JPS6337110B2 - - Google Patents

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JPS6337110B2
JPS6337110B2 JP57133638A JP13363882A JPS6337110B2 JP S6337110 B2 JPS6337110 B2 JP S6337110B2 JP 57133638 A JP57133638 A JP 57133638A JP 13363882 A JP13363882 A JP 13363882A JP S6337110 B2 JPS6337110 B2 JP S6337110B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trioxane
heteropolyacid
formaldehyde
carrier
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57133638A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5925387A (en
Inventor
Kazuhiko Matsuzaki
Junzo Masamoto
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.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP57133638A priority Critical patent/JPS5925387A/en
Publication of JPS5925387A publication Critical patent/JPS5925387A/en
Publication of JPS6337110B2 publication Critical patent/JPS6337110B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、トリオキサンの新規な合成法に関す
るものであり、更に詳しくは気相状態のホルムア
ルデヒドを、担体に担持されたヘテロポリ酸と接
触させる事によつて、トリオキサンに転化させる
方法に関するものである。 トリオキサンは、ホルムアルデヒドの環状3量
体であり、主としてポリオキシメチレンの出発原
料として用いられる。 トリオキサンの合成法については、数多くの検
討が成されている。最も慣用的な合成法は、硫
酸、リン酸等の酸性触媒を用いて、ホルムアルデ
ヒドを液相状態で加熱する方法である。 液相状態でのトリオキサンの合成に際しては(1)
副反応に起因するギ酸、メタノール、ギ酸メチル
等の副生物の増加、(2)パラホルムの析出、(3)酸性
触媒に起因する材質の腐食が問題となる。 一方特公昭40−12898号公報においては、金属
酸化物を固体酸触媒とするトリオキサンの製法が
開示されている。また特公昭40−20552号公報に
おいては、金属の硫酸塩、カチオン交換樹脂を固
体酸触媒とするトリオキサンの合成法が示されて
いる。これらの固体酸触媒を用いる方法において
は副反応が頻発し、得られたトリオキサンに含有
される副生成物の量が著るしく多く、純度の高い
トリオキサンを得る事が困難である。十分な分子
量を有するポリオキシメチレンを得るためには、
出発原料として用いられるべきトリオキサンは、
極めて純粋である事が必要であり、これらの方法
はこの要請に応える事が出来ない。 特公昭44−30735号公報においては、ガス状単
量状のホルムアルデヒドをシリカゲルに保持され
た硫酸、リン酸と接触させる事が述べられてい
る。この方法では、ガス状ホルムアルデヒド中に
含まれる水分量が20%を越えるとパラホルムが析
出する欠点があり、使用するホルムアルデヒド原
料が制限される。即ちこの方法では、ホルムアル
デヒド源として通常用いられるホルマリンを原料
として用いる事が不可能であり、α―ポリオキシ
メチレン等の高価な原料を用いざるを得ない。 本発明者等は、トリオキサンの合成方法を広く
検討した結果、気相状態のホルムアルデヒドを、
担体に担持されたヘテロポリ酸と接触させる事に
より純度の良好なトリオキサンを高い収率で合成
しうる事を見い出し本発明を完成するに至つた。 即ち、本発明は、気相状態のホルムアルデヒド
を、担体に担持されたヘテロポリ酸と接触させる
トリオキサンの製造方法である。 本発明においては、担体に担持されたヘテロポ
リ酸がトリオキサン合成触媒として用いられる。 ヘテロポリ酸は、一般式 Hn〔MxM′yOz〕・mH2O で表わされる異核縮合酸である。ここでMは中心
元素、M′は配位元素を示す。またxは0.1〜10、
yは6〜30、zは10〜80、nは1より大きい数、
mは0〜40の範囲を示す。 Mで表わされる中心元素は、P,B,Si,Ge,
Sn,As,Sb,u,Mn,Re,Cu,Ni,Co,Fe,
Ce,Th,Crより成る群から選ばれる。中心元素
としては、P,Si,B,Ge,Cu,Snが好まし
く、更にはP,Siが特に好ましい。 一方、M′で表わされる配位元素は、W,Mo,
V,Nbより成る群から選ばれ、W,Mo,Vが特
に好ましい。 これらの中心元素と配位元素の組み合せよりな
るヘテロポリ酸の中でも入手の容易さの観点より
特に、ケイタングステン酸,ケイモリブデン酸、
リンタングステン酸、リンモリブデン酸が特に好
ましい。 ヘテロポリ酸は一種類のみ単独で用いる事も出
来るし、或いは二種類以上混合して用いる事も可
能である。また中心元素が二種類もしくはそれ以
上の元素よりなるヘテロポリ酸も本発明では有効
に用いる事が出来る。 本発明でヘテロポリ酸を担持すべき担体として
は、シリカ、アルミナ、ケイソウ土、活性炭、ゼ
オライト、カオリン、酸化チタン、酸化ジルコニ
ウム、活性白土等の無機担体、ポリオキシメチレ
ン、ポリアミド、ポリフエニレンスルフイド、ポ
リフエニレンオキシド、ポリスチレン、ABS樹
脂等の有機担体があげられる。 担持率、即ち担体100重量部当りに担持される
結晶水を除いたヘテロポリ酸の重量(部)は、
0.1〜400の間である。担持率が低すぎる場合に
は、ホルムアルデヒドのトリオキサンへの転化率
が低く、逆に担持率が高すぎる場合には、副反応
生成物が増加する。担持率は、接触温度及び接触
時間とのバランスにおいて、実験により決定され
るべきものである。 本発明においてはトリオキサン合成原料とし
て、気相状態のホルムアルデヒドが用いられる。
ヘテロポリ酸と接触されるべきホルムアルデヒド
の濃度は10〜100%の範囲にあり、より好ましい
濃度は30〜100%の範囲である。ホルムアルデヒ
ド濃度が低すぎる場合には、トリオキサンへの転
化率が低くなる。一方転化率の観点からは、高濃
度のホルムアルデヒドを用いる方が好ましいが、
高濃度のホルムアルデヒドは、パラホルム、α―
ポリオキシメチレン等の高価な物質より得られる
ので、高濃度ホルムアルデヒドを用いる事は、工
