WO2014002751A1 - アルデヒドの製造方法 - Google Patents

アルデヒドの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014002751A1
WO2014002751A1 PCT/JP2013/066087 JP2013066087W WO2014002751A1 WO 2014002751 A1 WO2014002751 A1 WO 2014002751A1 JP 2013066087 W JP2013066087 W JP 2013066087W WO 2014002751 A1 WO2014002751 A1 WO 2014002751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
catalyst
aldehyde
alcohol
film
producing
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/066087
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
荒井翼
河野潤
麻田貴広
西村涼
松井邦夫
小玉悟史
Original Assignee
花王株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2012144546A external-priority patent/JP2014009167A/ja
Priority claimed from JP2012275987A external-priority patent/JP6042713B2/ja
Application filed by 花王株式会社 filed Critical 花王株式会社
Priority to ES13808875T priority Critical patent/ES2741129T3/es
Priority to EP13808875.2A priority patent/EP2868646B1/en
Priority to US14/411,315 priority patent/US9315439B2/en
Publication of WO2014002751A1 publication Critical patent/WO2014002751A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/002Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by dehydrogenation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/29Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation of hydroxy groups

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an aldehyde.
  • Aldehyde is a compound useful as a raw material for chemical reaction and a fragrance material.
  • an aliphatic aldehyde having a specific molecular weight is useful as a fragrance material by itself, and is also used as a raw material for derivatives having different fragrances.
  • a dehydrogenation reaction and an oxidation reaction using alcohol as a raw material have been conventionally known.
  • the dehydrogenation reaction is endothermic reaction while the oxidation reaction is exothermic reaction, and is therefore widely used as a method for producing aldehydes due to the ease of thermal control of the reaction. Consideration has been made.
  • Patent Document 1 discloses that in the presence of a film-type dehydrogenation reaction catalyst for aldehyde production, which is used when producing an aldehyde using alcohol as a raw material for the purpose of producing it in a high yield while being a simple process, A method for producing an aldehyde by reacting an alcohol is disclosed.
  • Patent Document 2 fatty alcohol is continuously dehydrated in the presence of a copper / zinc oxide catalyst at a temperature of 200 to 280 ° C. and a pressure of 10 mbar to 1 bar for the purpose of improving yield and selectivity.
  • a method for producing aldehyde is disclosed.
  • JP 2005-342675 A Japanese translation of PCT publication No. 2004-501881
  • An object of the present invention is to provide a method for producing an aldehyde which is excellent in aldehyde selectivity and can obtain a target aldehyde at a high conversion rate over a long period of time.
  • the inventors of the present invention have considered that the factor that affects the decrease in the conversion rate is the state of the mixed gas of the raw material and the catalyst.
  • the use of a film-type dehydrogenation catalyst with a gas having an alcohol partial pressure of 50 kPa or less as a raw material enables high conversion over a long period of time. It was found that the aldehyde can be obtained and the selectivity of the aldehyde obtained can be improved.
  • the present invention comprises a mixed gas containing a vaporized primary alcohol and an inert gas, wherein the partial pressure of the primary alcohol is 50 kPa or less, and a thin catalyst layer is provided on a support.
  • a method for producing an aldehyde which is brought into contact with a film-type dehydrogenation catalyst to dehydrogenate the primary alcohol in the mixed gas to obtain an aldehyde.
  • the present invention it is possible to provide a method for producing an aldehyde which is excellent in aldehyde selectivity and can obtain a target aldehyde at a high conversion rate over a long period of time.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a reaction apparatus used in Example 1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a reaction apparatus used in Example 1.
  • the reason why the target aldehyde can be obtained with a high conversion rate over a long period of time by the production method of the present invention is considered as follows.
  • the residence time in the catalyst is shortened compared to other solid catalysts having deep pores.
  • the contact between the generated aldehyde and other molecules or catalyst is suppressed.
  • the concentration per volume of the primary alcohol is reduced, and side reactions involving multiple molecules are less likely to occur. For these reasons, it is considered that high aldehyde selectivity was obtained according to the present invention.
  • the vaporized primary alcohol is mixed with an inert gas and brought into contact with the dehydrogenation catalyst at a low alcohol partial pressure, whereby the precursor of the high molecular weight component produced on the catalyst by the inert gas. It is considered that collisions with impurities in the compound and the raw material to promote the desorption of the compound and precursor in the high molecular weight component from the catalyst, and the deactivation of the catalyst is suppressed. . For this reason, according to the present invention, it is considered that the desired aldehyde can be obtained at a high conversion rate over a long period of time.
  • the mixed gas used for the dehydrogenation reaction contains vaporized primary alcohol and inert gas.
  • the mixed gas containing the vaporized primary alcohol and the inert gas is a method of mixing the vaporized primary alcohol and the inert gas, and mixing the primary alcohol and the inert gas before vaporization (that is, liquid). Then, it can be obtained by a method of vaporizing the primary alcohol. From the viewpoint of uniformly mixing the primary alcohol and the inert gas, the mixed gas is preferably obtained by mixing the vaporized primary alcohol and the inert gas.
  • the primary alcohol is preferably vaporized in advance by means such as heating and decompression.
  • heating is preferable, and heating at 200 to 500 ° C. is more preferable.
  • the heating time is not particularly limited as long as it does not adversely affect the reaction, but it is preferably 10 seconds to 2 hours from the viewpoint of promoting vaporization while avoiding unnecessary heating to alcohol, and further 5 minutes to 1 hour. preferable.
  • the container for heating is not particularly limited as long as it does not adversely affect the reaction, and examples thereof include a stainless tube provided with a heat source, a cylindrical tube such as a flask provided with an oil bath, or a spherical container. From the viewpoint of efficiency, a stainless steel tube is preferable.
  • the partial pressure of the primary alcohol in the mixed gas containing the vaporized primary alcohol and inert gas is 50 kPa or less, and preferably 30 kPa or less, from the viewpoint of suppressing the deactivation of the catalyst.
  • the primary alcohol partial pressure is preferably 1 kPa or more, and more preferably 5 kPa or more.
  • the partial pressure of the vaporized primary alcohol in the mixed gas is: 1 to 50 kPa is preferable, and 5 to 30 kPa is more preferable.
  • the mixed gas as described above is brought into contact with a film-type dehydrogenation catalyst to dehydrogenate the primary alcohol in the mixed gas.
  • a method of bringing the mixed gas into contact with the film-type dehydrogenation catalyst include a method in which the mixed gas is passed through a reactor filled with the film-type dehydrogenation catalyst and dehydrogenated in the reactor.
  • a method of continuously flowing the mixed gas through a reactor filled with a film-type dehydrogenation catalyst is preferable.
  • Examples of the reactor include a tubular flow reactor, a tank reactor, and the like, and a tubular flow reactor is preferable from the viewpoint of quickly discharging the produced aldehyde to the outside of the reactor.
  • the flow reactor that continuously recovers the product while supplying a mixed gas to the film-type dehydrogenation catalyst inside the tube is used as a single flow or a circulation feed, continuously or batchwise.
  • the reaction is preferably allowed to proceed according to the formula.
  • a method for supplying the mixed gas either an upflow or a downflow may be used, but a downflow is preferable from the viewpoint of alcohol conversion.
  • a film-type dehydrogenation catalyst can be installed inside, and the reaction can be allowed to proceed continuously or batchwise with stirring as necessary.
  • the temperature of the dehydrogenation reaction is preferably 200 to 300 ° C., more preferably 230 to 270 ° C. from the viewpoint of alcohol conversion. Further, the temperature of the dehydrogenation reaction is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 230 ° C. or higher, from the viewpoint of alcohol conversion. Moreover, from the same viewpoint, the temperature of the dehydrogenation reaction is preferably 300 ° C. or less, and more preferably 270 ° C. or less.
  • the pressure of the dehydrogenation reaction is preferably 10 to 102 kPa, and preferably 80 to 102 kPa when the carbon number of the starting alcohol is 10 or less, more preferably 101 kPa, that is, atmospheric pressure.
  • the carbon number is 11 or more, 13 to 60 kPa is preferable.
  • the alcohol used as the raw material for the aldehyde is a primary alcohol.
  • the carbon number of the alcohol is preferably 4-18, more preferably 4-15, and still more preferably 6-12, from the viewpoint of the usefulness of the aldehyde produced as a fragrance material.
  • the alcohol may be either a saturated aliphatic alcohol or an unsaturated aliphatic alcohol, but a saturated aliphatic alcohol is preferred from the viewpoint of the usefulness of the aldehyde to be produced as a perfume material.
  • a saturated aliphatic alcohol having 4 to 18 carbon atoms is preferable, a saturated aliphatic alcohol having 4 to 15 carbon atoms is more preferable, and a saturated aliphatic alcohol having 6 to 12 carbon atoms is more preferable.
  • the alcohol has a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group or alkynyl group, and from the viewpoint of usefulness as a fragrance material of the aldehyde to be generated, a linear or branched alkyl group And those having a linear alkyl group are more preferred. Of these, those having a linear or branched alkyl group having 4 to 15 carbon atoms are preferred, and those having a linear alkyl group having 6 to 12 carbon atoms are preferred.
  • the alcohol examples include butanol, hexyl alcohol, isohexyl alcohol, octyl alcohol, isooctyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, nonyl alcohol, isononyl alcohol, 3,5,5-trimethylhexyl alcohol, decyl alcohol, Examples thereof include decyl alcohol, 3,7-dimethyloctyl alcohol, 2-propylheptyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, geraniol, cyclopentyl methanol, cyclopentenyl methanol, cyclohexyl methanol, and cyclohexenyl methanol.
  • hexyl alcohol, isohexyl alcohol, octyl alcohol, isooctyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, nonyl alcohol, isononyl alcohol, 3,5,5-trimethylhexyl are used from the viewpoint of the usefulness of the resulting aldehyde as a fragrance.
  • Alcohol decyl alcohol, undecyl alcohol, 3,7-dimethyloctyl alcohol, 2-propylheptyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol and geraniol are preferred, and hexyl alcohol, octyl alcohol, nonyl alcohol, decyl alcohol, undecyl alcohol and lauryl Alcohol is more preferable, and octyl alcohol, undecyl alcohol, and lauryl alcohol are more preferable.
  • the inert gas is used for adjusting the pressure of the mixed gas and the partial pressure of the alcohol to remove by-products generated at the active sites on the catalyst and impurities in the raw material.
  • the inert gas is preferably nitrogen or a rare gas (Group 18 element), and preferably nitrogen. Examples of the rare gas include argon and helium, and argon is preferable.
  • the film-type dehydrogenation catalyst used in the present invention is not limited as long as it is a film-like dehydrogenation catalyst.
  • it is a dehydrogenation catalyst having a catalyst layer having a thickness of 1 mm or less on a support.
  • the thickness of the film-shaped dehydrogenation catalyst layer is preferably 400 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, and 50 ⁇ m or less. More preferred is 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the dehydrogenation catalyst layer in the film form is preferably 0.01 ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ m or more.
  • the film-type dehydrogenation catalyst includes a dehydrogenation catalyst coating layer formed on the inner wall surface of the pipe, and a dehydrogenation catalyst formed into a thin plate partitioning the inside of the pipe into a plurality of axial flow passages. It can be suitably used for a tubular flow reactor. Further, the film-type dehydrogenation catalyst may be a dehydrogenation catalyst coating layer formed on the surface of an open fin-shaped flat plate installed inside the tank, and such a film-type dehydrogenation catalyst is used in a tank-type reactor. It can be suitably used in some cases.
  • the film-type dehydrogenation catalyst in the above-described structure, it is preferable to immobilize the catalyst active material on the support surface from the viewpoint of achieving both a thin catalyst layer and high mechanical strength.
  • the support is preferably a metal or other material having rigidity, and specifically includes metal foil, carbon composite, clay, and the like, and metal foil is particularly preferable.
  • metal foil copper foil, stainless steel foil, aluminum foil or the like is preferable, and copper foil or stainless steel foil is more preferable.
  • Examples of the film-type dehydrogenation catalyst include a catalyst in which a mixture of a catalyst active material and a binder is coated on a support and the catalyst active material is fixed on the support by curing the binder.
  • binder used here examples include polymers or inorganic compounds. Specifically, cellulose resins such as carboxymethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose, fluorine resins such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, and urethane resins. And polymer compounds such as epoxy resin, polyester resin, phenol resin, melamine resin, and silicone resin, or inorganic compound sols such as silica and alumina.
  • the film-type dehydrogenation catalyst is preferably a film-type dehydrogenation catalyst in which a thin film catalyst layer containing a powder catalyst and a silicon-containing resin as a binder is provided on a support.
  • the form is not limited as long as it is in the form of a thin film.
  • the catalyst layer has a catalyst layer having a thickness of 1 mm or less on the support.
  • the thickness of the film-shaped dehydrogenation catalyst layer is preferably 400 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, and 50 ⁇ m or less. More preferred is 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the dehydrogenation catalyst layer in the film form is preferably 0.01 ⁇ m or more, and more preferably 1 ⁇ m or more.
  • the film-type dehydrogenation catalyst is a film-type dehydrogenation catalyst in which a thin film catalyst layer containing a powder catalyst and a silicon-containing resin as a binder is provided on a support
  • Silicon-containing resins used as binders for elementary catalysts have a higher affinity for catalyst carriers having a smoother surface than catalyst active materials that are fine crystals, so that the binder and catalyst carriers adsorb strongly. It is thought that it is fixed to. As a result, it is considered that a high initial conversion rate of the powder catalyst can be obtained because the powder catalyst can be fixed on the support while avoiding the coating of the surface of the catalyst active material with the binder.
