JPH10291986A - Epoxidation of olefinic hydrocarbon and its halide - Google Patents

Epoxidation of olefinic hydrocarbon and its halide

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JPH10291986A
JPH10291986A JP9101632A JP10163297A JPH10291986A JP H10291986 A JPH10291986 A JP H10291986A JP 9101632 A JP9101632 A JP 9101632A JP 10163297 A JP10163297 A JP 10163297A JP H10291986 A JPH10291986 A JP H10291986A
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hydrogen peroxide
catalyst
sodium
concentration
reaction
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JP9101632A
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Japanese (ja)
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Yukari Shimizu
ゆかり 清水
Takashi Onozawa
隆 小野沢
Osamu Kondo
近藤  治
Takanobu Okamoto
隆伸 岡本
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Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit the deterioration of a titanium silicalite catalyst for a long period by controlling the concentration of sodium in a reaction system within a specific range, when various kinds of olefins are epoxidized with hydrogen peroxide in the presence of the catalyst. SOLUTION: This olefinic hydrocarbon or its halide is epoxidized with hydrogen peroxide in the presence of a titanium-containing zeolite expressed by the composition formula: xTiO2 .(1-x)SiO2 [0.0005<(x)<0.5] and having a MFI crystal structure in a solvent. Therein, it is important that the concentration of sodium in the epoxidation reaction system is <=1 ppm. When the raw material hydrogen peroxide having a sodium concentration of <=2 ppm is used, the above-described sodium concentration is thereby achieved. The profitability of the method is excellent, because the production of the epoxide per unit catalyst is increased and further because the deterioration of the catalyst is inhibited.

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、MFI 結晶構造をもつチ
タンシリカライト触媒存在下、過酸化水素でオレフィン
系炭化水素又はそのハロゲン化物をエポキシ化する方法
に関するものであり、特に触媒の長期的な劣化を抑制す
る方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for epoxidizing an olefinic hydrocarbon or its halide with hydrogen peroxide in the presence of a titanium silicalite catalyst having an MFI crystal structure. The present invention relates to a method for suppressing excessive deterioration.

【0002】[0002]

