JPS59141532A - メチルエ−テル類の製造方法 - Google Patents

メチルエ−テル類の製造方法

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JPS59141532A
JPS59141532A JP58016796A JP1679683A JPS59141532A JP S59141532 A JPS59141532 A JP S59141532A JP 58016796 A JP58016796 A JP 58016796A JP 1679683 A JP1679683 A JP 1679683A JP S59141532 A JPS59141532 A JP S59141532A
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JP
Japan
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catalyst
methanol
reaction
alumina
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP58016796A
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English (en)
Inventor
Masayuki Otake
大竹 正之
Takashi Ushikubo
牛窪 孝
Nobuyuki Murai
村井 信行
Kazuya Nakamichi
中道 一也
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei 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

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】 アルコールの脱水反応により、エーテル類を製造し得る
ことは公知であシ、この反応を用いた工業的なエーテル
製造も実施されているが、メタノールを原料とするメチ
ルエーテル類の場合には、通常、硫酸触媒を用いる液相
法が採用されている。液相反応の触媒としては、この他
にも、塩酸等の無機酸またはその塩類、ヘテロポリ酸類
、アリールスルフォン酸類、三フッ化ホウ素、さらには
各種の酸型イオン交換樹脂等が提案されている。
しかし均−液相法は、生成した水と触媒の分離に多量の
エネルギーを消費し、かつ副生ずる高沸物のために触媒
の反復使用上問題が起る等、決して好ましい方法ではな
く、今後重要性を増すと期待されるメタノールからのガ
ソリンや、エチレン、プロピレン等のオレフィンの合成
の中間として考えられるジメチルエーテルを大量に工業
的規模で製造する場合には、均−液相法は好ましくない
。また不均一液相法では、既知の触媒では性能的に不充
分で、工業的には未だ採用することはできない。
気相法でエーテル類を製造する場合、エーテル類の沸点
が、通常、反応温度よシもかなシ低いため、目的のエー
テルを分離するためには反応生成ガスの冷却操作が必要
である。例えば炭素数の少ないエーテル類の沸点を示せ
ば以下の通りである。
メチルエーテル類の沸点 ジメチルエーテル      −j 、?、Apメチル
エチルエーテル     / 0.g pメチルプロピ
ルエーテル    3 g、g p工業的な操作では深
左凝縮を避けるため、反応生成ガスを予めコンプレッサ
ーにより加圧して液化し易い状態にしてから冷却し、凝
縮分離する方法が一般的に採用される。しかし、この方
法もコンプレッサーの動力が無視できないこと、またコ
ンプレッサー内部での液化の恐れがあること等の欠点が
あり、一層の改善が望まれていた。
(/91I/)に、固体リン酸触媒を用いてジメチルエ
ーテルやメチルエチルエーテルを合成した報告がある。
彼等は3!O’l::、よ!; atm、LH8’V 
/、1. f g 7.0 % +7)メタノール変換
率を達成したが、ジメチルエーテルの選択率に関する記
載がなく、また少量の緑色オイル(リン酸メチルエステ
ル)の生成を示している。反応温度4tjOC,jOa
tmでは大量のメタン、co。
002等のガスが発生し、触媒の顕著な炭化が進行した
