JPH09122497A - レニウムおよびアルミニウムを含む担持触媒、その調製方法およびオレフィンのメタセシスへの適用 - Google Patents
レニウムおよびアルミニウムを含む担持触媒、その調製方法およびオレフィンのメタセシスへの適用Info
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Abstract
ついて、レニウムの使用量を少なくすると共に触媒活性
を高めるようにする。 【解決手段】 少なくとも一つの無機細孔担体に、酸化
物形態のレニウム0.01〜20重量%と一般式(R
O)qAlR′r(式中、Rは炭素原子数1〜40を含
む炭化水素残基であり、R′は炭素原子数1〜20を含
むアルキル残基であり、qおよびrは1または2であり
且つq+rの合計は3である)の化合物形態となされた
アルミニウム0.01〜10重量%とが含まれている。
Description
ルミニウムを含む担持触媒、その調製方法およびオレフ
ィンのメタセシスへの適用に関する。
フィンのメタセシス(複分解)、すなわちアルキリデン
基間の再分配反応は、例えば蒸気分解から生じたエチレ
ン、プロピレンおよびブテンのような軽質オレフィン間
の均衡回復(バランス回復)について多大な実利益を提
供する。
て使用可能であり、該触媒は、その構成要素が反応媒質
中において全く可溶性である場合には、均一で使用可能
であり、あるいは該触媒は、その構成要素の少なくとも
一つが前記媒質中において不溶性である場合には、不均
一で使用可能である。後者の場合、活性金属が費用のか
さむときに、その損失をしないように、再利用を図る必
要がある場合には、特に有利である。それは、例えばレ
ニウムをベースとする触媒の場合である。
ニウムをベースとする活性担持触媒は、少数である。最
も古く、かつ最も一般的に使用されているものは、無機
酸化物、ほとんどの場合はアルミナ(イギリス特許GB-1
054 864 、British Petroleum Co. Ltd, 1964)に担持さ
れるが、同時にアルミナおよび他の共酸化物を含む担体
(R. Nakamura Rec.,Trav.Chim.オランダ国、96巻、1977
年、p.M31)にも担持される七酸化レニウムである。アル
ミナ上で酸化レニウム触媒と一体化される有機金属共触
媒、例えばテトラアルキル−スズの利用によって、別の
利点として、実用的なオレフィンのメタセシスが可能に
なる(J.C.Mol,C.Boelhouwer ら、J.Chem.Soc.Chem.Com
m.,1977年、p.198)。W.ヘルマン(Herrmann)は、多様
な無機酸化物、特にアルミナおよびシリカ−アルミナに
担持された錯体、例えばメチルトリオキソレニウムおよ
びペンタメチルシクロペンタジエニル−トリオキソレニ
ウムの使用を特許請求した(ヘキスト(Hoechst) 、ヨー
ロッパ特許EP-373 488-AおよびEP-522 067-A) 。
性的である、レニウムをベースとする改質触媒、および
これを得ることが可能になる調製方法、並びにオレフィ
ンのメタセシスにおけるこれら触媒の使用方法を提供す
ることにある。
体に担持されかつ温度200〜1000℃で焼成され
る、レニウムをベースとする触媒に、少なくとも一つの
特定のアルミニウム化合物を追加することにより、予期
しないことであるが、これら触媒の作用が改良されて、
レニウムをより少ない割合で用いて、同様の触媒作用を
得ることが可能であることを見出した。このことは、こ
の金属のコストを検討すると重要なことである。
O)qAlR′r(式中、Rは炭素原子数1〜40を含
む炭化水素残基であり、R′は炭素原子数1〜20を含
むアルキル残基であり、qおよびrは1または2であり
且つq+rの合計は3である)を有する。
する触媒は、少なくとも3成分を含み、すなわち、少な
くとも一つの無機細孔担体と、酸化物形態の(金属で表
示される)レニウム0.01〜20重量%と、一般式
(RO)qAlR′rのアルミニウム化合物形態で導入
されるアルミニウム0.01〜10重量%とである。
る。より詳しくは、本発明の対象である調製方法におい
て、少なくとも一つの無機細孔担体に、レニウムが含ま
れてなる触媒の焼成前駆体を調製し、次いで該前駆体を
アルミニウム化合物(RO)qAlR′rと接触させ
る。
少なくとも一つの前駆体を導入して、次いで焼成するこ
とによって得られる。
たは酸性、中性もしくは塩基性特性を有するアルミノ−
シリケートからなる群から選ばれる。例として、次のも
