JPS6049617B2 - エタノ−ルなどの含酸素化合物を製造する方法 - Google Patents

エタノ−ルなどの含酸素化合物を製造する方法

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JPS6049617B2
JPS6049617B2 JP58141085A JP14108583A JPS6049617B2 JP S6049617 B2 JPS6049617 B2 JP S6049617B2 JP 58141085 A JP58141085 A JP 58141085A JP 14108583 A JP14108583 A JP 14108583A JP S6049617 B2 JPS6049617 B2 JP S6049617B2
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manganese
lithium
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聰 有光
勝美 柳
勝 市川
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一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、(イ)ロジウム、(口)マンガン、←
→鉄及ひ(ニ)リチウムとから構成される触媒の存在下
、あるいは(イ)ロジウム、(口)マンガン、←→鉄、
(:リチウム及び(ホ)イリジウム、ルテニウム、ホウ
素、マグネシウム、チタン、バナジウムからなる群から
選はれた成分を添加してなる触媒の存在下、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
の含酸素化合物てある。 含酸素化合物、特にエタノー
ル等の炭素数2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つて製造されてきた。
しかし、近年の原油の高騰により、製造価格の著しい上
昇が起り、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ひ水素の混合ガ
スより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、一酸化炭素と水素の混合ガスを、ロジウムを主成
分とし、マンガン、チタン、ジルコニウム、タングステ
ンなどの金属もしくは金属酸化物より成る触媒の存在下
に反応させて、炭素数2の含酸素化合物を選択的に製造
する方法は公知である。 しカルながら、かかる方法も
副生する炭化水素、例えばメタン等の量が多く、含酸素
化合物の選択率が低いものや含酸素化合物の選択率が高
い場合には主生成物の選択性が低いものであつた。
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
したロジウムにマンガンを添加した触媒及びその改良法
(特開昭52−14706.56−833\56−83
34号)が提案されているが、いずれの方法もアセトア
ルデヒド、酢酸を主生成物とするものであり、エタノー
ルの収率、選択性などは著しく低い欠点を有している。
以上述べた如く、一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。
本発明者らはエタノールを主成分とする含酸素化合物を
選択的に製造する方法について鋭意検討を重ねた結果、
前述した如くアセトアルデヒドや酢酸の製造用触媒とし
て知られていたロジウム−マンガン触媒に鉄を加えるこ
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
てきることを見出し、更にリチウム等を加えることによ
りエタノールをより選択的に製造できることを見出し本
発明を完成した。
本発明はロジウム、マンガン、鉄及びリチウムより成る
触媒あるいはそれらにイリジウム、ルテニウム、ホウ素
、マグネシウム、チタン、バナジウムからなる群から選
ばれた成分を添加して成る触媒の存在下、一酸化炭素及
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ものである。
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、(イ)ロ
ジウム、(口)マンガン、(ハ)鉄及び(ニ)リチウム
あるいはそれらに(ホ)イリジウム、ルテニウム、ホウ
素、マグネシウム、チタン、バナジウムより成る群から
選ばれた少くとも一種の添加した触媒を構.成成分とす
る。
実質的には通常量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種々の方法を用いて調製できる。例
えば含浸法、浸漬法、イオン交換法、共沈法等によつて
調製で・きる。触媒を構成する諸成分、(イ)ロジウム
、(口)マンガン、(ハ)鉄及び(ニ)リチウム、ある
いはそれらに(ホ)イリジウム、ルテニウム、ホウ素、
マグネシウム、チタン、バナジウムより成る群から選ば
れた少なくとも一種の成分を添加した触媒調製のための
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、酢酸塩、シユウ酸塩、アセチルアセトナー
ト錯体、ジメチルグリオキシム錯体、エチレンジアミン
酢酸塩等の有機塩又はキレート錯体、カルボニル化合物
、アルキル金属化合物等通常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。
以下に含浸法を例にとり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
ラヒドロフラン、ジオキサン、ヘキサン、ベンゼン、ト
ルエン、酢酸エチル、ジクロルメタン等の溶媒に溶解し
、その溶液に担体を加え浸漬し、溶媒を留去し、乾燥し
、必要とあれは加熱等の処理を行い、担体に金属化合物
を担持する。担持の方法としては、(イ)ロジウム、(
口)マンガン、(ハ)鉄及び(ニ)リチウム、あるいは
それらに(ホ)イリジウム、ルテニウム、ホウ素マグネ
シウム、チ”タン、バナジウムより成る群から選ばれた
