JPS6032729A - エタノ−ルを主成分とする含酸素化合物の製法 - Google Patents

エタノ−ルを主成分とする含酸素化合物の製法

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JPS6032729A
JPS6032729A JP58141081A JP14108183A JPS6032729A JP S6032729 A JPS6032729 A JP S6032729A JP 58141081 A JP58141081 A JP 58141081A JP 14108183 A JP14108183 A JP 14108183A JP S6032729 A JPS6032729 A JP S6032729A
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Masaru Ichikawa
勝 市川
Koichi Shikakura
鹿倉 光一
Toshihiro Saito
寿広 斉藤
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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有する混合気体を触
媒の存在下反応させ、エタノールを主成分とする含酸素
化合物を製造する方法に関する。
更に詳細にはロジウム、トリウ゛ム、鉄及びイリジウム
より成る触媒の存在下、あるいはロジウム、トリウム、
鉄及びイリジウムに、マンガン、ウラン及びリチウムか
ら成る群から選ばれた少なくとも一種の成分を添加した
触媒の存在下、当該混合気体を反応させることによりエ
タノールを主成分とする含酸素化合物を製造する方法に
関する。
本発明において目的物とする含酸素化合物とは、アルコ
ール、アルデヒド、脂肪酸及びそのエステル等を意味す
る。更に詳しくは本発明における目的とする物質は炭素
数2の含酸素化合物、すなわちエタノール、アセトアル
デヒド、酢酸及びそのエステルである。更に限定的に言
えば、本発明の目的物はエタノールを主成分とした炭素
数2の含酸素化合物である。
含酸素化合物、特にエタノール等の含酸素化合物は従来
ナフサを原料とする石油化学的方法によって製造されて
きた。しかし近年の原油の価格の高騰によシ、著しい製
造価格の上昇が起シ、原料転換の必要性が生じている。
一方、豊富で且つ安価に入手可能な一酸化炭素及び水素
の混合ガスよシ含酸素化合物を製造する方法が種々検討
されている。即ち混合ガスを、ロジウムを主成分とし、
チタン、ジルコニウム、タングステン、マンガンなどの
金属もしくは金属酸化物よりxる触媒の存在下に反応さ
せて、炭素数2の含酸素化合物を選択的に作る方法は公
知である。
しかしながら、かかる方法も副生ずる炭化水素、例えば
メタン等の針が多く、含酸素化合物の選択率が低い。更
に高価な貴金属であるロジウムあたりの目的化合物の生
成量がまだまだ少々く、経済的にもプロセス的にも完成
された技術が提供されていないのが実状である。
更に含酸素化合物を高収量で高選択的に製造することを
目的とした改良方法も種々提案されている(例えば、特
開昭56−7727.8666.8634.90028
号など)が、いずれの方法も未だ収率、選択性などに欠
点を有しているのが現状である。
以上述べた如く、−酸化炭素及び水素を含有する気体よ
り、エタノールを主成分とする含酸素化合物を効率よく
、経済性よく製造する方法は提供されていない。
本発明者らは、従来法に代わる新たな方法を提供する目
的で鋭意検討を重ねた。その結果−酸化炭素及び水素を
含む気体をロジウム、トリウム、鉄及びイリジウムよ構
成る触媒の存在下、あるいはそれらにマンガン、ウラン
及びリチウムから成る群から選ばれた少なくとも一種の
成分を添加した触媒の存在下に反応させることによシ、
エタノールを主成分とする含酸素化合物を高収率、高選