のが挙げられる。すなわち、アルミナ、シリカ、シリカ
−アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、ジルコニア、酸
化ニオブ、酸化クロム、酸化マグネシウムおよび酸化ス
ズである。
を有する、酸性または中性特性を有する無機細孔担体、
より特別にはアルミナ、シリカまたはシリカ−アルミナ
が用いられる。好ましくは、細孔担体は、アルミナ、あ
るいはアルミナを少なくとも75重量%含む化合物から
なる群から選ばれ、該細孔担体は、有利には測定可能な
比表面積、例えば少なくとも10m2 /g、好ましくは
少なくとも50m2 /gおよび十分な細孔容積、例えば
少なくとも0.1ml/g、好ましくは0.3〜1ml
/gを有する。例えば、接触リフォーミング用触媒のア
ルミナと同型のアルミナを使用してよい。
ましくは七酸化二レニウム、過レニウム酸アンモニウム
および過レニウム酸からなる群から選ばれる。レニウム
化合物は、例えば蒸気相での昇華または溶液状での含浸
により担体に導入されてよい。一般には、乾式含浸法を
用いることが好まれ、該含浸法では、レニウム化合物
は、水中あるいは有機溶媒中、例えば炭化水素中、アル
コール中またはエーテル中に溶液状に付される。含浸用
溶液の濃度選択により、担体上のレニウム量が調整さ
れ、該レニウム量は、大体、該溶液の容積が含浸すべき
固体の細孔容積と等しいか、またはわずかに小さいもの
である。含浸すべきレニウムの量が、飽和限界を有する
溶液により導入が可能であるレニウム量よりも大きい場
合には、含浸用溶媒を除去するために、温度例えば90
〜250℃、好ましくは100〜180℃で中間乾燥す
る操作を数回行う。このことにより、(金属レニウムで
表示される)レニウム0.01〜20重量%、好ましく
は0.1〜15重量%、より有利には0.5〜8重量%
を導入することが可能になる。
例えば90〜250℃、好ましくは100〜180℃で
乾燥が行なわれ、次いで温度200〜1000℃、例え
ば250〜1000℃、好ましくは300〜600℃
で、10分〜10時間、好ましくは30分〜5時間焼成
が行なわれる。焼成後、固体は、乾燥および不活性雰囲
気下に、例えば窒素下またはアルゴン下に冷却される。
する担体が適しており、またすべての調製方法が許容さ
れる。現実に市販されている、レニウムをベースとする
触媒もまた適しうる。
lR′rで表され、式中、Rは炭素原子数1〜40を含
む炭化水素残基、例えばアルキル、シクロアルキル、ア
ルケニル、アリール、置換アリールまたは置換シクロア
ルキルであり、好ましくは炭素原子数2〜30の炭化水
素残基であり、該残基は、少なくとも一つのアルコキシ
基または少なくとも一つのハロゲンにより置換され得る
ものである。例として、Rはエチル、n-プロピル、イソ
プロピル、n-ブチル、t-ブチル、シクロヘキシル、ベン
ジル、ジフェニルメチル、フェニル、2-メチル- フェニ
ル、4-メチル-フェニル、 2- メトキシ- フェニル、4-
メトキシ- フェニル、2,6-ジメチル- フェニル、2,6-ジ
イソプロピル- フェニル、2-t-ブチル- フェニル、2-t-
ブチル-4-メチル- フェニル、2,6-ジ-t- ブチル- フェ
ニル、2,6-ジ-t- ブチル- 4-メチル- フェニル、2,4,6-
トリ-t- ブチル- フェニル、2-フェニル- フェニル、2,
6-ジフェニル- フェニル、2-フルオロ- フェニル、4-フ
ルオロ- フェニルおよびペンタフルオロフェニル残基で
ある。R′は炭素原子数1〜20、好ましくは炭素原子
数1〜6を含むアルキル残基、例えばメチル、エチルお
よびイソブチルであり、qおよびrは1または2であり
且つq+rの合計は3である。
の調製は、文献で周知である。この化合物のあらゆる調
製方法が適する。例えば、アルコールまたはフェノール
ROHと、トリアルキルアルミニウムAlR′3 とを有
機溶媒中で、例えば炭化水素中またはエーテル中で反応
させてもよい。
らゆる方法によって、担体に導入されてよいが、空気お
よび湿気を避けて操作を行なうのが良い。担体に、アル
ミニウム化合物(RO)qAlR′rを含む過剰の溶液
を含浸させてもよい。数分から数日に及ぶ接触期間の後
に、固体を乾燥させ、次いで化合物の固着しなかった部
分を除去するために、溶媒で該固体を洗浄する。好まし
い操作方法においては、乾式含浸法も使用できる。この
場合、固体への担持が望まれるアルミニウムの量に応じ
