JPS59227831A - 酸素含有炭化水素化合物の製造方法 - Google Patents

酸素含有炭化水素化合物の製造方法

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JPS59227831A
JPS59227831A JP58101631A JP10163183A JPS59227831A JP S59227831 A JPS59227831 A JP S59227831A JP 58101631 A JP58101631 A JP 58101631A JP 10163183 A JP10163183 A JP 10163183A JP S59227831 A JPS59227831 A JP S59227831A
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Kenichi Sano
健一 佐野
Yukimitsu Mita
三田 幸満
Shinya Matsuhira
松比良 伸也
Tetsuo Nakajo
哲夫 中條
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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】 本発明は合成カスからの酸素含有炭化水素化合物の製造
方法に関し、特に、ロジウム触媒の存在下に一酸化炭素
と水素を反応ざゼて酢酸、アセ1〜アルデヒドおよび(
または)エタノールを製造する際、助触媒としてマンガ
ンとビリジ1クム及びリチウムを併用することを特徴と
する方法に関する。
合成カス、実質的にはその中に含まれる一酸化炭素と水
素、酢酸、アセトアルデヒド、エタノールなどの炭素数
2の含酸素炭化水素化合物を製造づる方法は公知であり
、その際用いられる触媒としてはロジウl\(Rh)触
媒が効果的であることが知られ−Cいる。(例えば、待
聞昭51−80806号、同51−80110723、
同52−14706号、同54−138504号、同5
4−141705号、同55−57527号等参照)。
即ち、合成カス又は−酸化炭素と水素を含むカス混合物
を接触的に反応させた場合、使用する触媒や反応条fl
によって反応生成物は極めて多岐に亘り、例え(J、メ
タンからパラフィンワックスに至る飽和(13よびtx
 −4レノインに富む不飽和の各種脂肪族炭化水素並び
に炭素数6乃至10数個の芳香族炭化水素it)、メタ
ノールから炭素数20近くの高■アルコールに至る各種
アルコール類その他アルデヒド類や脂肪酸類など各種の
含酸素炭化水素化合物が生成する。換言すれば、これら
膨大な数の各種生成物の中から不必要な化合物の生成を
抑制し、所望どづる特定の化合物のみを選択的に生成さ
けることは非常に5!l[L <、そのため好適な触媒
の探索を主体に種々の工夫がなされているが、上述の酢
酸、アレ1−アルデヒド、二[タノールなどの2個の炭
素原子を有する含ll!2索炭化水素化合物を高い選択
率をもって取得するにはロシウム触媒が特異的に優れて
いると言われている。
しかし乍ら、ロジウム触媒を用いて或る条件下に反応を
行った揚合には、確かに炭酸カスやメタンその他の炭化
水素など好ましくない副生物の生成は抑制され、或る程
度選択的に炭素数2の含酸素化合物が生成することが認
められるが、触媒活性成分としてロジウム単独では活性
が低く、また、選択性に関しても炭素数2の含酸素化合
物のうち主たる生成物はアセトアルデヒドであるため目
的化合物として酢酸を所望する場合には目的物の収率が
充分ではないという難点がある。殊にロジウムは高価な
物質であるため、その触媒活性や目的物の選択性を改善
することは工業上重要な意味をもっている。
一般に金属や金属酸化物或いは金属塩を活性成分とする
固体触媒などに於いてその活性や選択性を改善する方法
の一つとして活性の中心となる成分(主触媒)に他の活
性又は補助的な成分(助触媒)を組合せることが種々試
みられているが、組合せる成分によつては活性向上に何
の関係もないものは論外として、狙いとは逆に活性や選
択性の低下を招くものも数多く、また活性(又は選択性
)が向上するもものであつても目的化合物の選択性(又
は活性)に悪影響を及ぼすものも少なくなく、基本的に
好適な組合せを見出すことは容易ではない。
本発明者らは一酸化炭素と水素を反応させて酢酸、アセ
