JPS61204146A - Production of ethanol - Google Patents

Production of ethanol

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JPS61204146A
JPS61204146A JP60042837A JP4283785A JPS61204146A JP S61204146 A JPS61204146 A JP S61204146A JP 60042837 A JP60042837 A JP 60042837A JP 4283785 A JP4283785 A JP 4283785A JP S61204146 A JPS61204146 A JP S61204146A
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cobalt
methanol
hydrogen
catalyst
atom
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Yoshio Jikai
磁貝 宣雄
Takashi Okawa
隆 大川
Motomasa Hosokawa
細川 元征
Kenichi Nakamura
健一 中村
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Abstract

PURPOSE:To producing ethanol form methanol, carbon monoxide, and hydrogen, to obtain the aimed compound selectively, by adding a specific amount of tertiary phosphine oxide to a specific amount of a cobalt-ruthemium-iodine catalyst to suppress side reactions. CONSTITUTION:Methanol is reacted with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a catalyst comprising (a) 0.1-100mg atom, especially 0.5-50mg atom based on 1mol methanol of Co, (b) 0.01-2 atom ratio, preferably 0.05-1 atom ratio based on Co of Ru, (c) 0.1-10 atom ratio, especially 0.5-4 atom ratio based on Co of I, and (d) 0.5-50 atom ratio, especially 1-20 atom ratio calculated at P atom based on Co of tertiary phosphine oxide as active ingredients preferably at 150-250 deg.C at 100-500kg/cm<2>G pressure, to give free ethanol in high space time yield in high selectivity under a relatively mild condition while suppressing extremely formation of by-products, especially ethyl methyl ether.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、メタノールと一酸化炭素及び水素からエタノ
ールを選択的に製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for selectively producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen.

(従来の技術) 従来、メタノール、−酸化炭素、及び水素からエタノー
ルを製造する方法として、コバルトを主触媒とし、これ
にヨウ素又は臭素を助触媒として加え、更にルテニウム
、オスミウム、鉄等の化合物、あるいは各種配位子等を
併用する方法が知られている。
(Prior art) Conventionally, as a method for producing ethanol from methanol, carbon oxide, and hydrogen, cobalt is used as a main catalyst, iodine or bromine is added as a promoter, and compounds such as ruthenium, osmium, iron, etc. Alternatively, methods are known in which various ligands and the like are used in combination.

例えば、特公昭38−24863および特開昭56−1
56224は、コバルト−ヨウ素系触媒存在下、無溶媒
、又は溶媒を使用してメタノールと一酸化炭素及び水素
を反応させる方法である。
For example, Japanese Patent Publication No. 38-24863 and Japanese Patent Publication No. 56-1
No. 56224 is a method in which methanol is reacted with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a cobalt-iodine catalyst, either without a solvent or using a solvent.

米国特許3,285.948および特開昭56−251
231;t、コバルト−ルテニウム−ヨウ素触媒を使用
する方法である。
U.S. Patent No. 3,285.948 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-251
231; t, a method using a cobalt-ruthenium-iodine catalyst.

近年では、上記触媒系に加え促進剤として第5ホスフイ
ン、第3アンチモン、第3アルシン等の各配位子を組合
せた触媒系が提案されている。例えば、英国特許2,0
36,739は、コバルト−ヨウ素又は臭素−f$3ホ
スフィン系触媒存在下メタノールと一酸化炭素及び水素
を反応させる方法である。特開昭55−92330は、
コバルト、ルテニウム、ヨウ素および第3ホスフイン、
第3アルシン又は第3アンチモンを有効成分とする触媒
存在下で反応させる方法である。特開昭57−1080
27は、コバルト−ルテニウム−ヨウ素系触媒に配位子
として2産品位の有機ホスフィン又はホスファイトを使
用する方法である。特開昭58−26830は、コバル
ト−ルテニウム−ヨウ素系触媒に配位子として1分子内
にリン又はヒ素を含む多座配位子を用いて反応させる方
法である。
In recent years, catalyst systems have been proposed in which, in addition to the above catalyst systems, ligands such as tertiary phosphine, tertiary antimony, and tertiary arsine are combined as promoters. For example, UK patent 2,0
No. 36,739 is a method in which methanol is reacted with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a cobalt-iodine or bromine-f$3 phosphine catalyst. Japanese Patent Publication No. 55-92330 is
cobalt, ruthenium, iodine and tertiary phosphine,
This is a method of reacting in the presence of a catalyst containing tertiary arsine or tertiary antimony as an active ingredient. Japanese Patent Publication No. 57-1080
No. 27 is a method in which a biproduct grade organic phosphine or phosphite is used as a ligand in a cobalt-ruthenium-iodine catalyst. JP-A-58-26830 discloses a method of reacting a cobalt-ruthenium-iodine catalyst using a polydentate ligand containing phosphorus or arsenic in one molecule as a ligand.