て、溶液のアルミニウム濃度を調整して、該溶液の容積
が含浸すべき固体の細孔容積と同じか、あるいは僅かに
小さくなるようにする。この含浸において使用される溶
媒は、好ましくは有機溶媒、例えば炭化水素またはエー
テルである。このことにより、(金属アルミニウムで表
示される)アルミニウム0.01〜10重量%、好まし
くは0.05〜5重量%、より有利には0.1〜5重量
%を導入することが可能になる。
製は、減圧下または好ましくは不活性ガス流下に、温度
0〜1000℃、有利には200℃未満で、乾燥により
終了されて、さらに、0〜180℃、好ましくは0〜5
0℃の室温に近い温度で、アルミニウム化合物の分解を
避けるようにする。これらの触媒の作用を開始するの
に、何ら化学的または熱的活性化作用を必要としない
し、焼成は勧められない。メタセシス反応を開始するに
は、該触媒をオレフィンと接触させるだけで十分であ
る。
該化合物をレニウム担持触媒と接触させる代わりに、前
述したとおりに、前記レニウム担持触媒を化合物(R
O)qAlR′rの前駆反応体に直接接触させてもよ
く、該前駆反応体は、例えばROHおよびAlR′3 で
あり、RおよびR′は前述で定義されたものである。前
述と同じように、調製は乾燥によって終了してよい。
化合物(RO)qAlR′rまたはその前駆反応体を追
加することは、反応前に、有利には反応の反応器内であ
る現場(in situ) で、あるいは現場外で行なわれ、改質
触媒は、反応用反応器内に直接充填される。(現場で
の)第一の場合には、化合物またはその前駆体を処理す
べき仕込原料と共に導入してよい。
に、ガス相または液相での所望の反応の実施に応じる種
々の圧力条件下で、温度−20〜+200℃、好ましく
は0〜+100℃でのオレフィンのメタセシス方法をも
対象とする。
よび場合による溶媒が、少なくとも大半(50%以上)
が液相(または凝縮相)で維持されるように十分でなけ
ればならない。この場合、触媒は、1つの純粋オレフィ
ン(または複数オレフィン)中で、あるいは脂肪族、脂
環式もしくは芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素また
はニトロ誘導体からなる溶媒の存在下に使用されてよ
い。好ましくは、炭化水素またはハロゲン化炭化水素を
用いる。
は、炭素原子数2〜30を有するモノオレフィン、例え
ばエチレン、プロピレン、ブテンおよびペンテンと、炭
素原子数3〜20を有するシクロオレフィン、例えばシ
クロペンテン、シクロオクテンおよびノルボルネンと、
炭素原子数4〜30を有するポリオレフィン、例えば1,
4-ヘキサジエンおよび1,7-オクタジエンと、炭素原子数
5〜30を有するシクロポリオレフィン、例えば1,5-シ
クロオクタジエン、ノルボルナジエンおよびジシクロペ
ンタジエンとである。
ンは、ハロゲンまたはエステル基のような官能基、例え
ばオレイン酸メチルを有する、直鎖状または環式モノオ
レフィンまたはポリオレフィンである。さらに、この方
法では、共メタセシスにおいて、先行オレフィンの混合
物を使用してもよい。
るが、その範囲を限定するものではない。
表面積184m2 /gおよび細孔容積0.67ml/g
を有する等方晶ガンマアルミナを焼成した。室温で冷却
後、焼成アルミナ10gを採取した。水5ml中にレニ
ウム54重量%(比重量2.4g/ml)を含む過レニ
ウム酸の濃縮水溶液0.24mlを希釈して、レニウム
含浸用溶液を調製した。この溶液を、採取したアルミナ
10gに含浸させた。
温での30分間の接触後、得られた固体を乾燥炉内で1
20℃で一晩乾燥させた。次いで、該固体を、モレキュ
ラーシーブの床を介して流通する乾燥空気流(約20リ
ットル/時間)下に、温度550℃で2時間焼成した。
冷却の後期の期間においては、乾燥空気流の代わりに乾
燥窒素流を用いた。得られた固体を、乾燥窒素雰囲気下
に保管した。その金属レニウム含有量は、3重量%であ
った。
備えた250mlの球形フラスコ内に、ペンタン20m
l中にトリイソブチルアルミニウム0.493gが含ま
れた溶液を導入し、次いで攪拌下に室温で、ペンタン3
0ml中に2,6-ジ-t- ブチル-4- メチル- フェノール
1.095gが含まれた溶液を一滴ずつ注入した。約3
0時間の反応後、ペンタンを減圧下に気化した。残留白
色固体の分析は、該固体が本質的にビス-(2,6-ジ-t- ブ
チル-4- メチル- フェノキシ)-イソブチルアルミニウム
により構成されることを示した。この化合物を、ヘプタ
