JPS59139330A - 酢酸メチル又は酢酸の合成方法 - Google Patents

酢酸メチル又は酢酸の合成方法

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JPS59139330A
JPS59139330A JP58014324A JP1432483A JPS59139330A JP S59139330 A JPS59139330 A JP S59139330A JP 58014324 A JP58014324 A JP 58014324A JP 1432483 A JP1432483 A JP 1432483A JP S59139330 A JPS59139330 A JP S59139330A
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JP
Japan
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acetic acid
fluidized bed
catalyst
methyl acetate
reaction
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Application number
JP58014324A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroo Tominaga
冨永 博夫
Kaoru Fujimoto
薫 藤元
Toyoyasu Saida
宰田 豊安
Hideyuki Michiki
道木 英之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Engineering Corp
Original Assignee
Toyo Engineering Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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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】 本発明は酢酸メチル及び酢酸の合成方法に関し、詳しく
はメタノール及び−酸化炭素を原料とするこ札5の合成
方法に関する。
活性炭に担持されたニッケルを触媒とし、メタノール及
び−酸化炭素(以下夫々[M e OHJ及びreOJ
と記すこともある。)を原料として、両者が略等モル、
又は後者が僅かに過剰の条件で酢酸メチルと酢酸が合成
されることは既に知られている。
(膝元ら、I n d 、 B n g 、 Oh e
 m。
Prod、Res、Dev、、Vot、2/ 、N。
3.19g、2.グ、29〜り3.2頁)、ヨウ化メチ
ルを助触媒として用いるこの方法は、間じくヨウ化メチ
ルを併用するロジウム触媒による周知の方法に比して、
ロジウムより安価かつ供給量の多いニッケルを触媒とす
る点、ヨウ化メチルを液相で々く気相で利用できる為・
・ステロイ等の高価な材料でなく一般のステンレスの装
置を用いてもその腐蝕の心配がない点等で工業的実用が
期待されている。
しかし、特定のニッケル触媒を用いるこの方法に於ても
、副生物の生成率を極力下げる、生成する酢酸メチルと
酢酸の割合をたやすく制御する、更に大略、20θ〜3
θθ℃の温度で行われる反応からの発熱を良好に除く等
の実際の工業的生産にあたって重要な諸点の解決はなさ
れていなかった。
本発明者はかかる諸点の解決を意図して種々探究の結果
本発明を提供することができだ。
本発明゛に於ては、活性炭に担持されたニッケル触媒を
用い、MeOHとCOから酢酸メチルと酢酸を気相反応
により合成するに際し、GO/ M c OHのモル比
をβ以」二好ましくは3以上として行う。このように(
jOを過剰に用いることによシ触媒床での発熱(約3θ
K c a I 1モルCO)の集中を緩和すると共に
それの系外への移送を速やかにする。格別に気化の必要
がない(jOを過剰にするのが、無用のエネルギーを要
せずまたカルボニル化の目的にも適している。
反応は連続系で行われ、未反応物、副生物等は適宜反応
系に循環させて利用すると共にエネルギーの損失を減ら
す。COを過剰に用いることはまだ、系の流速を高めて
目的外の副反応、例えばメタンの生成の機会を減らす。
反応系の接触効率や除熱の向上の為に流動床や噴流床の
