JPS62242636A - Production of ethanol - Google Patents

Production of ethanol

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JPS62242636A
JPS62242636A JP61085146A JP8514686A JPS62242636A JP S62242636 A JPS62242636 A JP S62242636A JP 61085146 A JP61085146 A JP 61085146A JP 8514686 A JP8514686 A JP 8514686A JP S62242636 A JPS62242636 A JP S62242636A
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catalyst
methanol
ethanol
reaction
selectivity
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JP61085146A
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Yoshio Isogai
磯貝 宣雄
Takashi Okawa
隆 大川
Motomasa Hosokawa
細川 元征
Akitomo Uda
宇田 昭知
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Abstract

PURPOSE:The reaction between methanol, carbon monoxide and hydrogen is effected in the presence of a catalyst of high activity and high selectivity which is prepared by treating cobalt carbonyl and a tertiary phosphine in the presence of a hydroxy compound with heat in an inert gas whereby ethanol is obtained in high yield. CONSTITUTION:The reaction between methanol, carbon monoxide and hydrogen is effected in the presence of a catalyst which is prepared by heating cobalt carbonyl and a tertiary phosphine in the presence of a hydroxy compound in an inert gas. In the preparation of the catalyst, the phosphine is used at an atomic ratio of 1-2 P/Co and the amount of the hydroxy compound is 1-10mol per 1g-atom Co. They are heat-treated in an inert gas at 190-210 deg.C. The catalyst prepared can be employed in the reaction as it is, but the complex with 2 P/Co atomic ratio may be used after concentration or isolation.

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
ールを製造する方法に関するものであり、詳しくはコバ
ルトカルボニルと第3ホスフィンから調製した、高活性
、かつ選択性の優れた触媒を用いてエタノールを製造す
る方法に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen, and more specifically relates to a method for producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen. , and a method for producing ethanol using a catalyst with excellent selectivity.

(従来の技術) 従来、コバルト化合物を主触媒として使用し、メタノー
ルと一酸化炭素及び水素からエタノールを製造する方法
は、ヨウ素又はヨウ素化合物を助触媒として用いるもの
として英国特許2゜036.739、特開昭55−49
326、特開昭56−25121.特開昭57−108
027、特開昭58−26850、非ヨウ素系触媒を使
用するものとして米国特許4,168゜319が知られ
ている。
(Prior Art) Conventionally, a method for producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen using a cobalt compound as a main catalyst is disclosed in British Patent No. 2036.739, which uses iodine or an iodine compound as a co-catalyst. Unexamined Japanese Patent Publication 1986-49
326, JP-A-56-25121. Japanese Patent Publication No. 57-108
No. 027, JP-A-58-26850, and US Pat. No. 4,168.319 are known as using non-iodine catalysts.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、本発明者の検討によれば、上記の如くコ
バルト−ヨウ素を主成分とする触媒系では、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、ジエ
チルエーテル、アセトアルデヒド、ジメトキシエタン、
ギ酸メチル、酢酸メチル等の液状生成物及びメタン等の
ガス状生成物が多く副生じ遊離エタノールへの収率及び
選択率は必ずしも充分でないことが判明した。また、こ
れまで提案されてきたヨウ素又はヨウ素化合物を助触媒
とする触媒系は、副反応の抑制に主眼が置かれたため触
媒組成物が多成分、かつ複雑化する傾向にあった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, according to the studies of the present inventors, in the catalyst system mainly composed of cobalt-iodine as described above, in addition to ethanol, dimethyl ether, ethyl methyl ether, diethyl ether, acetaldehyde, etc. dimethoxyethane,
It has been found that there are many liquid products such as methyl formate and methyl acetate, and gaseous products such as methane, and the yield and selectivity to by-product free ethanol are not necessarily sufficient. In addition, the catalyst systems that have been proposed so far using iodine or an iodine compound as a cocatalyst have tended to have multi-component and complex catalyst compositions because the main focus has been on suppressing side reactions.

また、非ヨウ素系触媒は、腐蝕性の強いヨウ素を含まず
単純な触媒系である点で好ましいが、酢酸メチル、酢酸
、ジメトキシエタン等が多量に副生じエタノールへの選
択性自体が低い欠点があった。
In addition, non-iodine catalysts are preferable because they are simple catalyst systems that do not contain highly corrosive iodine, but they have the disadvantage that they produce large amounts of methyl acetate, acetic acid, dimethoxyethane, etc. as by-products and have low selectivity to ethanol. there were.

