WO2019065549A1 - 触媒の再生方法、及び炭酸エステルの製造方法 - Google Patents

触媒の再生方法、及び炭酸エステルの製造方法 Download PDF

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磯部　剛彦
紅玉 劉
洋介 新開
僚太郎 梅津
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    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584—Recycling of catalysts

Definitions

  • the present invention relates to a method of regenerating a catalyst, in particular to a method of regenerating a catalyst used for producing a carbonate, and a method of producing a carbonate.
  • Carbonate is used as an additive such as gasoline additive for improving octane number and diesel fuel additive for reducing particles in exhaust gas, and it is also possible to synthesize polycarbonate, urethane, resin and organic compound such as medicines and agricultural chemicals
  • These compounds are very useful compounds, such as alkylating agents, carbonylating agents, solvents, etc., or electrolytes for lithium ion batteries, lubricating oil raw materials, and raw materials for rustproofing of boiler piping, etc. .
  • a method for producing a carbonate ester a method which is synthesized from an alcohol and carbon dioxide using a heterogeneous catalyst.
  • a reaction in which alcohol and carbon dioxide are directly reacted to form a carbonic ester in the presence of a wettable powder for removing water which is a by-product from the reaction system, and such a carbonic ester is
  • a solid catalyst containing CeO 2 (cerium oxide) or the like may be used (see Patent Documents 1 to 3, Non-patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 1 JP-A-2012-162523
  • Patent Document 2 JP-A-2010-77113
  • Patent Document 3 WO 2015/099053
  • Non-Patent Document 1 ACS Catal. , 20, 14 4 (11), pages 3877 to 3880
  • Non-patent document 2 ChemSusChem 2013, 6, page 1341 to 1344
  • Non-patent document 3 Catalysis Today Volume 283, pages 2 to 10
  • the object of the present invention is to recover the activity of a catalyst for producing carbonate ester in a simple manner regardless of complicated processes such as calcination to make the catalyst reusable. And to realize a method for producing carbonic ester with high yield using the catalyst regenerated as such.
  • the present inventor examined the regeneration method etc. of the catalyst by separating the catalyst for carbonate ester production from the reaction system, washing and purifying.
  • the inventor has found that the activity of the catalyst can be recovered by a simple method using a predetermined detergent.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • a method for regenerating a catalyst containing CeO 2, which is used in a carbonic acid ester formation reaction for producing a carbonic acid ester from carbon dioxide and an alcohol (A) a separation step of separating the catalyst as a crude catalyst from a reaction solution of carbon dioxide and an alcohol; (B) A method of regenerating a catalyst, comprising the step of treating the crude catalyst with a washing alcohol to obtain a purification catalyst.
  • a method for producing a carbonic ester which comprises using the purified catalyst regenerated by the method for regenerating a catalyst according to the above (1) to (12) in a carbonate forming reaction for producing a carbonate from carbon dioxide and alcohol.
  • the activity of the catalyst can be sufficiently recovered and made reusable by a simple method of washing the catalyst used for the production of a carbonate with a washing alcohol.
  • the yield of carbonate ester is improved by adjusting the types of alcohol for washing and alcohol used in the production of carbonate ester, etc., and the process for producing carbonate ester is carried out. It is also possible to simplify.
  • an efficient carbonate ester production method can also be realized.
  • the method for producing a carbonate according to the present invention comprises a carbonate formation reaction that produces a carbonate from carbon dioxide and an alcohol.
  • a purified catalyst in which the used catalyst is regenerated is used.
  • the manufacturing method of carbonate ester is demonstrated.
  • the method for producing a carbonate according to the present invention includes the step of obtaining a carbonate by a reaction (carbonate formation reaction) in which alcohol and carbon dioxide are directly reacted in the presence of a solid catalyst containing CeO 2 (cerium oxide).
  • a reaction carbonate formation reaction
  • CeO 2 cerium oxide
  • Alcohol in carbonic ester formation reaction an alcohol selected from one or two or more of a primary alcohol, a secondary alcohol, and a tertiary alcohol can also be used.
  • a primary alcohol a secondary alcohol
  • a tertiary alcohol methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol (2-propanol), 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol
  • 1-nonanol, allyl alcohol, 2-methyl-1-propanol, cyclohexanemethanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propanediol and 1,3-propanediol are used, the product yield is high and the reaction is It is preferable because the speed is fast.
  • the carbonates formed are dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, dipentyl carbonate, dipentyl carbonate, dihexyl carbonate, diheptyl carbonate, dioctyl carbonate, dinonane carbonate, diaryl carbonate, di-2-methyl-propyl carbonate.
  • C1-C6 alcohol when using carbonate ester obtained by carbonate ester formation reaction as a raw material of diaryl carbonate, it is preferable to use C1-C6 alcohol among the above-mentioned specific examples, More preferably, carbon number is more preferable One to four alcohols such as propanol or butanol are used. Moreover, it is preferable to use a monohydric or dihydric alcohol.
  • a catalyst containing CeO 2 as an active component is used.
  • a catalyst comprising ZrO 2, ReO 2, NiO, Al 2 O 3, Y 2 O 3 or the like can be used.
  • the solid catalyst preferably comprising CeO 2 and ZrO 2 solid solution or a composite oxide or the like, in particular only CeO 2 activity
  • the solid solution or a composite oxide of CeO 2 and ZrO 2 is the mixing ratio of CeO 2 and ZrO 2 is basically a 50:50 mixture ratio can be appropriately changed.
  • the catalyst used for the carbonic acid ester formation reaction may be in the form of powder or molded body. It is preferable that the catalyst is a powder in consideration of the activity. On the other hand, in consideration of the filtration and separation steps, the catalyst is preferably a molded body, and in the case of a molded body, it may be spherical, pellet, cylindrical, ring, wheel, granular or the like.
  • the above-mentioned catalyst one obtained by supporting CeO 2 or the like which is an active component on a carrier may be used.
  • a carrier of the active component a catalyst supported on any one or two of SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , activated carbon, and zeolite can be used.
  • the average particle size of the catalyst is preferably 0.01 to 200 ⁇ m, more preferably 1 to 100 ⁇ m, and particularly preferably 5 to 50 ⁇ m.
  • the specific surface area of the catalyst is preferably 50 to 200 m 2 / g, more preferably 70 to 200 m 2 / g, and particularly preferably 100 to 200 m 2 / g.
  • the average particle diameter of the solid catalyst is a value determined in accordance with JIS Z 8825: 2013, and the specific surface area of the solid catalyst is a value determined in accordance with JIS Z 8830.
  • the above-mentioned average particle diameter and numerical range of specific surface area are for particles containing substantially only an active ingredient such as CeO 2 , for example, 99 wt% or more of active ingredient, and the catalyst is a carrier or a molded body In the case where it contains, it is not the range regarding the particle size of the particle
  • the particles of the active ingredient used for catalyst preparation have an average particle size in the range described above and a specific surface area.
  • the catalyst contains components other than the active component, for example, a component such as a carrier and a molded body
  • the catalyst preferably contains at least 50 wt% or more of the active component, and at least 70 wt% or more of the active component Is more preferable, and it is particularly preferable to contain at least 90 wt% or more of the active ingredient.
