JPH11292804A - エチレンのオキシクロリネーション反応方法 - Google Patents

エチレンのオキシクロリネーション反応方法

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JPH11292804A
JPH11292804A JP10093002A JP9300298A JPH11292804A JP H11292804 A JPH11292804 A JP H11292804A JP 10093002 A JP10093002 A JP 10093002A JP 9300298 A JP9300298 A JP 9300298A JP H11292804 A JPH11292804 A JP H11292804A
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JP
Japan
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catalyst
ethylene
reaction
cupric chloride
particles
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JP10093002A
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English (en)
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Tatsuki Matsushita
達己 松下
Tadaharu Hase
忠晴 羽勢
Tsutomu Kajikuri
勉 梶栗
Takeshi Kubota
武司 窪田
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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】 流動床のエチレンのオキシクロリネーション
反応において、触媒の付着又は凝集を抑制し、好ましく
ない副反応であるエチレンの燃焼が低減し、かつエチレ
ン原単位を向上させて経済的に有利に1,2−ジクロロ
エチレンを製造することである。 【解決手段】 エチレンの流動床式オキシクロリネーシ
ョンに、触媒の塩化第二銅の担体に対する担持量が5〜
15wt%である高活性触媒粒子と0.1〜3wt%で
ある低活性触媒粒子とを混合して使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エチレンからのオ
キシクロリネーションによる1,2−ジクロロエタン製
造に関する。
【0002】
【従来の技術】炭化水素のオキシクロリネーションによ
る塩素化炭化水素の製造、特にエチレンのオキシクロリ
ネーションによる1,2−ジクロロエタンの製造は公知
である。その製造方法は固定床法と流動床法が存在する
が、高い反応熱を有するこの反応は、粒子の激しい流動
による触媒層の均一な温度分布が得られる流動床法で行
われるプロセスが世界的に多く存在する。一般的な運転
方法は、エチレン、塩化水素(HCl)及び酸素又は空
気のような酸素含有気体を原料とした気相反応において
行われ、各原料の供給比は塩化水素2モルに対しエチレ
ンは1〜2モル、酸素は0.5〜1モルの範囲で行われ
ている。反応温度は470〜530°K、反応圧力は0
〜500kPaで行われており、触媒流動部の線速度は
0.2〜0.7m/sで流動層が形成されている。
【0003】流動床法で用いられる触媒は流動可能な坦
体、多くはアルミナ、好ましくはγ−アルミナに塩化第
二銅を坦持したものである。この流動床反応における問
題点として、触媒の粘着性発現による流動性悪化とそれ
による反応成績の低下が挙げられる。触媒の粘着性は反
応時に発現し、触媒表面の活性成分の変化、反応物質の
吸着あるいは生成物の脱離等の現象に起因している。こ
の問題に対して触媒の粘着性を低減する方法として、特
公平3−39740には先ずアルカリ処理した担体に活
性成分を担持する方法が示されており、アルカリ処理は
アルカリ金属、アルカリ土類金属及び貴金属からなる群
より選択した少なくとも1種の金属を0.5〜30重量
%沈着させることである。また特開昭61−86951
には触媒表面の銅の量を制約することにより、触媒表面