択率で製造しうるととを見出して本発明を完成した。
本発明で用いられる触媒の構成成分のうち、イリジウム
は従来二酸化炭素及び水素よジメタン等の低級炭化水素
あるいけメタノールからなる生成物を製造する触媒とし
て知られていた。しかしながら、イリジウムを含有する
触媒の存在下で一酸化炭素と水素との混合ガスの反応に
より、含酸素化合物を高収率、高迩択率で製造する方法
は従来知られていない。
しかるに本発明者らは、ロジウム、トリウム、鉄及びイ
リジウム、あるいはそれらにマンガン、ウラン及びリチ
ウムから成る群から選ばれた少なくとも一種の成分を共
存させると、意外にも副生ずる炭化水素の量が減少し、
エタノールを主成分とする含酸素化合物の生成量が増加
することを見出したのである。また、イリジウムはロジ
ウム、トリウム及び鉄の各成分と共存させない場合には
、換言すればイリジウム単独で用いると、本発明で主張
するような高選択性、高活性の触媒とはなり得ないこと
を見出した。
以下、本発明を順次詳述する。
本発明において用いられる触媒は前述の如くロジウム、
トリウム、鉄及びイリジウムあるいはロジウム、トリウ
ム、鉄及びイリジウムに、マンガン、ウラン及びリチウ
ムから成る群から選ばれた少なくとも一種の成分を添加
して成る成分を主たる構成成分とする。実質的には通常
貴金属触媒において行われる如く、担体上に上記の成分
を分散させた触媒を用いる。
本発明において用いられる触媒は貴金属常法を用いて調
製することができる。たとえば含浸法、浸漬法、イオン
交換法、共沈法、混線法等によって調製できる。
触媒を構成する鎖成分、ロジウム、トリウム、鉄及びイ
リジウム、あるいはロジウム、トリウム、鉄及びイリジ
ウムに、マンガン、ウラン及びリテラムから成る群から
選ばれた少なくとも一種の成分を添加した触媒調製のだ
めの原料化合物としては、酸化物、塩化物、硝酸塩、炭
酸塩等の無機塩、シクロペンタジェニル化合物、アンミ
ン錯体、金属アルコキシド化合物、アルキル金属化合物
等通常貴金属触媒を調製する際に用いられる化合物を使
用することができる。
以下に含浸法に例をとシ触媒の調製法を説明する。
上記の金属化合物を水、メタノール、エタノール、テト
ラヒドロフ2ン、ジオキサン、ノルマルヘキサン、ベン
ゼン、トルエン等の溶媒に溶解し、その溶液に担体を加
え浸漬し、溶媒を留去、乾燥し、必要とあれば加熱等の
処理を行い、担体に金属化合物を担持する。
担持の手法としては、ロジウム、トリウム、鉄及びイリ
ジウム、あるいはそれらにマンガン、ウラン及びリチウ
ムから成る群から選ばれた少なくとも一種の成分を含む
原料化合物を同一溶媒に同時に溶解した混合溶液を作シ
、担体に同時に担持する方法、各成分を逐次的に担体に
担持する方法、あるいは各成分を必要に応じて還元、熱
処理等の処理を行いながら逐次的、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。
その他の調製法、例えば担体のイオン交換能を利用した
イオン交換によって金属を担持する方法、共沈法によっ
て触媒を調製する方法なども本発明に用いられる触媒の
調製手法として採用できる。
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
うことにより活性化し次いで反応に供せられる。還元を
行うには水素を含有する気体により昇温下で行うことが
簡便であって好ましい。この際還元温度として、ロジウ
ムの還元される温度、即ち100’0程度の温度条件下
でも還元処理ができるのであるが、好ましくは200°
0〜600℃の温度下で還元処理を行なう。この際触媒
の各成分の分散を十分に行わせる目的で低温よシ徐々に
、あるいは段階的に昇温しながら水素還元を行ってもよ
い。また還元剤を用いて、化学的に還元を行うこともで
きる。
たとえば−酸化炭素と水を用いたシ、ヒドラジン、水素
化ホウ素化合物、水素化アルミニウム化合物などの還元
