JPH0912539A - ε−カプロラクタムの製造方法 - Google Patents

ε−カプロラクタムの製造方法

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JPH0912539A
JPH0912539A JP7160358A JP16035895A JPH0912539A JP H0912539 A JPH0912539 A JP H0912539A JP 7160358 A JP7160358 A JP 7160358A JP 16035895 A JP16035895 A JP 16035895A JP H0912539 A JPH0912539 A JP H0912539A
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JP
Japan
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catalyst
caprolactam
pentasil
type zeolite
platinum
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JP7160358A
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English (en)
Inventor
Takeshige Takahashi
武重 高橋
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 気相下でシクロヘキサノンオキシムをゼオラ
イト触媒に接触させてε−カプロラクタムを製造するに
あたり、ゼオライト触媒として、白金、パラジウム、ロ
ジウム及びルテニウムから選ばれる少なくとも1種の遷
移金属を担持したペンタシル型ゼオライトを用いること
を特徴とするε−カプロラクタムの製造方法。 【効果】 本発明によれば、触媒として、遷移金属を担
持したペンタシル型ゼオライトを用いることにより、ε
−カプロラクタムの選択率、触媒寿命等を向上し得、工
業的に有利にε−カプロラクタムを製造し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ε−カプロラクタムの
製造方法に関し、詳しくは気相下でシクロヘキサノンオ
キシムを、白金、パラジウム、ロジウム及びルテニウム
から選ばれる少なくとも1種の遷移金属を担持したペン
タシル型ゼオライト触媒に接触させることによるε−カ
プロラクタムの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術、発明が解決しょうとする課題】ε−カプ
ロラクタムはナイロンの原料等として知られた基幹化学
原料であり、気相下でシクロヘキサノンオキシムをゼオ
ライト触媒に接触させることによる製造方法も種々提案
されている。例えば、ゼオライト触媒として、ケイ素/
アルミニウム比が40〜60であるペンタシル型ゼオライト
を用いる方法( 特開昭57-139062 号公報) 、ケイ素/金
属原子比が500 以上のペンタシル型ゼオライトを用いる
方法( 特開昭62-123167 号公報、特公平4-40342 号公
報) 等が知られている。また反応系に低級アルコールを
存在させることにより、ε−カプロラクタムの選択率、
触媒寿命等を改善する方法も提案されている( 特開平2-
275850号公報)。しかしながら、いずれの公知方法も触
媒寿命等の点でかならずしも充分満足し得るものではな
く、この点の改善が望まれていた。
【0003】
【課題を解決するための手段】かかる状況に鑑み、本発
明者は、より優れたε−カプロラクタムの製造方法を見
出すべく鋭意検討を重ねた結果、触媒として、白金、パ
ラジウム、ロジウム及びルテニウムから選ばれる少なく
とも1種の遷移金属を担持したペンタシル型ゼオライト
という特定のゼオライト触媒を用いれば、触媒寿命を向
上し得るのみならず高い選択率でε−カプロラクタム製
