JPS6043173B2 - オレフインの水和法及びその触媒 - Google Patents

オレフインの水和法及びその触媒

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JPS6043173B2
JPS6043173B2 JP56036695A JP3669581A JPS6043173B2 JP S6043173 B2 JPS6043173 B2 JP S6043173B2 JP 56036695 A JP56036695 A JP 56036695A JP 3669581 A JP3669581 A JP 3669581A JP S6043173 B2 JPS6043173 B2 JP S6043173B2
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C29/03Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by addition of hydroxy groups to unsaturated carbon-to-carbon bonds, e.g. with the aid of H2O2
    • C07C29/04Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by addition of hydroxy groups to unsaturated carbon-to-carbon bonds, e.g. with the aid of H2O2 by hydration of carbon-to-carbon double bonds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/16Phosphorus; Compounds thereof containing oxygen, i.e. acids, anhydrides and their derivates with N, S, B or halogens without carriers or on carriers based on C, Si, Al or Zr; also salts of Si, Al and Zr
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オレフィンを水和するための改良法、特に、
高い活性及ひ高い破壊強度の両方を有する燐酸担持触媒
に関する。
燐酸担持触媒は、エチレンのエタノールヘの直接水和並
びに他のオレフィンの直接水和において過去3時間工業
的に広く且つ成功下に用いられて、きた。
種々のシリカ基材担体、例えばけいそう±が通常粘土バ
インダー、シリカゲル及び種々のアルミノシリケートと
組み合せて使用されてきた。一般には、担体は、物理的
一体性を付与するためにか焼され、次いで金属不純物の
含量を減少する・ために鉱酸て浸出され、その後に燐酸
を含浸される。先に記載したものの如き燐酸触媒は工業
的に使用されてきたけれども、幾つかの特性、即ち、触
媒活性に関して適度に長い寿命、調製及び使用中に破壊
に耐えるのに十分な機械的強度、並びに水和プロセス間
の化学的安定性及び不活性を兼備するオレフィン水和触
媒がなお要求されている。
こ)に本発明によれば、(1)30〜7唾量部のけいそ
う土と、15〜3踵量部のベントナイトと、15〜3鍾
量部の合成高表面積シリカと、5〜25重量部の穀粉と
、5〜25重量部のセルロースとを含む混合物にペース
トを形成するのに十分な水を混合し、(2)前記組成物
をペレットミルから押出し、(3)前記ペレットを25
5゜Cにおいて1時間乾燥し、(4)前記ペレットを6
77℃において30分間か焼し、(5)工程(4)のペ
レットを85%燐酸で還流下に8時間浸出して金属不純
物を除去し、(6)工程(5)からのペレットを中性に
なるまで水洗し、(7)前記ペレットを乾燥し、 (8)工程(7)からのペレットに40〜80%水性燐
酸を室温で含浸させ、(9)過剰の燐酸をドレンし、そ
して AO前記ペレットを100〜4000Cの温度て乾燥さ
せる、ことによつて向上された触媒活性を有ししかも累
加的な破壊強度の損失がないオレフィン水和触媒が見い
出された。
本発明の触媒組成物中に用いられるけいそう土は、天然
産形態の二酸化けい素てある。
好ましい形態のけいそう土は、ジヨーンズ●マンビル●
コーポレーションによつて製造されそして20〜30d
1yの表面積を有する66セライト(Celite)F
C゛である。この物質は、次の平均的組成を有する。好
ましくは粒子の90%が74ミクロンよりも小さいよう
な粒度分布を有するベントナイトは、次の平均的組成を
有する水和アルミノシリケートである。
