JPH1072403A - 酢酸ビニルの製造法 - Google Patents

酢酸ビニルの製造法

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JPH1072403A
JPH1072403A JP8227146A JP22714696A JPH1072403A JP H1072403 A JPH1072403 A JP H1072403A JP 8227146 A JP8227146 A JP 8227146A JP 22714696 A JP22714696 A JP 22714696A JP H1072403 A JPH1072403 A JP H1072403A
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JP
Japan
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acetate
vinyl acetate
group
catalyst
bismuth
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JP8227146A
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Yasushi Kadowaki
靖 門脇
Hiroshi Uchida
博 内田
Kenichi Sano
健一 佐野
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、エチレン、酸素、および水
を含む酢酸を反応させることによって酢酸ビニルを高活
性、高選択性で酢酸ビニルを合成することにある。 【解決手段】 シリカ上に金属パラジウム、金、酢酸ア
ルカリ塩および周期律表の11族元素、14族元素、1
5族元素、16族元素よりなる群から選ばれた少なくと
も1種の元素を含有する固体触媒の存在下、気相で、エ
チレン、酸素および含水酢酸を反応させて酢酸ビニルに
変換することを特徴とする酢酸ビニルの製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エチレン、酸素お
よび酢酸を気相で反応させ酢酸ビニルを製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】気相において、エチレン、酸素、及び酢
酸から酢酸ビニルを製造する際に用いる触媒に関して
は、従来より多くの報告がある(特開平8−4099
7、特開平8−38900、特開平8−38899、特
開平3−24034、特公昭50−35057、特公昭
47−14209、特公昭46−17203、特公昭5
4−1283、特公昭45−7538)。
【0003】これらの公知の触媒はほとんどがパラジウ
ムを主触媒とし、アルカリ金属またはアルカリ土類金属
ならびに白金、金、銀、銅、鉄、マンガン、アルミニウ
ム、チタン、アンチモン、ビスマス、鉛、セリウム、バ
ナジウム、テルル、クロム、モリブデン、などの金属を
助触媒化合物として用い、これらの触媒成分を通常アル
ミナ、シリカ、活性炭、酸化チタンなどに担持させた三
元系触媒である。
【0004】反応に用いる原料としては通常エチレン、
酸素または酸素含有ガスおよび酢酸を気化器において気
化させて反応に供している。酢酸中の水除去は気液平衡
曲線が近似しているため蒸留操作では困難であるので、
含水酢酸が反応に用いることができれば、極めて有利で
あるが、反応系中に水が存在すると、アセトアルデヒ
ド、炭酸ガス等の副生が多くなるため、酢酸ビニルを収
率よく得るには、酢酸中の水分をできるだけ少なくする
必要があることが知られている(例えば特公昭40−1
2606、オランダ特許第6406336号)。
【0005】水を含む酢酸から酢酸ビニルを製造する方
法も、提案されているが(特公昭45−7538)酢酸
ビニルの選択性をあげるために、低温で反応しなければ
ならず、工業的に満足な酢酸ビニルの生成活性を得るこ
とはできない。以上のように、従来提案された触媒はい
ずれも、反応ガス中に、水が存在する場合には、酢酸ビ
ニルの空時収率が低く、一方望ましくない副生成物であ
