【0033】実施例4 実施例1において、ガス濃度を460g/Nm3 に変更
した以外は、実施例1と同様にして反応を行った。フル
オレン転化率93.lモル%、フルオレノン選択率9
5.8モル%、フルオレノン収率89.2モル%であっ
た。また、触媒層の最高温度は480℃であった。
【0034】比較例2 実施例4において、フルオレン原料として比較例1で使
用したフルオレン原料に変更した以外は実施例4と同様
に反応を行った。触媒層の最高温度は560℃を超え、
さらに温度が上昇していくため反応を打ち切った。
【0035】
【発明の効果】本発明のフルオレノンの製造方法は、フ
ルオレンを分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化して
フルオレノンを製造する際に、原料フルオレン中の硫黄
濃度を0.15重量%以下にすることを特徴とするもの
である。本発明の方法によれば、フルオレノンを高収率
でかつ安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例および比較例で用いた反応装置の概略
図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フルオレンを分子状酸素含有ガスにより
    接触気相酸化してフルオレノンを製造する際に、原料フ
    ルオレン中の硫黄濃度を0.15重量%以下にすること
    を特徴とするフルオレノンの製造方法。
  2. 【請求項2】 該分子状酸素含有ガスが空気である請求
    項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 少なくともバナジウム、チタニア及びア
    ルカリ金属を含有し、アルカリ金属のバナジウムに対す
    る原子比がアルカリ金属/バナジウム0.8〜8である
    触媒を使用する、請求項1または2に記載の方法。
JP8328702A 1995-12-11 1996-12-09 フルオレノンの製造方法 Pending JPH09221447A (ja)

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JP8328702A JPH09221447A (ja) 1995-12-11 1996-12-09 フルオレノンの製造方法

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32137195 1995-12-11
JP7-321371 1995-12-11
JP8328702A JPH09221447A (ja) 1995-12-11 1996-12-09 フルオレノンの製造方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022102502A1 (ja) * 2020-11-13 2022-05-19 三菱瓦斯化学株式会社 フルオレノンの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022102502A1 (ja) * 2020-11-13 2022-05-19 三菱瓦斯化学株式会社 フルオレノンの製造方法

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011225