  • carbon dioxide As the carbon dioxide used in the present invention, not only carbon dioxide prepared as industrial gas but also carbon dioxide separated and recovered from exhaust gas from factories, steel mills, power plants and the like that manufacture respective products can be used.
  • an aromatic amide compound is by-produced as a result of the hydration step.
  • the aromatic amide compound thus by-produced is preferably separated from the system after the carbonic acid ester formation reaction, and then dewatered to regenerate the aromatic nitrile compound.
  • the regenerated aromatic nitrile compound can be recycled to the above-mentioned hydration reaction.
  • the catalyst used in the above dehydration reaction of the present invention contains an oxide of an alkali metal (K, Li, Na, Rb, Cs) which becomes basic.
  • K, Li, Na, Rb, Cs an alkali metal
  • a substance serving as a catalyst carrier can be used, but as a result of examining various carriers, a catalyst supported on any one or two kinds of SiO 2 and ZrO 2 It can be used suitably.
  • the crude catalyst separated by the separation step is further washed with a washing solution containing at least a washing alcohol.
  • the catalyst with recovered activity which is obtained by washing the crude catalyst, is used again as a purification catalyst in the carbonic acid ester formation reaction.
  • the washing alcohol used in the catalyst treatment step preferably contains the same alcohol as the alcohol used in the carbonic acid ester formation reaction.
  • the alcohol used in the reaction for producing carbonate and the washing alcohol are selected to be the same, it is possible to directly remove the washing alcohol remaining on the purified catalyst after the catalyst treatment step. It can be reused in the carbonic acid ester formation reaction. More preferably, it contains only the same alcohol as the alcohol used in the carbonic acid ester formation reaction as the washing alcohol.
  • washing alcohol for example, methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol (2-propanol), 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol 1-octanol, 1-nonanol, allyl alcohol, 2-methyl-1-propanol, cyclohexanemethanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol can be used.
  • an alcohol having 1 to 6 carbon atoms it is preferable to use an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably, at least one of alcohols having 1 to 4 carbon atoms, such as propanol and butanol. Moreover, it is preferable to use a monohydric or dihydric alcohol.
  • the washing alcohol used in the catalyst treatment step preferably contains the same alcohol as the alcohol used in the carbonic acid ester formation reaction.
  • the alcohol used in the reaction for producing carbonate and the washing alcohol are selected to be the same, it is possible to directly remove the washing alcohol remaining on the purified catalyst after the catalyst treatment step. It can be reused in the carbonic acid ester formation reaction. More preferably, it contains only the same alcohol as the alcohol used in the carbonic acid ester formation reaction as the washing alcohol.
  • the crude catalyst is preferably washed at 0 to 150 ° C., more preferably 15 to 120 ° C., particularly preferably 15 to 100 ° C.
  • a special device for temperature control is unnecessary, which is particularly preferable.
  • the normal temperature in the present specification is 15 to 40 ° C.
  • the temperature at the time of catalyst washing can be appropriately adjusted depending on the type of washing alcohol used and the like.
  • the molar ratio of the washing alcohol (or the above-mentioned washing solution) to the crude catalyst to be washed in the catalyst treatment step is 1.5 to 10,000. Is more preferably 100 to 10000, and particularly preferably 1000 to 10000.
  • the time for washing the crude catalyst is, for example, any time in the range of 1 second to 600 minutes, preferably 1 to 60 minutes, particularly preferably 1 to 30 minutes.
  • the catalyst regeneration method of the present invention preferably includes the step of recovering the washing alcohol (or washing solution). If the recovery step is adopted, it is possible to use the washing alcohol once used again in the catalyst treatment step or in the ester carbonate formation reaction.
  • FIG. 1 is an example of a suitable equipment for producing carbonate ester.
  • FIG. 2 is a figure which shows roughly the state of each substance in each process in this installation in FIG.
  • the carbonic acid ester reactor 1 contains a solid catalyst (solid phase) mainly containing CeO 2 (solid phase), alcohol (1-propanol (PrOH); liquid phase), 2-cyanopyridine (2-CP; Liquid phase) and carbon dioxide (CO 2 ; gas phase) supplied via a boost blower (not shown).
  • a solid catalyst (CeO 2 ; solid phase) recovered from the catalyst filtration and cleaning apparatus 2 can be used newly charged before the reaction.
  • 2-cyanopyridine 21 gas phase
  • 2-picoline purified in water separation tower 8 The 2-cyanopyridine 24 (liquid phase) regenerated from the amide can be recycled.
  • the direct synthesis system of carbonate ester shown in FIG. 1 uses a solid catalyst containing CeO 2 , and as a synthesis system, it may be a batch reactor, a semi-batch reactor, a continuous tank reactor, a tubular reactor, etc. Any of the flow reactors may be used.
  • the reaction liquid temperature in the carbonic acid ester reactor 1 is preferably 50 to 300 ° C.
  • the temperature of the reaction solution is less than 50 ° C., the reaction rate is low, and neither the synthesis reaction of carbonic acid ester nor the hydration reaction by 2-cyanopyridine proceeds, and the productivity of carbonic ester tends to be low.
  • the temperature of the reaction solution exceeds 300 ° C., the reaction rate of each reaction is high, but the decomposition and modification of the carbonate, and the reaction of 2-picolinamide with the alcohol tend to react with the alcohol, so the yield of the carbonate decreases.
  • the reaction solution temperature is more preferably 100 to 150 ° C.
  • the ideal reaction liquid temperature is considered to differ depending on the type and amount of solid catalyst, and the amount and ratio of the raw materials (alcohol, 2-cyanopyridine), it is desirable to set optimum conditions appropriately.
  • the preferable reaction liquid temperature is 100 to 150 ° C., it is desirable to preheat the raw material (alcohol, 2-cyanopyridine) with steam or the like in the former stage of the carbonate reactor.
  • the reaction pressure in the carbonate reactor 1 is preferably 0.1 to 20 MPa (absolute pressure). If the reaction pressure is less than 0.1 MPa (absolute pressure), a decompression device is required, which not only makes the equipment complicated and expensive, but also requires motive energy for reducing pressure, resulting in poor energy efficiency. Further, when the reaction pressure exceeds 20 MPa, the hydration reaction by 2-cyanopyridine is difficult to progress and the yield of carbonate ester not only becomes worse, but also the motive energy necessary for the pressure increase is needed, and the energy efficiency is poor. Become.
  • the reaction pressure is more preferably 0.5 to 15 MPa (absolute pressure), and still more preferably 1.0 to 10 MPa (absolute pressure) from the viewpoint of increasing the yield of carbonate ester.
  • the CeO 2 catalyst used for carbonate formation is separated from the reaction system by filtration for a fixed period or more, and is sent to the catalyst filter cleaning device 2 as a used crude catalyst 11.
  • the washing PrOH 26 is supplied from the washing PrOH distillation column 10, and the crude catalyst 11 is washed by the washing PrOH.
  • the crude PrOH 27 used to wash the crude catalyst 11 is sent to the washing PrOH distillation column 10.
  • the crude PrOH 26 is purified and reused as washing PrOH 27, and a part is discarded as waste 28.
  • the reaction liquid after the reaction is also sent from the carbonic acid ester reactor 1 to the catalyst filtration and cleaning apparatus 2 together with the used crude catalyst 11. From the top of the catalyst filtration and cleaning device 2, CO 2 13, PrOH, 2-cyanopyridine, and the CeO 2 catalyst 31 after washing are recovered, sent to the carbonic acid ester reactor 1, and recycled.