る炭酸ガスの選択率が高く、十分な触媒性能を有してい
るとは言いがたい。
【0006】
【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、酸素および水を含む酢酸を反応させる
ことによって、酢酸ビニルを、高活性、高選択性で合成
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、上記の目
的を達成するため、エチレン、酸素、および含水酢酸か
ら酢酸ビニルを製造する際に用いる触媒の性能を高める
べく鋭意研究を行った結果、従来法に比べて空時収率が
高く、また二酸化炭素の選択率が低く、寿命も長い下記
の触媒を見いだし本発明を完成させた。
【0008】すなわち本発明は(a) 金属パラジウム、
(b) アルカリ金属酢酸塩、(c) 周期律表の11族元素
(銅、銀、金)よりなる群から選ばれた少なくとも1種
の元素および(d) 周期律表の14族元素(鉛、スズ、ゲ
ルマニウム)、15族元素(ビスマス、アンチモン、砒
素、リン)、16族元素(テルル、セレン、硫黄)より
なる群から選ばれた少なくとも1種の元素を含有する四
元系触媒の存在下にエチレン、酸素および10〜90モ
ル%の水を含む酢酸を気相で反応させることを特徴とす
る酢酸ビニルの製造法である。
【0009】以下、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は(a) 金属パラジウム、(b) アル
カリ金属酢酸塩、(c) 周期律表の11族元素(銅、銀、
金)よりなる群から選ばれた少なくとも1種の元素およ
び(d) 周期律表の14族元素(鉛、スズ、ゲルマニウ
ム)、15族元素(ビスマス、アンチモン、砒素、リ
ン)、16族元素(テルル、セレン、硫黄)よりなる群
から選ばれた少なくとも1種の元素を含有する四元系触
媒である。
【0010】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、酸素、酢酸及び水蒸気からなり、酢酸
と水蒸気は水を含む酢酸を気化することにより供給され
る。酢酸中の水の量が10モル%未満の場合には、本発
明で用いられる触媒の(d) 成分の効果が発揮されない
(比較例参照)にもかかわらず、10〜90モル%の水
を含む酢酸を用いた場合には、(d) 成分の添加により、
酢酸ビニルの空時収率と選択率が驚くべきことに著しく
改善される。また水の量が90モル%をこえると、酢酸
分圧が下がるため、触媒活性が小さくなるので好ましく
ない。
【0011】(b) 群に属するアルカリ金属酢酸塩として
はナトリウム、カリウム、セシウム、などの酢酸塩があ
げられ、(c) 群に属する元素の中では、銅、金など (d)
群に属する元素の中ではスズ、鉛、アンチモン、ビスマ
ス、セレン及びテルルなどが好ましく使用できる。
【0012】更に触媒性能ならびに実用上とくに好まし
い本発明の触媒としては、(a) 金属パラジウム、(b) 酢
酸カリウム、(c) 銅および金および(d) ビスマス、セレ
ン及びテルルよりなる四元系触媒を挙げることができ
る。
【0013】本発明で用いられる(a) 金属パラジウム、
(b) アルカリ金属酢酸塩、(c) 周期律表の11族元素よ
りなる群から選ばれた少なくとも1種の元素および(d)
周期律表の14族元素、15族元素、16族元素よりな
る群から選ばれた少なくとも1種の元素を含有する触媒
の(a)(b)(c)(d)の組成比は、(a) 1グラム原子:(b)0.0
1 〜200 グラム原子:(c)0.005〜10グラム原子:(d)0.0
05〜10グラム原子が好ましく、特に1グラム原子:0
.1〜100 グラム原子:0.01〜5 グラム原子:0.01〜5
グラム原子においてより好ましい結果を与える。
【0014】本発明で用いられる触媒の調製方法には、
前記触媒組成である限り特に制限はなく、通常の方法に
よって行われるが、触媒成分を多孔質の担体上に保持さ
せて使用するのが好ましい。担体としては例えばシリ
カ、珪藻土、モンモリロナイト、チタニア、活性炭、ア
ルミナ及びシリカアルミナなどの粉末状、球状、ペレッ
ト状その他任意の形状のものが挙げられる。
【0015】前記(a) で表される金属パラジウムの調製
