JPS61191635A - エタノ−ルの製造方法 - Google Patents

エタノ−ルの製造方法

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JPS61191635A
JPS61191635A JP60017724A JP1772485A JPS61191635A JP S61191635 A JPS61191635 A JP S61191635A JP 60017724 A JP60017724 A JP 60017724A JP 1772485 A JP1772485 A JP 1772485A JP S61191635 A JPS61191635 A JP S61191635A
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catalyst
rhodium
iridium
carrier
iron
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有光 聰
Katsumi Yanagi
柳 勝美
Takakazu Fukushima
福島 貴和
Yoshimitsu Ishii
石井 由光
Yuji Onda
裕司 恩田
Toshihiro Saito
寿広 斉藤
Kazuaki Tanaka
和明 田中
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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】 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、原料転換の必費性が生じている
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。則ち、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
性が低いものであった。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ζこマンガンを添加した
触媒及びその改良法(特開昭52−14706.56−
8333.56−8334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系触
媒、マンガン触媒と鉄又は鉄とロジウムを含有するイリ
ジウム触媒とを組合せることによりエタノールを高選択
的に製造できることを見出し本発明を完成した。
〔発明の概要〕
本発明は前記した如<ヒ)〜f→のいずれかの触媒と、
に)又は(ホ)の触媒との存在下、一酸化炭素及び水素
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、(イ)〜
(ハ)のいずれかの触媒と、に)又は(ホ)の触媒とか
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触媒の調製に
あたっては通常、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。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。
前記触媒を構成する諸成分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、シェ
ラ酸塩、アセチルアセトナート塩、ジメチルグリオキシ
ム塩、エチレンジアミン酢酸塩等有機塩又はキレート化
物、カルボニル化合物、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り触媒の調製法を説明するO 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、ノルマルヘキサン その溶液に担体を加え浸漬し、溶媒を留去、乾燥し、必
要とあれば加熱尋の処理を行い、担体に金属化合物を担
持する。
担持の手法としては、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
成分を遂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遂次的
、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。尚、前記した如く三者への触媒はそれぞれ別個に
これらの手法を用いて調製する。
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iI!Ig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O 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・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℃〜
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除々にあるい
は段階的に昇温しながら水素還元を行やでもよい。  
′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。
本発明において用いられる担体は好ましくは比表面積1
0〜l 00 Qm /g s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、珪
酸塩、シリカゲル、モレキ為う−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(イ)〜(ハ)触媒においてロジウ
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0.001−
0.3である。また、助触媒金属の比率はロジウムに対
して原子比で各々0.001〜lO1好ましくは0.0
1〜5の範囲である。
更にに)及び(/9の触媒において、鉄及びロジウムの
比率はイリジウムに対し原子比で各々0.001〜50
、好ましくは0.01〜25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(すなわちOk
g/cIIL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otcg7ct!ゲージ〜35
0に9/Crl?ゲージ、好ましくはOkg/crI?
ゲージ=250#y/cII?ゲージの圧力下で行う。
反応温度は150℃〜45勇λ好ましくは180°Q−
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
いでもよい。一酸化炭素と水素の混合比はco/H2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。
実施例1 塩化ロジウム(RhCI、・3H20) 0.480 
II(1,82mmo I )を溶解させたエタノール
溶液中に、予め300℃で2時間高真空下で焼成脱気し
たシリカゲル(Davisonす57.Davison
社製)3.7F(10m)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、去し乾
