JPH09249595A - メタノールの製造法 - Google Patents

メタノールの製造法

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JPH09249595A
JPH09249595A JP8062660A JP6266096A JPH09249595A JP H09249595 A JPH09249595 A JP H09249595A JP 8062660 A JP8062660 A JP 8062660A JP 6266096 A JP6266096 A JP 6266096A JP H09249595 A JPH09249595 A JP H09249595A
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JP
Japan
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catalyst
palladium
methanol
hydrogen
carbon dioxide
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JP8062660A
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English (en)
Inventor
Atsushi Okamoto
淳 岡本
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】一酸化炭素及び二酸化炭素と水素を含む合成ガ
スから、70気圧程度の穏やかな反応条件下でメタノー
ルを製造する方法を提供する。 【解決手段】有機脂肪酸パラジウム塩から調製されたパ
ラジウムと亜鉛化合物からなる触媒の存在下で一酸化炭
素及び二酸化炭素と水素を反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一酸化炭素及び二酸
化炭素と水素を反応させてメタノールを製造する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、合成ガスからのメタノール製造方
法は酸化亜鉛−酸化クロム触媒の存在下、300〜35
0気圧、300〜400℃の反応条件で工業的に実施さ
れていた(ドイツ特許第441433号) 。後に銅−酸化亜鉛
系触媒により100〜200気圧、200〜300℃の
反応条件でメタノールが製造されるようになり、現在に
至っている(ドイツ特許第2056612 号) 。しかしながら
高圧高温での操作を必要とするので、より低圧力、低温
度で有効な触媒に関する研究が精力的になされ、パラジ
ウム触媒が穏やかな反応条件下でメタノールを生成する
ことが見出された。報告例としてジャーナル・オブ・キ
ャタリシス(Journal of Catalysis)52巻 157頁 (1978
年) 、特開昭56-95136号、特開昭57-209236 号、ケミス
トリー・レターズ(Chemistry Letters) 1249頁 (1981
年)、日本化学会誌1982年 2月号 213頁等がある。
【0003】これらの文献では有効なメタノールの生産
性を与える報告例は少なく、それらについても実用上、
不利益な点が多い。例えば特開昭55-43003号では、酸化
ランタン、酸化ネオジウム等の高価な触媒担体を必要と
する欠点を有している。また特開昭56-95137号では依然
として150気圧以上の高い反応圧力を必要としており
改良の余地は大きい。一方で入手が容易で且つ廉価な酸
化亜鉛等の亜鉛化合物を触媒担体として用いる例もジャ
ーナル・オブ・キャタリシス(Journal of Catalysis)70
巻 287頁 (1981年) 等に報告されているが充分なメタノ
ール空時収量は得られていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、以上
の如き状況に鑑み、一酸化炭素及び二酸化炭素と水素を
含む合成ガスから、より穏やかな反応条件でメタノール
を製造する方法を提供することにある。
【0005】
【問題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意検討を行った結果、有機脂肪酸パラジ
ウム塩から調製されたパラジウムと亜鉛化合物からなる
触媒の存在下で一酸化炭素及び二酸化炭素と水素を反応
させることにより有効なメタノール空時収量と高いメタ
ノールへの選択率が得られることを見出し、本発明に至
った。即ち本発明は、有機脂肪酸パラジウム塩から調製
されたパラジウムと亜鉛化合物からなる触媒の存在下で
一酸化炭素及び二酸化炭素と水素を反応させることを特
徴とするメタノールの製造法である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の一酸化炭素及び二酸化炭
素と水素を反応させるメタノール合成反応は下式で表す
ことができる。 CO + 2H2 → CH3 OH CO2 + 3H2 → CH3 OH + H2
【0007】本発明の触媒調製に用いられる有機脂肪酸
