JPS63145244A - Production of ethanol - Google Patents

Production of ethanol

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JPS63145244A
JPS63145244A JP61292427A JP29242786A JPS63145244A JP S63145244 A JPS63145244 A JP S63145244A JP 61292427 A JP61292427 A JP 61292427A JP 29242786 A JP29242786 A JP 29242786A JP S63145244 A JPS63145244 A JP S63145244A
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JP
Japan
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gas
compound
reactor
liquid
carbon dioxide
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Pending
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JP61292427A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Fujiwara
謙二 藤原
Masao Iwasaki
正雄 岩崎
Yoshihiro Fujita
藤田 義博
Hiroshi Ono
博司 小野
Kenji Yoshida
吉田 研治
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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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 CO2 is supplied to a reactor in a manner to keep partial pressure of CO2 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 separated into noncondensed gas and a liquid phase containing condensed liquid with a cooler and a gas-liquid separator. In the above ethanol-production process, CO2 is supplied to the reactor in a manner to keep the partial CO2 pressure to >=A/B/C atm at the outlet of the reactor, wherein A (l/hr) is volume of by-produced CO2, B (l/kg/atm) is amount of soluble CO2 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 decarbonation apparatus can be eliminated in the process.

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開票点) 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。
(Counting Points to be Solved by the Prior Art and 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). Furthermore, a method for selectively producing methanol and ethanol by contacting a homogeneous ruthenium catalyst, a halogen or a halogenation promoter, and an organic oxidized phosphine compound with synthesis gas (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バス
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二酸化炭素が蓄積し
てくるために、常時リサイクルする未反応合成ガス中の
二酸化炭素を炭酸カリウム水溶液またはエタノールアミ
ン?8液等のアルカリ溶液で処理し、脱炭酸することが
必要となる。しかし、脱炭酸装置または処理液のプロセ
スの経済性に及ぼす影響は大きい。
In these methods, the addition rate of synthesis gas in one bath in the reactor is more than 10%, and therefore unreacted synthesis gas is recycled to the reactor and used repeatedly. Since by-product carbon dioxide accumulates in this unreacted synthesis gas recycling system, the carbon dioxide in the unreacted synthesis gas that is constantly recycled is replaced with a potassium carbonate aqueous solution or ethanolamine. It is necessary to decarboxylate by treating with an alkaline solution such as 8 liquid. However, the impact on the economics of the decarboxylation device or process liquid is significant.

このように、エタノールを工業的に製造するには二酸化
炭素の経済的な処理方法が要請される。
Thus, in order to industrially produce ethanol, an economical method for processing carbon dioxide is required.

本発明の課題は、蓄積する二酸化炭素の処理方法に伴う
経済的な問題点を解決し、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 solve the economic problems associated with the method of treating accumulated carbon dioxide and to provide a method for economically producing ethanol.

(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、経済的な二酸化炭素の反応系外への除去
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二酸化炭素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
用して二酸化炭素を反応器へ供給し、反応器出口の二酸
化炭素分圧を上げ、反応器で副生ずる二酸化炭素の大部
分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、リサイクルガス中への二酸化炭素の
新たな蓄積がなくなり、脱炭酸装置が不要になることを
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 an economical method for removing carbon dioxide from the reaction system. 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 carbon dioxide and synthesis gas in the liquid phase in a gas-liquid separator. Furthermore, by applying this, carbon dioxide is supplied to the reactor, the partial pressure of carbon dioxide at the reactor outlet is increased, and most of the carbon dioxide by-produced in the reactor is dissolved in the liquid phase in the gas-liquid separator, resulting in a reaction. The present inventors have discovered that the method of removing carbon dioxide from the system eliminates new accumulation of carbon dioxide in the recycled gas and eliminates the need for a decarboxylation device, leading to the completion of the present invention.