【従来の技術】オレフィン化合物をエポキシ化する方法
のうち過酸化水素を酸化剤として用いる方法は、過酸化
水素が単位重量当たりの活性酸素含有量が高く比較的安
価であること、副生する物質が水のみであり環境負荷が
小さいなどの利点を持つことから、これまでに多くの研
究がなされている。しかしながら、これらの内で工業的
実施に至ったものは非常にかぎられた例しかない。過酸
化水素の希釈溶媒である水と、反応で生成する水の存在
が、疎水性の高いオレフィン化合物と過酸化水素の接触
を困難にするため反応速度が遅い上、生成したエポキシ
環の加水分解を促進して収率の低下を招く。この問題の
解決方法として、予め過酸化水素を酢酸或いはプロピオ
ン酸などのカルボン酸と反応させて対応する過酸に変換
し、抽出などによって実質的に無水の過酸溶液を得、こ
れを用いてエポキシ化反応を行う方法(特開昭51-13321
0 号、特開昭51-143604 号)、或いは、砒素、ホウ素、
モリブデン、セレンなどの酸化物触媒存在下、70wt% 以
上の高濃度の過酸化水素を用い、さらに反応中に生成す
る水を何らかの手段で除去し、系中の水濃度を極力下げ
ながら反応を行う方法が知られている(特開昭53-68707
号、特開昭53-95901号)。しかしながら、前者の方法は
工程が複雑な上、基本的に爆発の危険性を内在する過酸
を高濃度で取り扱う必要があり、また後者の方法は触媒
のリサイクルの問題がありいずれも工業的実施には至っ
ていない。近年、MFI 或いはMEL 構造を持つシリカライ
トの結晶格子中のケイ素の一部をチタンで置換したゼオ
ライトであるチタンシリカライトが、過酸化水素を酸化
剤としたオレフィンのエポキシ化触媒として非常に有効
であることが見いだされた(特開昭59-51273号)。この
触媒を用いる方法は、30wt% 程度の低濃度の過酸化水素
水を用いても効率よくエポキシ化を実施でき、しかも固
体触媒であるため反応系からの分離が容易であるなど、
上記の従来法の持つ欠点を解消した工業的に有望な方法
である。
2. Description of the Related Art Among the methods for epoxidizing olefin compounds, the method using hydrogen peroxide as an oxidizing agent is characterized in that hydrogen peroxide has a high active oxygen content per unit weight and is relatively inexpensive, However, many studies have been made because water is only water and has advantages such as low environmental load. However, only a very limited number of these have reached industrial practice. The presence of water, which is a diluting solvent for hydrogen peroxide, and water generated by the reaction make it difficult to contact the highly hydrophobic olefin compound with hydrogen peroxide, so that the reaction rate is slow and the generated epoxy ring is hydrolyzed. Is promoted and the yield is reduced. As a solution to this problem, hydrogen peroxide is previously reacted with a carboxylic acid such as acetic acid or propionic acid to convert it to a corresponding peracid, and a substantially anhydrous peracid solution is obtained by extraction or the like, and this is used. A method of performing an epoxidation reaction (Japanese Patent Laid-Open No. 51-13321)
0, JP-A-51-143604) or arsenic, boron,
In the presence of oxide catalysts such as molybdenum and selenium, use high-concentration hydrogen peroxide of 70 wt% or more, remove water generated during the reaction by some means, and perform the reaction while reducing the water concentration in the system as much as possible. A method is known (JP-A-53-68707).
No., JP-A-53-95901). However, the former method has a complicated process and basically requires handling a high concentration of peracid, which has an inherent danger of explosion.The latter method has a problem of catalyst recycling, and both methods are industrially implemented. Has not been reached. In recent years, titanium silicalite, a zeolite in which part of silicon in the crystal lattice of silicalite having an MFI or MEL structure is replaced with titanium, is a very effective catalyst for epoxidation of olefins using hydrogen peroxide as an oxidizing agent. Something was found (JP-A-59-51273). The method using this catalyst enables efficient epoxidation even with a low concentration of hydrogen peroxide solution of about 30 wt%, and is easy to separate from the reaction system because it is a solid catalyst.
This is an industrially promising method that has solved the above-mentioned disadvantages of the conventional method.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする問題点】本発明者らは、上記
のチタンシリカライト触媒を用いる各種オレフィンの過
酸化水素によるエポキシ化反応を詳細に検討した結果、
反応自体は良好に進行し、比較的良い成績で対応するエ
ポキシドを与えるものの、触媒の活性劣化が速く、かな
りの頻度で焼成、或いは溶媒による洗浄などの公知の手
段による再生操作が不可欠であることが判明した。この
再生操作によって何度もエポキシ化反応が実施でき、単
位触媒重量当たりのエポキシド生成量を上げることがで
きれば経済的に有利なプロセスを構築することが可能で
あると考えられる。ところが、本発明者らの検討による
と、このような反応と再生を長期にわたって何度も繰り
返すうちに次第にその活性が低下し、ある時点でもはや
使用に耐えない程度にまで劣化してしまうことが明らか
になった。このように活性が低下した触媒は、もはや再
使用することが困難であるため廃棄することになるが、
この高価なチタンシリカライト触媒のロスによって、結
果的にエポキシドの製造コストが高くなり、このプロセ
スは経済性を完全に失ってしまうことが明らかになっ
た。本発明は、MFI 構造を持つチタンシリカライト触媒
存在下、オレフィン化合物を過酸化水素によりエポキシ
化し対応するエポキシドを製造する方法において、従来
方法の欠点であった触媒の再生を長期にわたって繰り返
した場合の触媒活性の低下を克服し、単位触媒当たりの
エポキシド生成量を増大させ、従って製造コストに占め
る触媒コストが小さい経済性に優れたオレフィン化合物
のエポキシ化方法を提供するためになされたものであ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have studied in detail the epoxidation reaction of various olefins with hydrogen peroxide using the above titanium silicalite catalyst.
Although the reaction itself proceeds well and gives the corresponding epoxide with relatively good performance, the activity of the catalyst is rapidly degraded, and regenerating operation by known means such as calcination or washing with a solvent is indispensable at a considerable frequency. There was found. It is considered that an epoxidation reaction can be carried out many times by this regeneration operation, and an economically advantageous process can be constructed if the amount of epoxide produced per unit catalyst weight can be increased. However, according to the study of the present inventors, the activity gradually decreases as such reaction and regeneration are repeated many times over a long period of time, and at some point it may be degraded to an extent that it can no longer be used. It was revealed. The catalyst with reduced activity is discarded because it is no longer possible to reuse it.
It has been found that the loss of this expensive titanium silicalite catalyst results in high production costs for the epoxide, and the process is completely economically ineffective. The present invention relates to a method for producing an epoxide by epoxidizing an olefin compound with hydrogen peroxide in the presence of a titanium silicalite catalyst having an MFI structure, in which the regeneration of the catalyst, which is a disadvantage of the conventional method, is repeated for a long time. The object of the present invention is to provide a method for epoxidizing an olefin compound which overcomes the decrease in catalytic activity, increases the amount of epoxide produced per unit catalyst, and therefore has a low cost of the catalyst in the production cost and is excellent in economic efficiency.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
の解決を図るべく鋭意検討を行った結果、反応系中に微
量存在するナトリウムが、触媒の長期の劣化において決
定的に重要な役割を果たしていることを突き止めた。そ
の結果、反応系中のナトリウム濃度がある値以下の条件
下において、再生の繰り返しによっても全く触媒の劣化
が認められないという驚くべき事実を見いだすに至り本
発明を完成させるに至ったものである。すなわち、本発
明の方法は、組成式 xTiO2・(1-x)SiO2 (0.0005 <x <
0.5)で表され、且つMFI 結晶構造をもつチタン含有ゼオ
ライトおよび1 またはそれ以上の溶媒の存在下、オレフ
ィン化合物を過酸化水素と反応させるオレフィン化合物
のエポキシ化法に於いて、反応系中に存在するナトリウ
ム濃度が1ppm以下の範囲にあることを特徴としている。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, it has been found that a trace amount of sodium present in the reaction system is crucial for the long-term deterioration of the catalyst. I found out that I was playing a role. As a result, under the condition that the sodium concentration in the reaction system is lower than a certain value, the inventors have found a surprising fact that no deterioration of the catalyst is observed even by repetition of regeneration, and have completed the present invention. . That is, the method of the present invention uses the composition formula xTiO2. (1-x) SiO2 (0.0005 <x <
0.5) and present in the reaction system in the epoxidation of olefin compounds in which olefin compounds are reacted with hydrogen peroxide in the presence of titanium-containing zeolites having the MFI crystal structure and one or more solvents. Is characterized in that the concentration of sodium is less than 1 ppm.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明において用いられるチタン
シリカライトは、組成式 xTiO2・(1-x)SiO2(0.0005<x
<0.5 、好ましくは0.0005<x<0.04) を持ち、ZSM-5
と同様のMFI 構造(IUPAC コード名) を持つ。このよう
なチタンシリカライト触媒は、公知の方法(例えば、US
P4、410、501号公報)で調製することができる。即ち、酸
化ケイ素源としてテトラエチルオルトシリケート、酸化
チタン源としてテトラエチルオルトチタネートを用い、
塩基としてテトラプロピルアンモニウムヒドロキシド
(TPAOH)を用いてゾルを調製し、さらに水熱合成によ
ってチタンシリカライト結晶が得られる。この際、用い
るTPAOH 中にアルカリ金属が含まれていると触媒活性の
低いチタンシリカライトしか得られないことは公知であ
り(B. Notari, Stud. Surf. Sci. Catal., 37 343 (19
91) )、従って、実質的にアルカリ金属を含有しないTP
AOH を使用することが良好な初期活性を得るために重要
である。また、このようにして調製したチタンシリカラ
イト触媒を、さらに酢酸ナトリウム、リン酸水素ナトリ
ウム、炭酸ナトリウムなどの水溶性の塩基によって処理
し、触媒上の酸点を中和することによってエポキシ生成
物の加水分解或いは加溶媒分解を抑制するなどの公知の
方法(特公平8-16105 号)を用いることも可能であるが
必須ではない。このような処理の有無に関わらず、触媒
に含まれるナトリウム濃度は100ppm以下であることが望
ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The titanium silicalite used in the present invention has a composition formula xTiO2. (1-x) SiO2 (0.0005 <x
<0.5, preferably 0.0005 <x <0.04), and ZSM-5
Has the same MFI structure (IUPAC code name). Such a titanium silicalite catalyst can be obtained by a known method (for example, US Pat.
P4, 410, 501). That is, using tetraethyl orthosilicate as a silicon oxide source and tetraethyl orthotitanate as a titanium oxide source,
A sol is prepared using tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) as a base, and titanium silicalite crystals are obtained by hydrothermal synthesis. At this time, it is known that if the used TPAOH contains an alkali metal, only titanium silicalite having a low catalytic activity can be obtained (B. Notari, Stud. Surf. Sci. Catal., 37 343 (19)
91)) and therefore TP substantially free of alkali metals
The use of AOH is important for obtaining good initial activity. Further, the titanium silicalite catalyst thus prepared is further treated with a water-soluble base such as sodium acetate, sodium hydrogen phosphate, and sodium carbonate to neutralize acid sites on the catalyst, thereby producing an epoxy product. A known method such as suppression of hydrolysis or solvolysis (Japanese Patent Publication No. 8-16105) can be used, but is not essential. Regardless of the presence or absence of such treatment, the concentration of sodium contained in the catalyst is desirably 100 ppm or less.