  • the mixture 12 recovered from the catalyst filtration and cleaning device 2 that is, the mixture 12 of PrOH, 2-cyanopyridine, 2-picolinamide, and the target compound DPrC (dipropyl carbonate), is added to the low boiler separation tower 3.
  • the mixture 14 of 2-cyanopyridine and 2-picolinamide is recovered from the bottom of the low-boiling separation column 3, and PrOH and DPrC (dipropyl carbonate) 15 are recovered from the top.
  • the mixture 14 recovered from the bottom of the low-boiling separation tower 3 is sent to the dehydrating agent separation tower 6, from which the 2-picolinamide 20 is recovered from the bottom of the dehydrating agent separation tower, and from the top of the column, 2-cyanopyridine Recover 21
  • the recovered 2-cyanopyridine 21 is recycled to the carbonic acid ester reactor 1.
  • the 2-picolinamide 20 recovered from the bottom of the column is sent to the nitrile regeneration reactor 7.
  • PrOH and DPrC15 recovered from the top of the low-boiling substance separation tower 3 are sent to the alcohol (PrOH) recovery tower 4, and the crude DPrC (crude dipropyl carbonate) 17 is recovered from the bottom of the alcohol recovery tower 4. Crude DPrC 17 is sent to a DPrC (dipropyl carbonate) purification tower 5.
  • PrOH 16 is recovered from the top of the alcohol recovery tower 4. The recovered PrOH is recycled to the carbonic acid ester reactor 1.
  • 2-Picolinamide (2-PA; 20) recovered by the dehydrating agent separation tower 6 is transferred to the nitrile regeneration reactor 7 for regeneration to 2-cyanopyridine.
  • 2-cyanopyridine (2-CP) is produced by the dehydration reaction of 2-picoline amide in the presence of a catalyst containing Cs 2 O and a solvent of diphenyl ether (DPE).
  • the 2-cyanopyridine 22 may be recovered from the water separation column 7 during the reaction, or may be recovered by distillation after completion of the reaction.
  • the recovered 2-cyanopyridine 22 is sent to the water separation tower 8 together with a part of the solvent DPE.
  • the recovered 2-cyanopyridine 24 purified in the water separation column 8 is sent to the carbonic acid ester reactor 1 as described above, and reused for the production of carbonic acid ester.
  • DPE 23 which is a solvent recovered by water separation tower 8 is recycled to nitrile regeneration reactor 7.
  • the catalyst used in the production of the carbonate ester dipropyl carbonate (DPrC) is simply washed with a washing alcohol of the same type as the alcohol (PrOH) used in the production of DPrC. It can be reproduced by the method.
  • Example 1 cerium oxide (impurity concentration of 0.02% or less) was calcined at 600 ° C. in an air atmosphere for 3 hours to obtain a powdery solid catalyst.
  • the average particle size of the solid catalyst thus obtained was about 10 ⁇ m, and the specific surface area was about 120 m 2 / g.
  • the average particle diameter of the solid catalyst was measured according to JIS Z 8825: 2013 using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920 manufactured by Horiba, Ltd. Further, the specific surface area of the solid catalyst was measured according to JIS Z 8830 using a GEMINI 2360 manufactured by Shimadzu Corporation by a BET multipoint method using nitrogen gas.
  • the above catalyst, dehydrating agent, and substrate (1-butanol) are charged in an autoclave (tabletop autoclave Start 200 manufactured by Nitto High Pressure Co., Ltd.), CO 2 substitution is carried out, CO 2 is charged into the system, and predetermined conditions ( The reaction was carried out at a reaction pressure of 8 MPa, a reaction temperature of 132 ° C., and a reaction time of 4 h) (carbonic acid ester formation reaction). Thereafter, the autoclave was cooled and depressurized, and then the reaction solution was recovered. Since 2-picolinamide was precipitated as a by-product, the reaction solution was collected in a sample bottle while washing the 2-picolinamide precipitated with the catalyst using an alcohol of the same type as the substrate as a washing solvent. Further, the reaction solution was heated in a water bath at 55 ° C. to dissolve 2-picolinamide in the solution. Thereafter, GC measurement of components of the reaction solution and suction filtration of the reaction solution were performed to recover the catalyst.
  • the catalyst thus recovered was washed with an alcohol washing solvent of the same type as the above-mentioned substrate while stirring with a stirring bar at normal temperature for 10 minutes (250 mmol of washing solvent for 7.5 mmol of catalyst). Further, the washing solution was suction-filtered to recover the catalyst, and the washing with the alcohol washing solvent was performed again. The washing solution was again suction-filtered to recover the catalyst, and drying under reduced pressure (100 Pa or less) was performed at normal temperature.
  • Example 2 In Examples 2, 3 and 4, the procedure of Example 1 was repeated except that only the type of alcohol as the substrate was changed from Example 1. In each of Examples 1 to 4, the above-mentioned carbonate ester formation reaction was repeated up to four times, and the results of Examples 1 to 4 thus obtained are shown in Tables 1 and 2. Tables 1 and 2 show the results of the first to fourth cycles (first to fourth carbonate ester formation reactions) for each of Examples 1 to 4 as indicated in the footnote. including.
  • Comparative Examples 1 to 4 carbonic acid ester formation reaction using an alcohol corresponding to each of Examples 1 to 4 was repeated using the unregenerated catalyst which was not washed.
  • Comparative example 1 First, in the same manner as in Example 1, the first carbonic ester formation reaction was allowed to proceed. Thereafter, the autoclave is cooled, and after depressurization, the precipitated 2-picolinamide is dropped into the vessel (in the reactor) with a substrate (alcohol) without washing the catalyst, and then the reactor lid is replaced. The reaction solution was removed by distillation. The components of the removed reaction solution were analyzed by GC measurement. Then, the catalyst remaining in the residue (reactor) was used as it is without washing, and the carbonic ester formation reaction was repeated.
  • Comparative Examples 2 and 4 the procedure of Comparative Example 1 was repeated, except that only the type of alcohol as the substrate was changed from Comparative Example 1. Similar to Examples 1 to 4, also in Comparative Examples 1 to 4, the above-mentioned carbonate ester forming reaction was repeated up to four times, and the results of Comparative Examples 1 to 4 thus obtained are shown in Tables 3 and 4 Shown in. Tables 3 and 4 show the results of the first cycle to the fourth cycle (the first carbonate ester formation reaction to the fourth carbonate ester formation reaction) for each of Comparative Examples 1 to 4 as indicated in the footnote. including.
  • Example 5 the same operation as in Example 2 was performed except that the amount of washing alcohol was reduced.
  • Example 5 In Example 2, as described above, 250 mmol of the washing solvent was used for 7.5 mmol of the recovered catalyst after each carbonic acid ester formation reaction. In Example 5, the washing solvent for 5 mmol of the recovered catalyst was used. The only difference from Example 2 is that only 8.3 mmol was used. The results of Example 5 are summarized in Table 5 together with the results of Example 2 and Comparative Example 2.
  • the yield of carbonic acid ester was higher than in the comparative example where the washing step was omitted. It was confirmed to be maintained at high levels (see Tables 1 and 3). In addition, it was also confirmed that the generation of by-products can be suppressed by washing and regenerating the catalyst (see Tables 2 and 4). Furthermore, it was revealed that using a small amount of washing solvent for the catalyst to be washed had a great effect on recovery of the activity of the catalyst (see Table 5).

