JPS63145243A - Production of ethanol - Google Patents

Production of ethanol

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JPS63145243A
JPS63145243A JP61292426A JP29242686A JPS63145243A JP S63145243 A JPS63145243 A JP S63145243A JP 61292426 A JP61292426 A JP 61292426A JP 29242686 A JP29242686 A JP 29242686A JP S63145243 A JPS63145243 A JP S63145243A
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JP
Japan
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methane
gas
compound
reactor
liquid
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Pending
Application number
JP61292426A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Fujiwara
謙二 藤原
Eiichi Sugiyama
杉山 栄一
Paraa Hen
パラー ヘン
Hiroshi Ono
博司 小野
Kenji Yoshida
吉田 研治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce ethanol by using an Ru compound or an Ru compound and a Co compound as a main catalyst and contacting synthesis gas with the catalyst under high temperature and pressure condition, wherein methane is supplied to a reactor in a manner to keep partial pressure of methane at the outlet of the reactor to a level higher than a specific level. CONSTITUTION:A liquid medium containing an Ru compound or an Ru compound and a Co compound as main catalyst and a halogen compound as a cocatalyst is made to contact with synthesis gas at 180-260 deg.C under 300-600kg/cm<2> pressure to produce an oxygen-containing compound and the reaction product is cooled below the reaction temperature with a cooler and a gas-liquid separator to separate noncondensed gas from a liquid phase containing condensed liquid. In the above ethanol-production process, methane is supplied to the reactor in a manner to keep the partial methane pressure to >=A/B/C atm at the outlet of the reactor, wherein A (l/hr) is volume of by-produced methane, B (l/kg/atm) is amount of soluble methane in 1kg of the liquid phase at the operation temperature of the gas-liquid separator and C (kg/hr) is amount of the liquid phase to be taken out of the gas-liquid separator. The loss of unreacted synthesis gas can be decreased.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、合成ガス、すなわち、−酸化炭素および水素
から直接エタノールを合成する方法に関する。さらに詳
しくは、本発明はルテニウム化合物またはルテニウム化
合物およびコバルト化合物を主触媒として用いる液相均
一触媒反応によって、合成ガスからエタノールを直接合
成する方法の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for synthesizing ethanol directly from synthesis gas, i.e. carbon oxide and hydrogen. More specifically, the present invention relates to an improved method for directly synthesizing ethanol from synthesis gas by a liquid phase homogeneous catalytic reaction using a ruthenium compound or a ruthenium compound and a cobalt compound as the main catalyst.

エタノールは各種化学物質の中間原料または溶媒として
広範囲な用途を有する化合物である。
Ethanol is a compound that has a wide range of uses as an intermediate raw material or solvent for various chemicals.

(従来の技術および発明が解決しようとする問題点) ルテニウム化合物の液相均一触媒を使用し合成ガスから
エタノールを直接合成する方法は、数多く提案されてい
る。たとえば、可溶化ルテニウムカルボニル錯体を含む
適宜な溶剤中で合成ガスを反応させて、メタノール、エ
チレングリコールおよびエタノールまたはそれらのカル
ボキシレート誘導体を直接に製造する方法(特開昭55
−115834号)、また、均質ルテニウム触媒、ハロ
ゲンもしくはハロゲン化促進剤および有機酸化ホスフィ
ン化合物と合成ガスを接触させてメタノールおよびエタ
ノールを選択的に製造する方法(特開昭57−8232
7号)などが挙げられる。
(Prior Art and Problems to be Solved by the Invention) Many methods have been proposed for directly synthesizing ethanol from synthesis gas using a liquid phase homogeneous catalyst of a ruthenium compound. For example, a method for directly producing methanol, ethylene glycol, and ethanol or their carboxylate derivatives by reacting synthesis gas in an appropriate solvent containing a solubilized ruthenium carbonyl complex (JP-A-55
-115834), and a method for selectively producing methanol and ethanol by contacting synthesis gas with a homogeneous ruthenium catalyst, a halogen or a halogenation promoter, and an organic oxidized phosphine compound (Japanese Patent Laid-Open No. 57-8232).
No. 7).

これらの方法では、反応器における合成ガスのワンパス
の添加率は十数%であり、このため未反応合成ガスは反
応器ヘリサイクルして繰り返し使用される。この未反応
合成ガスリサイクル系には副生ずるメタンや二酸化炭素
が蓄積してくるために、常時未反応合成ガスリサイクル
系の一部をパージし、パージ量に見合う新たな合成ガス
を補充して、合成ガス濃度を一定に保つことが必要とな
る。しかし、このパージに伴う合成ガスの損失は、その
まま合成ガスの利用率の低下につながるので、プロセス
の経済性に及ぼす影響は大きい。
In these methods, the one-pass addition rate of synthesis gas in the reactor is more than ten percent, and therefore unreacted synthesis gas is recycled to the reactor and used repeatedly. Since by-product methane and carbon dioxide accumulate in this unreacted synthesis gas recycling system, a portion of the unreacted synthesis gas recycling system is constantly purged and new synthesis gas is replenished to match the purge amount. It is necessary to keep the synthesis gas concentration constant. However, the loss of synthesis gas associated with this purge directly leads to a decrease in the utilization rate of synthesis gas, and therefore has a large impact on the economic efficiency of the process.

このように、エタノールを工業的に製造するには、メタ
ンのパージに伴う未反応合成ガスの損失をさらに少なく
する技術が要請される。
Thus, in order to industrially produce ethanol, a technology is required to further reduce the loss of unreacted synthesis gas that accompanies methane purging.

