JP2007519517A - 触媒活性組成物及びその脱水素法における使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は、活性成分として、Pd及びBi並びに、Rh、Au、Sb、V、Cr、W、Mn、Fe、Co、Ni、Na、Cs及びBaからなる群(a)から選択される少なくとも1種の元素を有するか、又はPd、Rh及びBi並びに、Au、Sb、V、Cr、W、Mn、Fe、Co、Ni、Pt、Cu、Ag、Na、Cs、Mg、Ca及びBaからなる群(a′)から選択される随意の元素を有する触媒活性組成物に関する。更に、本発明は、炭化水素、有利にはオキソ官能化された炭化水素、例えばシクロペンタノン、シクロヘキサノン及びイソバレルアルデヒドを、前記触媒活性組成物を用いて脱水素するための方法に関する。
Description
発明の詳細な説明
本発明は、触媒活性組成物であって、活性成分としてPd及びBi又はPd、Rh及びBi並びに群(a)もしくは群(a′)から選択される少なくとも1種の元素を有し、場合により少なくとも1種の担体材料上に施与されている触媒活性組成物に関する。更に、本発明は、当該触媒活性組成物の製造方法並びに炭化水素の脱水素のためのその使用に関する。
本発明は、触媒活性組成物であって、活性成分としてPd及びBi又はPd、Rh及びBi並びに群(a)もしくは群(a′)から選択される少なくとも1種の元素を有し、場合により少なくとも1種の担体材料上に施与されている触媒活性組成物に関する。更に、本発明は、当該触媒活性組成物の製造方法並びに炭化水素の脱水素のためのその使用に関する。
全ての合成される化合物の75%は今日では触媒を使用して製造されている。また工業的に実施される脱水素法、例えば有利には短鎖アルカンのアルケンへの転化は、酸化的にも、酸素排除下でも、触媒を使用しないことには工業的にはもはや転化させることができない。好適な触媒を使用して、エチルベンゼンをスチレンに転化するか又はイソ酪酸をメタクリル酸に転化することは重要な工業的脱水素法である。しかしながら、これらの脱水素法は、オキソ官能化された炭化水素を出発物質として用いるのは極めて少ないが、それは、その場合に、オキソ官能が脱水素/酸化される危険性が非常に高いためである。従って、飽和アルデヒド又はアルコールを(オキシ)脱水素して、経済的に適切な収率で、あるいは経済的な方法条件をもって、相応の不飽和生成物を得るための方法は、殆ど見出されていない。カルボン酸官能化された炭化水素の脱水素はその例外であるが、それはこの場合にカルボン酸基の更なる酸化が引き続きえないためである。しかしながら、この場合には脱カルボキシル化の危険性がある。
アルカンの脱水素に際しては、一般に、多金属混合酸化物を基礎とする触媒系が使用される。例えば、US5,070,061号では、バナジウム系酸化物からなる活性物質、例えばV/MgO−触媒、VPO−物質、V−Sb−混合酸化物を使用することが記載されている。文献で知られる1つの種類は、リン酸鉄を基礎とする触媒活性化合物である。US4,298,755号に記載されるように、リン酸鉄は、通常のODH(オキシ脱水素化)反応あるいはDH(脱水素)反応の他にも、例えばイソブチルアルデヒドのメタクロレインへの転化又はイソ酪酸のメタクリル酸への転化のような反応で使用される。元素形(還元形)もしくは酸化形での貴金属を基礎とする触媒活性化合物は、オキソ官能化された炭化水素の脱水素反応の範囲ではごく稀にしか使用されない。このように、クロトンアルデヒドの製造は、目下、一般的に液相中で、中間段階としてアセトアルドールを介してアセトアルデヒドをアルドール縮合させることによって行われる。しかしながら、クロトンアルデヒドは、例えばビタミンE合成において、保存剤であるソルビン酸の製造のために、そして潤滑剤である3−メトキシブタノールの合成のために経済的に重要な出発生成物であるので、クロトンアルデヒドをより経済的に作成できる好適な触媒を開発することに大きな関心が持たれている。
GB1,340,612号では、飽和ケトンを、溶液中で均一系貴金属触媒上で、相応のα,β−不飽和ケトンに転化させることを記載している。しかしながら、均一系触媒による方法は、不均一系触媒による方法に対して、触媒と反応混合物とを分離するのに費用がかかるという欠点を有する。
US3,364,264号では、カルボニル化合物を気相中で酸素の存在下に酸化物触媒上で相応のα,β−不飽和カルボニル化合物に脱水素することを記載している。
JP49127909号では、ブタノンを水蒸気の存在下に、酸化鉄を含有する触媒上で気相中でブテノンに転化することを記載している。500℃では、転化率は5.5%であり、かつ選択性は83%である。
US6,433,229号では、シクロペンタノンのような環状ケトンを、気相中で酸素の不存在下に種々の脱水素触媒上で脱水素することを記載している。しかしながら、触媒活性は比較的迅速に低下し、そして該触媒はしばしば残滓の燃焼によって再生させねばならない。該方法はそれに加えて400℃より高い温度で実施せねばならない。
更に、α,β−不飽和ケトンの製造のための液相脱水素は知られている。この場合に、Pd、Rh及びPtの塩及び錯体化合物が触媒として使用される。例えば、J. Org. Chem. 36, 752 (1972)は、シクロヘキサノンをPdCl2触媒又はCuCl2触媒上で90%の収率をもって2−シクロヘキセノンに液相脱水素することを記載している。
従って、本発明の課題は、炭化水素、特にオキソ官能化された炭化水素、例えば非環状及び環状のアルデヒド及びケトンを気相脱水素するために適した触媒活性組成物を提供することにある。
前記課題は、活性成分としてPd及びBi並びに、Rh、Au、Sb、V、Cr、W、Mn、Fe、Co、Ni、Na、Cs及びBaからなる群(a)から選択される少なくとも1種の元素を有することを特徴とする触媒活性組成物によって解決される。
前記課題は、活性成分としてPd、Rh及びBi並びに、Au、Sb、V、Cr、W、Mn、Fe、Co、Ni、Pt、Cu、Ag、Na、Cs、Mg、Ca及びBaからなる群(a′)から選択される少なくとも1種の元素を有することを特徴とする触媒活性組成物によって解決される。
以下の式:
PdaXbBicYdZe
[式中、
Xは、Rh及び/又はAuを意味し、
Yは、Au、Rh、Pt、Ag、Cr、Co、Cu、W、V、Fe又はMnを意味し、
Zは、Au、Rh、Pt、Ag、Cr、Co、Cu、W、V、Fe又はMnを意味し、かつ
係数a、b、c、d及びeは、それぞれの元素の互いの質量比を示す]で示される活性成分を有することを特徴とする触媒活性組成物が有利であると見なされる。係数aは、0.1≦a≦3の範囲にあり、係数bは、0≦b≦3の範囲にあり、係数cは、0.1≦c≦3の範囲にあり、係数dは、0≦d≦3の範囲にあり、そして係数eは、0≦e≦3の範囲にある。
PdaXbBicYdZe
[式中、
Xは、Rh及び/又はAuを意味し、
Yは、Au、Rh、Pt、Ag、Cr、Co、Cu、W、V、Fe又はMnを意味し、
Zは、Au、Rh、Pt、Ag、Cr、Co、Cu、W、V、Fe又はMnを意味し、かつ
係数a、b、c、d及びeは、それぞれの元素の互いの質量比を示す]で示される活性成分を有することを特徴とする触媒活性組成物が有利であると見なされる。係数aは、0.1≦a≦3の範囲にあり、係数bは、0≦b≦3の範囲にあり、係数cは、0.1≦c≦3の範囲にあり、係数dは、0≦d≦3の範囲にあり、そして係数eは、0≦e≦3の範囲にある。
一実施態様では、本発明は、前記式で示され、その式中、YがRh又はAuであり、かつRh及びAuがX線非晶質(roentgenamorph)成分としてあるいは酸化物成分として存在する触媒活性組成物に関する。
有利な一実施態様では、本発明は、前記式で示され、その式中、XがRhであり、かつY及びZがAg、Co及びPtから選択される触媒活性組成物に関する。
更なる一実施態様では、本発明は、前記式で示され、その式中、係数b及びeが0であり、かつYがAu又はRhである触媒活性組成物に関し、従って触媒活性組成物としてはPdaBicAud−化合物又はPdaBicRhd−化合物である。
更なる一実施態様では、本発明は、前記式で示され、その式中、係数d及びeが0であり、かつXがRhである触媒活性組成物に関し、従って触媒活性組成物としてはPdaRhbBic−化合物である。
更に、本発明は、前記式で示され、係数b、d及びeが0であることを特徴とする触媒活性組成物に関し、従って触媒活性組成物としてPdaBic−化合物である。
更に、本発明は、前記式で示され、係数dが0であり、かつXがRhであり、かつZがAgであることを特徴とする触媒活性組成物に関し、従って触媒活性組成物としてPdaRhbBicAge−化合物である。
更に、本発明は、前記式で示され、係数dが0であり、かつXがRhであり、かつZがPtであることを特徴とする触媒活性組成物に関し、従って触媒活性組成物としてPdaRhbBicPte−化合物である。
更に、本発明は、前記式で示され、係数b及びdがが0であり、かつZがCoであることを特徴とする触媒活性組成物に関し、従って触媒活性組成物としてPdaBicCoe−化合物である。
今までに挙げた全ての触媒活性組成物は、完全触媒(Vollkatalysator)としても担体触媒としても使用することができる。担体触媒の場合には、触媒活性組成物の活性成分を好適な担体材料上に施与する。
従って、本発明は、前記のような触媒活性組成物であって、活性成分が少なくとも1種の担体材料上に施与されている触媒活性組成物にも関する。
本発明の範囲内では、当業者に公知のあらゆる担体材料をも使用できる。また、該担体は、当業者に公知の全ての形状を有してよく、例えばストランド、リング、押出物、顆粒、粉末、タブレットなどとして形成されてよい。
従って、本発明は、前記のような触媒活性組成物であって、少なくとも1種の担体材料が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、浸炭窒化物、オキソ窒化物、オキソ炭化物、酸化ビスマス、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ホウ窒化物、酸化アルミニウム、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、ゼオライト材料並びにゼオライト類似材料、ステアタイト、活性炭素、金網、ステンレス網、スチール網並びに前記の担体材料の2種又は複数種からなる混合物からなる群から選択されることを特徴とする触媒活性組成物にも関する。