【0006】チタノシリケート触媒の量は、反応様式に
よってかなり変わり得るが、スラリー系で使用するとき
には、通常、反応混合物中の濃度として、0.1 〜20重量
%の範囲が適当であり、より好ましくは、0.5 〜10重量
%の範囲である。固定床流通反応系においては見かけ上
これより大きな触媒量を用いることになる。
[0006] The amount of titanosilicate catalyst can vary considerably depending on the reaction mode, but when used in a slurry system, it is usually appropriate that the concentration in the reaction mixture be in the range of 0.1 to 20% by weight, more preferably , 0.5 to 10% by weight. In a fixed bed flow reaction system, an apparently larger amount of catalyst will be used.

【0007】反応溶媒としては、水及び過酸化水素とオ
レフィン化合物の相溶媒となり、反応に不活性である物
質群の中から選ばれる。そのような物質として、アルコ
ール、ケトン、エーテル、グリコール等を例示すること
ができ、具体的には、メタノール、エタノール、1-プロ
パノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノー
ル、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、
メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、
エチルイソプロピルケトン、テトラヒドロフラン、1 、
4-ジオキサン、エチレングリコールなどを挙げることが
できる。また、これらの物質を適当な割合で混合したも
のを溶媒として用いることも可能である。
[0007] The reaction solvent is selected from a group of substances which are phase solvents for water and hydrogen peroxide and the olefin compound and are inert to the reaction. Examples of such a substance include alcohols, ketones, ethers, and glycols.Specifically, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, Diethyl ketone,
Methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone,
Ethyl isopropyl ketone, tetrahydrofuran, 1,
Examples thereof include 4-dioxane and ethylene glycol. Further, a mixture of these substances at an appropriate ratio can be used as a solvent.

