JP3032816B2 - スチレンモノマーの製造方法 - Google Patents

スチレンモノマーの製造方法

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JP3032816B2
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styrene monomer
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oxide
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直樹 三村
昌弘 斉藤
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工業技術院長
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エチルベンゼンか
らスチレンモノマーを製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】スチレンモノマーは、ポリスチレンをは
じめ各種の高分子化合物の原料となる重要な物質であ
る。現在、スチレンモノマーの工業的な製造法として
は、エチルベンゼンと水蒸気の混合気体(水蒸気/エチル
ベンゼン=7〜12)を、酸化鉄及び酸化カリウムからな
る触媒に600℃程度の温度で接触させる方法が採用さ
れている(触媒、Vol.38 No.7 (1996)
572-579)。しかし、この方法は、水蒸気の製造に
多大なエネルギーが必要であり、また触媒成分のカリウ
ムが揮散しやすいなどの問題を有している。また、エチ
ルベンゼンを二酸化炭素の存在下、鉄酸化物、アルカリ
金属及び活性炭からなる触媒と接触させることによりス
チレンモノマーを製造する方法が知られている(App
lied Catalysis A General,
121 (1995) 125−137)。しかし、こ
の方法は触媒活性の長時間の安定性に問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エチルベン
ゼンを二酸化炭素の存在下、触媒と接触させてスチレン
を製造する方法において、安価でかつ活性の低下が少な
い触媒を用いてスチレンモノマーを製造する方法を提供
することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、エチルベンゼンを二
酸化炭素の存在下、酸化鉄、酸化カルシウム及び酸化ア
ルミニウムからなる触媒に、500〜650℃の温度で
接触させることを特徴とするスチレンモノマーの製造方
法が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明において使用する触媒は、酸化鉄、酸化カル
シウム及び酸化アルミニウムからなる触媒である。な
お、酸化鉄は2価及び3価の鉄の酸化物のいずれでもよ
い。この触媒中の各金属酸化物の組成は、酸化鉄:0.
5〜50重量%、好ましくは3〜20重量%、酸化カル
シウム:0.5〜30重量%、好ましくは5〜15重量
%、そして酸化アルミニウム:20〜99重量%、好ま
しくは65〜92重量%である。本発明において、触媒
成分となる酸化鉄、酸化カルシウム及び酸化アルミニウ
ムは、その原料としてそれぞれの金属の硝酸塩、塩酸
塩、硫酸塩、有機酸塩、水酸化物等を用い、共沈法、含
浸法、混合法、逐次沈殿法、アルコキシド法等の公知の
方法により、あるいはこれらの方法を組み合わせること
によって製造できる。なお触媒製造後、空気中で焼成す
ることにより触媒成分を安定な酸化物の状態にすること
が望ましい。この場合、焼成温度は特に限定しないが、
300〜1000℃の範囲が好ましく、600〜800
℃の範囲が特に好ましい。本発明に用いる触媒は、必ず
しも酸化鉄、酸化カルシウム及び酸化アルミニウムの3
成分のみに限定されず、適宜他の成分、例えばコロイダ
ルシリカ等を加えてもよい。
【0006】本発明において反応原料として用いるエチ
ルベンゼンは、特に高純度である必要はなく、触媒毒に
ならない成分であれば少量の不純物を含んでいてもよ
い。また、本発明の反応において使用される二酸化炭素
についても、特に高純度である必要はなく、不活性ガ
ス、例えば窒素等を含んでいてもよい。二酸化炭素の使
用割合は、エチルベンゼン1モル当り、0.1〜100
モル、好ましくは1〜50モルの割合である。本発明に
おいて、反応温度は500〜650℃の範囲、好ましく
は530〜630℃である。500℃を下回るとエチル
ベンゼンの十分な転化率が得られず、また650℃を上
回ると副生成物であるベンゼン、トルエン等の生成や、
触媒表面上における炭素析出あるいは生成物の重合が顕
著になり、触媒の活性や選択性が大きく低下する。
【0007】本発明の接触反応は、固定床、流動床等い
ずれの方式でも行なうことができる。触媒の粒子径、形
状は反応器の形式に応じて任意に選択できる。また、反
応圧力は、加圧、常圧、減圧いずれでも実施できるが、
0.2〜1.5気圧(絶対圧力)の範囲が特に好まし
い。反応圧が0.2気圧未満では減圧状態を維持するた
めにエネルギー消費量が大きくなり、1.5気圧を超え
ると熱力学的制約からスチレンモノマーの収率が低下す
る。なお、本発明の触媒は、一定時間使用後に活性が低
下した場合、空気中で再度焼成することにより活性を回
