JPS5910534A - 含酸素化合物の製造方法 - Google Patents

含酸素化合物の製造方法

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JPS5910534A
JPS5910534A JP57119730A JP11973082A JPS5910534A JP S5910534 A JPS5910534 A JP S5910534A JP 57119730 A JP57119730 A JP 57119730A JP 11973082 A JP11973082 A JP 11973082A JP S5910534 A JPS5910534 A JP S5910534A
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有光 聰
Masaru Ichikawa
勝 市川
Toshihiro Saito
寿広 斉藤
Kazuaki Tanaka
和明 田中
Yuji Onda
裕司 恩田
Masaru Fukuyama
勝 福山
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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】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】 本発明は酸化炭素と水素とを含むガスをロジウム系触媒
と接触させる含酸素有機化合物(以下単に含酸素化合物
という)の製造方法例関する。更に詳細には本発明は一
酸化炭素及び(又L)二酸化炭素と水素とを含むガスを
特定のロジウム系触媒と接触させて炭素原子1〜3個を
含む含酸素化合物を選択的に製造する方法に関する。
従来、酸化炭素特に−酸化炭素と水素から炭化水素又は
含酸素有機化合物及び炭化水素を製造すル方法(合成ガ
ス法:フィッシャー・トロプシー合成法)に関し広く研
究され、工業的にも採用されてきた。例えば、鉄族又珪
貞金族グループの金属から成る水素化触媒によシ、15
0〜450’Oの温度及びl〜約700気圧の圧力下、
−酸化炭素と水素が4=1〜1:4の範囲内の合成ガス
から種々の含酸素有機化合物及び炭化水素を合成する方
法が知られ−Cいる( F、 F’1scher、 H
,Tropsch。
Ber、59,830,832,923 (1926)
;H,PichlerAdv、 Catalysis、
 f’i、 27]、 (1952)参照〕。しかし、
この方法では生成物は炭素数1〜20個の含酸素化合物
及び炭化水素の混合′吻であり、生成物の分布に選択性
が乏しく、工業原料として有用な低炭素含酸素化合物を
効率よく製造することができない。この方法に関連する
ロジウム担持触媒を用いた一酸化炭素と水素との混合ガ
ス、すなわち合成ガスの反応の選択性に関して、常圧下
に合成ガスをシリカ又はアルミナ担体に希釈担持し、た
ロジウム担持触媒又はロジウム金属板に接触させること
によ沙メタン及び10%を超えない割合のC2〜C4炭
化水素を製造する方法が提案されている(M、 A、 
Vannice、 J、 Catsil、 37,44
9(1975)、H,5exton、 G、A: So
morjai、 1bid、 46.67(1977)
参照〕。又、ロジウム担持触媒を用いた合成ガスの反応
において低炭素含酸素化合物の選択性圧ついては、35
〜350気圧、290〜325℃の条件下にCO/H2
比を1よシ充分に大圧し、反応ガスの流量をl♂h  
1の8V値以上で合成ガスの反応を行なうことによシ、
含酸素化合物、特に酢酸、アセトアルデヒド及びエタノ
ールの混合物を消費された一酸化炭素に対し、炭素効率
和して50俤で製造する方法(Be1g1an Pat
ent  A324322号、DT2503233号及
び特開昭51−80806号公報参照)、ロジウムと鉄
を含有するシリカ担持触媒を用いて50〜300気圧で
to3h ’以−ヒの流量で合成ガスの反応を行なうこ
とにより略等しい炭素効率でメタノール及びエタノール
を製造する方法(He、Igian Patent A