パラジウム塩の例としてはPd(HCOO)2、Pd(C
2 4 ) 、Pd(CH3 COO )2 、 [Pd(NH3 )
4 ](CH3 COO )2 、 [Pd(PPh3 )2 ]
(CH3 COO )2 、Pd(C1735COO )2 、P
d(C6 5 COO )2 等を挙げることができる。これ
らの有機脂肪酸パラジウム塩中で酢酸パラジウムが最も
安価であり、工業的には有利に用いられる。一般にパラ
ジウム触媒の調製には塩化パラジウム等のハロゲン化物
を用いることが多いが、還元時に塩化水素等を生成し、
メタノール生成能を著しく阻害するためにハロゲン元素
を含むパラジウム化合物は使用されない。また本発明の
亜鉛化合物の例としては硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、蓚酸亜
鉛、蟻酸亜鉛、炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、
水酸化亜鉛、燐酸亜鉛等を用いることができる。本発明
の触媒のパラジウム含有量に特に制限はないが、0.1
〜20wt%、好ましくは0.5〜10wt%である。
【0008】本発明における触媒の調製方法に特に制限
はなく、混練法、共沈法、含浸法等の様々な方法を用い
ることができる。例えば上記のパラジウム化合物と亜鉛
化合物を湿式混練して調製する方法、パラジウム化合物
と亜鉛化合物の混合溶液を適当な沈澱剤を用いて共沈さ
せる方法等を用いることができる。しかしパラジウムを
有効に利用するためには含浸法によって担持することが
最も好ましい。含浸法による場合にはパラジウム化合物
を適当な分散媒に溶解させ亜鉛化合物に担持させる方
法、パラジウム化合物と亜鉛化合物を溶解させた分散媒
から適当な触媒担体に共含浸させる方法等を用いること
ができる。ここで用いられる分散媒は担持するのに充分
な溶解度が得られるのであれば良く、水、アンモニア
水、酢酸、メタノール、アセトン、テトラヒドロフラ
ン、ベンゼン等や、これらの混合溶液を用いることがで
きる。また触媒担体はメタノールの生成を阻害したり、
生成したメタノールの副次的な反応に触媒活性を示さな
いものであれば特に制限はなく、活性炭、シリカ、α−
アルミナ等を用いることができる。
【0009】本発明の触媒の形状に特に制限はなく、粉
末、粗粒子、打錠成形ペレット、押出成形ペレット等の
形状で使用することができる。本発明の触媒は反応に用
いる前に必要に応じて焼成、還元等の処理を行うことが
望ましい。焼成処理は焼成炉内に静置または流動させ空
気または不活性ガス雰囲気下に200〜600℃の範囲
で処理することが好ましい。還元処理は常法を採用で
き、常温〜500℃の範囲でヒドラジンによる還元、ホ
ルマリン水溶液による還元、水素ガスによる還元等が有
効である。またメタノール合成原料の合成ガスやメタノ
ールによっても還元することができる。本発明における
反応方法としては固体触媒を用いる通常の反応方式であ
れば特に制限はなく、固定床、流動床、懸濁床の状態で
反応に用いることができる。
【0010】本発明の反応に用いられる原料ガスは一般
のメタノール合成に用いられる合成ガスであって、一酸
化炭素及び二酸化炭素と水素を含有していれば特に制限
はなく、不活性ガス、メタン等を含んでいても何ら差し
支えない。一般には天然ガスの水蒸気改質やナフサ、石
炭の分解等によって得られたものが用いられる。一酸化
炭素と二酸化炭素からなる酸化炭素類/水素のモル組成
比は、1/50〜50/1の範囲であり、1/10〜1
0/1の範囲であることが好ましい。一酸化炭素及び二
酸化炭素と水素の反応条件は、反応温度について100
〜500℃、好ましくは250〜350℃の範囲、反応
圧力は10〜200気圧、好ましくは40〜100気圧
の範囲、ガス空間速度は102 〜105 hr-1、好まし
くは103 〜5.0×104 hr-1の範囲である。
【0011】
【実施例】本発明について以下に実施例、比較例により
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限さ
れるものではない。なお各実施例、比較例において、メ
タノール収率、空時収量および選択率の算出には下式を
用いた。 メタノール収率(%) =メタノール生成速度(mol/hr)×10
0 /{一酸化炭素+二酸化炭素}供給速度(mol/hr) メタノール空時収量(g/L-cat・hr) =メタノール生成速
度(mol/hr)×32.0/触媒容積(ml)×1000 メタノール選択率(%) =メタノール生成速度(mol/hr)×
100 /{一酸化炭素+二酸化炭素}消費速度(mol/hr)
【0012】実施例1 市販の粉末状酸化亜鉛 5.99gに酢酸パラジウム0.255gを
アセトン溶液から含浸担持した。得られた粉末を錠剤成
型器でペレット成型した後に粉砕して粒径 0.5〜1.0mm
に整えた。これを水素気流中で 300℃、 3時間還元処理
して2wt%パラジウム担持酸化亜鉛触媒とした。この触媒
2.50g(1.80mL)を SUS製耐圧反応管に充填し反応温度 2
75℃および 300℃、反応圧力 70kg/cm2 の条件下で反応