固した後、更に真空乾燥した。その後、パイレックス反
応管に充填し、常圧で水素及び窒素の混合ガス(H2,
:、 s am/分、N2:60吟傍沖通気下、400
℃で4時間活性化処理を行い、RJ′/siO□触媒を
調製した。次いで、塩化イリジウム(IrC14−H2
O) 0.3211kM化第−鉄(FeCl2−4H2
0)0.036jlを溶解させたエタノール溶液中に焼
成脱気したシリカゲル3.7Ii(10Wj)を加え浸
漬した。上記と同様の調製法及び活性化処理を用いてI
r−re/SiO□触媒を調製した。
このようにして得られたR1h/8i02触媒(触媒7
−)。
Ir−Fe触媒(3−)を高圧流通式反応装置の反応管
(チタン製)に上層、下層になる様に充填し、常圧水素
ガスの流通下(200icz/e)、300℃で2時間
程度再還元処理した後、一酸化炭素と水素の混合ガスを
送入し、所定の反応条件下で反応を行った。反応生成物
の分析は、液状生成物については水に溶解し補集し、気
体生成物については直接ガス採取し、ガスクロ分析を行
い、定性及び定量分析し、生成物の分布を求めた。結果
を表1に示した。
実施例2 塩化ロジウム0.480 Ill化リチウム(LiC1
−H2O)0.022.9を溶解させたエタノール溶液
及び塩化ロジウム0.480 g、塩化イリジウム肌0
64#4化第−鉄0.03611を溶解させたエタノー
ル溶液を300℃焼成説気したシリカゲルlO−に各々
を浸漬した後、実施例1と同様の処理によりRh−Li
 /8 i02゜Rh−Ir−Fe/8 i02触媒を
調製した。’Hh−L+/S t 02触媒(7−)、
Rh−Ir−Fe触媒(3−)を高圧流通式反応装置の
反応管に上層、下層に充填し、実施例1と同様の方法で
活性試験を行った・結果を表1に示した。
実施例3 塩化ロジウム0.480.9.塩化マンガン(MlIC
12・di20)0.361 Fを溶解させたエタノー
ル溶液を300℃焼成説気シリカ10mに浸漬した。他
方、塩化ロジウム0.480 y、塩化イリジウム0.
1931?。
塩化第一鉄0.07211を溶解させたエタノール溶液
を300℃焼成説気シリカ10−に浸漬した。各々実施
例1と同様の方法で活性試験を行った。結果を表1に示
した。
実施例4 塩化ロジウム0.480 II、塩化マンガン0.03
6j’。
塩化イリジウム0.128.9を溶解させたエタノール
溶液及び塩化イリジウム0.321 y、塩化第一鉄0
.1091を溶解させたエタノール溶液を300℃焼成
鋭気シリカゲル10−に各々を浸漬した後、実施例1と
同様の処理によりRh−Mn−Ir/8 i02. I
r−Fe/8 i0□触媒を調製した。mト鳩−I r
A3s O2触媒(7m:)、Ir−Fe/5in2(
3m )を高圧流通式反応装置の反応管に上層、下層に
充填し、実施例1と同様の方法で活性試験を行った。結
果を表1に示した。
実施例5 塩化ロジウム0.480.9.塩化マンガン0.072
1゜塩化リチウム0.033 Iiを溶解させたエタノ
ール溶液を300℃焼成脱気したシリカゲル10−に浸
漬した。実施例1と同様の処理によりRh−Mn−Li
/8tO211製シタ。助−bin−L t/5102
 触媒(6−)(!: 実m例4 テjlaJ製したI
 r−Fe/8 i0□触媒(2−)を高圧流通式反応
装置の反応管に上層、下層に充填し、実施例1と同様の
方法で活性試験を行ったO結果を表1に示した。
実施例6 塩化ロジウム0.4801?、塩化イリジウム0.32
1 F。
塩化第一鉄0.109 gを溶解させたエタノール溶液
を300℃焼成鋭気したシリカゲル10−に浸漬した後
、実施例1と同様の処理によりRh−Ir−Fe/8 
i02を調製した。実施例5で調製したRh−Mn−L
 i/3 i 0−媒(6aj)と上記Rh−Ir−F
e/5in2触媒(2d)を高圧流通式反応装置の反応
管に上層、下層に充填し、実施例1と同様の方法で活性
試験を行った。結果を表1に示した。
実施例7 塩化ロジウム0.480 N、塩化マンガン0.018
.9゜塩化イリジウム0.064 Ii、塩化リチウム
0.0114を溶解させたエタノール溶液を300℃焼
成脱気したシリカゲルlodに浸漬した後、実施例1と
同様の処理によりRh−Mn−Ir−Li/Bib2 
を調製した。
Rh−Mn−Ir−Li/3 i02触媒(7−)と実
施例4で調製したIr−Fe/BtO□触媒(3−)を
高圧流通式反応装置の反応管に上層、下層に充填し、実
施例1と同様の方法で活性化試験を行った0結果を表1
に示した。
実施例8 塩化ロジウム0.480 ys塩化マンガン0.018
1i。
塩化イリジウム0.128 g、塩化リチウム0.01
1 IIを溶解させたエタノール溶液を300℃焼成説
気したシリカゲル10−に浸漬した後、実施例1と同様
の処理によりRh−Mn−I r−L i/B i O
□を調製した。
Rh−Mn−I r−L i/S i、o2触媒(7d
)と実施例6で調製したRh−I r−Fe/S iO
□触媒(3−)を高圧流通式反応装置の反応管に上層、
下層に充填し、実施例1と同様の方法で活性試験を行っ
た。結果を表1に示した。
比較例1 実1’a 例1 テm 製シt: Rh/B i O,
Ii媒(10su)を高圧流通式反応装置の反応管番こ
充填し、実施例1と同様の方法で活性試験を行った。結
果を表1に示した。
比較例2 実施例2で調製したnhrL t/′3t O2触媒(
1抛Oを高圧流通式反応装置の反応管に充填し、実施例
1と同様の方法で活性試験を行った結果を表1に示した
比較例3 実施例5で1!l製した励−勤−Li/BiO□触媒(
t。
WLt)を高圧流通式反応装置の反応管番こ充填し、実
施例1と同様の方法で活性試験を行った。結果をを表1
に示した。
手続補正書(自発) 昭和61年 3月(7日 特許庁長官 宇 賀 道 部 殿 1、事件の表示 昭和60年特許願第  17724  号2、発明の名
称 エタノールの製造方法 3、補正をする者 事件との関係     特許出願人 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 5、補正の内容 l)本願明細書第120頁15行のrlr−FeJを’
Ir−Fe/SiO,Jに訂正する。
2)同第13頁15行のrRh−1r−FeJを’Rh
−1r−Fe/S 1ozjに訂正する。
以上

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、イリジウム
    及び鉄を担体担持してなる触媒又はイリジウム、鉄及び
    ロジウム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又はマンガンを担体担持し
    てなる触媒と、イリジウム及び鉄を担体担持してなる触
    媒又はイリジウム、鉄及びロジウム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、マンガン、イリジウム及び/又はリチ
    ウムを担体担持してなる触媒と、イリジウム及び鉄を担
    体担持してなる触媒又はイリジウム、鉄及びロジウムを
    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。
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