6824823号、特開昭51−80807号公報参照
)が提案されている。しかしながらこれらの方法はメタ
ノールとエタノールを等モル比で生成するがメタンや炭
素数2以上の炭化水素の副生も著しく、プロセス化の為
に有利な低CO濃度合成ガス組成(CO/H,−、−1
゜0以下)や低圧(1〜50気圧)あるいは低流11(
to5h’以下のSv値)の条件下では、炭化水素の副
生が更に増大する傾向にあり、1梁原料として有用なエ
タノール等炭素((1〜3個を持つ含酸素化合物の生成
選択性は著しく低下する。そこで含酸素化合物の生成選
択性を向上させるためロジウムにマンガンを添加する触
媒の改良法(特開昭52−14706号公報参照)、ロ
ジウムにZr。
La、HflHgなどを添加する触媒の改良方法(特開
昭55−575275号参照)、又、ロジウムクラスタ
ーや白金クラスターを周期律表第1ab、第■ab及び
第■abから選ばれた少なくとも一種の金楓の酸化物上
に担持した触媒を用いた場合1〜50気圧、150〜3
00°Cの条件下において合成ガスかラメタノールとエ
タノールの混合含酸素化合物を製造する方法(特開昭5
4−41291号及び特開昭54−44605号公報参
照)、又、ロジウムとしてlLh C13等のロジウム
塩を用い、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化カルシ
ウム、酸化ストロンチウム等を用いて成る触媒を用いる
方法(IP!f開昭5開閉8332号参照)が見出され
た。しかしながら、いずれの方法においても含酸素化合
物の生成選択性に関しては、実用化に際して満足すべき
選択性が得られておらず、高い選択性を有する触媒開発
が重要な課題となっている。
本発明は前記現状に鑑みてなさ11だものであシ、本発
明者等はロジウム化合物としてロジウム塩あるいはロジ
ウムカルボニル化合物を用い、これに組合せるいわゆる
助触媒ないし担体について多角的に検討した結果、ジル
コニウム、チタン及びニオブの複合酸化物とから成る触
媒の存在で酸化炭素と水素とから炭素数1〜3個を持つ
含酸素化合物を高選択的に製造できる方法を知得し、本
発明を完成するに至りたものである。
すなわち本発明の目的は酸化炭素と水素との触媒反応に
より炭素数1〜3個を持つ含酸素化合物を高選択率で製
造する方法を提供することである。
本発明の前記目的を達成する含酸素化合物の製造法は酸
化炭素すなわち一酸化炭素及び(又は)二酸化炭素と水
素とを含有するガスを触媒に接触させて含酸素化合物を
製造するに当シ、(イ)ロジウム及び(→ジルコン酸塩
、チタン酸塩及びニオブ酸塩から成る群から選ばれた少
なくとも一種の塩からIiW、る触媒を用いることを特
徴とするものである。
ロジウムとしては17ジウム塩及びロジウムカルボニル
化合物を用いるととがで角る。ロジウム塩はfllえば
、鳴止ロジウム、硝酸ロジウム等な、ロジウムカルボニ
ル化合物は例メ、ば几h(CO′)3Cp(Cp仁[シ
クロペンタジェニル基を表わす。)、Rh (co )
2Cp2などの外に腹数個の几り原子を分子中に含有す
るカルボニル化合物、例えば几h2Cp2(C())3
.1(、h3Cp3(CO)2、■Lh4(co)□2
、ILh6(Co)16、旧+ 7(CO)163M’
−1Rh12(CO)302M 。
■Lh13(CO)23H5−xXM(x=o〜3)、
几h□5(co)292M+(へ1=L i、 K%N
 a、几h1Cs、 Nl14、NHt4等)等のロジ
ウムカルボニルクラスター化合物を用いることができる
これらのうち、ロジウムカルボニル化合物はターンオー
バ数(’[’ON)が高い点でその使用が好ましい。一
方ジルコン酸塩、チタン酸塩及びニオ8 r T i 
Oa、8 r Z r 03、B a T 103、B
 a Z r Oa、(Ca18r )TIOa、(B
a1Sr)TIOa、(B a、 Ca ) T i 
Oa、Ba(Ti1Zr)Oa、B a (HfST 
l ) 03、(Ba、 C8,5r)TIOa、(B
a1Ca18r)(’、PI、Z r ) 03、La
2(zr03)3、La2(T103)3、Mg(Nb
03)2、Ca(NbO3)2.8r(Nb03)2.