  • the film-type dehydrogenation catalyst is a film-type dehydrogenation catalyst in which a thin film catalyst layer containing a powder catalyst and a silicon-containing resin as a binder is provided on a support, silicon used as a binder Since the contained resin is further excellent in heat resistance and chemical resistance, it maintains the fixation of the powder catalyst to the support over a long period of time even under reaction conditions in which alcohol is supplied at a higher temperature than other resins. Can be considered. As a result, it is considered that the state of the thin film having a large specific surface area of the powder catalyst is maintained for a long time.
  • the film-type dehydrogenation catalyst is a film-type dehydrogenation catalyst containing a powder catalyst and a silicon-containing resin as a binder on a support, It is believed that the desired aldehyde can be obtained with the conversion rate.
  • the mass per unit area of the catalyst layer is preferably 0.015 g / m 2 or more including the binder from the viewpoint of obtaining high aldehyde selectivity. More preferably, it is 1.5 g / m 2 or more.
  • the mass per unit area of the catalyst layer is preferably 600 g / m 2 or less including the binder from the viewpoint of obtaining high aldehyde selectivity. More preferably, it is 75 g / m 2 or less.
  • the mass per unit area of the catalyst layer is preferably 0.015 g / m 2 from the viewpoint of obtaining high aldehyde selectivity, including the binder. 600 g / m 2 , more preferably 1.5 g / m 2 to 75 g / m 2 .
  • the mass per unit area of the copper-based catalyst in the catalyst layer is preferably 0.01 g / m 2 or more from the viewpoint of obtaining high aldehyde selectivity, More preferably, it is 1.1 g / m 2 or more.
  • the mass per unit area of the copper-based catalyst of the catalyst layer is preferably 440 g / m 2 or less from the viewpoint of obtaining high aldehyde selectivity, More preferably, it is 55 g / m 2 or less.
  • the mass per unit area of the copper catalyst in the catalyst layer is preferably 0.01 g / m 2 to 440 g from the viewpoint of obtaining high aldehyde selectivity.
  • / M 2 more preferably 1.1 g / m 2 to 55 g / m 2 .
  • a film-type dehydrogenation catalyst containing a silicon-containing resin as a binder for example, by applying a mixture of the powder catalyst and the silicon-containing resin on the support, and curing the silicon-containing resin, The thing which fixed the powder catalyst on the support body is mentioned.
  • a solvent can be added to the mixture to facilitate mixing and homogenization.
  • the solvent is not particularly limited as long as it does not adversely affect the catalytic activity of the powdered catalyst, and preferably has good binder solubility, and two or more solvents may be used in combination.
  • Examples of the solvent include water, alcohols, ketones, ethers, esters, hydrocarbons, halides, and the like. Water, alcohols, ketones, and ethers are preferred, and alcohols and ketones are preferred. More preferred.
  • Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, t-butanol and the like, with methanol, ethanol and isopropanol being preferred.
  • Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, and diethyl ketone. Acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone are preferable.
  • the binder used is a silicon-containing resin from the viewpoint of obtaining a high alcohol conversion rate.
  • the silicon-containing resin include polycarbosilane, polysiloxane, polyborosiloxane, polytitanosiloxane, polysilazane, polyorganoaminosilane, polysilastyrene, polytitanocarbosilane, polyzirconocarbosilane, and polyorganosiloxane. From the viewpoint of alcohol conversion, polytitanocarbosilane and polyorganosiloxane are preferable, and polytitanocarbosilane is more preferable.
  • Polytitanocarbosilane is a resin having a silicon-oxygen bond, a silicon-carbon bond, and a titanium-oxygen bond.
  • Polytitanocarbosilane is obtained by reacting polycarbosilane and titanium alkoxide, and the main chain portion is a resin composed of silicon-oxygen-titanium bond and silicon-carbon bond-silicon. Specifically, in polytitanocarbosilane, whether a unit structure of a part of the polymer chain of polycarbosilane is replaced with titanium alkoxide, or titanium alkoxide is bonded to the polymer chain of polycarbosilane as a pendant side chain.
  • One or more polycarbosilanes have a structure crosslinked with titanium alkoxide.
  • the polycarbosilane has a main chain skeleton represented by the general formula — (SiRR′—CH 2 ) — (wherein R and R ′ are substituents), and the titanium alkoxide has the general formula Ti (OR ′′) 4 (wherein R ′′ is a substituent).
  • Examples of the substituent bonded to the silicon atom by a silicon-carbon bond include an alkyl group, an aryl group, a vinyl group, etc., preferably an alkyl group and an aryl group, more preferably an alkyl group, and an alkyl group.
  • the combined use of a group and an aryl group is more preferred.
  • the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • examples of the alkyl group include a methyl group and an ethyl group, and a methyl group is preferable.
  • the aryl group is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, more preferably an aryl group having 6 to 16 carbon atoms, and still more preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms.
  • examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group, and a phenyl group is preferable.
  • the alkyl group, aryl group and vinyl group may be further substituted with a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group, an alkoxy group, a cyano group and a halogen atom.
  • Polyorganosiloxane is a resin having a silicon-oxygen bond and a silicon-carbon bond
  • the main chain portion is a resin comprising a silicon-oxygen bond.
  • the side chain portion is a substituent bonded to a silicon atom, and the substituent is bonded to the main chain portion via a silicon-oxygen bond or a silicon-carbon bond.
  • Examples of the substituent bonded to the silicon atom by a silicon-carbon bond include an alkyl group, an aryl group, and a vinyl group.
  • An alkyl group and an aryl group are preferable, an alkyl group is more preferable, and the combined use of an alkyl group and an aryl group is possible. Further preferred.
  • the alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • examples of the alkyl group include a methyl group and an ethyl group, and a methyl group is preferable.
  • an aryl group having 6 to 20 carbon atoms is preferable, an aryl group having 6 to 16 carbon atoms is more preferable, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms is still more preferable.
  • examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group, and a phenyl group is preferable.
  • alkyl group, aryl group, vinyl group and the like may be further substituted with a substituent, and examples of the substituent include a hydroxyl group, an alkoxy group, a cyano group, and a halogen atom.
  • Examples of the substituent bonded to the silicon atom by a silicon-oxygen bond include a hydroxyl group and an alkoxy group.
  • the silicon-containing resin used in the film-type dehydrogenation catalyst containing a silicon-containing resin as a binder can be one having a linear structure, a branched structure, a cyclic structure, etc. From the viewpoint of immobilization, those having a crosslinked structure are preferred.
  • the crosslinked structure may be formed by coating a mixture of a catalyst active material, which is a powder catalyst, and a binder on a support using a silicon-containing resin partially having a reactive substituent.
  • a catalyst active material which is a powder catalyst
  • a binder on a support using a silicon-containing resin partially having a reactive substituent.
  • the method for forming a crosslinked structure include heating or light irradiation, and heating is preferable from the viewpoint of removing volatile components.
  • a method of spraying a heat medium heated with an inert gas such as air, water vapor, nitrogen, argon, or the like is preferably used.
  • an inert gas such as air, water vapor, nitrogen, argon, or the like.
  • a method using radiant heat such as infrared rays or far infrared rays is used.
  • a heating method using an induction current caused by electromagnetic waves, and a combination thereof may be used.
  • the heat medium air or nitrogen is preferable.
  • the heating condition for forming the crosslinked structure is 60 to 400 ° C., preferably 100 to 360 ° C., more preferably 150 to 320 ° C., 10 minutes to 5 hours, preferably 30 minutes to 4 hours, and more.
  • the heat medium is sprayed for 45 minutes to 3 hours.
  • the powder catalyst: the silicon-containing resin is more preferably 80:20 to 60:40.
  • Examples of a method for obtaining a film-type dehydrogenation catalyst include a method for obtaining a film-type dehydrogenation catalyst by forming a coating layer containing a catalyst active material on the surface of a support such as a tube, a plate, or a honeycomb.
  • a coating method at this time a conventionally known method can be used.
  • a physical vapor deposition method such as sputtering, a chemical vapor deposition method, and an impregnation method from a solution system
  • a mixture of a catalyst active material and a binder is used as a bar coater.
  • a method of coating using a blade, spray, dip, spin, gravure, die coating and the like are examples of a coating using a blade, spray, dip, spin, gravure, die coating and the like.
  • the catalyst active material of the present invention is preferably used in the form of a powder catalyst.
  • the powder catalyst may be one in which only the catalyst active material is in a powder form, but is preferably supported on a carrier.
  • the carrier is preferably selected from the group consisting of oxides and hydroxides of aluminum, zinc, silicon, titanium, etc., zeolite, and silica-alumina, and from the viewpoint of alcohol conversion, zinc or aluminum oxide Alternatively, hydroxide is more preferable, and oxide of zinc or oxide or hydroxide of aluminum is still more preferable.
  • the powder catalyst suitably used preferably contains copper as an active species from the viewpoint of alcohol conversion, that is, a copper-based powder catalyst.
  • the copper-based powder catalyst is preferably copper alone, or two or more components containing other metal elements in copper. Further, as other metal elements contained in the copper-based powder catalyst, iron, zinc, chromium, cobalt, nickel, manganese, etc. are preferable, and iron and zinc are more preferable from the viewpoints of aldehyde selectivity, environmental performance and safety. Iron is more preferable.
  • the copper-based powder catalyst CuFeAl, CuZn and the like are preferable.
  • the powder catalyst is not particularly limited as long as it can promote dehydrogenation, but the catalyst containing copper-iron-aluminum, which is a preferred embodiment of the catalyst, can be used in the following first to third steps. It is preferable to manufacture by the method of performing up to this order.
  • First step In the first step, at least one selected from the group consisting of aluminum, silicon, titanium, zirconium, magnesium, iron oxides and hydroxides, zeolite, and silica-alumina (hereinafter referred to as support) is suspended in an aqueous medium.
  • the copper compound and the iron compound are precipitated on the surface of the carrier by reacting the water-soluble copper salt and water-soluble iron salt with an alkaline substance in the suspension.
  • This suspension is heated to 60 to 120 ° C., and an aqueous solution of an alkaline substance corresponding to the total number of equivalents of copper and iron ions is added to precipitate the copper compound and iron compound on the surface of the catalyst support.
  • Examples of the water-soluble copper salt used in the present invention include cupric sulfate, cupric chloride, cupric nitrate and the like, and a mixture thereof may be used.
  • Examples of the water-soluble iron salt used in the present invention include ferrous sulfate, ferrous chloride, ferrous nitrate, etc., and a mixture thereof may be used, but it is economical to use ferrous sulfate. This is more preferable than the surface.
  • alkaline substance used in the present invention examples include alkali metal or alkaline earth metal hydroxides or carbonates.
  • alkaline substances There is no particular limitation on the method of adding the alkaline substance to the suspension, but these alkaline substances are usually added in an aqueous solution in consideration of operability.
  • an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide is used as the alkaline substance, it is desirable to slowly add dropwise in order not to impair the filterability of the precipitation catalyst.
  • concentration of these alkaline substances can be arbitrarily selected, but in consideration of the productivity of the catalyst, a high concentration of a precipitant can be used. For example, in the case of sodium carbonate, an aqueous solution having a concentration of 20 to 23% by mass is suitable.
  • At least one selected from the group consisting of aluminum, silicon, titanium, zirconium, magnesium, iron oxides and hydroxides, zeolite, and silica-alumina as the carrier used in the first step is prepared in the reaction vessel. These may be used as they are or may be prepared separately in advance. These carriers are preferably those having a relatively uniform particle size.
  • the carrier has a mean particle size of 0.1 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably 0.4 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • an amount of an alkali equivalent to the equivalent number of iron ions is obtained after dissolving an amount of ferric salt used as the carrier, for example, sulfate, nitrate, hydrochloride, etc. in water.
  • a metal carbonate for example, an aqueous sodium carbonate solution is dropped at a temperature of 60 ° C. or more to neutralize.
  • the first step can be carried out continuously by charging a copper salt and an iron salt into this slurry without purifying the generated precipitate.
  • a carrier having uniform physical properties when used, a catalyst with more stable performance can be produced. Therefore, the use of a carrier having uniform physical properties is more advantageous for production on an industrial scale.
  • the surface of the solid particles present in the suspension obtained in the first step is obtained by reacting water-soluble aluminum and an alkaline substance in the suspension obtained in the first step. This is a step of precipitating the aluminum compound.
  • 0.1 to 5.0, preferably 1 / 0.5 to 3.0 and
  • water-soluble aluminum salt described in (a) above examples include aluminum sulfate, aluminum chloride, aluminum nitrate, and various types of alum. Among them, aluminum sulfate is preferable. A mixture of these may also be used.
  • the alkaline substance used in the first step may be mentioned.
  • the addition method is preferably an aqueous solution from the viewpoint of operability.
  • the concentration is not particularly limited, but an aqueous solution of about 20% by mass is preferable from the economical aspect.
  • the alkaline substance is added by simultaneously adding the aqueous solution described in (a) and the alkaline substance or aqueous solution described in (b) to the suspension. It is preferable.
  • An example of the embodiment of the second step is as follows. (A) Only the aluminum compound is precipitated. (B) The aluminum compound and the copper compound are precipitated simultaneously. (C) The aluminum compound and the copper compound are simultaneously precipitated in the first stage, and then the aluminum compound is precipitated in the second stage. (D) A combination of these steps is repeated a plurality of times. The suspension obtained by the above-described method is aged for 0 to 8 hours after adjusting the pH to 7.0 or more.
  • the precipitate obtained in the second step is separated by a conventional method, washed with water, and the resulting slurry or powder is dried and fired.
  • the firing temperature is usually in the range of 100 ° C. to 1200 ° C., preferably 400 ° C. to 900 ° C.
  • the firing time is not particularly limited, but is preferably 10 hours or less economically.
  • the calcined product may be pulverized, but can be used as a catalyst immediately without being pulverized.
  • the present invention further discloses the following aldehyde production method.
  • a film-type dehydration comprising a gas catalyst containing a primary gas and an inert gas, and a mixed gas in which the partial pressure of the primary alcohol is 50 kPa or less, and a thin film catalyst layer provided on a support.
