JPS60158139A - グリオキシル酸エステルの製法 - Google Patents

グリオキシル酸エステルの製法

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JPS60158139A
JPS60158139A JP60002308A JP230885A JPS60158139A JP S60158139 A JPS60158139 A JP S60158139A JP 60002308 A JP60002308 A JP 60002308A JP 230885 A JP230885 A JP 230885A JP S60158139 A JPS60158139 A JP S60158139A
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reactor
catalyst
axis
gas
monolith
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ロベルト・ケンネト・ドリスコール
エルンスト・インゴ・ロイポルド
ウオルフガング・エーベルツ
フリードリツヒ・ウーンデル
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Hoechst AG
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    • C07C69/67Esters of carboxylic acids having esterified carboxylic groups bound to acyclic carbon atoms and having any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, acyloxy, groups, groups, or in the acid moiety of saturated acids
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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】 ドイツ特許第2.904.775号明細書及びドイツ特
許出願公開第1325372号明細書から、グリコール
酸エステルを不均質触媒で気相でグリオキシル酸エステ
ルに酸化脱水素する( oxydehydrieron
 ) ことができるということが知られている。この反
応は発熱反応でロシ、又、多量の熱が副−又は連続−反
応として起る00、及び水への全酸化によって遊離され
る。従つて一般に、粒状の担体触媒を詰めた通常使用さ
れる反応器の管は、熱を充分に除くために比較的に直径
が小さい。望ましくない連続反応を抑制するために一般
にnosないし1.0秒の短い滞留時間で反応が行われ
る。そのような滞留時間は多量のガスの装入によって得
られる。更に、多量の不活性なキャリア・ガス例えば窒
素を、気相の酸素の濃度を爆発限界以下に保ち且つ放出
された反応の熱を触媒から冷却した反応器の壁に移すた
めに、反応器に供給しなければならない。細い管と多量
のガスの装入とのこの組合せは、粒状材料から成る触媒
床での著しい圧力損失に通じる。実際に希薄ガス(気相
の約95係)を循環させる。大きな圧力損失は、希薄ガ
スを再び使用するこ七ができるようにする圧縮作業に多
額の費用がかかることを意味する。
本発明の目的は、この欠点を克服することである。
従って本発明は、グリオキシル酸エステルを、相当する
グリコール酸エステルを管状反応器中で担体触媒上で気
相で酸化脱水素すること(Oxydehydrieru
ng )によって製造する方法にして、触媒の担体が少
なくとも一つの円柱状一本石から成シ、該一本石は事実
上反応器の管と同一の直径をもち且つ反応器の管の入口
から出口に通じる1ないし10■の直径の複数のみそを
もち、又、前記一本石の体積の60ないし90チは空所
から成っていることを特徴とする方法に関する。
この場合、[一本石J (−Monolith″) は
、大塊状の複数のみぞ(KanMle ) をもつセラ