特に有利には、本発明の範囲においては、担体材料としてステアタイト又は炭化ケイ素が使用される。
前記のセラミック製担体は、例えば100m2/gより大きい高い表面積を有する材料として存在してよい。しかしながら、本発明の範囲では、小さい表面積(100m2/g未満)を有する担体、特に有利には非常に小さい表面積(20m2/g未満)を有する担体を使用することが好ましい。同様に、純粋な酸化物担体、窒化物担体又は炭化物担体の他に、塩基性成分、例えば酸化マグネシウム(MgO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化バリウム(BaO)又は別のアルカリ金属成分もしくはアルカリ土類金属成分が混加されているか又はそれらを含有する担体材料を使用することができる。
本発明の範囲では、低い固有多孔度(比表面積<20m2/g)を有する担体材料あるいは固有多孔度を有さない担体材料を使用することが特に好ましい。
本発明の範囲では、少なくとも1種の担体材料が、前記の種類の触媒活性組成物の少なくとも1種の活性成分で負荷された全負荷率(Gesamtbeladung)は、0.1〜20質量%の範囲、有利には8〜15質量%の範囲、更に有利には0.1〜7質量%の範囲、特に有利には0.5〜4質量%の範囲である。
従って、本発明は、当該種類の触媒活性組成物であって、少なくとも1種の担体材料が、1種の活性成分で負荷された全負荷率が20質量%未満であることを特徴とする触媒活性組成物にも関する。
本発明の範囲で担体材料としてステアタイトを使用するのであれば、有利には2〜4質量%、特に3質量%の活性成分の全負荷率で作製される。
係数aは、0.1≦a≦3、有利には0.5≦a≦2、特に有利には0.75≦a≦1.5の範囲にある。係数bは、0≦b≦3、有利には0.5≦b≦2、特に有利には0.75≦b≦1.5の範囲にある。係数cは、0.1≦c≦3、有利には0.5≦c≦2、特に有利には0.75≦c≦1.5の範囲にある。担体材料が前述の活性成分で負荷された全負荷率が、担体材料の質量に対して3質量%である本発明の一実施態様では、それらの係数は、更にそれぞれの担体材料に対するそれぞれの元素の質量%を示している。少なくとも1種の担体材料の全負荷率が、担体材料の全質量に対して20質量%以下である更なる有利な実施態様では、その都度選択される全負荷率に換算された係数値にも同様のことが言える。従って、本発明の有利な一実施態様では、係数a〜cは、当該活性金属の互いの質量比を示し、その際、係数の合計a+b+cが3であるという追加的な周辺条件に相当する。
本発明の特に有利な一実施態様の範囲では、係数a、b、そしてcの間の比率は、以下の通りである:c=a+b又はc=(a+b)/2、その際、これらの係数は個々の元素の互いの質量比を示し、あるいは担体の質量に対するそれぞれの元素の質量%で示される。
係数dは、本発明の範囲では、0≦d≦1、有利には0.0001≦d≦0.5、特に有利には0.01≦d≦0.1の範囲にある。係数eは、一般に0≦e≦1、有利には0.0001≦e≦0.5、特に有利には0.01≦e≦0.1の範囲にあり、その際、これらの係数は個々の元素の互いの質量比を示し、あるいは担体の質量に対するそれぞれの元素の質量%で示される。
以下の式:
− Pd0.5−1.0Rh0.5−1.25Bi1.25−1.75Ag0.05−0.15
− Pd0.5−1.0Rh1.0−1.5Bi0.75−1.25Pt0.01−0.1
− Pd0.25−0.5Rh1.75−2.5Bi0.25−0.5Co0.01−0.1
− Pd0.5−1.25Rh0.5−1.25Bi0.75−1.5Cr0.01−0.1
− Pd1.0−1.75Rh0.25−0.75Bi0.75−1.5Pt0.0−0.15Co0.01−0.1
− Pd1.0−1.75Rh0.25−0.75Bi0.75−1.5Pt0.05−0.15
− Pd0.5−1.0Rh1.0−1.75Bi0.5−1.25Ag0.03−0.15Ca0.02−0.1
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25Ag0.03−0.15
− Pd1.25−1.75Rh1.25−1.75Co0.005−0.02
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25
− Pd0.15−2.25Rh.0−2.5Bi0.15−2.75
の活性成分を有する触媒活性組成物が特に有利であると見なされる。
− Pd0.5−1.0Rh0.5−1.25Bi1.25−1.75Ag0.05−0.15
− Pd0.5−1.0Rh1.0−1.5Bi0.75−1.25Pt0.01−0.1
− Pd0.25−0.5Rh1.75−2.5Bi0.25−0.5Co0.01−0.1
− Pd0.5−1.25Rh0.5−1.25Bi0.75−1.5Cr0.01−0.1
− Pd1.0−1.75Rh0.25−0.75Bi0.75−1.5Pt0.0−0.15Co0.01−0.1
− Pd1.0−1.75Rh0.25−0.75Bi0.75−1.5Pt0.05−0.15
− Pd0.5−1.0Rh1.0−1.75Bi0.5−1.25Ag0.03−0.15Ca0.02−0.1
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25Ag0.03−0.15
− Pd1.25−1.75Rh1.25−1.75Co0.005−0.02
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25
− Pd0.15−2.25Rh.0−2.5Bi0.15−2.75
の活性成分を有する触媒活性組成物が特に有利であると見なされる。
前記式中で、係数は、個々の元素の互いの質量比を意味する。この場合に、前記式で示され、追加的にa+b+c=3に相当する組成物が特に有利である。
特に有利であると見なされる触媒活性組成物のための例は、以下の式:
− Pd0.75Rh0.75Bi1.5Ag0.1
− Pd0.75Rh1.25Bi1Pt0.05
− Pd0.325Rh2.25Bi0.375Co0.05
− Pd0.85Rh0.85Bi1.25Cr0.05
− Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1Co0.05
− Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1
− Pd0.8Rh1.3Bi0.85Ag0.05Ca0.05
− Pd0.6Rh1.33Bi1Ag0.08
− Pd1.5Bi1.5Co0.01、又は
− Pd0.6Rh1.33Bi1
の活性成分を有する。
− Pd0.75Rh0.75Bi1.5Ag0.1
− Pd0.75Rh1.25Bi1Pt0.05
− Pd0.325Rh2.25Bi0.375Co0.05
− Pd0.85Rh0.85Bi1.25Cr0.05
− Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1Co0.05
− Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1
− Pd0.8Rh1.3Bi0.85Ag0.05Ca0.05
− Pd0.6Rh1.33Bi1Ag0.08
− Pd1.5Bi1.5Co0.01、又は
− Pd0.6Rh1.33Bi1
の活性成分を有する。
例えば以下の式
− Pd0.75%Rh0.75%Bi1.5%Ag0.1%
− Pd0.75%Rh1.25%Bi1%Pt0.05%
− Pd0.325%Rh2.25%Bi0.375%Co0.05%
− Pd0.85%Rh0.85%Bi1.25%Cr0.05%
− Pd1.4%Rh0.375%Bi1.125%Pt0.1%Co0.05%
− Pd1.4%Rh0.375%Bi1.125%Pt0.1%
− Pd0.8%Rh1.3%Bi0.85%Ag0.05%Ca0.05%
− Pd0.6%Rh1.33%Bi1%Ag0.08%
− Pd1.5%Bi1.5%Co0.01%、又は
− Pd0.6%Rh1.33%Bi1%
の活性成分を前記のような少なくとも1種の担体材料上に施与されて有し、係数がそれぞれの担体材料に対する質量割合(質量%)を示す触媒活性組成物が特に有利であると見なされる。
− Pd0.75%Rh0.75%Bi1.5%Ag0.1%
− Pd0.75%Rh1.25%Bi1%Pt0.05%
− Pd0.325%Rh2.25%Bi0.375%Co0.05%
− Pd0.85%Rh0.85%Bi1.25%Cr0.05%
− Pd1.4%Rh0.375%Bi1.125%Pt0.1%Co0.05%
− Pd1.4%Rh0.375%Bi1.125%Pt0.1%
− Pd0.8%Rh1.3%Bi0.85%Ag0.05%Ca0.05%
− Pd0.6%Rh1.33%Bi1%Ag0.08%
− Pd1.5%Bi1.5%Co0.01%、又は
− Pd0.6%Rh1.33%Bi1%
の活性成分を前記のような少なくとも1種の担体材料上に施与されて有し、係数がそれぞれの担体材料に対する質量割合(質量%)を示す触媒活性組成物が特に有利であると見なされる。
式
− Pd0.15−2.25Rh0−2.5Bi0.15−2.75
− Pd0.1−1.0Rh1.5−3.0Bi0.1−1.0
− Pd0.1−1.1Rh1.0−2.6Bi0.1−1.1
− Pd0.1−1.1Rh1.2−2.8Bi0.1−1.1
− Pd0.1−1.5Rh1.0−2.99Bi0.1−1.5
− Pd1.0−2.0Rh0.1−1.0Bi0.5−2.0
の触媒活性組成物が、シクロヘキサノンを2−シクロヘキセノンに脱水素するために特に適していると見なされる。これらは、特に担体としてのステアタイト上に存在する。
− Pd0.15−2.25Rh0−2.5Bi0.15−2.75
− Pd0.1−1.0Rh1.5−3.0Bi0.1−1.0
− Pd0.1−1.1Rh1.0−2.6Bi0.1−1.1