  • the dehydrogenation catalyst contains copper as an active species, preferably copper alone, or two or more components containing other metal elements in copper, more preferably CuFeAl or CuZn.
  • the dehydrogenation catalyst further includes iron, zinc, chromium, cobalt, nickel, manganese, and the like as active species, preferably includes zinc or iron, and more preferably includes iron. Aldehyde production method.
  • ⁇ 4> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the inert gas contains nitrogen or a rare gas (for example, argon, helium, etc., preferably argon), preferably nitrogen.
  • the inert gas contains nitrogen or a rare gas (for example, argon, helium, etc., preferably argon), preferably nitrogen.
  • the reaction temperature is 200 ° C or higher, preferably 230 ° C, 300 ° C or lower, preferably 270 ° C or lower, preferably 200-300 ° C, preferably 230-270 ° C.
  • ⁇ 6> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the reaction pressure is 10 to 102 kPa.
  • ⁇ 7> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 2> to ⁇ 6>, wherein the dehydrogenation catalyst is supported on a carrier.
  • the carrier is selected from the group consisting of oxides and hydroxides of aluminum, zinc, silicon or titanium, zeolite, and silica-alumina, preferably zinc or aluminum oxide or hydroxide, more preferably The method for producing an aldehyde according to ⁇ 7>, wherein the oxide is zinc oxide or aluminum oxide or hydroxide.
  • ⁇ 10> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the partial pressure of the primary alcohol is 50 kPa or less, preferably 30 kPa or less, more preferably 15 kPa or less. .
  • ⁇ 11> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the partial pressure of the primary alcohol is 1 kPa or more, preferably 5 kPa or more.
  • ⁇ 12> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, wherein the primary alcohol has 4 to 18, preferably 4 to 15, more preferably 6 to 12 carbon atoms.
  • the primary alcohol is a saturated aliphatic alcohol having 4 to 18 carbon atoms, preferably a saturated aliphatic alcohol having 4 to 15 carbon atoms, and more preferably a saturated aliphatic alcohol having 6 to 12 carbon atoms.
  • the primary alcohol has a linear, branched or cyclic alkyl group, alkenyl group or alkynyl group, preferably has a linear or branched alkyl group, and more Preferred are those having a linear alkyl group, more preferred are those having a linear or branched alkyl group having 4 to 15 carbon atoms, and still more preferred are those having a linear alkyl group having 6 to 12 carbon atoms.
  • ⁇ 15> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12>, wherein the primary alcohol has 10 or less carbon atoms and a reaction pressure is 80 to 102 kPa, preferably 101 kPa.
  • ⁇ 16> The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 12>, wherein the primary alcohol has 11 or more carbon atoms and a reaction pressure is 13 to 60 kPa.
  • the support is a metal or other material having rigidity, for example, metal foil, carbon composite, clay, etc., preferably metal foil (preferably copper foil, stainless steel foil, aluminum foil, The method for producing an aldehyde according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16>, wherein copper foil and stainless steel foil are more preferable.
  • the dehydrogenation catalyst is a film-type dehydrogenation catalyst in which a thin film catalyst layer containing a powder catalyst and a silicon-containing resin as a binder is provided on a support.
  • the manufacturing method of the aldehyde in any one of>.
  • the silicon-containing resin is polycarbosilane, polysiloxane, polyborosiloxane, polytitanosiloxane, polysilazane, polyorganoaminosilane, polysilastyrene, polytitanocarbosilane, polyzirconocarbosilane, or polyorgano
  • the thickness of the catalyst layer is 1 mm or less, preferably 400 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, further preferably 50 ⁇ m or less, still more preferably 30 ⁇ m or less, preferably 0.
  • the film-type dehydrogenation catalyst coats the powder catalyst and the silicon-containing resin on the support, and cures the silicon-containing resin, whereby the powder catalyst is placed on the support.
  • ⁇ 23> The step of ⁇ 1> to ⁇ 22>, wherein the step of bringing the gas into contact with a dehydrogenation catalyst is performed by continuously flowing the gas through a reactor filled with the film-type dehydrogenation catalyst.
  • the manufacturing method of the aldehyde in any one.
  • Aldehyde production rate The aldehyde production rate was calculated according to the following formula.
  • the alcohol conversion rate and the aldehyde selectivity are values at 10 hours after the start of alcohol supply. A higher aldehyde production rate is better because the amount of aldehyde produced per unit time increases.
  • Aldehyde production rate [g / hour] [alcohol feed rate [g / hour]] ⁇ [alcohol conversion [%]] / 100 ⁇ [aldehyde selectivity [%]] / 100
  • a solution prepared by dissolving Al 2 (SO 4 ) 2 ⁇ 16H 2 O (23.4 g) in water (53.5 g) was dropped into this mixture over 30 minutes (Cu / aluminum hydroxide aluminum (atomic ratio)). 1 / 2.1).
  • a 10% by mass aqueous NaOH solution was further added dropwise to the mixture to adjust the pH of the mixture to 10.5.
  • the mixture was aged for 1 hour. After completion of aging, the mixture was suction filtered to obtain a precipitate.
  • the mass of the binder is the mass of the solid content.
  • 80 parts by mass of the copper-based powder catalyst obtained in the powder catalyst production step, 20 parts by mass of a phenol resin (N210, manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry) as a binder, and 60 parts by mass of methyl ethyl ketone were ball-mill mixed to obtain a paint.
  • the paint was applied on one side of a copper foil (thickness 40 ⁇ m, width 15 cm ⁇ 33 cm) (support) with a bar coater.
  • the catalyst layer paint on the obtained copper foil was dried at 130 ° C. for 1 minute and then heated at 250 ° C.
  • Production Example 2 (Production of pellet type catalyst)
  • the copper-based powder catalyst obtained in the powder catalyst production step in Production Example 1 was tableted into a cylindrical shape of ⁇ 4.8 mm ⁇ height 4.7 mm to obtain a pellet-type catalyst.
  • a film-type dehydrogenation catalyst was produced in the same manner as in the production process of the mold-type dehydrogenation catalyst. Mass per unit area of the catalyst layer, 21.1 g / m 2, including a binder (copper-based catalyst is 16.9 g / m 2) was.
  • Production Example 4 (Production of film-type dehydrogenation catalyst using polyorganosiloxane as a binder) 75 parts by mass of the copper-based powder catalyst obtained in the powder catalyst production process of Production Example 1, 25 parts by mass of silicon resin (polyorganosiloxane) (product name “SH805” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) as a binder, and A paint was obtained by ball mill mixing together 60 parts by weight of methyl ethyl ketone. The paint was applied on one side of a copper foil (thickness 40 ⁇ m, width 15 cm ⁇ 25 cm) (support) with a bar coater. The resulting catalyst layer coating on the copper foil was dried at 130 ° C. for 1 minute and then heated at 250 ° C.
  • the catalyst layer paint was applied in the same manner as described above, dried and heated in the same manner as described above.
  • a film-type dehydrogenation catalyst in which a catalyst layer having a thickness of 20 ⁇ m was fixed on both surfaces of the copper foil was obtained.
  • the mass per unit area of the catalyst layer was 20.3 g / m 2 including the binder, and the mass per unit area of the copper catalyst in the catalyst layer was 15.2 g / m 2 .
  • the silicon resin formed a crosslinked structure.
  • Production Example 5 (Production of film-type dehydrogenation catalyst using polytitanocarbosilane as a binder)
  • Polytitanocarbosilane manufactured by Ube Industries, product name “VN-100” was used in place of the silicone resin of Production Example 4, and the binder was cured under an air atmosphere instead of under a nitrogen atmosphere.
  • the mass per unit area of the catalyst layer was 27.6 g / m 2 including the binder, and the mass per unit area of the copper catalyst in the catalyst layer was 20.7 g / m 2 .
  • the polytitanocarbosilane formed a crosslinked structure.
  • Production Example 6 (Production of film-type dehydrogenation catalyst using polyamideimide as a binder) Instead of 75 parts by mass of the copper-based powder catalyst and 25 parts by mass of silicon resin (product name “SH805” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) in Production Example 4, 90 parts by mass of the copper-based powder catalyst and polyamideimide (Toyobo Co., Ltd.) Film type dehydration in the same manner as in the production process of the film type dehydrogenation catalyst in Production Example 4 except that the catalyst layer coating was dried at 130 ° C. for 1 minute and not heated after using 10 parts by mass of the product type product name “HR11NN”. An elementary catalyst was produced.
  • the mass per unit area of the catalyst layer including the binder was 18.6 g / m 2
  • the mass per unit area of the copper catalyst in the catalyst layer was 16.7 g / m 2 .
  • polyamideimide formed a crosslinked structure.
  • a film type dehydrogenation catalyst was produced in the same manner as in the film type dehydrogenation catalyst production process of Example 5.
  • the mass per unit area of the catalyst layer was 27.6 g / m 2 including the binder, and the mass per unit area of the copper catalyst in the catalyst layer was 20.7 g / m 2 .
  • the polytitanocarbosilane formed a crosslinked structure.
  • Example 1 (Production of n-octylaldehyde at a partial pressure of alcohol of 10 kPa using a film-type dehydrogenation catalyst with a phenol resin as a binder)
  • the film-type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 1 was bent into a corrugated plate.
  • the folded film-type dehydrogenation catalyst and the plate-shaped film-type dehydrogenation catalyst were alternately stacked and filled into a stainless steel reaction tube 14 (inner diameter 28 mm, tube length 150 mm, flow reactor) (powder catalyst). Catalyst loading 3.2 g).
  • a vaporization tube 13 (made of stainless steel, an inner diameter of 2 mm, a tube length of 1500 mm) and a gas preheating portion 23 were connected to the inlet portion of the reaction tube 14, and a cooling tube 16 and a fractionator 17 were connected to the outlet portion (see FIG. 1).
  • the vaporizing tube 13 and the gas preheating part 23 are heated to 320 ° C. for 12 minutes using the heating part 15, and octyl alcohol (product name “CALCOL 0898”, manufactured by Kao Corporation) is supplied from the raw material alcohol supply part 11 at 20 g / hour.
  • Nitrogen was supplied to the reaction tube 14 from the gas supply unit 21 through the gas supply tube 32 through the raw material alcohol supply tube 31 at a rate of 31.8 L / hour.
  • the partial pressure of octyl alcohol is 10 kPa in the gas mixture of vaporized octyl alcohol and nitrogen gas.
  • the internal temperature of the reaction tube 14 was raised to 240 ° C. by the heating unit 15. At this time, the reaction pressure was 101 kPa.
  • the product produced in the reaction tube 14 reached the cooler 16 that had been cooled to 20 ° C. via the product recovery tube 33.
  • the product that passed through the cooler 16 was separated by the fractionator 17 and collected over time via the liquid product collector 34 to obtain n-octylaldehyde. Table 1 shows the evaluation results of the obtained product.
  • Example 2 (Production of undecylaldehyde at a partial alcohol pressure of 7 kPa using a film-type dehydrogenation catalyst with a phenol resin as a binder)
  • the film-type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 1 was bent into a corrugated plate.
  • the folded film-type dehydrogenation catalyst and the plate-shaped film-type dehydrogenation catalyst were alternately stacked and filled into a stainless steel reaction tube 14 (inner diameter 28 mm, tube length 150 mm, flow reactor) (powder catalyst). Catalyst loading 3.2 g).
  • a vaporization tube 13 (made of stainless steel, an inner diameter of 2 mm, a tube length of 1500 mm) and a gas preheating portion 23 were connected to the inlet portion of the reaction tube 14, and a cooling tube 16 and a fractionator 17 were connected to the outlet portion (see FIG. 1).
  • the vaporizing tube 13 and the gas preheating unit 23 are heated to 320 ° C. for 12 minutes using the heating unit 15, and undecyl alcohol is fed at a rate of 15 g / hour from the raw alcohol supply unit 11 through the raw alcohol supply tube 31 to 12.0 L of nitrogen.
  • the gas was supplied from the gas supply unit 21 to the reaction tube 14 via the gas supply pipe 32 at a time per hour.
  • the partial pressure of undecyl alcohol is 7 kPa in the gas mixture of vaporized undecyl alcohol and nitrogen gas.
  • the internal temperature of the reaction tube 14 was raised to 220 ° C. by the heating unit 15. At this time, the reaction pressure was 50 kPa.
  • the product produced in the reaction tube 14 reached the cooler 16 that had been cooled to 40 ° C. via the product recovery tube 33.
  • the product that passed through the cooler 16 was separated by the fractionator 17 and collected over time via the liquid product collector 34 to obtain undecylaldehyde. Table 1 shows the evaluation results of the obtained product.
  • Example 3 (Production of n-octylaldehyde at a partial pressure of alcohol of 7 kPa using a film-type dehydrogenation catalyst with a phenol resin as a binder)
  • the film-type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 3 (powder catalyst catalyst loading: 3.5 g) was used, and the octyl alcohol feed rate was changed to 20 g / hour.
  • the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 12 g / hour was used and 27.7 L / hour of nitrogen was used instead of 31.8 L / hour to obtain n-octylaldehyde.
  • the partial pressure of octyl alcohol is 7 kPa in the gas mixture of vaporized octyl alcohol and nitrogen gas. Table 1 shows the evaluation results of the obtained product.
  • Example 4 (Production of n-octylaldehyde at a partial alcohol pressure of 40 kPa using a film-type dehydrogenation catalyst with a phenol resin as a binder) The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 4.7 L / hour of nitrogen was used instead of 31.8 L / hour to obtain n-octylaldehyde.
  • the partial pressure of octyl alcohol is 40 kPa in the gas mixture of vaporized octyl alcohol and nitrogen gas. Table 1 shows the evaluation results of the obtained product.
  • the target aldehyde can be obtained at a high conversion rate for a long time as compared with the production method of the comparative example. Moreover, according to the manufacturing method of an Example, it has confirmed that the obtained aldehyde was excellent also in aldehyde selectivity.