この他、コバルト単独系の触媒も提案されている。例え
ば、米国特許4,168,391は、コバルトカルボニ
ル存在下で非極性、不活性の含酸素化合物を溶媒として
メタノールと一酸化炭素及び水素を反応させる方法であ
る。米国特許4,190,729は、上記触媒の安定化
および触媒リサイクルのための媒体とする観点から第3
ホスフィンオキシドを添加する方法である。
In addition, cobalt-based catalysts have also been proposed. For example, US Pat. No. 4,168,391 discloses a method in which methanol is reacted with carbon monoxide and hydrogen in the presence of cobalt carbonyl using a nonpolar, inert oxygen-containing compound as a solvent. U.S. Pat. No. 4,190,729 is the third patent from the viewpoint of stabilizing the catalyst and using it as a medium for catalyst recycling.
This method involves adding phosphine oxide.

(発明か解決しようとする問題点) しかしながら、本発明者が上記で代表される触媒系を用
いる方法について検討した結果によれば、目的とするエ
タノール以外に、ジメチルエーテル、エチルメチルエー
テル、アセトアルデヒド、ジメトキシエタン、酢酸、酢
酸メチル。
(Problem to be Solved by the Invention) However, according to the results of the inventor's study on methods using the catalyst systems typified above, in addition to the target ethanol, dimethyl ether, ethyl methyl ether, acetaldehyde, dimethoxy Ethane, acetic acid, methyl acetate.

酢酸エチル、ギ識メチル、その他C3以上の化合物など
の副生物が同時に生成し、遊離エタノールへの選択性が
十分でないことが判明した。
It was found that by-products such as ethyl acetate, methyl acetate, and other C3 or higher compounds were simultaneously produced, and the selectivity to free ethanol was insufficient.

すなわち、コバシト−ヨウ素系触媒、又はこれにルテニ
ウム化合物を組合せた触媒系は配位子を使用しない点で
取扱い易さに優れているが、上記した副生物のうちエー
テル類と酢酸メチルの生成が多くエタノール選択率が低
い欠点がある。特に、ルテニウム添加の触媒系では、低
温で高い水素化活性を示すが、エタノールと同時にエチ
ルメチルエーテルが多量に副生じ、遊離エタノールへの
選択性を高めるためにはエチルメチルエーテルの抑制が
大きな課題である。
In other words, a cobasite-iodine catalyst or a catalyst system in which it is combined with a ruthenium compound is easy to handle because it does not use a ligand, but it is difficult to produce ethers and methyl acetate among the above-mentioned by-products. Many have the disadvantage of low ethanol selectivity. In particular, ruthenium-added catalyst systems exhibit high hydrogenation activity at low temperatures, but a large amount of ethyl methyl ether is generated as a by-product at the same time as ethanol, and the suppression of ethyl methyl ether is a major issue in order to increase the selectivity to free ethanol. It is.

一方、上記触媒系に各種配位子を組合せた触媒系ではエ
ーテル類の副生が抑制される傾向にあるが、配位子の添
加により触媒活性が低下するため反応温度を高めざるを
得ず、その結果、メタノールからのメタン等のガス状副
生物、前述の液状副生物、さらに通常のガスクロマトグ
ラフ分析では検出不可能な高沸点生成物が依然多(生成
し、遊離エタノールへの選択率は必ずしも高いと言い難
い。
On the other hand, a catalyst system in which various ligands are combined with the above catalyst system tends to suppress the by-product of ethers, but the addition of the ligand reduces the catalytic activity, so the reaction temperature has to be raised. As a result, gaseous by-products such as methane from methanol, the liquid by-products mentioned above, and high-boiling products that cannot be detected by conventional gas chromatographic analysis are still produced (and the selectivity to free ethanol is low). It is difficult to say that it is necessarily high.

又、コバルト単独系の触媒系は、腐蝕性の強いハロゲン
又はハロゲン化物を含まず、触媒が単純系である点では
好ましいが、酢酸メチル、酢酸、ジメチルアセタール等
が多く副生じ、エタノール選択率自体は低い欠点がある
In addition, a cobalt-based catalyst system is preferable because it does not contain highly corrosive halogens or halides and the catalyst is a simple system. A low downside.

このように公知の方法では、触媒の活性及び選択性、と
りわけ遊離エタノールへの選択率が十分でなく、またそ
の為に反応生成液からエタノールの分離回収に複雑な工
程を要する問題もあり、工業的には決して満足できる方
法とは言い難い。
In these known methods, the activity and selectivity of the catalyst, especially the selectivity to free ethanol, are insufficient, and as a result, the separation and recovery of ethanol from the reaction product solution requires a complicated process. This is by no means a satisfactory method.