− Pd0.1−1.1Rh1.2−2.8Bi0.1−1.1
− Pd0.1−1.5Rh1.0−2.99Bi0.1−1.5
− Pd1.0−2.0Rh0.1−1.0Bi0.5−2.0
の触媒活性組成物が、シクロヘキサノンを2−シクロヘキセノンに脱水素するために特に適していると見なされる。これらは、特に担体としてのステアタイト上に存在する。
例は、
− Pd0.375Rh2.25Bi0.375
− Pd0.6Rh1.8Bi0.6
− Pd0.45Rh2.1Bi0.45
− Pd0.5Rh2.0Bi0.5
− Pd1.5Rh0.375Bi1.125
である。
− Pd0.375Rh2.25Bi0.375
− Pd0.6Rh1.8Bi0.6
− Pd0.45Rh2.1Bi0.45
− Pd0.5Rh2.0Bi0.5
− Pd1.5Rh0.375Bi1.125
である。
式
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25Ag0.03−0.15
− Pd1.25−1.75Rh1.25−1.75Co0.005−0.02
− Pd0.2−1.0Bi0.6−1.4Rh0.93−1.73Ag0.01−0.20
− Pd1.0−2.0Bi1.0−2.0Co0.005−0.15
− Pd1.0−2.0Bi1.0−2.0Pt0.05−0.15
− Pd0.7−1.7Rh0.3−1.5Bi0.3−1.5Co0.05−0.15
の触媒活性組成物が、シクロペンタノンの2−シクロペンテノンへの脱水素のために特に適していると見なされる。これらは、特に担体としてのステアタイト上に存在する。
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25Ag0.03−0.15
− Pd1.25−1.75Rh1.25−1.75Co0.005−0.02
− Pd0.2−1.0Bi0.6−1.4Rh0.93−1.73Ag0.01−0.20
− Pd1.0−2.0Bi1.0−2.0Co0.005−0.15
− Pd1.0−2.0Bi1.0−2.0Pt0.05−0.15
− Pd0.7−1.7Rh0.3−1.5Bi0.3−1.5Co0.05−0.15
の触媒活性組成物が、シクロペンタノンの2−シクロペンテノンへの脱水素のために特に適していると見なされる。これらは、特に担体としてのステアタイト上に存在する。
例は、
− Pd0.6Bi1Rh1.33Ag0.08
− Pd1.5Bi1.5Co0.01
− Pd1.5Bi1.5Pt0.1
− Pd1.2Rh0.9Bi0.9Co0.1
である。
− Pd0.6Bi1Rh1.33Ag0.08
− Pd1.5Bi1.5Co0.01
− Pd1.5Bi1.5Pt0.1
− Pd1.2Rh0.9Bi0.9Co0.1
である。
式
− Pd0.5−2.0Rh0.1−1.1Bi0.5−2.0
− Pd1.0−2.0Rh0.1−1.0Bi0.5−2.0
− Pd1.0−2.5Rh0.01−0.5Bi0.5−1.75
− Pd0.1−1.5Rh0.5−1.75Bi1.25Pt0.001−0.1
の触媒活性組成物が、イソバレルアルデヒドのプレナールへの脱水素のために特に適していると見なされる。これらは、特に担体としてのステアタイト上に存在する。
− Pd0.5−2.0Rh0.1−1.1Bi0.5−2.0
− Pd1.0−2.0Rh0.1−1.0Bi0.5−2.0
− Pd1.0−2.5Rh0.01−0.5Bi0.5−1.75
− Pd0.1−1.5Rh0.5−1.75Bi1.25Pt0.001−0.1
の触媒活性組成物が、イソバレルアルデヒドのプレナールへの脱水素のために特に適していると見なされる。これらは、特に担体としてのステアタイト上に存在する。
例は、
− Pd1.2Rh0.6Bi1.2
− Pd1.5Rh0.375Bi1.125
− Pd1.8Rh0.15Bi1.05
− Pd0.75Rh1Bi1.25Pt0.05
である。
− Pd1.2Rh0.6Bi1.2
− Pd1.5Rh0.375Bi1.125
− Pd1.8Rh0.15Bi1.05
− Pd0.75Rh1Bi1.25Pt0.05
である。
特に有利な一実施態様では、前述の活性成分は、担体材料としてのステアタイト、炭化ケイ素又はその両者の混合物上に施与される。
更に、本発明は、前記の種類の活性成分を有する触媒活性組成物を完全触媒として製造するための方法にも関する。
基本的に、そのためには、当業者に公知の完全触媒のための全ての製造方法を使用することができる。有利な製造様式は化学的な沈降法である。この場合に、活性成分の群からの1種、2種又は複数種の元素を水性塩溶液として混合し、次いでその水酸化物又は炭酸塩の形で一緒に沈降させる。その際に、非晶質又は晶質の沈降物又はゲルが生ずる。場合により、生ずる沈殿物を塩不含で洗浄することができる。得られた生成物を後続の方法工程で乾燥させる。場合により、乾燥された固体を更に磨砕して、生成物の均質性を改善させてよい。同様に、該固体を場合により更に成形してよく、その際、成形の範囲では、本生成物を場合により混練により可塑化させ、そして押し出してストランドにするか、又は補助物質を混加した後に加圧してタブレットにすることもできる。それに引き続き、乾燥された生成物を焼成する。
焼成された生成物を場合により活性化させ、そして場合によりその触媒特性、例えば選択性及び活性並びに貯蔵性について試験してよい。前記の試験は、当業者に公知の全ての方法、例えば選択された反応での触媒の試験的使用及びその触媒特性の分析に従って実施することができる。
従って、少なくとも1種の活性成分を含む前記の種類の触媒活性組成物の製造方法であって:
(i)少なくとも1種の活性成分を、それらの塩を含有する溶液から沈降させる工程、
(ii)工程(i)で製造された生成物を乾燥させる工程、
(iii)工程(ii)で乾燥された生成物を焼成する工程
(iv)場合により工程(iii)で焼成された生成物を試験する工程
を少なくとも含むことを特徴とする方法にも関する。
(i)少なくとも1種の活性成分を、それらの塩を含有する溶液から沈降させる工程、
(ii)工程(i)で製造された生成物を乾燥させる工程、
(iii)工程(ii)で乾燥された生成物を焼成する工程
(iv)場合により工程(iii)で焼成された生成物を試験する工程
を少なくとも含むことを特徴とする方法にも関する。
同様に、本発明は、少なくとも1種の担体材料上に施与された活性成分を含む担持された触媒活性組成物の製造方法に関する。
一般に、前記の種類の活性成分を有する前記の担体触媒の製造のためには、当業者に公知の全ての製造方法を使用することができる。
特に有利には、本発明の範囲では、担体の吸水量未満での担持体の含浸(“初期湿潤(incipient wetness)”)、又は過剰な溶液からの吸着又はセラミック担体材料への薄層の施与が、担体触媒の製造のための可能な合成経路として使用される。
一般に、全ての前記の方法の範囲内で、活性成分は、熱不安定性の塩、例えば硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩又は水酸化物として使用される。過剰な溶液からの含浸の範囲では、担体を、それぞれの活性成分の元素をそのアニオンの形で有する溶液中に含浸し、そして濃度、混和、温度及び時間に関して厳密に定義された条件下に処理する。含浸の効率を高めるために、場合により担体細孔中の空気を真空排気により除去するか、又は担体を含浸前にガス処理することができる。含浸工程に引き続き、一般に乾燥工程及び焼成工程を行う。
セラミック担体材料への薄層の施与による合成経路の場合には、それぞれの前駆溶液を互いに個別的に、又は有利には混合物として一緒に担体上に施与することができる。この場合には、有利には、上述の実施態様による活性成分中に存在するそれぞれの元素の熱不安定性のアニオンが使用される。その施与は、ピペットからの簡易的な放出によって、また吹き付け、噴霧凍結乾燥並びにこの関連で当業者に公知の全ての他の技術によって実施することができる。同様に、DE10211260.6号に記載される噴霧凍結乾燥を用いて、触媒活性組成物のそれぞれの元素の薄層を所望の担体上に施与することもできる。
前駆溶液の施与後に、引き続き一般的には乾燥工程を行う。この乾燥工程の範囲では、該材料を30分〜24時間にわたり、40℃〜150℃の温度で乾燥させる。有利には、該材料は80℃で3時間乾燥させる。同様に有利には、該材料の凍結乾燥は真空中もしくは減圧下で行う。
乾燥工程に引き続き、一般に焼成工程を行う。一般に焼成とは、酸化性雰囲気下で、一般に触媒活性組成物の後の使用温度より高温での熱処理を表す。本発明の範囲内では、この場合に、該材料は、1〜100時間にわたり、0.25℃/分ないし10℃/分の範囲の加熱速度で200℃〜1200℃の最終温度にまで加熱し、その選択された温度において30分〜150時間にわたり保持する。本発明の範囲内では、有利には3℃/分のランプ、550℃の最終温度、そして3時間の保持時間が好ましい。焼成雰囲気としては、空気、N2、フォーミングガス(N2中のH2、例えばN2中5%のH2)、真空又は反応性ガス(Cl2、NH3など)が該当し、あるいは真空中又は減圧下が該当する。焼成を空気又はN2下で実施することが好ましい。
従って、本発明は、少なくとも1種の担体材料上に施与された、少なくとも1種の活性成分を含む触媒活性組成物の製造方法であって、
(α)少なくとも1種の活性成分を有する溶液を少なくとも1種の担体材料上に施与する工程、
(β)工程(α)で製造された生成物を乾燥させる工程、
(χ)工程(β)で乾燥された生成物を焼成する工程、
(δ)場合により、工程(χ)で焼成された生成物を試験する工程
を少なくとも有する方法にも関する。
(α)少なくとも1種の活性成分を有する溶液を少なくとも1種の担体材料上に施与する工程、
(β)工程(α)で製造された生成物を乾燥させる工程、
(χ)工程(β)で乾燥された生成物を焼成する工程、
(δ)場合により、工程(χ)で焼成された生成物を試験する工程
を少なくとも有する方法にも関する。
更なる一工程では、触媒活性組成物をその触媒特性について試験してよい。
本発明の範囲で製造される触媒活性組成物の試験は、触媒のその触媒特性、例えば選択性、活性並びに安定性についての当業者に公知の全ての方法によって実施することができる。
