JPS6259232A - エタノ−ルの製造法 - Google Patents

エタノ−ルの製造法

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JPS6259232A
JPS6259232A JP60197794A JP19779485A JPS6259232A JP S6259232 A JPS6259232 A JP S6259232A JP 60197794 A JP60197794 A JP 60197794A JP 19779485 A JP19779485 A JP 19779485A JP S6259232 A JPS6259232 A JP S6259232A
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reaction
copper
carrier
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Toshihiro Saito
寿広 斉藤
Kazuharu Mitarai
御手洗 計治
Nobuyuki Taniguchi
信之 谷口
Satoshi Arimitsu
有光 聰
Katsumi Yanagi
柳 勝美
Hitomi Hosono
細野 仁美
Kazuaki Tanaka
和明 田中
Kazuo Takada
和夫 高田
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Agency of Industrial Science and Technology
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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の製造法に関する。更に詳しくは(
a)ロジウム、リチウム、イリジウムおよび/又はマグ
ネシウム、イツトリウム、イッテルビウム、ルテシウム
、バナジウム、クロム(以下、その他の添加元素と略す
)のうちの少なくとも一種の元素を担体担持してなる触
媒と(b)(1)銅又は(2)銅、亜鉛および/又はク
ロムからなる触媒の存在下、一酸化炭素と水素とを反応
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51−80806号、同52−147
06号、同56−147730号等)である。
しかしながら、かかる方法は副生する炭化水素、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4には、その生成量
は極めて低いものであった。
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にリチウム(特開昭56
−8334号)、鉄(特開昭51−80807号)、マ
グネシウム(特開昭54−138504号)、バナジウ
ム(特開昭57−62232号)、イツトリウム、イッ
テルビウム(特開昭57−62233号)、クロム(特
開昭55−143918号)、ロジウムとリチウムおよ
びマグネシウム又はバナジウム等(特開昭57−109
734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、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。
本発明者らは一酸化炭素及び水素を含有する気体より、
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少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、(a)ロジウム、リチ
ウム、イリジウムおよび/又はその他の添加元素のうち
の少くとも一種の元素を担体担持してなる触媒と、(b
)(1)銅又は(2)銅、亜鉛および/又はクロムから
なる触媒とを組合せることにより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く、(a)ロジウム、リチウム、イ
リジウムおよび/又はその他の添加元素のうちの少くと
も一種の元素を担体担持してなる触媒と、(b)(1)
銅又は(2)銅、亜鉛および/又はクロムからなる触媒
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、(a)ロ
ジウム、リチウム、イリジウムおよび/又はその他の添
加元素のうちの少くとも一種の元素を担体担持してなる
触媒と、(b)(1)銅又は(2)銅、亜鉛および/又
はクロムから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(a)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。
(a)の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い
る。
本発明方法において用いられる(a)の触媒は貴金属を
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、シュ
ウ酸塩、アセチルアセナート塩、エチレンジアミン酢酸
塩等の有機酸塩又はキレート化合物、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
るリチウム、マグネシウム、イツトリウム、イッテルビ
ウム、ルテシウム、バナジウム、クロムに使用できる原
料化合物としてはハロゲン化物、硝酸塩、塩素酸塩等の
無機酸塩、水酸化物、ギ酸塩、酢酸塩等の有機酸塩、金
属アルコキシド化合物、アルキル金属化合物等より適宜
使用することができる。
(b)の触媒は(a)の触媒の調製法と同様に= 6− 担体上に」1記の成分を分散担持して使用できるし、金
属成分と担体成分を沈殿法、混錬法等で調製したのち使
用することもできる。
銅、亜鉛およびクロム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、水酸化物
、ギ酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩等の有機酸塩等より適宜
使用することができる。
これらの触媒構成成分を担体上へ担持することを容易に
するためには、エタノール、水又は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。」1
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、ノルマルヘキサ
ン、ベンゼン、トルエン等の単独ま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、混錬
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調製された(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。
(a)の触媒の還元温度として、ロジウムの還元温度と
して、ロジウムの還元される温度、即ち100℃程度の
温度条件下でも還元処理かできるか、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
各成分の分散を充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。
また(b)の触媒は(a)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ゴ/g、細孔径10久以」二を有する
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)、
モレキュラーシーブ、ケイソウ土などがあげられるが、
シリカ系の担体が好ましい。
」−記(a)の触媒における各構成成分の比率は以下の
様である。
−9= 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0.0001〜0. 5、好ましくは0.