触媒床を利用するのは本発明に於て好1しく、かかる場
合には種々の要因はあるが一般に系の流速をある一定値
以上にする必要があシ、従ってこのような場合にもCO
の比率を高めて系に送入することは望ましい状態の成立
に寄与する。
本発明に於て流動床又は噴流床触媒を利用する場合、触
媒を担持せしめた活性炭粒子は各種特性のものが利用さ
れ得るが、担持ニッケル量θj−−θ飴、好ましくは一
〜/θ係、一般に粒径範囲70〜10θハ平均粒径jθ
〜gθμ位のものが好ましく利用される。活性炭粒子は
一般に嵩比重θll g r / +t+ 1位である
ので、流動床や噴流床には好適である。流動床又は噴ま
た各膜中に適当な分散板、多孔)くソフル板、整流板、
整流筒等を適宜設けて、工程を効率化させてよいことは
熱論である。流動床の採用はまだ本発明に於いて副反応
の機会をよりへらす効果がある。
本発明者の究明によれば酢酸の生成比を上げるについて
もCO/ M e O8モル比を大きくすることは有用
である。
00 / M e Ofl比が///のように低い場合
には、メタノールの転化率も全般に低い上、酢酸メチル
の生成が酢酸のそれに卓越しておシ、一般的な2θθ〜
3θθ℃、5−so却/−Gの如き反応条件では、両者
の生成比の充分なコントロールか困難であるのに対し、
CO/MeOH比を大きくとる本発明ではこれがたやす
い。
即ち、Co/八4へe OI−(比が///の如く低い
場合は、反応温度につれて酢酸メチルも酢酸も生成量が
増すが、酢酸の生成が常に少なく、両者の生成比は充分
コントロールできないが、本発明に於いて00 / M
 e OI−1比が例えば大略Sの場合、反応温度につ
れて酢酸の生成量が増すのに対し、酢酸メチルは低温側
では酢酸より生成量が大きいが、温度につれて増した後
、極大値をとって以後減少する。3θθ℃付近でメタノ
ールに対し酢酸は20チ超、酢酸メチルは/θ係未満の
生成率となる。従って両者の生成比を極めて広い範囲で
反応温度によりたやすくコントロールできる。
反応副生物であるメタンと二酸化炭素の生成率の和を小
さくするについても、Go1MeOH比を大きくするこ
とは有用である。例えばこの比が///の時に比し大略
Sではこの和は数分の−に減少する。
Ci O/ M e 01(比を上げることによっても
たらされる本発明者の見い出しだ上記諸効果はこの比が
大きい程強く発現されるが、設備及び動力等の工業的実
用の見地からは、この比を2θ以下、好ましくは/θ以
下、更に好ましくはS以下とする方が望ましい。
本発明の方法の実施に当っては、所定の状態に保たれた
触媒床に、−酸化炭素、メタノール、ヨウ化メチル等の
主副原料を連続的に供給し、触媒床を出た生成物流から
常法に従って酢酸と酢酸メチル、又は更に必要に応じ副
生物を分離の上、未反応物、過剰CO1ヨウ化メチル等
は触媒床ヘリサイクルすればよい。
尚、一般にジメチルエーテル等の副生物は格別の問題が
なければGoと共にリサイクルすれば反応系における濃
度と共にその生成が抑制されるので好ましい。但し過度
の蓄積が好ましくないものは適宜除かれる。生成物流か
ら反応熱等の熱を回収し適宜反応系内外の各種用途に利
用することができるのは熱論である。
本発明に於て生成物流に含まれる主要なものは、酢酸メ
チル、酢酸、水、ジメチルエーテル、メタン、二酸化炭
素、未反応−酸化炭素、未反応メタノール、ヨウ化メチ
ルであり、更に若干の不純物も含まれ得る。
本発明の方法は通常2θθ〜グθθ℃、好ましくは2θ
θ〜3θθ℃、更に好ましくは23θ〜3θθ℃、圧力
は5−soHloAo、好ましくは/θ〜qokg10
AGで実施される。
グθθ℃超では温度を上げるに見合う程の反応収率の向
上は期待できず、200℃未満では実際的な反応収率が
得難い。
以下第1図に示す例より本発明が説明されるが、勿論本
発明はこれに限定されない。
反応系外から供給されるメタノールと一酸化炭素との大
略等量モル比の原料ガスは気化混合器/を経て加熱器−
を通り更に加圧、昇温されて流動床反応器3に例えば温
度/gθ℃、圧力2θ蛇/crAOで送入される。気化
混合器/では上記原料ガスの他、リサイクルされてくる
未反応−酸化炭素およびジメチルエーテルの他、ヨウ化
メチルとメタノールがリサイクルされて混合される。
一酸化炭素とメタノールのモル比(Co/cII 30
1−1 )が両者のリサイクル量に応じて所定の、例え
は3〜10の範囲の略一定値にコントロールされて混合
器を出た混合ガスは流動床反応器3に装入されるが、反