先に、本発明者は非ヨウ素系としてコバルト及び第6ホ
スフィンを有効成分とする触媒系を提案した。また、こ
の触媒系を用いるときは、予め活性化処理、例えばコバ
ルト源と第3ホスフィンを一酸化炭素と水素との混合ガ
ス加圧下(H2/Co w 1 モル比、200 lc
f/cmz G  )、温度230℃以上で加熱処理す
ることにより触媒活性及び選択性が大巾に向上する。更
に、これらの知見を基に触媒液に含まれる各錯体成分を
分離して触媒性能との対応について詳細に解析検討した
結果、P/Co=2(原子比)である特定の錯体が極め
て高い活性及びエタノールへの選択性を有することが判
った(特願昭6l−56140)。しかしながら、上記
活性化処理法では有効な錯体は生成するが、230’C
以上の過酷な条件で処理せざるを得ないために第3ホス
フィンの一部がホスフィン酸等に消費される欠点があり
、改良の余地があった。
Previously, the present inventor proposed a catalyst system containing cobalt and 6th phosphine as non-iodine-based active ingredients. In addition, when using this catalyst system, it is necessary to perform an activation treatment in advance, for example, by subjecting the cobalt source and the tertiary phosphine to a mixed gas of carbon monoxide and hydrogen under pressure (H2/Co w 1 molar ratio, 200 lc
f/cmz G), and heat treatment at a temperature of 230° C. or higher greatly improves catalyst activity and selectivity. Furthermore, based on these findings, we separated each complex component contained in the catalyst liquid and analyzed in detail its correspondence with catalyst performance. As a result, a specific complex with P/Co = 2 (atomic ratio) had an extremely high It was found to have activity and selectivity to ethanol (Japanese Patent Application No. 61-56140). However, although an effective complex is produced by the above activation treatment method, 230'C
Since the treatment has to be carried out under the above harsh conditions, there is a drawback that a part of the tertiary phosphine is consumed by phosphinic acid, etc., and there is room for improvement.

(問題点を解決するための手段) 本発明者は、上記事実を背景にコバルトカルボニルと第
3ホスフィンから触媒活性種と関連性が強い前記錯体を
直接合成すべく鋭意研究を重ねた結果、系内にヒドロキ
シ化合物を共存させることにより比較的温和な条件で目
的とする錯体が効率的に得られることを見い出し、本発
明を完成した。すなわち、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製造するにあたり、予
めコバルトカルボニルと第3ホスフィンを有効成分とし
て含む触媒をヒドロキシ化合物存在下、不活性ガス中で
加熱処理したのち触媒として使用することを特徴とする
エタノールの製造法である。
(Means for Solving the Problems) Against the background of the above facts, the present inventors have conducted extensive research to directly synthesize the complexes that are highly related to catalytically active species from cobalt carbonyl and tertiary phosphine. The present invention was completed based on the discovery that the desired complex can be efficiently obtained under relatively mild conditions by coexisting a hydroxy compound within the compound. That is, in producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen, the present invention heat-treats a catalyst containing cobalt carbonyl and tertiary phosphine as active ingredients in an inert gas in the presence of a hydroxy compound, and then heat-treats the catalyst as a catalyst. This is a method for producing ethanol characterized by using the following method.

本発明方法によって得られる触媒調製液中には、主とし
てP / Co = 1及び2(原子比)の錯体が含ま
れておりそのま一使用できるが、別法として、例えばカ
ラムクロマト法等によってp/Co−2(原子比)の錯
体成分だけを分離して用いることもできる。
The catalyst preparation solution obtained by the method of the present invention mainly contains complexes with P / Co = 1 and 2 (atomic ratio) and can be used as is, but as an alternative method, for example, by column chromatography etc. It is also possible to separate and use only the complex component of /Co-2 (atomic ratio).

次に、本発明の触媒調製法及びこの触媒を用いたメタノ
ールと一酸化炭素及び水素からのエタノール製造法につ
いて具体的に説明する。
Next, a method for preparing a catalyst of the present invention and a method for producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen using this catalyst will be specifically explained.

本発明において触媒原料となるコバルトカルボニル源と
しては、ジコバルトオクタカルボニル、ヒドリドテトラ
カルボニルなどが使用できる。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−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−ビスフ
ェニルホスフィノブタンなどが好適に使用できる。ヒド
ロキシ化合物としては、水、アルコール及びフェノール
類の11’!!又は2種以上の混合物が使用できる。ア
ルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プ
ロパノ−p−クレゾールなどが使用できる。
In the present invention, dicobalt octacarbonyl, hydridotetracarbonyl, and the like can be used as a cobalt carbonyl source serving as a catalyst raw material. As the tertiary phosphine, triethylphosphine, tri-n-butylphosphine, tri-n-hexylphosphine, triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, 1,4-bisphenylphosphinobutane, and the like can be suitably used. Hydroxy compounds include water, alcohols, and 11'! of phenols. ! Or a mixture of two or more types can be used. As the alcohol, methanol, ethanol, n-propano-p-cresol, etc. can be used.