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Abstract

炭酸エステル製造のための触媒の活性を、焼成等の複雑な工程によらず簡潔な手法で回復させて触媒を再利用可能とする方法、及びそのように再生した触媒を用いて高収率で炭酸エステルを製造する方法を実現する。　上述の課題は、二酸化炭素とアルコールから炭酸エステルを生成する炭酸エステル生成反応において用いられる、ＣｅＯ２を含む触媒の再生方法であって、（ａ）二酸化炭素とアルコールとの反応液から前記触媒を粗触媒として分離する分離工程と、（ｂ）前記粗触媒を洗浄用アルコールで洗浄して精製触媒とする触媒処理工程とを含む触媒の再生方法により、解決された。

Description

触媒の再生方法、及び炭酸エステルの製造方法
　本発明は、触媒の再生方法、特に、炭酸エステルの生成に用いられる触媒の再生方法、及び炭酸エステルの製造方法に関する。
　炭酸エステルとは、炭酸ＣＯ（ＯＨ）２の２原子の水素のうち１原子、あるいは２原子をアルキル基またはアリール基で置換した化合物の総称であり、ＲＯ－Ｃ（＝Ｏ）－ＯＲ’（Ｒ、Ｒ’は飽和炭化水素基や不飽和炭化水素基を表す）の構造を有するものである。
　炭酸エステルは、オクタン価向上のためのガソリン添加剤、排ガス中のパーティクルを減少させるためのディーゼル燃料添加剤等の添加剤として使われるほか、ポリカーボネートやウレタン、医薬・農薬等の樹脂・有機化合物を合成する際のアルキル化剤、カルボニル化剤、溶剤等、あるいはリチウムイオン電池の電解液、潤滑油原料、ボイラー配管の防錆用の脱酸素剤の原料として使われるなど、非常に有用な化合物である。
　炭酸エステルの製造方法として、アルコールと二酸化炭素から、不均一系触媒を用いて合成する方法が知られている。例えば、副生成物である水を反応系内から除去するための水和剤の存在下、アルコールと二酸化炭素を直接反応させて炭酸エステルを生成する反応が知られており、このような炭酸エステル生成反応においては、ＣｅＯ２（酸化セリウム）等を含む固体触媒が用いられることがある（特許文献１～３、非特許文献１及び２参照）。
　そしてこれらの先行技術文献においては、触媒を焼成して再生させることも開示されている。しかしながら、触媒の焼成には大掛かりな装置、長い処理時間、及び多大なコストが必要であるため、炭酸エステルの効率的な製造の妨げとなっていた。
　また、炭酸エステル製造のための触媒を洗浄することが知られているが（非特許文献３参照）、十分に触媒の反応性を回復させることは困難であった。
特許文献１:特開２０１２－１６２５２３号公報
特許文献２:特開２０１０－７７１１３号公報
特許文献３:ＷＯ２０１５／０９９０５３号公報
非特許文献１:ＡＣＳ　Ｃａｔａｌ．，２０１４，４（１１），第３８７７～３８８０頁
非特許文献２:ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ ２０１３，６，第１３４１～１３４４頁
非特許文献３:Ｃａｔａｌｙｓｉｓ　Ｔｏｄａｙ　Ｖｏｌｕｍｅ　２８３，第２～１０頁
　従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、炭酸エステル製造のための触媒の活性を、焼成等の複雑な工程によらず簡潔な手法で回復させて触媒を再利用可能とする方法、及びそのように再生した触媒を用いて高収率で炭酸エステルを製造する方法を実現することである。
　上述の課題を解決すべく、本発明者は、炭酸エステル製造のための触媒を反応系から分離し、洗浄して精製することによる、触媒の再生方法等について検討した。このように、本発明者は、炭酸エステル製造のための触媒を洗浄する条件を検討した結果、所定の洗浄剤を使用する簡潔な方法により、触媒の活性を回復させられることを見出した。本発明の要旨は、下記の通りである。
（１）二酸化炭素とアルコールから炭酸エステルを生成する炭酸エステル生成反応において用いられる、ＣｅＯ２を含む触媒の再生方法であって、
　（ａ）二酸化炭素とアルコールとの反応液から前記触媒を粗触媒として分離する分離工程と、
　（ｂ）前記粗触媒を洗浄用アルコールで洗浄して精製触媒とする触媒処理工程とを含む、触媒の再生方法。
（２）前記触媒の平均粒径が０．０１～２００μｍである、上記（１）に記載の触媒の再生方法。
（３）前記触媒の比表面積が５０～２００ｍ２／ｇである、上記（１）又は（２）に記載の触媒の再生方法。
（４）前記洗浄用アルコールが、炭酸エステル生成反応において用いられる前記アルコールと同種のアルコールを含む、上記（１）～（３）のいずれかに記載の触媒の再生方法。
（５）前記洗浄用アルコールが、炭素数１～４のアルコールを含む、上記（１）～（４）のいずれかに記載の触媒の再生方法。
（６）前記洗浄用アルコールが、プロパノール及びブタノールの少なくともいずれかを含む、上記（５）に記載の触媒の再生方法。
（７）（ｃ）前記粗触媒を洗浄した前記洗浄用アルコールを回収する回収工程をさらに有し、回収した前記洗浄用アルコールを前記炭酸エステル生成反応において用いる、上記（１）～（６）のいずれかに記載の触媒の再生方法。
（８）前記（ｂ）触媒処理工程において、前記粗触媒を０～１５０℃で洗浄する、上記（１）～（７）のいずれかに記載の触媒の再生方法。
（９）前記（ｂ）触媒処理工程において、前記粗触媒を常温で洗浄する、上記（８）に記載の触媒の再生方法。
（１０）前記（ｂ）触媒処理工程において、洗浄される前記粗触媒に対する前記洗浄用アルコールのモル比が１．５～１００００である、上記（１）～（９）のいずれかに記載の触媒の再生方法。
（１１）前記（ｂ）触媒処理工程において、前記粗触媒を１秒間～６００分間の範囲のいずれかの時間、洗浄する、上記（１）～（１０）のいずれかに記載の触媒の再生方法。
（１２）前記（ｂ）触媒処理工程において、洗浄した前記粗触媒を焼成する工程をさらに含む、上記（１）～（１１）のいずれかに記載の触媒の再生方法。
（１３）二酸化炭素とアルコールから炭酸エステルを生成する炭酸エステル生成反応において、上記（１）～（１２）に記載の触媒の再生方法により再生された前記精製触媒を用いる、炭酸エステルの製造方法。
（１４）（ｅ）前記炭酸エステル生成反応において生成する水を芳香族ニトリル化合物に水和させて芳香族アミド化合物を生成させる水和工程、及び
　（ｆ）前記芳香族アミド化合物を脱水させて前記芳香族ニトリル化合物に再生する再生工程をさらに有する、上記（１３）に記載の炭酸エステルの製造方法。
（１５）溶媒を使用しない、上記（１３）又は（１４）に記載の炭酸エステルの製造方法。
　上述の本発明によれば、炭酸エステルの製造に用いた触媒を洗浄用アルコールにて洗浄するという簡易な方法により、触媒の活性を十分に回復させて再利用可能とすることができる。さらに本発明によれば、詳細を後述するように、洗浄用アルコールと、炭酸エステルの製造に用いるアルコールの種類を調整すること等により、炭酸エステルの収率を向上させるとともに炭酸エステル製造の工程を簡素化することも可能である。
　以上のように、本発明の触媒の再生方法によれば、効率的な炭酸エステルの製造方法をも実現できる。