剤を用いた還元処理を行ってよい。
本発明において用いられる担体は、好ましくは比表面積
10〜1000i/g、細孔径10A以上を有するもの
であれば通常担体として知られているものを使用するこ
とができる。具体的な担体としては、シリカ、各種金属
の珪酸塩、シリカゲル、モレキーラーシーブ、ケイソウ
上等のシリカ系担体、アルミナ、活性炭などがあげられ
るが、シリカ系の担体が好ましい。
更には触媒の構成要素として用いられるトリウム、イリ
ジウム、鉄等の珪酸塩あるいはイリジウム、トリウム、
鉄等の酸化物を担体として用いることもできる。
この場合の触媒の調製法は前述のロジウム、トリウム、
鉄、イリジウム、あるいはマンガン、ウラン及びリチウ
ムから成る群から選ばれた少なくとも一種の成分及び担
体より構成される触媒の調製法と同様に、例えばロジウ
ム、トリウム、鉄あるいはマンガン、ウラン及びリチウ
ムから成る群から選ばれた少なくとも一種の成分にイリ
ジウムの珪酸塩もしくは酸化物に担持させる。いずれの
場合も触媒中の各成分の濃度と組成比は広い範囲でかえ
ることができる。
ロジウムの担体に対する比率は、担体の比表面積を考慮
して重量比で0.0001〜0.5、好ましくは0.0
01〜0.31である。ロジウムとイリジウムの比率は
原子比でイリジウム/ロジウムが0.001〜5、好ま
しくは0.01〜2の範囲である。まだ、トリウム/ロ
ジウムが原子比で0.005〜20、好ましくは0.0
1〜10の範囲である。更に鉄、イリジウムの比率はロ
ジウムに対し原子比で各々0.001〜10、好ましく
は0.01〜5の範囲である。また、マンガン、ウラン
、リチウムの比率はロジウムに対し原子比で0.001
〜10、好ましくは0.01〜1の範囲が適用できる。
本発明は、固定床の流通式反応装置に適用することがで
きる。”すなわち反応器内に触媒を充填し、原料ガスを
送入して反応を行わせる。生成物は分離し、未反応の原
料ガスは精製したのちに循環再使用することも可能であ
る。
また、本発明は流動床式の反応装置にも適用できる。す
なわち原料ガスと流動化した触媒を同伴させて反応を行
わせることもできる。更には本発明は溶媒中に触媒を分
散させ、原料ガスを送入し反応を行うことからなる液相
不均一反応にも適用できる。
本発明を実施するに際して採用される条件は、エタノー
ルを主成分とする含酸素化合物を高収率・高選択率で製
造することを目的として種々の反応条件の因子を有機的
に組合せて選択される。反応圧力は、常圧(す々わちO
kg/crn2ゲージ)でも当該目的化合物を高選択率
・高収率で製造できるのであるが、空時収率を高める目
的で加圧下において反応を行うことができる。従って反
応圧力としてはOkg /cmゲージ〜650kg/c
lIゲージ、好ましくはOkg/amゲージ〜250 
kg/anゲージの圧力下で行う。反応温度は150°
0〜450℃、好ましくは18D°0〜350°0であ
る。反応温度が高い場合には、炭化水素の副生量が増加
するため原料の送入速度を早くする必要がある。従って
、空間速度(原料ガス送入量×触媒容積)は、標準状態
(0℃、1気圧)換算で10h’〜106h−1の範囲
よシ、反応圧力と反応温度、原料ガス組成との関係より
適宜選択される。
当該原料ガスの組成は、主として一酸化炭素と水素を含
有しているガスであって、窒素、アルゴン、ヘリウム、
メタン等の不活性ガスあるいは反応条件下において、気
体の状態であれば炭化水素や炭酸ガスや水を含有してい
てもよい。−酸化炭素と水素の混合比はCO/I■2比
で0.1〜10、好ましくは0.25〜5(容積比)で
ある。
以下実施例によって本発明を更に詳細に説明するO 実施例1 塩化ロジウム(RhC13・りH20) 0.6 g 
(2,28mmol )及び塩化イリジウム(IrCl
4−H2O)0.04g (0,114mmol )を
エタノール(99,5% )と水の混合溶媒30meに
