JPH0622677B2 - 水素化用触媒 - Google Patents
水素化用触媒Info
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- JPH0622677B2 JPH0622677B2 JP2163620A JP16362090A JPH0622677B2 JP H0622677 B2 JPH0622677 B2 JP H0622677B2 JP 2163620 A JP2163620 A JP 2163620A JP 16362090 A JP16362090 A JP 16362090A JP H0622677 B2 JPH0622677 B2 JP H0622677B2
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Description
ウム−亜鉛原子からなり、脂肪酸エステルの水素化によ
るアルコールの製造に用いられる触媒に関する。
高圧水素で還元することによって製造されている。
物系触媒であり、通常銅−クロマイト触媒と呼ばれてい
る。その製法はインダストリアル・アンド・エンジニア
リング・ケミストリー第26巻、第878 頁(1936年)に記
載されているものから現在まで大きく進歩はしていな
い。
されるという重大な欠点を有する。環境汚染防止のた
め、これらの重金属は適当な方法で捕集されるが、ここ
で生ずる重金属スラッジの最終的な処理法はまだ確立さ
れていない。
鉄−アルミニウム触媒が提案されている(特開昭53−923
95号公報、特開昭55−8820号公報、特公昭58−50775号
公報)。
おいて従来の銅−クロマイト触媒に勝るものの、触媒製
造時に触媒沈澱スラリーから触媒を濾別する際の濾過速
度が遅く、大規模な濾過設備を必要とする欠点があった
り(特開昭53−92395 号公報、特開昭55−8820号公
報)、反応後、反応物を高圧より常圧に高圧バルブを通
して抜き出す時に触媒が著しく微粒化するため濾過が困
難となったり、さらに触媒沈澱剤として尿素を使用する
ため、これに起因する尿素排水、アンモニア排水処理に
大きな負荷がかかる等の製造工程上に問題があった(特
公昭58−50775号公報)。
ト触媒にとってかわる無公害触媒の工業的製造方法を確
立すべく、上記触媒の微粒化抑制の問題及び触媒製造プ
ロセス合理化について鋭意検討した結果、水酸化アルミ
ニウム若しくは酸化アルミニウム又はこれらの混合物を
担体とし、沈澱剤として尿素の代わりにアルカリ金属又
はアルカリ土類金属の水酸化物或いは炭酸塩を使用する
ことにより、触媒の微粒化が抑制でき、活性、選択性、
耐久性及び濾過性が大幅に向上された触媒が得られるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
ルミニウム又はその混合物を担体とし、Cu,Fe,Al及び
Znを含み、原子比(担体も含めた触媒全体の原子比)が
Cu/Fe/Al=1/ 0.4/2.5 / 0.5〜5.0 であり、且つ
Zn/Cu≦1.0 である脂肪酸エステルの水素化によるアル
コール製造用触媒を提供するものである。
ば、下記の第一工程、第二工程及び第三工程をこの順に
行なう製造方法によって製造される。
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。
せることによって、 又は、 (ii)水溶性アルミニウム塩及び水溶性銅塩若しくは水
溶性亜鉛塩又はこれらの混合物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下記(a)乃至(d)から選択され
る化合物を一回又は二回以上(二回以上の場合は順不同
に)沈澱させる工程。ただし、この場合、亜鉛化合物を
沈澱させる工程を少なくとも一回は行なう。
取得し、水洗、乾燥及び焼成する工程。
の組成が原子比(担体も含めた触媒全体の原子比)でCu
/Fe/Al/Zn=1/ 0.4〜2.5 /0.5〜5.0であり、且つ
Zn/Cu≦1.0の範囲にあることが重要である。原子比が
これらの範囲外にあると得られる触媒の活性が銅−クロ
マイト触媒より小さくなると同時に水素化反応に使用し
た場合に副生成物が多くなる。
の各工程について以下に説明する。
う。
/0.4〜2.5となるように水に溶解させ、この水溶液に水
酸化アルミニウム若しくは酸化アルミニウム又はこれら
の混合物を原子比でCu/Al=1/0.1〜3.0となるように
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水酸化アルミニ