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、非擬縮性ガスと凝
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、副生ずる二酸化炭素の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への二酸化炭素の溶解量をBC1/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、反応器出口での二酸化
炭素の分圧を式A/B/C(気圧)以上に保つように二
酸化炭素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や 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。
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 a non-pseudocondensable gas and a condensate, one of the by-produced carbon dioxide The amount of carbon dioxide produced per hour is A (1/hr), and the amount of carbon dioxide dissolved in 1 kg of liquid phase at the operating temperature of the gas-liquid separator is BC1/kg/
If the amount of liquid phase taken out from the gas-liquid separator per hour is C (kg/hr), then maintain the partial pressure of carbon dioxide at the reactor outlet above the formula A/B/C (atmospheric pressure). The ruthenium compound used in the method of the present invention is one that forms a complex having carbon monoxide coordination under the reaction conditions. If so, you can use either one. Examples of these include, in addition to metal ruthenium, ruthenium oxides such as ruthenium dioxide and ruthenium tetroxide, their hydrates, mineral acid salts of ruthenium such as ruthenium chloride, ruthenium iodide, and ruthenium nitrate, 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, and ruthenium combined with oxygen, sulfur, 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!i量部あたり0.1〜300重量部
の範囲である。
The amount of ruthenium compound used in the method of the invention in the liquid medium, expressed as weight in terms of ruthenium metal, is
Liquid medium 1000! It ranges from 0.1 to 300 parts by weight per i part.

また、コバルト化合物として、金属コバルトのほかにコ
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
ドデカカルボニル、シクロペ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。
In addition to metal cobalt, cobalt compounds include cobalt oxide, cobalt hydroxide, cobalt chloride, cobalt iodide, cobalt mineral salts such as cobalt nitrate, cobalt acetate, cobalt benzoate, and cobalt naphthenate. These include organic acid salts of cobalt. Additionally, coordination compounds can also be used, such as cobalt carbonyls such as dicobalt octacarbonyl, tetracobalt dodecacarbonyl, cyclopenkungenyl cobalt dicarbonyl; Examples include cobalt complexes and their salts coordinated with ligands containing oxygen, sulfur, halogen, nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, etc. Among these cobalt compounds, cobalt oxides, cobalt halides,
Preferable examples include cobalt carbonyl, cobalt organic acid salts, cobalt acetylacetonate, and cobalt complexes in which at least some of the carbon monoxide ligands of cobalt carbonyl 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O〜100グラム原子、好ましくは0−10グラ
ム原子の範囲である。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。
The amount of cobalt compound used in the process of the invention in the liquid medium ranges from 0 to 100 gram atoms, preferably from 0 to 10 gram atoms of cobalt per gram atom of ruthenium. Furthermore, 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)イミニウムアイオグイドやこれらのイ
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、塩化ニッケルや塩化ル
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, (1) examples of metal salts include lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, sodium chloride, potassium bromide, cesium iodide, magnesium chloride, lanthanum iodide, etc.; (2) ammonium salts; Examples include trimethylammonium chloride, trimethylammonium bromide, trimethylammonium iodide, 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 salts Examples include bis(triphenylphosphine)iminium chloride, bis(triphenylphosphine)iminium bromide, bis(triphenylphosphine)iminium ioguide, and at least a portion of the phenyl groups of these iminium compounds are methyl groups. and iminium salts substituted with 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. (6)
Examples of hydrogen halides include hydrogen chloride, hydrogen bromide, hydrogen iodide, and (7) examples of acid halides.
Examples of the (8) transition metal halides include acetyl chloride and acetyl bromide, as well as nickel 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。使用する液体
媒体としては、非プロトン性液体溶媒が好ましい。
The method of the invention is carried out in a liquid medium. The liquid medium used is preferably an aprotic liquid solvent.