炭酸エステルの製造装置の一例である。 図１の製造装置の各工程における各物質の状態を示すチャートである。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　＜１．炭酸エステルの製造方法＞
　本発明の炭酸エステルの製造方法は、二酸化炭素とアルコールから炭酸エステルを生成する炭酸エステル生成反応を含む。炭酸エステル生成反応においては、詳細を後述するように、使用済みの触媒を再生させた精製触媒を用いる。以下、炭酸エステルの製造方法について説明する。
　（炭酸エステル生成反応）
　本発明の炭酸エステルの製造方法は、ＣｅＯ２（酸化セリウム）を含む固体触媒の存在下、アルコールと二酸化炭素とを直接反応させる反応（炭酸エステル生成反応）により、炭酸エステルを得る工程を含む。炭酸エステル生成反応のうち、メタノールを用いた具体例は、以下の式（１）によって示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　（炭酸エステル生成反応におけるアルコール）
　炭酸エステル生成反応において用いられるアルコールとしては、第一級アルコール、第二級アルコール、第三級アルコールのうち一種又は二種以上から選ばれたアルコールも用いることができる。例えば、メタノール、エタノール、１－プロパノール、イソプロパノール（２－プロパノール）、１－ブタノール、２－ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、１－ペンタノール、１－ヘキサノール、１－ヘプタノール、１－オクタノール、１－ノナノール、アリルアルコール、２－メチル－１－プロパノール、シクロヘキサンメタノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、１，２－プロパンジオール、１，３－プロパンジオールを用いると、生成物の収率が高く、反応速度も速いので好ましい。この時、生成する炭酸エステルはそれぞれ、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピル、炭酸ジイソプロピル、炭酸ジブチル、炭酸ジペンチル、炭酸ジヘキシル、炭酸ジヘプチル、炭酸ジオクチル、炭酸ジノナン、炭酸ジアリール、炭酸ジ２－メチル－プロピル、炭酸ジシクロヘキサンメチル、炭酸ジベンジル、炭酸エチレン、１，２－炭酸プロピレン、１，３－炭酸プロピレンとなる。
　そして、炭酸エステル生成反応により得られる炭酸エステルを炭酸ジアリールの原料として使用する場合においては、上述の具体例のうち、炭素数が１～６のアルコールを用いることが好ましく、より好ましくは、炭素数１～４のアルコール、例えば、プロパノール、又はブタノールを用いる。また、一価または二価のアルコールを用いることが好ましい。
　（炭酸エステル製造触媒）
　炭酸エステル生成反応においては、活性成分としてＣｅＯ２を含む触媒を使用する。また、ＣｅＯ２以外の成分として、ＺｒＯ２、ＲｅＯ２、ＮｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３等を含む触媒が使用できる。炭酸エステル生成反応に用いる触媒として、例えば、ＣｅＯ２のみ、あるいは、ＣｅＯ２とＺｒＯ２の混合物、ＣｅＯ２とＺｒＯ２の固溶体や複合酸化物等を含む固体触媒が好ましく、特にＣｅＯ２のみを活性成分として含む固体触媒の使用が好ましい。また、ＣｅＯ２とＺｒＯ２の固溶体や複合酸化物は、ＣｅＯ２とＺｒＯ２の混合比が５０：５０を基本とするが、混合比は適宜変更可能である。
　ここで、炭酸エステル生成反応に用いられる触媒は、粉体、または成型体のいずれの形態であってもよい。活性を考慮すれば触媒は粉体であることが好ましい。一方、濾過、及び分離工程を考慮すれば、触媒は成型体であることが好ましく、成型体の場合には球状、ペレット状、シリンダー状、リング状、ホイール状、顆粒状などいずれでもよい。
　また、上記触媒として、活性成分であるＣｅＯ２等を担体に担持させたものを使用しても良い。例えば、活性成分の担体として、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、活性炭、及びゼオライト等のいずれか１種又は２種に担持した触媒を用いることができる。
　上記触媒の平均粒径は、０．０１～２００μｍであることが好ましく、より好ましくは、１～１００μｍ、特に好ましくは５～５０μｍである。また、上記触媒の比表面積は、５０～２００ｍ２／ｇであることが好ましく、より好ましくは、７０～２００ｍ２／ｇ、特に好ましくは１００～２００ｍ２／ｇである。
　ここで、固体触媒の平均粒径は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５：２０１３に沿って定められる値であり、固体触媒の比表面積は、ＪＩＳ Ｚ ８８３０に沿って定められる値である。
　なお、上述の平均粒径、及び比表面積の数値範囲は、実質的にＣｅＯ２等の活性成分のみ、例えば、９９ｗｔ％以上の活性成分を含む粒子についてのものであり、触媒が担体もしくは成型体を含む場合においては、担体もしくは成型体を含む粒子の粒径、及び比表面積に関する範囲ではない。担体もしくは成型体を含む触媒においては、触媒製造に用いられる活性成分の粒子が、上述の範囲の平均粒径、及び比表面積を有することが好ましい。
　また、触媒が、活性成分以外の成分、例えば、担体、及び成型体などの成分を含む場合においては、触媒は、少なくとも５０ｗｔ％以上の活性成分を含むことが好ましく、少なくとも７０ｗｔ％以上の活性成分を含むことがより好ましく、少なくとも９０ｗｔ％以上
の活性成分を含むことが特に好ましい。
　（二酸化炭素）
　本発明で用いる二酸化炭素は、工業ガスとして調製されたものだけでなく、各製品を製造する工場や製鉄所、発電所等からの排出ガスから分離回収したものも用いることができる。
　（炭酸エステル生成反応における溶媒の使用）
　炭酸エステル生成反応においては、触媒が粉体であるため、濾過等の操作により触媒と反応系を容易に分離できる。そのため、蒸留による固液分離が不要であるため、溶媒を使用する必要はない。このように、炭酸エステル生成反応、及び炭酸エステル生成反応を含む炭酸エステルの製造方法において溶媒を使用しないことにより、必要な反応系の成分を最少化できる。ただし、炭酸エステル生成反応において溶媒を用いても良い。例えば、炭酸エステル生成反応における溶媒として、ジアルキルベンゼン、アルキルナフタレン、およびジフェニルベンゼン等のいずれかが挙げられる。
　（水和工程）
　上記式（１）に示すように、炭酸エステル生成反応においてアルコールと二酸化炭素を反応させると、炭酸エステルとともに水も生成する。そこで、式（１）の平衡反応によって効率的に炭酸エステルを生じさせるために、反応系から水を除去することが好ましい。このため、反応系内にニトリル化合物、好ましくは芳香族ニトリル化合物を添加し、水との水和反応によってアミド化合物を生成させ、生成した水を反応系から除去することが好ましい。
　このように、副生成物である水を芳香族ニトリル化合物に水和させて芳香族アミド化合物を生成させる水和工程を採用すれば、反応系内から水を効率的に除くことにより、炭酸エステルの生成を促進させることが可能となる。例えば、下記式（２）に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　（ニトリル化合物の再生工程）