ウム若しくは酸化アルミニウム又はこれらの混合物から
なる触媒担体表面上に沈澱させる。
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。
硫酸第一鉄、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
り最適である。また第二鉄塩を併用することもできる
が、第二鉄塩を加え過ぎると触媒性能、特に触媒物性を
悪化させるので注意する必要がある。
リ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物又は炭酸塩等が
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。
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最適であ
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。例えば炭酸ソーダ場合、20〜23%の濃度の
水溶液が適当である。
若しくは酸化アルミニウム又はこれらの混合物は反応槽
中で調製後、そのまま用いても良く、予め別途調製され
たものを用いても良い。これら担体は粒子径の比較的揃
ったものを用いるのが好ましい。担体の粒子径は平均粒
径にて 0.1〜500μm、好ましくは0.4〜50μmである。
平均粒径がこの範囲を下回るもの又は上回るものについ
ては触媒活性及び濾過性の両性能を本発明の所望とする
水準に同時に維持することができない。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アルミ
ニウム塩、例えば硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩等をアルミニ
ウムイオンの当量数に相当する量以上のアルカリ金属の
水酸化物、例えば水酸化ナトリウム水溶液中に溶解させ
た後、或いは担体として使用する量のアルミン酸ソーダ
水溶液を調製した後、60℃以上の温度で希硫酸或いはア
ルミニウム塩の一部を水溶液にして滴下し、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こ
となく、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なうことができる。ここで均
一な物性を持った担体を用いた場合、より性質の安定し
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。
う。
一工程にて使用した水溶性銅塩に対して原子比でCu/Al
=1/0.1〜3.0、好ましくは1/0.5〜1.5となる量であ
る。)の水溶液に、更に、水素還元反応における活性及
び選択性を更に向上させるために、水溶性亜鉛塩、又は
水溶性銅塩及び水溶性亜鉛塩を前記水溶液に使用した水
溶性アルミニウム塩に対して原子比でAl/Cu=1/0〜
1、且つZn/Al≦0.5 となるように存在させた水溶液
と、 (ロ)(イ)に記載したアルミニウムイオン及び亜鉛イ
オンの合計の当量数、或いは水溶性銅塩を使用する場合
は、これらと銅イオンの合計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60〜100 ℃に保持
しつつアルミニウム化合物及び亜鉛化合物、或いは必要
に応じてこれらと銅化合物を沈澱させることによって行
なう。懸濁液の温度がこの範囲以外で反応を行なった場
合、得られた触媒において所望の活性及び選択性が得ら
れない。
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、各種みょうばんが挙げられるが、その中でも硫
酸アルミニウムが最適である。また、これらの混合物を
使用しても良い。
たものを挙げることができる。また、上記に記載の水溶
性亜鉛塩の例としては硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛等
が挙げられるが、経済面より硫酸亜鉛が最適である。
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重量%程度の水溶液とすることが好ましい。
止するために(イ)に記載の水溶液と(ロ)に記載のア
ルカリ物質又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。