ミック材料製担体と定義される。このみそは、反応器の
管の軸に対して平行Kまたは傾斜して走っていることが
できる。このみその直径は1〜5mであるのが好ましい
数個の円柱状一本石を反応器の管の中に直列に配置する
か又は積み重ねるのが好ましい一;なぜならこのことは
、反応器の管と同じ長さの単一の一本石を製造して装着
するよシも簡単だからである。これらの円柱は又、個々
の部分から成っていることができる。
反応器のUの軸に対して平行に走っている複数のみそを
もつ一本石は今までに既に自動車の排気の解毒のために
使用された( Ul:Lmann 。
EncyklopMdie der teahniac
hen Chemie (工業化学の6科辞典)、第1
3巻、第561頁)。
このような一本石は、本方法でも使用することができる
。この場合、複数のみその横断面は丸いか又はかどがあ
ることができる;かどがある横断面の場合には“はちの
巣のような形のもの″についても言う。反応器の軸に平
行な複数のみぞをもつこのような一本石は反応の熱を余
シ除かない。従って、過熱ケ避けるために反応器の管を
幾つかの、一本石を詰めた反応ゾーンに小分けし且つ冷
却ゾーンを反応ゾーン間に作り付けるのが好ましい(ハ
ードル反応器)。
本発明による方法では、多数のみそが反応器の管の軸に
平行に走っていないで該軸と20ないし700の角度を
成しているようなみそをもつ一本石を使用するのが好ま
しい。その場合、単数または複数の一本石の複数のみそ
は、使用したガスが反応器の管の入口から出口に流れる
ことができるように互に合っていなければならない;な
ぜなら反応器の軸に対するみその傾斜のためにガスが反
応器の壁に当シ、ガスがそこから他のみそを通って流れ
続けることができることを当然確保しなければならない
からである。
同じことは成る一本石から他の一本石への又は成る一本
石の部分から他の一本石の部分への移行に当てはまる。
別のことばで言えば、触媒全体のみその構造はいかなる
場合にも、ガスができるだけ低い抵抗で反応器の管の入
口から出口に達することができるようでなければならな
い。
ガスは触媒を通過する間もつと冷たい反応器の壁に当る
ので、熱の搬出は反応器の軸に平行なみぞをもつ一本石
の場合よりも簡単でおる。前の場合におけるように、み
ぞの横断面はこの場合、丸いか又はかどかめることがで
きる。傾斜したみそをもつ前記一本石の中では、秩序あ
る連続的に繰返される中空構造を三つの空間の方向全部
にもつようなものが特に好ましい。このような構造にい
わゆる「スタチック・ミキサー」で既に知られている(
 Ohem、■邸、 Tech、と(1979)、第3
47〜564頁)。
同様に既にスタチック・ミキサーから知られている第1
図及び第2図に図解した構造の一本石が特に好ましい。
このような一本石は、以下I型一本石と呼ぶが、反応器
の軸に平行に配列した積重なった波状の(従ってほぼ波
形鉄板のような形をした)層から成り、連続する層の波
の谷は交互に反応器の軸とα及び−αの角度をなす(α
=20〜70’)。連続する層の波の谷と波の峰とによ
ってつくられたみそは横断面が非常に丸いかどをもつ三
角形である。積重なっている波状の層の間には各接触場
所に堅固な結合が存在するので、各一本石の装素はみそ
が通っている単一の中空構造である。このような一本石
は1日ulzer−Packung” という名称で商
業上入手しうる。もつと一般的な場合について上で述べ
たようにこの場合にも一本石は数個の円柱が積重なった
形で使用するのが好ましい。
その際、記載した構造は、使用したガスが反応器の管の
入口から出口に流九ることかできるように積!iなった
円柱のみぞが互に合致することを自動的に確保する。
驚くべきことに、一本石の担体を本発明に従って使用す
ると、球状の触媒粒子をばらで従来のように使用するよ
りも著しく良い収率及び空時収量が得られる。更に、本
発明による一本石の充てん物は、球体をばらで使用する
よりも著しく小さい圧力損失を生じる。
一本石を本発明に従って使用すると、球体を使用するの
と比較して次の別の利益が得られる:触媒の床が数種類
の成分から成るに過ぎないので、触媒の取付は及び取替
えがかなり容易になる。更に、活性成分の摩滅が著しく
減る。