一般に、本発明の範囲で製造される触媒活性組成物の試験は、例えば少なくとも1mlの試験されるべき材料を当業者に公知のステンレス鋼反応器中に取り付けることによって実施する。有利には、その試験は不活性反応条件下で行われる。反応器内での触媒による転化の後に、引き続き生成ガス分析を、これについて当業者に公知の全ての分析法を介して実施できるが、生成物の分離と測定のためには、有利にはHP−5−MSカラムを有するGC/MSを介して実施することができる。
製造された触媒活性組成物の触媒特性の試験は、この目的のために当業者により適していると考えられる炭化水素の触媒による転化をもとに実施することができる。試験目的に予定される前記出発物質の転化に関しては、なんら制限は存在しない。本発明の範囲で記載される触媒活性組成物は、求核置換及び求電子置換、付加反応及び脱離反応、二重結合異性化及び骨格異性化、転位及びレドックス反応、アルキル化、不均化反応、アシル化、環化、水和、脱水、アミノ化、水素化、脱水素、酸化的脱水素、脱水素環化、ヒドロキシル化、酸化、部分酸化、アンモ酸化、エポキシ化並びにこれらの反応の組合せのために、そして有機分子の対象となる反応のために使用することができる。
更に本発明は、炭化水素の脱水素のための触媒活性組成物の使用にも関する。本発明の範囲で脱水素されるべき炭化水素に関しては特に制限はない。前記の本発明による触媒活性組成物は、基本的に、これについて当業者に適していると考えられる全ての炭化水素の脱水素のために使用することができる。
この場合に、本発明の一実施態様では、オキソ官能化されたC4−炭化水素、例えばブタノール、酪酸、イソブタノール、イソ酪酸及びブチルアルデヒドの脱水素が実施される。
環状及び非環状のカルボニル化合物、特に有利には環状及び非環状のアルデヒド及びケトンを脱水素して、相応のα,β−不飽和カルボニル化合物にすることも好ましい。殊に有利な例は、シクロペンタノンの2−シクロペンテノンへの脱水素、ブタノンのブテノンへの脱水素、ブチルアルデヒドのクロトンアルデヒドへの脱水素、シクロヘキサノンの2−シクロヘキセノンへの脱水素及びイソバレルアルデヒドのプレナール(2−メチルブテ−2−エナール)への脱水素である。
従って、本発明の対象は、炭化水素、有利には環状及び非環状のカルボニル化合物、特に有利には環状及び非環状のアルデヒド及びケトンを脱水素して、相応のα,β−不飽和カルボニル化合物にするにあたり、脱水素されるべき炭化水素を、Pd及びBiあるいはPd、Rh及びBi並びに場合により群(a)もしくは群(a′)からの1種又は複数種の他の元素を活性成分として含有する前記の触媒活性組成物と接触させることによる方法にも関する。
特に有利には、その脱水素は、少なくとも酸素の存在下に実施される。
従って、本発明は、酸素の存在下に炭化水素を脱水素するための前記の種類の触媒活性組成物の使用並びに相応する方法にも関する。
本発明の更なる有利な実施態様では、炭化水素の脱水素は、前記の触媒活性組成物を使用して、少なくとも酸素及び水の存在下で実施する。
従って、本発明は、炭化水素の脱水素のための前記の触媒活性組成物の使用であって、脱水素を少なくとも酸素及び水の存在下に実施することを特徴とする使用並びに相応する方法にも関する。
少なくとも酸素の存在下で又は酸素と水の存在下で実施される脱水素における酸素含量は、本発明の範囲では、供給される出発物質の全容積に対する比率で、1容積%〜50容積%の範囲、有利には1容積%〜30容積%の範囲、特に有利には1容積%〜10容積%又は20容積%〜30容積%の範囲にある。
少なくとも酸素及び水の存在下で実施される脱水素における含水率は、供給される出発物質の全容積に対する比率で、1容積%〜50容積%の範囲、有利には5容積%〜35容積%の範囲、特に有利には5容積%〜25容積%の範囲にある。場合により、前記の脱水素において、窒素はバランスガスとして供給することができる。
前記のように実施される脱水素における炭化水素含有率は、供給される出発物質の全容積に対して、0〜90容積%の範囲、有利には0.01〜25容積%の範囲、特に有利には0.1〜4容積%の範囲又は15〜25容積%の範囲にある。
従って本発明は、炭化水素の脱水素のための、前記の触媒活性組成物の使用であって、炭化水素対酸素の比率が、本発明の範囲内では、3:1〜1:20の範囲、有利には1:1〜1:7の範囲、特に有利には1:2〜1:5の範囲にある使用、並びに相応する方法にも関する。
同様に、本発明は、炭化水素の脱水素のための、前記の触媒活性組成物の使用であって、炭化水素対水の比率が、本発明の範囲内では、3:1〜1:50の範囲、有利には1:5〜1:40の範囲、特に有利には1:10〜1:30の範囲にある使用、並びに相応する方法にも関する。
一般に、触媒活性組成物を用いて本発明の範囲内で実施されるべき脱水素の方法条件に関しては特に制限はない。しかしながら、本発明による触媒組成物は、脱水素を明らかに400℃未満という比較的低い温度でも可能にすることを特徴とする。触媒活性は、長時間にわたり事実上不変なので、活性化はほぼめったに必要とならない。また、副生成物として、十分に容易に分離されるべき気体状副生成物が形成する。
実施される脱水素の範囲での反応温度は、一般に150℃〜450℃の範囲、有利には200℃〜450℃の範囲、特に有利には250℃〜400℃の範囲、特に250℃〜360℃の範囲にある。
それぞれのガス負荷率(GHSV)は、この場合に、100h−1〜100000h−1の範囲、有利には500h−1〜30000h−1の範囲、特に有利には3000h−1〜15000h−1の範囲にある。
シクロヘキサノンを脱水素して2−シクロヘキセノンにするためには、以下の反応条件がとりわけ好ましいと見なされる:転化を、360〜450℃、有利には410〜425℃の温度で実施する。負荷率(GHSV)は、2000〜90000h−1、有利には3000〜6000h−1にある。出発ガス流(供給物)中のシクロヘキサノン含有率は、1容積%〜5容積%、有利には3容積%〜4容積%である。出発ガス流中のシクロヘキサノン:酸素のモル比は、最大シクロヘキサノン転化率(2−シクロヘキセノンの最大収率)のためには1:2付近であり、2−シクロヘキセノン形成の最大選択性のためには1:1付近である。出発ガス流は、5〜15容積%の水、有利には約10容積%の水を含有してよい。
シクロペンタノンを脱水素して2−シクロペンテノンにするためには、以下の反応条件がとりわけ好ましいと見なされる:転化を、370〜410℃の温度で実施する。負荷率(GHSV)は、特に5000〜7000h−1である。出発ガス流(供給物)中のシクロペンタノン含有率は、3容積%〜5容積%である。出発ガス流中のシクロペンタノン:酸素のモル比は、最大シクロペンタノン転化率(2−シクロペンテノンの最大収率)のためには1:2付近であり、2−シクロペンテノン形成の最大選択性のためには1:1付近である。出発ガス流は、5〜15容積%の水を含有してよい。
イソバレルアルデヒドを脱水素してプレナールにするために、以下の反応条件が好ましいと見なされる:転化を、270℃〜370℃、有利には290℃〜330℃の温度で実施する。負荷率(GHSV)は、1000〜9000h−1、有利には3000〜6000h−1にある。出発ガス流(供給物)中のイソバレルアルデヒド含有率は、1〜5容積%、有利には2〜3容積%である。出発ガス流中のイソバレルアルデヒド対酸素のモル比は、1:1〜1:15、有利には1:3〜1:8の範囲にある。出発ガス流は、0〜30容積%の水を含有してよく、10〜20容積%の水を含有することが好ましい。
脱水素触媒は、反応器中で固定配置されていても、例えば流動層の形で使用してよく、触媒は相応の形状を有してよい。例えば、分割物(Split)、タブレット、モノリス、球体又は押出物(ストランド、車輪体、星状体、環状体)などの形状が適している。
適した反応器型は、固定床管型反応器又は管束反応器である。この場合に、触媒は固定床として反応管中に存在するか、又は触媒は反応管の管束中に存在する。反応管は、通常であれば、反応管をとりまく空間中で、ガス、例えば炭化水素、例えばメタンを燃焼させるか、又は伝熱媒体(塩浴、循環ガス(Waelzgas)など)を使用することによって間接的に加熱される。また反応器は、ヒートスリーブ(Heizmanschett)による反応管の電気加熱を行うこともできる。通常の反応管内径は、約1〜15cmである。典型的な脱水素用管束反応器は、約10〜32000本の反応管を含む。
本発明の範囲では、本発明による触媒活性組成物を、規定の転化でのその使用の範囲において触媒活性が低下した場合に再生させることが可能なので、再び使用することができる。
一般に、該再生は、触媒表面上に堆積したカーボン(Koks)を酸素の存在下で焼き払うことによって行われる。このためには、不活性ガスで希釈されていてよい空気又は酸素を、脱水素されるべき化合物を含有する出発ガス流に添加し、その際、それらの再生の間のガス流中での含有率は0容積%まで低減させることができる。再生は、一般に200〜400℃の温度で実施される。
再生の変法においては、本発明による触媒活性組成物をまず200〜400℃、有利には250〜350℃の温度で、1分〜100時間、有利には10分〜24時間、特に有利には30分〜1.5時間の時間で焼き払うので、触媒表面上に堆積したカーボンは焼き払われて二酸化炭素となる。
有利には、前記の焼き払い工程は、本発明の範囲では、350℃付近の温度で、窒素中約1%の酸素、有利には窒素中5%の酸素、特に有利には窒素中約10%の酸素の雰囲気で実施される。
焼き払い工程の後に、触媒活性組成物を取り巻く雰囲気を窒素を用いて酸素不含となるまでフラッシュする。
再生の範囲での第三段階としては、触媒活性組成物の水素処理が行われる。該処理は、有利には220〜280℃の範囲、特に有利には250℃〜270℃の範囲の温度で、フォーミングガスの存在下に実施される。特に有利には、この場合にフォーミングガスは、窒素中約3%の酸素の組成で使用される。水素処理は、1分〜100時間、有利には10分〜24時間、特に有利には30分〜1.5時間の時間で行われる。
引き続き、該触媒活性組成物をとりまく雰囲気を水素不含になるまでフラッシュする。
