JPS5859928A - ブタジエンの製造法 - Google Patents

ブタジエンの製造法

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JPS5859928A
JPS5859928A JP56157814A JP15781481A JPS5859928A JP S5859928 A JPS5859928 A JP S5859928A JP 56157814 A JP56157814 A JP 56157814A JP 15781481 A JP15781481 A JP 15781481A JP S5859928 A JPS5859928 A JP S5859928A
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mountain
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淑江 北山
Takeo Wada
和田 猛郎
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エタノールを加熱下、バナジウムを添着し九
山皮触媒と接触せしめることからなるブタジェンの新規
製造法に関する。
近年、石油から誘導される化学工業原料に代ってアルコ
ール類、特にエタノールを原料として化学工業原料を大
量に供給しようとする試みが注目されはじめ、九とえば
エタノールを用い、これを特殊な触媒と接触せしめると
とKより、−挙にブタジェンに変換する技術の確立が切
望されている。
従来、アルコールを原料として、直接ブタジェンを製造
する方法としては、たとえば触媒としてム1203・Z
nO(6o : 4 G )を用いる方法が提案されて
いる〔ジャーナル・オプ・キャタリスト第5巻152頁
(1967年)〕が、かかる方法は触媒を安定に製造す
る技術や触媒自体の熱安定性にも課題が残されてお)、
未だ実用に供されていないのが現状である。
本発明者らは、かかる事情に鑑み、エタノールを簡便、
かつ工業的に有利な方法でブタジェンに転換しうる触媒
について研冑を重ねえ結果、エタノールを加熱下、山皮
触媒、まえはマンガンを添着した山皮と接触せしめると
とによシ、きわめて容易に、かつ高純度にブタジェンを
製造しうろことを見い出し特願昭55−178281と
して特許出願したが、更に鋭意検討を加え、山皮触媒に
バナジウムを添着せしめることによシ、山皮自体を触媒
として用いる場合に比ベプタνエンへの転化率が大幅に
向上し、さらにマンガンを添着した山皮触媒と比べても
反応速度が著しく促進されるという知見を得、本発明を
完成するに至つ九。
すなわち、本発明は、エタノールを加熱下、バナジウム
を添着し九山皮触媒と接触せしめることを特徴とするブ
タジェンの製造法である。
本発明でいう山皮とは、通常、Tランテンコルク、マウ
ンテンVザー、マウンテンウッドなどと呼ばれる一群の
多孔性針状の粘土類であシ、かかる粘土類には、たとえ
ば珪酸マダネVクムとじてのセビオツイト、珪酸アルミ
ニウム、マグネVつふとしてのアタパルジャイF、バリ
ゴルスカイFなどがある。このうち、セビオツイトは、
通常一般式Mg8(81□、〕03゜(OH)4(H2
O)4・Ba2oで示される粘土でh〉、本発明の最も
好ましい山皮の−)として挙げられる。これら山皮は、
通常、九とえば山皮原石を水などの分散媒中で破砕して
、分散媒中に山皮を分散させ、分散し九山皮をブイ声!
−で集めて、成彫し、屯し必要ならばさらに繊維をほぐ
し、乾燥させることによシ得ることができる。を丸、合
成されたマグネVニームトリVリケーFも本発明の山皮
に含まれる。
本発明での触媒はかかる山皮にバナジウムを添着せしめ
たものをいう。山皮にバナジウムを添着せしめる方法と
しては、通常のバナジウム添着法を用いる。例えば、バ
ナジウムの水又は有機f#縄への可溶性の塩を選択し、
これに山皮を投入して、均一に含浸させ、水又は溶媒を
蒸発乾固した後、空気中で焼成してバナジウムを添着し
九山皮触謀を得る事ができる。バナジウムの水又は溶媒
への可溶性の塩としては、修酸水溶液中にメタバナジン
酸アンモニウム等のバナジウムの塩を溶かす方法、又は
オキシンニー酸バナジウムを水や溶媒に溶かす方法、バ
ナジン酸ナトリウムを水に溶かす方法等がとられる。焼
成については、単に水又は溶媒を蒸発乾固するのみで良
い事もあるが修酸アンモニヤ等が共存する場合は250
t:〜700℃、好ましくは300℃〜550℃に加熱
調整するのがよい。
なお、バナジウムはどのような形で山皮に添着されてい
てもよく、たとえばその電荷については何ら制限はない