本発明の課題は、蓄積するメタンと未反応合成ガスとの
分離に伴う経済的な問題点を解決し、未反応合成ガスの
損失を最小限にとどめ、エタノールを経済的に製造する
方法を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a method for economically producing ethanol by solving the economic problems associated with separating accumulated methane and unreacted synthesis gas, and minimizing loss of unreacted synthesis gas. It is something to do.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、経済的なメタンのパージ方法について鋭
意検討を行った。その結果、ルテニウム化合物またはル
テニウム化合物およびコバルト化合物を主触媒として用
いる液相均一触媒反応において、気液分離器における液
相へのメタンと合成ガスの溶解性に著しい違いがあるこ
とを見い出した。さらに、これを応用して、メタンを反
応器へ供給し、反応器出口のメタン分圧を上げ、反応器
で副生ずるメタンの全量を、気液分離器において液相に
溶解させて反応系外に取り出す方法により、未反応合成
ガスのリサイクル系への新たな蓄積がなくなる。この結
果、リサイクル系のガスをパージする必要がなくなり、
合成ガスの損失が大幅に軽減することを見い出し本発明
を完成させるに至った。
(Means for Solving the Problems) The present inventors have conducted intensive studies on economical methane purging methods. As a result, it was found that in a liquid phase homogeneous catalytic reaction using a ruthenium compound or a ruthenium compound and a cobalt compound as the main catalyst, there is a significant difference in the solubility of methane and synthesis gas in the liquid phase in a gas-liquid separator. Furthermore, by applying this, methane is supplied to the reactor, the methane partial pressure at the reactor outlet is increased, and the entire amount of methane produced as a by-product in the reactor is dissolved in the liquid phase in the gas-liquid separator and removed from the reaction system. This method eliminates additional accumulation of unreacted synthesis gas in the recycling system. As a result, there is no need to purge recycled gas,
The present invention was completed based on the discovery that the loss of synthesis gas can be significantly reduced.

すなわち、本発明は、ルテニウム化合物およびハロゲン
化合物またはルテニウム化合物、コバルト化合物および
ハロゲン化合物を含有する液体媒体に合成ガスを高温高
圧下に接触させて、メタノール、エタノール等の含酸素
化合物を生成させ、反応器出口に設置した冷却器および
気液分離器で反応温度以下に冷却し、非凝縮性ガスと凝
縮液を含有する液相に分離してエタノールを製造する方
法において、副生ずるメタンの1時間あたりの生成量を
A (1,/hr) 、気液分離器の操作温度における
液相1kgへのメタンの溶解量をB(l/kg/気圧)
、気液分離器から取り出す1時間あたりの液相量をC(
kg/hr)とした場合、反応器出口でのメタン分圧を
式A/B/C(気圧)以上に保つようにメタンを反応器
へ供給することを特徴とするエタノールの製造方法であ
る。
That is, the present invention involves bringing synthesis gas into contact with a ruthenium compound and a halogen compound, or a liquid medium containing a ruthenium compound, a cobalt compound, and a halogen compound under high temperature and pressure to generate oxygen-containing compounds such as methanol and ethanol, and reacting. In a method for producing ethanol by cooling it to below the reaction temperature using a cooler and a gas-liquid separator installed at the outlet of the reactor and separating it into a liquid phase containing non-condensable gas and condensed liquid, the amount of by-produced methane per hour is The amount of methane produced is A (1,/hr), and the amount of methane dissolved in 1 kg of liquid phase at the operating temperature of the gas-liquid separator is B (l/kg/atm).
, the amount of liquid phase taken out from the gas-liquid separator per hour is C(
This method of producing ethanol is characterized in that methane is supplied to the reactor so that the partial pressure of methane at the outlet of the reactor is maintained equal to or higher than the formula A/B/C (atmospheric pressure).

本発明の方法で使用するルテニウム化合物は、反応条件
下において一酸化炭素の配位を有する錯体を生成するも
のであればいずれも使用することができる。これらの例
としては、金属ルテニウムのほかに、二酸化ルテニウム
や四酸化ルテニウムなどのルテニウム酸化物、これらの
水和物、塩化ルテニウム、ヨウ化ルテニウム、硝酸ルテ
ニウムのようなルテニウムの鉱酸塩、酢酸ルテニウム、
プロピオン酸ルテニウムなどのルテニウムの有機酸塩な
どがある。
Any ruthenium compound that can be used in the method of the present invention can be used as long as it forms a complex having carbon monoxide coordination under the reaction conditions. Examples of these include, in addition to ruthenium metal, ruthenium oxides such as ruthenium dioxide and ruthenium tetroxide, their hydrates, mineral salts of ruthenium such as ruthenium chloride, ruthenium iodide, and ruthenium nitrate, and ruthenium acetate. ,
Examples include organic acid salts of ruthenium such as ruthenium propionate.

また、ルテニウム化合物は、配位化合物の形のものでも
直接用いることができ、これらの例としては、トリルテ
ニウムドデカカルボニルのようなルテニウムカルボニル
や、ルテニウムに酸16M黄、ハロケン、窒素、リン、
ヒ素、アンチモン、ビスマスなどを含む配位子などを配
位させたルテニウム錯体やその塩類などがあげられる。
Ruthenium compounds can also be used directly in the form of coordination compounds, examples of which include ruthenium carbonyl such as triruthenium dodecacarbonyl, ruthenium with acids 16M yellow, halogen, nitrogen, phosphorus,
Examples include ruthenium complexes coordinated with ligands containing arsenic, antimony, bismuth, etc., and their salts.