液状の含水の反応排出物の後処理は、水と有機生成物及び未反応の出発物質との分離のために、有利には有機溶剤、例えばジクロロメタン、クロロホルム、メチル−t−ブチルエーテル又はエチルアセテートによる抽出を含むか又は出発物質及び生成物に対して易揮発性の有機溶剤を用いた共沸蒸留を行い、水分を除去することを含む。高沸点有機化合物、例えばシクロペンタノン及び2−シクロペンテノンの蒸留は、減圧下に実施することができる。有利には、底部流動化剤(Sumpfverfluessiger)、例えばプロピレンカーボネートを添加して、蒸留されるべき高沸点成分の熱負荷を低減させる。
以下に本発明を実施例により明瞭にする。
これらの実施例は、種々の触媒活性化合物の製造と、触媒特性についてのそれらの試験を示している。
個々の実施例の範囲において、正反対のことが示されていない限りは、試験のために、それぞれの触媒活性組成物1mlを使用する。
実施例1:ステアタイト上Pd−Rh−Bi−Co(全負荷率:3質量%)
材料1の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第1表を参照):
第1表
材料1の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第1表を参照):
第1表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
310℃とガス負荷率(GHSV)7000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、5%の酸素、22%の水)において、69.9%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性56.6%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率39.6%に相当する。
280℃とガス負荷率(GHSV)5000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、25%の水)において、35.5%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性85.4%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率30.3%に相当する。
実施例2:ステアタイト上Pd−Rh−Bi−Ag(全負荷率:3質量%)
材料2の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第2表を参照):
第2表
材料2の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第2表を参照):
第2表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
310℃とガス負荷率(GHSV)10000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、15%の水)において、54.4%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性75.0%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率40.8%に相当する。
300℃とガス負荷率(GHSV)6000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、20%の水)において、39.2%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性87.4%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率34.2%に相当する。
実施例3:ステアタイト上Pd−Rh−Bi−Pt(全負荷率:3質量%)
材料3の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第3表を参照):
第3表
材料3の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第3表を参照):
第3表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
300℃とガス負荷率(GHSV)5000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、25%の水)において、68.2%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性59.0%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率40.3%に相当する。
280℃とGHSV3000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、3%の酸素、25%の水)において、39.6%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性82.5%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率32.6%に相当する。
実施例4:ステアタイト上Pd−Bi−Au(全負荷率:3質量%)
材料4の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第4表を参照):
第4表
材料4の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第4表を参照):
第4表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
350℃とGHSV6000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、20%の水)において、71.9%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性36.5%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率26.2%に相当する。
325℃とGHSV6000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、20%の水)において、49.0%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性40.3%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率19.8%に相当する。
実施例5:ステアタイト上Pd−Bi−Au(全負荷率:3質量%)
材料5の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第5表を参照):
第5表
材料5の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第5表を参照):
第5表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
350℃とGHSV6000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、20%の水)において、68.6%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性43.9%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率30.2%に相当する。
315℃とGHSV6000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、10%の水)において、40.3%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性55.9%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率22.6%に相当する。
実施例6:ステアタイト上Pd−Bi−Rh(全負荷率:3質量%)
材料6の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第6表を参照):
第6表
材料6の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第6表を参照):
第6表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
325℃とGHSV10000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、10%の水)において、66.6%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性56.6%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率37.6%に相当する。
290℃とGHSV10000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、3%の酸素、10%の水)において、28.7%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性72.9%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率20.8%に相当する。
実施例7:ステアタイト上Pd−Bi−Rh(全負荷率:3質量%)
材料7の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第7表を参照):
第7表
材料7の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第7表を参照):
第7表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