業的には必ずしも有利とは言えない。工業的に最
も有利な合成原料は、ホルマリン(ホルムアルデ
ヒド濃度30〜70%)を加熱・気化させたものであ
る。 本発明では、このホルマリンを気化させた蒸気
を効率よく用いる事が出来る。ホルムアルデヒド
以外の物質、例えば、水、メタノール等の化合
物、窒素、炭酸ガス等の不活性気体が高濃度で含
有されている気相状態のホルムアルデヒドも本発
明においては、何ら支障なく使用する事が可能で
ある。 本発明においては、ホルムアルデヒドは、気相
状態で担体に担持されたヘテロポリ酸と接触す
る。接触時において、原料ホルムアルデヒド及び
反応生成物は気相状態を保つ事が必要であり、接
触温度の下限は、この観点より決定される。また
接触温度を上げて行くと、ホルムアルデヒドのト
リオキサンへの転化率は低下し、同時に副反応も
増加する傾向にある。従つて高すぎる接触温度は
選択すべきではない。 この様な観点から接触温度は通常50〜200℃、
より好ましくは70〜150℃の間で設定される。 また接触時間は、0.5〜600秒の間で設定され
る。接触時間が短かすぎる場合には、ホルムアル
デヒドのトリオキサンへの転化が十分に進まな
い。一方接触時間が長すぎる場合には、副反応生
成物が増加する。最適の接触時間は、実験によつ
て容易に決定する事が出来る。 次に本発明を工業的に実施する態様の1例は以
下の通りである。 あらかじめ加熱されて気化したホルムアルデヒ
ドを含むガスを、固定床として反応塔に充テンさ
れた、担体に担持されたヘテロポリ酸よりなる触
媒層を通過させる。ホルムアルデヒドガスの流れ
は、上から下へ、或いは下方から上へのいづれの
方向でも良い。また触媒層は、ジヤケツトに蒸気
或いは冷却水を通す事によつて、所定温度となる
よう調節される。反応塔を出たトリオキサンを含
む反応ガスは、次いで蒸留塔に導びかれトリオキ
サンが濃縮される。または反応塔を出た反応ガス
は、分縮操作により、トリオキサンに富む部分が
部分凝縮される。この様にして濃縮されたトリオ
キサンは、次いで有機溶剤で抽出された後、精製
される。 以上詳細に述べて来た本発明の特徴は、次の通
りである。 (1) 副反応生成物が少なく、生成トリオキサンの
純度の高い事 従来公知の酸性触媒を用いてトリオキサンを
合成する際には、メタノール、ギ酸、ギ酸メチ
ル、糖状物等の化合物が副反応により生成し、
トリオキサンの純度を低下せしめていた。本発
明の方法ではこれ等の化合物の生成量が少な
く、トリオキサンの純度が高い。本発明のトリ
オキサンは、容易に精製されて高純度トリオキ
サンとなりうるものである。 (2) パラホルム等の固体状物質の析出がない事 (3) 材質の腐食がない事 本発明の方法を用いると、トリオキサン合成
装置の材質腐食が実質的に皆無となる。本発明
以前に公知である酸性触媒、たとえば硫酸を反
応に用いると、材質は著るしい腐食をうける。
しかるに本発明の方法では、材質の腐食は全く
起こらず、トリオキサン合成装置の長期安定運
転が可能となる。 以下、実施例により本発明を説明するが本発明
はこれらの実施例により限定されるものではな
い。 実施例 1 (1) 触媒の調整 リンタングステン酸H3〔PW12O40〕・29H2O
の50Wt%水溶液135grに、粒度を20〜80mesh
(Tyler mesh)に調節した乾燥シリカゲル
100grを加え、80℃にて15分間静かに撹拌する。
次いで撹拌を止めシリカゲルと液とを別す
る。分離されたシリカゲルを、120℃にて5時
間10mmHgの真空下で乾燥する。この様にして
調整された触媒のリンタングステン酸の担持率
は、螢光X線分析によると46.7(リンタングス
テン酸−重量部/シリカ−100重量部)であつ
た。 (2) トリオキサン合成 (1)にて調整した触媒100c.c.をジヤケツトを有
する内径2.5cmのステンレス管(Sus 304製)に
充テンする。このステンレス管の上方より、次
の組成を有するホルマリン蒸気を、45gr/Hの
割合で、1500時間に渡つて連続的に供給する。 ホルムアルデヒド 55.3 wt% 水 43.9 wt% メタノール 0.8 wt% ギ酸 490 ppm ギ酸メチル 83 ppm ジヤケツトに熱媒を通す事によつてステンレス
管に充テンされた触媒層の温度を106℃に維持す
る。ステンレス管の下部より出てくる反応ガスを
所定時間毎にサンプリング・分析したところ次の
組成を有していた。
The present invention relates to a novel method for synthesizing trioxane, and more particularly to a method for converting formaldehyde in a gas phase to trioxane by contacting it with a heteropolyacid supported on a carrier. Trioxane is a cyclic trimer of formaldehyde and is mainly used as a starting material for polyoxymethylene. Many studies have been conducted on methods for synthesizing trioxane. The most conventional synthesis method is to heat formaldehyde in a liquid phase using an acidic catalyst such as sulfuric acid or phosphoric acid. For the synthesis of trioxane in liquid phase (1)
Problems include an increase in byproducts such as formic acid, methanol, and methyl formate due to side reactions, (2) precipitation of paraform, and (3) corrosion of materials due to acidic catalysts. On the other hand, Japanese Patent Publication No. 40-12898 discloses a method for producing trioxane using a metal oxide as a solid acid catalyst. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 40-20552 discloses a method for synthesizing trioxane using a metal sulfate and a cation exchange resin as a solid acid catalyst. In these methods using solid acid catalysts, side reactions frequently occur, and the amount of byproducts contained in the obtained trioxane is significantly large, making it difficult to obtain trioxane with high purity. In order to obtain polyoxymethylene with sufficient molecular weight,