少なくとも一種を含む原料化合物を同一溶媒に同時に溶
解した混合溶液をつくり、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遂次
的、段階的に担持する方法など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つて金属を担持する方法、共沈法
によつ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ある。
上述の手法によつ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
ことが簡便であつて好ましい。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℃程度・温度条
件下ても還元処理ができるものであるが、好ましくは2
00℃〜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て低温より徐
々に、あるいは段階的に昇温しながら水素還元を行つて
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。たとえば一酸化炭素と水を用いたり、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つてもよい。本発明
において用いられた担体は、好ましくは比表面積10〜
1000イIyl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、シリカゲル、モレキユ
ラーシーブ、ケイソウ土等のシリカ系担体、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
。本発明において、触媒中の各成分の添加量と組成比は
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.\好ましくは0.001
〜0.3である。ロジウムとマンガンの比率は原子比で
マンガン/ロジウムが0.001〜10、好ましくは0
.01〜4の範囲である。また鉄/ロジウムが原子比で
0.005〜10、好ましくは0.001〜3の範囲で
ある。また、アルカリ金属/ロジウムが原子比で0.0
01〜5、好ましくは0.01〜2の範囲が適用できる
。更に、イリジウム、ルテニウム、ホウ素、マグネシウ
ム、チタン、バナジウムより成る群から選ばれた成分の
担持量はマンガンと同程度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。
即ち、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てある。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てきる。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(すなわち0k9/d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てある
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。従つて反応圧力としては0k9/Clt
ゲージ〜350k9/dゲージ、好ましくは0kg/d
ゲージ〜250k9/dゲージの圧力下で行う。反応温
度は150℃〜450゜C1好ましくは1800C〜3
50℃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。従つて、空間速度(原料ガス送入量×触媒容積)は
、標準状態(イ)℃、1気圧)換算で10h−1〜1C
f′h−1の範囲より、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l水素を含有しているガスで
あつて、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。
一酸化炭素と水素の混合比はCO/H2比で0.1〜1
へ好ましくは0.2〜4(容積比)である。以下実施例
によつて本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 塩化ロジウム(RhCl3・31120)0.480y
(1.82・RrL,mOl)、塩化マンガン(MnC
l。
・4H20)0.361y(1.82mm01))、塩
化第一鉄(FeCl.・4H20)0.036y(0.
18TrLm01)及び塩化リチウム(LiCl・H2
O)0.011y(0.187TL,m0りをエタノー
ルに溶解させ、この溶液に予め280℃で2時間高真空
下で焼成脱気したシリカゲル(DavisOn#57、
DavisOn社製)3.7y(10m1)を加え浸漬
した。次いでロータリーエバポレーターを用いてエタノ
ールを留去した後、真空乾燥した。その後、パイレック
ス反応管に充填し、常圧で水素と窒素の混合ガスの通気
下(H2=100m1/分、N2=100mt/分)、
温度を400℃まて連続的に昇温し(昇温速度25゜C
1hr)、400′Cで4時間、計加時間水素還元し触
媒の活性化処理を行つた。実施例2 塩化マンガンの担持量を0.036y(0.18TrL
.m01)、塩化リチウムの担持量を0.033V(0
.54mm01)と変化させた以下は実施例1と同様の
調製法及び活性化処理を用いて調製した。
実施例1と同様の装置及び反応条件下で活性試験を行つ
た。
結果を表−1に示した。実施例3 塩化第一鉄(FeCl。
・4H20)の担持量を0.047f(0.23mm0
1)、塩化リチウム(LiCl・H2O)の担持量を0
.033y(0.54mm01)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を用いて調製した
。実施例1と同様の装置及び反応条件下で活性試験を行
つた。
結果を表1に示した。実施例4 塩化第一鉄(FeCl2・4H20)の担持量を0.0
54y(0.27mm01)、塩化リチウム(LiCl
・H2O)の担持量を0.033q(0.55TrLm
01)と変化させ、三塩化バナジル(VOCl3)0.