　上記式（２）に示すように、水和工程の結果、芳香族アミド化合物が副生する。このように副生した芳香族アミド化合物を、好ましくは炭酸エステル生成反応後の系から分離した後、脱水させて芳香族ニトリル化合物を再生させることが好ましい。再生された芳香族ニトリル化合物は、上述の水和反応に再利用することができる。
　このように、芳香族ニトリル化合物を生成（再生）させる方法として、例えば、ＣＳ２Ｏ等の塩基性金属酸化物を含む触媒と所定の溶媒の存在下で行う、下記式（３）の反応が例示される。この反応では、芳香族アミド化合物である２－ピコリンアミドが、脱水反応により、芳香族ニトリル化合物である２－シアノピリジンに変換される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　ここで、本発明の上記脱水反応で用いられる触媒は、塩基性となるアルカリ金属（Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ）の酸化物を含む。特に、上記反応で用いられる触媒として、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓ（セシウム）の少なくともいずれかの酸化物を含むものを用いることが好ましい。また、上記触媒の担体としては、一般的に触媒担体となる物質を用いることができるが、様々な担体を検討した結果、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２のいずれか１種又は２種に担持した触媒を好適に用いることができる。
　＜２．炭酸エステル生成反応用の触媒の再生＞
　（粗触媒の分離工程）
　上述の炭酸エステル生成反応を継続させると、触媒の活性が低下する。このため、本発明では、使用済みの触媒を分離、回収した後に、再生させる。このように、本発明の触媒の再生方法においては、まず、ある程度の期間以上に渡り使用した触媒を、粗触媒として、二酸化炭素とアルコールとの反応液（反応系）から、濾過、及び遠心分離などの手法によって分離する。
　（触媒処理工程）
　分離工程によって分離された粗触媒を、少なくとも洗浄用アルコールを含む洗浄液によってより洗浄する。このように、粗触媒を洗浄することにより得られる、活性の回復した触媒を、精製触媒として再度、炭酸エステル生成反応に使用する。
　（触媒処理工程にて用いる洗浄用アルコール）
　触媒処理工程で用いる洗浄用アルコールとしては、炭酸エステル生成反応にて使用するアルコールと同種のものを含むことが好ましい。このように、炭酸エステルの生成反応に用いるアルコールと洗浄用アルコールとを同種のものを選択すれば、触媒処理工程の後に、精製触媒に残留する洗浄用アルコールを厳密に除去することなしに、そのまま炭酸エステル生成反応にて再利用することができる。より好ましくは、洗浄用アルコールとして炭酸エステル生成反応にて使用するアルコールと同種のもののみを含む。
　洗浄用アルコールとして、例えば、メタノール、エタノール、１－プロパノール、イソプロパノール（２－プロパノール）、１－ブタノール、２－ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、１－ペンタノール、１－ヘキサノール、１－ヘプタノール、１－オクタノール、１－ノナノール、アリルアルコール、２－メチル－１－プロパノール、シクロヘキサンメタノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、１，２－プロパンジオール、１，３－プロパンジオールを用いることができる。
　上述の具体例のうち、炭素数が１～６のアルコールを用いることが好ましく、より好ましくは、炭素数１～４のアルコール、例えば、プロパノール、及びブタノールの少なくともいずれかを用いる。また、一価または二価のアルコールを用いることが好ましい。
　（触媒処理工程における粗触媒の洗浄条件）
　触媒処理工程で用いる洗浄用アルコールとしては、炭酸エステル生成反応にて使用するアルコールと同種のものを含むことが好ましい。このように、炭酸エステルの生成反応に用いるアルコールと洗浄用アルコールとを同種のものを選択すれば、触媒処理工程の後に、精製触媒に残留する洗浄用アルコールを厳密に除去することなしに、そのまま炭酸エステル生成反応にて再利用することができる。より好ましくは、洗浄用アルコールとして炭酸エステル生成反応にて使用するアルコールと同種のもののみを含む。
　触媒処理工程においては、粗触媒を０～１５０℃で洗浄することが好ましく、より好ましくは１５～１２０℃、特に好ましくは１５～１００℃で洗浄する。また、常温で粗触媒を洗浄すれば、温度調整のための特別な装置が不要であるため特に好適である。なお、本願明細書における常温とは１５～４０℃である。ただし、触媒洗浄時の温度は、使用する洗浄用アルコールの種類等によって、適宜、調整できる。
　触媒処理工程において洗浄される粗触媒に対する洗浄用アルコール（又は上述の洗浄液）のモル比（粗触媒の活性成分のモル数／洗浄用アルコール（又は洗浄液）のモル数）は、１．５～１００００であることが好ましく、より好ましくは１００～１００００、特に
好ましくは１０００～１００００である。
　また、触媒処理工程において、粗触媒を洗浄する時間は、例えば、１秒間～６００分間の範囲のいずれかの時間であり、好ましくは１～６０分間、特に好ましくは１～３０分間である。
　（回収工程）
　本発明の触媒の再生方法においては、洗浄用アルコール（又は洗浄液）を回収する工程を含むことが好ましい。回収工程を採用すれば、一度使用した洗浄用アルコールを再度、触媒処理工程に、あるいは炭酸エステル生成反応において使用することが可能である。
　（精製触媒の再利用）
　本発明においては、詳細を後述するように、触媒処理工程として洗浄用アルコールによる粗触媒の洗浄のみを採用しても、十分に触媒の活性を回復させられる。従って、焼成等の工程のための特別な装置は不要であり、簡易な手法により、粗触媒を精製触媒として再利用することが可能である。
　ただし、本発明においても、粗触媒を洗浄するとともに焼成しても良い。
　＜３．炭酸エステルの製造装置＞
　次に、以下に具体例を示して、本発明において用いられる製造装置を更に詳細に説明する。図１は、炭酸エステル製造のための好適な設備の一例である。また、図２は、図１における本設備での各工程における各物質の状態を概略的に示す図である。　
　（炭酸エステル生成反応）
　炭酸エステル生成反応においては、炭酸エステル反応器１に、ＣｅＯ２を主成分として含む固体触媒（固相）、アルコール（１－プロパノール（ＰｒＯＨ）；液相）、２－シアノピリジン（２－ＣＰ；液相）、および、昇圧ブロワー（図示せず）を介して供給される二酸化炭素（ＣＯ２；気相）を充填する。固体触媒は反応前に新規に充填、あるいは触媒濾過洗浄装置２から回収した固体触媒（ＣｅＯ２；固相）を使用することができる。また、２－シアノピリジンは反応開始時には新品を使用するが、脱水剤分離塔６で分離・精製された２－シアノピリジン２１（気相）と、水分離塔８で精製された、２－ピコリンアミドから再生された２－シアノピリジン２４（液相）を再利用できる。