001〜0.3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0.0001〜3、好ま
しくは0.001〜2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0.0
01〜6、好ましくは0.005〜3の範囲である。そ
の他の添加元素とロジウムの比率はその他の添加元素/
ロジウム(原子比)で0.001〜10、好ましくは0
.005〜3の範囲である。更に」1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。銅と担体に
対する比率は、重量比で0゜001〜50、好ましくは
0.01〜20である。
銅と亜鉛の比率は亜鉛/銅(原子比)で0.01〜50
、好ましくは0. 1〜5の範囲である。銅とクロムの
比率はクロム/銅(原子比)で0.01〜50、好まし
くは0.1〜5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」−記−10= (b)の触媒のうちの一つの上に、(a)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(a)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呂もできる。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を高収率、高選択率で
、かつ炭化水素の生成を最少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Okg / c−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Okg/
c−ゲージ〜350kg/C−ゲージ好ましくはOkg
 / c−ゲージ〜250kg/c−ゲージの圧力下で
行う。反応温度は150℃〜450℃、好ましくは18
0℃〜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の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−1〜107h−’
の範囲より、反応圧力、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
状態であれば炭化水素、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
合比率は水素/−一酸化炭素容積比)で0.1〜10、
好まし= 12− 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な
ん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(RhC1・3H20)1.20g、塩化
マグネシウム(MgC1・6H20)0.093g、塩
化リチウム(L L CI +1H20)0.055g
をエタノール30m1に溶解させ、こtu::シリカケ
ル(FUJ I −DAV I SON$57 )25
ml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。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180m1/毎分下、400℃
で5時間還元してRh−Mg−Li触媒を調製した。
また硝酸銅(Cu (No  )  ・3 H20) 
1゜89gを水5mlに溶解させ、これに上記シリカゲ
ル10m1を加えた後、加熱、減圧下で乾燥し、上記と
同様の操作で還元処理してCu触媒を調製した。
活性試験及び結果 外径6III11の熱雷対保護管を有する内径14mm
のチタン製反応管に上記のCu触媒4mlを充填し、つ
いで上記のRh−Mg−Li触媒4mlを上記に記載の
シリカゲル10m1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(
H2: N 2−100 : 100 ml /毎分)
で200℃、1時間再還元した後、水素/−一酸化炭素
2/1 (容積比)の混合ガスを36N1/毎時送入し
、反応圧力20kg/cd、反応温度275℃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 塩化ロジウム1.20g、塩化イツトリウム(YCI3
’6H20)0.138g、塩化リチウム0.055g
をエタノール30m1に溶解させ、これに前記記載のシ
リカゲル25m1を加えた後、実施例1と同様の装置を
使用し、同様の操作で乾燥還元してRh−Y’Li触媒
を調製した。
また硝酸銅1.89g、硝酸亜鉛(Z n (NOa 
)2” 6H20)2.33gを水5mlに溶解させ、
これに前記記載のシリカゲル10m1を加えた後、加熱
、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Cu−Zn触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のCu−Zn触媒4m
lを充填腰ついで上記のRh−Y−Li触触媒4m合前
記に記載のシリカゲル10m1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3 塩化ロジウム1.20g、塩化イッテルビウム(YbC
13” 6H20)0.177g、塩化リチウム0.0
55gをエタノール30m1に溶解させ、これに前記記
載のシリカゲル25m1を加えた後、実施例1と同様の
装置を使用し、同様の操作で乾燥還元してRh−Yb−
Li触媒を調製した。
また硝酸銅1.89g、硝酸クロム(Cr(N。
3)2・9H20)1.46gを水5mlに溶解させ、
これに前記記載のシリカゲル10m1を加えた後、加熱
、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Cu−Cr触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のCu−Cr触媒4m
lを充填し、ついで」−2のRh−Yb−Li触触媒4
m合前記に記載のシリカゲル10m1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4 塩化ロジウム1.20g、塩化イッテルビウム0.17
7g、塩化リチウム0.055g、塩化イリジウム(I
 rc14”H2O)0.064gをエタノール30m
1に溶解させ、これに前記記載のシリカゲル251+1
1を加えた後、実施例1と同様の装置を使用し、同様の
操作で乾燥還元してRh−Yb−Li−Ir触媒を調製
した。
また硝酸銅1.89に、硝酸亜鉛2.33g、硝酸クロ
ム1.46fを水10m1に溶解させ、これに前記記載
のシリカゲル10m1を加えた後、加熱、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Cu−Z
n−Cr触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のCu−Zn−Cr触
媒4mlを充填し、ついで上記のRh−Yb−Li−I
