JPS61178935A - エタノ−ルの製造方法 - Google Patents

エタノ−ルの製造方法

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JPS61178935A
JPS61178935A JP60017727A JP1772785A JPS61178935A JP S61178935 A JPS61178935 A JP S61178935A JP 60017727 A JP60017727 A JP 60017727A JP 1772785 A JP1772785 A JP 1772785A JP S61178935 A JPS61178935 A JP S61178935A
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hydrogen
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寿広 斉藤
Nobuyuki Taniguchi
信之 谷口
Kazuharu Mitarai
御手洗 計治
Satoshi Arimitsu
有光 聰
Katsumi Yanagi
柳 勝美
Kazuo Takada
和夫 高田
Kazuaki Tanaka
和明 田中
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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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】 本発明はエタノールの製造方法に関する。更に詳しくは
(イ)ロジウムを担体担持してなる触媒,(0)ロジウ
ム及びリチウム及び/又はスカンジウムを担体担持して
なる触媒,←うロジウム,リチウム。
スカンジウム及びイリジウムを担体担持してなる触媒の
いずれかと、に)鉄を担体担持してなる触媒との存在下
、一酸化炭素と水素とを反応させエタノールを製造する
方法に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕
エタノール,アセトアルデヒド等の炭素数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って
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人手可能な一酸化炭素及び水素の
混合ガスより炭素数2の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、ロジウムヲ主成
分とし、マンガン、チタン、ジルコンなどの金属もしく
は金属酸化物など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。(例えば特開昭51−80806号、同52−
14706号、同56−147730号等) しかしながら、かかる方法は副生ずる炭化水素、例えば
メタン等の童が多(、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その生成量は
極めて低いものであり、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少なく、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
いのが実情である。
更に炭素数2の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リチウム、鉄、スカン
ジウムなどを添加した触媒(特開昭51−80807号
、同56−8334号、同57−62253号等)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
酸又はメタノールを主生物とするものであり、エタノー
ルの収率1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
りエタノールを効率よ(、経済性よ(製造する方法は提
供されていない。
本発明者らは一酸化炭素及び水素を含有する気。
体より、含酸素化合物を製造する際に、上記炭素数2の
含酸素化合物の選択性を改良しつつ、該反応より生成さ
れる炭素数2の含酸素化合物中の分布をエタノールに移
動させ、かつ炭化水素の生成を最小とすることを可能に
した触媒系を開示するものであり、多数の組合せ試験に
つき鋭意検討を重ねた結果、上記((1fc11(ハ)
の触媒と鉄触媒とを組合わせることKより予期し得ない
効果が発現し、エタノールが好ましい収量と高選択性を
有することを見い出し、本発明を完成するに至った。
〔発明の概要〕
本発明は前記した如<ケ)〜(ハ)のいずれかの触媒と
、に)の触媒との存在下、一酸化炭素及び水素とを反応
させエタノール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(、ビ)〜(
ハ)のいずれかの触媒と、に)の触媒からなる二者の触
媒を主たる構成成分とする。両者の触媒は各々別途に調
製する必要がある。使用に際しては混合あるいはイ)〜
Hのいずれかの触媒を上層に、に)の触媒を下層に充填
して使用することができる。
触媒の調製に際しては通常、貴金属触媒において行われ
ている如く、担体上に上記の成分を分散させて用いる。
本発明方法において用いられる触媒は貴金属を使用する
場合に用いられる常法に従って調製することができる。
例えば含浸法、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。
触媒を構成する成分であるロジウム及びイリジウムにお
いて触媒調製のために使用できる原料化合物としては塩
化物、臭化物等のハロゲン化物、硝酸塩、炭酸塩等の無
機塩、酢酸塩、シュウ酸塩。
アセチルアセトナート塩、エチレンジアミン酢酸塩等の
有機酸塩又はキレート化合物、カルボニル化合物、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。