一本石のための適当なセラミック材料は、殊に50Jy
−1以下のBET表面積(BBT法で測定し比表面積)
をもつケイ酸塩、酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウ
ムまたは炭化ケイ素である。おもにケイ酸アルミニウム
からなる一本石が特に好ましい。
原則的に、酸化脱水素反応に適する全部の元素を触媒的
に活性な成分として使用することができる。しかし、触
媒は元素のV、Au、Mo、Ag、(!u、日n、 8
b%Bi 及びPの中の少なくとも一つを含有するのが
好ましい。しかし、第5fkいし第5主族の他の元素も
触媒作用を示す。
上記の元素は、金属の形で、または化合物例えば酸化物
、硝酸塩、酢酸塩、アセチルアセトネート、シュウ酸塩
、クエン酸塩または)・ロゲン化物の形で、反応ゾーン
に導入される。
担体上の元素の総量は広い範囲で変動しうる。
一般に、担体触媒の総量に対して[Lolないし50重
量係、殊KO,1ないし20重量係である。
触媒的に活性な成分を有利に溶液の形で担体上へ導き1
次に溶剤を蒸発させ、触媒を乾燥させる。使用する溶剤
は一般に水、塩酸、硝酸、水酸化アルカリ溶液または水
性アンモニア溶液、殊に水または塩酸でるる。
グリコール酸エステルを反応ゾーンに導入する前に酸化
性ガス特に酸素もしくは空気または還元性ガス特に水素
もしくは不活性ガスで希釈した水素1k100ないし8
00℃、特に300ないし600℃の温度で触媒上に導
くのが好ましいということがわかった。
本発明による方法では一般式HO−OH2−00ORの
グリコール酸エステルは、蒸気の形で使用される。
この式においてRは炭化水素残基、殊に脂肪族の、直鎖
のまたは枝分れした1ないし8個の炭素原子特に1ない
し5個の炭素原子をもつアルキル基である。
ガス状のグリコール酸エステルは酸素または酸素含有ガ
ス例えば空気七−緒に触媒上に導かれる。キャリヤーガ
ス例えば蟹素または希ガスで希釈するのが好ましい。
本発明による方法では、グリコール酸エステル1モル当
υ一般に次の麓の添加剤を使用する。
酸素二11ないし5モル、殊にa5ないし3モル。
キャリャーガス:口ないし200モル、殊に30ないし
100モル。
これらの範囲の外側でもまだ満足な結果が得られる。
酸化脱水素は一般に、100Cと600℃との間、殊に
200℃と400℃との間の温度で行われる。滞留時間
はα05秒と10秒との間、しかし特に0.05秒と1
秒との間にあるのが好ましい。これらの範囲の外側でも
まだ満足な結果が得られる。
酸化脱水素は、常圧で行うのが好ましいが、減めたまた
は高めた圧力即ち0.01ないし10Obarを使用す
ることもできる。
個々の点では、グリコール酸エステル及び酸素もしくは
酸素含有ガス並びに場合によりキャリヤーガスを配量装
置から蒸発ゾーンへ導き。
生じた混合物を次に、外部から加熱した触媒を詰めた反
応管に通すように行う。その際、酸素もしくは酸素含有
ガス並び忙キャリヤーガスを、反応器に導入する前に反
応温度に加熱するのが好ましいということがわかった。
以下、例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
例1 丈がt 50 D wmそして直径が27−の直立の7
4A鋼−管状反応器で実験を行なった。反応器を外部か
ら加熱し、内部の温度を数個の熱電対で測定した。
触媒の担体Fi9個の重なり合った円柱状の1型の一本
石の片から成っていた。6片は直径が26■、丈が50
mそしてみぞの直径が約5−でめった。温度を測定する
ための熱電対を取シ付けた直径が91111の穴が一本
石の胴体の中心を通過していた。一本石は酸化アルミニ
ウムを被覆した約20−* y−1のBET表面をもつ
ケイ酸アルミニウムから成っていた。触媒の担体は反応
器の管の中で210−の体積を占めた。以下、この体積
を触媒の体積と呼ぶ。
触媒を製造するために、144Fの五酸化バナジウム1
に150−の濃塩酸に溶解させた。一本石の片を浸漬に
よってこの溶液の中へ浸した。
溶剤を蒸気浴で留去させ、次に一本石t−110℃で乾
燥させた。この処理を、希望したバナジウム濃度、即ち
1tの触媒に対して2a82のバナジウムになるまで繰
返した。
