JPS6267033A - 触媒の劣化防止方法 - Google Patents

触媒の劣化防止方法

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JPS6267033A
JPS6267033A JP60204370A JP20437085A JPS6267033A JP S6267033 A JPS6267033 A JP S6267033A JP 60204370 A JP60204370 A JP 60204370A JP 20437085 A JP20437085 A JP 20437085A JP S6267033 A JPS6267033 A JP S6267033A
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reaction
ruthenium
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JP60204370A
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Hajime Nagahara
肇 永原
Yohei Fukuoka
福岡 陽平
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は単環芳香族炭化水素を部分水素化し、対応する
シクロオレフィン類を製造する方法に関するものであり
、史に詳しくは、該反応において使用されるルテニウム
触媒の劣化防止方法に関する。
シクロ・−キイン類は打機化学工業製品の中間原料とし
てその価値が旨<、特にポリアミド原料、リジン原料な
どとして重要である。
(従来の伎#) かかる単環芳香族炭化水素の部分水素化法については、
例えば+11ルテニウム触媒及びla族金属、la族金
属、Mn、Zn又はアンモニアの塩化物もしくは硫酸塩
を含む中性又は酸性水溶液の存在下に行う方法(特開昭
タθ−/11263≦号公報)、あるいはあらかじめこ
れらの金属の塩を含む水溶液で処理した触媒の存在下に
行う方法(特開昭3;/−9♂2グ3号公報)、+21
ルテニウム触媒及びコバルト、ニッケル、銅の炭酸塩も
しくは塩基性炭酸塩の水溶液の存在下に行う方法、13
)少なくとも一種の周期律表第〜■族元素の還元された
カチオンを触媒とし、水及びアルカリMlを存在させて
行なう方法(特公昭5g−ユ2!!θ号公報)などがあ
り、一般に水もしくは水溶液を共存させると、対応する
シクロオレフインの選択率や収率が上がり、好ましい方
法とされている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら本発明者らの検討によると、かかる水溶液
を共存させる方法においては、添加物の陰イオンやアル
カリにより、反応器などの接液部において材料の腐食が
進行したり、反応器から溶出する金属によって触媒の活
性や選択性が低下する現象が発生することが明らかとな
り、実用化に際し小さからぬ障害となることが判った。
特(:触媒の活性や選択性の低下は、シクロオレフィン
類を安定に得ることを困難にせしめると共に、経済的に
不利益をもたらすので、この触媒劣化を防止する方法が
極めて重要となる。
一方、かかる反応器の材質が反応に与える影響について
は、原理的、定量的に取扱われた例はなく、一般に使用
されるオーステナイト系ステンレス鋼においては、反応
への悪影響は主成分である鉄によるものが大きいと推察
されるが、他方では、鉄被毒を受けたルテニウム触媒が
むしろシクロオレフィンの選択率向上に有効であるとい
う著述(J 、Chem、Tech、 Biotech
nol、3.4巻69/ 〜70♂頁゛12)もあるな
ど、その解釈は様々であり、現実的な反応系の選定がな
されていないのが現状といえる。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らはかかる問題点を解決すべく、反応器材質や
、金属イオンが反応に与える影響を詳細に検討、定量化
し、本発明に到達したものである。
即ち、反応系において、触媒上に実質的に鉄が蓄積しな
い反応雰囲気下で反応を行なわしめることにより、目的
とするシクロオレフィン類を關選択率、高収率で、しか
も長期間安定した触媒活性のもとに製造できることを見
出し、本発明を完成した。
本発明における単環芳香族炭化水素とは、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン類、その他の低級アルキルベンゼン類
をいう。これら原料は含有する鉄分を適当な方法、例え
ば、フィルター処理や吸着処理などによって除去したの
ち、反応糸へ導入される。部分水素化反応はルテニウム
触媒と水および原料の液相懸濁法によって連続的または
回分的に行なわれる。使用される水には場合によっては
適当な添加物例えば金属塩やアルカリ剤をゆ加して行な
われる。通常、水素圧力は/〜2θOKg/cdG、好
ましくは10〜/θθ(4)佃0であり、反応温度は室
温〜2jθ℃、好ましくは100−20θ℃である。
本発明者らの検討によれば、かかる条件下に部分水素化
反応を長時間継続すると、反応器材質に鉄を主成分とす
る材料例えばオーステナイト系ステンレス鋼などを使用
した場合、接液部表面より溶出する鉄がルテニウム触媒
上に経時的に蓄積し、触媒が有する活性や選択性が著し
く損なわれることが判明した。更に特筆すべきことは、
かかる触媒上に蓄積した鉄はは、共存する水中の鉄量と
は比較にならない程大きく、換言すれば、触媒のもつ吸
着力によって水中の鉄濃度が低下し、接液部よりの鉄溶
出を促進するかの如き状況C;至ることが判明した。こ