  • Example 5 (Production of n-octylaldehyde using a film-type dehydrogenation catalyst with polyorganosiloxane as a binder)
  • the film-type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 4 was bent into a corrugated plate.
  • the folded film-type dehydrogenation catalyst and the plate-shaped film-type dehydrogenation catalyst were alternately stacked and filled into a stainless steel reaction tube 14 (inner diameter 28 mm, tube length 150 mm, flow reactor) (powder catalyst). Catalyst loading 2.9 g).
  • a vaporization tube 13 (made of stainless steel, an inner diameter of 2 mm, a tube length of 1500 mm) and a gas preheating portion 23 were connected to the inlet portion of the reaction tube 14, and a cooling tube 16 and a fractionator 17 were connected to the outlet portion (see FIG. 1).
  • the vaporizing tube 13 and the gas preheating part 23 are heated to 320 ° C. for 12 minutes using the heating part 15, and octyl alcohol (product name “CALCOL 0898”, manufactured by Kao Corporation) is supplied from the raw material alcohol supply part 11 at 20 g / hour.
  • Nitrogen was supplied to the reaction tube 14 from the gas supply unit 21 through the gas supply tube 32 through the raw material alcohol supply tube 31 at a rate of 31.8 L / hour.
  • the partial pressure of octyl alcohol is 10 kPa in the gas containing vaporized octyl alcohol and nitrogen gas.
  • the internal temperature of the reaction tube 14 was raised to 240 ° C. by the heating unit 15. At this time, the reaction pressure was 101 kPa.
  • the product produced in the reaction tube 14 reached the cooler 16 that had been cooled to 20 ° C. via the product recovery tube 33.
  • the product that passed through the cooler 16 was separated by the fractionator 17 and collected over time via the liquid product collector 34 to obtain n-octylaldehyde.
  • the evaluation results of the obtained product are shown in Table 2.
  • Example 6 (Production of n-octylaldehyde using a film-type dehydrogenation catalyst with polytitanocarbosilane as a binder) The reaction was carried out in the same manner as in Example 5 except that the film type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 5 (4.0 g catalyst loading of the powder catalyst) was used instead of the film type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 4. N-octylaldehyde was obtained. In this case, the partial pressure of octyl alcohol is 10 kPa in the gas containing vaporized octyl alcohol and nitrogen gas. The evaluation results of the obtained product are shown in Table 2.
  • Example 7 (Production of n-octylaldehyde using a film-type dehydrogenation catalyst with polyamideimide as a binder) The reaction was carried out in the same manner as in Example 5 except that the film type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 6 (powder catalyst filling amount 3.2 g) was used instead of the film type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 4. N-octylaldehyde was obtained. In this case, the partial pressure of octyl alcohol is 10 kPa in the gas containing vaporized octyl alcohol and nitrogen gas. The evaluation results of the obtained product are shown in Table 2.
  • Example 8 (Production of n-octylaldehyde using a film-type dehydrogenation catalyst with polytitanocarbosilane as a binder)
  • the film-type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 7 (powder catalyst catalyst loading amount 2.7 g) was used, and the octyl alcohol supply rate was replaced with 20 g / hour.
  • the reaction was carried out in the same manner as in Example 5 except that 12 g / hour was used and 27.7 L / hour of nitrogen was used instead of 31.8 L / hour to obtain n-octylaldehyde.
  • the partial pressure of octyl alcohol is 7 kPa in the gas containing vaporized octyl alcohol and nitrogen gas.
  • Table 2 The evaluation results of the obtained product are shown in Table 2.
  • Example 9 (Production of n-undecylaldehyde using a film-type dehydrogenation catalyst with polytitanocarbosilane as a binder)
  • the film-type dehydrogenation catalyst obtained in Production Example 5 was bent into a corrugated plate.
  • the folded film-type dehydrogenation catalyst and the plate-shaped film-type dehydrogenation catalyst were alternately stacked and filled into a stainless steel reaction tube 14 (inner diameter 28 mm, tube length 150 mm, flow reactor) (powder catalyst). Catalyst loading 4.0 g).
  • a vaporization tube 13 (made of stainless steel, an inner diameter of 2 mm, a tube length of 1500 mm) and a gas preheating portion 23 were connected to the inlet portion of the reaction tube 14, and a cooling tube 16 and a fractionator 17 were connected to the outlet portion (see FIG. 1).
  • the vaporizing tube 13 and the gas preheating unit 23 are heated to 320 ° C. for 12 minutes using the heating unit 15, and 3.6 L of nitrogen is supplied from the raw alcohol supply unit 11 through the raw alcohol supply tube 31 at a rate of 28 g / hour from undecyl alcohol.
  • the gas was supplied from the gas supply unit 21 to the reaction tube 14 via the gas supply pipe 32 at a time per hour.
  • the partial pressure of undecyl alcohol is 7 kPa in the gas containing vaporized undecyl alcohol and nitrogen gas.
  • the internal temperature of the reaction tube 14 was raised to 240 ° C. by the heating unit 15. At this time, the reaction pressure was 20 kPa.
  • the product produced in the reaction tube 14 reached the cooler 16 that had been cooled to 40 ° C. via the product recovery tube 33.
  • the product that passed through the cooler 16 was separated by the fractionator 17 and collected over time via the liquid product collector 34 to obtain n-undecylaldehyde.
  • the evaluation results of the obtained product are shown in Table 2.
  • the target aldehyde can be obtained at a high conversion rate over a long period of time, and the aldehyde selectivity of the resulting aldehyde is excellent. It can be manufactured with high purity.
  • Such a production method can be suitably used as a method for producing an aldehyde useful as a perfume material.
  • the dehydrogenation catalyst is a film-type dehydrogenation catalyst in which a thin film catalyst layer containing a powder catalyst and a silicon-containing resin as a binder is provided on a support. Since the target aldehyde can be obtained at a high initial conversion rate and the high conversion rate can be maintained for a long time, the primary aldehyde can be produced particularly efficiently and with high purity.
  • a production method can be suitably used as a method for producing an aldehyde useful as a perfume material.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

アルデヒド選択性にも優れ、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができるアルデヒドの製造方法を提供する。気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含有する、前記第1級アルコールの分圧が50kPa以下である混合ガスを、支持体上に薄膜の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒と接触させ、前記混合ガス中の前記第1級アルコールを脱水素し、アルデヒドを得るアルデヒド製造方法。

Description

アルデヒドの製造方法
 本発明は、アルデヒドの製造方法に関する。
 アルデヒドは、化学反応用の原料や香料素材として有用な化合物である。なかでも特定の分子量を有する脂肪族アルデヒドは、それのみで香料素材として有用であり、更には異なる香調を有する誘導体の原料としても用いられている。
 アルデヒドの製造方法としては、旧来よりアルコールを原料とした脱水素反応や酸化反応等が知られている。この中でも、脱水素反応は、酸化反応が発熱反応であるのに対して、吸熱反応であるため、その反応の熱的制御の容易さからアルデヒドの製造方法として多用されており、その触媒についても検討がなされている。
 例えば、特許文献1には、簡易なプロセスでありながら高収率で製造することを目的として、アルコールを原料としてアルデヒドを製造する際に用いる、アルデヒド製造用フィルム型脱水素反応触媒の存在下、アルコールを反応させるアルデヒドの製造方法が開示されている。
 特許文献2には、収率及び選択率を向上させることを目的として、200~280℃の温度および10mbar~1barの圧力において、銅/亜鉛酸化物触媒の存在下、脂肪アルコールを連続的に脱水素するアルデヒドの製造方法が開示されている。
特開2005-342675号公報 特表2004-501881号公報
 気相反応によるアルコールの脱水素反応によるアルデヒドの製造において、生成したアルデヒドが、触媒からの気化が遅く、触媒上の活性点に長時間滞留することにより、原料のアルコールや生成したアルデヒドとの多量化などの副反応を起こすため、アルデヒド選択性が低下するという問題がある。さらに、前記のように副生成物や原料に含まれる不純物など揮発しにくい成分が触媒上に蓄積して、触媒が失活してしまい、アルコール転化率が早期に低下してしまうという問題があった。これに対し、前記特許文献1及び2の方法を用いたとしても、持続的に高いアルコール転化率を維持し、アルデヒド選択性を向上させるためには不十分であった。
 本発明の課題は、アルデヒド選択性にも優れ、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができるアルデヒドの製造方法を提供することである。
 本発明者らは、転化率の低下に影響する要因が、原料の混合ガスと触媒の状態にあると考えて検討を行った。その結果、第1級アルコールの脱水素反応を行うアルデヒドの製造において、アルコール分圧50kPa以下であるガスを原料とし、フィルム型脱水素触媒を用いることで、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができ、得られるアルデヒドの選択性をも良好にすることができることを見出した。