復させることができる。
【0008】
【実施例】以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。 実施例1 硝酸鉄9水和物11.5g、硝酸カルシウム4水和物
6.9g、硝酸アルミニウム6水和物91.0gを溶解
した水溶液300mlと、炭酸ナトリウム52.5gを
溶解した水溶液300mlを調製した。蒸留水750m
lを激しく攪拌しながら前出の二種の水溶液を等量ずつ
ゆっくりと滴下した。得られた沈殿をイオン交換水で十
分洗浄、ろ過した後、110℃で乾燥後、空気中750
℃で焼成した。次に、焼成後の酸化物を200kg/m2
の圧力で圧縮後、粉砕し180〜300μmに粒度を調
節した。焼成後の触媒はFe3214重量%、CaO1
0重量%、Al2376重量%であった。前記触媒1.
4gを、ステンレス製反応管に充填し、エチルベンゼン
蒸気:二酸化炭素=1:11の混合ガスを流速毎分13
0ml、温度550℃で接触させた。反応後のガスを、
−5℃の冷却器および1℃の吸収液(ノルマルヘプタン)
に通じ、得られた液体成分をガスクロマトグラフで分析
した。その結果を、表1に示す。この結果は、この触媒
が長時間にわたって活性を保っていることを示してい
る。
【0009】
【表1】
【0010】比較例1 実施例1で使用した触媒1.4gを、ステンレス製反応
管に充填し、エチルベンゼン蒸気:ヘリウム=1:11
の混合ガスを流速毎分130ml、温度550℃で接触
させ、実施例1と同様に分析を行なった。その結果を表
2に示す。
【0011】
【表2】
【0012】比較例2 実施例1で使用した触媒1.4gを、ステンレス製反応
管に充填し、エチルベンゼン蒸気:ヘリウム:水蒸気=
1:3.7:7.3の混合ガスを流速毎分130ml、
温度550℃で接触させ、実施例1と同様に分析を行な
った。その結果を表3に示す。
【0013】
【表3】
【0014】比較例3 硝酸鉄、硝酸アルミニウムを溶解した水溶液を原料に用
い、実施例1と同様の操作を行ない触媒を調製した。触
媒の組成は、Fe2314重量%、Al2386重量%
であった。この触媒を1.0g用いたほかは、実施例1
と同様の条件で反応を行なった。この結果を、表4に示
す。
【0015】
【表4】
【0016】比較例4 硝酸カルシウム硝酸アルミニウムを溶解した水溶液を原
料に用い、実施例1と同様の操作を行ない触媒を調製し
た。触媒の組成は、CaO10重量%、Al2390重
量%であった。この触媒を用いて実施例1と同様に反応
を行なった。この結果を、表5に示す。
【0017】
【表5】
【0018】比較例5 硝酸鉄、硝酸カルシウムを溶解した水溶液を原料に用
い、実施例1と同様の操作を行ない触媒を調製した。触
媒の組成は、Fe2314重量%、CaO86重量%で
あった。この触媒を用いて実施例1と同様に反応を行な
った。この結果を、表6に示す。
【0019】
【表6】
【0020】実施例2 実施例1と同様に、触媒を調製した。触媒の組成はFe
235重量%、CaO10重量%、Al2385重量%
であった。調製した触媒を1.4g用い、実施例1と同
様の条件で反応を行なった。結果を表7に示す。この結
果は、触媒組成を変更することにより、初期活性はあま
り高くないが、安定性の非常に高い触媒を得ることがで
きることを示す。
【0021】
【表7】
【0022】実施例3 実施例2に用いた触媒を用い、反応温度580℃で反応
を行なった。その他の条件は、実施例2と同じになるよ
うにした。結果を表8に示す。
【0023】
【表8】
【0024】実施例4 実施例1と同様の触媒を調製する際、金属硝酸塩の水溶
液にコロイダルシリカ(日産化学スノーテックスO)1.
0gを分散させ、その他の触媒調製操作は実施例1と同
様に行なった。この触媒を1.4g用い、実施例1と同
様の条件で反応を行った。結果を、表9に示す。
【0025】
【表9】
【0026】実施例5 実施例4で8.5時間反応に用いた触媒1.4gを、空
気中600℃の温度で2時間再焼成した後、再度実施例
1と同様の条件で反応に用いた。結果を表10に示す。
この結果は、触媒の再生後でも、長時間にわたって活性
が保たれていることを示している。
【0027】
【表10】
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、エチルベンゼンを二酸
化炭素の存在下触媒と接触させてスチレンモノマーを製
造するに当り、前記した安価でかつ長時間その活性の低
下が少ない触媒を用いたことにより、スチレンモノマー
を工業的有利に製造することができる。しかも、従来行
なわれているような水蒸気を使用する方法ではないの
で、水蒸気製造のための多大なエネルギー消費を必要と
しない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 5/00 - 5/56 C07C 15/46

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エチルベンゼンを二酸化炭素の存在下、
    酸化鉄、酸化カルシウム及び酸化アルミニウムからなる
    触媒に、500〜650℃の温度で接触させることを特
    徴とするスチレンモノマーの製造方法。
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