　図１に示す炭酸エステルの直接合成装置では、ＣｅＯ２を含む固体触媒を用いており、合成装置として、回分式反応器、半回分式反応器や連続槽型反応器、管型反応器のような流通反応器のいずれを用いてもよい。
　（反応液温度）
　炭酸エステル反応器１における反応液温度としては、５０～３００℃とすることが好ましい。反応液温度が５０℃未満の場合は、反応速度が低く、炭酸エステル合成反応、２－シアノピリジンによる水和反応共にほとんど進行せず、炭酸エステルの生産性が低い傾向がある。また反応液温度が３００℃を超える場合は、各反応の反応速度は高くなるが、炭酸エステルの分解や変性、２－ピコリンアミドがアルコールと反応しやすくなるため、炭酸エステルの収率が低くなる傾向がある。反応液温度は、さらに好ましくは１００～１５０℃である。但し、理想的な反応液温度は、固体触媒の種類や量、原料（アルコール、２－シアノピリジン）の量や比により異なると考えられるため、適宜、最適条件を設定することが望ましい。また、好ましい反応液温度が１００～１５０℃であることから、炭酸エステル反応器の前段で、原料（アルコール、２－シアノピリジン）をスチーム等で予備加熱することが望ましい。
　（反応圧力）
　炭酸エステル反応器１における反応圧力としては、０．１～２０ＭＰａ（絶対圧）とすることが好ましい。反応圧力が０．１ＭＰａ（絶対圧）未満の場合は、減圧装置が必要となり、設備が複雑且つコスト高になるだけでなく、減圧にするための動力エネルギーが必要となり、エネルギー効率が悪くなる。また反応圧力が２０ＭＰａを超える場合は、２－シアノピリジンによる水和反応が進行しにくくなって炭酸エステルの収率が悪くなるばかりでなく、昇圧に必要な動力エネルギーが必要となり、エネルギー効率が悪くなる。また、炭酸エステルの収率を高くする観点から、反応圧力は０．５～１５ＭＰａ（絶対圧）がより好ましく、１．０～１０ＭＰａ（絶対圧）がさらに好ましい。
　（粗触媒の分離）
　炭酸エステル反応器１において、一定期間以上、炭酸エステル生成に使用されたＣｅＯ２触媒は、濾過によって反応系から分離され、使用済みの粗触媒１１として触媒濾過洗浄装置２に送られる。
　触媒濾過洗浄装置２においては、洗浄用ＰｒＯＨ蒸留塔１０から洗浄用ＰｒＯＨ２６が供給され、洗浄用ＰｒＯＨによって粗触媒１１が洗浄される。粗触媒１１の洗浄に使用されたｃｒｕｄｅＰｒＯＨ２７は、洗浄用ＰｒＯＨ蒸留塔１０に送られる。洗浄用ＰｒＯＨ蒸留塔１０において、ｃｒｕｄｅＰｒＯＨ２６は精製されて洗浄用ＰｒＯＨ２７として再利用される他、一部はｗａｓｔｅ２８として廃棄される。
　使用済みの粗触媒１１とともに、反応後の反応液もまた、炭酸エステル反応器１から触媒濾過洗浄装置２に送られる。触媒濾過洗浄装置２の塔頂からは、ＣＯ２１３と、ＰｒＯＨ、２－シアノピリジン、及び洗浄後のＣｅＯ２触媒３１が回収され、炭酸エステル反応器１に送られ、リサイクルされる。
　また、触媒濾過洗浄装置２から回収された混合物１２、すなわち、ＰｒＯＨ、２－シアノピリジン、２－ピコリンアミド、及び目的化合物であるＤＰｒＣ（炭酸ジプロピル）の混合物１２が、低沸物分離塔３に送られ、低沸物分離塔３の塔底から２－シアノピリジン、および２－ピコリンアミドの混合物１４を回収し、塔頂からはＰｒＯＨ、およびＤＰｒＣ（炭酸ジプロピル）１５を回収する。
　低沸物分離塔３で塔底から回収された混合物１４は脱水剤分離塔６に送られ、脱水剤分離塔の塔底から２－ピコリンアミド２０を回収し、塔頂からは２－シアノピリジン２１を回収する。回収された２－シアノピリジン２１は炭酸エステル反応器１にリサイクルする。塔底から回収された２－ピコリンアミド２０はニトリル再生反応器７に送られる。
　低沸物分離塔３で塔頂から回収されたＰｒＯＨ、およびＤＰｒＣ１５は、アルコール（ＰｒＯＨ）回収塔４に送られ、アルコール回収塔４の塔底から粗ＤＰｒＣ（粗炭酸ジプロピル）１７を回収し、粗ＤＰｒＣ１７は、ＤＰｒＣ（炭酸ジプロピル）精製塔５に送られる。一方、アルコール回収塔４の塔頂からはＰｒＯＨ１６を回収する。回収されたＰｒＯＨは炭酸エステル反応器１にリサイクルする。
　ＤＰｒＣ精製塔５では、粗ＤＰｒＣ１７が精製され、得られた精製ＤＰｒＣ１９は最終的な目的化合物として回収される。一方、不純物などはｗａｓｔｅ１８として廃棄される。
　脱水剤分離塔６で回収された２－ピコリンアミド（２－ＰＡ；２０）は、２－シアノピリジンへの再生のため、ニトリル再生反応器７へ移送する。ニトリル再生反応器７においては、Ｃｓ２Ｏを含む触媒とジフェニルエーテルの溶媒（ＤＰＥ）の存在下、２－ピコリンアミドの脱水反応により２－シアノピリジン（２－ＣＰ）が生成される。
　２－シアノピリジン２２は、反応中に水分離塔７から回収しても良いし、反応終了後にそのまま蒸留し回収しても良い。回収した２－シアノピリジン２２は、溶媒ＤＰＥの一部とともに水分離塔８に送られる。水分離塔８にて精製された回収した２－シアノピリジン２４は、上述のように、炭酸エステル反応器１に送液されて炭酸エステルの製造に再利用される。一方、水分離塔８にて回収された溶媒であるＤＰＥ２３は、ニトリル再生反応器７にリサイクルされる。
　上述の本発明の一形態においては、炭酸エステルである炭酸ジプロピル（ＤＰｒＣ）の製造に用いた触媒を、ＤＰｒＣの製造に用いられるアルコール（ＰｒＯＨ）と同種の洗浄用アルコールにて洗浄するという簡易な方法により、再生させることができる。
　以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。まず、再生触媒、及び未再生の触媒をそれぞれ用いた、炭酸エステルの製造方法の実施例、及び比較例について説明する。
　実施例１～４においては、再生触媒を用いて炭酸エステルを製造した。
　（実施例１）
　まず、酸化セリウム(不純物濃度0.02%以下)を６００℃で空気雰囲気下、３時間焼成し、粉末状の固体触媒を得た。こうして得られた固体触媒の平均粒径は約１０μｍであり、比表面積は約１２０ｍ２／ｇであった。
　なお、固体触媒の平均粒径は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５：２０１３に沿って、株式会社 堀場製作所製のレーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ－９２０を用いて測定した。また、固体触媒の比表面積は、ＪＩＳ Ｚ ８８３０に沿って、株式会社 島津製作所製のＧＥＭＩＮＩ２３６０を使用し、窒素ガスを用いたＢＥＴ多点法により測定した。
　次に、オートクレーブ（日東高圧株式会社製 卓上型オートクレーブ　Ｓｔａｒｔ２００）に上記触媒、脱水剤、及び基質（１－ブタノール）を仕込み、ＣＯ２置換後、ＣＯ２を系内に充填し、所定の条件（反応圧８ＭＰａ、反応温度１３２℃、反応時間４ｈ）にて反応させた（炭酸エステル生成反応）。その後、オートクレーブを冷却し、脱圧後、反応液を回収した。副生物として、２－ピコリンアミドが析出しているので、上記基質と同種のアルコールを洗浄溶媒に用いて触媒とともに析出した２－ピコリンアミドを洗浄しつつ、反応液をサンプル瓶に回収した。                     
　さらに、５５℃のウォーターバスにて反応液を加熱し、液中の２－ピコリンアミドを溶解させた。その後、反応液の成分のＧＣ測定、及び反応液の吸引濾過を行い、触媒を回収した。