(問題点を解決するための手段) 本発明者は、従来法における上記の欠点を解消すべく、
鋭意研究を重ねた結果、コバル) −ルテニウム−ヨウ
素系触媒に対して第3ホスフィンオキシドを適量添加す
ることにより、副生物、特にエチルメチルエーテルの副
生を大巾に抑制でき、遊離エタノールを高選択率で合成
し得ることを見い出し5本発明を完成した。
(Means for solving the problems) In order to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional method, the present inventors
As a result of extensive research, we have found that by adding an appropriate amount of tertiary phosphine oxide to a Kobal)-ruthenium-iodine catalyst, by-products, especially ethyl methyl ether, can be greatly suppressed, and free ethanol can be reduced to a high level. The present invention was completed based on the discovery that it can be synthesized with high selectivity.

すなわち本発明は、メタノールと一酸化炭素及び水素を
コバルト、ルテニウム、ヨウ素及び第3ホスフィンオキ
シドを有効成分とする触媒の存在下:こ反応させてエタ
ノールを製造するに際し、コバルトをメタノール1モル
当り011〜100〜原子の範囲、ルテニウムをコバル
トに対して0,01〜2原子比の範囲、ヨウ素をコバル
トに対して0.1〜10原子比の範囲、第3ホスフィン
オキシドをリン原子換算でコバルトに対して0.5〜5
0原子比の範囲として反応させエタノールを製造する方
法である。
That is, in the present invention, when producing ethanol by reacting methanol, carbon monoxide, and hydrogen in the presence of a catalyst containing cobalt, ruthenium, iodine, and tertiary phosphine oxide as active ingredients, cobalt is added in an amount of 0.11% per mole of methanol. ~100~ atoms, ruthenium to cobalt in a range of 0.01 to 2 atomic ratios, iodine to cobalt in a range of 0.1 to 10 atomic ratios, tertiary phosphine oxide to cobalt in terms of phosphorus atoms 0.5-5 against
This is a method for producing ethanol by reacting in a range of 0 atomic ratios.

本発明におけるコバルト触媒としては、ジコバルトオク
タカルボニル、コバルトヒドリドテトラカルボニルなど
のコバルトカルボニル以外に、水酸化コバルト、炭酸コ
バルト、塩基性炭酸コバルト、ヨウ化コバルト、臭化コ
バルト。
Examples of the cobalt catalyst in the present invention include cobalt carbonyl such as dicobalt octacarbonyl and cobalt hydride tetracarbonyl, as well as cobalt hydroxide, cobalt carbonate, basic cobalt carbonate, cobalt iodide, and cobalt bromide.

塩化コバルトの如き無機コバルト化合物、コバルト有機
酸塩、コバルトセン、コバルトアセチルアセトネートの
如き有機コバルト化合物などであり、反応系内でコバル
トカルボニルを生成する種々のコバルト化合物が使用で
きる。コバルト化合物の使用量は、メタノール1モル当
りコバルト原子換算で0.1〜10011kg原子の範
囲、好ましくは0.5〜50iy原子の範囲である。こ
れより少ない場合には、反応速度は小さくなり、また多
い場合には悪影響を及ぼさないが、経済的でなく、上記
範囲が実用的である。
Various cobalt compounds that produce cobalt carbonyl in the reaction system can be used, including inorganic cobalt compounds such as cobalt chloride, organic cobalt salts, cobaltocene, and organic cobalt compounds such as cobalt acetylacetonate. The amount of the cobalt compound used is in the range of 0.1 to 10011 kg atoms, preferably in the range of 0.5 to 50 iy atoms, in terms of cobalt atoms per mole of methanol. When the amount is less than this, the reaction rate becomes low, and when it is more than this, there is no adverse effect, but it is not economical, and the above range is practical.

ルテニウム源としては、ルテニウム化合物。As a ruthenium source, ruthenium compounds.

例えば塩化ルテニウム、ヨウ化ルテニウム、酸化ルテニ
ウム、ルテニウム有機酸塩、ルテノセン、ルテニウムア
セチルアセトネート、ルテニウムカルボニルなど、また
、担持型ルテニウム触媒、例えば担体として炭素、シリ
カ、アルミナ、シリカ・アルミナ、ジルフニア、チタニ
アなども使用できる。ルテニウムの使用量はコバルトに
対して0.01〜2原子比の範囲、好ましくは0.05
〜1原子比の範囲である。これより少ない場合にはアセ
トアルデヒド、ジメトキシエタンの副生が多くなり、ま
た多い場合には反応速度が小さくなる。
For example, ruthenium chloride, ruthenium iodide, ruthenium oxide, ruthenium organic acid salts, ruthenocene, ruthenium acetylacetonate, ruthenium carbonyl, etc. Supported ruthenium catalysts, such as carbon, silica, alumina, silica/alumina, zilphnia, titania, etc. etc. can also be used. The amount of ruthenium used is in the range of 0.01 to 2 atomic ratio, preferably 0.05 to cobalt.
~1 atomic ratio. When the amount is less than this, the amount of by-products such as acetaldehyde and dimethoxyethane increases, and when it is more than this, the reaction rate becomes low.