305℃とGHSV7500h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、20%の水)において、68.1%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性52.2%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率35.5%に相当する。
305℃とGHSV7500h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、20%の水)において、68.1%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性52.2%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率35.5%に相当する。
実施例8:ステアタイト上Pd−Bi(全負荷率:2質量%)
材料8の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第8表を参照):
第8表
材料8の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第8表を参照):
第8表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
340℃とGHSV6000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、6%の酸素、20%の水)において、64.0%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性43.3%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率27.7%に相当する。
340℃とGHSV6000h−1(窒素中に、2%のブチルアルデヒド、4%の酸素、25%の水)において、31.8%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性73.2%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率23.3%に相当する。
実施例9:ステアタイト上Pd−Bi−Rh−Sb(全負荷率:3質量%)
材料9の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第9表を参照):
第9表
材料9の合成のために、5gのステアタイト(篩分級物:0.5〜1.5mm、Ceramtec)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第9表を参照):
第9表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
350℃とGHSV3000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、20%の水)において、54.0%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性33.7%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率18.2%に相当する。
350℃とGHSV6000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、1%の酸素、20%の水)において、17.5%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性46.6%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率8.2%に相当する。
実施例10:炭化ケイ素上Pd−Bi−Rh−Pt(全負荷率:3質量%)
材料10の合成のために、5gの炭化ケイ素(篩分級物:0.5〜1.5mm、Norton)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第10表を参照):
第10表
材料10の合成のために、5gの炭化ケイ素(篩分級物:0.5〜1.5mm、Norton)を磁器皿中に入れた。容器中で、以下の前駆物質の水溶液の混合物を調合し、完全混合した(第10表を参照):
第10表
相応量の溶液を、ピペットを介して、セラミック担体の異なる4箇所に施与する。引き続きその材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、焼成を550℃で窒素雰囲気(6Nl/分のN2)下で3時間にわたり行う。1mlの材料を、ステンレス鋼製管形反応器(反応条件下に不活性であり、目的反応に関する活性無し)中に導入し、そして更に反応温度に加熱する。生成物ガス分析を、酸素化物の分離及び測定用のHP−5−MS−カラムを用いたGC/MSを介して行う。
供給条件(上記参照)下に調整した後に、活性材料は3〜7日後にその最適な触媒性能を達成する。
260℃とGHSV5000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、2%の酸素、15%の水)において、69.9%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性65.6%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率46.5%に相当する。
270℃とGHSV5000h−1(窒素中に、1%のブチルアルデヒド、4%の酸素、15%の水)において、78.2%のブチルアルデヒドが、クロトンアルデヒドへの選択性58.3%で転化した。これは、クロトンアルデヒドの収率45.6%に相当する。
実施例11:GHSV依存性
実施例1からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、300℃及び供給条件:1%のブチルアルデヒド、4%のO2、25%のH2O及び残分N2において種々のガス負荷率で試験した。この結果を図1に示す。ガス負荷率6000h−1〜7000h−1での最大収率(転化率約60%、選択性約60%)が十分に確認できる。約45%の転化率での約68%の選択性の最大値は10000h−1にある。
実施例1からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、300℃及び供給条件:1%のブチルアルデヒド、4%のO2、25%のH2O及び残分N2において種々のガス負荷率で試験した。この結果を図1に示す。ガス負荷率6000h−1〜7000h−1での最大収率(転化率約60%、選択性約60%)が十分に確認できる。約45%の転化率での約68%の選択性の最大値は10000h−1にある。
実施例12:酸素分圧の依存性
実施例1からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、300℃及び供給条件:1%のブチルアルデヒド、22%のH2O、GHSV7000h−1及び残分N2において種々の酸素分圧で試験した。この結果を図2に示す。酸素分圧3%〜5%での最大収率が十分に確認できる。約35%の転化率での約45%の選択性の最大値は1%のO2にあり、そして収率の最大値は5%のO2にある(転化率60%、選択性40%、収率24%)。
実施例1からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、300℃及び供給条件:1%のブチルアルデヒド、22%のH2O、GHSV7000h−1及び残分N2において種々の酸素分圧で試験した。この結果を図2に示す。酸素分圧3%〜5%での最大収率が十分に確認できる。約35%の転化率での約45%の選択性の最大値は1%のO2にあり、そして収率の最大値は5%のO2にある(転化率60%、選択性40%、収率24%)。
実施例13:反応器温度の依存性
実施例2からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、種々の温度で、かつ供給条件:1%のブチルアルデヒド、4%のO2、15%のH2O、残分N2及びGHSV10000h−1において試験した。この結果を図3に示す。310℃での最大収率(転化率約55%、選択性約75%、収率約40%)が十分に確認できる。選択性の最大値は、290℃にある(転化率約30%、選択性約83%)。
実施例2からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、種々の温度で、かつ供給条件:1%のブチルアルデヒド、4%のO2、15%のH2O、残分N2及びGHSV10000h−1において試験した。この結果を図3に示す。310℃での最大収率(転化率約55%、選択性約75%、収率約40%)が十分に確認できる。選択性の最大値は、290℃にある(転化率約30%、選択性約83%)。
実施例14:含水率の依存性
実施例1からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、種々の含水率において、300℃で、かつ供給条件:1%のブチルアルデヒド、4%のO2、残分N2及びGHSV5000h−1において試験した。この結果を図4に示す。25%のH2Oでの最大収率(転化率約70%、選択性約45%、収率約30%)が十分に確認できる。選択性の最大値は、10%の含水率にある(転化率約60%、選択性約50%)。
実施例1からの材料(試験反応器中に1mlの触媒容量を装入)を、特許請求の範囲に記載される全材料種のための代表として、種々の含水率において、300℃で、かつ供給条件:1%のブチルアルデヒド、4%のO2、残分N2及びGHSV5000h−1において試験した。この結果を図4に示す。25%のH2Oでの最大収率(転化率約70%、選択性約45%、収率約30%)が十分に確認できる。選択性の最大値は、10%の含水率にある(転化率約60%、選択性約50%)。
実施例15:ステアタイト上の、活性成分を含む種々の触媒活性組成物(全負荷率3質量%)
材料11〜19を実施例1と同様に製造した。
材料11〜19を実施例1と同様に製造した。
しかしながら、この場合には単に触媒容量0.1mlを試験したに過ぎない。
この場合には、前駆物質として相応の金属硝酸塩を水溶液中で使用し、Ptの場合には単にエタノール−アミン錯体を使用したに過ぎない。
