JPS61282329A - エタノ−ルの製造法 - Google Patents

エタノ−ルの製造法

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JPS61282329A
JPS61282329A JP60124268A JP12426885A JPS61282329A JP S61282329 A JPS61282329 A JP S61282329A JP 60124268 A JP60124268 A JP 60124268A JP 12426885 A JP12426885 A JP 12426885A JP S61282329 A JPS61282329 A JP S61282329A
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Yoshio Isogai
磯貝 宣雄
Takashi Okawa
隆 大川
Motomasa Hosokawa
細川 元征
Tomoji Tsuji
辻 智次
Natsuko Wakui
涌井 奈都子
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/32Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring increasing the number of carbon atoms by reactions without formation of -OH groups
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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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】 (産業上の利用分野) 本発明はメタノール、一酸化炭素および水を反応させて
エタノールを製造する方法に関する。
(従来の技術および発明が解決しようとする問題点) メタノール、一酸化炭素および水素を反応させてエタノ
ールを製造する方法は古くから知られておシ、数多くの
触媒系が提案されている。
この方法においては原料ガスとして一酸化炭素および水
素の混合ガスを必要とし、またその反応式からも分ると
おシ、一酸化炭素1モルに対し水素2モルを必要とする
。そして一酸化炭素に対する水素のモル比が極端に小さ
くなると、アセトアルデヒド、酢酸等の副生率が増加し
、エタノールの選択率は低下する。従って一酸化炭素源
として重質油、石炭等炭素比率の高い炭素源を用いた場
合水素が不足し、更に水素を加゛えてガス組成を調整す
る等の操作が必要である。
このことは工場の立地条件に関し、ガス源の観点から制
約を受けることを意味する。
本発明は以上の如き欠点を解消し、炭素比率の高い炭素
源から得たガスであってもそのま\使用することのでき
るエタノールの製造法である。
(問題を解決するための手段) 即ち本発明はメタノ−・ル、一酸化炭素および水を、コ
バルトおよび第3ホスフィンを有効成分とする触媒の存
在下反応させてエタノールを製造する方法である。
本発明において使用する水の量は、メタノール 1モル
]j)0.05〜5モル比の範囲、好ましくは0.2〜
2モル比の範囲である。0゜05モルよシ少ない場合に
は、酢酸メチル等の副生が増加し、また5モルよ)多い
場合には、反応生成液中の含水率が増加するためエタノ
ールの分離回収面で負荷が大きくなシ好ましくないO 本発明においてメタノール及び水と反応させる一酸化炭
素分圧は2o1w/dG以上であり、上限は特に制限な
いが、実用的には100〜5ookg/iGの範囲が好
適である。
本発明において水素は必要でないが、多少の水素の混入
は許容され、その量はH2分圧として5 k#/slG
以下、好ましくは1ゆ/dG以下の範囲である。H2分
圧がskg/slG以上になると反応速度が低下する。
この他に、窒素、アルゴン、メタン等の不活性ガスが混
入しても良いが、一酸化炭素分圧を上記圧力範囲に対応
させる必要がある。
本発明に用いられる触媒は、コ、バルト及び第3ホスフ
ィンを有効成分として含有する触媒系である。】パルト
源としては、ジコバルトオクタカルボニル、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、炭酸コバルトなどの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
セトネートなどの有機コバルト化合物であり、コバルト
カルボニルを生成する種々ノコハ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)i子換算で1〜3001v原子、好ましくは
5〜100η原子の範囲である。これより少ない場合に
は反応速度が小さくなり、また多い場合には悪影響を及
にさないが経済的でない。
本発明における第3ホスフィンとしては、トリエチルホ
スフィン、トリーn−プロピルホスフィン、トリーn−
ブチルホスフィン、トリーn−へキシルホスフィン、ト
リフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン
、1,4−ビストリフェニルホスフィノブタンなどが使
用できる。
本発明を好適に夾施しつる第3ホスフィンめ= 使用量は、原子比でコバルト: IJ y’Q1 : 
0゜2〜B、好ましくは1:0.5〜5の範囲である6
0.2よシ少ない場合には副生物が増加し、また8より
多い場合には反応速度が低下し好ましくない。