ヨウ素源としては、ヨウ素及びヨウ化物であり、ヨウ素
を含むものが使用できる。例えば。
Iodine sources include iodine and iodides, and those containing iodine can be used. for example.

ヨウ化物として、ヨウ化水素、ヨウ化メチル、ヨウ化ナ
トリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化リチウムなどである
。ヨウ素の使用量は、コバルトに対して0.1〜10原
子比の範囲、好ましくは0.5〜4原子比の範囲である
。これより少ない場合には反応速度は小さく、また多い
場合にはジメチルエーテル、アセトアルデヒド等の副生
が増加しエタノールへの選択性は低下する。
Examples of iodides include hydrogen iodide, methyl iodide, sodium iodide, potassium iodide, and lithium iodide. The amount of iodine used is in the range of 0.1 to 10 atomic ratio, preferably 0.5 to 4 atomic ratio relative to cobalt. When the amount is less than this, the reaction rate is low, and when it is more than this, by-products such as dimethyl ether and acetaldehyde increase, and the selectivity to ethanol decreases.

本発明にぶける第5ホスフィンオキシドとしては、例え
ば、トリエチルホスフィンオキシト。
Examples of the tertiary phosphine oxide used in the present invention include triethylphosphine oxide.

トリーn−プロピルホスフィンオキシト、トリーn−ブ
チルホスフィンオキシト、トリーn−ヘキシルホスフィ
ンオキシト、トリフェニルホスフィンオキシト、トリシ
クロヘキシルホスフィンオキシドなどが使用できる。第
3ホスフィンオキシドの使用量は、コバルトに対してリ
ン原子換算で0.5〜50原子比の範囲、好ましくは1
〜20原子比の範囲である。これより少ない場合には、
エチルメチルエーテルの副生が多くなり、また多い場合
には酢酸メチルの副生が増加する傾向にあり、上記範囲
で高いエタノール選択率が得られる。
Tri-n-propylphosphine oxide, tri-n-butylphosphine oxide, tri-n-hexylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide, tricyclohexylphosphine oxide, and the like can be used. The amount of tertiary phosphine oxide to be used is in the range of 0.5 to 50 atomic ratio in terms of phosphorus atom relative to cobalt, preferably 1
~20 atomic ratio. If it is less than this,
The by-product of ethyl methyl ether tends to increase, and when the amount is large, the by-product of methyl acetate tends to increase, and a high ethanol selectivity can be obtained within the above range.

本発明における触媒の必須成分は、コバルト。An essential component of the catalyst in the present invention is cobalt.

ルテニウム、ヨウ素および第3ホスフィンオキシドから
なるが、この他に、必要に応じて1周期律表の第8族に
属する元素5例えば鉄、ニッケルなども組合せることが
できる。
It consists of ruthenium, iodine and tertiary phosphine oxide, but if necessary, elements 5 belonging to Group 8 of the periodic table, such as iron and nickel, can also be combined.

本発明の触媒系は溶媒を使・用しなくとも実施できるが
、不活性溶媒の存在下で実施した場合には、さらにその
効果が高まる。溶媒としては、特に炭化水素、環状エー
テル類などが好ましい。
Although the catalyst system of the present invention can be carried out with or without the use of a solvent, its effectiveness is further enhanced when carried out in the presence of an inert solvent. Particularly preferred solvents include hydrocarbons and cyclic ethers.

炭化水素溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレンの如き
芳香族炭化水素、ヘキサン、オクタンの如き脂肪族炭化
水素、およびシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素など
である。環状エーテルとしては、1,4−ジオキサン、
テトラヒドロフランなどが使用できる。溶媒使用量は、
メタノールに対して0〜10重量比の範囲、好ましくは
0〜5重量比の範囲であり、これより多い場合は空時収
率が小さくなり実用的でない。
Hydrocarbon solvents include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, aliphatic hydrocarbons such as hexane, octane, and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane. As the cyclic ether, 1,4-dioxane,
Tetrahydrofuran etc. can be used. The amount of solvent used is
The weight ratio is in the range of 0 to 10, preferably 0 to 5, relative to methanol, and if it is more than this, the space-time yield becomes small and is not practical.

本発明における反応温度は120〜500℃の範囲、好
ましくは150〜250℃である。
The reaction temperature in the present invention is in the range of 120 to 500°C, preferably 150 to 250°C.

これより低い温度では反応速度が小さくなり、またこの
温度より高い場合には副生物が多くなるので好ましくな
い。
If the temperature is lower than this, the reaction rate will be low, and if the temperature is higher than this, the amount of by-products will increase, which is not preferable.

反応圧力は50%G以上であり、上限は特に制限ないが
、実用的には100〜500%Gの範囲が好適である。
The reaction pressure is 50%G or higher, and although there is no particular upper limit, a range of 100 to 500%G is suitable for practical use.