造し得ることを見出すとともに、さらに種々の検討を加
えて本発明を完成した。
【0004】すなわち本発明は、気相下でシクロヘキサ
ノンオキシムをゼオライト触媒に接触させてε−カプロ
ラクタムを製造するにあたり、ゼオライト触媒として、
白金、パラジウム、ロジウム及びルテニウムから選ばれ
る少なくとも1種の遷移金属を担持したペンタシル型ゼ
オライトを用いることを特徴とする工業的に優れたε−
カプロラクタムの製造方法を提供するものである。
【0005】以下本発明について詳細に説明する。本発
明は、触媒として、白金、パラジウム、ロジウム及びル
テニウムから選ばれる少なくとも1種の遷移金属を担持
したペンタシル型ゼオライトを用いることを特徴とする
ものであるが、ペンタシル型ゼオライトとしては、ケイ
素/金属原子比が100 以上のものが好ましく使用され
る。ここで、金属としては、例えばAl、Ga、Fe、B 、Z
n、Cr、Be、Co、La、Ge、Ti、Zr、Hf、V 、Ni、Sb、B
i、Cu、Nb、In等が挙げられるが、中でもInが好まし
い。ペンタシル型ゼオライトは公知の方法に準拠して製
造することができ、ケイ素/金属原子比は、通常の分析
手段、例えば原子吸光法、蛍光X線法等により求めるこ
とができる。
【0006】ペンタシル型ゼオライトに遷移金属を担持
せしめるにあたっては、例えば上記のようなペンタシル
型ゼオライトを、遷移金属化合物を溶解した溶液に浸漬
した後、濾過、乾燥し、必要に応じて水素ガスにより還
元処理等をすることにより製造し得る。ここで、遷移金
属化合物としては、例えば塩化白金(IV)、塩化白金酸(I
V)、テトラアンミン白金(II)、塩化パラジウム(II)、塩
化ルテニウム(IV)、塩化ロジウム(III) 等の塩化物、硝
酸パラジウム(II)、硝酸ルテニウム(III) 等の硝酸塩、
トリカルボニルロジウム(0) 等のカルボニル化合物、白
金アセチルアセトナート(II)、酢酸パラジウム(II)等の
有機金属化合物などが挙げられる。遷移金属の担持量
は、ペンタシル型ゼオライトに対して、0.01〜2重量
%、好ましくは0.1 〜1重量%である。
【0007】本発明は、上記のような遷移金属を担持し
たペンタシル型ゼオライトを用いることを特徴とするも
のであるが、低級アルコール、不活性ガス等の存在下で
反応を実施することにより、効率的に反応を進行せしめ
ることができる。かかる低級アルコールとしては、例え
ばメタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパ
ノール、ブタノール等の直鎖あるいは分岐した炭素数1
〜4のアルコールが挙げられる。これらの低級アルコー
ルは単独でも使用し得るし、2種以上使用することもで
きるが、好ましくはメタノールである。また、不活性ガ
スとしては、例えば二酸化炭素、水素、窒素等が挙げら
れるが、好ましくは二酸化炭素である。
【0008】本発明を実施するにあたっては、固定床方
式、流動床方式等が通常採用される。原料のシクロヘキ
サノンオキシムは、気体状態で触媒層と接触させるが、
接触させるにあたり、低級アルコール、不活性ガス等を
使用する場合は、これらとシクロヘキサノンオキシムと
の混合物を触媒層に供給しても良いし、それぞれ別々に
供給しても良い。 固定床方式の場合は、これらが充分
混合された状態で触媒層を通過させることが好ましい。
【0009】反応系に低級アルコールを存在させる場
合、その量はシクロヘキサノンオキシムに対して、通常
0.1 〜20重量倍程度、好ましくは0.3 〜15重量倍程度で
ある。また不活性ガスを存在させる場合の量は、シクロ
ヘキサノンオキシムに対して、通常0.05〜10モル倍程
度、好ましくは0.2 〜5モル倍程度である。
【0010】反応温度は、通常300 〜450 ℃、より好ま
しくは300 〜400 ℃である。ここで300 ℃未満では、反
応速度が充分ではなく、また450 ℃を超えるとシクロヘ
キサノンオキシムの熱分解によりε- カプロラクタムの
選択率が低下する傾向がある。またシクロヘキサノンオ