′本発明反応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は更に触媒性能が高まる。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。
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、及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。溶媒の使用量は
、メタノールに対して0〜10重量比の範囲、好ましく
は0〜5重量比の範囲である。10重量比より多い場合
は空時収率が小さくなシ実用的でない。
本発明反応温度は、180〜280℃、好ましくは21
0〜250℃の範囲である。180℃よシ低い温度では
反応速度が小さくなり、また280℃よυ高い温度では
副生成物が多くなり好ましくない。
本発明方法では、通常の1nsitu法でも実施できる
が、別法とし・て、予めコバルトおよび第3ホスフィン
触媒の原料を溶媒存在下においてH2/Co≧0.25
(モル比)の混合ガス 50〜500に9/dGの加圧
下、温度 180〜280℃で加熱処理した後、この活
性化触媒存在下でメタノール、水及び一酸化炭素を反応
させる方法がよシ優れた触媒性能が得られる。
(作用) 本触媒系の作用機構自体は明らかでないが、本発明者ら
の検討によれば、ガス状水素が系内にほとんど存在せず
に反応がスムーズに進行していることから、水とコバル
トカルボニル−ホスフィン錯体から生成したヒドリド錯
体が特異的な反応性を有しておシ、これが反応に重要な
役割を演じていると推察される。
(効果) 本発明によれば原料ガスとして水素を必要とすることな
く、又触媒成分として腐食性の強いヨウ素や臭素等のハ
ロゲンを使用することなくメタノール、一酸化炭素およ
び水から高い空時収率で、かつ高選択率で遊離エタノー
ルを得ることができる。この方法を原料面から眺めると
、一酸化炭素源としては水素を殆んど含まない合成ガス
を利用することができ、またメタノール源としては水を
含む低品位のメタノールをそのま\使用できる利点もあ
シ、工業的に有利なエタノールの製造法である。
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。
(実施例) 以下の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。
0メタノ一ル反応率(ト) 0各生成物への選択率(ホ) 各生成物へ転化したメタノール、モル 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。
注2)遊離エタノール及びアセトアルデヒド、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
水分解にょ夛回収されたエタノール分を意味する。
実施例 1 内容積 100dのハステロイ製振とう式オートクレー
ブにベンゼン 10fC0,128モル)、塩基性炭酸
コバルト(2COCO3・3C。
(OH)2)  1.21 F(0,0023モル)、
及びトリ°−n−ブチルホスフィン 4.73f(0,
0234モル)を仕込み密閉した。これに水素と一酸化
炭素との混合ガス(H2/Co = 1モル比)  2
oOkg/dGを圧入し、250℃で1.5時間加熱す
ること蓄とよシ活性化処理した。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開放し、メタノール
 10f(0,5121モル)及び水 、l(0,22
2モル)を仕込み再び密閉し、一酸化炭素 200に9
/adGを圧入し、230℃で3時間反応させた。
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。
その結果、メタノール反応率 33,896においてエ
タノール選択率 815%となり、他の各成分への選択
率は、ジメチルエーテル 0゜1296、アセトアルデ
ヒド 1.4196、ギ酸メチル 0.61%、エチル
メチルエーテル0.5696、酢酸メチル 1.915
%、n−プロパツール 2.49%、ジメトキシエタン
1.4196、酢酸メチル 0.5296であった。
このときの実質メタノール反応率は52.9’;l;で
あシ、変換可能エタノール選択率は88.4%となった
なお、反応に際しての水素分圧は5 kg/crlG以
下であった。
実施例 2〜4 実施例1と同様な条件で予め活性化処理した触媒を用い
、実施例1のH20/MeOH= 0 、71モル比に
対して1.0モル比(実施例2)、0゜53モル比(実
施例5)及び0.36モル比(実施例4)と変化させた
条件で、実施例1と同様にメタノール、水及び一酸化炭
素を反応させた。反応に際しての水素分圧はたとえば実
施例5では0.85klF/cIiG以下であった。
各実験結果を第1表1こ示した。
実施例 5〜7 第3ホスフィン源としてトリーn−プロピルホスフィン
(実施例5)及びトリーn−へキシルホスフィン(実施
例6)を使用し、またはコバルト源としてジコバルトオ
クタカルボニル(実施例7)を用い、実施例1と同様の
条件下活性化した触媒を用い、実施例1と同条件下にメ
タノール、水及び一酸化炭素を反応させた。
各実験結果を第1表に示す。
実施例 8 水素分圧 5ki/cdGと一酸化炭素分圧 1q 5
ky/cdGとからなる混合ガスを使用し、実施例1と
同様に反応させた。
実験結果を第1表に示す。
比較例 1 実施例1と同様に、内容積 1001R1のハステロイ
製振とう式オートクレーブにベンゼン101F(0,1
28モル)、塩基性炭酸コバルト (2COCO3・!
