JPS61178937A - エタノ−ルを製造する方法 - Google Patents

エタノ−ルを製造する方法

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JPS61178937A
JPS61178937A JP60017729A JP1772985A JPS61178937A JP S61178937 A JPS61178937 A JP S61178937A JP 60017729 A JP60017729 A JP 60017729A JP 1772985 A JP1772985 A JP 1772985A JP S61178937 A JPS61178937 A JP S61178937A
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catalyst
carrier
ethanol
iridium
reaction
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JPS6238338B2 (ja
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Toshihiro Saito
寿広 斉藤
Nobuyuki Taniguchi
信之 谷口
Kazuharu Mitarai
御手洗 計治
Katsumi Yanagi
柳 勝美
Satoshi Arimitsu
有光 聰
Kazuo Takada
和夫 高田
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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を製造する方法に関する。
更に詳しくは(a)ロジウム,スカンジウム,イリジウ
ムおよび/又はリチウムを担体担持してなる触媒と、(
b)イリジウムおよび鉄又はモリブデンを担体担持して
なる触媒の存在下、一酸化炭素と水素とを反応させてエ
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−ルウ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入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、ロジウムを主成
分とし、マンガンチタン,ジルコン,鉄などの金属もし
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(例えば、特開昭31−80806号,同52−14
706号, 同56−47730号等)である。
しかしながら、か\る方法は副生ずる炭化水素、≠1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、その生成
量は極めて低いものであった。
更に4価な貴金属であるロジウムあたシの目的化合物の
生成量がま疋少く、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情である。
頁に炭素数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(特開昭56
−8554号)、鉄(特開昭51−80807号)、ス
カンジウム(特開昭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
メタノールを主生成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う 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。
本発明者らは一酸化炭素及び水素を含有する気1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、多数の助触媒成分の組合せ試
験につき鋭意検討を重ねた結果、(、)ロジウム、スカ
ンジゆム、イリジウムおよび/又はリチウムを担体担持
してなる触媒と、(b)イリジウムおよび鉄又はモリブ
デンを担持してなる触媒とを組合わせることによシ予期
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<、(、)ロジウム、スカンジウム
、イリジウムおよび/又はリチウムを担体担持してなる
触媒と、(b)イリジウムおよび鉄又はモリブデンを担
体担持してなる触媒との存在下、一酸化炭素および水素
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く、侮)ロジ
ウム、スカンジウム、イリジウムおよび/又はリチウム
を担体担持してなる触媒と、(b)イリジウムおよび鉄
又はモリブデンを担体担持してなる触媒からなる三者の
触媒を主たる構成成分とする。両者の触媒は各々別途に
調製したものを使用することができ、使用に際しては混
合あるいは(、)の触媒の一つを上層に、(b)の触媒
の一つ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、混錬
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、シェラ酸塩アセチ
ルアセトナート塩、エチレンジアミン酢酸塩等の有機酸
基又h=r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スカンジウム、リチウムに使用
できる原料化合物としては、ハロゲン化物、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等を使
用することができる。
また、鉄として使用できる原料化合物としてはハロゲン
化物、ハロゲン酸塩、硝酸塩等の無機酸部 水酸化物、
ギ酸塩、酢酸塩、蓚酸塩等の有機:酸瞳、カルボニル化
合物、金属アルコキシド化合」 アルキル金属化合物等
を使用することができ七〇 しかし、これらの触媒構成成分な担体上へ担持すること
を容易にするため、エタノール、水又ハ他の適当な溶媒
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。
ノルマヘキサン、ベンゼン、トルエン等の単独マたは混
合溶媒に溶解し、その溶液に担体を加え浸漬し、溶媒を
留去し、乾燥し、必要とあれば加熱、ガス処理等の処理
を行い、担体に金属化合物を担持する。
(a)又は(b)触媒の担持の方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、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pmされた(a)および(b)の触
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。
(、)の触媒の還元温度として、ロジウムの還元される
温度、即ち100℃程度の温度粂件下でも還元処理がで
きるが、好ましくは200℃〜600Cの温度下で還元
処理を行う。この際触媒の各成上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
水素還元を行って本よい。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。
また、(b)の触媒は(、)の触媒と同様な方法で還元
処理を行うことができる。
本発明において用いられる担体は、好ましくは比表面積
10〜1,000 d/I  細孔径10^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1
.フ4フ9士などがあげられるが、シリカ系の担体が好
ましい。
上記(、)の触媒におけろ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(LOOO1〜α5、好ましくは