応器内の温度は発生する反応熱を適当な方法で系外に除
去して所定の温度、例えは約23θ℃近辺に保持される
又、反応器内圧は所定圧例えば20kV/crAGに保
たれる。尚、反応熱除去のだめ、反応温度のコントロー
ルは例えば流動床内部に設けられている冷却管コ/に必
要に応じ加圧、加熱されてもよい水を通しておこなう。
ここで発生し除熱された熱は中圧スチームとして回収し
利用されうる。流動床反応器3は例えば多段でたて方向
に例えば約’1Ocrn間隔で多孔板バックルプレート
が装入され、反応は多段流動床に近い状態で運転される
ことができる。この他反応器内部は流動状態を知るだめ
の差圧計や流動床反応器に好適な諸設備をそなえている
とよい。
空筒速度は一般にXθθ0〜ムθθθNt=g a s
 7kg=Ca t、h r、の範囲で運転せられ、通
常反応器の上部は触媒粒子が飛散しないようにするだめ
、下部よシやや内径を大きくして触媒粒子終末速度以下
にガスの線速度がなる様に設計されているとよい。触媒
の微粉を含む反応ガスからは、通常更に反応器上部に設
けられているサイクロン、20により微粉の大部分が回
収されて流動床にもどされる。
本例の反応器の出口ガスは急冷浴グにその下部よシ送シ
こまれるが、ここでは気液接触式にガスは冷却され、高
温の反応生成物を含むガスは酢酸メチルあるいは酢酸を
特徴とする特許液と向流式に接触させられ、反応生成物
、未反応メタノール、水などは大部分凝縮され、連続的
に次の蒸留工程に送りこまれる。がん液の一部は冷却器
jにより冷却され、急冷塔グの上部へ循環される。
急冷塔グの頂部から出る未凝縮ガスである一酸化炭素、
ジメチルエーテル、二酸化炭素あるいはメタン等の不純
物はプロワ−乙により加圧され気化混合器/にリサイク
ルされ再使用される。
但しリサイクルガス中には二酸化炭素およびメタンの濃
度が増大してくるため一部を系外にパージして系中のこ
れらの不純物の濃度を一定に保つようにする。二酸化炭
素の除去に関しては、リサイクルガスを苛性ソーダー等
アルカリ水溶液に通してこれを除去しメタンの濃度のみ
を調節することも可能ではあるが、拳法による系内の生
成二酸化炭素ガスの濃度はメタンの濃度より低い値であ
るだめ、一部リサイクルガスをパージするだけでよい。
急冷浴Sから送られた凝縮液は蒸留塔7に入る前に減圧
される。本発明で使用される蒸留塔のタイプは泡鐘塔な
いし棚段塔タイプのものが通常好ましいが、一般的によ
く使用される充填塔式のものも使用可能である。
蒸留塔7では未反応メタノールとヨウ化メチルが塔頂よ
シガス状で分離されコンデンサーgによシ冷却され、凝
縮して受器りに送りこまれ一部は還流されるが他部は凝
縮液となり、これは昇圧ポンプ2.2を経て気化混合器
/に装入され再使用される。また蒸留塔7の下部からは
酢酸メチル、酢酸および水を主成分とする液かつぎの蒸
留塔/θに連続的に供給される。
この蒸留塔では塔頂部よシ酢酸メチルが、塔底部からは
酢酸、酢酸メチルおよび水の混合物が得られる。塔頂部
のガスはコンデンサー//を経て凝縮される(塔頂液)
。塔底液からは必要に応じ適宜の方法で酢酸メチル及び
酢酸が精留分離される。
本プロセスは酢酸メチルを作る方がたやすいが酢酸を主
として得たい場合は分離された酢酸メチルを原料糸にリ
サイクルすることによっても酢酸のみを選択的に得るこ
とができる。酢酸メチルのみを得たい場合は得られた酢
酸にメタノールを通常のエステル化反応により反応させ
ることによってこれを簡単に得られる。
従って本発明の方法では前記したように、種々の要請か
ら定められる反応温度で何れかの生成物の選択性を高め
ておき、更にこれらの方法を用いれば必要に応じ極めて
たやすく何れか一方を選択的に生産することができ、こ
のことも本発明の大きな利点といえる。
以下に実施例等により本発明を説明するが、本発明は以
下の実施例により限定されるものではない。
実施例/ 市販の活性炭(武田薬品工業■製品粒状活性炭商品名白
鷺C)を粉砕し、分級して得だ2θメソシユスルー、q
θメソシュオンのもの1000grを夫々ニッケルとし
て、!sgrを含む硝酸ニッケル又は塩化ニッケルの水
溶液と混和し、蒸発乾固後オーブン中で72g℃、9時
間乾燥の後窒素気流中、更に水素気流中倒れもグθθ℃
、2時間処理、放冷して得だものを触媒として内径’l
rrrmの加圧固定流通式反応器に充填した。
この反応器に、Co/Me01−17C1(3Iのモル
比がj / / /θθ/の混合ガスを下方より供給し