これらのルテニウム化合物の中でも、ルテニウム酸化物
、ルテニウムハロゲン化物、ルテニウムカルボニル、ル
テニウムアセチルアセトネート、または、ルテニウムカ
ルボニルの少くとも一部の一酸化炭素配位子を、他の配
位子でおきかえたルテニウム錯体などが好ましい。
Among these ruthenium compounds, ruthenium oxide, ruthenium halide, ruthenium carbonyl, ruthenium acetylacetonate, or ruthenium in which at least some of the carbon monoxide ligands of ruthenium carbonyl are replaced with other ligands. Complexes and the like are preferred.

本発明の方法において使用するルテニウム化合物の液体
媒体中の量は、ルテニウム金属に換算した重量として液
体媒体1000重量部あたり0.1〜300重量部の範
囲である。
The amount of the ruthenium compound used in the method of the invention in the liquid medium ranges from 0.1 to 300 parts by weight, expressed as ruthenium metal, per 1000 parts by weight of the liquid medium.

また、コバルト化合物として、金属コバルトのほかシこ
コバルト酸化物、コバルト水酸化物、塩化コバルト、ヨ
ウ化コバルト、硝酸コバルトのようなコバルト鉱酸塩、
酢酸コバルト、安息香酸コバルト、ナフテン酸コバルト
のようなコバルトの有機酸塩などがある。また、このほ
か、配位化合物も使用することが可能で、このような例
としては、ジコバルトオクタカルボニル、テトラコバル
トドデカ、’Jルポニル、シクロベンクンジェニルコバ
ルトジカルボニルのようなコバルトカルボニルや、コバ
ルトに酸素、硫黄、ハロゲン、窒素、リン、ヒ素、アン
チモン、ビスマスなどを含む配位子などを配位させたコ
バルト錯体やその塩類などがあげられる。これらのコバ
ルト化合物の中でもコバルト酸化物、コバルトハロゲン
化物、コバルトカルボニル、コバルト有機酸塩、コバル
トアセチルアセトネート、またはコバルトカルボニルの
少く。
In addition to metal cobalt, cobalt compounds include cobalt mineral salts such as cobalt oxide, cobalt hydroxide, cobalt chloride, cobalt iodide, and cobalt nitrate.
These include organic acid salts of cobalt such as cobalt acetate, cobalt benzoate, and cobalt naphthenate. In addition, coordination compounds can also be used, such as cobalt carbonyl, such as dicobalt octacarbonyl, tetracobalt dodeca, 'J luponyl, cyclobencungenyl cobalt dicarbonyl, Examples include cobalt complexes in which cobalt is coordinated with ligands containing oxygen, sulfur, halogen, nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, etc., and their salts. Among these cobalt compounds are cobalt oxides, cobalt halides, cobalt carbonyls, cobalt organic acid salts, cobalt acetylacetonates, or cobalt carbonyls.

とも一部の一酸化炭素配位子を他の配位子でおきかえた
コバルト錯体などが好ましい。
Also preferred are cobalt complexes in which some of the carbon monoxide ligands are replaced with other ligands.

本発明の方法において使用するコバルト化合物の液体媒
体中の量は、ルテニウム1グラム原子あたり、コバルト
原子が0.100グラム原子、好ましくはO〜10グラ
ム原子の範囲である。
The amount of cobalt compound used in the method of the invention in the liquid medium ranges from 0.100 gram atoms of cobalt per gram atom of ruthenium, preferably from O to 10 gram atoms.

また、本発明の方法においては、ルテニウム化合物およ
びコバルト化合物に助触媒として、ハロゲン化合物を用
いることが必要である。これらのハロゲン化合物の不存
在下では、エタノール活性および選択性は著しく小さい
Further, in the method of the present invention, it is necessary to use a halogen compound as a promoter for the ruthenium compound and the cobalt compound. In the absence of these halogen compounds, ethanol activity and selectivity are significantly lower.