と報告している。従ってこの触媒を用いた高圧の反応条
件では、工業的なメチルエーテル類の製造は決して有利
ではないことが明らかである。
一方、米国特許第3gり≠/θり号明細書にお水素の合
成の中間体としてのジメチルエーテルの製造を、H型に
変換したZSM−&ゼオライト触媒を用いて実施するこ
とを提案しているが、その中で反応圧力を/ llLt
m又はそれ以下にしないとジメチルエーテルの選択率が
顕著に低下することを記載している。
更に気相法でメチルエーテル類を合成した他の報告、例
えば特開昭Ar/−/9.’I//号公報にも見られる
ように、気相法の多くの報告には反応圧力に関、する記
載は殆ど力く、反応は全て常圧3.03 A、/ 3 
’1号明細書においてゼオライト系触媒を用いた常圧又
は微加圧系でのジメチルエーテルの製造を報告している
が、LH8V O,0!rというような低負荷条件であ
シ、かつメタノール変換率が熱力学的平衡値よシも高い
100%を達成しているところからみると、記載された
反応成績は定常的な活性レベルではなく5分解や炭化が
進行していると推定される。従ってその工業的な適性に
は疑問がある。気相反応によるジメチルエーテル等のメ
チルエーテルの合成反応においてγ−アルミナが良好外
触媒となるこり毫ツインガー とは良く知られているが、H,Kuozinger  
及び(/916 )での報告にもあるように、反応は全
て常圧〜減圧下で実施されておシ、本発明の目的とする
加圧反応への適用については未知であった。かつ夾雑イ
オンとして通常アルミナに含有されるアルカリの影響に
ついても、前述の特開昭に/−/9,7//号公報には
少量のNa2Oが必須であると主張されているものの加
圧系での挙動についての記載はなく、上述した知見から
言ってその適用性を示唆することはなかった。
更に本発明者等の知見では、メチルエーテル類の合成に
おける反応副生物としては、例えばジメチルエーテル製
造の場合にはメタン、CO5CO2、エチレン、プロピ
レン、ブテン類や少iの低級ハラフィン類、更にホルム
アルデヒド等であるが、近年プロペラントとしても注目
されている同製品には厳しい臭気に関するスペックがア
シ、例え微量でもホルムアルデヒドやオレフィン類の混
入は避ける必要がある。またCO2についてもその混入
量に制約があるが、触媒の選択によシこれ等副生物の生
成量を抑制しない限シ、精密蒸留等によシ製品の純度向
上を計らねばならず、製造設備に多大の投資が必要と外
る。
本発明者等はこのような観点から、加圧気相反応におい
てもメチルエーテル類の選択率を低下させることなく、
かつ長時間安定な活性を維持する触媒と反応条件の検討
を行なった結果、反応系を加圧にすることによシ反応で
生成する水が触媒表面に吸着する割合が増すため、触媒
によっては脱水反応の速度が若干低下する傾向はあるが
、逆に反応の選択率が向上し、メタン、co、 co、
、低級炭化水素類、ホルムアルデヒドの副生が減少する
という傾向があることを見い出し本発明に到達した。
すなわち本発明はメタノールまたはメタノールを含有す
る低級アルコール類を固体酸触媒の存在下、気相で脱水
反応を行ない、メチルエーテル類を製造する方法におい
て、触媒としてアルミナ系および/またはシリカ系(但
しゼオライトを除く)触媒を使用し、反応′!1i−0
,2MPa以上の加圧状態で行なうことを特徴とするメ
チルエーテル類の製造方法に関するものである。
本発明はメタノールからジメチルエーテルあるいはメタ
ノールを含有する低級アルコール類からメチルエーテル
類を製造する方法に適用できる。メタノールを含有する
低級アルコール類とはメタノールを少くとも一部、好ま
しくは全アルコール成分に対しgoモルチ以上含有する
アルコール類であシ、併用される低級アルコールとして
は炭素数コ〜ざ、好ましくは2〜左の直鎖状7級アルコ
ールである。混合アルコールを使用した場合、生成する
化合物は原料比によって異なるが、ジメチルエーテル、
メチルアルキルエーテル、ジアルキルエーテルである。
使用される触媒としては、アルミナ系またはシリカ系の
結晶性または無定形化合物であシ、具体的にはベーマイ
ト活性アルミナ、ガンマーテルミナ、イータ−アルミナ
、シータ−アルミナ等のアルミナ系酸化物、シリカアル
ミナ、シリカマグネシア、シリカチタニア、シリカジル
コニア等の非晶質シリカ系複合酸化物、更にはフィロシ