【0008】溶媒量には適当な範囲が存在する。溶媒量
が少なすぎると反応の進行とともに反応混合物が有機層
と水層に分離し、主に水層中で進行するエポキシ化合物
の加水分解反応の影響が大きくなる場合があり好ましく
ない。一方、溶媒量が多すぎると反応速度の低下や、エ
ポキシ化合物の反応溶液中濃度が低くなるために、多量
の溶媒を除去するためのエネルギーコストが大きくなり
すぎて経済的でない。従って、溶媒量は反応成績が維持
できる必要最小量が好ましい。そのような溶媒量は用い
るオレフィン化合物やオレフィン化合物と過酸化水素の
モル比などによっても変わり得るが、通常、反応混合物
総量に対して5 〜80重量%、より好ましくは15〜50重量
%の範囲から選択される。
[0008] There is an appropriate range for the amount of solvent. If the amount of the solvent is too small, the reaction mixture is separated into an organic layer and an aqueous layer with the progress of the reaction, and the effect of the hydrolysis reaction of the epoxy compound, which mainly proceeds in the aqueous layer, is not preferable. On the other hand, if the amount of the solvent is too large, the reaction rate decreases and the concentration of the epoxy compound in the reaction solution decreases, so that the energy cost for removing a large amount of the solvent becomes too large, which is not economical. Therefore, it is preferable that the amount of the solvent is the minimum amount required to maintain the reaction results. The amount of such a solvent may vary depending on the olefin compound used and the molar ratio of the olefin compound to hydrogen peroxide, but is usually in the range of 5 to 80% by weight, more preferably 15 to 50% by weight, based on the total amount of the reaction mixture. Is selected from

【0009】本発明では、反応液中のナトリウム濃度が
1ppm以下の範囲にあることを特徴とするものである。ナ
トリウムの混入源として、溶媒、オレフィン化合物、過
酸化水素、触媒、反応器などがあるが、これらの合計と
しての濃度が1ppm以下であれば効果が得られる。これら
の中でも、継続的に反応系に添加される原料過酸化水素
から混入するナトリウムの寄与が最も大きく、従って、
原料過酸化水素中のナトリウム濃度が2ppm以下のものを
用いることによって上記の溶液中ナトリウム濃度が達成
される場合が多い。一般に、工業的に入手可能な35重量
%、60重量%、70重量%等の濃度の過酸化水素水には、
過酸化水素の触媒的な分解を抑制する目的で種々の安定
剤が添加されている。代表的な安定剤として、例えば、
ピロリン酸ナトリウム、スズ酸ナトリウム等が公知であ
る(Kirk-Othmer, Encyclopediaof Chemical Technolog
y, 3rd ed., vol. 13, p.14)。本発明では、これらの
安定剤等に由来するナトリウム濃度が2ppm以下、より好
ましくは1ppm以下であるような過酸化水素水を用いるこ
とによって、長期にわたる再生、反応の繰り返しによっ
ても触媒活性の劣化がほとんどなく、従って製造コスト
に占める触媒の割合が小さく経済性に優れるプロセスと
することができる。
In the present invention, the sodium concentration in the reaction solution is
It is characterized by being in the range of 1 ppm or less. Solvents, olefin compounds, hydrogen peroxide, catalysts, reactors, and the like can be used as sources of sodium contamination. If the total concentration of these is 1 ppm or less, the effect can be obtained. Among these, the largest contribution of sodium mixed in from the raw material hydrogen peroxide continuously added to the reaction system,
In many cases, the above-mentioned sodium concentration in the solution is achieved by using a raw material having a sodium concentration of 2 ppm or less in hydrogen peroxide. In general, industrially available concentrations of 35% by weight, 60% by weight, 70% by weight of hydrogen peroxide solution include:
Various stabilizers have been added for the purpose of suppressing the catalytic decomposition of hydrogen peroxide. As typical stabilizers, for example,
Sodium pyrophosphate, sodium stannate and the like are known (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technolog
y, 3rd ed., vol. 13, p.14). In the present invention, by using hydrogen peroxide such that the sodium concentration derived from these stabilizers and the like is 2 ppm or less, more preferably 1 ppm or less, regeneration over a long period of time, deterioration of the catalyst activity even by repeated reaction is reduced. There is almost no catalyst, so that the ratio of the catalyst to the production cost is small, and the process can be economically excellent.