本発明を好適に実施しうる第3ホスフィンの使用量は、
原子比換算でP/Co =0 、5〜4、好ましくは1
〜2の範囲である。促進剤であるヒドロキシ化合物の使
用量は、コバル)1.9N子当り0.1〜20モル、好
ましくは1〜10モルの範囲である。
The amount of tertiary phosphine used to suitably carry out the present invention is:
P/Co = 0, 5 to 4, preferably 1 in terms of atomic ratio
It is in the range of ~2. The amount of the hydroxy compound used as an accelerator is in the range of 0.1 to 20 mol, preferably 1 to 10 mol, per 1.9N cobal.

本発明の触媒調製法は、コバルトカルボニル、第3ホス
フィン及びヒドロキシ化合物を不活性溶媒下、不活性ガ
ス中で加熱反応させることにより実施される。不活性ガ
スとしては通常のN2、Ar、Heを用い、圧力は常圧
でも加圧下でも良い。加熱温度は180°C〜220℃
、好ましくは190°C〜210℃の範囲である。これ
より低い温度では目的とする錯体は生成せず、またこれ
より高い温度では錯体の分解が促進され好ましくない。
The catalyst preparation method of the present invention is carried out by subjecting a cobalt carbonyl, a tertiary phosphine, and a hydroxy compound to a heating reaction in an inert gas in an inert solvent. As the inert gas, ordinary N2, Ar, and He are used, and the pressure may be normal pressure or pressurized. Heating temperature is 180°C to 220°C
, preferably in the range of 190°C to 210°C. If the temperature is lower than this, the desired complex will not be formed, and if the temperature is higher than this, the decomposition of the complex will be accelerated, which is not preferable.

溶媒としては、特に炭化水素及び環状エーテルが好適で
ある。炭化水素類は、ベンゼン、トルエン、キシレンな
どの芳香族炭化水素、n−ヘキサン、n−オクタンなど
の脂肪族炭化水素、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
使用量は、コバルト1g原子当り2〜50モル、好まし
くは5〜20モルの範囲が好ましい。
Particularly suitable solvents are hydrocarbons and cyclic ethers. Hydrocarbons include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-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 preferably in the range of 2 to 50 mol, preferably 5 to 20 mol, per gram of cobalt atom.

前記したように、本発明方法で得られる触媒調製液はそ
のま\反応に使用できるが、P/C。
As mentioned above, the catalyst preparation liquid obtained by the method of the present invention can be used as is for the reaction, but P/C.

〜2(原子比)の錯体を濃縮、又は分離したのち触媒と
して使用することもできる。
A complex having an atomic ratio of 2 to 2 (atomic ratio) can be concentrated or separated and then used as a catalyst.

本発明におけるメタノールと一酸化炭素及び水素の反応
は次の如〈実施される。触媒の使用量は、メタノール1
モル当りコバルト原子換算で1〜300ダ原子、好まし
くは5〜1009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
を及ぼさないが経済的でなく、上記範囲が実用力は50
に4/anzQ以上であり、上限は特に制限はないが、
実用的には100〜500 K47cm2Gの範囲が好
適である。
The reaction of methanol, carbon monoxide and hydrogen in the present invention is carried out as follows. The amount of catalyst used is methanol 1
It is in the range of 1 to 300 da atoms, preferably 5 to 1009 da atoms, calculated as cobalt atoms per mole. If it is less than this, the reaction rate will be low, and if it is more than this, it will not have any adverse effect but will not be economical, and the above range will be less than 50% practical.
4/anzQ or more, and there is no particular upper limit, but
Practically speaking, a range of 100 to 500K47cm2G is suitable.

反応温度は180〜280℃、好ましくは210〜25
0℃の範囲である。これより低い温度では反応速度が小
さくなり、またこれより高い温度では副生物が多くなる
ので好ましくない。
The reaction temperature is 180-280°C, preferably 210-25°C.
It is in the range of 0°C. 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.

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.