このようにバナジウムを添着し九山皮触媒は山皮を単独
で使用する場合に比べて、エタノールをはるかに高変換
率でブタジェンに導びくことかでき、を九マンガンを担
持せしめ九山皮触媒に比べ反応速度が著しく促進され、
ブタジェンへの転化が極大に達するまでの時間が短縮さ
れるという特長を有している。バナジウムの添着量は、
山皮1gに対してはぼ0.01ミリm017g〜20ミ
リmol/g O範囲であシ、好ましくは、はぼ0.0
5ミシ飄01/g〜10ミリmaol/gの範囲である
また、このようにして得られたバナジウムを添着せしめ
九山皮触謀は、更に他の金属を共存添着せしめてもよい
共存添着し得る金属としては、たとえばW、M。
等があシ、特に好ましい金属としてMOが挙げられる。
これらの金属を山皮に添着する方法としては、たとえば
バナジウム塩の水又は有機溶媒への溶解塩にモリブデン
又はタングステンの塩を共に溶解させて、水又は溶媒を
蒸発乾固する一般法がとられるが、通常は例えば修酸又
は酢酸水溶液に所定のメタバナジン酸アンモンとタング
ステン酸アンモン又はモリブデン酸アンモン等水溶性の
塩を共溶解させてこれに山皮を投入して均一に含浸させ
た後、蒸発乾固する方法、オキシ修酸バナジウムの水溶
液に、モリブデン酸ナトリウム又はタングステンナトリ
ウム等の水溶性の塩を共溶解して後、山皮を投入して均
一に含浸し、蒸発乾固する方決がと詐てもよい、水に溶
解するモリブデン、タングステンの塩としてはモリブデ
ン酸アンモン、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸
カリウム、タングステン酸アンモニウム、タングステン
ナトリウム、タングステンカリウふ、その他へテロポリ
モリブデン酸、ヘテロボリタS/′/゛ゝステン酸等が
あげられる。その他あらかじめバナジウムとモリブデン
、バナジウムとタングステンを含むヘテロポリ酸を常法
で合成して後、この水溶液又は有機溶媒に山皮を投入し
て蒸発乾固又は燃焼させて添着する方法もとられる。
このようにバナジウム、パナジクム、モリブデンあるい
はバナジウム、タングステンを含む系にあらかじめLl
 、 Ha 、 K 、 Ag  などの−価のイオン
共存させておくことによシ触媒の安定化を図ることがで
きる。
これら附加的に共存させる金属の添着量はほぼ0.01
ミリmol〜4ミリmol程度であシ、普通バナジウム
量のほぼ10〜50%の量が用いられる。
上述のごとき本発明の触媒は、たとえば粒状。
粉状などいづれの形態でも使用することができ、また必
要に応じて、たとえば球状、ベレット状。
ハニカム状など任意の形に成形固結し九上で、乾燥、焼
成して使用する。焼成は、はぼ20(1〜830℃、好
ましくは300℃〜500℃で行なう。
本発明の目的物であるブタジェンは、エタノ−声を加熱
下、上述のごときバナジウムを添着した山皮触媒と接触
させることによって一挙に製造することができる。
エタノールを山皮触媒に接触させる際の加熱温度は、通
常はぼ200℃〜750での間で適宜選択することがで
き、効率よく反応させるためには、はぼ200℃から5
50℃、特にほぼ250℃〜450℃の間の温度が最適
である。一般に低温度程ゲタジエンの生成選択率が良く
、高温程エチレンなどC2成分が多く副生ずる傾向にあ
る。エタノールは気相あるいは液相のいずれの状態で触
媒と接触せしめてもよいが、気相で接触せしめることに
より、効率よくブタジェンを製造することができる。接
触方式は連続方式であっても、パッチ方式であってもよ
く、かかる反応は、従来の触媒反応で使用されている管
状の反応管やオートクレーブなどを用いて行なうことが
できる。接触分解反応は、常圧または加圧(低圧、高圧
)のいずれであっても進行する。一度反応に供された触
媒は、焼成することによシ再使用することができる。焼
成は一般に200℃〜800℃、好ましくはは埋300
℃〜550℃の範囲で行なうのがよい。特K、流通法で
は、反応率低下時、再生して使用する。特にモリブデン
または/およびタングステンを添着した触媒はくシ返し
使用に耐える触媒となる。パッチ法における原料対山皮
触謀の割合は、はぼ0.01〜1001!10:L/ 
gの範囲で選択するのが好ましいが、これに限定される
ものではない。
第1図は本発明の方法を実施するための一例、定賽循環
装置の概略を説明する図解式フローシートでTo)、1
はエタノールの供給口、2は脱気あるいは生成物取出口
、3は圧力計、4は触媒を充填し九反応管、5はヒータ
ー付炉、6は温度調節器、7は循環装置、8はマグネチ
ック栓を示す、tず、2よ)減圧にして一旦空気を追い
出したのち、1よりエタノールを入れて系内に充填する