リケート系粘土鉱物であるモンモリロナイト、酸性白土
等が挙げられる。特に好ましい触媒としてはガンマ−ア
ルミナ、シリカアルミナ等である。これ等の触媒は、通
常、市販品のものが使用できるが、市販品はアルカリ金
属が含有されている場合が多く、本発明では低アルカリ
金属含有率のものを選択することが好ましい。す々わち
本発明では加圧系を採用するが、その場合触媒表面の水
の濃度が増加する結果、触媒のスチーミングを受は易く
なり、触媒によっては有効比表面積の経時的な低下によ
って活性の低下が助長される傾向にある。この比表面積
低下と活性の低下のメカニズムは必ずしも明らかでない
が、触媒中のアルカリイオンが深く関与し、とくにアル
ミナ触媒の場合、不純物としてのアルカリ(通常、ナト
リウム、Na2Oとして表示する)の量が一定限度以上
になると、活性低下が著しく促進されることが判明した
この量は触媒にもよるが、通常Na2Oとしてo、s 
q6以下、好ましくは0.コチ以下であシ、Na2Oが
可及的少量である方が良い。
また本発明においては、ゼオライトは加圧系においては
選択性が悪く好ましくない。例えば米国特許第3.03
 A、/ 311号および3.g9ダ、IO’7号明細
書によれば、メタノールからジメチルエーテルの製造に
おいて、常圧においても既に02〜C3の炭化水素類、
さらには芳香族化合物が生成する。本発明者等の知見に
よれば、ゼオライトは、これ等の特許に採用してもよい
と記載されている加圧系では、一層エーテル類の収率が
低下し好ましくない。
使用される触媒の容量あたりのアルコール類の通過流量
比(液基準)は、毎時0.01以上が好適であるが、反
応熱制御の面から上限として毎時10以下程度とするの
が良く、通常o、i〜グの範囲で実施される。
本発明において反応圧力はo、s MPa (メガパス
カル、但し、ゲージ圧)以上、さらに0.3MPa以上
が好ましく、O,、,2MPaよシ低圧ではメチルエー
テル類の選択率が低下する。また圧力の上限は特に限定
されず、生成物の液化捕集が室温付近で容易に実施でき
るように設定するのが良いが、通常3 MPa以下が好
ましい。
反応温度は通常/コ0〜5OoCの範囲が好ましい。
反応方法は気相流通方式であシ、アルコール類を気化し
、直接または同伴する不活性ガスで希釈して反応器に導
入する。反応器は断熱型、多段分割中間冷却型、多管型
、流動床型等の種種の公知の反応方式のものであって良
い。アルコール類の気化を触媒充填層上部で実施する方
法、アルコール蒸気温度全反応温度より低く抑えて触媒
層内の発熱ピークを制御する方法等、いくつかの変法も
可能である。
ジメチルエーテルの合成では、ハ3 MPa以下でも生
成物の深冷操作をすることなく、通常の冷却で液化捕集
が支障な〈実施でき、次の精製工程に送ることができる
ので特に有利である。
反応温度は原料及び生成物が液化しない温度内で実施す
るのが良く、/20−ダ50Cの範囲が好適であるが、
熱力学的には低温の方が平衡変換率が高く、選択性も向
上する傾向があるので、本発明に従う高活性なアルミナ
系またはシリカ系触媒を使用し、可及的に反応温度を低
下するのが特に有利となる。
以下に実施例を挙げて、本発明の実施態様の例を説明す
る。なお圧力はすべてゲージ圧である。
実施例/ ガンマ−アルミナ成型触媒(触媒−I)を用いてメタノ
ールの脱水反応によるジメチルエーテルの製造反応を検
討した。触媒−I(Na2O含有量θ、o gチ、2〜
ダ關φ球状)乙θθゴを7インチ径、長さコ、ざmの熱
媒加熱式単管反応器に充填し、蒸発器で蒸気としたメタ
ノールを導き、反応サセタ。GH8V ! 00 (L
H8V O,90) テのメタノール変換率goqbを
達成した時の反応結果を示す。(表−l) 実施例λ ガンマ−アルミナ成型触媒(触媒−■、Na、0含有量
O,クチ、2〜4twILφ球状)を用いて実施例/と
同様に反応を試みたところ、ハ/ MPaの加圧下では
メタノール変換率sho%を達成する反応温度は29g
’l::であシ、また、この温度で20時間の反応を継
続した時点でメタノールの変換率は10%からA?、、
I−4に低下した。
実施例3、比較例1 実施例1で使用した触媒−Iを用いて、小型加圧流通反
応器(触媒量:z3.om/)を使用し、GH8V 1
000(LHBV /、KO)c7)条件テメタノール