0.001〜0.3である。スカンジウムとロジウムの
比率はスカンジウム/ロジウム(原子比)でIILOO
1〜10、好ましくは11605〜3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no01〜6、好ましくはo、 o o s〜
3の範囲である。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O,OO01〜3、好ましくは
0、001〜2の範囲である。更に上記(b)の触媒に
おける各構成成分の比率は以下の様である。イリジウム
と担体に対する比率は、担体の比表面積を考慮し【重量
比で0.0001〜α5、好ましくはα001〜α3で
ある。鉄とイリジウムの比率は鉄/イリジウム(原子比
)で0.001〜10、好ましくはQ、05〜5の範囲
である。モリブデンとイリジウムの比率はモリブデン/
イリジウム(原子比)で0.001〜10、好ましくは
0.05〜5め範囲である。
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(b)の触媒
のうちの一つの上に、(、)の触媒のうちの一つを充填
するか、(a)の触媒のうちの一つと(b)の触媒のう
ちの一つを混合して充填し、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(、)の触媒のうちの一つと
(b)の触媒のうちの一つを混合、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、原料ガスをを送
入し1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な高収率、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00/cs!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kf/dゲー
ジ〜350kt/−ゲージ好ましくはokg7ciゲー
ジから250kg/cdゲージの圧力下で行う。反応温
度は150℃〜450℃、好ましくは180℃〜650
℃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、空間速
度(原料ガス送入量/触媒容量)は標準状態(0℃、1
気圧)換算で10h’〜1o7h−1の範囲より、反応
圧力9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
状態であれば炭火水素、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、水匙/一酸化炭素(容積比)で0.1〜10
、好ましくは0.25〜5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60〜100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に、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(Rh c Is J 3 HtO) t
 201 を塩化スカンジウA (Sc cl3.6H
*o )α059g塩化リチウム(Li cl 、H,
o )n、oss ’/iを水1t5−に溶解させ、こ
れにシリカゲル(DAVISDN#57)25i/を加
えた後、室温下で1時間、6c℃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/毎分下、400℃で5時間還元してRh
−8C−L、触媒を調製した。
また、塩化イリジウム(工y cl4 、 Hto )
 Q、8034、塩化鉄(Fecl、 、 6H1o 
) 0.37011を水1℃5mlK溶解させ、これに
上記に記載のシリカゲル251を加えた後、上記と同様
の操作で乾燥、還元処理℃てIr−Fe 触媒を調製し
た。
frje!E試験及び結果 外径8″mの熱電対保護管を有する内径181mのチタ
ン裂反応管に上記のIr−re触媒2.5−を充填し、
ついで上記のRh−8c−Li 触媒10117を上記
に記載のシリカゲル3Qs+Jで希釈して充填した。反
応管内を窒素で置換し、常圧下、窒素希釈水素ガス(H
z : Nt = 200 : 200 ’/毎分)2
00℃、1時間再還元した後、水素/−一酸化炭素2.
5/1 (容積比)の混合ガスを21ONl/毎時送入
し、反応圧力50kt/d、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 実施例1と同様にして、同様の組成比でRh−8c−L
i  触媒を調製した。
また、塩化イリジウム[L805Jl、塩化モリブデン
(Mocl、 )α087gをエタノール30−に貰・
解させ、これに前記に記載のシリカゲル25311(を
加えた後、ロータリーエバポレーターを使用して減圧下
で乾燥した後、実施例1と同様の操作で還元処理してI
r −h 触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のIr −Mo触媒2
,5dを充填し、ついで上記のRh −Sc −Li触
媒10111jを前記に記載のシリカゲル3011/で
希釈して充填した後、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t20F、塩化スカンジウムα059F、
塩化リチウム0.055g、塩化イリジウム0.064
9を水1t5−に溶解させ、これに実施例1に記載のシ
リカゲル2511jを加えた後実施例1と同様の操作で
処理してRh −Sc −Li−Ir触媒を調製した。
また、実施例1と同様にして、同様の組成比でIr −
Fe  触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のIr −Fe触媒2
.5dを充填し、ついで上記のRh −Sc −Li 
−IT 触媒10−を前記に記載のシリカゲル3Qag
で希釈して充填した後、実施例1と同様にして反応を行
った。結果を第」表に示す。
実施例4 実施例3と同様にして、同様の組成比でRh −8c 
−Li −Iv触媒を調製した。
また、実施例2と同様にして、同様の組成比でIr −
Mo  触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のIr −Mo触媒2
.5−を充填し、ついで上記のRh −Sc −Li 
−IP触媒10m1を前記に記載のシリカゲル3〇−で
希釈して充填した後、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1 実施例1と同様にして、同様の組成比でRh −8c 
−Li触媒を調製し、その10−を前記に記載のシリカ
ゲル501で希釈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@1表に示す。
比較例2 実施例3と同様にして、同様の組成比でRh −8c 
−Li −Ir触媒を調製し、その1Qmを前記に記載
のシリカゲル50dで希釈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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ロジウム、スカンジウム、イリジウムおよび/又はリチ
    ウムを担体担持してなる触媒と、イリジウムおよび鉄又
    はモリブデンを担体担持してなる触媒の存在下、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を製
    造する方法。
JP60017729A 1985-02-02 1985-02-02 エタノ−ルを製造する方法 Granted JPS61178937A (ja)

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