13a(Nb03)2等を用いることができる。(イ)
の成分は触媒の重電を基として0.01〜25重量%、
更に好ましくは061〜5重量%である。触媒の調製法
としてはロジウム塩あるいはロジウムカルボニル化合物
を無機又は有機溶媒に溶解した溶液に所定の割合のジル
コン酸塩、チタン酸塩及びニオブ酸塩(粉末状、ベレッ
ト状、塊状、顆粒状等)の少なくとも一種の塩に含浸せ
しめた後、溶媒を除去し、通常室温〜450’Oの温度
で空気中ないし不活性ガス(N2、Ar、He又はC0
2)yX囲気中で熱処理を行い、その後反応に供するが
水素等の還元性のガスの存在下通常100    ′〜
450″Oで加熱処理した後反応に供するものである。
本発明に用いる触媒は物理的強度の向上や、反応工程上
好ましい形状を得る為、シリカ、アルミナ、マグネシア
、ジルコニア、チタニア、ニオビア等の酸化物を添加し
造粒してもよい。
又、水素ガス又は合成ガス雰囲気下の加熱処理(例えば
100°C〜450℃の温度で数時間ないし数日間加熱
する)又は化学的還元処理を行ない、前記ロジウム塩あ
るいはロジウムカルボニル化合物を金属状で担体表面に
分散担持させることによシ行なわれる鳴合もある。前記
の化学的還元処理はホルムアルデヒド、ヒドラジン、ハ
イドライド塩例えばN a BH4、目Al1−14、
NaH,KH等によシ行なわれる。
反応は常圧及び加圧流通固定床式反応器に前記触媒を充
填し、酸化炭素及び水素の混合ガスを所定の混合比で混
合し、減圧又は加圧(1〜約150気圧)下で導入後、
空間速度10〜10(e/g  )に於て接触させ、実
質的には50〜450°α子ましく1.1100〜35
0℃の温度域で反応させエタノールやアセトアルデヒド
を主成物とする含酸素化合物を生成するものである。触
媒の形状に応じて、溶媒中に触媒を分散、して行うパッ
チ式反応器にも適用が可能である。酸化炭素の混合比は
広く変動させることが出来、通常−酸化炭素:水素=2
0 : 1〜1:20であり好ましくは5:1〜1:5
の範囲内である。これらの原料ガスtよ不活性ガスで希
釈されてもよい。
本発明における炭素数1〜3個を有する含酸素化合物と
はメタノール、エタノール、アセトアルデヒド、アセト
ン、プロパツール、酢酸エステル等の化合物をいうもの
である。
次に本発明を実施例及び比較例で具体的に説明するが、
本発明はこれにょシなんら限定される龜のではない。
なお表中における用語の意味は下肥の通りである。
SV ニア4−)”ガx(m//h)/触媒(me )
(h’+ ′1N、: 痕跡険 一:検出不能順。
実施例1 Rh 4(CO)、20.2.?を窒素雰囲気下でn−
ヘキサン100m1’に溶解し、この溶液に2時間真空
加熱排気処理(350°OWLだS r Z r 03
粉末20gを室温で加え1時間浸漬した。減圧下でn−
ヘキサンを除去した後、茶褐色粉末を得た。これを閉鎖
循環式反応器(全容4Ft 470me )K充填し、
15 U’O熱排気後、水素気流中150℃で2時間還
元を行なった。
坂元後、−酸化炭素と水素の混合ガス(CO/H2比(
J、5、圧力60 crrLH,g )で導入し、反応
を開始した。
触媒の定常活性が得られたところで、C0−H2反応で
の生成物分布、触媒活性をF畔べた結果を表Iに示した
実施例2〜5 実施例1と同様の操作で几h4(CO)120.2gを
n−ヘキサン溶液から各々20.9のMgZrO3、C
a Zr 03、B a Z r 03、La2(Zr
03)2粉末(以上Alfa社)K担持し、水素屓元後
C0−H2反応を行なった。その結果を表Iに示した。
生成物の分布は気相については活性炭カラム(1rrL
1室温)及びAI。03−03−1) 38 M着パー
七ント担持)カラム(4m1室員を用いた゛J’CDガ