助触媒として使用されるリチウム、スカンジウムに使用
できる原料化合物としては、ノ・ロゲン化物、ハロゲン
酸塩、硝酸塩、炭酸塩等の無機酸塩、水酸化物、ギ酸塩
、酢酸塩、蓚酸塩等の有機酸塩を使用することができる
また鉄触媒として使用される原料化合物としてはハロゲ
ン化物、ノ10ゲン酸塩、硝酸塩等の無機酸塩、水酸化
物、ギ酸塩、酢酸塩、蓚酸塩等の有機酸塩、カルボニル
化合物、金属アルコキシド化合物、アルキル金属化合物
等を使用することができる。
しかし、これらの触媒構成成分を担体上へ担持すること
を容易にするため、エタノール、水又は他の適当な溶媒
に可溶性の高い化合物が好ましくは用いられる。
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、アセトン
、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ノルマルヘキサン
、ベンゼン、トルエン等の単独または混合溶媒に溶解し
、その溶液に担体な加え浸漬し、溶媒を留去し、乾燥し
、必要とあれ・e加熱、ガス処理等の処理を行い、担体
に金属化合物を担持する。
ビ)〜(ハ)又はに)の触媒の担持の手法としては原料
化合物を同一溶媒に同時に溶解した混合溶液を作り、担
体に同時に担持する方法、各成分を逐次的に担持する方
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1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方法に用いられる触
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℃程度の温度条件下で
も還元処理ができるが、好ましくは200℃〜600℃
の温度下で還元処理を行う。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り徐々に、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ってもよい。
なお鉄触媒は原料化合物の種類によっては単に加熱処理
するだけでも使用可能であるが、ロジウム系触媒と同様
な方法で還元処理を行ってもよい。
本発明において用いられる担体は、好ましくは比表面積
10〜10 o Otr?、’l 、細孔径toX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、各種の珪酸塩、アルミナ、活性炭。
各種金属の酸化物(例えば酸化ジルコニウム、酸化チタ
ン、マグネシアなど)、モレキューラ−シープ、ケイソ
ウ士などがあげられるが、シリカ系の担体が好ましい。
上記(イ)〜Hの触媒における各構成成分の比率は以下
の様である。ロジウムと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Q、0001〜α5゜好まし
くはα001〜0.3である。リチウムとロジウムの比
率はリチウム/ロジウム(原子比)で0.0001〜3
、好ましくはα001〜2の範囲である。スカンジウム
の比率はスカンジウム/ロジウム(原子比)で0.00
1〜10、好ましくは0.005〜3の範囲である。イ
リジウムとロジウムの比率はイリジウム/ロジウム(原
子比)で1001〜6、好ましくは1005〜3の範囲
である。更に上記に)の触媒において使用する鉄の比率
は、担体の比表面積を考慮して重量比で[LOOO1〜
1、好ましくはo、oos〜O,Sの範囲である。
本発明はたとえば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上記に)の触媒の上に
、上記ビ)〜(ハ)までの触媒のうちの一つを充填する
か、ピ)〜七→までの触媒のうちの一つとに)の触媒を
混合して充填し、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必要に応じて精製
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、上記ビ)〜Pうまでの触媒のうちの一
つとに)の触媒を混合、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。
本発明方法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
、かつ炭化水素の生成を最小にしながら製造することを
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Ok&/cII
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、空時収率な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
Oky/+Jゲージ〜350IKg/fflゲージ好ま
しくは0#/dゲージから250 k#/dゲージの圧
力下で行う。反応温度は150℃〜450℃、好ましく
は180℃〜350℃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
(したり、水素、一酸化炭素の組成比を変える必要があ
る。従って、空間送度(原料ガス送入量/触媒容量)は
標準状態(0℃、1気圧)換算で10h1〜107h’
の範囲より、反応圧力。
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、二酸化炭素、生成した含酸素化
合物や水を含有していてもよい。水素と一酸化炭素の混
合比率は水素/−一酸化炭素容積比)でα1〜10、好
ましくはCL25〜5であり、原料ガス中の一酸化炭素
と水素の合計割合は20〜100容積%、好ましくは6
0〜100容積%である。
以下実施例によって、本発明をさらに詳細に説明するが
、これらの例は本発明の理解を容易にするためKあえて
同一反応条件で示すものであり、本発明はこれにより何
ら限定されるものでないことは言うまでもない。
実施例1 塩化ロジウム(RhCj3・3H,0)t2011を水
1t5dに溶解させ、これにシリカゲル(DAVISO