合には第二工程を一段階又は二段階以上に分割して行な
うことができる。
だし、第二工程では、亜鉛化合物を沈澱させる工程が少
なくとも一回は行なわれるよう、下記の工程が選択され
る。
る。
せる。
に沈澱させて、次いで第二段階でアルミニウム化合物と
亜鉛化合物とを同時に沈澱させる。
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。
時に沈澱させて、次いで第二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る。
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。
時に沈澱させる。
う。
上に調節した後、0〜8時間熟成を行なう。
う。
離、水洗、乾燥し、乾燥物を100 ℃〜1200℃にて焼成す
る。この温度範囲以外で焼成を行なった場合には得られ
た触媒において本発明の所望とする水素還元活性及び選
択性は得られない。
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
したものは粉砕することなく直ちにこれを触媒として使
用することができる。
択性等の性能を有するものであるが、本発明の効果を損
なわない範囲で他の金属、例えば貴金属等を添加するこ
とも可能であり、何ら他の金属の併用を排除するもので
はない。
温度130℃〜350℃、好ましくは180 〜300 ℃、水素圧10
〜300 kg/cm2、好ましくは 100〜250 kg/cm2で行われ
る。触媒の使用量は出発物質である高級脂肪族エステル
に対し、0.1〜20重量%、好ましくは 0.5〜10重量%の
範囲である。
としては、脂肪酸の炭素数が6以上でかつエステル基を
1個以上有するものが挙げられる。高級脂肪酸エステル
としては直鎖脂肪族エステル、分岐鎖脂肪酸エステルあ
るいは不飽和脂肪酸エステルのいずれを用いてもよく、
またこれらの混合物を用いてもよい。高級脂肪族エステ
ルを構成するところのアルコールは炭素数が1〜4の低
級アルコールが好ましく、特にメチルアルコールが好ま
しい。
チルエステル、パーム油脂肪酸メチルエステル、パーム
核油脂肪酸メチルエステル、ナタネ油脂肪酸メチルエス
テル、牛脂脂肪酸メチルエステル、魚油脂肪酸メチルエ
ステル、オレンジラフィー脂肪酸メチルエステル等が挙
げられる。
の実施例に限定されるものではない。
2O(48g)、FeSO4・7H2O(59g)及び水酸化アルミニウム
(商品名ハイジライトH-32,17.63g)を入れ、撹拌し
ながら温度を96℃に上昇させた。温度を95℃±2℃に保
ちながら一時間保持した。
50g)に溶解させた溶液を約80分かけて滴下する。反応
において最初青緑色の沈澱が徐々に褐色に変化し、最終
的に黒色となる。滴下終了後のpHは8.95であった。
びAl2(SO4)3・16H2O(46.8g)を水(109.2g)に溶解させた
溶液と、Na2CO3(27.6g)を水(98.2g)に溶解させた溶液
を同時に滴下した。
けて滴下した。アルカリ物質の水溶液滴下後のpHは8.7
1、金属塩水溶液滴下後のpHは8.00であった。
g)を水(53.5g)に溶解させた溶液を30分かけて滴下
した。この時のpHは4.10であった。
液を30分かけて滴下した。更に10%NaOH水溶液を滴下し
pHを10.5に調整した。pHを10.5に保ちながら一時間熟成
を行なった。
であり、瀘液は無色であった。沈澱を毎回450 mlの水で
3回洗った後、常法により乾燥した。乾燥終了物を軽く
粉砕し750 ℃で一時間空気中で焼成し、所望の触媒を得
た。
05であった。
又は35.2g使用する以外は製造例1と同様の操作をして
触媒を得た。
2O(48g)、FeSO4・7H2O(59g)及び水酸化アルミニウム
(商品名ハイジライトH-32,17.63g)を入れ、撹拌し
ながら温度を96℃に上昇させた。温度を95℃±2℃に保
ちながら、Na2CO3(44.8g)を水(150g)に溶解させた
溶液を約80分かけて滴下する。反応において最初青緑色
の沈澱が徐々に褐色に変化し、最終的に黒色となる。滴
化終了後のpHは8.95であった。
びAl2(SO4)3・16H2O(46.8g)を水(109.2g)に溶解させ
た溶液と、Na2CO3(26.5g)を水(94.0g)に溶解させた
溶液を同時に滴化した。金属塩の水溶液は60分、アルカ
リ物質の水溶液は30分かけて滴下した。アルカリ物質の
水溶液滴下後のpHは8.71、金属塩水溶液滴下後のpHは8.