例えば、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、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、クロロベンクン、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
のハロゲン化炭化水素、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頚、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、キノリンなどの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n−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n −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。
For example, saturated and aromatic hydrocarbons such as heptane, octane, cyclohexane, decalin, tetralin, kerosene, benzene, toluene, xylene, durene, hexamethylbenzene, chlorobencune, 0-dichlorobenzene, p-chlorotoluene, fluorocarbons, etc. Halogenated hydrocarbons such as benzene, dioxane, tetrahydrofuran, ethyl ether, anisole, phenyl ether,
Ethers such as diglyme, tetraglyme, 18-crown-6, ester necks such as methyl acetate, ethyl butyrate, methyl benzoate, T-butyrolactone, acetone,
Ketones such as acetophenone and benzophenone, N-
Methylpyrrolidin-2-one, N-ethylpyrrolidine-
N-substituted amides such as 2-one, N, N-dimethylacetamide, N-methylpiperidone, hexamethylphosphoric triamide, N, N-diethylaniline,
Tertiary amines such as N-methylmorpholine, pyridine, and quinoline, sulfones such as sulfolane, sulfoxides such as dimethylsulfoxide, urea derivatives such as 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and triethylphosphine. oxide, tri-n-propylphosphine oxide, tri-n-butylphosphine oxide, tri-n-hebutylphosphine oxide, tri-n-octylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide, tri-p-)lylphosphine oxide, tri-p-chlorophenylphosphine oxide , oxides of trivalent organic phosphorus compounds such as 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。
Additionally, the liquid solvent used in the method of the present invention is
As long as it is liquid at least under the reaction conditions, it can be used even if it is solid at room temperature and pressure.

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。反応温
度が160°C未満では一酸化炭素と水素の反応は極め
て遅い。また、反応温度が300°Cを越えると、二酸
化炭素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. If the reaction temperature is less than 160°C, the reaction between carbon monoxide and hydrogen is extremely slow. When the reaction temperature exceeds 300°C, the by-product of carbon dioxide increases significantly and the selectivity of ethanol decreases.

また、反応圧力は150〜800 kg/c+lの範囲
、好ましくは300〜600 kg/d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/c+a以下
が好ましい。
In addition, the reaction pressure is in the range of 150 to 800 kg/c+l, preferably in the range of 300 to 600 kg/d.
Although the higher the reaction pressure is, the more preferable it is for the reaction of carbon oxide and hydrogen, the practical pressure is preferably 800 kg/c+a or less.

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、メタンなどが存在していて
も差し支えない。
By selecting the reaction conditions, it is possible to carry out the method of the present invention even when using pure hydrogen in the presence of carbon dioxide. Further, other components inert to the present invention, such as nitrogen and methane, 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m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。
In the method of the present invention, a method for cooling the reactor to a temperature 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 a non-condensable gas and a condensed liquid is known to those skilled in the art. This is done by a known method.

この時の冷却温度は低い方が二酸化炭素の凝縮液への溶
解量は多くなる一方、水素および一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、冷却コストを考慮した場合、実用
的には一5〜100°Cの範囲が好ましい。
At this time, when the cooling temperature is lower, the amount of carbon dioxide dissolved in the condensate increases, while the amount of hydrogen and carbon monoxide dissolved in the liquid phase decreases. Therefore, the lower the cooling temperature is, the more preferable it is, but when cooling costs are considered, a range of 15 to 100°C is practically preferable.

本発明の方法において、副生ずる二酸化炭素の1時間あ
たりの生成量A(42/hr)は、本発明の方法で使用
する触媒を用い、反応器へ二酸化炭素を供給しないで反
応を行った場合に生成する二酸化炭素量をO″C11C
11気圧た量である。
In the method of the present invention, the amount of by-product carbon dioxide produced per hour A (42/hr) is when the reaction is carried out using the catalyst used in the method of the present invention without supplying carbon dioxide to the reactor. The amount of carbon dioxide produced in O″C11C
The pressure was 11 atm.

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への二酸化炭素の溶解量Bl/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二酸化炭素の溶解
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。
In the method of the present invention, the amount of carbon dioxide dissolved in 1 kg of liquid phase at the operating temperature of the gas-liquid separator (Bl/kg/atmosphere)
is the solubility of carbon dioxide in the liquid phase of the gas-liquid separator obtained in the reaction using the catalyst used in the method of the present invention, measured at the operating temperature of the gas-liquid separator and converted to 0 ° C and 11 atm. It is a value.