これらのハロゲン化合物としては、塩を構成する陰イオ
ンとして、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなど
のハロゲンイオンを有するアルカリ金属塩、アルカリ土
類金属塩のような金属塩、アンモニウム塩、第4級ホス
ホニウム塩、イミニウム塩などの塩類や、ハロゲン化ア
ルキル、ハロゲン化アリール等の炭化水素のハロゲン化
物などがあげられる。また、ハロゲン化水素や、酸ハロ
ゲン化物、遷移金属のハロゲン化物なども用いることが
できる。更に具体的には、(′1)金属塩の例として、
塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化ナ
トリウム、臭化カリウム、ヨウ化セシウム、塩化マグネ
シウム、ヨウ化ランタンなど、(2)アンモニウム塩の
例として、トリメチルアンモニウムクロライド、トリメ
チルアンモニウムブロマイド、トリメチルアンモニウム
アイオダイド、ジメチルエチルアンモニウムクロライド
、メチルジエチルアンモニウムアイオダイド、テトラメ
チルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウ
ムアイオダイド、テトラフェニルアンモニウムクロライ
ド、セチルトリエチルアンモニウムブロマイドなど、(
3)第4級ホスホニウム塩の例として、テトラフェニル
ホスホニウムクロライド、テトラn−ブチルホスホニウ
ムブロマイド、n−へブチルトリフェニルホスホニウム
ブロマイド、ベンジルトリフェニルホスホニウムアイオ
ダイド、メチルトリフェニルホスホニウムクロライドな
ど、(4)イミニウム塩の例として、ビス(トリフェニ
ルホスフィン)イミニウムクロライド、ビス(トリフェ
ニルホスフィン)イミニウムブロマイド、ビス(トリフ
ェニルホスフィン)イミニウムアイオダイドやこれらの
イミニウム化合物のフェニル基の少くとも1部がメチル
基やエチル基などで置換されたイミニウム塩など、(5
)ハロゲン化アルキルの例として、塩化メチル、塩化メ
チレン、クロロホルム、四塩化炭素、ヨウ化メチル、ヨ
ウ化エチル、塩化ベンジル、ヨウ化ベンジルなど、(6
)ハロゲン化水素の例として、塩化水素、臭化水素、ヨ
ウ化水素など、また、(7)酸ハロゲン化物の例として
、塩化アセチルや臭化アセチルなど、さらに、(8)遷
移金属ハロゲン化物の例としては、塩化ベンジルや塩化
ルテニウム、ヨウ化銅などをあげることができる。
These halogen compounds include metal salts such as alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts, quaternary Examples include salts such as phosphonium salts and iminium salts, and hydrocarbon halides such as alkyl halides and aryl halides. Further, hydrogen halides, acid halides, transition metal halides, and the like can also be used. More specifically, as an example of ('1) metal salt,
(2) Examples of ammonium salts include trimethylammonium chloride, trimethylammonium bromide, trimethylammonium iodide, etc. Dydo, dimethylethylammonium chloride, methyldiethylammonium iodide, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium iodide, tetraphenylammonium chloride, cetyltriethylammonium bromide, etc.
3) Examples of quaternary phosphonium salts include tetraphenylphosphonium chloride, tetra-n-butylphosphonium bromide, n-hebutyltriphenylphosphonium bromide, benzyltriphenylphosphonium iodide, methyltriphenylphosphonium chloride, etc. (4) iminium Examples of salts include bis(triphenylphosphine)iminium chloride, bis(triphenylphosphine)iminium bromide, bis(triphenylphosphine)iminium iodide, and at least a portion of the phenyl group of these iminium compounds is methyl. iminium salts substituted with groups, ethyl groups, etc. (5
) Examples of alkyl halides include methyl chloride, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, methyl iodide, ethyl iodide, benzyl chloride, benzyl iodide, etc.
) Examples of hydrogen halides include hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide; (7) Examples of acid halides include acetyl chloride and acetyl bromide; and (8) transition metal halides. Examples include benzyl chloride, ruthenium chloride, and copper iodide.

また、沃素や塩素ガスや臭素ガスも使用することができ
る。
Moreover, iodine, chlorine gas, and bromine gas can also be used.

これらのハロゲン化合物は、単独または2種類以上を混
合して用いることもできる。
These halogen compounds can be used alone or in combination of two or more.

本発明の方法において、これらのハロゲン化合物の使用
量は、ルテニウム1グラム原子あたり、ハロゲン原子が
0.1〜200グラム原子の範囲、更に好ましくは1〜
50グラム原子の範囲である。
In the method of the present invention, the amount of these halogen compounds used is in the range of 0.1 to 200 gram atoms of halogen per 1 gram atom of ruthenium, more preferably 1 to 200 gram atoms.
In the 50 gram atom range.

本発明の方法は、液体媒体中で実施する。使用“″デカ
リン、テトラリン、灯油、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ジュレン、ヘキサメチルベンゼンなどの飽和炭化水
素および芳香族炭化水素、クロロペンタン、0−ジクロ
ルベンゼン、p−クロルトルエン、フルオロベンゼンな
どのハロケン化炭化水素、ジオキサン、テトラヒドロフ
ラン、エチルエーテル、アニソール、フェニルエーテル
、ジグライム、テトラグライム、18−クラウン−6な
どのエーテル類、酢酸メチル、酪酸エチル、安息香酸メ
チル、T−ブチロラクトンなどのエステル類、アセトン
、アセトフェノン、ベンゾフェノンなどのケトン類、N
−メチルピロリジン−2−オン、N−エチルピロリジン
−2−オン、N、 N−ジメチルアセトアミド、N−メ
チルピペリドン、ヘキサメチルホスホリックトリアミド
などのN −置換アミド類、N、N−ジエチルアニリン
、N −メチルモルホリン、ピリジン、キノリン等の3
級アミン類、スルホランなどのスルホン類、ジメチルス
ルホキサイドなどのスルホキサイド類、1.3−ジメチ
ル−2−イミダゾリジノンなどの尿素誘導体、さらに、
トリエチルホスフィンオキサイド、トリーロープロピル
ホスフィンオキサイド、トリーn−ブチルホスフィンオ
キサイド、トリーn−へブチルホスフィンオキサイド、
トリーローオクチルホスフィンオキサイド、トリフェニ
ルホスフィンオキサイド、トリーP−)リルホスフィン
オキサイド、トリーp−クロロフェニルホスフィンオキ
サイド、トリブチルホスフィンオキサイドなどの三価の
有機燐化合物のオキサイド類や、シリコンオイルなどを
あげることができる。
The method of the invention is carried out in a liquid medium. Use "" Saturated and aromatic hydrocarbons such as decalin, tetralin, kerosene, benzene, toluene, xylene, durene, hexamethylbenzene, halokenes such as chloropentane, 0-dichlorobenzene, p-chlorotoluene, fluorobenzene Hydrocarbons, dioxane, tetrahydrofuran, ethyl ether, anisole, phenyl ether, diglyme, tetraglyme, ethers such as 18-crown-6, esters such as methyl acetate, ethyl butyrate, methyl benzoate, T-butyrolactone, acetone , ketones such as acetophenone and benzophenone, N
-N-substituted amides such as methylpyrrolidin-2-one, N-ethylpyrrolidin-2-one, N,N-dimethylacetamide, N-methylpiperidone, hexamethylphosphoric triamide, N,N-diethylaniline, N - 3 such as methylmorpholine, pyridine, quinoline, etc.
amines, sulfones such as sulfolane, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, urea derivatives such as 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and
triethylphosphine oxide, tri-lowpropylphosphine oxide, tri-n-butylphosphine oxide, tri-n-butylphosphine oxide,
Examples include oxides of trivalent organic phosphorus compounds such as tri-octylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide, tri-P-)lylphosphine oxide, tri-p-chlorophenylphosphine oxide, and tributylphosphine oxide, and silicone oil. .