ン5ml中に再び戻して溶液状とした。
ブチル-4- メチル- フェノキシ)-イソブチルアルミニウ
ムが含まれた溶液を、第一工程で得たレニウムを含む固
体に含浸させた。上記溶液と固体との約30分間の接触
後、固体に吸収されたヘプタンを、減圧下、室温で気化
により除去した。このようにして、レニウム3重量%お
よび(アルミナ中に含まれるアルミニウムの他に)アル
ミニウム0.67重量%を含むメタセシス用触媒を得
て、該触媒を、使用前に乾燥および不活性雰囲気下に保
持した。
る水の流通を伴う二重ジャケットを備えたステンレス・
スチール製管からなる反応器内に、先に調製した触媒
を、空気および湿気を避けて充填した。液体プロピレン
を、流量49.6g/時間で、反応器の底部からポンプ
を用いて注入した。温度を35℃に調整して、圧力を、
反応器の下流に位置する調整器を用いて3.5MPaに
維持した。これらの条件下において、エチレンと2-ブテ
ンとの等モル混合物へのプロピレンの転換率は、反応器
の出口において30%であった。
ノキシ)-イソブチルアルミニウムによる調製および含浸
工程を除くという違いを別にすれば、触媒の新規ロット
を実施形態1でのように調製した。レニウムの含浸工
程、並びに乾燥および焼成段階は、実施形態1に記載し
たものと同一であった。このようにして、触媒10gを
得て、該触媒を、使用前に乾燥および不活性雰囲気下に
保持した。金属レニウムの含有量は、3重量%であっ
た。
記載したものと同じ装置内に、先に調製した触媒10g
を充填した。液体プロピレンを、流量49.6g/時間
で、反応器の底部からポンプを用いて注入した。温度を
35℃に調整して、圧力を、反応器の下流に位置する調
整器を用いて3.5MPaに維持した。これらの条件下
において、エチレンと2-ブテンとの等モル混合物へのプ
ロピレンの転換率は、反応器の出口において7.4%で
あった。
して、本発明に係る調製方法によって得られた触媒の有
効性が証明された。
Claims (22)
- 【請求項1】 少なくとも一つの無機細孔担体に、酸化
物形態のレニウム0.01〜20重量%と一般式(R
O)qAlR′r(式中、Rは炭素原子数1〜40を含
む炭化水素残基であり、R′は炭素原子数1〜20を含
むアルキル残基であり、qおよびrは1または2であり
且つq+rの合計は3である)の化合物形態となされた
アルミニウム0.01〜10重量%とが含まれてなる触
媒。 - 【請求項2】 無機細孔担体が、アルミナ、シリカ、シ
リカ−アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、ジルコニ
ア、酸化ニオブ、酸化クロム、酸化マグネシウムおよび
酸化スズからなる群から選ばれる、請求項1記載の触
媒。 - 【請求項3】 無機細孔担体が、アルミナおよびアルミ
ナを少なくとも75重量%含む化合物からなる群から選
ばれかつ少なくとも比表面積10m2 /gおよび少なく
とも細孔容積0.1ml/gを有する請求項1または2
記載の触媒。 - 【請求項4】 アルミニウム化合物が、一般式(RO)
qAlR′r(式中、Rはアルキル残基、シクロアルキ
ル残基、アルケニル残基、アリール残基、置換アリール
残基または置換シクロアルキル残基からなる群から選ば
れる炭化水素残基であり、該残基が少なくとも一つのア
ルコキシ基または少なくとも一つのハロゲンにより置換
される)で表される、請求項1〜3のいずれか1項記載
の触媒。 - 【請求項5】 アルミニウム化合物が、化合物ROHと
化合物AlR′3 との反応から生じる、請求項1〜4の
いずれか1項記載の触媒。 - 【請求項6】 少なくとも一つの無機細孔担体に、酸化
物形態のレニウム0.01〜20重量%と化合物形態の
アルミニウム0.01〜10重量%とが含まれてなる改
質触媒の調製方法であって、無機細孔担体にレニウムが
含まれてなる触媒の焼成前駆体を調製し、次いで前記前
駆体を、一般式(RO)qAlR′r(式中、Rは炭素
原子数1〜40を含む炭化水素残基であり、R′は炭素
原子数1〜20を含むアルキル残基であり、qおよびr
は1または2であり且つq+rの合計は3である)のア
ルミニウム化合物に接触させて、得られた生成物を乾燥
することを特徴とする改質触媒の調製方法。 - 【請求項7】 アルミニウム化合物が、化合物ROHと
化合物AlR′3 との反応から生じる、請求項6記載の
改質触媒の調製方法。 - 【請求項8】 無機細孔担体に、酸化物形態のレニウム
0.01〜20重量%と化合物形態のアルミニウム0.