での反応を抑制し、触媒間の粘着、凝集を防止する方法
が示されている。この場合、触媒表面の銅濃度を抑える
ためにマグネシウムが加えられ、触媒全体的な銅の濃度
に対して、表面はかなり低い濃度になるよう調製されて
いる。以上2種の方法に関しては、触媒上の余分な活性
点の修飾あるいは粒子間の接触面である表面での活性成
分の削減により触媒の粘着性を低減可能としている。
【0004】また特開昭50−70306には触媒的に
も化学的に不活性な固形物質の粒子の添加が、粘着性を
帯びた触媒粒子を希釈することによって、粒子の付着又
は凝集を防止する方法として示されている。この場合に
は触媒として比表面積200〜350m2 /gの活性化
アルミナに塩化第二銅が坦持されたものを用いており、
不活性な粒子にはガラス又はシリカ、α−アルミナ、ケ
イ酸質砂が対象とされている。これら不活性な粒子は比
表面積が小さく、触媒的にも化学的にも不活性に近いも
のであると考えられる。さらに特開昭56−7354に
は銅化合物が付着した触媒粒子に裸の坦体粒子を混合す
ることにより粘着性を低減させる方法が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、エチレンのオ
キシクロリネーションにおいて、触媒の粘着性を低減す
る方法として、触媒自体の表面での反応量を減らす方法
と反応自体が起こらない不活性粒子を希釈剤に用いる方
法が挙げられる。前者の方法においては、触媒の活性点
を修飾する方法、または担体上において触媒担持量に濃
度差つける方法等いずれも技術的に微妙な調整を要する
方法である。また後者における触媒粒子に不活性な粒子
を混合する方法においては、触媒と混合する粒子は反応
方式が流動床であることにより、物理的に触媒の担体と
同等な物性を有するものが本来好ましい。しかし触媒の
坦体として用いている比表面積160〜350m2 /g
のような粒子は、特にエチレンの燃焼反応に活性がある
ことが確認されており、混合充填することによって、付
着又は凝集を抑制する効果は得られても、添加によって
好ましくない副反応であるエチレンの燃焼が増加し、エ
チレン原単位を悪化させ経済的に不利となる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、触媒の粘
着性を低減し、安定した流動状態及び反応成績の維持を
得るために鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明のエチレンのオキシクロリネ
ーション反応方法は、エチレンの流動床式オキシクロリ
ネーションにおいて、触媒の塩化第二銅の担体に対する
担持量が,5〜15wt%である高活性触媒粒子と0.
1〜3wt%である低活性触媒粒子とを混合使用するこ
とを特徴とするものである。活性成分である塩化第二銅
の担持量が異なる2種類の触媒を調製し、混合使用する
ことにより、高濃度の担持触媒は高活性であるが粘着性
が高く、また、低濃度の担持触媒は低活性であるが粘着
性が低く、これら2種の粒子を適宜混合することにより
触媒層としての粘着性が低減され、且つ、副反応である
エチレンの燃焼の増加も起こることがなく、安定した流
動状態及び反応成績が得られる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の方法で使用する触媒の担
体は、流動可能な粒子で、好ましくはアルミナ、さらに
好ましくはγ−アルミナであり、表面積が160〜50
0m2 /gであるものが望ましい。このような担体に担
持させる活性成分は塩化第二銅であり、担持量により高
活性触媒粒子および低活性触媒粒子を調製し、これらを
混合して用いる。一般に、エチレンのオキシクロリネー
ション反応方法に用いられる塩化第二銅を担持させた触
媒粒子において、通常のプロセスで触媒として用いられ
ている場合、活性成分としての塩化第二銅の担持量は、
5〜15wt%である。本発明で用いる高活性触媒粒子
でも、塩化第二銅の担持量はこれと同程度の担持量であ
り、すなわち5〜15wt%の範囲で有効である。一
方、本発明で用いる低活性触媒粒子は、塩化第二銅の担
持量は0.1〜3wt%の範囲であり、担持量が3wt
%を超えると粘着性が増加し、希釈剤としての効果が極
端に低下する。0.1wt%未満では、表面積が160
〜500m2/gの担体を用いるので、エチレンの燃焼