このうち、とくに好ましい液体溶媒として、飽和炭化水
素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル類
および三価の有機燐化合物のオキサイド類があげられる
Among these, particularly preferred liquid solvents include saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ethers, and oxides of trivalent organic phosphorus compounds.

これらの液体溶媒は、単独で使用してもまた2種類以上
を混合しても使用できる。
These liquid solvents can be used alone or in combination of two or more.

また、本発明の方法において使用される液体溶媒は、少
くとも反応条件下において液体であれば、常温常圧下で
固体であっても使用することができる。
Further, the liquid solvent used in the method of the present invention can be used even if it is solid at normal temperature and normal pressure, as long as it is liquid under at least the reaction conditions.

本発明の方法は、反応温度が160〜300°Cの範囲
、好ましくは180〜260°Cの範囲である0反応温
度が160’C未満では一酸化炭素と水素の反応は掻め
て遅い。また、反応温度が300°Cを越えると、メタ
ンの副生は著しく増大し、エタノールの選択率は低くな
る。
In the method of the present invention, the reaction temperature is in the range of 160 to 300°C, preferably in the range of 180 to 260°C. When the reaction temperature is less than 160'C, the reaction between carbon monoxide and hydrogen is extremely slow. Furthermore, when the reaction temperature exceeds 300°C, the amount of methane by-product increases significantly, and the selectivity of ethanol decreases.

また、反応圧力は150〜800 kg/dの範囲、好
ましくは、300〜600 kg/ c+flの範囲で
ある0反応圧力は、高い程−酸化炭素と水素の反応には
好ましいが、実用的な圧力としては800 kg/ct
a以下が好ましい。
In addition, the reaction pressure is in the range of 150 to 800 kg/d, preferably in the range of 300 to 600 kg/c+fl.The higher the reaction pressure is, the more preferable it is for the reaction of carbon oxide and hydrogen, but the practical pressure As for 800 kg/ct
A or less is preferable.

原料として使用する一酸化炭素と水素のモル比は、1:
lO〜10:1の範囲が好ましい、しかし、極端な例と
して、水の存在下、純−酸化炭素の使用や、二酸化炭素
の存在下、純水素の使用であっても反応条件を選択する
ことによって本発明の方法を実施することが可能である
。また、原料合成ガスに本発明に不活性な他の成分、た
とえば、窒素、二酸化炭素などが存在していても差し支
えない。
The molar ratio of carbon monoxide and hydrogen used as raw materials is 1:
A range of lO to 10:1 is preferred, but as an extreme example, the reaction conditions may be selected to use pure carbon oxide in the presence of water or even pure hydrogen in the presence of carbon dioxide. It is possible to carry out the method of the invention by: Further, other components inert to the present invention, such as nitrogen and carbon dioxide, may be present in the raw material synthesis gas.

本発明の方法において、反応器出口に設置した冷却器お
よび気液分離器で反応温度以下に冷却し、非凝縮性ガス
と凝縮液を含有する液相に分離する方法は当業者間で公
知の方法により行われる。この時の冷却温度は低い方が
メタンの凝縮液への溶解量は多くなる一方、水)および
−酸化炭素の液相への溶解量は逆に減少する。したがっ
て、冷却温度は低ければ低い程好ましいが、冷却コスト
を一間あたりの生成i1A (1/hr)は、本発明の
方法で使用する触媒を用い、反応器へメタンを供給しな
いで反応を行った場合に生成するメタン量を0’C,1
気圧に換算した量である。
In the method of the present invention, the method of cooling the reactor to below the reaction temperature using a cooler and a gas-liquid separator installed at the outlet of the reactor and separating it into a liquid phase containing non-condensable gas and condensed liquid is known to those skilled in the art. method. At this time, when the cooling temperature is lower, the amount of methane dissolved in the condensate increases, while the amount of water) and carbon oxide dissolved in the liquid phase decreases. Therefore, the lower the cooling temperature is, the more preferable it is, but the cooling cost and production i1A per hour (1/hr) are the same when the reaction is carried out using the catalyst used in the method of the present invention and without supplying methane to the reactor. The amount of methane produced when
This is the amount converted to atmospheric pressure.