Ic0(OH)2)   1  、 2 1  t  
(0、0023モル)及びトリーn−ブチルホスフィン
4.73f(0,0254モル)を仕込み密閉した。こ
れに水素と一酸化炭素の混合ガス(H2/Co  = 
1モル比)  200に#/cdGを圧入し、230℃
で1.5時間加熱することによシ活性化処理した。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開
放し、メタノール 10f(0,3121モル)のみを
仕込み再び密閉した。これに一酸化炭素 200′KI
i/cIIGを圧入し、230℃で5 hr 反応させ
た。
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。
その結果、メタノール反応率 37.996にお畔てエ
タノール選択率は26.89/りとなり、他の各成分へ
の選択率は、アセトアルデヒド 5゜86%、ギ酸メチ
/I71.45%、エチルメチルエーテル 2.429
6、酢酸メチル 27゜896、n−プロパツール 0
.70%、ジメトキシエタン 19.296であった。
このとき実質メタノール反応率 26.85Jであり、
変換可能エタノール選択率は57.1%となった。
このように水を添加しないときは、酢酸メチル、アセト
アルデヒドの副生が多く、エタノールへの選択性は低い
。H20/MeOH(モル比)を増加させると、特に酢
酸メチルの副生が減少し、これと対応してエタノールへ
の選択性が大巾に向上する。
比較例 2 実施例8と同様ζこ、水素分圧 5に9/cdGと一酸
化炭素分圧 195kliI/crlGとからなる混合
ガスを使用し、水を添加することなく反応させた。実験
結果を第2表に示す。
実施例8と比較例2との対比において、水素分圧が低い
場合には、水を添加しないとエタノールへの選択性は低
いことがわかる。
比較例 3〜5 コバルトを主触媒とする各種触瓢系存在下で、メタノー
ル、水及び一酸化炭素を反応させた。
各実験結果を第2表に示す。表よシ、いずれの触媒系に
おいてもエタノールへの選択性は極めて低いことがわか
る。従来より知られているヨウ素を助触媒とするコバル
ト触媒系では、主として酢酸メチル及び酢酸が生成する

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. メタノール、一酸化炭素および水を、コバルトおよび第
    3ホスフィンを有効成分とする触媒の存在下反応させる
    ことを特徴とするエタノールの製造法
JP60124268A 1985-06-10 1985-06-10 エタノ−ルの製造法 Granted JPS61282329A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60124268A JPS61282329A (ja) 1985-06-10 1985-06-10 エタノ−ルの製造法
US06/844,008 US4678858A (en) 1985-06-10 1986-03-26 Process for producing ethanol
CA000505444A CA1247136A (en) 1985-06-10 1986-03-27 Process for producing ethanol

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CA1247136A (en) 1988-12-20
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