活性が極端に増加し、エチレン原単位が悪化する。
【0008】触媒粒子の全充填量は反応器の大きさ、あ
るいは触媒能力、負荷、ガス線速等の運転条件により設
定されるが、その全充填粒子中、高活性触媒粒子が50
〜90wt%、好ましくは60〜80wt%の範囲にお
いて存在する状態が本発明の効果を発揮できる。この充
填量には各プロセス及び運転条件により最適値があり、
高活性触媒粒子が少ないと触媒層としての活性が低下
し、反応成績が維持できなくなる。また、高活性触媒粒
子が多いと希釈剤である低活性触媒粒子の粘着性低減効
果が低下し、安定した流動状態が得られなくなる。
【0009】本発明の実施に関しては低活性触媒粒子の
追加、あるいは触媒粒子の抜き出しと低活性粒子の追加
という操作以外、定常的な操作に変化はなく、簡単に適
用できる。例えば既存のプロセスにおいて、本発明の効
果が得られる量の低活性触媒粒子が充填できる余裕が反
応器にあるならば、通常の触媒充填状態に、所定量の低
活性触媒粒子を追加すれば良く、またほとんどのプロセ
スは触媒活性の低下等を考慮して、過剰に触媒を充填し
ているので、低活性触媒粒子の追加分相当量の触媒を抜
き出すことによって充填可能となる。
【0010】
【発明の効果】本発明の方法により反応を行った場合、
触媒粒子の粘着性低減、言い換えれば触媒粒子の流動性
が改善されることにより、流動層の変動が小さくなり、
温度分布の均等化によるホットスポットの減少による選
択率upや、気泡の破裂現象による触媒粒子の飛び出し
減少、あるいは偏流によるエロージョン等の減少が得ら
れ、原単位の向上、その他装置保全においても多くの経
済的なメリットが得られる。
【0011】
【実施例】以下本発明をさらに具体的に説明する。 実施例1 エチレンのオキシクロリネーション装置として、1イン
チ径のガラス製流動床反応装置を用い、触媒は担体に表
面積360m2 /gのγ−アルミナを用いて、塩化第二
銅を10wt%担持した触媒を17.5g(70wt
%)、塩化第二銅を1wt%担持した触媒を7.5g
(30wt%)充填して反応を行った。反応温度は外部
の電気ヒーターで520°Kに制御し、原料ガス組成は
2 2 /O 2 /HCl/N2 =1.6モル/0.6モ
ル/2モル/2.5モルの比で反応部ガス線速が0.0
9m/sで供給し、反応成績の測定を行った。また目視
またはビデオ撮影によって、触媒層の流動性を観察し、
次のような現象が認められた場合は流動性が×という評
価を行い、それ以外は○と判断した。結果を表1に示
す。 (1)触媒の固結(触媒が静止したり、凝集物がみられた
場合) (2)触媒層表面での気泡破裂による触媒粒子の飛び出し
(飛び出し高さは実施例1を基準とする) (3)ガスの吹き抜けるバイパスが見られた場合
【0012】比較例1 反応装置に塩化第二銅を10wt%担持した触媒25g
のみ充填した以外は実施例1と同様に実施した。結果を
表1に示す。
【0013】比較例2 反応装置に塩化第二銅を10wt%担持した触媒を7.
5g(30wt%)と塩化第二銅を1wt%担持した触
媒を17.5g(70wt%)充填した以外は実施例1
と同様に実施した。結果を表1に示す。
【0014】比較例3 反応装置に塩化第二銅を10wt%担持した触媒を2
3.75g(95wt%)、塩化第二銅を1wt%担持
した触媒を1.25g(5wt%)充填した以外は実施
例1と同様に実施した。結果を表1に示す。
【0015】比較例4 反応装置に塩化第二銅を10wt%担持した触媒を1
7.5g(70wt%)、表面積360m2 /gのγ−
アルミナを7.5g(30wt%)充填した以外は実施
例1と同様に実施した。結果を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】実施例2 エチレンのオキシクロリネーション装置として、内径8
0mm、高さ500mm、内部には熱交換器として熱水
を任意の温度で流通できる除熱管を内径6mmのチュー
ブで3pass設置した反応器を用い、外部からはヒー
ターで温度制御を行った。流動触媒には担体に表面積3
60m2 /gのγ−アルミナを用いて、塩化第二銅を1
0wt%担持したものを885g(75wt%)充填
し、塩化第二銅を1wt%担持したものを295g(2
5wt%)混合充填した。原料ガスはC2 4 /O2
HCl/N2 =1.6モル/0.6モル/2モル/2.