本発明の方法において、気液分離器の操作温度における
液相1kgへのメタンの溶解量B(1/kg/気圧)と
は、本発明の方法で使用する触媒を用いた反応において
得られた気液分離器の液相に対するメタンの溶解度を気
液分離器の操作温度で測定し、0゛C11気圧に換算し
た値である。この溶解度は通常の方法で測定される。た
とえば、オートクレーブ内に反応で得られた液相を入れ
、メタンを圧入し、所定時間撹拌した後、液相の一部を
抜き出し、その重量とおよびそれから発生するガス量を
測定する方法が挙げられる。
In the method of the present invention, the amount B (1/kg/atm) of methane dissolved in 1 kg of the liquid phase at the operating temperature of the gas-liquid separator is the amount B (1/kg/atmosphere) of methane obtained in the reaction using the catalyst used in the method of the present invention. The solubility of methane in the liquid phase of the gas-liquid separator is measured at the operating temperature of the gas-liquid separator, and is a value converted to 0°C11 atmosphere. This solubility is measured in a conventional manner. For example, there is a method in which the liquid phase obtained by the reaction is placed in an autoclave, methane is injected under pressure, and after stirring for a predetermined period of time, a part of the liquid phase is extracted and its weight and the amount of gas generated from it are measured. .

本発明の方法において、気液分離器から取り出す1時間
あたりの液相itc (kg/hr)とは、本発明の方
法で使用する触媒を用い、反応器へメタンを供給しない
で反応を行った場合に気液分離器で分離される凝縮液を
含有する液相の1時間あたり、f 第1図において、反応器(1)にはルテニウム化合物お
よびハロゲン化合物またはルテニウム化合物、コバルト
化合物およびハロゲン化合物を含有する液体溶媒が保持
されている。原料の合成ガスは導管(6)を通して、反
応器(1)に供給される。また、反応器内のルテニウム
、ハロゲンおよび溶媒等の触媒成分の濃度が一定に保た
れるように、これらは導管(10)を通して供給される
。反応器(1)の典型的な反応温度は180〜260 
’Cの範囲であり、典型的な反応圧力は300〜600
 kg/C艷の範囲である。
In the method of the present invention, the liquid phase itc (kg/hr) taken out from the gas-liquid separator per hour refers to the amount of liquid phase itc (kg/hr) taken out from the gas-liquid separator when the reaction is carried out using the catalyst used in the method of the present invention without supplying methane to the reactor. per hour of the liquid phase containing the condensate separated in a gas-liquid separator, f In Figure 1, reactor (1) is charged with ruthenium compounds and halogen compounds or with ruthenium compounds, cobalt compounds and halogen compounds. The liquid solvent contained therein is retained. The raw synthesis gas is fed to the reactor (1) through the conduit (6). Also, so that the concentration of catalyst components such as ruthenium, halogen and solvent in the reactor is kept constant, these are fed through conduits (10). Typical reaction temperature of reactor (1) is 180-260
'C range, typical reaction pressure is 300-600
The range is kg/C.

このような反応器に連続的に供給された合成ガスは、液
体媒体中、触媒と接触してエタノールを生成する。
Synthesis gas continuously fed into such a reactor contacts a catalyst in a liquid medium to produce ethanol.

生成したエタノールおよび同時に生じた副生物は、液体
媒体中を未反応のまま流れる合成ガス(−同伴され、導
管(7)を通り冷却器(2)に導かれる。ここで、エタ
ノールおよび副生成物は、冷却され、高圧気液分離器(
3)で非凝縮性ガスと凝縮液を含む液相に分離される。
The produced ethanol and the co-produced by-products are entrained by the synthesis gas (-) flowing unreacted in the liquid medium and led through conduit (7) to the cooler (2), where the ethanol and by-products are is cooled and passed through a high-pressure gas-liquid separator (
In step 3), it is separated into a liquid phase containing non-condensable gas and condensate.

工業的にはこの非凝縮性ガスは再び反応器にリサイクル
される。
Industrially, this non-condensable gas is recycled back to the reactor.

導管(8)に導かれたガス相は少量のメタノール等の生
成物が同伴する。一方、液相は導管(9)に導かれる。
The gas phase led into the conduit (8) is accompanied by a small amount of products such as methanol. On the other hand, the liquid phase is led to the conduit (9).

導管(8)に導かれたガス相は圧力L!1節弁(4)を
とおして、また、導管(9)に導かれた液は)皮面調節
弁(5)を通して取り出される。
The gas phase led into the conduit (8) has a pressure of L! The liquid introduced through the one-section valve (4) and into the conduit (9) is removed through the skin control valve (5).

(作用) 本発明では、ルテニウム化合物を主触媒とする液相均一
触媒に原料合成ガスを接触させてエタノールを製造する
にあたり、メタン分圧が所定の圧力以上になるようにメ
タンを反応器に供給し、副生するメタンを気液分離器に
おいて液相に溶解させて液相と共に反応系外に取り出す
、この方法によれば、副生するメタンの新たな蓄積がな
く、リサイクルする未反応合成ガス中のメタン濃度がプ
ロセス上許容できる一定の範囲内に保たれ、未反応合成
ガスのリサイクル系でのパージが不要となる。この結果
、合成ガスの損失が軽減され、エタノールへの利用率が
向上する。すなわち、本発明の方法は従来の方法に比べ
、C1化学の技術を工業的な水準にまで向上させるもの
である。
(Function) In the present invention, when producing ethanol by bringing the raw material synthesis gas into contact with a liquid-phase homogeneous catalyst having a ruthenium compound as the main catalyst, methane is supplied to the reactor so that the methane partial pressure becomes a predetermined pressure or higher. According to this method, by-produced methane is dissolved in the liquid phase in a gas-liquid separator and taken out of the reaction system together with the liquid phase, there is no new accumulation of by-produced methane, and unreacted synthesis gas is recycled. The methane concentration in the reactor is maintained within a certain range that is acceptable for the process, making it unnecessary to purge unreacted synthesis gas in the recycling system. As a result, the loss of synthesis gas is reduced and the utilization rate for ethanol is improved. That is, the method of the present invention improves C1 chemistry technology to an industrial level compared to conventional methods.