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だ液相を入れ、二酸化炭素
を圧入し、所定時間撹拌した後、液相の一部を抜き出し
、その重量をおよび発生するガス量を測定する方法が挙
げられる。
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, carbon dioxide is injected under pressure, and after stirring for a predetermined period of time, a portion of the liquid phase is extracted and its weight and amount of gas generated 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
あたりの液相量C(kg/hr)とは、本発明の方法で
使用する触媒を用い、反応器へ二酸化炭素を供給しない
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時間あたりの重量である。
In the method of the present invention, the amount of liquid phase taken out from the gas-liquid separator per hour C (kg/hr) refers to the amount of liquid phase C (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 and without supplying carbon dioxide to the reactor. It is the weight per hour of the liquid phase containing the condensate that is separated in the gas-liquid separator when carried out.

本発明の方法は、反応器出口での二酸化炭素分圧が式A
/B/C(気圧)以上になるように、二酸化炭素を反応
器へ供給する。
In the method of the present invention, the partial pressure of carbon dioxide at the reactor outlet is expressed by the formula A
Carbon dioxide is supplied to the reactor so that the pressure is equal to or higher than /B/C (atmospheric pressure).

本発明の方法を図面により具体的に説明する。The method of the present invention will be specifically explained with reference to the drawings.

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
0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値の範囲である。
In FIG. 1, a reactor (1) holds a ruthenium compound and a halogen compound, or a liquid solvent containing a ruthenium compound, a cobalt compound, and a halogen compound. 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 the conduit (10).The typical reaction temperature in the reactor (1) is 180 °C. ~260°
C range, and typical reaction pressures are 300-600
kg/C value range.

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に同伴され、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。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。
The ethanol produced 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). Here, the ethanol and by-products are cooled and transferred to a high-pressure gas-liquid separator (3
) into a liquid phase containing non-condensable gas and condensate. 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11j!ff弁(4
)をとおして、また、導管(9)に導かれた液は、液面
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 11j! ff valve (4
) and into the conduit (9) is removed through the level 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
、副生ずる二酸化炭素のリサイクルガスへの新たな蓄積
がなくなり、リサイクルガス系の脱炭酸装置が不要とな
り、経済性は大幅に向上する。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, raw material synthesis gas is brought into contact with a liquid-phase homogeneous catalyst containing a ruthenium compound as a main catalyst, dissolved in the liquid phase using ethanol, and taken out of the reaction system together with the liquid phase. According to this method, there is no new accumulation of by-product carbon dioxide in the recycled gas, and a decarbonation device for the recycled gas system is not required, resulting in a significant improvement in economic efficiency. 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56mg原子)のトリルテニウム
ドデカカルボニル(Put(Go)tz ) 、28.
8g (Coとして168m g原子)のジコバルトオ
クタカルボニル(Cot(Co)s) 、47.6g 
(CIとして11201wg原子)のリチウムクロライ
ド(LiCI)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(BuzPO)を容量1.5℃の
背型反応器に入れ、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。反応器の圧力が360 kg、/aaに
なった時に昇温を開始した0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 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、液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 12 g (56 mg atoms as Ru) of triruthenium dodecacarbonyl (Put(Go)tz), 28.
8 g (168 mg atoms as Co) dicobalt octacarbonyl (Cot(Co)s), 47.6 g
Lithium chloride (LiCI) (11,201 wg atoms as CI) and 560 g of tributylphosphine oxide (BuzPO) as a solvent were placed in a back-type reactor with a capacity of 1.5°C, and after closing the reactor, monoxide was added from the bottom of the reactor. Synthesis gas having a molar ratio of carbon to hydrogen of about 1:2 was fed in small portions. The temperature of the reactor started to increase when the pressure of the reactor reached 360 kg/aa. The temperature of the reactor was 225°C.
When the reaction pressure is 450 kg, feed the synthesis gas and increase the reaction pressure to 450 kg.
/aa, only syngas at 1850 f 7
Supplied on time. At the same time, ruthenium in the reactor,
In order to keep the concentrations of the halogen and liquid solvent constant, they 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141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, passing through the liquid level 141 regulating 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300gを500 mlのオートクレーブに
入れ、二酸化炭素を圧入し、二酸化炭素の溶解度を測定
した。二酸化炭素の溶解量は圧力と共に増加するが、そ
の傾向は圧力が大きい程大きい、20°Cl2O気圧の
二酸化炭素分圧下で測定した溶解度を1気圧に換算した
溶解度は7.42 (1/kg/気圧)(=B)であっ
た。
Table 1 300 g of this product liquid was placed in a 500 ml autoclave, carbon dioxide was introduced under pressure, and the solubility of carbon dioxide was measured. The amount of dissolved carbon dioxide increases with pressure, and this tendency increases as the pressure increases.When the solubility measured under a carbon dioxide partial pressure of 20°Cl2O atmosphere is converted to 1 atmosphere, the solubility is 7.42 (1/kg/ atmospheric pressure) (=B).