用いるシリカは、150rf11yの表面積を有する親
水性沈降シリカである。
用いる穀粉は、ポレンタ(POlenta)等級のもの
である。
セルロースは、白色繊維の形態にある木綿を化学処理し
て該木綿から他の植物成分を除去することから得られる
これは、実験式C6HlOO.を有する多糖類である。
比較的低い担体か焼温度即ち650〜730′Cを用い
ることによつて、改善された担体シラノールー酸相互作
用が得られ、しかして破壊強度を犠牲にせずに活性な水
和触媒が提供される。
また、低いか焼温度は担体からの金属不純物の効率的な
除去を可能にし、しかして触媒中にずつと低い金属含量
即ち0.鍾量%以下の金属含量がもたらされる。これら
のか焼条件は、担体の焼結をもたらすことなく穀粉及び
セルロースの完全酸化を可能にする。燐酸による含浸に
先立つたか焼担体の浸出は、j通常の操作条件下に燐酸
中に可溶性であつて燐酸塩による細孔の閉塞を引き起こ
して最後的には触媒活性の損失をもたらす可能性のある
金属不純物特に酸化アルミニウム、酸化鉄及び酸化カル
シウムを除去する。
この浸出プロセスに対して塩酸及・び燐酸を含めた多く
の強鉱酸が勧められているけれども、85%燐酸は、実
際のプラント条件下にオレフィンの工業的水和に必要な
触媒担体中に最低レベルの金属不純物をもたらすことが
分つた。か焼担体の含浸は、40〜8唾量%の燐酸を含
有jする燐酸水溶液中て実施される。含浸は、燐酸触媒
による担体物質の実質的な飽和をもたらす任意の態様で
実施することができる。1つの好ましい方法は、担体物
質を水性燐酸中に30℃の温度て0.5〜8時間浸漬さ
せることである。
一般には、2時間て十分てある。過剰の燐酸を除去しそ
して100〜400℃の温度で乾燥した後、燐酸含浸担
体は、複合構造体即ち担体物質+酸触媒の重量を基にし
て30〜6鍾量%のオルト燐酸を含有する。エチレン、
プロピレン及びブテンの如き低級オレフィンは、該オレ
フィンを水革気と上記触媒の存在下に220〜300℃
の範囲内の温度、0.3:3.0の水蒸気対オレフィン
モル比及び500〜1200pSigの操作圧で反応さ
せることによつて対応するアルコール即ちエタノール又
はイソプロパノール及び2−ブタノールに直接水和させ
ることができる。エタノールへのエチレンの転化に好ま
しい操作条件は、250〜290℃の温度、1:0.3
の水蒸気対オレフィンモル比及び900〜1100pS
igの反応圧よりなる。低い温度及び高い圧力程、高い
平衡収率を促進する。しかしながら、もし温度が低すぎ
ると、反応速度は低下し、これに対して不当に高い圧力
は反応生成物混合物中に比較的多量の重合体物質をもた
らす、高い水蒸気対オレフィンモル比程、向上した転化
率をもたらすが、しかし気化のためのエネルギー所要量
の増加が伴なう。本発明によつて得られる優秀な触媒特
性についていかなる理論的説明によつても拘速されるこ
とを望まないけれども、触媒を調製する際の1種の有機
化合物(セルロース)及び1種の無機化合物(シリカ)
の使用は、これまで入手可能なオレフィン水和触媒に優
る表面の思いがけない増大及び平均孔半径の減小をもた
らすものと信じられる。
かくして、5鍾量部の“セライトFC゛、25重量部の
ベントナイト、25重量部の′4ハイ●シル(HiSl
ll丁゛、1鍾量部の穀粉及び1睡量部のセルロースを
使用して好ましい組成物を作ると、次の特性を有する触
媒が得られる。″;″―)”■銹ヌ;含有する担体は、
高い表面積(72007T11y)を有するがしかし極
めて弱い。
けいそう土基材担体中での親水性シリカの使用は、破壊
強度の損失なしに活性オレフィン水和触媒を提供するこ
とを見出したことは驚くべきことであつた。低いか焼温
度と、燐酸浸出によつて得られる低い金属レベルと、高
い破壊強度と、高い表面積との臨界的な組み合せが、ユ
ニークで活性なオレフィン水和触媒を提供するものと思
われる。
本発明を以下の実施例で更に説明する。
特に記していなければ、すべての部数及び百分率は重量
による。例1 5唾量部のけいそう土(ジヨーンズ・マンビル●コーポ
レーションの商品名4′セライトFCOとして入手され
る)、25重量部のベントナイト、25重量部の“ハイ
・シル233゛(150d1yの表面積を有する親水性
沈降シリカに対するピー・ピー・ジー・インダストリー
ズの商品名)、10重量部の穀粉(ポレンタ等級)及び
1唾量部のセルロースに水を混合して直径1181nの
ペレットを形成した。
ペレットを350′F(17rC)で3吟間乾燥させて
水分を除去し、次いて空気中において1300′F(7
04℃)て40分間か焼した。担体の表面積(BET窒
素法によつて測定)は60イIyであり、平均孔半径は
0.015μであり、そして金属不純物レベル(Fe及
びA1酸化物の)は4.5重量%てあつた。か焼後、担
体を還流条件下に80%H3PO4で8時間処理して金