に用いられる原料は、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、酸化パラジウム、硫酸
パラジウム及びテトラクロロパラジウム酸ナトリウムな
どのようにパラジウム金属に転化しうるものおよび金属
パラジウムそのものが用いられる。本触媒に含有するパ
ラジウムは金属パラジウムが好適であり、通常上記担体
にパラジウム塩を担持し、その後還元して得ることが好
ましい。
【0016】触媒中のパラジウムの含有量は、通常0.01
〜6 重量%の範囲内であるのが好ましく、更に好ましく
は0.1 〜2 重量%の範囲である。パラジウム含有量が6
重量%以上でも反応は十分進行するが、パラジウムが高
価なために経済的ではなく、実用上好ましくない。
【0017】(b) 群のアルカリ金属酢酸塩としては酢酸
カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸リチウム、酢酸ルビジ
ウムおよび酢酸セシウムがあげられ、場合によってはア
ルカリ土類金属の酢酸塩も使用しうるが、酢酸カリウム
が特に好適であり、その担持量としては0.1 〜20重量
%、好ましくは1.0 〜10重量%であることが望ましい。
【0018】(c) 群に属する元素(銅、銀、金)の触媒
調製に用いられる原料は特に限定されるものではなく塩
化銅、塩化金酸などのハロゲン化物、硝酸銅、硝酸銀等
の硝酸塩等が代表的な例であり、その担持量としては通
常0.01〜10重量%の範囲であることが望ましい。
【0019】また、(d) 群に属する元素(錫、鉛、アン
チモン、ビスマス、セレン及びテルルなど)の触媒調製
に用いられる原料は特に限定されるものではなく、塩化
テルル、塩化セレン、塩化アンチモン、塩化ビスマス等
のハロゲン化物、酸化テルル、酸化セレン、酸化アンチ
モン、酸化ビスマス等の酸化物、硝酸ビスマス、硝酸鉛
等の硝酸塩、酢酸錫、酢酸鉛等の酢酸塩、テルル酸、亜
テルル酸、亜テルル酸カリウム、アンチモン酸カリウ
ム、硫化アンチモン、硫化ビスマス等が代表的な例であ
り、その担持量としては、通常0.01〜30重量%の範囲で
あることが好ましい。
【0020】本発明の方法において、エチレン、酸素お
よび含水酢酸を気相で反応させて酢酸ビニルを製造する
際、反応温度は100 〜250 ℃であるが、好ましくは140
〜200 ℃であることが実用上有利である。また、反応圧
力は設備の点から0 〜30kg/cm2G であることが実用上有
利であるが、更に好ましくは1 〜10kg/cm2G の範囲であ
る。
【0021】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、酸素、酢酸および水蒸気からなり、必要
に応じて窒素、二酸化炭素または希ガスなどを希釈剤と
して使用することもできる。かかる供給ガス全量に対し
て、エチレンは2 〜80容量%、好ましくは5 〜50容量%
の割合となる量で、酸素は1 〜15容量%、好ましくは3
〜10容量%の割合となる量で、また酢酸は2 〜30容量
%、好ましくは3 〜10容量%の割合となる量で反応系に
供給される。
【0022】本発明の方法を実施するに当たり、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
供給できるが、反応ガスを循環させる場合には一般に高
濃度、好適には99%以上の酸素を用いるほうが有利であ
る。
【0023】反応混合ガスは、標準状態において空間速
度(SV)は100 〜10000 hr-1、特に300 〜5000hr-1で触媒
に通すのが好ましい。反応形式としては、固定床、流動
床などの形式を採りうるが、耐食性を有する反応間に前
述の触媒を充填をした固定床を採用することが実用上有
利である。
【0024】
【実施例】以下に実施例により本発明を説明をさらに具
体的に説明する。 実施例1 テトラクロロパラジウム酸ナトリウム5gおよびテトラク
ロロ金酸四水和物0.65g を含む水溶液に、シリカ担体
(5mm φ)250cc を浸し、全量吸水させた後、メタケイ
酸ナトリウム16g を含む水溶液200ml 中に加え、20h 静