095y(0.557TLm0I)を新たに添加した以
外は実施例1と同様の調製法及び活性化処理を用いてロ
ジウム−マンガンー鉄−バナジウムーリチウム触媒を調
製した。
実施例1と同様の装置及び反応条件下て活性試験を行つ
た。
結果を表−1に示した。実施例5 塩化リチウムの担持量を0.044y(0.73rrL
.m01)と変化させ、四塩化チタン0.034y(イ
)。
0367TLm01)を新たに添加した以外は実施例1
と同様の調製法及び活性化処理を用いてロジウム−マン
ガンー鉄−チタンーリチウム触媒を調製した。
実施例1と同様の装置及び反応条件下て活性試験を行つ
た。結果を表−1に示した。実施例6 塩化リチウムの担持量を0.044ダ(イ).737T
L,m01)と変化させ、塩化マグネシウム(MgCl
2・6H20)0.031y(0.187TLm01)
を新たに添加した以外は実施例1と同様の調製法及び活
性化処理を用いてロジウム−マンガンー鉄−マグネシウ
ムーリチウム触媒を調製した。
実施例1と同様の装置及び反応条件下で活性試験を行つ
た。
結果を表−1に示した。実施例7 塩化リチウムの担持量を0.044g(イ).73瓦M
Ol)と変化させ、ホウ酸(H3BO3)0.011y
(0.18wLm01)を新たに添加した以外は実施例
1と同様の調製法及び活性化処理を用いてロジウム−マ
ンガンー鉄−ホウ素−リチウム触媒を調製した。
実施例1と同様の装置及ひ反応条件下て活性試験を行つ
た。結果を表−1に示した。実施例8 塩化リチウムの担持量を0.044q(0.737nm
01)、塩化第一鉄の担持量を0.047y(イ).2
3rrL.m01)を変化させ、塩化ルテニウム(Ru
Cl3)0.037g(0.18mm01)を新たに添
加した以外は実施例1と同様の調製法及び活性化処理を
用いて調製した。
実施例1と同様の装置及び反応条件で活性試験を行つた
結果を表−1に示した。実施例9 塩化リチウムの担持量を0.066y(1.1771.
m01)、塩化第一鉄の添加量を0.072y(0.3
67Tt.m0I)と変・化させ、塩化イリジウム(I
rCl4・H2O)0.192y(イ).546rrL
m01)を新たに添加した以外は実施例1と同様の調製
法及び活性化処理を用いて調製した。
実施例1と同様の装置及び反応条件下で活性試・験を行
つた。
結果を表−1に示した。比較例1、2 塩化リチウムを除いた以外は実施例1と同様の調製法及
び活性化処理を用いてロジウム−マンガンー鉄触媒を調
製した。
ノ 実施例1と同様の装置及び反応条件下で活性試験を
行つた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (イ)ロジウム、(ロ)マンガン、(ハ)鉄及び(
    ニ)リチウムから成る触媒の存在下、一酸化炭素及び水
    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 (イ)ロジウム、(ロ)マンガン、(ハ)鉄、(ニ
    )リチウム及び(ホ)イリジウム、ルテニウム、ホウ素
    、マグネシウム、チタン、バナジウムからなる群から選
    ばれた成分を添加してなる触媒の存在下、一酸化炭素及
    び水素を有含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。
JP58141085A 1983-08-03 1983-08-03 エタノ−ルなどの含酸素化合物を製造する方法 Expired JPS6049617B2 (ja)

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