。この時の圧力を3で読む。系を封じて、7の循環機で
系内をまわし、6で温度調節された炉5内にある触媒層
4に接触させ、反応終了後、系を開けて2よ)反応物を
取り出す。
かかる方法によシ得られた反応物は、従来用いられてい
る分離・精製法、九とえば精留、抽出。
吸着法などを用いて分離、精製することができる。
本発明によれば、エタノールより比較的低温で極めて高
変換率で、ゲタジエンを生成させることができる。また
、バナジウムに加えてモリブデンまたは/およびタレゲ
ステンを添着し九山皮触謀は触v&omb返し使用でも
、活性低下がほとんどみられず、山皮特有の活性を維持
し、収率、純度よく目的とするブタジェンを製造するこ
とができる。
以下、本発明を実施例を用いて説明する。なシ、生成す
るブタジェンの収率はガスクロマトグツフィーを用いて
分析した。
実施例1 50gのセビオライト山皮粒(16〜32メツVユ)を
とシ、これを50g/の水の中に下表に示す添着量に相
当するオキV修酸バナジウムを溶解させ走水溶液に投入
、十分含浸させた後、湯温上で徐々に水を蒸発させて乾
固する。こり乾固した触媒添着セビオフイトを400〜
500℃で通風下約1〜2時間焼成するとバナジウム添
着山皮触媒が得られる。
触媒反応容器(容積600Ce)に上記バナジウムを添
着したセビオフイト触媒1gを充填し死後、こO反医容
器を定容循環装置(容積2QOOCC)に接続する。系
内を真空に保って触媒を300℃で2時間加熱した後、
触媒温度を所定の温度に保ちながらエタノールを気相(
250ml1g)で充満させたのち、循環ポンプを働か
せてエタノールの分解反応を行った。ブタジェンの生成
量が極大に達するまでの時間とその生成量を次表に示す
なお、副生物として、エチレン、ブテン、エチルエーテ
ルおよびアセトアルデヒドが生成していることが確認さ
れ友。
実施例λ 10100Oセビすフィト原石をと)、水1050gを
加えて卓上混合機で1時間混合する。これを−日放置後
、小型の土練機に三度通す。その後押出し成彫機で径2
1長さ51程度のベレツFに成形、空気中で乾燥する。
このものを550℃で約2時間電気炉で焼成後、これを
破砕して■別し16〜32メツシユの間のものを取)出
す。
別にンユー酸54.1gft純水200dに溶解した後
、これにメタバナジン酸アンモン37.4gおよびモリ
ブデン酸アンモン14.1gを加え加温溶解する。この
液に前に用意したセビオライト(16〜32メツVユ)
150gを加えて含浸させ、徐々に水を蒸発させて乾固
する0本品を4001まで徐々に加熱し、400Cで1
0時間保持してバナジウふおよびモリブデンを添着し九
セビオツイト触謀を得た。このもののバナジウム添着量
は2ミリmol/ g sモリブデン添着量は0゜8ミ
q道o1/gである。
実施例1の方法と同様に循環反応装置を用いて300℃
で反応を行ったところ、極大に達したときのゲタジエン
の生成量は36wtXであり九。
を九、同様に、シてバナジウム添着量2ミリmol/g
およびモリブデン添着量O6牛ミリmol/gの山皮触
媒を調整し、実施例1の方法と同様に循環反応装置を用
いて280℃で反応を行ったところ、極大に達したとき
のゲタジエンの生成量は43豐i%であった。
実施例3 Vニー酸54.1gを純水200dに溶解し先後、メタ
バナジン酸アン毫ン28.5gおよびタングステンアン
モン17.4gを溶解した液を作る。この溶液の三分の
−の、その一つに0.17gの硝酸銀を加えて溶かす、
その二にはO,OSgo食塩を加えて溶かす。そ〇三は
そのfikにして蒸発皿に入れる。この各蒸発皿に50
gずつのスペイン酸セビオフィト山皮破砕品を入れて、
よく含浸させ、湯浴上で水分を蒸発乾固する。それを5
00℃の炉に入れて約1時間焼成してタングステン・パ
ナジウふを含浸し九山灰触媒が得られる。各々の触媒1
gをとって実施例/の方法と同様に循環反応装置でエタ
ノールを反応させて下表のような結果を得た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための装置を説明する図解式
フルーシートである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  エタノールを加熱下、バナジウムを添着し九
    山皮触媒と接触せしめることを特徴とするブタジェンの
    製造法。
  2. (2)  バナジウムを添着し九山皮触媒が、さらにモ
    リブデンを九は/およびタングステンを添着しえもので
    ある特許請求の範囲(1)に記載の製造法。
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