【0010】このようなナトリウム化合物の含有量が小
さい過酸化水素水は、次にような方法で得られる。即
ち、ナトリウム化合物等を含む工業用過酸化水素を蒸留
することによって、ナトリウム化合物等を実質的に含ま
ない過酸化水素水を得、それを公知の方法で適当な濃度
に調整することによって当発明の目的に使用できる過酸
化水素とすることができる。或いはより簡便な方法とし
て、工業用過酸化水素水を適当なイオン交換樹脂を通す
公知の方法によって溶存するナトリウム等のカチオン類
を除去した過酸化水素を得ることができる。
[0010] Such a hydrogen peroxide solution having a small content of the sodium compound is obtained by the following method. That is, by distilling industrial hydrogen peroxide containing a sodium compound or the like, a hydrogen peroxide solution substantially free of a sodium compound or the like is obtained, and by adjusting it to an appropriate concentration by a known method, the present invention is achieved. Hydrogen peroxide that can be used for the above purpose. Alternatively, as a simpler method, hydrogen peroxide from which dissolved cations such as sodium have been removed can be obtained by a known method of passing an industrial hydrogen peroxide solution through an appropriate ion exchange resin.

【0011】本発明によってエポキシ化されるオレフィ
ン化合物は、少なくとも1 個のエチレン性不飽和官能基
を有する非環式及び環式有機化合物である。好ましいオ
レフィン化合物としては、3 〜20の炭素原子を含むもの
である。オレフィン化合物の例としては、プロピレン、
1-ブテン、2-ブテン、イソプレン、1-ヘキセン、1-オク
テン、1−オクタデセン、アリルアルコ−ルなどを挙げ
ることができる。またこれらは単独でも2種類以上を混
合して用いても良い。
The olefin compounds to be epoxidized according to the invention are acyclic and cyclic organic compounds having at least one ethylenically unsaturated functional group. Preferred olefin compounds are those containing 3 to 20 carbon atoms. Examples of olefin compounds include propylene,
Examples thereof include 1-butene, 2-butene, isoprene, 1-hexene, 1-octene, 1-octadecene, and allyl alcohol. These may be used alone or in combination of two or more.

【0012】添加する過酸化水素の量は、オレフィン化
合物に対してモル比で過剰に用いることもできるし、オ
レフィン化合物を過剰に用いることもできる。オレフィ
ン化合物/ 過酸化水素モル比の好ましい範囲は0.9 〜5
、より好ましくは1.5 〜3 である。本発明は、触媒、
溶媒、並びにオレフィン化合物を反応器に入れ、ここに
過酸化水素を加えて反応を開始する、いわゆるバッチ反
応方式とすることもできるし、溶媒、オレフィン化合
物、過酸化水素を連続的に反応器に導入し反応液を同時
に抜き出す、いわゆる連続反応方式も可能である。
[0012] The amount of hydrogen peroxide to be added can be used in excess in molar ratio with respect to the olefin compound, or the olefin compound can be used in excess. The preferred range of the olefin compound / hydrogen peroxide molar ratio is 0.9 to 5
And more preferably 1.5 to 3. The present invention provides a catalyst,
A so-called batch reaction system in which a solvent and an olefin compound are put into a reactor and hydrogen peroxide is added thereto to start a reaction, or a so-called batch reaction method can be used, or a solvent, an olefin compound and hydrogen peroxide are continuously fed into the reactor A so-called continuous reaction system in which the reaction solution is introduced and the reaction solution is simultaneously withdrawn is also possible.

【0013】本発明において、エポキシ化反応は大気圧
下で実施できるが、オレフィン化合物が反応温度でガス
状である場合には、それを液相中に溶解させるのに十分
な圧力を保つことが好ましく、通常、1 〜100 気圧で実
施される。反応温度は0 〜150 ℃の範囲が好ましく、さ
らに好ましくは20〜100 ℃の範囲である。
In the present invention, the epoxidation reaction can be carried out under atmospheric pressure, but when the olefin compound is gaseous at the reaction temperature, it is necessary to maintain a pressure sufficient to dissolve it in the liquid phase. Preferably, it is usually carried out at 1 to 100 atm. The reaction temperature is preferably in the range of 0 to 150 ° C, more preferably 20 to 100 ° C.

【0014】触媒は反応に使用する毎に徐々に劣化し、
初期の活性を示さなくなるため、再生操作に付する。再
生操作としては、焼成、或いは溶媒による洗浄等が公知
であるが、溶媒による洗浄のみでは初期活性を完全に回
復することが困難であるため、焼成による再生法、或い
は溶媒洗浄と焼成の組合せが好ましい。焼成による再生
においては、反応液から濾過した触媒に付着した有効成
分を洗浄によって回収して乾燥後、400 〜600 ℃で酸素
含有気体の雰囲気下で焼成によって再生する。焼成温度
が600 ℃より高いと、ゼオライトの結晶構造が破壊さ
れ、いわゆるシンタリング現象を生じる場合がある。一
方、400 ℃より低い温度では触媒の再生が十分でない。
好ましい温度範囲としては500 〜550 ℃である。
The catalyst gradually degrades each time it is used in the reaction,
Since it does not show the initial activity, it is subjected to a reproducing operation. As the regeneration operation, baking or washing with a solvent is known, but it is difficult to completely restore the initial activity only by washing with a solvent. Therefore, a regeneration method by baking, or a combination of solvent washing and baking is used. preferable. In the regeneration by calcination, the active component adhering to the catalyst filtered from the reaction solution is recovered by washing, dried, and then regenerated by calcination at 400 to 600 ° C. in an oxygen-containing gas atmosphere. If the firing temperature is higher than 600 ° C., the crystal structure of zeolite may be destroyed, and a so-called sintering phenomenon may occur. On the other hand, at temperatures lower than 400 ° C., regeneration of the catalyst is not sufficient.
The preferred temperature range is 500-550 ° C.