00であった。
g)を水(53.5g)に溶解させた溶液を30分かけて滴下
した。この時のpHは4.10であった。
液を30分かけて滴下した。
た以外は製造例1と同様にして触媒を得た。
外は製造例1と同様にして触媒を得た。
にH-32を 350℃で約一時間焼成して得られたベーマイト
(AlO・OH)を13.72g使用した以外は製造例1と同様にし
て触媒を得た。
にH-32を 600℃で約一時間焼成して得られた酸化アルミ
ニウム(Al2O3)を14.53g使用した以外は製造例1と同様
にして触媒を得た。
をそれぞれ溶解させた。
度を100 ℃に上昇させた。温度を100 ℃に保ちながら、
Al2(SO4)3・16H2O(26.0g)を水(75.8g)に溶解させた
溶液を約2時間かけて滴下する。
れぞれ水(150g)に溶解させた溶液を約30分で滴下す
る。
後製造例1と同様の操作を行い触媒を得た。
2O(37.0g)、Fe2SO4・7H2O(41.3g)、Al2(SO4)3・16H2O
(98.3g)及びZnSO4・5H2O(2.1g)を入れ、撹拌しながら
温度を96℃に上昇させた。温度を95℃±2℃に保ちなが
ら、1時間保持した。
g)に溶解させた溶液を約80分かけて滴下する。反応に
おいて最初青緑色の沈澱が徐々に褐色に変化し、最終的
に黒色となる。
2O(33.6g)及びFe2SO4・7H2O(41.3g)を入れ、撹拌しな
がら温度を96℃に上昇させた。温度を95±2℃に保ちな
がら、一時間保持した。
5g)に溶解させた溶液を約80分かけて滴下する。反応に
おいて最初青緑色の沈澱が徐々に褐色に変化し、最終的
に黒色となる。
H2O(3.4g)及びAl2(SO4)3・16H2O(65.5g)を水(153
g)に溶解させた溶解と、Na2CO3(53.2g)を水(189g)
に溶解させた溶液を同時に滴下した。
H2O(33g)を水(74.9g)に溶解させた溶解と、Na2CO3
(18.8g)を水(66g)に溶解させた溶液を同時に滴下し
た。
作を行い触媒を得た。
外は製造例1と同様にして触媒を得た。
に各製造例及び比較製造例で得られた触媒を3.75g加
え、500mlのオートクレーブ中で、水素圧250 kg/cm2、
反応温度275 ℃、水素を5/minで流し、反応を4時
間行わせた。
を行いケン化価を測定した。
るの反応物のケン化価をSVt、275℃、250 kg/cm2にお
ける平衡ケン化価をSVe とし、この値から1次反応速度
定数k(×103/min)を、 k=(1/t)ln(SV0−SVe/(SVt−SVe) により求めた。この時の反応のkは7.2×103であった
(以下の試験例においては×103は省略する。)。
て反応液を抜き出し、加圧濾過により触媒を除去した。
得られた反応物の組成をガスクロマトグラフィーにより
分析した。
7.50g加え、500 mlのオートクレーブ中で、水素圧250
kg/cm2、反応温度275 ℃で反応を1時間行なった後、
冷却せずに 200kg/cm2に減圧した状態で高圧バルブを
通して全量をサンプリングした。
ルコールで 255gに希釈した後、内径3cmの外部加熱式
温度コントロールのついた加圧濾過機を使用し、一定条
件(濾過圧力3kg/cm2、濾過温度50℃)で濾過を行
い、単位時間当たりの濾過速度定数F(m3/m2−Hr)を
求めた。
−鉄−アルミニウム−亜鉛系触媒が得られ、かかる触媒
を使用すれば非常に高純度の高級アルコールが極めて容
易に得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】水酸化アルミニウム若しくは酸化アルミニ
ウム又はその混合物を担体とし、Cu,Fe,Al及びZnを含
み、原子比(担体も含めた触媒全体の原子比)がCu/Fe
/Al=1/ 0.4〜2.5 /0.5〜5.0であり、且つZn/Cu≦
1.0 である脂肪酸エステルの水素化によるアルコール製
造用触媒。
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