スクロ分析法で、閉鎖循環式反応器の捕集容器(ドライ
アイス・アセトンラップ)に捕摸された含酸素生成物の
分析はクロモソルダ101カラム(3m、135°0)
によるFIDガスクロ分析法によった。
−〕さく二一 実施例6〜10 実施例1と同様の操作で几h4(co)、2o、zyの
n−ベキ2ン溶液から各k 20 g (’) K 2
 T 103、S r T + 03、B a T 1
03、La□(Ti03)3.5r(NbO3)2粉末
(以上Alfa社)に担持し、水素還元処理(150℃
2時間)後、C0−H2反応を行なった。その結果を表
■に示した。C0−H2反応の条件、生成物の分析法は
実施例1及び実施例2〜5と同様に行なった。
比較例1 比較のため、実施例1と同様の操作で5rZr03粉末
のかわりKTi02粉末(牛丼化学GR)20gを用い
てRh−Ti0□触媒を調製し、水素還元後、C041
2反応を行なりだ結果を表HVC比較例1として記載し
た。この比較例でもわかるようにRhT t 02触媒
はco−H2反応で高い活性を示したが、含酸素化合物
の生成罠おける選択性はかなり低いものであった。
、lj   lイ目  例  11 n・h4(t−:u)120.15;9を窒素雰囲気下
でn−へキリン100m1に溶解し、この溶液に予め2
時間真空加熱排気処理(350’(’、)t、だ8 r
 Z r O3粉末15gを室温で加え、1時間浸漬し
た。減圧下でn−ヘキサンを除去した後、担持粉末を閉
鎖循環式反応容器(全容積4NJml)に充填し、15
0°C熱排気処理後、水素気流中150’Oで2時間還
元処理を行ない灰色粉末を得た。この四ジウム和持粉末
を錠剤成形器で6,10メツシヱ程度のペレットにした
パイレックスガラス製常圧流通式反応器にペレット触媒
を充填し、水素40m1/+nin、アルゴン20m1
/’minの混合ガスを流し、200 ’(、)で2時
間還元した。反応容器内の触媒層の上下には直径2rr
Lmのガラスピーズを満たした。反応はアルゴンで希釈
したCOと)(2の混合ガスを全圧1気圧で流通反応さ
せ、180〜250″Cの付近の反応温度での含酸素化
合物及び炭化水素の生成物を調べた。
含酸素化合物は1時間毎、出口ガスを50m/の蒸留水
(捕集器)にパルプさせ捕集した。その定性及び定量分
析はり四モソルプ101カラム(3FI11165℃)
KよるFIDIDガスクル法により行なった〇 一方、メタン、C01CO2の分析は活性炭カラム(1
−、室温)、によシ行ない、C2〜C4炭化水素につい
てはAl 203−DMF(38wt%担持)カラム(
4m1室温)を用いたTCDガスクロ分析法により定性
及び定量分析を行なった。co−n2反応条件を種々か
えた場合に得られた結果を表■に示した。
実施例12 実施例11と同様の操作によシ、5rZrOa粉末のか
わルにBaZrO3粉末を用いてRh −B a Z 
r 03ベレツト触媒を調製し、アルゴンで希釈したC
OとH2の混合ガス(CO:H2:Ar=20:40:
20m1/m1n)を全圧1気圧で流通反応させ、含酸
素化合物及び炭化水素類の生成物を調べた。分析方法は
実施例11と同様の方法で行なった。結果を表■に示I
〜た。
実施例13 実施例11と同様の操作により、8rZr03粉末ツカ
わりに8 r T 10 a粉末13,4.9を用いて
、几h4(CO)20.13g/n−ヘキサン溶液から
Rh−8r T i O3ベレツト触媒を調製した。ア
ルゴン希釈L タCU トH2ノS合カス(CO:H2
:Ar==10 : 20:10罰/m1n)を全圧1
気圧で流通反応させ、含酸素化合物及び炭化水素類の生
成物を調べた。分析方法は実施例11と同様の方法で行
なった。結果を表111に示した。