同様に、1tの触媒の体積に対して54.3fの銀を、
既にバナジウムをしみ込ませた一本石上へ、1.8モル
の硝酸銀水溶液の中へ浸すことによって塗布した。
触媒全体の活性化は、2.4モル/hの酸素と91.6
モル/hの窒素とから成る気流中で400℃で3時間行
なった。
18 a、sy/h (2,4モル/h)のグリコール
酸メチル、14モル/hの酸素及び91.6モル/hの
窒素を同時に蒸発ポットの中へ導入した。全部の気相を
、直立の反応器の中へ導入する前に275℃に加熱した
。反応器の管の中の反応温度は同様に275℃でめった
。一定の運転条件に幽節するための1時間の始動時間の
後に、4時間にわたって実験を続けた。
次の結果が得られた: グリオキシル酸メチルの収率:=82.1%空時収量 
=825.St/l−b グリコール酸メチルの変換率=94.6%グリコール酸
メチルの選択率=8&8%8&8の圧力損失 (1mb
ar 比較例 触媒の担体は1.、my−1のBIT表面をもつケイ酸
アルミニウムの球(1,の直径)から成っていた。触媒
は1tの触媒の体積に対して3a5tのバナジウム及び
81.1 tの銀を含んでいた。
触媒を製造するために14.4fの五酸化バナジウムを
109wjの濃塩酸に溶解させ、210mの触媒をこの
溶液に浸し、溶剤を蒸気浴で蒸発させ九。同様に、24
81Fの硝酸銀を、4&7−の水に溶解させた後に塗布
した。次に触媒を110℃で乾燥させた。この2101
Ieの触媒を同じ直立の鋼鉄反応器に入れ1例1と同様
に活性化させた。
例1におけると全く同様に、そこに記載した黛の反応ガ
スをこの触媒の積み重ねに同一の反応温間で導く。
次の結果が得ら几た: グリオキシル酸メチルの収率=75% 空時収率 =754.32/l−h グリコール酸メチルの変換率=878%グリコール酸メ
チルの選択率=85.4%触媒床の圧力損失 =360
mbar 圧力損失は例1におけるよシも著しく大きく、触媒の効
率は幾らか減っている。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明の方法に使用される一本石
の一実施例の断面図である。 代理人 江 崎 光 好 代理人 江 崎 光 史 毎1,1宋1 、弔2抹I 第1頁の続き 0発 明 者 フリードリツヒ・ウー ド。 メチル −: イソ連邦共和国、フレールスハイム・アム・マイン、ヤ
/ストラーセ、46

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 グリオキシル酸エステルを、相当するグリコール
    酸エステルを管状反応器中で担体触媒上で気相で酸化脱
    水素することによって製造する方法にして、触媒の担体
    が少なくとも一つの円柱状一本石から成り、該一本石は
    事実上反応器の管と同一の直径をもち且つ反応器の管の
    入口から出口に通じる1ないし10簡の直径の複数のみ
    ぞをもち、又、前記一本石の体積の60ないし90チは
    空所から成っていることを特徴とする方法。 2、 みそが1〜5IlaIの直径をもつ、特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 五 数個の円柱状一本石が積み重ねられているか又は直
    列に配置されている、特許請求の範囲第1項又は第2項
    記載の方法。 歳 みその大部分が反応器の軸と20ないし70″の角
    度を成す、特許請求の範囲第1項から第3項までのいず
    れかに記載の方法。 五 一本石が整然とした連続的に繰返す中空構造を全部
    の三つの空間の方向に龜つ、特許請求の範囲第4項記載
    の方法。 6一本石が反応器の軸に平行に配置−された積み重なっ
    ている波状の層から成シ、その際連続する層の波の谷が
    交互に反応器の軸とα及び−αの角度を成し、αは20
    °と70°との間の値をもつ、特許請求の範囲第5項記
    載の方法。
JP60002308A 1984-01-14 1985-01-11 グリオキシル酸エステルの製法 Pending JPS60158139A (ja)

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