(作 用) 本発明は、メタノールと一酸化炭素及び水素からのエタ
ノール製造法において、コバルトカルボニルと第3ホス
フィンから触媒活性種と関連性が強い錯体を直接合成し
て反応に使用することを意図するものである。通常、コ
バルトカルボニルと第3ホスフィンからは、P/Cow
1(原子比)の錯体、すなわち(Co(Co)3(R3
P)〕2及び (Co(Co)4(R3F)21  (
Co(Co)4]が容易に得られることは知られている
。本発明の触媒調製法によれば、前記P/Co = 1
 (原子比)の錯体の他に、反応に有効なP/Co −
112(原子比)の錯体が新たに生成するが、コバルト
カルボニルと第3ホスフィンを単に加熱処理するだけで
は目的とする錯体がほとんど生成しないことからヒドロ
キシ化合物の存在と加熱温度の組合せが錯体形成に重要
な役割を果たしていることが推察される。
(Function) The present invention is intended to directly synthesize a complex strongly related to the catalytically active species from cobalt carbonyl and tertiary phosphine and use it in the reaction in a method for producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen. It is something to do. Usually, from cobalt carbonyl and tertiary phosphine, P/Cow
1 (atomic ratio), i.e. (Co(Co)3(R3
P)]2 and (Co(Co)4(R3F)21 (
Co(Co)4] is known to be easily obtained. According to the catalyst preparation method of the present invention, the P/Co = 1
In addition to the complex of (atomic ratio), P/Co - which is effective for the reaction
A new complex with an atomic ratio of 112 (atomic ratio) is formed, but simply heating cobalt carbonyl and tertiary phosphine hardly forms the desired complex, so the combination of the presence of a hydroxy compound and the heating temperature promotes complex formation. It is inferred that it plays an important role.

(発明の効果) 本発明方法によれば、従来のin 5itu法では触媒
活性が低く到底成し得なかったP/Co(原子比)の高
い領域で、触媒の安定性と共に触媒活性を高め、しかも
高選択率でエタノールが得られる。また、触媒リサイク
ルの面でみれば、触媒の安定性向上により触媒回収・再
使用が円滑に実施できる。更に、本触媒は、腐蝕性の高
いヨウ素及び異種金属化合物を特に併用することなく、
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。
(Effects of the Invention) According to the method of the present invention, the catalyst stability and catalytic activity can be increased in the high P/Co (atomic ratio) region, which could not be achieved in the conventional in 5 in situ method due to its low catalyst activity. Moreover, ethanol can be obtained with high selectivity. In addition, from the perspective of catalyst recycling, improved catalyst stability allows catalyst recovery and reuse to be carried out smoothly. Furthermore, this catalyst does not require the use of highly corrosive iodine or dissimilar metal compounds.
Free ethanol can be obtained with high space-time yield and high selectivity.

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

以下の実施例及び比較例におけるメタノール反応率、各
生成物への選択率、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される。
In the Examples and Comparative Examples below, the methanol conversion rate, selectivity to each product, substantial methanol conversion rate, and convertible ethanol selectivity are defined as follows.

Oメタノール反応率(チ) O苔虫放物への選択率(%) O実質メタノール反応率(%) O変換可能エタノール選択率(%) 注1)変換メタノールはジメトキシエタン、メチルエス
テルなど加水分解により回収さ′ れるメタノール分を
意味する。
O methanol reaction rate (chi) O Selectivity to bryozoan parabolites (%) O actual methanol reaction rate (%) O convertible ethanol selectivity (%) Note 1) Converted methanol can be hydrolyzed with 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、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るエタノール分を意味する。
Note 2) Refers to free ethanol and the ethanol content recovered by hydrogenation or hydrolysis, such as acetaldehyde, dimethoxyethane, and ethyl methyl ether.

実施例 1 触媒調製:内容積50(14’のステンレス製電磁攪拌
型オートクレーブにベンゼン 150g(1,92モル
)、ジコバルトオクタカルボニル Mo9(0,087
7モル)、トリーn−ブチルホスフィン 71g(0,
351モル)及びメタノール 31(1,03モル)を
仕込み密閉した。系内をN2ガスにより数回置換した後
、温度200℃で3時間加熱処理した。
Example 1 Catalyst preparation: 150 g (1,92 mol) of benzene and dicobalt octacarbonyl Mo9 (0,087
7 mol), tri-n-butylphosphine 71 g (0,
351 mol) and methanol 31 (1.03 mol) were charged and sealed. After replacing the inside of the system with N2 gas several times, heat treatment was performed at a temperature of 200° C. for 3 hours.

次に、オートクレーブを冷却し、取出した内容液はロー
タリーエバポレーターに仕込み、N2雰囲気下、温[6
0℃、60鶴14gの減圧下にて、メタノール及びベン
ゼンを留去し、黒赤色の粘稠液を得た。
Next, the autoclave was cooled, and the taken out contents were charged to a rotary evaporator and heated to [6] under a N2 atmosphere.
Methanol and benzene were distilled off at 0° C. under reduced pressure using 14 g of 60 ml to obtain a black-red viscous liquid.