トアルデヒドおよび(または)エタノールなどの2個の
炭素原子を有する含酸素炭化水素化合物を製造すりる方
法に於いて、主触媒たるロジウムの触媒性能を改善すべ
く、これに数多くの助触媒成分を組合せて試験を行い種
々研究を重ねた結果、ロジウムに助触媒としてマンガン
、イリジウムとリチウムを組合せた触媒が酢酸を主成分
とする炭素数2の含酸素化合物に対して高い選択率を示
すことを見い出し本発明の方法を完成するに至った。一
酸化炭素と水素とをロジウム触媒の存在下に反応させて
、炭素数2の含酸素化合物を得る方法において、助触媒
としてマンガンとアルカリ金属を併用する方法(特開昭
56−8333号、8334号)は知られているが、こ
の方法も酢酸又は炭素数2の含酸素化合物の選択率は充
分満足できる効果ではない。
しかるに、本発明者らはロジウムに助触媒として、マン
ガンとリチウムとイリシウムを組合せた触媒においては
、予期し得ない効果が発現し、酢酸又は炭素数2の含酸
素化合物の選択率が大幅に向上することを見い出した。
以下、本発明の方法について更に詳細に説明する。
本発明の触媒は前述の如くロジウムに助触媒としてマン
ガン、イリジウムとリチウムを組合せた触媒であるが、
反応条件下に於ける動的な状態での真の触媒活性種は必
ずしも詳らかではないものの、その活性の中心となるも
のは本質的には互いに共存する金属種であり、従って、
触媒自体の形態や触媒中の各成分の形は原則的には何ら
制限はない。ただ、実体的にはロジウム、マンガン、イ
リジウムは金属又は低原子価の塩であり、またリチウム
は酸化物、無機酸塩、錯塩等としてロジウム等と物理的
に混合され或いは化学的に結合される。また、担体なし
でもよいが、通常は上記触媒成分は担体に担持される。
触媒調製上使用されるロジウム化合物としは例えば塩化
ロジウム・臭化ロシウム・沃化ロジウム・塩化ロジウム
酸ナトリウム・塩化ロジウム酸アンモニウム・硝酸ロジ
ウム、硫酸ロジウム等の無機酸塩、酸化物、酢酸ロジウ
ム・ギ酸ロジウム蓚酸ロジウム等の有機酸塩或いはアン
ミン錯塩、クラスター等が用いられるが特に制限はない
。また、助触媒として使用されるマンガン、イリジウム
化合物としては、例えば、塩化イリジウム・臭化イリジ
ウム・沃化イリジウム・塩化イリジウム酸ナトリウム・
塩化イリジウム酸アンモニウム・硝酸イリジウム等の無
機酸塩、酸化物、ギ酸イリジウム・蓚酸イリジウムX等
の有機酸塩或いはアンミン錯塩、クラスター等が用いら
れるが特に制限はない。リチウム化合物としては、ハロ
ゲン酸塩・硫酸塩・硝酸塩・炭酸塩等の無機酸塩、酸化
物、水酸化物、酢酸塩、ギ酸塩、蓚酸塩等の有機酸塩を
問わず使用することができる。しかし、これらの触媒成
分の担体上への担持を容易ならしめるため、水又は他の
適当な溶媒に可溶性の化合物が好ましく用いられる。
本発明に於いて用いられるロジウムにマンガンイリシウ
ムとリチウムを組合せた触媒の調製法としては、上記ロ
ジウム、マンガン、イリジウム、リチウム化合物を水又
はn−ヘキサン、アルコール、アセトン等の有機溶媒に
溶解し、この溶液に多孔貿無機担体物質を加え、含浸法
・イオン交換法その他の常法により担持させた後、還元
又は熱処理することにより担持固定された目的物を得る
ことができる。担休上への触媒成分の担持はすべての触
媒成分を同時に行なってもよいし、又、各成分ごとに逐
次的に担体を担持する方法、あるいは各成分を必要に応
じて還元、熱処埋等の処理を行いなから、逐次的、段階
的に担持する方法などの各手法を用いることができる。
上述の手法によって調製された触媒は通常還元処理を行
うことによりロジウムを実質的金属状態に活性化し、つ
いで反応に供せられる。還元処理を行うには水素ガス下
又は水素及び一酸化炭素の混合ガス下、場合によっては
窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスで一部希釈さ
れた水素ガスまたは上記混合ガス下で行うことができる
還元処理温度としては100〜600℃、好ましくは2
50〜550℃の温度において行う。この際、触媒の各
成分の話性状態を最適な状態に保つ目的で、低温より徐
々に、あるいは段階的に昇温しながら還元処理を行って
もよい。
又、ロジウム化合物の還元はメタノール、ヒドラジン、
ホルマリン等の還元剤で処理することによっても行なっ
てもよい。
各触媒成分の使用量については必ずしも厳密な制限はな
いが、担休の表面積(約1m2/g〜7,000m2.