The trioxane to be used as starting material is
It needs to be extremely pure, and these methods cannot meet this requirement. Japanese Patent Publication No. 44-30735 describes bringing gaseous monomeric formaldehyde into contact with sulfuric acid or phosphoric acid held in silica gel. This method has the disadvantage that paraform precipitates when the water content in the gaseous formaldehyde exceeds 20%, which limits the formaldehyde raw material that can be used. That is, in this method, it is impossible to use formalin, which is normally used as a formaldehyde source, as a raw material, and expensive raw materials such as α-polyoxymethylene must be used. As a result of extensive studies on methods for synthesizing trioxane, the present inventors discovered that formaldehyde in the gas phase can be
The present inventors have discovered that trioxane of good purity can be synthesized in high yield by contacting it with a heteropolyacid supported on a carrier, leading to the completion of the present invention. That is, the present invention is a method for producing trioxane in which formaldehyde in a gas phase is brought into contact with a heteropolyacid supported on a carrier. In the present invention, a heteropolyacid supported on a carrier is used as a trioxane synthesis catalyst. Heteropolyacid is a heteronuclear condensed acid represented by the general formula Hn[MxM′ y Oz]·mH 2 O. Here, M represents the central element and M' represents the coordination element. Also, x is 0.1 to 10,
y is 6 to 30, z is 10 to 80, n is a number greater than 1,
m indicates a range of 0 to 40. The central elements represented by M are P, B, Si, Ge,
Sn, As, Sb, u, Mn, Re, Cu, Ni, Co, Fe,
Selected from the group consisting of Ce, Th, and Cr. As the central element, P, Si, B, Ge, Cu, and Sn are preferable, and P and Si are particularly preferable. On the other hand, the coordination elements represented by M′ are W, Mo,
It is selected from the group consisting of V and Nb, with W, Mo and V being particularly preferred. Among these heteropolyacids consisting of a combination of a central element and a coordination element, silicotungstic acid, silicomolybdic acid,
Particularly preferred are phosphotungstic acid and phosphomolybdic acid. One type of heteropolyacid can be used alone, or two or more types can be used in combination. Further, heteropolyacids whose central element is composed of two or more types of elements can also be effectively used in the present invention. In the present invention, the carrier supporting the heteropolyacid includes inorganic carriers such as silica, alumina, diatomaceous earth, activated carbon, zeolite, kaolin, titanium oxide, zirconium oxide, and activated clay, polyoxymethylene, polyamide, and polyphenylene sulfide. , polyphenylene oxide, polystyrene, ABS resin, and other organic carriers. The supporting rate, that is, the weight (parts) of the heteropolyacid excluding crystal water supported per 100 parts by weight of the carrier, is:
It is between 0.1 and 400. If the loading rate is too low, the conversion rate of formaldehyde to trioxane will be low, and if the loading rate is too high, side reaction products will increase. The loading rate should be determined experimentally in balance with the contact temperature and contact time. In the present invention, formaldehyde in a gas phase is used as a raw material for trioxane synthesis.
The concentration of formaldehyde to be contacted with the heteropolyacid ranges from 10 to 100%, with a more preferred concentration ranging from 30 to 100%. If the formaldehyde concentration is too low, the conversion to trioxane will be low. On the other hand, from the viewpoint of conversion rate, it is preferable to use a high concentration of formaldehyde;
High concentrations of formaldehyde include paraform, α-
Since it is obtained from an expensive substance such as polyoxymethylene, it is not necessarily industrially advantageous to use formaldehyde at a high concentration. The most industrially advantageous synthetic raw material is formalin (formaldehyde concentration 30-70%) heated and vaporized. In the present invention, this vaporized formalin can be efficiently used. Substances other than formaldehyde, such as formaldehyde in a gas phase containing a high concentration of compounds such as water and methanol, and inert gases such as nitrogen and carbon dioxide, can also be used in the present invention without any problems. It is. In the present invention, formaldehyde is brought into contact with a heteropolyacid supported on a carrier in a gaseous state. During contact, it is necessary to maintain the raw material formaldehyde and the reaction product in a gaseous state, and the lower limit of the contact temperature is determined from this point of view. Furthermore, as the contact temperature is increased, the conversion rate of formaldehyde to trioxane decreases, and at the same time, side reactions tend to increase. Therefore, too high a contact temperature should not be selected. From this point of view, the contact temperature is usually 50 to 200℃,
More preferably, the temperature is set between 70 and 150°C. Further, the contact time is set between 0.5 and 600 seconds. If the contact time is too short, the conversion of formaldehyde to trioxane will not proceed sufficiently. On the other hand, if the contact time is too long, side reaction products will increase. Optimal contact times can be easily determined by experiment. Next, an example of an embodiment for implementing the present invention industrially is as follows. A gas containing formaldehyde that has been heated and vaporized in advance is passed through a catalyst layer made of a heteropolyacid supported on a carrier, which is filled in a reaction tower as a fixed bed. The formaldehyde gas