(実施例) 以下、実施例によって、本発明の方法を更に具体的に説
明する。
(Example) Hereinafter, the method of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 12g (Ruとして56n+g原子)のトリルテニウ
ムドデカカルボニル(RII3(Co)l! ) 、2
8.8g (Coとして168a g原子)のジコバル
トオクタカルボニル(Cot(Co)s) 、47.6
g (CIとして1120mg原子)のリチウムクロラ
イド(LiC1)および溶媒として560gのトリブチ
ルホスフィンオキサイド(BusPO)を容11.5 
ffiの前型反応器に入れ、反応器を閉じた後、反応器
下部から一酸化炭素と水素のモル比が約1:2の合成ガ
スを少量ずつ供給した0反応器の圧力が360 kg/
dになった時に昇温を開始した6反応器の温度が225
°Cになった時合成ガスを供給し、反応圧力を450 
kg/aaに保ったまま、合成ガスだけを1850 f
fi 7時間で供給した。また、同時に反応器内のルテ
ニウム、ハロゲン、)皮体溶媒の濃度が一定に保たれる
ようにこれらを酢酸メチルに溶解して、反応器の下部よ
り供給した。酢酸メチルは1時間あたり160g供給し
た。
Example 1 12g (56n+g atoms as Ru) of triruthenium dodecacarbonyl (RII3(Co)l!), 2
8.8 g (168 a g atoms as Co) of dicobalt octacarbonyl (Cot(Co)s), 47.6
g (1120 mg atoms as CI) of lithium chloride (LiCl) and 560 g of tributylphosphine oxide (BusPO) as solvent in a volume of 11.5
ffi was placed in the front-type reactor, and after closing the reactor, synthesis gas with a molar ratio of carbon monoxide and hydrogen of about 1:2 was supplied little by little from the bottom of the reactor.The pressure in the reactor was 360 kg/
The temperature of the 6 reactors that started heating up when d reached 225
When the temperature reached °C, the synthesis gas was supplied and the reaction pressure was increased to 450 °C.
kg/aa, only the syngas was heated to 1850 f.
fi 7 hours. At the same time, in order to keep the concentrations of ruthenium, halogen, and the solvent in the reactor constant, these were dissolved in methyl acetate and fed from the bottom of the reactor. Methyl acetate was supplied in an amount of 160 g per hour.

反応器出口のガスを20°Cに冷却して凝縮し、低圧気
液分離器(3)の液面gJii節弁(5)を経て、1時
間あたり平均0.217 kg (= C)の液体を採
取し、これをガスクロマトグラフィーで分析した。
The gas at the reactor outlet is cooled to 20°C and condensed, and passes through the liquid level control valve (5) of the low-pressure gas-liquid separator (3) to produce an average of 0.217 kg (= C) of liquid per hour. was collected and analyzed by gas chromatography.

この結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

第1表 この生成液300 gを500 mlのオートクレーブ
に入れ、メタンを圧入し、メタンの溶解度を測定した。
Table 1 300 g of this product liquid was put into a 500 ml autoclave, methane was introduced under pressure, and the solubility of methane was measured.

メタンの溶解量は圧力に比例し、1気圧に換算した溶解
度は0.65 (j! /kg/気圧)(=B)であっ
た。
The amount of methane dissolved is proportional to the pressure, and the solubility converted to 1 atm was 0.65 (j!/kg/atm) (=B).

一方、圧力ill 2ff弁(4)からのガス相をガス
クロマトグラフィーで分析した結果、このガス相にはO
′C,1気圧に換算して6.I N (=A)のメタン
が含まれていた。この結果から、A/B/Cは43気圧
であることがわかった。
On the other hand, as a result of gas chromatography analysis of the gas phase from the pressure ill 2ff valve (4), it was found that this gas phase contains O2.
'C, converted to 1 atmosphere 6. It contained methane of I N (=A). From this result, it was found that A/B/C was 43 atm.

つぎに、同じ触媒を反応器に入れ、反応器出口でのメタ
ン分圧が43気圧以上になるように、反応圧力を490
 kg/cJに保ったまま、メタン8.1%を含む合成
ガスを約2000 f /時間で供給した。また、同時
に反応器内のルテニウム、ハロゲン、液体溶媒の4変が
一定に保たれるようにこれらを酢酸メチルに溶解して、
反応器の下部より供給した。酢酸メチルは1時間あたり
160g供給した。
Next, put the same catalyst into the reactor and increase the reaction pressure to 490 atm so that the methane partial pressure at the reactor outlet is 43 atm or higher.
Synthesis gas containing 8.1% methane was fed at approximately 2000 f/h while maintaining the methane at kg/cJ. At the same time, ruthenium, halogen, and liquid solvent in the reactor were dissolved in methyl acetate so that the four components were kept constant.
It was supplied from the bottom of the reactor. Methyl acetate was supplied in an amount of 160 g per hour.

反応器出口のガスを凝縮して、低圧気液分離器(3)の
液面調節弁(5)を経て、1時間あたり平均0.214
 kgの液体を採取し、これをガスクロマトグラフィー
で分析した。この結果を第2表に示す。
The gas at the reactor outlet is condensed and passed through the liquid level control valve (5) of the low-pressure gas-liquid separator (3) to produce an average of 0.214 ml per hour.
kg of liquid was collected and analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 2.