/g)を考慮して通常の条件下に於いては、担持触奴中
のロジウムの含有量としては、0.01〜15重量%、
好ましくは、0.1〜10重量%、助触媒マンガン、イ
リジウム、リチウムとロジウムの比率(Mn/Rh,I
r/Rh,Li/Rh)はそれぞれ原子比で、0.00
1〜10、好ましくは0.005〜5、0.001〜5
、好ましくは0.01〜2、0.001〜10、好まし
くは0.01〜5の範囲が用いられる。
本触媒に用いる担体としては、1〜1,OOOm2/g
の比表面積をもつものが好ましく、シリカ、活性アルミ
ナ、酸化チタン、酸化トリウム、活性炭、ゼオライト等
が用い得るが特にシリカ系担体が好ましい。これらの担
体は粉末状、ペレット状等あらゆる形状のものについて
適用可能である。
反応は通常気相で行われ、例えは、触媒を充填した固定
床式反応器に一酸化炭素と水素を含む原料ガスを導通さ
せる。この場合、原料ガスには酸化炭素と水素以外に、
例えば、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水蒸
気、メタン等の他の成分を含んでいても良い。また、触
媒反応器は固定床式に限らず移動床式や流動床式等他の
形式であっても良い。また、場合によっては触媒を適当
な溶媒中に懸濁して原料ガスを導通して反応させる液相
反応でも実施することができる。
反応条件は広い範囲で変えることができるが、固定床流
通式反応装置に適用される反応条件を代表的な範囲とし
て以下に示す。
酸化炭水と水素のモル比:30:1〜1:5、好まし<
は20:1〜1:3、反応温度150〜450℃、好ま
しくは200〜350℃、圧力1〜300atm、好ま
しくは20〜200atm、SV:100〜106H−
1、好ましくは1,000=105H−1程度が適当で
ある。
本発明について、実施例をもって更に詳細に説明するが
、これらの例は本発明についての理解をを容易にするた
め、あえて条件を統−し示すもので本発明はこれらの例
によって何ら制限されないことは勿論である。
触媒調製 実施例1 塩化ロジウム(RhCl3・3H2O)2.55g、塩
化マンガン(MnCl2・4H2O)0.079g塩化
イリジウム(IrCl4・H2O)0.429g、塩化
リチウム(LiCl)0.026gを純水23mlに溶
解した水溶液中に、450℃、2時間焼成処理したシリ
カゲル(富士デヴィソン化学(株)#57)20gを加
え、均一に含浸させた。時々、攪拌しながら、室温下で
1時間、80℃で20時間乾燥した。
この触媒を石英カラス性還元反応管に入れ水素15Nl
/Hr流通下、450℃2時間水素還元した。
得られた触媒は第1表実施例1の組成をもつ。
実施例2 塩化ロジウム(RhCl3・3H2O)2.55g、塩
化マンガン(MnCl2・4H2O)0.040g、硝
酸リチウム(LiNO3)0.042g、塩化イリジウ
ム(IrCl4・H2O)0.429gを純水20ml
に完全に溶解さけてから、450℃、2時間焼成したシ
リカゲル(富士デヴイソン化学(株)GR71111)
20.0gに含浸させた。これを実施例1と同様に乾燥
及び還元処理を行ない。第1表実施例2の触媒を得た。
実施例3 塩化ロジウム(RhCl3・3H2O)2.55g、塩
化マンガン(MnCl2・4H2O)0.04g、塩化
リチウム(LiCl)0.026g、塩化イリジウム(
IrCl4・H2O)O.858gを純水23mlに溶
解させてから、実施例1で用いたシリカゲル20gに含
浸させた。これに実施例1と同様に乾燥及び還元処理を
行ない、第1表実施例2の触媒を得た。
実施例4 塩化ロジウム(RhCl3・3H2O)2.55g、酢
酸マンガン(Mn(oAc)2・6H2O)0.057
g、酢酸リチウム(LioAc)0.040g、塩化イ
リジウム(IrCl4・H20)0.429gを純水2