may flow either from top to bottom or from bottom to top. Further, the temperature of the catalyst layer is adjusted to a predetermined temperature by passing steam or cooling water through the jacket. The reaction gas containing trioxane that has exited the reaction tower is then led to a distillation tower where trioxane is concentrated. Alternatively, the reaction gas exiting the reaction tower is subjected to a partial condensation operation to partially condense a portion rich in trioxane. The trioxane thus concentrated is then extracted with an organic solvent and then purified. The features of the present invention described in detail above are as follows. (1) Few side reaction products and high purity trioxane When synthesizing trioxane using conventionally known acidic catalysts, compounds such as methanol, formic acid, methyl formate, and sugars are produced through side reactions. generate,
The purity of trioxane was reduced. In the method of the present invention, the amount of these compounds produced is small, and the purity of trioxane is high. The trioxane of the present invention can be easily purified into highly purified trioxane. (2) No precipitation of solid substances such as paraform (3) No corrosion of materials When the method of the present invention is used, there is virtually no corrosion of materials in the trioxane synthesis equipment. If acidic catalysts known prior to the present invention, such as sulfuric acid, are used in the reaction, the material is subject to significant corrosion.
However, in the method of the present invention, no corrosion of the material occurs and long-term stable operation of the trioxane synthesis apparatus is possible. The present invention will be explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 (1) Catalyst preparation Phosphortungstic acid H 3 [PW 12 O 40 ]・29H 2 O
50Wt% aqueous solution 135gr, particle size 20~80mesh
(Tyler mesh) dried silica gel
Add 100gr and stir gently for 15 minutes at 80℃.
Then, the stirring is stopped and the silica gel and the liquid are separated. The separated silica gel is dried at 120° C. for 5 hours under a vacuum of 10 mmHg. The supporting ratio of phosphotungstic acid in the catalyst thus prepared was 46.7 (phosphotungstic acid - parts by weight/silica - 100 parts by weight) according to fluorescent X-ray analysis. (2) Trioxane synthesis Fill a stainless steel tube (made of Sus 304) with an inner diameter of 2.5 cm and a jacket with 100 c.c. of the catalyst prepared in (1). Formalin vapor having the following composition was continuously supplied from above the stainless steel tube at a rate of 45 gr/H for 1500 hours. Formaldehyde 55.3 wt% Water 43.9 wt% Methanol 0.8 wt% Formic acid 490 ppm Methyl formate 83 ppm The temperature of the catalyst layer filled in the stainless steel tube is maintained at 106°C by passing a heat medium through the jacket. When the reaction gas coming out from the bottom of the stainless steel tube was sampled and analyzed at predetermined time intervals, it had the following composition.