 すなわち、本発明は、気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含有する、前記第1級アルコールの分圧が50kPa以下である混合ガスを、支持体上に薄膜の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒と接触させ、前記混合ガス中の前記第1級アルコールを脱水素し、アルデヒドを得るアルデヒドの製造方法を提供する。
 本発明によれば、アルデヒド選択性にも優れ、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができるアルデヒドの製造方法を提供することができる。
実施例1において用いる反応装置を示すブロック図である。
 本発明のアルデヒドの製造方法は、気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含有する、前記第1級アルコールの分圧が50kPa以下である混合ガスを、支持体上に薄膜の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒と接触させ、前記混合ガス中の前記第1級アルコールを脱水素し、アルデヒドを得る方法である。
 本発明の製造方法により、アルデヒド選択性にも優れ、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができる理由は、次のように考えられる。
 本発明において、支持体上に薄膜の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒を用いることにより、深い細孔を有する他の固体触媒と比較して触媒内の滞留時間が短くなる。この結果、生成したアルデヒドと他分子や触媒との接触が抑制されると考えられる。更に、本発明において、第1級アルコールを気化させて触媒と接触させることにより、第1級アルコールの体積あたりの濃度が低くなり、多分子が関与する副反応が起こりにくくなる。これらの理由により、本発明によれば、高いアルデヒド選択性が得られたものと考えられる。
 また、本発明においては、気化させた第1級アルコールを不活性ガスと混合し、低いアルコール分圧で脱水素触媒と接触させることにより、不活性ガスが触媒上に生成した高分子量成分の前駆体となる化合物や原料中の不純物と衝突することで、高分子量成分の前駆体となる化合物や原料中の不純物の触媒からの脱離が促進され、触媒の失活が抑制されると考えられる。このため、本発明によれば、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができると考えられる。
 本発明において、脱水素反応に供する混合ガスは、気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含有する。
 気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含む混合ガスは、気化させた第1級アルコールと不活性ガスを混合する方法、気化前(すなわち液体)の第1級アルコールと不活性ガスを混合した後に第1級アルコールを気化させる方法等により得ることができる。第1級アルコールと不活性ガスを均一に混合する観点から、前記混合ガスは、気化させた第1級アルコールと不活性ガスを混合して得るのが好ましい。
 第1級アルコールは、加熱、減圧などの手段によって、予め気化させることが好ましい。気化させる条件としては、加熱によることが好ましく、200~500℃で加熱することがより好ましい。加熱する時間は、反応に悪影響を及ぼさなければ、特に制限されないが、アルコールへの不要な加熱を避けつつ、気化を促進する観点から、10秒~2時間が好ましく、5分~1時間が更に好ましい。
 加熱する場合、第1級アルコールを容器に入れ、それを加熱することができる。加熱するための容器は、反応に悪影響を及ぼさないものであれば、特に限定されないが、熱源を付したステンレス管や、油浴を設置したフラスコなどの円筒管あるいは球状の容器が挙げられ、加熱の効率の観点から、ステンレス管が好ましい。
 気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含む混合ガスにおける第1級アルコールの分圧は、触媒の失活を抑制する観点から、50kPa以下であり、30kPa以下が好ましい。また、効率的にアルデヒドを得る観点から、第1級アルコール分圧は、1kPa以上が好ましく、5kPa以上がより好ましい。また、副生成物の触媒からの脱離を促進し、触媒の失活を抑制する観点および、効率的にアルデヒドを得る観点から、混合ガス中の気化させた第1級アルコールの分圧は、1~50kPaが好ましく、5~30kPaがより好ましい。
 本発明においては、前記のような混合ガスを、フィルム型脱水素触媒と接触させ、前記混合ガス中の前記第1級アルコールを脱水素する。混合ガスをフィルム型脱水素触媒と接触させる方法としては、例えば、混合ガスを、フィルム型脱水素触媒を充填した反応器を通過させ、その反応器中で脱水素させる方法が挙げられる。なかでも、前記混合ガスを、フィルム型脱水素触媒を充填した反応器に連続的に流通させる方法が好ましい。
 前記反応器としては、管状の流通式反応器や、槽型反応器等が挙げられ、生成したアルデヒドをすばやく反応器外に排出する観点から、管状の流通式反応器が好ましい。
 管状の流通式反応器を用いる場合、管内部のフィルム型脱水素触媒に混合ガスを供給しながら生成物を連続的に回収する流通式反応器によって、単回流通もしくは循環供給して連続あるいはバッチ式で反応を進行させることが好ましい。また、混合ガスの供給方法としては、アップフローおよびダウンフローいずれでも良いが、アルコール転化率の観点から、ダウンフローが好ましい。また、槽型反応器を用いる場合、内部にフィルム型脱水素触媒を設置し、必要に応じ攪拌下に、連続あるいはバッチ式で反応を進行させる事ができる。
 脱水素反応の温度は、アルコール転化率の観点から、200~300℃で行うことが好ましく、230~270℃で行うことがより好ましい。また、脱水素反応の温度は、アルコール転化率の観点から、200℃以上が好ましく、230℃以上がより好ましい。また、同様の観点から、脱水素反応の温度は、300℃以下が好ましく、270℃以下がより好ましい。
 脱水素反応の圧力は、生成物を気化させる観点から、10~102kPaが好ましく、原料のアルコールの炭素数が10以下である場合には80~102kPaが好ましく、101kPa、すなわち大気圧がより好ましく、炭素数が11以上である場合には13~60kPaが好ましい。
 以下、本発明に用いられる各成分について説明する。
 〔第1級アルコール〕
 本発明において、アルデヒドの原料として用いられるアルコールは、第1級アルコールである。
 前記アルコールの炭素数は、生成するアルデヒドの香料素材としての有用性の観点から、4~18が好ましく、4~15がより好ましく、6~12が更に好ましい。
 前記アルコールは、飽和脂肪族アルコールおよび不飽和脂肪族アルコールのいずれでもよいが、生成するアルデヒドの香料素材としての有用性の観点から、飽和脂肪族アルコールが好ましい。なかでも、炭素数4~18の飽和脂肪族アルコールが好ましく、炭素数4~15の飽和脂肪族アルコールがより好ましく、炭素数6~12の飽和脂肪族アルコールがさらに好ましい。
 前記アルコールは、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を有するものであり、生成するアルデヒドの香料素材としての有用性の観点から、直鎖状または分岐状のアルキル基を有するものが好ましく、直鎖状のアルキル基を有するものがより好ましい。なかでも、炭素数4~15の直鎖状または分岐状のアルキル基を有するものが好ましく、炭素数6~12の直鎖状のアルキル基を有するものが好ましい。
 前記アルコールの具体例としては、ブタノール、ヘキシルアルコール、イソヘキシルアルコール、オクチルアルコール、イソオクチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、3,5,5-トリメチルヘキシルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、3,7-ジメチルオクチルアルコール、2-プロピルヘプチルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、ゲラニオール、シクロペンチルメタノール、シクロペンテニルメタノール、シクロヘキシルメタノール、シクロヘキセニルメタノールなどを挙げることができる。なかでも、得られるアルデヒドの香料としての有用性の観点から、ヘキシルアルコール、イソヘキシルアルコール、オクチルアルコール、イソオクチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、3,5,5-トリメチルヘキシルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、3,7-ジメチルオクチルアルコール、2-プロピルヘプチルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコールおよびゲラニオールが好ましく、ヘキシルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコールおよびラウリルアルコールがより好ましく、オクチルアルコール、ウンデシルアルコールおよびラウリルアルコールがより好ましい。
 〔不活性ガス〕
 本発明において、不活性ガスは、混合ガスの圧力とアルコールの分圧を調整し、触媒上の活性点に生じた副生成物や原料中の不純物の除去のために用いられる。前記不活性ガスは、触媒との親和性や反応性の観点から、窒素、希ガス(第18族元素)が好ましく、窒素が好ましい。希ガスとしては、アルゴン、ヘリウム等が挙げられ、アルゴンが好ましい。
 〔フィルム型脱水素触媒〕
 本発明に用いられるフィルム型脱水素触媒は、フィルム状の形態の脱水素触媒であれば限定されないが、例えば、支持体上に厚さ1mm以下の触媒層を有する脱水素触媒である。この場合、触媒層細孔内の滞留を抑制し、高いアルデヒド選択性を得る観点から、フィルム状の形態の脱水素触媒層の厚みは、400μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましく、30μm以下が更に好ましい。また、フィルム状の形態の強度を確保し、強度面の耐久性を得る観点から、フィルム状の形態の脱水素触媒層の厚みは、0.01μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。
 フィルム型脱水素触媒の構造としては、反応器形状に応じた形態の構造を選択することができる。例えば、フィルム型脱水素触媒は、管内壁面上に形成された脱水素触媒コーティング層、管内を複数の軸方向流通路に間仕切る薄板状に成形した脱水素触媒等が挙げられ、これらはいずれも、管状の流通式反応器に好適に用いることができる。また、フィルム型脱水素触媒は、槽内部に設置された開放型フィン状平板の表面に形成された脱水素触媒コーティング層等でもよく、このようなフィルム型脱水素触媒は、槽型反応器の場合に好適に用いることができる。反応原料の供給及び生成物の回収が起こる触媒体表面をできるだけ広く設け、反応を効率よく進行させる観点から、内径数mm~数十mmの管を束ねた集合体や、セル密度が1平方インチ当り数十~数百セルのハニカム構造体の内壁面上に、フィルム型脱水素触媒を設けたものが好ましい。
 フィルム型脱水素触媒を前記のような構造に形成するためには、薄い触媒層と高い機械的強度を両立する観点から、触媒活物質を支持体表面に固定化することが好ましい。
 支持体としては、金属その他剛性を有する素材が好ましく、具体的には、金属箔、炭素コンポジット、粘土等が挙げられ、なかでも金属箔が好ましい。金属箔としては銅箔、ステンレス箔、アルミ箔等が好ましく、銅箔およびステンレス箔がより好ましい。
 フィルム型脱水素触媒としては、例えば、支持体上に触媒活物質とバインダーの混合物を塗工し、そのバインダーを硬化することにより、触媒活物質を支持体上に固定したものが挙げられる。
 ここで用いられるバインダーとしては、高分子あるいは無機化合物が挙げられ、具体的には、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリ四フッ化エチレンやポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂等の高分子化合物、あるいはシリカ、アルミナ等の無機化合物ゾル等が挙げられる。
 また、本発明において、フィルム型脱水素触媒は、支持体上に、粉末触媒と、バインダーとしてケイ素含有樹脂とを含有する薄膜状の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒であるのが好ましい。この場合、形態は、薄膜状の形態であれば限定されないが、例えば、支持体上に厚さ1mm以下の触媒層を有する。この場合、触媒層細孔内の滞留を抑制し、高いアルデヒド選択性を得る観点から、フィルム状の形態の脱水素触媒層の厚みは、400μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましく、30μm以下が更に好ましい。また、フィルム状の形態の強度を確保し、強度面の耐久性を得る観点から、フィルム状の形態の脱水素触媒層の厚みは、0.01μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。
 本発明において、フィルム型脱水素触媒が、支持体上に、粉末触媒と、バインダーとしてケイ素含有樹脂とを含有する薄膜状の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒である場合、フィルム型脱水素触媒のバインダーとして用いられるケイ素含有樹脂は、微細な結晶である触媒活物質よりも、より平滑な表面を有する触媒担体との親和性が高いため、バインダーと触媒担体とが吸着することにより強固に固定化されると考えられる。この結果、バインダーによる触媒活物質の表面の被覆を避けつつ、粉末触媒を支持体上に固定化することができるため、粉末触媒の高い初期転化率が得られるものと考えられる。
 また、フィルム型脱水素触媒が、支持体上に、粉末触媒と、バインダーとしてケイ素含有樹脂とを含有する薄膜状の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒である場合、バインダーとして用いられるケイ素含有樹脂は、更に耐熱性や耐薬品性に優れるため、他の樹脂に比べて、高温でアルコールを供給する反応条件下においても、長時間に亘って粉末触媒の支持体への固定を維持することができるものと考えられる。この結果、粉末触媒の比表面積が大きい薄膜の状態が長時間維持されると考えられる。さらに、前記のように触媒担体とケイ素樹脂とが吸着するため、触媒担体の表面をケイ素含有樹脂が十分に被覆しており、触媒担体に由来する副反応を防止することが可能となり、副反応が抑制されることで高分子量成分等の不純物の生成が抑制されると考えられる。これらの理由により、フィルム型脱水素触媒が、支持体上に、粉末触媒と、バインダーとしてケイ素含有樹脂とを含有する前記フィルム型脱水素触媒である本発明によれば、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができると考えられる。
 バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有する前記フィルム型触媒の場合、触媒層の単位面積あたりの質量は、高いアルデヒド選択性を得る観点から、バインダーを含めて、好ましくは0.015g/m以上であり、より好ましくは1.5g/m以上である。また、バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有する前記フィルム型触媒の場合、触媒層の単位面積あたりの質量は、高いアルデヒド選択性を得る観点から、バインダーを含めて、好ましくは600g/m以下であり、より好ましくは75g/m以下である。また、バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有する前記フィルム型触媒の場合、触媒層の単位面積あたりの質量は、高いアルデヒド選択性を得る観点から、バインダーを含めて、好ましくは0.015g/m~600g/mであり、より好ましくは1.5g/m~75g/mである。
 バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有する前記フィルム型触媒の場合、触媒層の銅系触媒の単位面積あたりの質量は、高いアルデヒド選択性を得る観点から、好ましくは0.01g/m以上であり、より好ましくは1.1g/m以上である。また、バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有する前記フィルム型触媒の場合、触媒層の銅系触媒の単位面積あたりの質量は、高いアルデヒド選択性を得る観点から、好ましくは440g/m以下であり、より好ましくは55g/m以下である。また、バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有する前記フィルム型触媒の場合、触媒層の銅系触媒の単位面積あたりの質量は、高いアルデヒド選択性を得る観点から、好ましくは0.01g/m~440g/mであり、より好ましくは1.1g/m~55g/mである。
 バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有するフィルム型脱水素触媒としては、例えば、前記支持体上に前記粉末触媒と前記ケイ素含有樹脂との混合物を塗工し、前記ケイ素含有樹脂を硬化することにより、前記粉末触媒を支持体上に固定したものが挙げられる。前記混合物には、混合および均一化を促進するために溶媒を加えることもできる。
 前記溶媒は、粉末状触媒の触媒活性に悪影響を与えないものであればよく、バインダーの溶解性が良好なものが好ましく、また2種以上の溶媒を組み合わせて使用しても良い。
 前記溶媒としては、水、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭化水素類、ハロゲン化物類等が挙げられ、水、アルコール類、ケトン類、エーテル類が好ましく、アルコール類、ケトン類がより好ましい。