からのジメチルエーテル製造反応を実施した際の触媒ラ
イフを検討した。5ooo時間に亘り、八:I MPa
の加圧下の反応でメタノール変換率gOq6を維持する
よう活性低下を反応温い 度の上昇で補りつつ反応を継続した。常圧下でのライフ
テストとの比較は次のようである。
(表−2) 表−ダ 本触媒では/、0MPaでの加圧でメタノール変換率が
向上し、かつ副生ずる炭化水素の選択率が顕著に低下す
る好ましい結果が得られた。
また、CO,C02の副生は殆ど検出できなかった。
実施例6、比較例ダ 特開昭jt/−/、3Ar、g’?’1号公報に従いT
ie、/S iO* =/ !r/ざSのモル比を有す
るシリカチタニア触媒を製造し、 3wanφ×口■に
打錠成型してその23m1を触媒に用いた。また天然の
粘土るモンモリロナイトの球状成型品(SMdchem
ie社製)を同様に触媒に用い、実施例コと同様に反応
を行なった。(表−3) 表−3 出 願 人  三菱化成工業株式会社 代 理 人  弁理士 良否用   −ほか/名 手続ン市正書(自発) 昭和58年3月イダ匂、 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1 事件の表示   昭和58年特許願第167.96
号2 発明の名称   メチルエーテル類の製造方法3
 補正をする者 事件との関係  出願人 (596)、  三菱化成工業株式会社4代理人 東京都千代田区丸の内二丁目5番2号 三菱化成工業株式会社内 5 補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄 別  紙 2、特許請求の範囲 (1)  メタノールまたはメタノールを含有する低級
アルコール類を、固体酸触媒の存在下、気相で脱水反応
させてメチルエーテル類を製造する方法において、触媒
としてアルミナ系および/またはシリカ系(但しゼオラ
イトを除く)触媒を使用し、反応を0.2MPa  (
ゲージ圧)以上の加圧状態で行なうことを特徴とするメ
チルエーテル類の製造方法 (2)  アルカリ金属含有量が、アルカリ金属酸化物
として0.5重量%以下である触媒を使用することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の方法

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  メタノールまたはメタノールを含有する低級
    アルコール類を、固体酸触媒の存在下、気相で脱水反応
    させてメチルエーテル類を製造する方法において、触媒
    としてアルミナ系および/またはシリカ系(但しゼオラ
    イトを除く)触媒を使用し、反応を0.2 MPa以上
    の加圧状態で行なうことを特徴とするメチルエーテル類
    の製造方法
  2. (2)  アルカリ金属含有量が、アルカリ金属酸化物
    としてoJ重量%以下である触媒を使用することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の方法
JP58016796A 1983-02-03 1983-02-03 メチルエ−テル類の製造方法 Pending JPS59141532A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073320A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Kansai Electric Power Co Inc:The ジメチルエーテルの合成方法
EP1396483B2 (en) 2002-09-06 2012-08-15 Toyo Engineering Corporation Process for producing dimethyl ether

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003073320A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Kansai Electric Power Co Inc:The ジメチルエーテルの合成方法
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