01〜10重量%とが含まれてなる改質触媒の調製方法
であって、無機細孔担体にレニウムが含まれた焼成前駆
体を調製し、次いで前記前駆体を、一般式(RO)qA
lR′r(式中、Rは炭素原子数1〜40を含む炭化水
素残基であり、R′は炭素原子数1〜20を含むアルキ
ル残基であり、qおよびrは1または2であり且つq+
rの合計は3である)のアルミニウム化合物の前駆反応
体に接触させて、得られた生成物を乾燥することを特徴
とする、改質触媒の調製方法。 - 【請求項9】 アルミニウム化合物の前駆反応体が、化
合物ROHおよび化合物AlR′3 からなる、請求項8
記載の改質触媒の調製方法。 - 【請求項10】 無機細孔担体が、アルミナ、シリカ、
シリカ−アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、ジルコニ
ア、酸化ニオブ、酸化クロム、酸化マグネシウムおよび
酸化スズからなる群から選ばれる、請求項6〜9のいず
れか1項記載の方法。 - 【請求項11】 無機細孔担体が、アルミナおよびアル
ミナを少なくとも75重量%含む化合物からなる群から
選ばれかつ少なくとも比表面積10m2 /gおよび少な
くとも細孔容積0.1ml/gを有する、請求項6〜1
0のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 触媒の焼成前駆体が、担体と、七酸化
二レニウム、過レニウム酸アンモニウムおよび過レニウ
ム酸からなる群から選ばれる、前駆体として使用される
少なくとも一つのレニウム化合物との接触により得られ
る、請求項6〜11のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 担体へのレニウムの導入後に、温度2
00〜1000℃で、10分〜10時間の焼成を行な
う、請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 アルミニウム化合物が、一般式(R
O)qAlR′r(式中、Rはアルキル残基、シクロア
ルキル残基、アルケニル残基、アリール残基、置換アリ
ール残基または置換シクロアルキル残基からなる群から
選ばれる炭化水素残基であり、該残基が少なくとも一つ
のアルコキシ基または少なくとも一つのハロゲンにより
置換される)で表される、請求項6〜13のいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項15】 式(RO)qAlR′rのアルミニウ
ム化合物またはその前駆反応体との接触後に得られる生
成物が、温度200℃未満で乾燥される、請求項6〜1
4のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項16】 温度−20〜+200℃で、請求項1
〜5のいずれか1項記載の触媒の存在下に行なうことを
特徴とする、オレフィンのメタセシス方法。 - 【請求項17】 温度−20〜+200℃で、請求項6
〜14のいずれか1項記載の調製方法により得られた触
媒の存在下に行なうことを特徴とする、オレフィンのメ
タセシス方法。 - 【請求項18】 0〜100℃で行なうことを特徴とす
る、請求項16または17記載のメタセシス方法。 - 【請求項19】 オレフィンが、炭素原子数2〜30を
有するモノオレフィン、炭素原子数3〜20を有するシ
クロオレフィン、炭素原子数4〜30を有するポリオレ
フィン、炭素原子数5〜30を有するシクロポリオレフ
ィン、ハロゲンおよびエステル基からなる群から選ばれ
る官能基を有する炭素原子数2〜30のモノオレフィ
ン、並びにハロゲンおよびエステル基からなる群から選
ばれる官能基を有する炭素原子数4〜30のポリオレフ
ィンからなる群から選ばれる、請求項16〜18のいず
れか1項記載のメタセシス方法。 - 【請求項20】 オレフィンが、エチレン、プロピレ
ン、ブテン、ペンテン、シクロペンテン、シクロオクテ
ン、ノルボルネン、1,4-ヘキサジエン、1,7-オクタジエ
ン、1,5-シクロオクタジエン、ノルボルナジエン、ジシ
クロペンタジエンおよびオレイン酸メチルからなる群か
ら選ばれる、請求項16〜19のいずれか1項記載のメ
タセシス方法。 - 【請求項21】 ガス相で行なわれることを特徴とす
る、請求項16〜20のいずれか1項のメタセシス方
法。 - 【請求項22】 前駆反応体および溶媒が、少なくとも
一部液相であることを特徴とする、請求項16〜20の
いずれか1項記載のメタセシス方法。
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