上記の数回の操作で得た触媒液約150gを11の試薬
1級メタノールに溶解させた。一方、656X900L
のガラス製カラムに非極性多孔性合成樹脂ハイポーラス
ポリマーHP−20(商品名)約2.51を試薬1級メ
タノール溶媒で充填した。このカラム内を十分メタノー
ルを通過させた後、前記触□媒液のメタノール溶液を室
温下で通した。触媒液中の有効錯体の選択的吸着による
黄色〜橙色がゲル上に観察された。
Approximately 150 g of the catalyst liquid obtained through the above several operations was dissolved in 11 reagents, primary methanol. On the other hand, 656X900L
A glass column was filled with approximately 2.5 ml of a nonpolar porous synthetic resin, High Porous Polymer HP-20 (trade name), with a primary methanol solvent as a reagent. After sufficiently passing methanol through this column, a methanol solution of the catalyst solution was passed therethrough at room temperature. A yellow-orange color was observed on the gel due to selective adsorption of the active complex in the catalyst solution.

次いで、試薬−級(メタノール:アセトン=1=1容積
比)混合溶媒を流下させると、直ちに、有効錯体の脱離
が生じた。この溶出液約31をロータリーエバポレータ
ーにより蒸発乾固し青色結晶を得た。この結晶を分析し
た結果、コバルト含有量 11.3wt%、P/Co 
−2(原子比)の錯体であった。
Then, when a reagent-grade (methanol:acetone=1=1 volume ratio) mixed solvent was allowed to flow down, the effective complex was immediately eliminated. Approximately 31 g of this eluate was evaporated to dryness using a rotary evaporator to obtain blue crystals. As a result of analyzing this crystal, the cobalt content was 11.3 wt%, P/Co
-2 (atomic ratio) complex.

反応:前記で得た錯体をコバルトとして0゜0117I
i原子、メタノール 10.lit’(0,512モル
)及びベンゼン 10g(0,128モル)を内容f1
100mjのステンレス製振とう式オートクレーブに仕
込み密閉した。これに、水素と一酸化炭素の混合ガス(
)(z/Co= 1モル比)200Kf/α2Gを圧入
し、温度230℃にて15分間反応させた。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28.7%
においてエタノール選択率は84.5tlrとなり、他
の各成分の選択率は、ジメチルエーテル 0.14%、
アセトアルデヒド 0.67係、ギ酸メチル 1.36
%、エチルメチルエーテル 0.54%、酢醸メチル0
.55 % %n−プロパツール 1.83俤であった
。このときの実質メタノール反応率は28.1%であり
、変換可能エタノール選択率は87.0チとなった。
Reaction: Using the complex obtained above as cobalt, 0°0117I
i atom, methanol 10. lit' (0,512 mol) and benzene 10 g (0,128 mol) content f1
The mixture was placed in a 100 mj stainless steel shaking autoclave and sealed. This is combined with a mixed gas of hydrogen and carbon monoxide (
) (z/Co=1 molar ratio) 200Kf/α2G was press-fitted and reacted at a temperature of 230°C for 15 minutes. 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. As a result, the methanol conversion rate was 28.7%.
The ethanol selectivity was 84.5 tlr, and the selectivity of each other component was dimethyl ether 0.14%,
Acetaldehyde 0.67, Methyl formate 1.36
%, ethyl methyl ether 0.54%, vinegar methyl 0
.. 55% %n-proper tool 1.83 yen. At this time, the actual methanol reaction rate was 28.1%, and the convertible ethanol selectivity was 87.0%.

実施例 2 触媒調製:内容積100mJのステンレス製振とう式オ
ートクレーブにベンゼン 12.9(0゜154モル)
、ジコバルトオクタカルボニル2.4!i(0,007
モル)、トリーn−ブチルホスフィン 4.27g(0
,0211モル)及びメタノール 1.8g(0,05
62モル)を仕込み密閉した。系内をN2ガスにより数
回置換した後、温度200℃で3時間加熱処理した。オ
ートクレーブを冷却し、取出した触媒液について液クロ
マトグラフにて分析した結果、P/Co=2(原子比)
の錯体は仕込みコバルト基準で30.3%含まれていた
Example 2 Catalyst preparation: 12.9 (0°154 moles) of benzene was placed in a stainless steel shaking autoclave with an internal volume of 100 mJ.
, dicobalt octacarbonyl 2.4! i(0,007
mole), tri-n-butylphosphine 4.27g (0
,0211 mol) and methanol 1.8g (0.05
62 mol) was charged and the container was sealed. After replacing the inside of the system with N2 gas several times, heat treatment was performed at a temperature of 200° C. for 3 hours. As a result of cooling the autoclave and analyzing the catalyst liquid taken out using liquid chromatography, it was found that P/Co=2 (atomic ratio)
The complex contained 30.3% based on the charged cobalt.