 アルコール類としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール等が挙げられ、メタノール、エタノール、イソプロパノールが好ましい。
 ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン等が挙げられ、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが好ましい。
 バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有するフィルム型脱水素触媒の場合、用いられるバインダーは、高いアルコール転化率を得る観点から、ケイ素含有樹脂である。
 ケイ素含有樹脂としては、ポリカルボシラン、ポリシロキサン、ポリボロシロキサン、ポリチタノシロキサン、ポリシラザン、ポリオルガノアミノシラン、ポリシラスチレン、ポリチタノカルボシラン、ポリジルコノカルボシラン、ポリオルガノシロキサンが挙げられ、アルコール転化率の観点から、ポリチタノカルボシラン、ポリオルガノシロキサンが好ましく、ポリチタノカルボシランがより好ましい。
 ポリチタノカルボシランは、ケイ素-酸素結合、ケイ素-炭素結合、チタン-酸素結合を有する樹脂である。ポリチタノカルボシランは、ポリカルボシランとチタンアルコキシドを反応させることにより得られ、主鎖部分はケイ素-酸素-チタン結合とケイ素-炭素結合-ケイ素とからなる樹脂である。具体的には、ポリチタノカルボシランは、ポリカルボシランのポリマー鎖の一部の単位構造がチタンアルコキシドに置き換わるか、ポリカルボシランのポリマー鎖にチタンアルコキシドがペンダント側鎖として結合するか、2個以上のポリカルボシラン同士が、チタンアルコキシドにより架橋された構造を有する。前記ポリカルボシランは、一般式-(SiRR’-CH)-で表される主鎖骨格を有し(式中、RおよびR’は置換基である)、前記チタンアルコキシドは、一般式Ti(OR’’)で表される(式中、R’’は置換基である)。
 ケイ素原子にケイ素-炭素結合によって結合した置換基(前記RおよびR’)としては、アルキル基、アリール基、ビニル基等が挙げられ、アルキル基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましく、アルキル基とアリール基の併用が更に好ましい。
 前記アルキル基としては、炭素数1~18のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、炭素数1~3のアルキル基が更に好ましい。具体的には、前記アルキル基としては、メチル基、エチル基等が挙げられ、メチル基が好ましい。
 前記アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~16のアリール基がより好ましく、炭素数6~10のアリール基が更に好ましい。具体的には、前記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、フェニル基が好ましい。
 前記アルキル基、アリール基およびビニル基は置換基により更に置換されていてもよく、該置換基としては、水酸基、アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
 ポリオルガノシロキサンは、ケイ素-酸素結合とケイ素-炭素結合を有する樹脂であり、主鎖部分はケイ素-酸素結合からなる樹脂である。側鎖部分はケイ素原子に結合した置換基であり、前記置換基はケイ素-酸素結合またはケイ素-炭素結合を介して主鎖部分に結合している。
 ケイ素原子にケイ素-炭素結合によって結合した置換基としては、アルキル基、アリール基、ビニル基等が挙げられ、アルキル基、アリール基が好ましく、アルキル基がより好ましく、アルキル基とアリール基の併用が更に好ましい。
 前記アルキル基としては、炭素数1~18のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、炭素数1~3のアルキル基が更に好ましい。具体的には、前記アルキル基としては、メチル基、エチル基等が挙げられ、メチル基が好ましい。
 アリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、炭素数6~16のアリール基がより好ましく、炭素数6~10のアリール基が更に好ましい。具体的には、前記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、フェニル基が好ましい。
 前記のアルキル基、アリール基、ビニル基等は置換基により更に置換されていてもよく、該置換基としては、水酸基、アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
 ケイ素原子にケイ素-酸素結合によって結合した置換基としては、水酸基、アルコキシ基等が挙げられる。
 バインダーとしてケイ素含有樹脂を含有するフィルム型脱水素触媒において用いられるケイ素含有樹脂は、直鎖状構造、分岐状構造、環状構造等を有するものを使用することができるが、バインダーとして、粉末触媒を固定化する観点から、架橋構造を有するものが好ましい。
 架橋構造は、一部に反応性を有する置換基を有するケイ素含有樹脂を用いて、支持体上に粉末触媒である触媒活物質とバインダーの混合物を塗工したのち、架橋構造を形成することが好ましい。架橋構造を形成する方法としては、加熱または光照射が挙げられ、揮発成分を除去する観点から、加熱が好ましい。
 架橋構造を形成するための加熱は、空気、水蒸気または窒素、アルゴン等の不活性ガス等を加熱した熱媒体を吹き付ける方法が好ましく用いられ、その他には、赤外線や遠赤外線等輻射熱を利用する方法、電磁波による誘導電流を用いた加熱方式等が挙げられ、これらを組み合わせて用いることもできる。熱媒体としては、空気または窒素が好ましい。
 架橋構造を形成するための加熱条件としては、60~400℃、好ましくは100~360℃、より好ましくは150~320℃の温度で、10分~5時間、好ましくは30分~4時間、より好ましくは45分~3時間、熱媒体を吹き付けることが好ましい。
 前記粉末触媒と前記ケイ素含有樹脂の重量比は、前記粉末触媒:前記ケイ素含有樹脂=85:15~15:85が好ましく、前記粉末触媒:前記ケイ素含有樹脂=83:17~50:50がより好ましく、前記粉末触媒:前記ケイ素含有樹脂=80:20~60:40がさらに好ましい。
 フィルム型脱水素触媒を得る方法としては、管状、平板状あるいはハニカム状等の支持体表面に、触媒活物質を含むコーティング層を形成してフィルム型脱水素触媒を得る方法が挙げられる。この時のコーティング方法としては、従来公知の方法を用いる事ができ、例えばスパッタ等の物理蒸着法、化学蒸着法、溶液系からの含浸法の他に、触媒活物質とバインダとの混合物をバーコータ、ブレード、スプレイ、ディップ、スピン、グラビア、ダイコーティング等を用いて塗工する方法等が挙げられる。
 (粉末触媒)
 本発明の触媒活物質は、粉末触媒の形態として用いることが好ましい。
 前記粉末触媒は、触媒活物質のみが粉末状になっているものでもよいが、担体に担持されていることが好ましい。前記担体としては、アルミニウム、亜鉛、ケイ素、チタン等の酸化物及び水酸化物、ゼオライト、並びにシリカ-アルミナからなる群から選ばれるのが好ましく、アルコール転化率の観点から、亜鉛またはアルミニウムの酸化物または水酸化物がより好ましく、亜鉛の酸化物またはアルミニウムの酸化物もしくは水酸化物が更に好ましい。
 好適に用いられる粉末触媒は、アルコール転化率の観点から、活性種としての銅を含むことが好ましく、すなわち銅系粉末触媒であることが好ましい。銅系粉末触媒としては、銅単独、銅に他の金属元素を含む2成分或いは3成分以上であることが好ましい。また、銅系粉末触媒に含まれる他の金属元素としては、鉄、亜鉛、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン等が好ましく、アルデヒド選択率および環境性や安全性の観点から、鉄および亜鉛がより好ましく、鉄が更に好ましい。銅系粉末触媒としては、CuFeAl、CuZn等が好ましい。
 前記粉末触媒としては、担体も含めた組成として、銅-鉄-アルミニウム(CuFeAl)を含有する触媒が好ましく、触媒を構成する元素の原子比率が(銅/鉄/アルミニウム)=1/0.4~2.5/0.5~5.0であることが好ましく、1/0.5~1.0/1.5~3.5であることがより好ましい。また、前記粉末触媒としては、担体も含めた組成として、銅-亜鉛(CuZn)を含有する触媒も好ましく、触媒を構成する元素の原子比率が(銅/亜鉛)=1/0.5~2.0であることが好ましく、1/0.7~1.4であることがより好ましい。
 (粉末触媒の製造)
 前記粉末触媒は、脱水素を促進できるものであれば、製造方法に制限はないが、触媒の好適な態様である銅-鉄-アルミニウムを含有する触媒は、以下の第一工程から第三工程までをこの順に行う方法によって製造することが好ましい。
 (第一工程)
 第一工程は、アルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、鉄の酸化物及び水酸化物、ゼオライト、並びにシリカ-アルミナからなる群から選ばれる少なくとも一種(以下担体と記す)を水性媒体中に懸濁させ、その懸濁液中において水溶性銅塩及び水溶性鉄塩とアルカリ物質とを反応させることによって担体表面上に銅化合物及び鉄化合物を沈澱させる工程である。
 まず、水溶性銅塩及び水溶性鉄塩を原子比でCu/Fe=1/0.4~2.5になるように水に溶解させ、この水溶液に担体を原子比でCu/担体金属原子=1/0.1~3.0になるように懸濁させる。この懸濁液を60~120℃に加熱し、銅及び鉄のイオンの全当量数に相当する量のアルカリ物質の水溶液を加えて、銅化合物及び鉄化合物を触媒担体表面上に沈澱させる。
 本発明に用いられる水溶性銅塩としては、硫酸第二銅、塩化第二銅、硝酸第二銅等が挙げられ、これらの混合物を使用してもよい。本発明に用いられる水溶性鉄塩としては、硫酸第一鉄、塩化第一鉄、硝酸第一鉄等が挙げられ、これらの混合物を使用してもよいが硫酸第一鉄を用いるのが経済面より好適である。
 本発明に用いられるアルカリ物質としては例えばアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩等が挙げられる。懸濁液へのアルカリ物質の添加方法については特に制限はないが、操作性を考慮して通常これらのアルカリ物質は水溶液にて添加される。アルカリ物質としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を用いる場合、沈澱触媒の濾過性を損なわないためにもゆっくりと滴下することが望ましい。本発明においてはアルカリ金属の炭酸塩を用いるのが好適である。これらのアルカリ物質の濃度は任意に選べるが、触媒の生産性を考慮した場合、高濃度の沈澱剤を用いることもできる。例えば炭酸ソーダの場合、20~23質量%の濃度の水溶液が適当である。
 第一工程に使用される担体としてのアルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、鉄の酸化物及び水酸化物、ゼオライト、並びにシリカ-アルミナからなる群から選ばれる少なくとも一種は反応槽中で調製後、そのまま用いても良く、予め別途調製された物を用いても良い。これら担体は粒子径の比較的揃った物を用いるのが好ましい。担体の粒子径は平均粒径にて0.1μm~500μm、好ましくは0.4μm~50μmである。反応槽内で担体を調製する方法として、担体として使用する量の第二鉄塩、例えば硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩等を水に溶解させた後、鉄イオンの当量数に相当する量のアルカリ金属の炭酸塩、例えば炭酸ナトリウム水溶液を60℃以上の温度で滴下し、中和する方法がある。この方法の場合、生成した沈澱を精製する事なく、このスラリー中に銅塩及び鉄塩を仕込むことにより連続して第一工程を行うことが出来る。ここで均一な物性を持った担体を用いた場合、より性能の安定した触媒が製造できる。従って工業的スケールでの製造には均一な物性を有する担体の使用がより有利である。
 (第二工程)
 第二工程は、第一工程にて得られた懸濁液中にて水溶性アルミニウムとアルカリ物質とを反応させることによって、第一工程にて得られた懸濁液中に存在する固体粒子表面上にアルミニウム化合物を沈澱させる工程である。
 第一工程で得られた懸濁液中に、(イ)水溶性アルミニウム塩(但しこの場合のAl量は第一工程にて使用した水溶性銅塩に対し原子比でCu/Al=1/0.1~5.0、好ましくは1/0.5~3.0になる量である)の水溶液と、(ロ)前記(イ)に記載したアルミニウムイオンの当量数に相当する量のアルカリ物質を滴下し、懸濁液の温度を60~120℃に保持しつつアルミニウム化合物を沈澱させることによって行う。
 前記(イ)に記載の水溶性アルミニウム塩としては、例えば硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、各種明礬が挙げられるが、その中でも硫酸アルミニウムが好適である。またこれらの混合物を使用しても良い。
 前記の(ロ)に記載のアルカリ物質の例としては、同様に第一工程に使用されるアルカリ物質が挙げられる。その添加方法は操作性の点より水溶液にて加えるのが好ましい。その濃度は特に限定されないが、経済的な面より20質量%程度の水溶液とすることが好ましい。アルカリ物質の添加方法は懸濁液のpHの急激な変化を防止するために、前記(イ)に記載の水溶液と(ロ)に記載のアルカリ物質またはその水溶液とを同時に懸濁液へ添加することが好ましい。
 第二工程の実施態様の例を挙げれば次の通りである。(a)アルミニウム化合物のみを沈澱させる。(b)アルミニウム化合物と銅化合物とを同時に沈澱させる。(c)第一段階でアルミニウム化合物と銅化合物とを同時に沈澱させて、次いで第二段階でアルミニウム化合物を沈澱させる。(d)これらの工程の組み合わせを複数回繰り返して行なう。以上述べた方法にて得られた懸濁液についてpHを7.0以上に調節した後、0~8時間熟成を行なう。
 (第三工程)
 第三工程では第二工程で得られた沈澱物を常法により分離し、水洗し、得られたスラリー又は粉体を乾燥及び焼成する。焼成温度は通常100℃以上1200℃以下の範囲であり、好ましくは400℃以上900℃以下である。焼成時間は特に制限されないが、経済的には10時間以下が良い。焼成を終了したものは粉砕してもよいが、粉砕することなく直ちに触媒として使用することもできる。
 上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下のアルデヒド製造方法を開示する。
 <1> 気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含有する、前記第1級アルコールの分圧が50kPa以下である混合ガスを、支持体上に薄膜の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒と接触させ、前記混合ガス中の前記第1級アルコールを脱水素し、アルデヒドを得るアルデヒド製造方法。
 <2> 前記脱水素触媒が、活性種として銅を含み、好ましくは銅単独、銅に他の金属元素を含む2成分あるいは3成分以上であり、より好ましくはCuFeAlまたはCuZnである前記<1>に記載のアルデヒド製造方法。
 <3> 前記脱水素触媒が、活性種として、更に鉄、亜鉛、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン等を含み、好ましくは亜鉛または鉄を含み、より好ましくは鉄を含む前記<2>に記載のアルデヒド製造方法。
 <4> 不活性ガスが窒素または希ガス(例えば、アルゴン、ヘリウム等、好ましくはアルゴン)、好ましくは窒素を含有する、前記<1>~<3>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <5> 反応温度が、200℃以上であり、好ましくは230℃であり、300℃以下であり、好ましくは270℃以下であり、好ましくは200~300℃であり、好ましくは230~270℃である前記<1>~<4>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <6> 反応圧力が10~102kPaである、前記<1>~<5>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <7> 前記脱水素触媒が、担体に担持されている前記<2>~<6>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <8> 前記担体が、アルミニウム、亜鉛、ケイ素またはチタンの酸化物及び水酸化物、ゼオライト、並びにシリカ-アルミナからなる群から選ば、好ましくは亜鉛またはアルミニウムの酸化物または水酸化物、より好ましくは亜鉛の酸化物またはアルミニウムの酸化物もしくは水酸化物である前記<7>に記載のアルデヒドの製造方法。
 <9> 前記脱水素触媒が、担体も含めた組成として、CuFeAl(銅/鉄/アルミニウムの原子比率が、(銅/鉄/アルミニウム)=1/0.4~2.5/0.5~5.0が好ましく、1/0.5~1.0/1.5~3.5がより好ましい)またはCuZn(好ましくは、銅/亜鉛の原子比率が、(銅/亜鉛)=1/0.5~2.0が好ましく、1/0.7~1.4がより好ましい)である前記<7>または<8>に記載のアルデヒド製造方法。