r触触媒4m合前記に記載のシリカゲル10m1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5 塩化ロジウム1.20f、塩化ルテシウム(Luc13
”6H20)0.178g、塩化リチウム0.055g
をエタノール30m1に溶解させ、これに前記記載のシ
リカゲル25m1を加えた後、実施例1と同様の装置を
使用し、同様の操作で乾燥還元してRh−Lu−Li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Cu触媒を
調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のCu触媒4m1− 
17 〜 を充填し、ついで上記のRh−Lu−Li触触媒4m合
前記に記載のシリカゲル10m1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1.20g、塩化ルテシウム0゜178g
、塩化リチウムo、055g、塩化イリジウム0.06
4gをエタノール30m1に溶解させ、これに前記記載
のシリカゲル25m1を加えた後、実施例1と同様の装
置を使用し、同様の操作で乾燥還元してRh−Lu−L
 i −I r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Cu−Zn
触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に」−2のCu−Zn触媒4
mlを充填し、ついで上記のRh−Lu−Li−Ir触
触媒4m合前記に記載のシリカゲル10m1で希釈して
充填した後、実施例工と同様にして反応を行った。結果
を第1表に示す。
実施例7 塩化ロジウム1.20g、塩化バナジウム(VCl2)
0.072g、塩化リチウム0.055gをエタノール
30m1に溶解させ、これに前記記載のシリカゲル25
m1を加えた後、実施例1と同様の装置を使用し、同様
の操作で乾燥還元してRh−V−Li触媒を調製した。
また実施例4と同様にして、同様の組成比でCu−Zn
−Cr触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のCu−Zn−Cr触
媒4mlを充填し、ついで上記のRh−V−Li触媒4
mlを前記に記載のシリカゲル10m1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8 塩化ロジウム1.20g、塩化クロム(CrC1・6H
20)0.122g、塩化リチウム0゜055gをエタ
ノール30m1に溶解させ、これに前記記載のシリカゲ
ル25m1を加えた後、実施例1と同様の装置を使用し
、同様の操作で乾燥還元してRh−Cr−Li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Cu触媒を
調製した。
実施例1と同様の反応装置に上記のCu触媒4mlを充
填し、ついで上記のRh−Cr−Li触媒4mlを前記
に記載のシリカゲル10m1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9 塩化ロジウム1.20g、塩化クロム0.122g、塩
化リチウム0.055g、塩化イリジウム0.064g
をエタノール30m1に溶解させ、これに前記記載のシ
リカゲル25m1を加えた後、実施例1と同様の装置を
使用し、同様の操作で乾燥還元してRh−Cr−L i
 −1r触媒を調製した。
また実施例4と同様にして、同様の組成比でCu−Zn
−0r触媒を調製した。
実施例1と同様の反応装置に」1記のCu−Zn−Cr
触媒4mlを充填し、ついで上記のRh−Cr−Li−
Ir触媒4mlを前記に記載のシリカゲル= 20− 10m1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−Mg−Li
触媒を調製し、その4mlを前記に記載のシリカゲル1
0m1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。
比較例2 実施例2と同様にして同様の組成比でRh−Y−Li触
媒を調製し、その4mlを前記に記載のシリカゲル10
m1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。
比較例3 実施例3と同様にして同様の組成比でRh−Yb−Li
触媒を調製し、その4mlを前記に記載のシリカゲル1
0m1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。
比較例4 実施例5と同様にして同様の組成比でRh、−Lu−L
i触媒を調製し、その4mlを前記に記載のシリカゲル
10m1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。
比較例5 実施例7と同様にして同様の組成比でRh−V−Li触
媒を調製し、その4mlを前記に記載のシリカゲル10
m1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。
比較例6 実施例8と同様にして同様の組成比でRh−Cr−Li
触媒を調製し、その4mlを前記に記載のシリカゲル1
0m1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。
−22= 消費された一酸化炭素のモル数 転化率=               X100供給
した一酸化炭素のモル数 選択率−消費された一酸化炭素基準 EtHO:エタノール+酢酸エチル中のエタノール分A
cH:アセトアルデヒド AcOH:酢酸+酢酸エステル中の酢酸分CH4:メタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ロジウム、リチウム、イリジウムおよび/又はマグネシ
    ウム、イットリウム、イッテルビウム、ルテシウム、バ
    ナジウム、クロムのうち少なくとも一種の元素を担体担
    持してなる触媒と、(1)銅又は(2)銅、亜鉛および
    /又はクロムからなる触媒の存在下、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の製造法。
JP60197794A 1985-09-09 1985-09-09 エタノ−ルの製造法 Granted JPS6259232A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012131833A (ja) * 2009-02-12 2012-07-12 Ichikawa Office Inc メタノール及びエタノールの製造方法
JP2016026864A (ja) * 2014-06-25 2016-02-18 積水化学工業株式会社 酢酸エチル合成用の触媒、酢酸エチルの製造装置及び酢酸エチルの製造方法

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JP2016026864A (ja) * 2014-06-25 2016-02-18 積水化学工業株式会社 酢酸エチル合成用の触媒、酢酸エチルの製造装置及び酢酸エチルの製造方法

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