反応:前記で得た触媒液 17.1p及びメタノール 
10g(0,312モル)を内容積100m/のステン
レス裂損とう式オートクレーブに仕込み密閉した。これ
に、水素と一酸化炭素の混合ガスCH2/CO= 1モ
ル比)200KIF/σ2Gを圧入し、250°Cにて
1.5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
マトグラフの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27.6%においてエタノール選択
率は81.5%となり、他の生成物への選択率はアセト
アルデヒド 0゜49%、ギ酸メチル 2.74%、酢
酸メチル1.59%、n−プロパツール 1.65チで
あった。このときの実質メタノール反応率は26.6チ
であり、変換可能エタノール選択率は85.0チとなっ
た。
Reaction: 17.1p of the catalyst solution obtained above and methanol
10 g (0,312 mol) was charged into a stainless steel break-through autoclave with an internal volume of 100 m/cm and the autoclave was sealed. A mixed gas of hydrogen and carbon monoxide (CH2/CO=1 molar ratio) 200KIF/σ2G was pressurized into this, and the mixture was reacted at 250°C for 1.5 hours. 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 a gas chromatograph. As a result, the ethanol selectivity was 81.5% at a methanol conversion rate of 27.6%, and the selectivity to other products was 0.49% for acetaldehyde, 2.74% for methyl formate, 1.59% for methyl acetate, The n-proper tool was 1.65 cm. The actual methanol reaction rate at this time was 26.6 inches, and the convertible ethanol selectivity was 85.0 inches.

実施例 3 触媒調製:促進剤としてメタノールの代わりに水 1.
og(o、oss6モル)を用いて実施例2.!:同様
な方法で触媒調製を行なった。
Example 3 Catalyst Preparation: Water instead of methanol as promoter 1.
Example 2 using og (o, oss 6 moles). ! : A catalyst was prepared in the same manner.

ここで得られた触媒液について液クロマトグラフにて分
析を行なった結果、T’/Co=2(原子比)の0体は
仕込みコバルト基準で30.1チ含まれていた。
As a result of analyzing the catalyst liquid obtained here using a liquid chromatography, it was found that 30.1 units of zero isomers with T'/Co=2 (atomic ratio) were contained based on the charged cobalt.

反応:前記で得た触媒液 16.4gを用いて実施例2
と同様な方法で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 29.9’4に
おいてエタノール選択率は77.7%となり、他の各生
成物への選択率はジメチルエーテル 0.54%、アセ
トアルデヒド 0.28*、ギ酸メチル 1.21チ、
エチルメチルエーテル 0.21%、酢酸メチル 0.
42俤、n−プロパツール 2゜96チ、ジメトキシエ
タン 1.25%であった。このときの実質メタノール
反応率は29゜3チであり、変換可能エタノール選択率
は80゜0チとなった。
Reaction: Example 2 using 16.4 g of the catalyst solution obtained above.
Methanol was reacted with carbon monoxide and hydrogen in a similar manner. As a result, the ethanol selectivity was 77.7% at a methanol reaction rate of 29.9'4, and the selectivity for each other product was 0.54% for dimethyl ether, 0.28% for acetaldehyde, and 1.21% for methyl formate. ,
Ethyl methyl ether 0.21%, methyl acetate 0.
The contents were 42 yen, n-propertool 2.96 yen, and dimethoxyethane 1.25%. The actual methanol conversion rate at this time was 29.3 degrees, and the convertible ethanol selectivity was 80.0 degrees.

実施例 4 触媒調製:促進剤としてフェノール 2.64g(0,
0281モル)を用いて実施例2と同様な方法で触媒調
製を行なった。ここで得られた触媒液には、P/Co=
2(原子比)の錯体は仕込みコバルト基準で28.9チ
含まれていた。
Example 4 Catalyst Preparation: 2.64 g of phenol (0,
A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2 using 0281 mol). The catalyst liquid obtained here contains P/Co=
2 (atomic ratio) complex contained 28.9 cobalt based on the charged cobalt.

反応:前記で得た触媒液 17.85を用いて実施例2
と同様な方法で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 24.1%にお
いてエタノール選択率は86.1%となり、他の各生成
物への選択率はジメチルエーテル 0.99%、アセト
アルデヒド 0.52%、ギ酸メチル 1.07チ、エ
チルメチルエーテル 0.60%、酢酸メチル 0.5
1チ、n−プロパツール 2゜28%、ジメトキシエタ
ン 1.264であった。このときの実質メタノール反
応率は23゜3%であり、変換可能エタノール選択率は
90゜5%となった。
Reaction: Example 2 using the catalyst solution 17.85 obtained above
Methanol was reacted with carbon monoxide and hydrogen in a similar manner. As a result, the ethanol selectivity was 86.1% at a methanol reaction rate of 24.1%, and the selectivity for each other product was 0.99% for dimethyl ether, 0.52% for acetaldehyde, 1.07% for methyl formate, Ethyl methyl ether 0.60%, methyl acetate 0.5
1, n-propertool 2.28%, dimethoxyethane 1.264%. At this time, the actual methanol conversion rate was 23.3%, and the convertible ethanol selectivity was 90.5%.