−酸化炭素:水素のモル比は4:1〜1:4の範囲、好
ましくは2:1〜1:3の範囲である。これらの混合ガ
ス中には。
- The carbon oxide:hydrogen molar ratio is in the range 4:1 to 1:4, preferably in the range 2:1 to 1:3. In these gas mixtures.

反応に不活性なガス、例えばアルゴン、窒素、炭酸ガス
、メタンなどが混入していても良いが、この場合には一
酸化炭素及び水素の分圧を上記の圧力範囲に対応させる
必要がある。
An inert gas such as argon, nitrogen, carbon dioxide, methane, etc. may be mixed into the reaction, but in this case, the partial pressures of carbon monoxide and hydrogen must correspond to the above pressure range.

本発明の実施方法は、通常、触媒の有効成分であるコバ
ルト、ルテニウム、ヨウ素および第3ホスフィンオキシ
ドを含む各化合物および溶媒を反応器へ一括仕込み、メ
タノールと一酸化炭素及び水素を反応せしめるが、別法
として、予め触媒原料の各化合物を溶媒中で一酸化炭素
と水素の混合ガス加圧下加熱処理した後、この活性化触
媒を使用してメタノールと一酸化炭素及び水素を反応さ
せることもできる。
In the method of carrying out the present invention, compounds containing cobalt, ruthenium, iodine, and tertiary phosphine oxide, which are active components of the catalyst, and a solvent are usually charged all at once into a reactor, and methanol is reacted with carbon monoxide and hydrogen. Alternatively, each compound of the catalyst raw material can be heat-treated in a solvent under pressure with a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, and then this activated catalyst can be used to react methanol with carbon monoxide and hydrogen. .

(発明の効果) 本発明によれば、比較的温和な条件下において、遊離エ
タノールを高空時収率でかつ高選択率で得ることができ
る利点があり、工業的に有利にエタノールを製造するこ
とが出来る。
(Effects of the Invention) According to the present invention, there is an advantage that free ethanol can be obtained with a high space-time yield and high selectivity under relatively mild conditions, and ethanol can be produced industrially advantageously. I can do it.

なお、本発明方法は、回分式によっても、また連続式に
よっても好適に実施できる。
Note that the method of the present invention can be suitably carried out either by a batch method or a continuous method.

(実施例) 次に、本発明の方法を実施例により、さらに具体的に説
明する。
(Example) Next, the method of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例及び比較例におけるメタノール反応率、エタノー
ル選択率、実質メタノール反応率及び変換可能エタノー
ル選択率は次の如く定義した。
The methanol conversion rate, ethanol selectivity, real methanol conversion rate, and convertible ethanol selectivity in Examples and Comparative Examples were defined as follows.

0メタノ一ル反応率(%) O各生成物への選択率(%) 0実質メタノ一ル反応率(%) O変換可能エタノール選択率(%〕 注1)ジメトキシエタン、メチルエステルなど加水分解
によって回収されるメタノール分を意味する。
0 methanol reaction rate (%) O selectivity to each product (%) 0 actual methanol reaction rate (%) O convertible ethanol selectivity (%) Note 1) Hydrolysis of dimethoxyethane, methyl ester, etc. means the methanol fraction recovered by

注2)遊離エタノール及びアセトアルデヒド。Note 2) Free ethanol and acetaldehyde.

ジメトキシエタン、エチルメチルエーテルなどの水素化
、又は加水分解により回収されたエタノール分を意味す
る。
It refers to the ethanol content recovered by hydrogenation or hydrolysis of dimethoxyethane, ethyl methyl ether, etc.

実施例 1 内容積100m7のハステロイ製の振とう式オートクレ
ーブにメタノール 10g(0,312モル)、ベンゼ
ン 10g(0,128モル)−ヨウ化コバルト IJ
(3,2ミリモル)、ルテニウムアセチルアセトネーー
ト o、3y(o。
Example 1 10 g (0,312 mol) of methanol, 10 g (0,128 mol) of benzene - Cobalt iodide IJ were placed in a shaking autoclave made of Hastelloy with an internal volume of 100 m7.
(3.2 mmol), ruthenium acetylacetonate o, 3y (o.

75ミリモル)及びトリーn−ブチルホスフィンオキシ
ト 5,24.9(24ミリモル)を仕込み密閉した。
75 mmol) and tri-n-butylphosphine oxide 5,24.9 (24 mmol) were charged and the mixture was sealed.

これに−酸化炭素と水素の混合ガス(H2/C0=2モ
ル比)を240ジGに圧入し、175℃において1.5
時間反応させた。
A mixed gas of carbon oxide and hydrogen (H2/C0 = 2 molar ratio) was injected into this at 240 g, and at 175°C, 1.5
Allowed time to react.