第2表 エタノールの生成量は、メタンを供給しない場合に比べ
、はとんど変化していないことがわかる。
It can be seen that the amount of ethanol produced in Table 2 does not change much compared to when methane is not supplied.

気液分離器出口の非凝縮性ガス相および凝縮液を含有す
る液相のガス組成を反応器入口での供給量と共に第3表
に示す。
The gas compositions of the non-condensable gas phase and the liquid phase containing condensate at the outlet of the gas-liquid separator are shown in Table 3 together with the feed rates at the inlet of the reactor.

第3表から、供給した量にほぼ等しい量のメタンが気液
分離器の非凝縮性ガスから回収され、反応器で新たに副
生じたメタンの大部分が液相に溶解し、系外に取り出さ
れることがわかる。
From Table 3, an amount of methane approximately equal to the amount supplied is recovered from the non-condensable gas in the gas-liquid separator, and most of the methane newly produced as a by-product in the reactor is dissolved in the liquid phase and released from the system. I know it will be taken out.

液相中のメタン6.02をパージするのに伴い、−酸化
炭素7.02と水素5.72が損失する。
With the purging of 6.02 kg of methane in the liquid phase, 7.02 kg of -carbon oxide and 5.72 kg of hydrogen are lost.

一方、液相にメタンを熔解させないでメタンをパージす
る場合、メタン167.81に対し、−酸化炭素556
.81と水素1118ffiをパージしなければならな
い、すなわち、新たに副生ずるメタン6、Of!。
On the other hand, when purging methane without dissolving it in the liquid phase, -carbon oxide 556
.. 81 and hydrogen 1118ffi must be purged, i.e. new by-product methane 6, Of! .

の蓄積を避けるために一酸化炭素19.91と水素40
.0 ffiをパージする必要がある。
To avoid the accumulation of carbon monoxide 19.91 and hydrogen 40
.. 0 ffi needs to be purged.

第3表     単位=2/時間 (効果) 本発明の方法を使用すれば、メタンのパージに伴い、−
酸化炭素7.01および水素5.72が損失する。一方
、新たに副生ずるメタン6、OIlをリサイクル系でパ
ージすると一酸化炭素19.91および水素40.0 
ffiが損失する。このように、メタン分圧が所定の圧
力以上になるようにメタンを供給し、メタンを液相に溶
解させて取り出すことにより、合成ガスの損失は本発明
の方法を使用しない場合と比較して、−酸化炭素で65
%、水素で86%の減少となる。
Table 3 Unit = 2/hour (effect) If the method of the present invention is used, along with the purging of methane, -
7.01 carbon oxides and 5.72 hydrogen oxides are lost. On the other hand, when the newly produced by-products methane 6 and OIl are purged in the recycling system, carbon monoxide 19.91 and hydrogen 40.0
ffi is lost. In this way, by supplying methane such that the methane partial pressure is equal to or higher than a predetermined pressure, and dissolving the methane in the liquid phase and taking it out, the loss of synthesis gas is reduced compared to when the method of the present invention is not used. , -65 in carbon oxide
%, which is an 86% decrease in hydrogen.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明を実施する製造フローシートの1例を
示すものである0図中、各符号は次の通りである。 1反応器、2冷却器、  3  高圧気液分離器、4減
圧弁、5液面調節弁
FIG. 1 shows an example of a manufacturing flow sheet for carrying out the present invention. In FIG. 1, each reference numeral is as follows. 1 reactor, 2 cooler, 3 high pressure gas-liquid separator, 4 pressure reducing valve, 5 liquid level control valve

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ルテニウム化合物およびハロゲン化合物またはル
テニウム化合物、コバルト化合物およびハロゲン化合物
を含有する液体媒体に合成ガスを高温高圧下に接触させ
て、メタノール、エタノール等の含酸素化合物を生成さ
せ、反応器出口に設置した冷却器および気液分離器で反
応温度以下に冷却し、非凝縮性ガスと凝縮液を含有する
液相に分離してエタノールを製造する方法において、副
生するメタンの1時間あたりの生成量をA(l/hr)
、気液分離器の操作温度における液相1kgへのメタン
の溶解量をB(l/kg/気圧)、気液分離器から取り
出す1時間あたりの液相量をC(kg/hr)とした場
合、反応器出口でのメタン分圧を式A/B/C(気圧)
以上に保つようにメタンを反応器へ供給することを特徴
とするエタノールの製造方法。
(1) Synthesis gas is brought into contact with a ruthenium compound and a halogen compound, or a liquid medium containing a ruthenium compound, a cobalt compound, and a halogen compound under high temperature and pressure to generate oxygen-containing compounds such as methanol and ethanol, which are then delivered to the outlet of the reactor. Production of methane as a by-product per hour in a method of producing ethanol by cooling it to below the reaction temperature using an installed cooler and gas-liquid separator and separating it into a liquid phase containing non-condensable gas and condensed liquid. The amount is A (l/hr)
, the amount of methane dissolved in 1 kg of liquid phase at the operating temperature of the gas-liquid separator is B (l/kg/atmosphere), and the amount of liquid phase taken out from the gas-liquid separator per hour is C (kg/hr). In this case, the methane partial pressure at the reactor outlet is expressed by the formula A/B/C (atmospheric pressure).
A method for producing ethanol, characterized by supplying methane to a reactor so as to maintain the above level.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61218540A (en) * 1985-03-23 1986-09-29 Agency Of Ind Science & Technol Production of ethanol

Patent Citations (1)

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JPS61218540A (en) * 1985-03-23 1986-09-29 Agency Of Ind Science & Technol Production of ethanol

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