キシムの空間速度は、WHSV (触媒重量当たりの供給速
度) で、通常0.1 〜20hr-1、好ましくは0.2 〜10hr-1
より好ましくは0.5 〜10hr-1である。
【0011】かくして、ε- カプロラクタムが生成する
が、反応マスからの分離は常法により実施される。例え
ば反応生成ガスを冷却することにより凝縮せしめ、次い
で抽出、蒸留あるいは晶析等により分離することができ
る。低級アルコール、二酸化炭素等を存在させた場合
は、これらは反応マスから回収して再利用することもで
きる。また長期間の使用によって活性の低下した触媒
は、例えば分子状の酸素を含有したガス気流中で焼成す
ることにより、容易に元の性能を復活し得、繰り返し使
用し得る。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、触媒として、白金、パ
ラジウム、ロジウム及びルテニウムから選ばれる少なく
とも1種の遷移金属を担持したペンタシル型ゼオライト
を用いることにより、ε−カプロラクタムの選択率、触
媒寿命等を向上し得、工業的に有利にε−カプロラクタ
ムを製造し得る。
【0013】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明がこれ等のみに限定されるものではな
い。
【0014】参考例1 1.25l のオートクレーブにテトラエチルオルソシリケー
ト100g、10%水酸化テトラ-n- プロピルアンモニウム水
溶液217.5gを入れ30分間激しく攪拌した。次いで、これ
に0.0689g の塩化インジウム(III) 4水和物と214g
のエチレングリコールからなる溶液を加えて攪拌を30分
間した後、内温を105 ℃に保ちながら120 時間400rpmで
攪拌を続けて水熱合成を行った。 この間内圧は1.8kg/
cm 2 ・G に達した。生成した白色固体を濾別し、濾液の
pHが7付近になるまでイオン交換水で洗浄、乾燥、空気
流通下に540 ℃で6時間焼成することにより20g の粉末
状白色結晶を得た。この結晶を粉末X線回折で分析した
結果、ペンタシル型ゼオライトと同定された。また原子
吸光分光法による元素分析の結果、Si/In原子比は500
であった。この結晶20g に5%塩化アンモニウム水溶液
200gを加え、60℃で1時間イオン交換処理を行った後、
濾別した。このイオン交換処理を4回実施した後、塩素
イオンが検出されなくるまでイオン交換水で洗浄した。
次いで、結晶を乾燥後、窒素ガス気流下に540 ℃で5時
間焼成することにより、インジウムシリケート20g を得
た。
【0015】水20g とテトラアンミン白金(II)塩化物
0.0086gとからなる溶液に、インジウムシリケート1g
を加え、90℃で5時間攪拌をした後、濾過、110 ℃で24
時間乾燥した。次いで水素ガス気流下450 ℃で5時間還
元処理することにより白金を担持した。白金の担持量は
インジウムシリケートに対して0.5 重量%であった。白
金担持インジウムシリケートをIR用錠剤成型器を用いて
ペレットにした後、破砕して32〜48メッシュの粒度に篩
別することにより、触媒Aを得た。
【0016】参考例2 参考例1において、白金を担持させない以外は参考例1
に準拠して実施することにより触媒Bを得た。
【0017】参考例3 参考例1において、テトラアンミン白金(II)塩化物の代
わりに塩化パラジウム(II)(PdCl2) 0.0083g 用いる以外
は参考例1に準拠して実施することにより0.5重量%のP
dが担持された触媒Cを得た。
【0018】参考例4 参考例1において、テトラミン白金(II)塩化物の代わり
に塩化ロジウム(II)(RhCl2) 0.0103g 用いる以外は参考
例1に準拠して実施することにより0.5 重量%のRhが担
持された触媒Dを得た。
【0019】参考例5 参考例1において、テトラミン白金(II)塩化物の代わり
に塩化ルテニウム(IV)の5水和物(RuCl4)5H2O 0.0165g
用いる以外は参考例1に準拠して実施することにより0.