ガス(CO/CO2/H2/CH4=25/5/69/1vol%)を毎時10リットル
(標準状態換算) で流通させ反応を行った。ガスクロマ
トグラフ分析からメタノールおよびメタンの生成が確認
され、他の生成物は認められなかった。結果を表1に示
す。
【0013】実施例2 市販の粉末状酸化亜鉛 9.60g、酢酸パラジウム 1.06gを
用いて、実施例1と同様にして5wt%パラジウム担持酸化
亜鉛触媒を調製した。この触媒2.43g(1.80mL)を用いて
実施例1と同じ条件で活性試験を行ったところ、メタノ
ールおよびメタンの生成が確認され、他の生成物は認め
られなかった。結果を表1に示す。
【0014】実施例3 実施例1で調製した触媒 0.86g(0.65mL)を用いて実施例
1と同じ反応条件で活性試験を行ったところ、メタノー
ルおよびメタンの生成が確認され、他の生成物は認めら
れなかった。結果を表1に示す。
【0015】実施例4 実施例2で調製した触媒 0.85g(0.65mL)を用いて実施例
1と同じ反応条件で活性試験を行ったところ、メタノー
ルおよびメタンの生成が確認され、他の生成物は認めら
れなかった。結果を表1に示す。
【0016】実施例5 市販の粉末状酸化亜鉛 23.4gに酢酸パラジウム 0.99gを
トルエン溶液から含浸担持した。得られた粉末を 400
℃、 3時間空気焼成し、錠剤成型器でペレット成型した
後に粉砕して粒径 0.5〜1.0mm に整えた。これを水素気
流中で 300℃、3時間還元処理して2wt%パラジウム担持
酸化亜鉛触媒とした。この触媒 2.68g(1.80mL)を用いて
実施例1と同じ条件で活性試験を行ったところ、メタノ
ール及びメタンの生成が確認され、他の生成物は認めら
れなかった。結果を表1に示す。
【0017】比較例1 市販の粉末状酸化亜鉛 10.0gに塩化パラジウム0.331gを
希塩酸水溶液から含浸担持した。得られた粉末を実施例
1と同様に処理して2wt%パラジウム担持酸化亜鉛触媒と
した。この触媒 2.50g(1.80mL)を用いて実施例1と同じ
条件で活性試験を行ったところ、メタノールの生成は認
められなかった。
【0018】比較例2 市販の粉末状酸化亜鉛 10.0gに塩化パラジウム0.330gを
28wt%のアンモニア水溶液から含浸担持した。得られた
粉末を実施例1と同様に処理して2wt%パラジウム担持酸
化亜鉛触媒とした。この触媒 2.58g(1.80mL)を用いて実
施例1と同じ条件で活性試験を行ったところ、メタノー
ルの生成は認められなかった。
【0019】
【表1】 ガス メタノール メタノール 反応温度 空間速度 収率(空時収量) 選択率 ℃ hr-1 %(g/L・hr) % 実施例1 275 5560 5.83(131) 98.3 300 5560 14.7 (331) 98.7 実施例2 275 5560 10.4 (232) 99.2 300 5560 18.1 (404) 98.6 実施例3 275 15400 2.03(130) 94.0 300 15400 6.08(389) 95.4 実施例4 275 15400 4.58(295) 97.0 300 15400 9.69(626) 97.4 実施例5 275 5560 6.16(138) 98.2 300 5560 15.1 (338) 98.4
【0020】
【発明の効果】本発明によればパラジウムと廉価な亜鉛
化合物からなる触媒存在下で一酸化炭素及び二酸化炭素
と水素を反応させることにより、70気圧程度の穏やか
な反応条件下で有用なメタノールを高い空時収量と選択
率で得ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機脂肪酸パラジウム塩から調製されたパ
    ラジウムと亜鉛化合物からなる触媒の存在下で一酸化炭
    素及び二酸化炭素と水素を反応させることを特徴とする
    メタノールの製造法。
  2. 【請求項2】酢酸パラジウムを亜鉛化合物に担持して調
    製された触媒を用いる請求項1記載のメタノールの製造
    法。
JP8062660A 1996-03-19 1996-03-19 メタノールの製造法 Pending JPH09249595A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100371088B1 (ko) * 2000-10-30 2003-02-06 한국과학기술연구원 역수성가스 반응용 촉매
US7432410B2 (en) 2004-08-11 2008-10-07 Japan Gas Synthesize, Ltd. Production of LPG containing propane or butane from dimethyl ether or methanol

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100371088B1 (ko) * 2000-10-30 2003-02-06 한국과학기술연구원 역수성가스 반응용 촉매
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