反応後、オートクレーブを冷却して残留ガスをパージし
、反応生成液についてガスクロマトグラフによる内部標
準法にて分析を行なった。
After the reaction, the autoclave was cooled and residual gas was purged, and the reaction product liquid was analyzed using an internal standard method using gas chromatography.

その結果、メタノール反応率22.8%においてエタノ
ール選択率86.2%となり、他の各成分への選択率は
、ジメチルエーテル 0.70%、ギ酸メチル 0.5
4%、エチルメチルエーテル 5.91%、酢酸メチル
 6.97%% n−プロパツール 0.77%、ジメ
トキシエタン 0.81%、酢酸エチル 0.92%で
あった。このときの実質メタノール反応率は21.0%
であり、変換可能なエタノールの選択率は94.5%で
あった。
As a result, the ethanol selectivity was 86.2% at a methanol conversion rate of 22.8%, and the selectivity for each other component was 0.70% for dimethyl ether and 0.5% for methyl formate.
4%, ethyl methyl ether 5.91%, methyl acetate 6.97%, n-propatol 0.77%, dimethoxyethane 0.81%, and ethyl acetate 0.92%. The actual methanol reaction rate at this time was 21.0%.
The selectivity of convertible ethanol was 94.5%.

実施例2,3および4 トリーn−ブチルホスフィンオキシトの添加量を1.7
5.9(8ミリモル)、3.49.9(16ミリモル)
、および6,99.9(32ミリモル)と変化させ、実
施例1と同様に、メタノールと一酸化炭素及び水素を反
応させた。各実験の結果を第1表に示す。これから) 
’J −n −ブチルホスフィンオキシトの添加量を増
すと主な副生物であるエチルメチルエーテルが減少し。
Examples 2, 3 and 4 The amount of tri-n-butylphosphine oxide added was 1.7
5.9 (8 mmol), 3.49.9 (16 mmol)
, and 6,99.9 (32 mmol), and methanol was reacted with carbon monoxide and hydrogen in the same manner as in Example 1. The results of each experiment are shown in Table 1. from now)
'When the amount of J-n-butylphosphine oxide added was increased, the main by-product, ethyl methyl ether, decreased.

これに対応して遊離エタノール選択率が大巾に向上する
ことが分る。
It can be seen that the free ethanol selectivity is correspondingly significantly improved.

、実施例 5 Ru/Co(原子比)を変化させ、実施例1と同様に、
メタノールと一酸化炭素及び水素を反応させた。実験結
果を第1表に示す。
, Example 5 Ru/Co (atomic ratio) was changed, and as in Example 1,
Methanol was reacted with carbon monoxide and hydrogen. The experimental results are shown in Table 1.

実施例6および7 第3ホスフィンオキシドとしてトリーn−プロピルホス
フィンオキシトおよびトリーn−ヘキシルホスフィンオ
キシトを使用し、実施例1と同様に、メタノールと一酸
化炭素及び水素を反応させた。結果を第2表に示す。
Examples 6 and 7 Methanol, carbon monoxide, and hydrogen were reacted in the same manner as in Example 1, using tri-n-propylphosphine oxide and tri-n-hexylphosphine oxide as the tertiary phosphine oxide. The results are shown in Table 2.

実施例8および9 ルテニウム触媒として酸化ルテニウムおよび5%ルテニ
ウム−炭素、溶媒としてベンゼンおよびn−オクタンを
使用し、実施例1と同様に。
Examples 8 and 9 Same as Example 1 using ruthenium oxide and 5% ruthenium-carbon as ruthenium catalyst, benzene and n-octane as solvents.

メタノールと一酸化炭素及び水素を反応させた。Methanol was reacted with carbon monoxide and hydrogen.

各実験結果を第2表に示す。The results of each experiment are shown in Table 2.

実施例 10 助触媒としてヨウ化第1鉄を添加し、実施例1と同様に
、メタノールと一酸化炭素及び水素を反応させた。実験
結果を第2表に示す。
Example 10 Ferrous iodide was added as a promoter, and methanol, carbon monoxide, and hydrogen were reacted in the same manner as in Example 1. The experimental results are shown in Table 2.

実施例 11 実施例1〜10は、メタノール、溶媒、触媒源の各化合
物、−酸化炭素及び水素を反応器へ一括仕込み反応させ
る通常のin+5itu法である。
Example 11 Examples 1 to 10 are a normal in+5 itu method in which methanol, a solvent, each compound as a catalyst source, -carbon oxide, and hydrogen are charged into a reactor all at once and reacted.

次に、予め触媒源の各化合物を溶媒存在下において一酸
化炭素及び水素の混合ガス加圧下、加熱処理した後、こ
の触媒液存在下でメタノールと一酸化炭素及び水素を反
応させる方法について記載した。
Next, a method is described in which each compound of the catalyst source is heat-treated in the presence of a solvent under pressure of a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen, and then methanol is reacted with carbon monoxide and hydrogen in the presence of this catalyst liquid. .