以下に、個々の触媒化合物、それぞれの触媒によるブチルアルデヒドからクロトンアルデヒドへの転化の際に得られた転化率(U)、達成された選択性(S)、収率(A)並びにそれぞれの供給組成物を挙げる:
11. Pd0.75Rh0.75Bi1.5Ag0.1/ステアタイト、その際、U=54.4%、S=75.0%(A=40.8%)、これらは310℃、10000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、15%のH2O、残分N2の場合である
12. Pd0.75Rh0.75Bi1.5Ag0.1/ステアタイト、その際、U=39.2%、S=87.4%(A=34.2%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、20%のH2O、残分N2の場合である
13. Pd0.75Rh1.25Bi1Pt0.05/ステアタイト、その際、U=68.2%、S=59.0%(A=40.3%)、これらは300℃、5000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
14. Pd0.75Rh1.25Bi1Pt0.05/ステアタイト、その際、U=39.6%、S=82.5%(A=32.6%)、これらは280℃、3000h−1、1%のブチルアルデヒド、3%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
15. Pd0.325Rh2.25Bi0.375Co0.05/ステアタイト、その際、U=55.4%、S=82.8%(A=45.9%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
16. Pd0.85Rh0.85Bi1.25Cr0.05/ステアタイト、その際、U=50.9%、S=90.0%(A=45.8%)、これらは325℃、10000h−1、2%のブチルアルデヒド、8%のO2、20%のH2O、残分N2の場合である
17. Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1Co0.05/ステアタイト、その際、U=54.7%、S=84.8%(A=46.4%)、これらは300℃、6000h−1、1.8%のブチルアルデヒド、6.2%のO2、30.3%のH2O、残分N2の場合である
18. Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1/ステアタイト、その際、U=52.6%、S=95.2%(A=50.0%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、5%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
19. Pd0.8Rh1.3Bi0.85Ag0.05Ca0.05/ステアタイト、その際、U=66.7%、S=63.6%(A=42.4%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、6%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
実施例16:ステアタイト上のPd−Bi−Rh−Ag
それぞれ200gの触媒のバッチを4〜5mmの直径を有する球形で調製した。200gのステアタイト球(Condea社)を、更なる前処理をせずに振動盤(Schuettelteller)上に設置された磁器皿に入れた。予め決まった吸水量(球の外側に付着する水の量)に相応して、それぞれのドーピング元素(活性金属)の硝酸塩の硝酸溶液20mlを振盪された球に添加した。30分間の作用時間後に、全ての球は完全に湿潤された。窒素雰囲気下に、これらの球を引き続き16時間にわたり80℃で乾燥させ、最後に3時間にわたり550℃で加熱した。全面的で、非常に均一かつ耐摩耗性の黒色の金属殻を有する触媒球が得られた。
11. Pd0.75Rh0.75Bi1.5Ag0.1/ステアタイト、その際、U=54.4%、S=75.0%(A=40.8%)、これらは310℃、10000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、15%のH2O、残分N2の場合である
12. Pd0.75Rh0.75Bi1.5Ag0.1/ステアタイト、その際、U=39.2%、S=87.4%(A=34.2%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、20%のH2O、残分N2の場合である
13. Pd0.75Rh1.25Bi1Pt0.05/ステアタイト、その際、U=68.2%、S=59.0%(A=40.3%)、これらは300℃、5000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
14. Pd0.75Rh1.25Bi1Pt0.05/ステアタイト、その際、U=39.6%、S=82.5%(A=32.6%)、これらは280℃、3000h−1、1%のブチルアルデヒド、3%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
15. Pd0.325Rh2.25Bi0.375Co0.05/ステアタイト、その際、U=55.4%、S=82.8%(A=45.9%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、4%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
16. Pd0.85Rh0.85Bi1.25Cr0.05/ステアタイト、その際、U=50.9%、S=90.0%(A=45.8%)、これらは325℃、10000h−1、2%のブチルアルデヒド、8%のO2、20%のH2O、残分N2の場合である
17. Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1Co0.05/ステアタイト、その際、U=54.7%、S=84.8%(A=46.4%)、これらは300℃、6000h−1、1.8%のブチルアルデヒド、6.2%のO2、30.3%のH2O、残分N2の場合である
18. Pd1.4Rh0.375Bi1.125Pt0.1/ステアタイト、その際、U=52.6%、S=95.2%(A=50.0%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、5%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
19. Pd0.8Rh1.3Bi0.85Ag0.05Ca0.05/ステアタイト、その際、U=66.7%、S=63.6%(A=42.4%)、これらは300℃、6000h−1、1%のブチルアルデヒド、6%のO2、25%のH2O、残分N2の場合である
実施例16:ステアタイト上のPd−Bi−Rh−Ag
それぞれ200gの触媒のバッチを4〜5mmの直径を有する球形で調製した。200gのステアタイト球(Condea社)を、更なる前処理をせずに振動盤(Schuettelteller)上に設置された磁器皿に入れた。予め決まった吸水量(球の外側に付着する水の量)に相応して、それぞれのドーピング元素(活性金属)の硝酸塩の硝酸溶液20mlを振盪された球に添加した。30分間の作用時間後に、全ての球は完全に湿潤された。窒素雰囲気下に、これらの球を引き続き16時間にわたり80℃で乾燥させ、最後に3時間にわたり550℃で加熱した。全面的で、非常に均一かつ耐摩耗性の黒色の金属殻を有する触媒球が得られた。
組成Pd0.6%Bi1.0%Rh1.33%Ag0.08%/ステアタイトを有する触媒が得られ、その際、係数は、担体の質量に対するそれぞれの元素の質量を質量%で示している。
実施例17:ステアタイト上のPd−Bi−Co
触媒の製造は実施例16に記載されるのと同様に実施した。組成Pd1.5%Bi1.5%Co0.01%/ステアタイトの触媒が得られた。
触媒の製造は実施例16に記載されるのと同様に実施した。組成Pd1.5%Bi1.5%Co0.01%/ステアタイトの触媒が得られた。
実施例18〜20:触媒活性の試験
実施例16及び17からの触媒それぞれ41g(31ml)を、塩浴反応器(Salzbadreaktor)中で試験した。液状の反応器排出物は、実質的に主に2−シクロペンテノンを含有し、未反応のシクロペンタノンを含有しない。副生成物として主に二酸化炭素が得られる。未反応のシクロペンタノンは、再循環させることができる。反応条件及び得られた転化率及び選択性を第11表にまとめる。
実施例16及び17からの触媒それぞれ41g(31ml)を、塩浴反応器(Salzbadreaktor)中で試験した。液状の反応器排出物は、実質的に主に2−シクロペンテノンを含有し、未反応のシクロペンタノンを含有しない。副生成物として主に二酸化炭素が得られる。未反応のシクロペンタノンは、再循環させることができる。反応条件及び得られた転化率及び選択性を第11表にまとめる。
第11表
実施例11〜14についての図
図1〜4は、実施例11〜14に従って達成されたブチルアルデヒドのクロトンアルデヒドへの触媒的転化の、(それぞれY軸上にプロットされた)転化率(中塗り菱形[%])、クロトンアルデヒドの選択性(中塗り四角[%])並びにクロトンアルデヒド収率(中塗り三角[%])を、(それぞれX軸上にプロットされた)GHSV[h−1]に依存して(図1)、酸素分圧[%]に依存して(図2)、反応温度[℃]に依存して(図3)、そして含水率[%]に依存して(図4)示した。
実施例21:ステアタイト上のPd−Rh−Bi(全負荷率:3質量%)
水性NaOHで前処理されたステアタイト球5g(篩分級物:0.5〜1.0mm、Condea社)を磁器皿中に入れた。容器中で活性金属の硝酸塩の混合物を製造する。活性金属の硝酸塩を、この場合に30質量%HNO3中の1.0モル/L溶液として使用する。含浸溶液の組成並びにそれを用いて製造された触媒の組成(触媒質量に対する活性金属の質量%)を、以下の第12表で示す。