一方、圧力調節弁(4)からの回収されるガス相中およ
び液面調節弁(5)から回収される液相中には、0°C
,1気圧に換算して、合計27.21(−A)の二酸化
炭素が含まれていた。この結果から、A/B/Cは17
気圧であることがわかった。
On the other hand, the gas phase recovered from the pressure control valve (4) and the liquid phase recovered from the liquid level control valve (5) have a temperature of 0°C.
, 1 atm, a total of 27.21 (-A) of carbon dioxide was contained. From this result, A/B/C is 17
It turned out to be atmospheric pressure.

つぎに、同じ触媒を反応器に入れ、反応器出口での二酸
化炭素分圧が17気圧以上になるように、反応圧力を4
65 kg/cdに保ったまま、二酸化炭素3.2%を
含む合成ガスを約1910 ffi 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、液体
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。
Next, put the same catalyst into the reactor and increase the reaction pressure to 4 atm so that the carbon dioxide partial pressure at the reactor outlet is 17 atm or higher.
Synthesis gas containing 3.2% carbon dioxide was fed at approximately 1910 ffi for 7 hours while maintaining the flow rate at 65 kg/cd. At the same time, ruthenium, halogen, and liquid solvent in the reactor were dissolved in methyl acetate and fed from the bottom of the reactor so that their concentrations were kept constant. 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0.221
 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 outlet of the reactor is condensed and passed through the liquid level control valve (5) of the low pressure gas-liquid separator (3) to produce an average of 0.221 g/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、二酸化炭素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 no carbon dioxide is 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、供給した二酸化炭素のほとんどが気液分離
器の非凝縮性ガスから回収され、反応器で新たに副生す
る二酸化炭素の大部分が凝縮液に溶解し、系外に取り出
され、ガス相への二酸化炭素の新たな蓄積がないことが
わかる。
From Table 3, most of the supplied carbon dioxide is recovered from the non-condensable gas in the gas-liquid separator, and most of the carbon dioxide newly produced as a by-product in the reactor is dissolved in the condensate and taken out of the system. , it can be seen that there is no new accumulation of carbon dioxide into the gas phase.

第3表     単位:2/時間 (効果) 本発明の方法を使用すると、リサイクルガス系への新た
な蓄積がない。この結果、リサイクルガスの脱炭酸装置
が不要となる。
Table 3 Unit: 2/hour (Effect) When using the method of the invention, there is no new accumulation in the recycle gas system. As a result, a decarboxylation device for recycled gas becomes unnecessary.

【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一トの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 implementing 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又はルテ
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
する二酸化炭素の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への二酸
化炭素の溶解量を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、反応器出口での二酸化炭素分圧を式A/B/
C(気圧)以上に保つように二酸化炭素を反応器へ供給
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. In the 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 of carbon dioxide produced as a by-product per hour is The production amount is A (l/hr
), the amount of carbon dioxide 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 carbon dioxide partial pressure at the reactor outlet is expressed by the formula A/B/
A method for producing ethanol, which comprises supplying carbon dioxide to a reactor so as to maintain the pressure above C (atmospheric pressure).
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