【0015】[0015]

【実施例】以下に本発明を実施例によって具体的に説明
するが、本発明の内容はこれらによっていかなる意味に
おいても限定されるものではない。 参考例(チタノシリケート触媒調製方法) テトラエチルオルトシリケート375 gとテトラエチルオ
ルトチタネート10.3gを、3リットル の四つ口セパラブルフ
ラスコに入れ、窒素気流下、滴下ポンプを用いて20重量
%テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド水溶液648
gを5.4 g/ 分の速度で滴下した。滴下の間中、反応液
温度は20℃で一定となるように調節した。滴下終了後も
しばらく撹拌を続け、加水分解を完全に進行させた後、
反応温度を80℃に加熱し加水分解で生成したエタノール
を反応液から留去し、透明なゾルを得た。得られたゾル
に蒸留水290gを加え、溶液全体の重量を885gとしてS
US316製の3リットルオートクレーブに充填率30%で充填し
た。オートクレーブ内の気体を窒素で置換した後、密閉
して170 ℃に2日間加熱後、210 ℃に昇温してさらに2
日間210 ℃に保持した後、室温に冷却した。白色固体を
含む液を遠心分離器を用いて3000rpm で20分間遠心分離
を行い、ほぼ透明な上澄み液と白色のチタノシリケート
粒子とに分離した。得られた白色チタノシリケート粒子
を蒸留水で洗浄後、乾燥し、電気炉で空気中、550 ℃で
6 時間焼成処理を行い、91.7gのチタノシリケート触媒
を得た。得られた結晶性チタノシリケート中のSi/Ti 比
を蛍光X線法により求めたところ66であった。
EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the contents of the present invention are not limited in any way by these examples. Reference Example (Method for Preparing Titanosilicate Catalyst) 375 g of tetraethylorthosilicate and 10.3 g of tetraethylorthotitanate were placed in a three-liter four-neck separable flask, and 20% by weight of tetrapropylammonium was added using a dropping pump under a nitrogen stream. Hydroxide aqueous solution 648
g was dropped at a rate of 5.4 g / min. During the addition, the temperature of the reaction solution was adjusted to be constant at 20 ° C. Stirring is continued for a while after the completion of the dropwise addition, and the hydrolysis is allowed to proceed completely.
The reaction temperature was heated to 80 ° C., and ethanol produced by the hydrolysis was distilled off from the reaction solution to obtain a transparent sol. 290 g of distilled water was added to the obtained sol, and the total weight of the solution was 885 g, and
A 3 liter autoclave made of US316 was filled at a filling rate of 30%. After the gas in the autoclave was replaced with nitrogen, the autoclave was closed and heated to 170 ° C. for 2 days, and then heated to 210 ° C. for 2
After maintaining at 210 ° C. for a day, it was cooled to room temperature. The liquid containing the white solid was centrifuged at 3000 rpm for 20 minutes using a centrifugal separator to separate an almost transparent supernatant liquid and white titanosilicate particles. The obtained white titanosilicate particles are washed with distilled water, dried, and heated in an electric furnace at 550 ° C. in air.
The calcining treatment was performed for 6 hours to obtain 91.7 g of a titanosilicate catalyst. The Si / Ti ratio in the obtained crystalline titanosilicate was 66 as determined by X-ray fluorescence.

【0016】実施例1 200ml フラスコに上の参考例で調製した触媒3.56g、1-
オクテン50.0g、メタノール30.0g、及びメチルエチル
ケトン30.0gを仕込み、撹拌機、温度計、還流冷却管を
装着し、61℃の水浴中で加熱した。溶液の温度が60℃に
なった時点で工業用過酸化水素を蒸留することによって
得たナトリウム濃度が0.1ppmの60重量%過酸化水素水の
滴下を開始し、40分をかけて5.05gを滴下した。滴下終
了後さらに10分間撹拌を続けた後、触媒を濾過し反応を
終了させた。濾液について残存過酸化水素、1-オクテン
オキサイドをそれぞれヨウ素滴定、ガスクロマトグラフ
ィによって分析、定量した。濾過した触媒は空気中で55
0℃、2時間焼成し再生処理を行い、次の反応に使用し
た。結果を表1 に示す。触媒活性(過酸化水素転化率)
は1バッチから3バッチまで全く変化が見られず、経時
的な劣化はない。また、反応の選択率の低下も見られな
かった。
Example 1 In a 200 ml flask, 3.56 g of the catalyst prepared in the above reference example, 1-
Octene 50.0 g, methanol 30.0 g, and methyl ethyl ketone 30.0 g were charged, fitted with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser, and heated in a 61 ° C. water bath. When the temperature of the solution reached 60 ° C., the sodium concentration obtained by distilling the industrial hydrogen peroxide was started to be dropped at 60% by weight of a hydrogen peroxide solution having a concentration of 0.1 ppm of 0.1 ppm, and 5.05 g was added over 40 minutes. It was dropped. After stirring was continued for another 10 minutes after the completion of the dropwise addition, the catalyst was filtered to terminate the reaction. The filtrate was analyzed and quantified for residual hydrogen peroxide and 1-octene oxide by iodine titration and gas chromatography, respectively. Filtered catalyst in air 55
It was baked at 0 ° C. for 2 hours to perform a regeneration treatment, and used for the next reaction. Table 1 shows the results. Catalyst activity (hydrogen peroxide conversion)
Does not show any change from 1 batch to 3 batches and does not deteriorate with time. Also, no decrease in the selectivity of the reaction was observed.