溶解した後、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を
留去し蒸発乾固させた。このものをエタノール20mに
溶解し更に硝酸) IJ ’:) ム(Th(No3)
4−4H20)1.258 g(2,28mmo! )
及び塩化第二鉄(FeCl3−6H20)0.205g
 (0,76mmol )を溶解させた溶液中にシリヵ
ゲ/I/ (Dav i sonす57 、 Davi
son社製)5g(280℃で2時間真空下で焼成脱気
したもの)を浸漬した。
次いでロータリーエバポレーターを用いこの溶媒を留去
し乾固した後更に真空下乾燥して、その後反応管に充填
し水素及びヘリウムの混合ガス(H2/He −200
/ 100 wit/分)の通気下で段階的に昇温し、
最終的には400℃で5時間、計16時間水素還元し活
性化処理を行った。
このようにして得られた触媒のうち215の量(5ゴ)
をシリカゲル10mで希釈したものを、中低圧流通反応
装置の反応管(チタン金属内ぼり207X500mm)
に充填し、水素ガス(5kg/am 、1000ゴ/分
)の通気下で200°0で1時間程度再還元した後、水
素、−酸化炭素の混合ガス(Co/H2=1/2)を5
00m//分の速度で送入し反応を行った。
生成物中、含酸素化合物などの高沸点の有機化合物は水
に溶解し捕集し、炭化水素は直接ガス採取してガスクロ
分析装置によって定性及び定量分析し、生成物の分布を
めた。結果を表−1に示した。
実施例2〜4 塩化イリジウム(■rC14・H2O)の担持量を0.
08g (0,228rnmol )、0.267g(
0,76mmol )、0.401 g (1,14m
mol )と変化させた以外は実施例1と同様の調製法
及び活性化処理法を用いて調製した。
実施例1と同様の装置及び操作で活性試験を行った。結
果を表−1に示した。
比較例 塩化イリジウムを除いた以外は実施例1と同様の調製法
及び活性化処理法を用いてロジウム−トリウム−鉄/シ
リカ触媒を調製した。
実施例1と同様の装置及び操作で活性試験を行った。結
果を表−1に示した。
実施例5〜7 塩化ロジウム(RhC13・3H20)0.6g(2,
28mmol)、硝酸トリウム(Th(NO3)4・4
H20)1.258g(2,28mm o l )、塩
化第二鉄(FeC13−6H20) 0.205g (
0,76mmol)及び塩化イリジウム(IrC14・
H2O)0.160g(0,456mmol )に第5
成分として塩化リチウム(LiC1−H2O)0.02
8g(0,456mmol)、塩化マンガy(MnC1
2−4H20)0.045g(0,228mmol)、
硝酸ウ−y = ル(UO,(NO3) 2−6H20
)0.’114g(0,228mmol)を各々加え、
その他は実施例1と同量とし、実施例1と同様の調製法
及び活性化処理法を用いて調製した。
実施例1と同様の装置及び操作で活性試験を行った。結
果を表−2に示した。
実施例8

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ロジウム、トリウム、鉄及びイリジウムより成
    る触媒の存在下、−酸化炭素及び水素を含有する混合気
    体を反応させ、エタノールを主成分とする含酸素化合物
    を製造する方法。
  2. (2) ロジウム、トリウム、鉄及びイリジウムに、マ
    ンガン、ウラン及びリチウムから成る群から選ばれた少
    なくとも一種の成分を添加した触媒の存在下、−酸化炭
    素及び水素を含有する混合気体を反応させ、エタノール
    を主成分とする含酸素化合物を製造する方法。
JP58141081A 1983-08-03 1983-08-03 エタノ−ルを主成分とする含酸素化合物の製法 Granted JPS6032729A (ja)

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