実施例 5 触媒調製:第3ホスフィンとしてトリーn−ヘキシルホ
スフィン 6.09(0,0210モル)、促進剤とし
てメタノール 0.9g(0,0281モル)を用いて
実施例2と同様な方法で触媒調製を行なった。ここで得
られた触媒液には、P/Co=2(原子比)の錯体は仕
込みコバルト基準で29.(l含まれていた。
Example 5 Catalyst preparation: A catalyst was prepared in the same manner as in Example 2 using 6.09 (0,0210 mol) of tri-n-hexylphosphine as the tertiary phosphine and 0.9 g (0,0281 mol) of methanol as the promoter. Preparation was carried out. In the catalyst solution obtained here, the complex of P/Co=2 (atomic ratio) was 29% based on the cobalt charged. (It was included.

反応:前記で得た触媒液 17.8gを用いて実施例2
と同様な方法で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 27.7%にお
いてエタノール選択率は79.9%となり、他の各生成
物への選択率はアセトアルデヒド 0.45%、ギ酸メ
チル 2.331%、エチルメチルエーテル 0゜67
チ、酢酸メチル 0.90チ、n−プロパツール 1.
66.9であった。このときの実質メタノール反応率は
26.Elであり、変換可能エタノール選択率は85.
3’lとなった。
Reaction: Example 2 using 17.8g of the catalyst solution obtained above.
Methanol was reacted with carbon monoxide and hydrogen in a similar manner. As a result, the ethanol selectivity was 79.9% at a methanol reaction rate of 27.7%, and the selectivity for each other product was 0.45% for acetaldehyde, 2.331% for methyl formate, and 0.67% for ethyl methyl ether.
H, methyl acetate 0.90 H, n-propertool 1.
It was 66.9. The actual methanol conversion rate at this time was 26. El, and the convertible ethanol selectivity is 85.
It became 3'l.

比較例 1 in 5itu  法による反応:内容積100 ml
のステンレス裂損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(0,12
8モル)、トリーn−ブチルホスフィン 4.75g(
0,0234モル)及びジコバルトオクタカルボニル 
29(0゜00585モル)を仕込み密閉した。これに
、活性化処理せずに、水素と一酸化炭素の混合ガス(H
2/Co = 1モル比) 200 Kf/cIrL2
Gを圧入し、230℃にて1.5時間反応させた。
Comparative Example 1 Reaction by in 5 itu method: Internal volume 100 ml
methanol in a stainless steel tear-out type autoclave
10 g (0,312 mol), benzene 10 g (0,12 mol)
8 mol), tri-n-butylphosphine 4.75 g (
0,0234 mol) and dicobalt octacarbonyl
29 (0°00585 mol) was charged and the container was sealed. A mixed gas of hydrogen and carbon monoxide (H
2/Co = 1 molar ratio) 200 Kf/cIrL2
G was injected under pressure and reacted at 230°C for 1.5 hours.

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の内部標準法
にて分析を行なった。その結果、メタノール反応率 5
.72’lにおいてエタノール選択率は55゜4チとな
り、他の各成分への選択率はギ酸メチル 17.3%、
エチルメチルエーテル 2.3チであった。このときの
実質メタノール反応率は4.70%であり、変換可能エ
タノール選択率は67.0%となつた。
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 a gas chromatograph. As a result, methanol reaction rate 5
.. At 72'l, the ethanol selectivity was 55°4, and the selectivity to other components was 17.3% for methyl formate,
The amount of ethyl methyl ether was 2.3. At this time, the actual methanol conversion rate was 4.70%, and the convertible ethanol selectivity was 67.0%.