【0017】比較例1 ナトリウムを25ppm含有する60重量%過酸化水素を用い
た他は実施例1 と同様の操作を行った。溶液中のナトリ
ウム濃度は1.2ppmであった。表1 に示すように、焼成後
の過酸化水素転化率が顕著に低下し、焼成によってもと
の特性に復帰しなかった。
Comparative Example 1 The same operation as in Example 1 was performed except that 60% by weight of hydrogen peroxide containing 25 ppm of sodium was used. The sodium concentration in the solution was 1.2 ppm. As shown in Table 1, the conversion of hydrogen peroxide after calcination was remarkably reduced, and did not return to the original characteristics by calcination.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】実施例2 200ml フラスコに上の参考例で調製した触媒3.16g、1-
ヘキセン40.0g、メタノール30.0g、及びメチルエチル
ケトン30.0gを仕込み、撹拌機、温度計、還流冷却管を
装着し、60℃の水浴中で加熱した。溶液の温度が50℃に
なった時点で工業用過酸化水素を蒸留することによって
得たナトリウム濃度が0.1ppmの60重量% 過酸化水素水の
滴下を開始し、60分をかけて5.45gを滴下した。滴下終
了後さらに30分間撹拌を続けた後、触媒を濾過し反応を
終了させた。濾液について残存過酸化水素、1-ヘキセン
オキサイドをそれぞれヨウ素滴定、ガスクロマトグラフ
ィによって分析、定量した。濾過した触媒は空気中で55
0 ℃、2 時間焼成し再生処理を行い、次の反応に使用し
た。結果を表2に示す。焼成によって触媒は完全にもと
の特性に復帰していた。
Example 2 In a 200 ml flask, 3.16 g of the catalyst prepared in the above Reference Example, 1-
Hexene (40.0 g), methanol (30.0 g), and methyl ethyl ketone (30.0 g) were charged, fitted with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser, and heated in a 60 ° C. water bath. At the time when the temperature of the solution reached 50 ° C., the sodium concentration obtained by distilling the industrial hydrogen peroxide was 0.1 ppm, and the dropping of 60% by weight aqueous hydrogen peroxide was started, and 5.45 g was added over 60 minutes. It was dropped. After stirring was continued for another 30 minutes after the completion of the dropwise addition, the catalyst was filtered to terminate the reaction. The filtrate was analyzed and quantified for residual hydrogen peroxide and 1-hexene oxide by iodine titration and gas chromatography, respectively. Filtered catalyst in air 55
It was baked at 0 ° C for 2 hours to perform a regeneration treatment, and used for the next reaction. Table 2 shows the results. By the calcination, the catalyst was completely restored to the original characteristics.