属不純物を0.5重量%に減少させた。次いで、浸出済
みの担体を90℃で2時間水洗した。次いで、浸出済み
担体を140℃において不活性ガスて1濁間乾燥させ、
次いで室温において65%113P04を8時間含浸さ
せた。過剰の酸をドレンさせ、そして触媒ペレットを不
活性条件下に110℃で1F!!11間乾燥させた。例
2 例1を反復したが、但し、浸出工程は、80%H3PO
4を用いて185゜F(85℃)で120時間行われた
例3 1.9:1のモル比のエチレンとスチームとのガ・ス状
混合物を例1及び2の触媒上に200Cf5CFH/触
媒Ft3の割合で通した。
逆混合攪拌式オートクレーブの圧力は1000pSig
てあり、そして触媒床の温度は270′Cに維持された
。2峙間の終りに、ピーク活性が得られそして各場合に
9.41b1hr1ft3のエタノール生産速度が得ら
れた。
対照A 例1に記載した組成を有する触媒であるが、しかし1:
1HC1を用いて85℃で120時間浸出されたものは
、金属不純物レベルが僅かに1.2重量%に減少した。
例3に記載した反応条件下においてこの触媒のピーク生
産性は8.61bIhr1ft3に過ぎなかつた。対照
B 次の組成、即ち、6種量部のけいそう土、21重量部の
ベントナイト及び1踵量部の穀粉(即ち、例1の記載の
組成物から“゜ハイ・シル゛及びセルロースを除いた組
成)を有する触媒に水を混合して直径5132inのペ
レットを形成した。
ペレットを例1における如くして乾燥させたが、しかし
僅かに高い温度即ち737Cで40分間か焼した。この
担体の表面積は13dIyで、平均孔半径は0.3μで
そして金属不純物レベルは4.75重量%であつた。例
1、2又は4に記載した如く浸出及び洗浄後(即ち、H
3PO4又はHClを用いて)、金属含量は2重量%に
減少された。乾燥、H3PO4による含浸及び最終的焼
成は、例1における如くして行われた。本例の触媒は、
例3の条件下に試験すると、僅か8.31bのエタノー
ル/Hr/触媒Ft3のピーク活性を有していた。例4 例1の触媒を管状反応器において例3に記載の条件下で
しかし255℃の流入温度及ひ275℃の流出温度で用
いると、2凹時間の操作後に101bIhr1ft3の
ピークエタノール生産速度が達成されそしてこの生産速
度は700時間後も本質上変化しなかつた。
これらの条件下に対照Bの触媒を用いると、20叫間後
に僅か8.51b1hrIft3のピーク生産速度が得
られ、この生産速度は7凹時間後にも変化しなかつた。
例5例1の触媒を例3の条件下に但し1600SCFH
1fド触媒の低い空間速度において用いると、ピークエ
タノール生産性は8.21bIhr1ft3てあつた。
対照Bの触媒の場合には、ピーク生産性は7.21bI
hrIft3触媒であつた。例6 例1の触媒を例3に記載の条件下にしかし260℃の低
い温度において使用すると、ピークエタノ・−ル生産性
は8.31bIhrIft3触媒てあつた。
対照Bの触媒の場合には、ピーク生産性は7.01bI
hrIft3であつた。例7 米国特許第4038211号の従来技術のスチーム処・
理シリカゲル触媒ど比較した破壊強度の優秀性を例示す
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1(a)30〜70重量%のけいそう土と、15〜30
    重量%のベントナイトと、150〜200m^2/gの
    表面積を有する15〜30重量%の合成シリカと、5〜
    25重量%の穀粉と、5〜25重量%のセルロースとの
    混合物にペーストを形成するのに十分な水を混合し、(
    b)工程(a)からのペーストを押出してペレットにし
    、(c)前記ペレットを乾燥させ、 (d)前記乾燥ペレットを650〜730℃の温度でか
    焼し、(e)前記か焼ペレットを85%水性燐酸で金属
    不純物が最少限に減少されるまで浸出し、(f)前記浸
    出済みペレットを水で洗浄水がほゞ中性になるまで洗浄
    し、(g)前記ペレットを乾燥させ、 (h)前記乾燥ペレットに40〜80%燐酸を室温で含
    浸させ、(i)過剰の燐酸をドレンさせ、 (j)前記ペレットを100〜400℃の温度で乾燥さ
    せる、各工程を含むオレフィン水和触媒の製造法。 2 ペーストが50重量部のけいそう土、25重量部の
    ベントナイト、25重量部の合成シリカ、10重量部の
    穀粉及び10重量部のセルロースから形成される特許請
    求の範囲第1項記載の方法。
JP56036695A 1980-03-21 1981-03-16 オレフインの水和法及びその触媒 Expired JPS6043173B2 (ja)

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