水性NaOHで前処理されたステアタイト球5g(篩分級物:0.5〜1.0mm、Condea社)を磁器皿中に入れた。容器中で活性金属の硝酸塩の混合物を製造する。活性金属の硝酸塩を、この場合に30質量%HNO3中の1.0モル/L溶液として使用する。含浸溶液の組成並びにそれを用いて製造された触媒の組成(触媒質量に対する活性金属の質量%)を、以下の第12表で示す。
第12表
該溶液(全体で1.400μL、これは予め決められたステアタイト担体の吸水量に相当する)を、ピペットを用いてステアタイト上に施与する。引き続き、その含浸された材料を16時間にわたり80℃で乾燥室中で乾燥させる。次いで、550℃で窒素雰囲気下にマッフル炉中で3時間焼成する。
実施例22:触媒活性の試験
実施例21で製造された触媒1mlを、ステンレス鋼製反応器中に導入し、そして反応温度に加熱する。事前に加熱した反応器中で、シクロヘキサノンを脱水素して2−シクロヘキセノンを得る。以下の第13表において、主な方法パラメータ(反応温度;触媒負荷率(GHSV);供給ガス混合物の組成;シクロヘキサノン転化率;2−シクロヘキセノン形成の選択性;シクロヘキサノンに対する2−シクロヘキセノンの収率)を示す。この場合に、生成物ガス混合物の分析は、HP−5−MS−カラムを用いたGC/MSによって行う。
実施例21で製造された触媒1mlを、ステンレス鋼製反応器中に導入し、そして反応温度に加熱する。事前に加熱した反応器中で、シクロヘキサノンを脱水素して2−シクロヘキセノンを得る。以下の第13表において、主な方法パラメータ(反応温度;触媒負荷率(GHSV);供給ガス混合物の組成;シクロヘキサノン転化率;2−シクロヘキセノン形成の選択性;シクロヘキサノンに対する2−シクロヘキセノンの収率)を示す。この場合に、生成物ガス混合物の分析は、HP−5−MS−カラムを用いたGC/MSによって行う。
第13表
実施例23〜132
実施例21と同様にして、種々の組成の触媒を製造し、実施例22と同様に、シクロヘキサノンを2−シクロヘキセノンへと脱水素させるにあたってのその触媒活性について試験した。触媒組成、供給物組成並びにこれらの触媒上で実施されるシクロヘキサノンの2−シクロヘキセノンへの脱水素の転化率、選択性及び収率を以下の第14表にまとめる。
実施例21と同様にして、種々の組成の触媒を製造し、実施例22と同様に、シクロヘキサノンを2−シクロヘキセノンへと脱水素させるにあたってのその触媒活性について試験した。触媒組成、供給物組成並びにこれらの触媒上で実施されるシクロヘキサノンの2−シクロヘキセノンへの脱水素の転化率、選択性及び収率を以下の第14表にまとめる。
第14表
実施例133〜281
実施例21と同様にして、種々の組成の触媒を製造し、実施例22と同様に、イソバレルアルデヒドをプレナールへと脱水素させるにあたってのその触媒活性について試験した。触媒組成、供給物組成並びにこれらの触媒上で実施されるイソバレルアルデヒドのプレナールへの脱水素の転化率、選択性及び収率を以下の第15表にまとめる。
実施例21と同様にして、種々の組成の触媒を製造し、実施例22と同様に、イソバレルアルデヒドをプレナールへと脱水素させるにあたってのその触媒活性について試験した。触媒組成、供給物組成並びにこれらの触媒上で実施されるイソバレルアルデヒドのプレナールへの脱水素の転化率、選択性及び収率を以下の第15表にまとめる。
第15表
Claims (27)
- 活性成分として
− Pd及びBi並びに、
− Rh、Au、Sb、V、Cr、W、Mn、Fe、Co、Ni、Na、Cs及びBaからなる群(a)から選択される随意の元素
を有することを特徴とする触媒活性組成物。 - 活性成分として
− Pd、Rh及びBi並びに、
− Au、Sb、V、Cr、W、Mn、Fe、Co、Ni、Pt、Cu、Ag、Na、Cs、Mg、Ca及びBaからなる群(a′)から選択される随意の元素
を有することを特徴とする触媒活性組成物。 - 活性成分が、少なくとも1種の担体材料上に施与されていることを特徴とする、請求項1又は2記載の触媒活性組成物。
- 少なくとも1種の担体材料が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、浸炭窒化物、オキソ窒化物、オキソ炭化物、酸化ビスマス、酸化チタン、酸化ジルコニウム、ホウ窒化物、酸化アルミニウム、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、ゼオライト材料並びにゼオライト類似材料、ステアタイト、活性炭素、金網、ステンレス網、スチール網並びに前記の担体材料の2種又は複数種からなる混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項3記載の触媒活性組成物。
- 少なくとも1種の担体材料が請求項1から4までのいずれか1項記載の活性成分で負荷された全負荷率が20質量%未満であることを特徴とする、請求項3又は4記載の触媒活性組成物。
- 活性成分が、以下の式
PdaXbBicYdZe
[式中、Xは、Rh及び/又はAuであり、Yは、Au、Rh、Pt、Ag、Cr、Co、Cu、W、V、Fe又はMnであり、Zは、Au、Rh、Pt、Ag、Cr、Co、Cu、W、V、Fe又はMnであり、かつ係数a、b、c、d、eは、それぞれの元素の互いの質量比を示し、かつ0.1≦a≦3、0≦b≦3、0.1≦c≦3、0≦d≦1、そして0≦e≦1である]を示すことを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載の触媒活性組成物。 - 係数b及びeが0であり、かつYがAu又はRhであることを特徴とする、請求項6記載の触媒活性組成物。
- 係数d及びeが0であり、かつXがRhであることを特徴とする、請求項6記載の触媒活性組成物。
- 係数b、d及びeが0であることを特徴とする、請求項6記載の触媒活性組成物。
- 係数dが0であり、かつXがRhであるか、又はZがAg又はPtであることを特徴とする、請求項6記載の触媒活性組成物。
- 係数b及びdが0であり、かつZがCoであることを特徴とする、請求項6記載の触媒活性組成物。
- 請求項4の少なくとも1種の担体材料上に施与された、以下の式:
− Pd0.5−1.0Rh0.5−1.25Bi1.25−1.75Ag0.05−0.15
− Pd0.5−1.0Rh1.0−1.5Bi0.75−1.25Pt0.01−0.1
− Pd0.25−0.5Rh1.75−2.5Bi0.25−0.5Co0.01−0.1
− Pd0.5−1.25Rh0.5−1.25Bi0.75−1.5Cr0.01−0.1
− Pd1.0−1.75Rh0.25−0.75Bi0.75−1.5Pt0.0−0.15Co0.01−0.1
− Pd1.0−1.75Rh0.25−0.75Bi0.75−1.5Pt0.05−0.15
− Pd0.5−1.0Rh1.0−1.75Bi0.5−1.25Ag0.03−0.15Ca0.02−0.1
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25Ag0.03−0.15
− Pd1.25−1.75Rh1.25−1.75Co0.005−0.02
− Pd0.4−1.0Rh1.0−1.75Bi0.75−1.25
− Pd0.15−2.25Rh0−2.5Bi0.15−2.75
[式中、係数はそれぞれの元素の互いの質量比を示す]で示される少なくとも1種の活性成分を有することを特徴とする、請求項6記載の触媒活性組成物。 - 係数の合計a+b+cが3であることを特徴とする、請求項6から12までのいずれか1項記載の触媒組成物。
- 請求項1、2及び6から13までのいずれか1項で定義された少なくとも1種の活性成分を含む触媒活性組成物の製造方法であって:
(i)少なくとも1種の活性成分を、それらの塩を含有する溶液から沈降させる工程、
(ii)工程(i)で製造された生成物を乾燥させる工程、
(iii)工程(ii)で乾燥された生成物を焼成する工程
(iv)場合により、工程(iii)で焼成された生成物を試験する工程
を少なくとも含むことを特徴とする方法。 - 請求項3から13までのいずれか1項記載の触媒活性組成物の製造方法であって、
(α)少なくとも1種の活性成分を有する溶液を少なくとも1種の担体材料上に施与する工程、
(β)工程(α)で製造された生成物を乾燥させる工程、
(χ)工程(β)で乾燥された生成物を焼成する工程、
(δ)場合により、工程(χ)で焼成された生成物を試験する工程
を少なくとも有することを特徴とする方法。 - 炭化水素の脱水素のための、請求項1から13までのいずれか1項記載の触媒活性組成物の使用。
- オキソ官能化された炭化水素の群からの炭化水素を脱水素することを特徴とする、請求項16記載の使用。
- 非環状及び環状のアルデヒド及びケトンからなる群からの炭化水素を脱水素することを特徴とする、請求項16記載の使用。
- 炭化水素が、シクロペンタノン、ブタノン、ブチルアルデヒド、シクロヘキサノン及びイソバレルアルデヒドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項18記載の使用。
- 脱水素を酸素の存在下に実施することを特徴とする、請求項16から19までのいずれか1項記載の使用。
- 脱水素を酸素と水の存在下に実施することを特徴とする、請求項16から20までのいずれか1項記載の使用。
- 炭化水素対酸素の比率が3:1〜1:20の範囲にあることを特徴とする、請求項20又は21記載の使用。
- 炭化水素対水の比率が3:1〜1:50の範囲にあることを特徴とする、請求項21又は22記載の使用。
- 炭化水素と、請求項1から13までのいずれか1項記載の触媒活性組成物とを接触させることによる、炭化水素の脱水素法。
- 非環状及び環状のアルデヒド及びケトンからなる群からの炭化水素を脱水素することを特徴とする、請求項24記載の方法。
- 炭化水素が、シクロペンタノン、ブタノン、ブチルアルデヒド、シクロヘキサノン及びバレルアルデヒドからなる群から選択される、請求項25記載の方法。
- 脱水素を、酸素と水の存在下に実施し、その際、炭化水素対酸素の比率が3:1〜1:20の範囲にあり、かつ炭化水素対水の比率が3:1〜1:50の範囲にあることを特徴とする、請求項24から26までのいずれか1項記載の方法。
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