【表】 * ホルマリン蒸気供給開始よりの経過時間
上表より明らかな如く、ホルムアルデヒドのト
リオキサンへの転化率は高い。またメタノール、
ギ酸、ギ酸メチルの増加率は非常に低く、高純度
のトリオキサンが取得出来ている。 また1500時間経過したところで反応を停止し、
触媒層の観察を行なつたが、パラホルム等の固体
状物質の析出は全く認められなかつた。またステ
ンレス管内面の顕微鏡組織観察の結果、何ら異常
は見い出せなかつた。 実施例 2〜10 (1) 触媒の調整 第1表に示したヘテロポリ酸の45wt%水溶
液200grに、粒度を20〜80meshに調節した、第
1表に示す担体150grを加え、95℃にて30分間
撹拌した。担体と液との分離後、担体を真空乾
燥した。この様にして調整された各々の触媒に
ついて、螢光X線を用いて、ヘテロポリ酸の担
持率を求め、第1表に結果を示した。 (2) トリオキサン合成 (1)にて調整した触媒120c.c.を、ジヤケツトを
有する内径1インチのステンレス管(Sus316
製)に充テンした。このステンレス管の下方よ
り、次の組成を有するホルマリン蒸気を65gr/
Hの割合で500時間連続的に供給した。この間
触媒層の温度は108℃に維持した。ステンレス
管の上部より出てくる反応ガスを分析し、結果
を第1表に併せて示した。 ホルマリン蒸気組成 ホルムアルデヒド (wt%) 62.5 wt% 水 (wt%) 36.8 wt% メタノール (wt%) 0.7 wt% ギ 酸 (ppm) 390 ppm ギ酸メチル (ppm) 90 ppm いづれの実施例においても、副反応生成物含
有率の低いトリオキサンが効率よく合成されて
いる。またいづれの実施例においても固体状析
出物の析出及び腐食は全く認められなかつた。 比較例 1 (1) 固体酸触媒の調整(特公昭44−30735号公報
の方法)。粒度20〜80meshのシリカゲル100gr
に硫酸5%水溶液200grを加え、次いで水で蒸
発させ、最後に5mmHgの圧力下、150℃で5時
間乾燥させる。この方法で得られた触媒の硫酸
担持率は10(硫酸−重量部/シリカゲル―100重
量部)である。 (2) トリオキサン合成 実施例1において用いた触媒に代えて、上記
(1)にて調整した触媒を用いた以外は、全て実施
例1と同じ試薬・装置を用い、実施例1と同じ
操作を繰返した。結果を第1表に併せて示し
た。硫酸触媒を用いるとメタノール、ギ酸、ギ
酸メチルの生成量が多い事が第1表より明らか
となる。また1500時間経過後の触媒層には、パ
ラホルムと糖状固形物の析出が認められた。ま
たステンレス管の腐食により、触媒層がFe,
Cr,Niで汚染されていた。 比較例 2〜4 実施例1において用いた触媒に代えて、第1表
に示した固体酸触媒を用いた他は、全て実施例1
と同じ試薬・装置を用い、実施例1と同じ操作を
繰り返した。結果を第1表に併せて示した。いづ
れの比較例においても、副生成物の発生量は多
く、触媒層に固形状析出物が認められた。また活
性白土、シリカゲル―アルミナ混合物は触媒活性
が低く、ホルムアルデヒドを十分トリオキサンに
転化せしめない。 実施例 11〜15 (1) 触媒の調整 ケイタングステン酸H4〔Siw12O40〕・30H2O
の60wt%水溶液1250grに、粒度を20〜80mesh
に調整した耐酸性ゼオライト(商品名モレキユ
ラーシーブAW300昭和ユノツクス(株)製)800gr
を加え、90℃にて30分撹拌した後、担体と液を
分離した。担体を180℃、減圧下にて10時間加
熱し、水分を蒸発せしめた。螢光X線を用いて
求めたケイタングステン酸の担持率は40%であ
つた。 (2) トリオキサン合成 (1)にて調整した触媒150c.c.を、ジヤケツトを
有する内径1インチのステンレス管(Sus304
製)に充テンした。このステンレス管の上方よ
り、第2表に示す組成を有するホルムアルデヒ
ド蒸気を105gr/Hの割合で供給した。この間
触媒層の温度は118℃に維持した。ステンレス
管の上部より出てくる反応ガスを分析し、結果
を第2表に示した。いづれの実施例において
も、副反応生成物含有率の低いトリオキサンが
得られている。
[Table] * Elapsed time from the start of formalin vapor supply As is clear from the above table, the conversion rate of formaldehyde to trioxane is high. Also methanol,
The increase rate of formic acid and methyl formate was very low, and trioxane of high purity was obtained. The reaction stopped after 1500 hours,
The catalyst layer was observed, but no precipitation of solid substances such as paraform was observed. Further, as a result of microscopic structure observation of the inner surface of the stainless steel tube, no abnormality was found. Examples 2 to 10 (1) Preparation of catalyst To 200 gr of a 45 wt% aqueous solution of the heteropolyacid shown in Table 1, 150 gr of the carrier shown in Table 1 whose particle size was adjusted to 20 to 80 mesh was added, and the mixture was heated at 95°C for 30 min. Stir for a minute. After separating the carrier and the liquid, the carrier was vacuum dried. For each of the catalysts prepared in this way, the supported ratio of heteropolyacid was determined using fluorescent X-rays, and the results are shown in Table 1. (2) Trioxane synthesis 120 c.c. of the catalyst prepared in (1) was transferred to a stainless steel tube with an inner diameter of 1 inch (Sus316
(manufactured by). From the bottom of this stainless steel tube, 65 gr/g of formalin vapor having the following composition is poured into