5 重量%のRuが担持された触媒Eを得た。
【0020】実施例1 触媒A0.15g を内径3mmのステンレス製反応管に充填
し、これに二酸化炭素を35 ml/min で供給しながら350
℃で60分間処理した。次いで、350 ℃下に二酸化炭素を
上記と同じ速度で流通させながら、シクロヘキサノンオ
キシムとn-プロピルアルコールからなる混合物 (モル比
で1:14) を2.95g/hrで供給し反応させた。 空間速度WH
SVは 2.3 hr -1であり、10時間反応を続け、反応マスは
1時間毎に氷冷したトルエン中に捕集し、ガスクロマト
グラフィーで分析した。結果を表1に示した。尚、WHS
V、シクロヘキサンの反応率、ε−カプロラクタムの選
択率は、それぞれ次式により算出した。 WHSV(hr-1) =シクロヘキサノンオキシム供給速度(kg/hr) /触媒重
量(kg) 反応率 (%) =((X-Y)/X) ×100 選択率 (%) =(Z/(X-Y)) ×100 X= 供給シクロヘキサノンオキシム(mol), Y= 未反応シクロヘキサノンオキシム(mo
l),Z= 生成ε-カフ゜ロラクタム(mol)
【0021】 表 1 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 99.8 93.9 1 99.4 95.3 2.5 98.6 95.4 4 98.2 96.7 7 96.0 95.0 10 98.1 95.3
【0022】実施例2 実施例1において、シクロヘキサノンオキシムとメタノ
ールからなる混合物 (モル比で1:14) を3.0 g/hrで供給
する (空間速度WHSVは 4.0 hr -1) 以外は実施例1に準
拠して実施し、結果を表2に示した。 表 2 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 99.8 94.6 1 99.8 95.2 2.5 99.8 95.4 4 99.9 95.2 7 99.9 95.1 10 99.9 96.0
【0023】実施例3 実施例1において、二酸化炭素の代わりに、水素を使用
する以外は実施例1に準拠して実施し、結果を表3に示
した。 表 3 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 99.7 91.2 1 98.7 90.7 2.5 97.2 92.9 4 96.3 93.7 7 92.2 94.5 10 89.9 94.9
【0024】実施例4 実施例1において、二酸化炭素の代わりに、窒素を使用
する以外は実施例1に準拠して実施し、結果を表4に示
した。 表 4 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 98.6 93.8 1 97.7 94.7 2.5 96.9 95.2 4 95.9 95.4 7 92.2 95.8 10 86.7 95.6
【0025】実施例5 実施例1において、触媒Aの代わりに触媒Cを用いる以
外は実施例1に準拠して実施し、結果を表5に示した。 表 5 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 99.7 93.3 1 98.7 95.3 2.5 96.0 95.6 4 93.7 95.8 7 90.1 95.1 10 86.4 96.3
【0026】実施例6 実施例1において、触媒Aの代わりに触媒Dを用いる以
外は実施例1に準拠して実施し、結果を表6に示した。 表 6 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 98.7 93.9 1 97.2 94.9 2.5 93.8 95.4 4 90.4 95.3 7 88.4 95.0 10 86.1 95.5
【0027】実施例7 実施例1において、触媒Aのかわりに触媒Eを用い、シ
クロヘキサノンオキシムとメタノールからなる混合物
(モル比で1:14) を3.0 g/hrで供給する (空間速度WHSV
は 4.0 hr -1) 以外は実施例1に準拠して実施し、結果
を表7に示した。 表 7 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 99.8 95.6 1 99.5 95.6 2.5 99.3 95.9 4 99.4 96.1 7 99.0 96.0 10 97.5 96.2
【0028】比較例1 実施例1において、触媒Aのかわりに、触媒Bを用いる
以外は実施例1に準拠して実施し、結果を表8に示し
た。 表 8 経過時間(hr) 反応率 (%) 選択率 (%) 0.5 97.6 95.1 1 95.7 95.5 2.5 91.5 95.2 4 89.8 95.6 7 84.4 96.4 10 82.5 95.5

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気相下でシクロヘキサノンオキシムをゼオ
    ライト触媒に接触させてε−カプロラクタムを製造する
    にあたり、ゼオライト触媒として、白金、パラジウム、
    ロジウム及びルテニウムから選ばれる少なくとも1種の
    遷移金属を担持したペンタシル型ゼオライトを用いるこ
    とを特徴とするε−カプロラクタムの製造方法。
  2. 【請求項2】低級アルコールの存在下に実施することを
    特徴とする請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】低級アルコールがメタノール、エタノー
    ル、プロパノールから選ばれる少なくとも1種であるこ
    とを特徴とする請求項2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】不活性ガスの存在下に実施することを特徴
    とする請求項1〜3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】不活性ガスが二酸化炭素、水素、窒素から
    選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項
    4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】ペンタシル型ゼオライトのケイ素/金属原
    子比が100 以上であるであることを特徴とする請求項1
    〜5記載の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001181260A (ja) * 1999-12-27 2001-07-03 Asahi Kasei Corp ε−カプロラクタムの製造方法
CN107335465A (zh) * 2016-04-29 2017-11-10 中国石油化工股份有限公司 Silicate-1分子筛催化剂的制备方法和催化剂以及制备己内酰胺的方法

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