3mlに溶解させてから、実施例1で用いたシリカゲル
20gに含浸させた。これに実施例1と同様に乾燥及び
還元処理を行ない。第1表実施例4の触媒を得た。
実施例5 塩化ロジウム(RhCl3・3H2O)2.55g,塩
化マンガン(MnCl2・H2O)0.040g、塩化
リチウム(LiCl)0.026g、塩化イリジウム(
IrCl4・H2o)0.429gを純水■■mlに溶
解させてから、実施例1で用いたシリカゲル20gに含
浸させた。これに実施例1と同様に乾燥び還元処理を行
ない、第1表実施例5の触媒を得た。
実施例6 塩化ロジウム(RhCl3・3H2O)2.55g、硝
酸マンガン(Mn(NO3)2・6H2O)0.232
g、塩化リチウム(LiCl)0.026g、塩化イリ
ジウム0.429gを純水23mlに溶解させてから、
実施例1で用いたシリカゲル20gに含浸させた。これ
に実施例1と同様に乾燥及び還元処理を行ない、第1表
実施例6の触媒を得た。
実施例7 塩化ロジウム(RhCl3・3H2O)2.55g、塩
化マンガン(MnCl2・H2O)0.040g、塩化
リチウム(LiCl)0.103g、塩化イリジウム0
.42gを純水23mlに溶解させてから、実施例1で
用いたシリカゲル20gに含浸させた。これに実施例1
と同様に乾燥及び還元処理を行ない、第1表実施例7の
触媒を得た。
参考例1 塩化イリシウムを用いない他は、実施例1と同様にして
、第1表参考例1の触媒を得た。
参考例2 酢酸リチウムを用いない他は、実施例4と同様にして第
1表参考例2の触媒を得た。
参考例3 塩化マンガンを用いない他は、実施例1と同様にして、
第1表参考例3の触媒を得た。
活性評価及び結果 上記触媒10mlをそれぞれステンレススチール製U字
型反応管に充填し、原料ス(CO/H2=9/1)を7
5Nl/Hrの速度で送入し、反応圧力100Kg/c
m2G、反応温度280〜300℃において反応を行な
った。加圧冷却−捕集した液体生成物及び反応ガスをガ
スクロマトグラフ法により分析した結果を第1表に示し
た。
選択率(COモル%)=特別の生成物へ変換された−酸
化炭素のモル数/消費された一酸化炭素のモル数×10
0 酢酸活性(g/l×hr)=酢酸の生成量(g)/触媒
量(l)×単位時間(1Hr)C2−O欄に示したもの
は酢酸、アセトアルデヒド、及びエタノールへの選択率
の合計値である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ロジウム触媒の存在下に一酸化炭素と水素を反応させて
    、酢酸、アセ1−アルデヒドa>よび(または)エタノ
    ールを製造りる方法に於いて、助触媒としてマンガンと
    イリジウム及びリチウムを併用することを特徴とする方
    法。
JP58101631A 1983-06-09 1983-06-09 酸素含有炭化水素化合物の製造方法 Expired JPS6039654B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0618183A1 (fr) * 1993-03-31 1994-10-05 Pardies Acetiques Procédé de préparation d'acides carboxyliques ou des esters correspondants en présence d'un catalyseur à base de rhodium et d'iridium
CN102218329A (zh) * 2010-04-15 2011-10-19 中国石油化工股份有限公司 合成气制c2及以上含氧化合物的方法

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