H was continuously supplied for 500 hours. During this time, the temperature of the catalyst layer was maintained at 108°C. The reaction gas coming out from the top of the stainless steel tube was analyzed, and the results are also shown in Table 1. Formalin vapor composition Formaldehyde (wt%) 62.5 wt% Water (wt%) 36.8 wt% Methanol (wt%) 0.7 wt% Formic acid (ppm) 390 ppm Methyl formate (ppm) 90 ppm Side reactions Trioxane with low product content has been efficiently synthesized. Further, in all of the examples, no precipitation of solid precipitates or corrosion was observed. Comparative Example 1 (1) Preparation of solid acid catalyst (method disclosed in Japanese Patent Publication No. 44-30735). Silica gel 100gr with particle size 20~80mesh
200 gr of a 5% aqueous sulfuric acid solution is added thereto, then evaporated with water and finally dried at 150° C. for 5 hours under a pressure of 5 mmHg. The sulfuric acid loading ratio of the catalyst obtained by this method was 10 (sulfuric acid - parts by weight/silica gel - 100 parts by weight). (2) Trioxane synthesis Instead of the catalyst used in Example 1, the above
The same operations as in Example 1 were repeated using all the same reagents and equipment as in Example 1, except that the catalyst prepared in (1) was used. The results are also shown in Table 1. It is clear from Table 1 that when a sulfuric acid catalyst is used, a large amount of methanol, formic acid, and methyl formate are produced. Furthermore, precipitation of paraform and sugary solids was observed in the catalyst layer after 1500 hours. In addition, corrosion of the stainless steel tube caused the catalyst layer to become Fe,
It was contaminated with Cr and Ni. Comparative Examples 2 to 4 All the same as Example 1 except that the solid acid catalyst shown in Table 1 was used instead of the catalyst used in Example 1.
The same operations as in Example 1 were repeated using the same reagents and equipment. The results are also shown in Table 1. In all comparative examples, a large amount of byproducts were generated, and solid precipitates were observed in the catalyst layer. Furthermore, activated clay and silica gel-alumina mixtures have low catalytic activity and cannot sufficiently convert formaldehyde to trioxane. Examples 11-15 (1) Preparation of catalyst Tungstic silicoic acid H 4 [Siw 12 O 40 ]・30H 2 O
60wt% aqueous solution 1250gr, particle size 20~80mesh
Acid-resistant zeolite adjusted to
After stirring at 90°C for 30 minutes, the carrier and the liquid were separated. The carrier was heated at 180°C under reduced pressure for 10 hours to evaporate water. The loading rate of silicotungstic acid determined using fluorescent X-rays was 40%. (2) Trioxane synthesis 150 c.c. of the catalyst prepared in (1) was transferred to a stainless steel tube (Sus304) with an inner diameter of 1 inch and a jacket.
(manufactured by). Formaldehyde vapor having the composition shown in Table 2 was supplied from above the stainless steel tube at a rate of 105 gr/H. During this time, the temperature of the catalyst layer was maintained at 118°C. The reaction gas coming out from the top of the stainless steel tube was analyzed and the results are shown in Table 2. In all Examples, trioxane with a low content of side reaction products was obtained.