−2り 実施例14 実施例11と同様の操作により几h−8rZr03ベレ
ット触媒を調興した。この触媒(10m/)をチタン製
加圧流通反応!a(内径28mm)K充填し常圧下で水
素200ml/m i n、窒素200m1/mi n
(D。
混合ガスを流し、200℃で2時間還元した。反応容器
内の触媒層の上部及び下部罠は直径’1mmのガラスピ
ーズを・満たした。C0−H2反応はCOと■12混合
ガス(CO/1(2=0.5 )を用い、表■に示した
千件Fで行ない、含酸素化合物及び炭化水素の生成物を
副べた。含酸素化合物は1時間毎、出口ガスを常圧下2
 C100mlの蒸留水(捕集器)にパルプさせ捕集し
た。その定性及び定量分析はクロモソルダ101カラム
(3tyt、135℃)によるFll)ガスクロマド分
析法によシ行なった。炭化水素類の分析は出口ガスを別
途常圧に戻した後、活性炭力7ム(1m1室温)及びA
l 203−DMF (6swt*担持)カラム(42
F!、室温)を用いたTCDガスクロ分析法により定性
及び定量分析を行なった。結果を表PiK示した。
実施例 +th 4(C(J )120.1 g&窒素雰囲気下
でn−ヘキサノl (J (JrdK溶解し、この溶液
に2時間真空加熱排気処理(ろ5tJ’U) l、たS
rZrO3粉末10gを室この触媒をトルエンIUOd
中にMl!?蜀させた後、チタンW’J )JH土圧回
分反応容器(全容積20 (3ml )中にt)人しノ
ξ。LA)と11g混合ガス(Cす/H2=0.5)を
用イー(、tHX991(gA*TT−+7iuJF、
 300’Oテ1時間CO−112反応をイテない、含
酸素化合物及び炭化水素の生成物音調べ/こ。訝酸素化
合物はトルエン中に溶h7メしで知り、その定性及び定
量分析はクロモンルフ1(ロカラム(4m)を用いてF
ID昇温ガスクロ分析法により行った。炭化水素類の分
析は、加圧CU−H2反応後のガスを常圧下でガス回収
器に捕集しその全ガス量を求めた後、活性炭カラム(1
□、室温)及びA1□Oa DMF (38w tチ)
力2ム(4m1室温)を用いた’Im、’ l)Dガス
クロ分析法により定性及び定積分析を行なった。結果を
表Vに示した。
第1頁の続き 0発 明 者 恩田裕司 川崎市多摩区上麻生324番地 0発 明 者 福山勝 町田市玉川学園1−17−11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  酸化炭素と水素を含有するガスを触媒に接触
    させて含酸素化合物を製造するに際し、(イ)ロジウム
    及び(ロ)ジルコン酸塩、チタン酸塩及びニオブ酸塩か
    ら成る群から選ばれた少なくとも一種の塩から成る触媒
    を用いることを特徴とする含酸素化合物の製造方法。
  2. (2)ロジウムがロジウムカルボニル化合物である特許
    請求の範囲第(1)項に記載の方法。
JP57119730A 1982-07-12 1982-07-12 含酸素化合物の製造方法 Expired JPS6058206B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61143332A (ja) * 1984-12-18 1986-07-01 Agency Of Ind Science & Technol 含酸素化合物の合成法

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JPS61143332A (ja) * 1984-12-18 1986-07-01 Agency Of Ind Science & Technol 含酸素化合物の合成法

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