N#57)25111Zを加えた後、室温下で1時間、
60℃で18時間乾燥した。この担持触媒をパイレック
スガラス製反応管に充填し、水素180m/毎分流通下
、400℃で5時間還元してRh触媒を調製した。
また塩化鉄(FeC4” 4%O) 0.2721を水
11.5−に溶解させ、これに上記に記載のシリカゲル
25dを加えた後、上記と同様の操作で乾燥、還元処理
してF・触媒を調製した。
活性試験及び結果 外径8mの熱電対保膿管を有する内径18mのチタン製
反応管に上記F@触媒を5−を充填し、ついで上記触媒
10mを上記に記載のシリカゲルSodで希釈して充填
する。反応管内を窒素で置換し、常圧下、窒素希釈水素
ガス(H,:N、=200:200m/毎分)で200
℃、1時間回速元した後、水素/−一酸化炭素2.5/
1(容積比・)の混合ガスを210 Nl/毎時送入し
、反応圧力30ニア1、反応温度285℃において反応
を行った。
反応流出物のうち、液状生成物は水に吸収させて捕集し
、また流出ガス組成はガスクロ法により分析し、その結
果を第1表に示す。
実施例2 塩化ロジウムt20Ii、塩化リチウム(LiCII・
H富0)0.059,9を水1t5dに溶解させ、これ
に実施例1に記載のシリカゲル25mを加えた後、実施
例1と同様の操作で処理して調製したRh−LI触媒1
0dと実施例1と同様にして調製したFa触媒4WLl
を使用して実施例1と同様に充填し、反応を行った。結
果を第1表に示す。
実施例3 塩化ロジウム12o f、塩化スカンジウム(8eCt
3・6H,O)0.059fを水115mに溶解させ、
これに実施例1に記載のシリカゲル25111を加えた
後、実施例1と同様の操作で処理して調製したRh−8
c触媒10dと、実施例1と同様にして調製したFe触
媒4tslを使用して、実施例1と同様に充填し、反応
を行った。結果を第1表に示す。
実施例4 塩化ロジウム1.20f、塩化リチウムα0551.塩
化スカンジウム0.051を水111.5dに溶解させ
、これに実施例1に記載のシリカゲル25117を加え
た後、実施例′1と同様の操作で処理して調製したRh
−Ll−8c触媒10dと、実施例1と同様にして調製
したF・−触媒1oMlを使用して、実施例1と同様に
充填し、反応を行った。結果を第1表に示す。
実施例5 塩化ロジウムt 20 ?、塩化リチウム0.055F
、塩化スカンジウム0.051を水11.51117に
溶解させ、これに実施例1に記載のシリカゲル2511
17を加えた後、実施例1と同様の操作で処理して調製
したRh−Ll−8c触媒10adと、実施例1と同様
にして調製したFe触媒10dを混合して充填した以外
は、実施例1と同様にして反応を行った。結果を第1表
に示す。
実施例6 塩化ロジウム1.20f、塩化リチウム0.05Fl、
塩化スカンジウム0.059 r、塩化イリジウム(I
 r C4・Hz O)Q、048 fを水1ts−に
溶解させ、これに実施例1に記載のシリカゲル2511
1を加えた後、実施例1と同様の操作で処理して調製し
たRh−Li  5e−Ir触媒1011/と、実施例
1と同様にして調製したF・触媒10111Jt−使用
して、実施例1と同様に充填し、反応を行った。結果を
一1表に示す。
比較例1 塩化ロジウム120?を水115−に溶解させ、これに
実施例1に記載のシリカゲル25111を加えた後、実
施例1と同様の操作で処理して調製したRh触媒10m
を使用した以外は、実施例1と同様にして反応を行った
。結果を第1表に示す。
比較例2 塩化ロジウム1.2or、塩化リチウム0.055rを
水11.5mに溶解させ、これに実施例1に記載のシリ
カゲル25−を加えた後、実施例1と同様の操作で処理
してvI4Hシft Rh −t、i触媒101dを使
用した以外は、実施例1と同様にして反応を行った。結
果を第1表に示す。
比較例3 塩化ロジウム120F、塩化スカンジウム0.059F
を水115317に溶解させ、これに実施例1に記載の
シリカゲル25−を加えた後、実施例1と同様の操作で
処理して調製したRh  Se触媒10111jを使用
した以外は、実施例1と同様にして反応を行った。結果
を第1表に示す。
比較例4 塩化ロジウムt 20 jl、塩化リチウム1055f
塩化スカンジウム0.059Fを水1t5−に溶解させ
、これに実施例1に記載のシリカゲル25dを加えた後
、実施例1と同様の操作で処理して調製したRh−Ll
−8c触媒10−を使用した以外は、実施例1と同様に
して反応を行った。結果を第1表に示す。
比較例5 塩化ロジウム1.20 ?、塩化リチウム0.055F
塩化スカンジウムα059?、塩化イリジウム0.04
82を水1t5mに溶解させ、これに実施例1に記載の
シリカゲル25111/を加えた後、実施例1と同様の
操作で処理して調製したRh−Li−8cIr触媒10
mを使用した以外は、実施例1と同様にして反応を行っ
た。結果を第1表に示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ロジウムを担体担持してなる触媒と、鉄を担体担
    持してなる触媒との存在下、一酸化炭素と水素とを反応
    させることからなるエタノールの製造方法。
  2. (2)ロジウム及びリチウム及び/又はスカンジウムを
    担体担持してなる触媒と、鉄を担体担持してなる触媒と
    の存在下、一酸化炭素と水素とを反応させることからな
    るエタノールの製造方法。
  3. (3)ロジウム、リチウム、スカンジウム及びイリジウ
    ムを担体担持してなる触媒と、鉄を担体担持してなる触
    媒との存在下、一酸化炭素と水素とを反応させることか
    らなるエタノールの製造方法。
JP60017727A 1985-02-02 1985-02-02 エタノ−ルの製造方法 Granted JPS61178935A (ja)

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Cited By (2)

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