【表】【table】

【表】 実施例 16〜29 (1) 第3表に示したヘテロポリ酸の50wt%水溶
液200grに、粒度を40〜80meshに調節した、第
3表に示す担体150grを加え、95℃にて30分間
撹拌した。担体と液との分離後、担体を真空乾
燥した。この様にして調整された各々の触媒を
ついて螢光X線を用いて、ヘテロポリ酸の担持
率を求め、第3表に結果を示した。 (2) トリオキサン合成 上記(1)にて調整した触媒120c.c.を、ジヤケツ
トを有する内径1インチのステンレス管(DP
―3:二層合金製)に充填した。このステンレ
ス管の上方より、次の組成を有するホルマリン
蒸気を108gr/Hの割合で800時間連続的に供給
した。この間触媒層の温度は、118℃に維持し
た。ステンレス管の下方より出てくる反応ガス
を分析し、結果を第3表に併せて示した。 ホルマリン蒸気組成 ホルムアルデヒド (wt%) 98.7 水 (wt%) 1.2 メタノール (wt%) 0.05 ギ 酸 (ppm) 75 ギ酸メチル (ppm) 30 いづれの実施例においても、副反応生成物含有
率の低いトリオキサンが効率良く合成されてい
る。また固体状析出物、腐食は見い出せなかつ
た。
[Table] Examples 16 to 29 (1) To 200g of a 50wt% aqueous solution of the heteropolyacid shown in Table 3, 150g of the carrier shown in Table 3 whose particle size was adjusted to 40 to 80mesh was added, and the mixture was heated at 95°C for 30 minutes. Stir for a minute. After separating the carrier and the liquid, the carrier was vacuum dried. Using fluorescent X-rays for each of the catalysts prepared in this manner, the supported ratio of heteropolyacid was determined, and the results are shown in Table 3. (2) Trioxane synthesis 120 c.c. of the catalyst prepared in (1) above was transferred to a stainless steel tube with an inner diameter of 1 inch (DP
-3: Made of two-layer alloy). Formalin vapor having the following composition was continuously supplied from above the stainless steel tube at a rate of 108 gr/H for 800 hours. During this time, the temperature of the catalyst layer was maintained at 118°C. The reaction gas coming out from the bottom of the stainless steel tube was analyzed, and the results are also shown in Table 3. Formalin vapor composition Formaldehyde (wt%) 98.7 Water (wt%) 1.2 Methanol (wt%) 0.05 Formic acid (ppm) 75 Methyl formate (ppm) 30 In all examples, trioxane with a low content of side reaction products was used. Synthesized efficiently. Furthermore, no solid precipitates or corrosion were found.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 気相状態のホルムアルデヒドを、担体に担持
されたヘテロポリ酸と接触させる事を特徴とする
トリオキサンの気相合成法。 2 ヘテロポリ酸がP及び/またはSiを中心元素
とするヘテロポリ酸である特許請求の範囲第1項
記載の合成法。 3 ヘテロポリ酸が、W,Mo,Vよりなる群か
ら選ばれた金属を配位元素とするヘテロポリ酸で
ある特許請求の範囲第1項記載の合成法。 4 ヘテロポリ酸が、ケイタングステン酸、ケイ
モリブデン酸、リンタングステン酸、又はリンモ
リブデン酸の単独もしくはそれらの混合物である
特許請求の範囲第1項記載の合成法。 5 ヘテロポリ酸を担持すべき担体が無機担体で
ある特許請求の範囲第1項記載の合成法。 6 ヘテロポリ酸を担持すべき担体が有機担体で
ある特許請求の範囲第1項記載の合成法。
[Scope of Claims] 1. A method for vapor phase synthesis of trioxane, which comprises bringing formaldehyde in a vapor phase into contact with a heteropolyacid supported on a carrier. 2. The synthesis method according to claim 1, wherein the heteropolyacid is a heteropolyacid containing P and/or Si as a central element. 3. The synthesis method according to claim 1, wherein the heteropolyacid has a metal selected from the group consisting of W, Mo, and V as a coordination element. 4. The synthesis method according to claim 1, wherein the heteropolyacid is silicotungstic acid, silicomolybdic acid, phosphotungstic acid, or phosphomolybdic acid alone or in a mixture thereof. 5. The synthesis method according to claim 1, wherein the carrier on which the heteropolyacid is to be supported is an inorganic carrier. 6. The synthesis method according to claim 1, wherein the carrier on which the heteropolyacid is to be supported is an organic carrier.
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