た。メタノールとヨウ化メチルは予め蒸発器で気化され
てから混合器で一酸化炭素と混合され反応器に送入され
た。
反応器内の圧力は/θkg/ctA G %回出ロガス
温度は、2Sθ℃に維持された。触媒重量W(gr)と
原料ガスの供給速度F (m、o t/ h’r )の
比(W/F)は50g r、−c a t、b r、/
 m o、 Lとされた。反応器出口からのガスは系が
安定してからガス分離器中で、2〜3℃に冷却の上得ら
れた凝縮液とガスを夫々ガスクロマトグラフで分析した
まだ上記に於て、反応温度を200℃又は3θθ℃とし
た実験を行った。
更に比較のため、上記に於てCO/ M c OHのモ
ル比を///として実験を行った。
硝酸ニッケルを用いて得られた結果を次に示す。
なお、塩化ニッケルを用いた場合もこれと大略同様であ
る。
実施例   比較例 〔反応条件〕 Co/MeOHモル比   、!;!;、S///反応
温度(’C)    、2θ0.2303θθ2θ02
.5θ3θθMeOH反[4(%)     sq  
 g910θ 3g、g  乙3θ 9コグ〔反応生成
物組成(メタノール基準モルチ)〕酢  酸     
  7ダJ?J 9!;A  θ−2Z//7J酢酸メ
チル     t13λ!;3θ 3,21g、ll 
33.b 3gλジメチルニーチル メタン      t race trace 07 
 0/  θg  i3二酸化炭素    trace
 traceθJ trace  θ3X7実施例! 鮎・1$農として、市販の活性炭(太平洋化研■のビー
ズ状活性炭、商品名BAC MQ−30gθ/)をその
′=1.ま分級し平均粒子径ざ9ミクロンとしたものを
用いた他は実施例/と同様にして得たものを触媒として
、流動床部に冷却管を有する内径/θθ論の加圧流動床
反応器の流動床としだ。
流動床反応器の下方より実施例/と同様にしてCO/M
eOH10H3  1のモル比が.5//10θ/で流
動床反応器の内温は.2.50℃、空筒速度は!,30
θNlーga s/#−Oa t。
h r.とした。系が安定してから反応器出口からのガ
スを実施例/と同様に分析したところ塩化ニッケルを用
いたものにつき次の結果を得た。硝酸ニッケルの場合も
これと略同様の結果であった。
M e 01(反応率(%)      93CO反応
率(%)        /S反応生成物組成(+no
t%) 酢  酸         30グ 酢酸メチル       396 ジメチルエーテル         /乙メタン   
 trace 二酸化炭素       trace
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的な一例を示す概略のフロー図で
ある。 / 気化混合器 コ加熱器 3 流動床反応器 q急冷基 S冷却器 乙 フ゛ロワー 7蒸留塔 ざ コンデンサー Z受 器 10蒸留塔 /X コンデンサー 一〇 サイクロン 、2/冷却管 、2.2  昇圧ポンプ 代理人大洲明峰

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 /) メタノールと一酸化炭素から、活性炭に担持され
    たニッケル触媒を用い気相反応によシ酢酸メチル及び酢
    酸の少くとも一方を合成するに際し、二酸化炭素/メタ
    ノールのモル比が2以上であることを特徴とする酢酸メ
    チル及び酢酸の少くとも一方の合成方法 、り  −酸化炭素/メタノールのモル比が2θ以下で
    ある特許請求の範囲第一項記載の方法 3) −酸化炭素/メタノールのモル比が/θ以下であ
    る特許請求の範囲第一項記載の方法 y )  −酸化炭素/メタノールのモル比が3以上S
    以下である特許請求の範囲第一項記載の方法 S) 流動床触媒を用いる特許請求の範囲第一項記載の
    方法 6) 流動床触媒を用いる特許請求の範囲第二項記載の
    方法 7) 流動床触媒を用いる特許請求の範囲第三項記載の
    方法 g) 流動床触媒を用いる特許請求の範囲第四項記載の
    方法 9) 反応温度が!θθ〜3θθ℃である特許請求の範
    囲第一項記載の方法 /θ) 反応圧力が5−sot47craoである特許
    請求の範囲第一項記載の方法
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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