比較例 2 触媒調製:内容積100!11のステンレス裂損とう式
オートクレーブにベンゼン 12.9(0゜154モル
)、ジコバルトオクタカルボニル2.49(0,007
モル)及びトリーn−ブチルホスフィン 5.66IC
0,028モル)仕込み、促進剤を添加せずに密閉した
。系内をN2 ガスにより、数回置換した後、温度20
0℃で3時間加熱処理した。オートクレーブを冷却し、
取出した触媒液について液クロマトグラフにて分析した
結果、P / Co±2(原子比)の錯体はほとんど生
成していなかった。
Comparative Example 2 Catalyst preparation: 12.9 (0°154 mol) of benzene and 2.49 (0,007 mol) of dicobalt octacarbonyl were placed in a stainless steel tear-off type autoclave with an internal volume of 100!11.
mole) and tri-n-butylphosphine 5.66 IC
0,028 mol) and sealed without addition of accelerator. After replacing the system with N2 gas several times, the temperature was reduced to 20
Heat treatment was performed at 0°C for 3 hours. Cool the autoclave;
As a result of analyzing the taken out catalyst liquid by liquid chromatography, it was found that almost no complex of P/Co±2 (atomic ratio) was formed.

反応:前記で得た触媒液 16.79を用い実施例2と
同様な方法で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 8.61%におい
てエタノール選択率は56.6%となり、他の各生成物
への選択率はアセトアルデヒド 0.45%、ギ酸メチ
ル 5.72%、酢酸メチル 0.54俤、n−プロパ
ツール 2.261であった。このときの実質メタノー
ル反応率は8.0%であり、変換可能エタノール選択率
は60.7%となった。
Reaction: Methanol, carbon monoxide, and hydrogen were reacted in the same manner as in Example 2 using 16.79 g of the catalyst solution obtained above. As a result, when the methanol reaction rate was 8.61%, the ethanol selectivity was 56.6%, and the selectivity for each other product was 0.45% for acetaldehyde, 5.72% for methyl formate, and 0.54 yen for methyl acetate. , n-proper tool was 2.261. At this time, the actual methanol reaction rate was 8.0%, and the convertible ethanol selectivity was 60.7%.

比較例 3 触媒調製:比較例2と同様に促進剤を添加せず、P/C
o =1 、5 (原子比)の条件で触媒調製を行なっ
た。ここで得られた触媒液には、P/Co=2(原子比
)はほとんど生成していなかった。
Comparative Example 3 Catalyst preparation: Similar to Comparative Example 2, no accelerator was added, P/C
The catalyst was prepared under the conditions of o = 1, 5 (atomic ratio). In the catalyst liquid obtained here, almost no P/Co=2 (atomic ratio) was generated.

反応:前記で得た触媒液 15.69を用いて実施例2
と同様な方法で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 13.0%にお
いてエタノール選択率 SO,S%となり、他の各生成
物への選択率はアセトアルデヒド 0.85%、ギ酸メ
チル 3.73チ、酢酸メチル 0.98チであった。
Reaction: Example 2 using the catalyst solution 15.69 obtained above
Methanol was reacted with carbon monoxide and hydrogen in a similar manner. As a result, the methanol reaction rate was 13.0%, the ethanol selectivity was SO, S%, and the selectivity for each other product was 0.85% for acetaldehyde, 3.73% for methyl formate, and 0.98% for methyl acetate. there were.

このときの実質メタノール反応率は12.4%であり、
変換可能エタノール選択率は55.6’4となった。
The actual methanol reaction rate at this time was 12.4%,
The convertible ethanol selectivity was 55.6'4.

以上の如く、実施例1と比較例1との比較より、P/C
ow2(原子比)の条件では、予め活性化処理せず、i
n 5itu法で反応させた場合には触媒活性及びエタ
ノールへの選択性が極めて低いことが判る。
As mentioned above, from the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, P/C
Under the condition of ow2 (atomic ratio), i
It can be seen that when the reaction was carried out by the n 5 itu method, the catalyst activity and selectivity to ethanol were extremely low.

また、実施例2〜4と比較例2及び3との比較より、P
/Co == 1 、5〜2 (原子比)の条件下、促
進剤なしで処理した場合には目的とするP/Co=2(
原子比)の錯体ははきんど得られず、また触媒性能も低
いことが明らかとなる。
Furthermore, from the comparison between Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 and 3, P
/Co == 1, 5-2 (atomic ratio) when treated without a promoter, the target P/Co = 2 (
It becomes clear that a complex with a high atomic ratio) cannot be easily obtained, and that the catalytic performance is also low.

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からエタノールを製造
するにあたり、予めコバルトカルボニルと第3ホスフィ
ンを有効成分として含む触媒をヒドロキシ化合物存在下
において、不活性ガス中で加熱処理したのち触媒として
使用することを特徴とするエタノールの製造法。
In producing ethanol from methanol, carbon monoxide, and hydrogen, a catalyst containing cobalt carbonyl and tertiary phosphine as active ingredients is heated in an inert gas in the presence of a hydroxy compound, and then used as a catalyst. A method for producing ethanol.
JP61085146A 1986-04-15 1986-04-15 Production of ethanol Granted JPS62242636A (en)

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