5モルの比で反応部ガス線速が0.09m/sで供給
し、反応温度は500°K、反応圧力は250kPaの
条件下で反応を行い、反応成績を測定した。また、流動
性の指標として反応器入口のガス分散器より下流と反応
器出口との差圧を測定し、この値を以下の実施例3及び
比較例5、6において基準とした。結果を表2に示す。
以下の実施例3及び比較例5、6においてはこれと比較
して2倍以上は流動性は×とし、2倍以下を流動性は○
と評価した。
【0018】実施例3 塩化第二銅を10wt%担持した触媒1180g(85
wt%)と塩化第二銅を1wt%担持した触媒210g
(15wt%)を混合充填した以外は実施例2と同様に
行った。結果を表2に示す。
【0019】比較例5 塩化第二銅を10wt%担持した触媒1180g(10
0wt%)のみ充填した以外は実施例2と同様に行っ
た。結果を表2に示す。
【0020】比較例6 塩化第二銅を10wt%担持した触媒885g(75w
t%)と表面積360m2 /gのγ−アルミナ295g
(25wt%)を混合充填した以外は実施例2と同様に
行った。結果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】実施例4 エチレンのオキシクロリネーション装置として、内径4
00mm、高さ3500mm、内部には熱交換器として
熱水を任意の温度で流通できる除熱管を内径70mmの
チューブで3pass設置した反応器で反応を行った。
流動触媒には担体に表面積360m2 /gのγ−アルミ
ナを用いて、塩化第二銅を10wt%担持したものを1
15kg(82wt%)充填し、塩化第二銅を1wt%
担持したものを25kg(18wt%)混合充填した。
原料ガスはC2 4 /O2 /HCl/N2 =1.6モル
/0.6モル/2モル/2.5モルの比で反応部ガス線
速が0.45m/sで供給し、反応温度は500°K、
反応圧力は235kPaの条件下で反応を行い、反応成
績を測定した。また、流動性の指標として触媒層中の差
圧(測定間隔0.8m)を測定し、その値を以下の実施
例5および比較例7、8の基準とし、この2倍以上は流
動性は×とし、2倍以下を流動性は○と評価した。結果
を表3に示す。
【0023】実施例5 塩化第二銅を10wt%担持した触媒140kg(85
wt%)と、塩化第二銅を1wt%担持した触媒25k
g(15wt%)を混合充填とした以外は実施例4と同
様に行った。結果を表3に示す。
【0024】比較例7 塩化第二銅を10wt%担持した触媒を140kg(1
00wt%)のみ充填とした以外は実施例4と同様に行
った。結果を表3に示す。
【0025】比較例8 塩化第二銅を10wt%担持した触媒115kg(82
wt%)と表面積360m2 /gのγ−アルミナ25k
g(18wt%)を混合充填とした以外は実施例4と同
様に行った。結果を表3に示す。
【0026】
【表3】
フロントページの続き (72)発明者 窪田 武司 大阪府高石市高砂1丁目6番地 三井化学 株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレンの流動床式オキシクロリネーショ
    ンにおいて、触媒の塩化第二銅の担体に対する担持量が
    5〜15wt%である高活性触媒粒子と0.1〜3wt
    %である低活性触媒粒子とを混合使用することを特徴と
    するエチレンのオキシクロリネーション反応方法。
  2. 【請求項2】塩化第二銅を担持する担体が、γ−アルミ
    ナであり、その表面積が160〜500m2 /gである
    請求項1記載のエチレンのオキシクロリネーション反応
    方法。
  3. 【請求項3】全触媒粒子中、高活性触媒粒子が、50〜
    90wt%である請求項1記載のエチレンのオキシクロ
    リネーション反応方法。
JP10093002A 1998-04-06 1998-04-06 エチレンのオキシクロリネーション反応方法 Pending JPH11292804A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7585806B2 (en) 2005-11-14 2009-09-08 Oxy Vinyls, Lp Catalyst compositions and process for oxychlorination
CN102049260A (zh) * 2009-10-30 2011-05-11 北京三聚环保新材料股份有限公司 一种微球形乙烯氧氯化催化剂及其制备方法

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