内容積1001のハステロイ製の振とう式オートクレー
ブに、ベンゼン 10g、塩基性炭酸コバルト(2Co
CO3・3Co(OH)2)O、,35,9(0,60
ミリモル)、塩化ルテニウム(RuCA!3  ・ 3
H20)    0  、 1 1  、li+  (
0、42ミ リモル)、ヨウ素 0.82,1il(5
,2ミリモル)。
10 g of benzene and basic cobalt carbonate (2Co
CO3・3Co(OH)2)O,,35,9(0,60
mmol), ruthenium chloride (RuCA!3/3
H20) 0, 1 1, li+ (
0.42 mmol), iodine 0.82.1 il (5
, 2 mmol).

およびトリーn−ブチルホスフィンオキシト5.241
!(24,0ミリモル)を仕込み密閉した。これに−酸
化炭素と水素との混合ガス(H2/C0=2モル比) 
 240驚Gを圧入し、175℃において1時間加熱処
理した。
and tri-n-butylphosphine oxide 5.241
! (24.0 mmol) was charged and the mixture was sealed. - Mixed gas of carbon oxide and hydrogen (H2/C0 = 2 molar ratio)
240 kg was press-fitted and heat-treated at 175° C. for 1 hour.

次に、オートクレーブを冷却して残留ガスをパージした
後、メタノール 10.9(0,312モル)を仕込み
密閉した。再び、−酸化炭素と水素との混合ガス(H2
/C0=2モル比) 240kJgIGを圧入し、17
5℃で1.5時間反応させた。
Next, after cooling the autoclave and purging residual gas, 10.9 (0,312 mol) of methanol was charged and the autoclave was sealed. Again, - mixed gas of carbon oxide and hydrogen (H2
/C0=2 molar ratio) 240kJgIG was press-fitted and 17
The reaction was carried out at 5°C for 1.5 hours.

反応後、オートクレーブを冷却して残留ガスのパージを
行ない、反応生成液についてガスクロマトグラフによる
内部標準法にて分析した。
After the reaction, the autoclave was cooled and residual gas was purged, and the reaction product liquid was analyzed using an internal standard method using gas chromatography.

その結果、メタノール反応率26.0%においてエタノ
ール選択率77.9%となり、他の各成分への選択率は
、ジメチルエーテル 0.62%、アセトアルデヒド 
0.16%、ギ酸メチル 0.12%、エチルメチルエ
ーテル 5゜08%、酢酸メチル 6.62%、n−プ
ロパツール 1.06%、ジメトキシエタン 1゜30
%、酢酸エチル 0.97%であった。このときの実質
メタノール反応率は24.0%であり、変換可能なエタ
ノールの選択率は88゜2%であった。
As a result, the ethanol selectivity was 77.9% at a methanol conversion rate of 26.0%, and the selectivity for each other component was 0.62% for dimethyl ether and 0.62% for acetaldehyde.
0.16%, methyl formate 0.12%, ethyl methyl ether 5.08%, methyl acetate 6.62%, n-propatol 1.06%, dimethoxyethane 1.30
%, ethyl acetate 0.97%. The actual methanol conversion rate at this time was 24.0%, and the selectivity of convertible ethanol was 88.2%.

比較例 1 メタノール 10.r(0,312モル)、ベンゼン 
10.9(0,128モル)、ヨウ化コバルト 1.9
(3,2ミリモル)およびルテニウムアセチルアセトネ
ート 0.30II(0゜75ミリモル)を仕込み、他
は実施例1と同様にメタノールと一酸化炭素及び水素を
反応させた。その結果、メタノール反応率41.4%に
おいてエタノール選択率は51.2%となり。
Comparative Example 1 Methanol 10. r (0,312 mol), benzene
10.9 (0,128 mol), cobalt iodide 1.9
(3.2 mmol) and 0.30 II (0.75 mmol) of ruthenium acetylacetonate were charged, and otherwise methanol, carbon monoxide, and hydrogen were reacted in the same manner as in Example 1. As a result, the ethanol selectivity was 51.2% at a methanol conversion rate of 41.4%.

他の各成分への選択率は、ジメチルエーテル2.54%
、アセトアルデヒド 0.34%。
Selectivity to other components is dimethyl ether 2.54%
, acetaldehyde 0.34%.

ギ酸メチル 0.06%、エチルメチルエーテル 19
.7%、酢酸メチル 2.50%、n−プロパツール 
1.16%、ジメトキシエタン 1.63%、酢酸エチ
ル 0.56%であった。このときの実質メタノール反
応率は′55゜3%であり、変換可能なエタノールの選
択率は75.5%であった。
Methyl formate 0.06%, ethyl methyl ether 19
.. 7%, methyl acetate 2.50%, n-propertool
1.16%, dimethoxyethane 1.63%, and ethyl acetate 0.56%. The actual methanol conversion rate at this time was 55.3%, and the selectivity of convertible ethanol was 75.5%.