【0020】比較例2 ナトリウムを25ppm含有する60重量%過酸化水素を用いた
他は実施例2 と同様の操作を行った。溶液中のナトリウ
ム濃度は1.3ppmであった。表2 に示すように、焼成毎に
過酸化水素転化率が徐々に低下し、触媒の劣化が認めら
れた。
Comparative Example 2 The same operation as in Example 2 was performed except that 60% by weight of hydrogen peroxide containing 25 ppm of sodium was used. The sodium concentration in the solution was 1.3 ppm. As shown in Table 2, the conversion of hydrogen peroxide gradually decreased with each firing, and deterioration of the catalyst was observed.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】実施例3 200mlフラスコに前記参考例で調整した触媒2.9
0g、塩化アリル50.0g、メタノール25.0gを
仕込み、攪拌機、温度計、還流冷却管を装着し、45℃
の水浴中で加熱した。溶液が約50℃で還流を始めた時
点で、工業用過酸化水素を蒸留することによって得たナ
トリウム濃度が、0.1ppmの60重量%過酸化水素
水の滴下を開始し、40分をかけて18.5gを滴下し
た。滴下終了後さらに10分間攪拌を続けた後、触媒を
濾過し反応を終了させた。櫓液について残存過酸化水
素、エピクロルヒドリンをそれぞれヨウ素滴定、ガスク
ロマトグラフィーにより分析し、定量した。濾過した触
媒はそのままさらにもう1バッチ反応に用いた後、空気
中で550℃、2時間焼成し再生処理を行い、次のサイ
クルに使用した。結果を表3に示す。焼成によって触媒
は完全にもとの特性に復帰していた。
Example 3 2.9 Catalyst prepared in the above reference example in a 200 ml flask
0 g, 50.0 g of allyl chloride, and 25.0 g of methanol, and equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser.
Heated in a water bath. When the solution started to reflux at about 50 ° C., the sodium concentration obtained by distilling the industrial hydrogen peroxide started dropping 0.1 ppm of 60% by weight aqueous hydrogen peroxide, and it took 40 minutes. 18.5 g was added dropwise. After stirring was continued for another 10 minutes after the completion of the dropwise addition, the catalyst was filtered to terminate the reaction. The remaining hydrogen peroxide and epichlorohydrin were analyzed and quantified by iodine titration and gas chromatography, respectively. The filtered catalyst was used as it was in another batch reaction, and then calcined in air at 550 ° C. for 2 hours to perform a regeneration treatment, and used in the next cycle. Table 3 shows the results. By the calcination, the catalyst was completely restored to the original characteristics.

【0023】比較例3 ナトリウムを5ppm含有する60重量%過酸化水素を
用いた他は、実施例3と同様の操作を行った。溶液中の
ナトリウム濃度は1.3ppmであった。表3に示すよ
うに、各サイクルにおける2バッチ目の過酸化水素転化
率が顕著に低下し、ナトリウムの影響が顕著にみられ
た。
Comparative Example 3 The same operation as in Example 3 was performed, except that 60% by weight of hydrogen peroxide containing 5 ppm of sodium was used. The sodium concentration in the solution was 1.3 ppm. As shown in Table 3, the conversion of hydrogen peroxide in the second batch in each cycle was significantly reduced, and the effect of sodium was remarkably observed.

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明では、チタンシリカライト触媒存
在下、過酸化水素でオレフィン系炭化水素をエポキシ化
してエポキシ化合物を製造するに際して、反応液中のナ
トリウム濃度、或いは原料として用いる過酸化水素に含
まれるナトリウム化合物含有量を特定値以下とすること
によって、触媒の劣化が抑制されるため、経済性に優れ
る方法となる。
According to the present invention, when an olefinic hydrocarbon is epoxidized with hydrogen peroxide in the presence of a titanium silicalite catalyst to produce an epoxy compound, the sodium concentration in the reaction solution or the hydrogen peroxide used as a raw material is reduced. By setting the content of the sodium compound contained to a specific value or less, the deterioration of the catalyst is suppressed, so that the method is excellent in economic efficiency.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 隆伸 茨城県つくば市和台22番地 三菱瓦斯化学 株式会社総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Takanobu Okamoto 22 Wadai, Tsukuba, Ibaraki Pref.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成式 xTiO2・(1-x)SiO2 (0.0005 <x
<0.04) で表されるチタン含有ゼオライトおよび溶媒の
存在下、オレフィン系炭化水素又はそのハロゲン化物を
過酸化水素でエポキシ化する方法に於いて、反応系中に
存在するナトリウム濃度が1ppm以下の範囲にあることを
特徴とするオレフィン系炭化水素又はそのハロゲン化物
のエポキシ化方法。
1. The composition formula xTiO2. (1-x) SiO2 (0.0005 <x
<0.04) In the method of epoxidizing an olefinic hydrocarbon or its halide with hydrogen peroxide in the presence of a titanium-containing zeolite represented by <0.04), the concentration of sodium present in the reaction system is 1 ppm or less. Epoxidation of olefinic hydrocarbons or halides thereof.
【請求項2】 原料過酸化水素中のナトリウム濃度が2p
pm以下である請求項1記載の方法。
2. The raw material hydrogen peroxide has a sodium concentration of 2 p.
2. The method of claim 1, wherein the value is less than or equal to pm.
【請求項3】 オレフィン系炭化水素又はそのハロゲン
化物が、プロピレン、1-ブテン、2-ブテン、イソプレ
ン、1-ヘキセン、1-オクテン、1−オクタデセン、アリ
ルアルコ−ル、塩化アリルからなる群から選択される1
種以上のものである請求項1 記載の方法。
3. The olefinic hydrocarbon or its halide is selected from the group consisting of propylene, 1-butene, 2-butene, isoprene, 1-hexene, 1-octene, 1-octadecene, allyl alcohol and allyl chloride. Done 1
2. The method of claim 1, wherein the method is more than one species.
【請求項4】 組成式 xTiO2・(1-x)SiO2 (0.0005 <x
<0.04) で表されるチタン含有ゼオライトが、MFI 結晶
構造である請求項1記載の方法。
4. The composition formula xTiO2. (1-x) SiO2 (0.0005 <x
The method according to claim 1, wherein the titanium-containing zeolite represented by <0.04) has an MFI crystal structure.
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