 <10> 前記第1級アルコールの分圧が、50kPa以下であり、好ましくは30kPa以下であり、より好ましくは15kPa以下である前記<1>~<9>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <11> 前記第1級アルコールの分圧が、1kPa以上であり、好ましくは5kPa以上である前記<1>~<10>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <12> 第1級アルコールの炭素数が、4~18、好ましくは4~15、より好ましくは6~12である前記<1>~<11>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <13> 第1級アルコールが、炭素数4~18の飽和脂肪族アルコールであり、好ましくは炭素数4~15の飽和脂肪族アルコールであり、より好ましくは炭素数6~12の飽和脂肪族アルコールである、前記<1>~<12>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <14> 第1級アルコールが、直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基を有するものであり、好ましくは直鎖状または分岐状のアルキル基を有するものであり、より好ましくは直鎖状のアルキル基を有するものであり、さらに好ましくは炭素数4~15の直鎖状または分岐状のアルキル基を有するもの、よりさらに好ましくは炭素数6~12の直鎖状のアルキル基を有するものである、前記<1>~<13>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <15> 前記第1級アルコールの炭素数が10以下であり、反応圧力が80~102kPa、好ましくは101kPaである、前記<1>~<12>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <16> 前記第1級アルコールの炭素数が11以上であり、反応圧力が13~60kPaである、前記<1>~<12>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <17> 前記支持体が、金属その他剛性を有する素材であり、例えば、金属箔、炭素コンポジット、粘土等であり、好ましくは金属箔(好ましくは、銅箔、ステンレス箔、アルミ箔等であり、より好ましくは銅箔およびステンレス箔である)である前記<1>~<16>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <18> 前記脱水素触媒が、支持体上に、粉末触媒と、バインダーとしてケイ素含有樹脂とを含有する薄膜状の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒である前記<1>~<17>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <19> 前記ケイ素含有樹脂が、ポリカルボシラン、ポリシロキサン、ポリボロシロキサン、ポリチタノシロキサン、ポリシラザン、ポリオルガノアミノシラン、ポリシラスチレン、ポリチタノカルボシラン、ポリジルコノカルボシラン、またはポリオルガノシロキサンであり、好ましくはポリオルガノシロキサン又はポリチタノカルボシランであり、より好ましくはポリチタノカルボシランである前記<1>~<18>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <20> 前記粉末触媒と前記ケイ素含有樹脂の重量比が、前記粉末触媒:前記ケイ素含有樹脂=85:15~15:85であり、好ましくは83:17~50:50であり、より好ましくは80:20~60:40である前記<1>~<19>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <21> 前記触媒層の厚みが、1mm以下であり、好ましくは400μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは50μm以下であり、よりさらに好ましくは30μm以下であり、好ましくは0.01μm以上であり、より好ましくは1μm以上である、前記<1>~<20>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <22> 前記フィルム型脱水素触媒が、前記支持体上に前記粉末触媒と前記ケイ素含有樹脂との混合物を塗工し、前記ケイ素含有樹脂を硬化することにより、前記粉末触媒を支持体上に固定したものである、前記<1>~<21>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 <23> 前記ガスを脱水素触媒と接触させる工程が、前記ガスを、前記フィルム型脱水素触媒を充填した反応器に連続的に流通させることにより行われる、前記<1>~<22>のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
 以下の実施例、比較例において、「%」は特記しない限り「質量%」である。
 [アルコール転化率およびアルデヒド選択率]
 アルコール転化率およびアルデヒド選択率は次の式に従って算出した。表1には、10時間目の生成物のアルコール転化率およびアルデヒド選択率を示す。いずれも値が大きい方が良好である。
 アルコール転化率[%]=100-[アルコールのGC面積%]
 アルデヒド選択率[%]=[アルデヒドのGC面積%]/(100-[アルコールのGC面積%])
 [アルデヒド生産速度]
 アルデヒド生産速度は次の式に従って算出した。式中、アルコール転化率およびアルデヒド選択率はアルコール供給開始10時間目の値である。アルデヒド生産速度は大きいほうが単位時間あたりのアルデヒド生産量が大きくなるため、良好である。
 アルデヒド生産速度[g/時間]=[アルコール供給速度[g/時間]]×[アルコール転化率[%]]/100×[アルデヒド選択率[%]]/100
 [転化率低下速度と転化率維持時間]
 触媒単位量あたりの転化率維持時間は、まず、アルコール供給開始10時間目の生成物のアルコール転化率と20時間目の生成物のアルコール転化率を前記の方法で算出し、次の式に従って転化率低下速度を求めた。
 転化率低下速度[%/時間]=([10時間目の生成物のアルコール転化率[%]]-[20時間目の生成物のアルコール転化率[%]])/10[時間]
 次に、次の式に従って算出した。触媒単位質量あたりの転化率維持時間は、値が大きい方が長時間に亘り、高い転化率を維持することができ、良好である。
 転化率維持時間[時間/g]=[10時間目の生成物のアルコール転化率[%]]/[転化率低下速度[%/時間]]/[触媒充填量[g]]
 [アルデヒドの製造]
 製造例1(フェノール樹脂をバインダーとするフィルム型脱水素触媒の製造)
 (粉末触媒製造工程)
 還流冷却器を備えた反応器に、水(300g)、CuSO・5HO(48g)、FeSO・7HO(59g)および水酸化アルミニウム(昭和電工製ハイジライトH-32、12.14g)を入れ、攪拌しながら温度を95℃に上昇させた。混合物の温度を95~97℃に保ちながら1時間保持した(Cu/Fe(原子比)=1/0.75、Cu/水酸化アルミニウムのアルミニウム(原子比)=1/0.7)。次いでこの温度を保ちながら、この混合物へ、NaCO(44.8g、銅および鉄のイオンの全当量数に対し、1当量)を水(150g)に溶解させた溶液(23質量%)を80分かけて滴下した。混合物中に視認できた青緑色の沈殿が徐々に褐色に変化し、最終的に黒色となった。
 この混合物の温度を95~97℃に保ちながら、CuSO・5HO(4.8g)、Al(SO・16HO(46.8g)を水(109.2g)に溶解させた溶液1(Cu/Fe(原子比)=1/0.75、Cu/水酸化アルミニウムのアルミニウム(原子比)=1/0.7)とNaCO(27.6g)を水(98.2g)に溶解させた溶液2(22質量%、銅および鉄のイオンの全当量数に対し、1当量)の混合物への滴下を同時に始めた。溶液1は60分、溶液2は30分かけて滴下を完了した。この混合物へAl(SO・16HO(23.4g)を水(53.5g)に溶解させた溶液を30分かけて滴下した(Cu/水酸化アルミニウムのアルミニウム(原子比)=1/2.1)。この混合物へ更に10質量%NaOH水溶液を滴下し、混合物のpHを10.5に調整した。混合物の熟成を1時間行った。熟成終了後、混合物を吸引ろ過し、沈殿物を得た。得られた沈殿物を450mLの水で3回洗った後、750℃で1時間空気中で焼成し、銅系粉末触媒(担体:昭和電工製ハイジライトH-42M、担体の粒子径:1μm、銅/鉄/アルミニウム=1/0.75/2.8)を得た。
 以下の製造例において、バインダの質量は固形分の質量である。
 (フィルム型脱水素触媒製造工程)
 前記粉末触媒製造工程で得られた銅系粉末触媒80質量部、バインダとしてフェノール樹脂(日本合成化工製N210)20質量部、およびメチルエチルケトン60質量部を共にボールミル混合して塗料を得た。銅箔(厚さ40μm、幅15cm×33cm)(支持体)の片面上に前記塗料をバーコータにより塗工した。得られた銅箔上の触媒層塗料を130℃で1分間乾燥してから窒素雰囲気下250℃で1時間加熱して、塗料中のバインダの硬化を行った。銅箔の別の面上に、前記と同様、触媒層塗料を塗工し、前記と同様に乾燥し、加熱した。その結果、厚さ17μmの触媒層を前記銅箔の両面に固定化した、フィルム型脱水素触媒を得た。触媒層の単位面積あたりの質量は、バインダを含めて21.1g/m(銅系触媒は16.9g/m)であった。
 製造例2(ペレット型触媒の製造)
 前記製造例1における粉末触媒製造工程にて得られた銅系粉末触媒を、φ4.8mm×高さ4.7mmの円柱状に打錠成形し、ペレット型触媒を得た。
 製造例3(フェノール樹脂をバインダーとするフィルム型脱水素触媒の製造)
 前記製造例1の粉末触媒製造工程で得た銅系粉末触媒の代わりに銅/亜鉛触媒(日揮触媒化成製X213、銅/亜鉛=1/0.9)を用いた以外は製造例1のフィルム型脱水素触媒製造工程と同様にフィルム型脱水素触媒を製造した。触媒層の単位面積あたりの質量は、バインダを含めて21.1g/m(銅系触媒は16.9g/m)であった。
 製造例4(ポリオルガノシロキサンをバインダーとするフィルム型脱水素触媒の製造)
 製造例1の前記粉末触媒製造工程で得られた銅系粉末触媒75質量部、バインダーとしてシリコンレジン(ポリオルガノシロキサン)(東レ・ダウコーニング株式会社製、製品名「SH805」)25質量部、およびメチルエチルケトン60質量部を共にボールミル混合して塗料を得た。銅箔(厚さ40μm、幅15cm×25cm)(支持体)の片面上に前記塗料をバーコータにより塗工した。得られた銅箔上の触媒層塗料を130℃で1分間乾燥してから窒素雰囲気下250℃で90分間加熱して、塗料中のバインダーの硬化を行った。銅箔の別の面上に、前記と同様、触媒層塗料を塗工し、前記と同様に乾燥し、加熱した。その結果、厚さ20μmの触媒層を前記銅箔の両面に固定化した、フィルム型脱水素触媒を得た。触媒層の単位面積あたりの質量は、バインダーを含めて20.3g/m、触媒層の銅系触媒の単位面積あたりの質量は15.2g/mであった。得られたフィルム型脱水素触媒において、シリコンレジンは架橋構造を形成していた。
 製造例5(ポリチタノカルボシランをバインダーとするフィルム型脱水素触媒の製造)
 前記製造例4のシリコンレジンの代わりにポリチタノカルボシラン(宇部興産株式会社製、製品名「VN-100」)を用い、窒素雰囲気下の代わりに空気雰囲気下でバインダーの硬化を行った以外は、製造例4のフィルム型脱水素触媒製造工程と同様にしてフィルム型脱水素触媒を製造した。触媒層の単位面積あたりの質量は、バインダーを含めて27.6g/m、触媒層の銅系触媒の単位面積あたりの質量は20.7g/mであった。得られたフィルム型脱水素触媒において、ポリチタノカルボシランは架橋構造を形成していた。
 製造例6(ポリアミドイミドをバインダーとするフィルム型脱水素触媒の製造)
 前記製造例4の銅系粉末触媒75質量部およびシリコンレジン(東レ・ダウコーニング株式会社製、製品名「SH805」)25質量部の代わりに銅系粉末触媒90質量部およびポリアミドイミド(東洋紡株式会社製、製品名「HR11NN」)10質量部を用い、触媒層塗料を130℃で1分間乾燥後に加熱を行わなかった以外は製造例4のフィルム型脱水素触媒製造工程と同様にしてフィルム型脱水素触媒を製造した。触媒層の単位面積あたりの質量は、バインダーを含めて18.6g/m、触媒層の銅系触媒の単位面積あたりの質量は16.7g/mであった。得られたフィルム型脱水素触媒において、ポリアミドイミドは架橋構造を形成していた。
 製造例7(ポリチタノカルボシランをバインダーとするフィルム型脱水素触媒の製造)
 前記製造例5の銅系粉末触媒の代わりに銅/亜鉛触媒(日揮触媒化成株式会社製、製品名「X213」、銅/亜鉛(原子比)=1/0.9)を用いた以外は製造例5のフィルム型脱水素触媒製造工程と同様にしてフィルム型脱水素触媒を製造した。触媒層の単位面積あたりの質量は、バインダーを含めて27.6g/m、触媒層の銅系触媒の単位面積あたりの質量は20.7g/mであった。得られたフィルム型脱水素触媒において、ポリチタノカルボシランは架橋構造を形成していた。
 [実施例1]
 (フェノール樹脂をバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたアルコール分圧10kPaでのn-オクチルアルデヒドの製造)
 製造例1で得たフィルム型脱水素触媒を波板状に折り曲げ加工した。この折り曲げ加工したフィルム型脱水素触媒と、平板状のフィルム型脱水素触媒とを交互に重ねて、ステンレス製反応管14(内径28mm、管長150mm、流通式反応器)に充填した(粉末触媒の触媒充填量3.2g)。この反応管14の入口部に気化管13(ステンレス製、内径2mm、管長1500mm)およびガス余熱部23を、出口部に冷却管16および分留器17を接続した(図1参照)。気化管13およびガス余熱部23を加熱部15を用いて320℃に12分間加熱し、オクチルアルコール(花王(株)製、製品名「カルコール0898」)を20g/時間で原料アルコール供給部11から原料アルコール供給管31を経て、窒素を31.8L/時間でガス供給部21からガス供給管32を経て、それぞれ反応管14へ供給した。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとの混合ガス中、オクチルアルコールの分圧は、10kPaである。
 その後、加熱部15により反応管14の内部温度を240℃まで昇温させた。この際、反応圧力は101kPaであった。反応管14内で生成した生成物は、生成物回収管33を経て、20℃に冷却している冷却器16へ到達した。この冷却器16を通過した生成物を、分留器17で分離し、液体生成物回収器34を経て経時的に採取し、n-オクチルアルデヒドを得た。得られた生成物の評価結果を表1に示す。
 [比較例1]
 (ペレット型触媒を用いたアルコール分圧10kPaでのn-オクチルアルデヒドの製造)
 製造例1で得たフィルム型脱水素触媒の代わりに製造例2で得たペレット型触媒(触媒充填量20g)を用い、反応温度240℃の代わりに230℃を用い、オクチルアルコールの供給速度を20g/時間の代わりに24g/時間を用い、窒素の供給速度を31.8L/時間の代わりに40.4L/時間を用いた以外は実施例1と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。得られた生成物の評価結果を表1に示す。
 [比較例2]
 (フェノール樹脂をバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたアルコール分圧101kPaでのn-オクチルアルデヒドの製造)
 窒素の供給速度の31.8L/時間を0L/時間とした以外は実施例1と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとの混合ガス中、オクチルアルコール分圧は、101kPaである。得られた生成物の評価結果を表1に示す。
 [実施例2]
 (フェノール樹脂をバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたアルコール分圧7kPaでのウンデシルアルデヒドの製造)
 製造例1で得たフィルム型脱水素触媒を波板状に折り曲げ加工した。この折り曲げ加工したフィルム型脱水素触媒と、平板状のフィルム型脱水素触媒とを交互に重ねて、ステンレス製反応管14(内径28mm、管長150mm、流通式反応器)に充填した(粉末触媒の触媒充填量3.2g)。この反応管14の入口部に気化管13(ステンレス製、内径2mm、管長1500mm)およびガス余熱部23を、出口部に冷却管16および分留器17を接続した(図1参照)。気化管13およびガス余熱部23を加熱部15を用いて320℃に12分間加熱し、ウンデシルアルコールを15g/時間で原料アルコール供給部11から原料アルコール供給管31を経て、窒素を12.0L/時間でガス供給部21からガス供給管32を経て、それぞれ反応管14へ供給した。この場合、気化させたウンデシルアルコールと窒素ガスとの混合ガス中、ウンデシルアルコール分圧は、7kPaである。
 その後、加熱部15により反応管14の内部温度を220℃まで昇温させた。この際、反応圧力は50kPaであった。反応管14内で生成した生成物は、生成物回収管33を経て、40℃に冷却している冷却器16へ到達した。この冷却器16を通過した生成物を、分留器17で分離し、液体生成物回収器34を経て経時的に採取し、ウンデシルアルデヒドを得た。得られた生成物の評価結果を表1に示す。
 [実施例3]
 (フェノール樹脂をバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたアルコール分圧7kPaでのn-オクチルアルデヒドの製造)
 製造例1で得たフィルム型脱水素触媒の代わりに製造例3で得たフィルム型脱水素触媒(粉末触媒の触媒充填量3.5g)を用い、オクチルアルコールの供給速度を20g/時間の代わりに12g/時間を用い、窒素の供給速度を31.8L/時間の代わりに27.7L/時間を用いた以外は実施例1と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとの混合ガス中、オクチルアルコール分圧は、7kPaである。得られた生成物の評価結果を表1に示す。
 [実施例4]
 (フェノール樹脂をバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたアルコール分圧40kPaでのn-オクチルアルデヒドの製造)
 窒素の供給速度を31.8L/時間の代わりに4.7L/時間を用いた以外は実施例1と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとの混合ガス中、オクチルアルコール分圧は、40kPaである。得られた生成物の評価結果を表1に示す。
 [比較例3]
 (フィルム型脱水素触媒を用いたアルコール分圧60kPaでのn-オクチルアルデヒドの製造)
 窒素の供給速度を31.8L/時間の代わりに2.0L/時間を用いた以外は実施例1と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとの混合ガス中、オクチルアルコール分圧は、60kPaである。得られた生成物の評価結果を表1に示す。