比較例1は実施例1.2,5.4.6および7に対応す
る。実験結果の対比より第3ホスフィンオキシド無添加
ではエチルメチルエーテルの副生が著しく、遊離エタノ
ールの選択率が低いことを示す。
Comparative Example 1 corresponds to Examples 1.2, 5.4.6 and 7. A comparison of the experimental results shows that without the addition of tertiary phosphine oxide, ethyl methyl ether is produced as a significant by-product, and the selectivity of free ethanol is low.

比較例 2 メタノール 10.9(0,!112モル)、ベンゼン
 10II(0,128モル)、ヨウ化コバルト 1!
!(3,2ミリモル)およびトリーn−ブチルホスフィ
ンオキシト 5.24I(24、0主13モル)を仕込
み、他は実施例1と同様にメタノールと一酸化炭素及び
水素を反応させた。実験結果を第3表に示す。
Comparative Example 2 Methanol 10.9 (0,!112 mol), benzene 10II (0,128 mol), cobalt iodide 1!
! (3.2 mmol) and tri-n-butylphosphine oxide 5.24I (24.0 main 13 mol) were charged, and methanol, carbon monoxide, and hydrogen were reacted in the same manner as in Example 1. The experimental results are shown in Table 3.

比較例 3 メタノール 10II(0,312モル)、ベンゼン 
10Ii(0,128モル)、ジコバルトオクタカルボ
ニル 0.5579(1,6ミリモル)およびトリーn
−ブチルホスフィンオキシト 5.24J(24,0ミ
リモル)を仕込み、他は実施例1と同様にメタノールと
一酸化炭素及び水素を反応させた。実験結果を第3表に
示す。
Comparative Example 3 Methanol 10II (0,312 mol), benzene
10Ii (0,128 mol), dicobalt octacarbonyl 0.5579 (1,6 mmol) and trin
-Butylphosphine oxide 5.24 J (24.0 mmol) was charged, and methanol, carbon monoxide, and hydrogen were reacted in the same manner as in Example 1 except for the following. The experimental results are shown in Table 3.

比較例2および3は実施例1に対応する。比較例1,2
および3と実施例1との対比より、高い遊離エタノール
選択率を得るためには、触媒の有効成分としてコバルト
、ルテニウムニヨウ素および第3ホスフィンオキシドが
必須であることを示す。
Comparative Examples 2 and 3 correspond to Example 1. Comparative examples 1 and 2
Comparison of Example 3 and Example 1 shows that cobalt, ruthenium diiodine, and tertiary phosphine oxide are essential as active components of the catalyst in order to obtain a high free ethanol selectivity.

比較例4〜9 トリーn−ブチルホスフィンオキシトの代わりにトリー
n−ブチルホスフィンを使用し。
Comparative Examples 4 to 9 Tri-n-butylphosphine was used instead of tri-n-butylphosphine oxyto.

Ru/Co (ffl子比)および(n −C4H9)
3 P/C。
Ru/Co (ffl ratio) and (n-C4H9)
3 P/C.

(モル/9原子)を各々変化させ、他は実施例1と同様
にメタノールと一酸化炭素及び水素を反応させた。各実
験結果を第3表および第5表に示す、これらの結果は実
施例1,2,3.4および5に対応する。表記比較より
、ト!j −n−ブチルホスフィン添加の場合には高い
遊離エタノール選択率は得られなかった。
(mol/9 atoms) was changed, and methanol, carbon monoxide, and hydrogen were reacted in the same manner as in Example 1 except for the following. The results of each experiment are shown in Tables 3 and 5, and these results correspond to Examples 1, 2, 3.4 and 5. From the notation comparison, T! A high free ethanol selectivity was not obtained with the addition of j-n-butylphosphine.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] メタノールと一酸化炭素及び水素をコバルト、ルテニウ
ム、ヨウ素及び第3ホスフィンオキシドを有効成分とす
る触媒の存在下に反応させてエタノールを製造するに際
し、コバルトをメタノール1モル当り0.1〜100m
g原子の範囲、ルテニウムをコバルトに対し0.01〜
2原子比の範囲、ヨウ素をコバルトに対し0.1〜10
原子比の範囲、第3ホスフィンオキシドをリン原子換算
でコバルトに対し0.5〜50原子比の範囲とし反応さ
せることを特徴とするエタノールの製造法
When producing ethanol by reacting methanol, carbon monoxide, and hydrogen in the presence of a catalyst containing cobalt, ruthenium, iodine, and tertiary phosphine oxide as active ingredients, cobalt is added in an amount of 0.1 to 100 m per mol of methanol.
g atom range, 0.01 to ruthenium to cobalt
2 atomic ratio range, 0.1 to 10 iodine to cobalt
A method for producing ethanol, characterized by reacting tertiary phosphine oxide in an atomic ratio of 0.5 to 50 with respect to cobalt in terms of phosphorus atoms.
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