　こうして回収した触媒を、上記基質と同種のアルコールの洗浄溶媒により、常温で１０分間撹拌子にて撹拌しながら洗浄を行った（触媒７．５ｍｍｏｌに対して洗浄溶媒２５０ｍｍｏｌ）。さらに、洗浄液を吸引濾過して触媒を回収し、再度、アルコールの洗浄溶媒による上記洗浄を実施した。再度、洗浄液を吸引濾過して触媒を回収し、常温にて減圧乾燥（１００Ｐａ以下）を行った。              
　こうして得られた乾燥後の触媒（精製触媒）を使用し、再度、上述のように脱水剤、及び基質（アルコール）を仕込み、ＣＯ２置換後、ＣＯ２を系内に充填し、炭酸エステル生成反応を繰り返した。
　実施例２、３、及び４では、基質であるアルコールの種類のみを実施例１から変更した他、実施例１の操作を繰り返した。各実施例１～４においては、上述の炭酸エステル生成反応を４回まで繰り返しており、こうして得られた実施例１～４の結果を表１、及び表２に示す。表１、及び表２は、脚注に示したように、実施例１～４のそれぞれについて、１サイクル目～４サイクル目（１回目の炭酸エステル生成反応～４回目の炭酸エステル生成反応）の結果を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　比較例１～４においては、洗浄されていない未再生の触媒を用いて、実施例１～４のそれぞれに対応するアルコールを用いた炭酸エステル生成反応を繰り返した。
　（比較例１）
　まず、実施例１と同様に、最初の炭酸エステル生成反応を進行させた。その後、オートクレーブを冷却し、脱圧後に、触媒を洗浄せずに、析出した２－ピコリンアミドを基質（アルコール）にて釜内（反応器内）に落とした後、反応器の蓋を交換して反応液を蒸留にて除去した。除去した反応液について、ＧＣ測定により成分を解析した。そして、釜残（反応器）に残った触媒をそのまま洗浄せずに使用し、炭酸エステル生成反応を繰り返した。
　比較例２、３、及び４では、基質であるアルコールの種類のみを比較例１から変更した他、比較例１の操作を繰り返した。実施例１～４と同様に、比較例１～４おいても、上述の炭酸エステル生成反応を４回まで繰り返しており、こうして得られた比較例１～４の結果を表３、及び表４に示す。表３、及び表４は、脚注に示したように、比較例１～４のそれぞれについて、１サイクル目～４サイクル目（１回目の炭酸エステル生成反応～４回目の炭酸エステル生成反応）の結果を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　実施例５においては、洗浄用アルコールの量を減らした他、実施例２と同様の操作を行った。
　（実施例５）
　実施例２では、上述のように、各回の炭酸エステル生成反応の後に、回収した触媒７．５ｍｍｏｌに対して洗浄溶媒２５０ｍｍｏｌを用いたところ、実施例５では、回収した触媒５ｍｍｏｌに対して洗浄溶媒８．３ｍｍｏｌのみを用いた点のみが、実施例２と異なる。実施例５の結果を、実施例２、及び比較例２の結果とまとめて表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　以上のように、炭酸エステル生成反応にて使用した触媒を、洗浄用アルコールにて洗浄しつつ繰り返し使用した実施例においては、洗浄工程を省いた比較例に比べて、炭酸エステルの収率がより高いレベルで維持されることが確認された（表１及び表３参照）。また、触媒を洗浄して再生させることにより、副生成物の生成が抑制できることも確認された（表２及び表４参照）。
　さらに、洗浄の対象である触媒に対して少量の洗浄溶媒を用いても、触媒の活性の回復に大きな効果をもたらすことが明らかになった（表５参照）。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１　炭酸エステル反応器
２　触媒濾過洗浄装置
３　低沸物分離塔
４　ＰｒＯＨ回収塔
５　ＤＰｒＣ精製塔
６　脱水剤分離塔
７　ニトリル再生反応器
８　水分離塔
９　減圧ポンプ

Claims (15)

  1. 　二酸化炭素とアルコールから炭酸エステルを生成する炭酸エステル生成反応において用いられる、ＣｅＯ２を含む触媒の再生方法であって、
    　（ａ）二酸化炭素とアルコールとの反応液から前記触媒を粗触媒として分離する分離工程と、
    　（ｂ）前記粗触媒を洗浄用アルコールで洗浄して精製触媒とする触媒処理工程とを含む、触媒の再生方法。
  2. 　前記触媒の平均粒径が０．０１～２００μｍである、請求項１に記載の触媒の再生方法。
  3. 　前記触媒の比表面積が５０～２００ｍ２／ｇである、請求項１又は２に記載の触媒の再生方法。
  4. 　前記洗浄用アルコールが、炭酸エステル生成反応において用いられる前記アルコールと同種のアルコールを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の触媒の再生方法。
  5. 　前記洗浄用アルコールが、炭素数１～４のアルコールを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の触媒の再生方法。
  6. 　前記洗浄用アルコールが、プロパノール及びブタノールの少なくともいずれかを含む、請求項５に記載の触媒の再生方法。
  7. 　（ｃ）前記粗触媒を洗浄した前記洗浄用アルコールを回収する回収工程をさらに有し、回収した前記洗浄用アルコールを前記炭酸エステル生成反応において用いる、請求項１～６のいずれか一項に記載の触媒の再生方法。
  8. 　前記（ｂ）触媒処理工程において、前記粗触媒を０～１５０℃で洗浄する、請求項１～７のいずれか一項に記載の触媒の再生方法。
  9. 　前記（ｂ）触媒処理工程において、前記粗触媒を常温で洗浄する、請求項８に記載の触媒の再生方法。
  10. 　前記（ｂ）触媒処理工程において、洗浄される前記粗触媒に対する前記洗浄用アルコールのモル比が１．５～１００００である、請求項１～９のいずれか一項に記載の触媒の再生方法。
  11. 　前記（ｂ）触媒処理工程において、前記粗触媒を１秒間～６００分間の範囲のいずれかの時間、洗浄する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の触媒の再生方法。
  12. 　前記（ｂ）触媒処理工程において、洗浄した前記粗触媒を焼成する工程をさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の触媒の再生方法。
  13. 　二酸化炭素とアルコールから炭酸エステルを生成する炭酸エステル生成反応において、請求項１～１２に記載の触媒の再生方法により再生された前記精製触媒を用いる、炭酸エステルの製造方法。
  14. 　（ｅ）前記炭酸エステル生成反応において生成する水を芳香族ニトリル化合物に水和させて芳香族アミド化合物を生成させる水和工程、及び
    　（ｆ）前記芳香族アミド化合物を脱水させて前記芳香族ニトリル化合物に再生する再生工程をさらに有する、請求項１３に記載の炭酸エステルの製造方法。
  15. 　溶媒を使用しない、請求項１３又は１４に記載の炭酸エステルの製造方法。
     
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