 実施例1~4および比較例1~3における反応条件および結果を、以下の表1にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
 表から、実施例の製造方法によれば、比較例の製造方法に比べて、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができることが確認できた。また実施例の製造方法によれば、得られたアルデヒドは、アルデヒド選択性にも優れることが確認できた。
 [実施例5]
 (ポリオルガノシロキサンをバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたn-オクチルアルデヒドの製造)
 製造例4で得たフィルム型脱水素触媒を波板状に折り曲げ加工した。この折り曲げ加工したフィルム型脱水素触媒と、平板状のフィルム型脱水素触媒とを交互に重ねて、ステンレス製反応管14(内径28mm、管長150mm、流通式反応器)に充填した(粉末触媒の触媒充填量2.9g)。この反応管14の入口部に気化管13(ステンレス製、内径2mm、管長1500mm)およびガス余熱部23を、出口部に冷却管16および分留器17を接続した(図1参照)。気化管13およびガス余熱部23を加熱部15を用いて320℃に12分間加熱し、オクチルアルコール(花王(株)製、製品名「カルコール0898」)を20g/時間で原料アルコール供給部11から原料アルコール供給管31を経て、窒素を31.8L/時間でガス供給部21からガス供給管32を経て、それぞれ反応管14へ供給した。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとを含むガス中、オクチルアルコール分圧は10kPaである。
 その後、加熱部15により反応管14の内部温度を240℃まで昇温させた。この際、反応圧力は101kPaであった。反応管14内で生成した生成物は、生成物回収管33を経て、20℃に冷却している冷却器16へ到達した。この冷却器16を通過した生成物を、分留器17で分離し、液体生成物回収器34を経て経時的に採取し、n-オクチルアルデヒドを得た。得られた生成物の評価結果を表2に示す。
 [実施例6]
 (ポリチタノカルボシランをバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたn-オクチルアルデヒドの製造)
 製造例4で得たフィルム型脱水素触媒の代わりに製造例5で得たフィルム型脱水素触媒(粉末触媒の触媒充填量4.0g)を用いた以外は実施例5と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとを含むガス中、オクチルアルコール分圧は10kPaである。得られた生成物の評価結果を表2に示す。
 [実施例7]
 (ポリアミドイミドをバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたn-オクチルアルデヒドの製造)
 製造例4で得たフィルム型脱水素触媒の代わりに製造例6で得たフィルム型脱水素触媒(粉末触媒の触媒充填量3.2g)を用いた以外は実施例5と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとを含むガス中、オクチルアルコール分圧は10kPaである。得られた生成物の評価結果を表2に示す。
 [実施例8]
 (ポリチタノカルボシランをバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたn-オクチルアルデヒドの製造)
 製造例4で得たフィルム型脱水素触媒の代わりに製造例7で得たフィルム型脱水素触媒(粉末触媒の触媒充填量2.7g)を用い、オクチルアルコールの供給速度を20g/時間の代わりに12g/時間を用い、窒素の供給速度を31.8L/時間の代わりに27.7L/時間を用いた以外は実施例5と同様に反応を行い、n-オクチルアルデヒドを得た。この場合、気化させたオクチルアルコールと窒素ガスとを含むガス中、オクチルアルコール分圧は7kPaである。得られた生成物の評価結果を表2に示す。
 [実施例9]
 (ポリチタノカルボシランをバインダーとするフィルム型脱水素触媒を用いたn-ウンデシルアルデヒドの製造)
 製造例5で得たフィルム型脱水素触媒を波板状に折り曲げ加工した。この折り曲げ加工したフィルム型脱水素触媒と、平板状のフィルム型脱水素触媒とを交互に重ねて、ステンレス製反応管14(内径28mm、管長150mm、流通式反応器)に充填した(粉末触媒の触媒充填量4.0g)。この反応管14の入口部に気化管13(ステンレス製、内径2mm、管長1500mm)およびガス余熱部23を、出口部に冷却管16および分留器17を接続した(図1参照)。気化管13およびガス余熱部23を加熱部15を用いて320℃に12分間加熱し、ウンデシルアルコールを28g/時間で原料アルコール供給部11から原料アルコール供給管31を経て、窒素を3.6L/時間でガス供給部21からガス供給管32を経て、それぞれ反応管14へ供給した。この場合、気化させたウンデシルアルコールと窒素ガスとを含むガス中、ウンデシルアルコール分圧は7kPaである。
 その後、加熱部15により反応管14の内部温度を240℃まで昇温させた。この際、反応圧力は20kPaであった。反応管14内で生成した生成物は、生成物回収管33を経て、40℃に冷却している冷却器16へ到達した。この冷却器16を通過した生成物を、分留器17で分離し、液体生成物回収器34を経て経時的に採取し、n-ウンデシルアルデヒドを得た。得られた生成物の評価結果を表2に示す。
 実施例5~9における反応条件および結果を、以下の表2にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
 表2から、実施例5~9の製造方法によれば、比較例及び実施例1、3の製造方法に比べて、高い初期転化率(10時間目の転化率)で目的のアルデヒドを得ることができることが確認できた。また実施例5~9の製造方法によれば、長時間に亘り、高転化率を維持できることができることが確認できた。
 本発明の製造方法によれば、長時間に亘り、高転化率で目的のアルデヒドを得ることができ、得られるアルデヒドのアルデヒド選択性にも優れることから、特に第1級アルデヒドを効率よく、かつ純度よく製造することができる。このような製造方法は、香料素材として有用なアルデヒドの製造方法として好適に使用できる。
 また、脱水素触媒が、支持体上に、粉末触媒と、バインダーとしてケイ素含有樹脂とを含有する薄膜状の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒である本発明の製造方法によれば、高い初期転化率で目的のアルデヒドを得ることができ、長時間に亘り、高転化率を維持できることから、特に第1級アルデヒドを効率よく、かつ純度よく製造することができる。このような製造方法は、香料素材として有用なアルデヒドの製造方法として好適に使用できる。
 11 原料アルコール供給部
 12 原料供給ポンプ
 13 気化管
 14 反応管
 15 加熱部
 16 冷却管
 17 分留器
 21 ガス供給部
 22 ガス流量調節器
 23 ガス余熱部
 31 原料アルコール供給管
 32 ガス供給管
 33 生成物回収管
 34 液体生成物回収管
 35 排ガス排出管

Claims (14)

  1.  気化させた第1級アルコールと不活性ガスを含有する、前記第1級アルコールの分圧が50kPa以下である混合ガスを、支持体上に薄膜の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒と接触させ、前記混合ガス中の前記第1級アルコールを脱水素し、アルデヒドを得るアルデヒド製造方法。
  2.  前記脱水素触媒が、活性種として銅を含む請求項1に記載のアルデヒド製造方法。
  3.  前記脱水素触媒が、活性種として、更に亜鉛または鉄を含む請求項2に記載のアルデヒド製造方法。
  4.  不活性ガスが窒素または希ガスを含有する、請求項1~3のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  5.  反応温度が200~300℃である、請求項1~4のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  6.  反応圧力が10~102kPaである、請求項1~5のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  7.  前記脱水素触媒が、担体に担持されている請求項2~6のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  8.  前記担体が、亜鉛またはアルミニウムの酸化物または水酸化物である、請求項7に記載のアルデヒドの製造方法。
  9.  第1級アルコールが、炭素数4~18の飽和脂肪族アルコールである、請求項1~8のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  10.  前記脱水素触媒が、支持体上に、粉末触媒と、バインダーとしてケイ素含有樹脂とを含有する薄膜状の触媒層を設けてなるフィルム型脱水素触媒である請求項1~9のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  11.  前記ケイ素含有樹脂が、ポリカルボシラン、ポリシロキサン、ポリボロシロキサン、ポリチタノシロキサン、ポリシラザン、ポリオルガノアミノシラン、ポリシラスチレン、ポリチタノカルボシラン、ポリジルコノカルボシラン、またはポリオルガノシロキサンである請求項1~10のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  12.  前記フィルム型脱水素触媒が、前記支持体上に前記粉末触媒と前記ケイ素含有樹脂との混合物を塗工し、前記ケイ素含有樹脂を硬化することにより、前記粉末触媒を支持体上に固定したものである、請求項1~11のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  13.  前記ガスを脱水素触媒と接触させる工程が、前記ガスを、前記フィルム型脱水素触媒を充填した反応器に連続的に流通させることにより行われる、請求項1~12のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
  14.  前記粉末触媒と前記ケイ素含有樹脂の重量比が、前記粉末触媒:前記ケイ素含有樹脂=85:15~15:85である請求項1~13のいずれかに記載のアルデヒドの製造方法。
PCT/JP2013/066087 2012-06-27 2013-06-11 アルデヒドの製造方法 WO2014002751A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES13808875T ES2741129T3 (es) 2012-06-27 2013-06-11 Método para producir aldehído
EP13808875.2A EP2868646B1 (en) 2012-06-27 2013-06-11 Method for producing aldehyde
US14/411,315 US9315439B2 (en) 2012-06-27 2013-06-11 Method for producing aldehyde

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-144546 2012-06-27
JP2012144546A JP2014009167A (ja) 2012-06-27 2012-06-27 アルデヒドの製造方法
JP2012-275987 2012-12-18
JP2012275987A JP6042713B2 (ja) 2012-12-18 2012-12-18 アルデヒドの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014002751A1 true WO2014002751A1 (ja) 2014-01-03

Family

ID=49782915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/066087 WO2014002751A1 (ja) 2012-06-27 2013-06-11 アルデヒドの製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9315439B2 (ja)
EP (1) EP2868646B1 (ja)
ES (1) ES2741129T3 (ja)
WO (1) WO2014002751A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9416081B2 (en) 2012-12-18 2016-08-16 Kao Corporation Method for producing aldehyde
ES2732844T3 (es) 2013-12-26 2019-11-26 Kao Corp Método para producir aldehído
JP6449507B1 (ja) 2017-12-12 2019-01-09 花王株式会社 α、β−不飽和アルデヒドの製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004501881A (ja) 2000-06-28 2004-01-22 コグニス・ドイッチュランド・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト アルデヒドの製造方法
JP2005342675A (ja) 2004-06-07 2005-12-15 Kao Corp アルデヒドの製造方法
JP2008184452A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Kao Corp 反応デバイス

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8001878A (nl) 1980-03-29 1981-11-02 Stamicarbon Werkwijze voor de bereiding van aldehyden.
WO2005108674A1 (ja) 2004-05-07 2005-11-17 Kao Corporation 抄造成形体、その製造方法及び発熱成形体
JP4879585B2 (ja) 2005-12-28 2012-02-22 花王株式会社 3級アミンの製造法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004501881A (ja) 2000-06-28 2004-01-22 コグニス・ドイッチュランド・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト アルデヒドの製造方法
JP2005342675A (ja) 2004-06-07 2005-12-15 Kao Corp アルデヒドの製造方法
JP2008184452A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Kao Corp 反応デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US20150284310A1 (en) 2015-10-08
ES2741129T3 (es) 2020-02-10
EP2868646B1 (en) 2019-07-24
EP2868646A4 (en) 2015-11-25
US9315439B2 (en) 2016-04-19
EP2868646A1 (en) 2015-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4545687B2 (ja) 3級アミンの製造方法
JP4354341B2 (ja) 反応装置
WO2014002751A1 (ja) アルデヒドの製造方法
WO2009038223A1 (ja) 3級アミンの製造法
JP4781642B2 (ja) アルデヒドの製造方法
JP6042713B2 (ja) アルデヒドの製造方法
Song et al. Ru nanoparticles entrapped in mesopolymers for efficient liquid-phase hydrogenation of unsaturated compounds
EP2864032A1 (en) Device useful for hydrogenation reactions (iii)
JP2014009167A (ja) アルデヒドの製造方法
JP6211403B2 (ja) アルデヒドの製造方法
WO2006109848A1 (ja) 3級アミンの製造方法
JP2019065040A (ja) アルデヒドの製造方法
JP4994692B2 (ja) 3級アミンの製造方法
WO2019156028A1 (ja) 複合物、複合物の製造方法、触媒及びアンモニアの製造方法
JP4879585B2 (ja) 3級アミンの製造法
CN110582348A (zh) 对被传输通过其中的材料进行处理和调节的设备
WO2013156502A1 (en) Device useful for hydrogenation reactions (ii)
CN113578344B (zh) 一种介孔碳负载金属纳米粒子催化剂在肉桂醛选择性加氢催化反应中的应用
CN111921546B (zh) 一种表面疏水改性的酮烷基化催化剂及其制备方法和应用
JPH05116901A (ja) メタノールの改質方法
JP2011127057A (ja) 塗料組成物
JPS6094931A (ja) メタノ−ルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13808875

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14411315

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013808875

Country of ref document: EP