のため、触媒上への鉄の蓄積は、その触媒が吸着力を失
うまで継続することになるが、かかる溶出鉄を大量に吸
着した触媒は、もはや部分水素化反応の触媒として実用
に耐えるものではない。
かかるルテニウム触媒上の鉄の蓄積量と活性や選択性の
低下との相関は本発明により初めて明確にされたもので
あり、実用上極めて重要な知見である。鉄の蓄積が、何
故反応の活性や選択性を低下せしめるかは定かではない
が、蓄積した鉄がルテニウム表面の反応活性点の′aI
fや性質を大きく変化させ、シクロオレフィンへ転化せ
しめるのに有効な活性点が減少するためと考えられる。
従って、原料に同伴されてくる鉄や、鉄を構成成分にも
つ反応器自身から反応液中に溶出してくる鉄の量が少な
ければ少ないほど、触媒の活性や選択性を長期間にわた
って維持することができ、好ましい反応雰囲気であると
いえる、工業的あるいは経済的見地からは、劣化触媒の
再生や一部廃棄などの操作がプロセスの一部となること
が一般的であることから、かかる貴金属触媒の価格や、
再生や廃棄にかかる費用などを考1直に入れて、触媒上
の鉄の蓄積速度を抑制しなければならないが、触媒の活
性や選択性を維持しつる鉄の畜積上限祉に至るまでの期
間が少なくとも500時間以上でなければ実用的である
とはぎえない。ここで触媒の活性や選択性を維持しつる
鉄の7#積上限垣は、触媒の形態や、担体の種類により
異なるが、ルテニウムに対し、コないし3恵量悌である
この様な環境を設定するためには、接液部の材質を工夫
することが最も簡明かつ効果的である。
例えば、水への添加剤としてアルカリ剤を用いる場合は
、耐アルカリ性が強い材料としてニッケル、ジルコニウ
ム、タンタルもしくはこれらを主成分とする合金類を掲
げることができるが、実用的、経済的μ地からはニッケ
ルが好ましいものといえる。
父、経済的な面を更に考慮すれば、鉄を主成分とする材
料、例えばオーステナイト系ステンレス鋼を用いる場合
において一般に不動態化剤と呼ばれる防食剤例えばクロ
ム酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩などを反応
系へ添加することによって鉄の溶出を抑制する方法は、
極めて効果が大きく、実用的である。この方法において
は、触媒上への鉄の蓄積を完全に抑えることは現実的に
は困難であるが、前述の鉄蓄積上限量に至る時間を大巾
に明大させることができる。
(効果) 本発明の如く、触媒上に実質的に鉄が1ji8しない反
応雰囲気下で反応することにより、単環芳香族炭化水素
の部分水素化反応を、長期間にわたり、活性や選択性を
維持して行なうことができる。
(実施例) 以下実施例をもって本発明を更に詳述するが、本発明は
これら例によって何ら制限されるものではない。
実施例/ 水酸化ランタン(ユ/憾のルテニウムを担持した触媒り
、j?、水2ざO−1水酸化ナトリウム7.0?、酸化
亜鉛70岬、及びベンゼン/4tO−を内面にニッケル
メッキを施した内容積/lのオートクレーブに仕込み、
攪拌しなから170℃、水素圧j OKf/c−++j
Gでベンゼンの部分水素化反応を行なった。反応液を経
時的C;抜き出し、有機相をガスクロマトグラフィーで
分析したところ、ベンゼン転化率4tonとなるのに要
した時間は、7!2分であり、このときのシクロヘキセ
ン選択率は73.04であった。
他の生成物はシクロヘキチンであった。
父、反応終了後、触媒を回収し、触媒中の鉄濃度を測定
したところ2 / ppm (重量)であった。
実施例2 実施例/と同じ触媒り0?、水ざθ0−1水酸化ナトリ
ウム20?、酸化亜鉛4toomgを油水分点槽を付属
僧として釘し、接液部にニッケルメッキを施した連続流
通反応装置1ユ仕込み、160℃、水素圧!θに?/c
!(1において、イオウなどの被毒物質を含まないベン
ゼンをλL/Hrで供給し、連続的にベンゼンの部分水
素化反応を行なった。流通反応開始70時間後のベンゼ
ン転化率は33憾、シクロヘキセン選択率は70憾であ
り、100時間後では転化率3−4、選択率7θチ、更
に500時間後では、転化率37%、選択率27チと、
転化率、選択率の変化はほとんどなく、シクロヘキセン
が安定して得られた。又、500時間後の触媒を収り出
し、触媒中の鉄1Jll¥を測定したところ、りjl)
pmであった。
比較例/ 原料より鉄が混入してくることを想定し、硫酸第一鉄の
水溶液を鉄量として/ my/Hrの供給はとなる様に
反応系に常時庫加していった以外は実施例コと同様の操
作を行なった。このときの流通反応時間と転化率、選択
率及び触媒中の鉄濃度の推移を表/・(;示す。
表  / 比較例2 連続流通反応装置として接液部が8US3/を製である
ものを使用する以外は実力也例コと同様の操作を行なっ
た。このときの流通反応時間と転化率、選択率及び触媒
中の鉄濃度の推移を表2に示す。
表  2 実施例3 反応系に不動態化剤としてクロム酸ナトリウム760〜
を添加し、以後200時間毎に700岬を追加小船した
以外は、比較例コと同様の操作を行なった。その結果を
表3に示す。
表  3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 単環芳香族炭化水素をルテニウム触媒と水の共存下、水
    素により部分水素化するに際し、触媒上に実質的に鉄を
    蓄積しない反応雰囲気下において反応を行なわしめるこ
    とを特徴とする触媒の劣化防止方法
JP60204370A 1985-09-18 1985-09-18 触媒の劣化防止方法 Expired - Lifetime JPH0739353B2 (ja)

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