置させた。その後、ヒドラジン一水和物9.5gを添加し、
テトラクロロパラジウム酸ナトリウムおよびテトラクロ
ロ金酸四水和物を金属に還元し、水洗した後、110 ℃で
4時間乾燥した。その後、酢酸錫0.20g の水溶液中に上
記金属パラジウムおよび金を含む担体を投入し、全液を
吸収させた後、110 ℃で4時間乾燥した。その後、酢酸
カリウム8.25g を含有する水溶液中に上記の金属パラジ
ウムを含む担体を投入し、全液を吸収させた後、110 ℃
で4時間乾燥した。
【0025】得られた触媒25mlを反応管に充填し、反応
温度170℃、反応圧力は8kg/cm2Gでエチレン、酸
素、酢酸、水、窒素の比率が60:4:15:15:6
の割合に混合したガス供給を流速55Nl/hにて導入
し反応を行った。生成したガスを冷却し、凝縮した反応
捕集液をガスクロマトグラフィーにて分析した。反応結
果は、酢酸ビニルの空時収率261.9g/lh、選択
率82.8%、炭酸ガスの選択率17.2%であった。
【0026】実施例2 実施例1で酢酸錫0.20g の代わりに塩化ビスマス0.18g
を使用したこと以外実施例1と同じにした。反応結果
は、酢酸ビニルの空時収率283.5g/lh、選択率
86.5%、炭酸ガスの選択率13.5%であった。
【0027】実施例3 実施例1で酢酸錫0.20g の代わりに亜テルル酸カリウム
0.15g を使用したこと以外は実施例1と同じにした。反
応結果は、酢酸ビニルの空時収率292.1g/lh、
選択率88.1%、炭酸ガスの選択率11.9%であっ
た。
【0028】実施例4 実施例3でテトラクロロ金酸四水和物0.65g の代わりに
塩化銅1.35g を使用したこと以外は実施例3と同じにし
た。反応結果は、酢酸ビニルの空時収率252.4g/
lh、選択率82.1%、炭酸ガスの選択率17.9%
であった。
【0029】実施例5 実施例3で酢酸カリウム8.25g の代わりに酢酸セシウム
10.5g を使用したこと以外は実施例3と同じにした。反
応結果は、酢酸ビニルの空時収率265.9g/lh、
選択率81.7%、炭酸ガスの選択率18.3%であっ
た。
【0030】比較例1 実施例1で酢酸錫0.20g を添加したというところを省い
たこと以外実施例1と同じにした。反応結果は、酢酸ビ
ニルの空時収率172.3g/lh、選択率70.5
%、炭酸ガスの選択率29.4%であった。
【0031】実施例1〜5および比較例1の結果を表1
に示す。
【表1】
【0032】
【発明の効果】ガス中の水濃度が高い条件下で高活性、
高選択率、長寿命で酢酸ビニルを製造する触媒を見いだ
し完成させた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 金属パラジウム、(b) アルカリ金属
    酢酸塩、(c) 周期律表の11族元素よりなる群から選ば
    れた少なくとも1種の元素および(d) 鉛、スズ、ゲルマ
    ニウム、ビスマス、アンチモン、砒素、リン、テルル、
    セレンおよび硫黄よりなる群から選ばれた少なくとも1
    種の元素を含有する触媒の存在下にエチレン、酸素およ
    び10〜90モル%の水を含む酢酸を気相で反応させる
    ことを特徴とする酢酸ビニルの製造法。
  2. 【請求項2】 (a) 金属パラジウム、(b) 酢酸カリウ
    ム、(c) 銅又は金および(d) ビスマス、セレンおよびテ
    ルルよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素を担
    体上に担持させた触媒である請求項1記載の製造法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990088442A (ko) * 1998-05-22 1999-12-27 데이 수잔 자넷 비닐아세테이트제조용촉매및그의용도
JP2002516748A (ja) * 1998-06-02 2002-06-11 セラニーズ・インターナショナル・コーポレーション 金属パラジウム、銅および金を含む酢酸ビニル触媒およびその製造方法

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