JPS606629A - ホルムアルデヒドの製造法 - Google Patents

ホルムアルデヒドの製造法

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JPS606629A
JPS606629A JP58113838A JP11383883A JPS606629A JP S606629 A JPS606629 A JP S606629A JP 58113838 A JP58113838 A JP 58113838A JP 11383883 A JP11383883 A JP 11383883A JP S606629 A JPS606629 A JP S606629A
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formaldehyde
silica
methanol
zinc
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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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気相流通反応においてメタノールの脱水素によ
りホルムアルデヒドを製造する方法に関するものである
。さらに詳しくは亜鉛および/またはインジウムの酸化
物を触媒として伴用することを特徴とするホルムアルデ
ヒドの製造方法に関するものである。 。
ホルムアルデヒドの一般的な工業的製法としては、メタ
ノールの銀触媒による接触酸化脱水素法あるいは酸化鉄
と酸化モリブデンの混合物を触媒として使用する接触酸
化法′が知られておリコれらの方法では通常ホルムアル
デヒドは水溶液として得られている。前者は触媒として
高価な銀を天産に使用しかつまた650°〜720℃と
いうHい温度で反応がおこなわれる。さらに原料メタノ
ール中のハロゲンや硫黄の他Ctの金属の混入に対して
は非常に敏感である為、原料メタノールの充分な精製が
必要であり、また触媒の失活を防ぐために多量の水蒸気
を混入させねばならないなどの欠点を有している。また
後者は反応温度は3500〜450°Cと比較的低いも
のの大過剰の空気を触媒上に流通させねばならない。こ
のために装置的に高額の投資とエネルギーコストを要し
、また副生物としてギ酸を生じ易いために精製工程を必
要とするかつまた精製後の廃ガスは特別の処理が必要で
あるなどの欠点を有している。
またいずれの場合も反応後のガスを水に吸収させて80
%〜60%濃度のホルムアルデヒド水溶液としてホルム
アルデヒドが回収されろ。
このためホルムアルデヒドの大きな工業的用途であるポ
リアセタール樹脂、尿素樹脂、フェノールホルムアルデ
ヒド樹脂等の製造にもちいる際、濃縮、ffI製等の工
程において多大なエネルギーコストを生じているのが実
情である。
一方いわゆるメタノールの脱水素によるポルムアルデヒ
ドの製造についても数多くの方法カ提案されている。た
とえば銅、銀、及びケイ素より成る触媒をもちいる方法
(特公昭4l−11858)、溶融した亜鉛、ガリウム
、インジウムまたはアルミニウムもしくはこれらの合金
をもちいる方法(特公昭47−19251)、炭素を含
有する溶融状亜鉛又は曲鉛を含む合金にメタノールを接
触させる方法(特開昭48−97808)などが提案さ
れている。しかしな法として満足できるものではない。
また銅、亜鉛、硫黄よりなる触媒をもちいる方法(特開
昭5l−1407)及び銅、亜鉛あるいは銅、亜鉛及び
硫黄触媒を用い、ガス状硫黄化合物を供給しつつメタノ
ールの脱水素を実施する方法(特開昭6l−76209
)は反応生成物あるいは排出するガス中に硫黄が混入し
、工業的には種々の問題が生じることが予想される。こ
れを改良する為に銅、亜鉛、及びセレンより成る触媒を
用いる方法も提案されているが(特開昭52−215)
触媒寿命、選択性などの点で工業的にい支だ不満足なも
のであった。
本発明者らはこれら問題点を改善すべく鋭意研究を重ね
た結果、亜鉛および/またはインジウムの酸化物をシリ
カに担持させた触媒を使用することによってメタノール
の脱水素により収率よくかつまたきわめて安定にホルム
アルデヒドが得られる仁とを見出しこの知見に基づいて
本発明を完成するに至った。
すなわち本発明はメタノールの脱水素により気相状でホ
ルムアルデヒドを製造する方法において亜鉛および/ま
たはインジウムの酸化物をシリカに担持させた触媒を使
用することを特徴とするホルムアルデヒドの製造方法を
提供するものである。
本発明における触媒としてもちいられる亜鉛および/ま
たはインジウム(以下活性金屑グループと略す)の酸化
物の原料としては栖々の塩類たとえば硝酸塩、硫酸塩、
有機カルボン酸塩、炭酸塩、水酸化物、オキシ酸アンモ
ニウム塩等の塩を用いることができる。なかでも硝酸塩
および有機カルボン酸塩は触媒の原料として優れている
。本発明方法に使用される触媒に含まれる活性金属グル
ープの酸化物の担持鍬は原理的にはあらゆる範囲の成分
鳳が可能であるがホルムアルデヒド収率、選択性、活性
の安定性を考慮すれば担体重量に対してt −i o 
o wt%好ましくは5〜5Qwt%さらに好ましくは
5〜80wt%である。
ところで触媒の担体として一般的によくもちいられるも
のにはシリカ、シリカアルミナ、マグネシア、チタニア
、r−アルミナ、ゼオライト、あるいは活性炭等多くの
ものが挙げられる。
しかしながら本発明においてメタノールからホルムアル
デヒドを選択的に得るにはシリカだけが特異的に有効な
担体である。
すなわちその他の担体を用いた場合には一般的にホルム
アルデヒドの選択率が著しく低い。たとえばr−アルミ
ナ、チタニア′、シリカアルミナを担体としてもちいる
と脱水反応によりジメチル″エーテルが多く生成しホル
ムアルデヒドの選択率を大1コに低下せしめ、またマグ
ネシアでは一酸化炭素と水素への分降反応が優先しこれ
またホルムアルデヒド合成触媒としては不適当である。
これらに対してシリカを担体として用いるとホルムアル
デヒドを高収率、高選択率で得ることができる。
担体に活性金属グループの酸化物を担持させた触媒は種
々の方法で調製する仁とができる。
一つの実施態様としては活性金属グループの塩類を水も
しくは適当な溶媒に溶解せしめ、これに担体を加えてス
ラリー状とした後乾燥する。
その後得られた混合物を400℃〜1000℃の温度で
好ましくは500°C〜800”Cの温度で焼成するこ
とによって得られる。また別の実施態様としては前述の
金属の塩類と担体(シリカの場合シリカゾル溶液も含む
)から共沈法ないし混線法により調製された混合物を4
00℃〜1000℃の温度で好ましくは500℃〜80
0℃の温度で焼成することによっても本発明にもちいら
れる触媒を得ることができる。
本発明の反応は、通常気相流通式で実施される。反応条
件に関しては触媒層温度で450〜650 ’C!であ
り500〜600℃が好適である。
反応圧力には特に制限はないが常圧ないし10Kt /
 eii以下の加圧下で実施するのが適当である。
またメタノールは触媒層へ気体として供給される。この
際窒素やメタンなどのような不活性ガスおよび/または
水素で稀釈して供給してもよい。メタノールの供給量は
反応器の大きさ形状lO〜/hrを超えるとメタノール
の反応率は低下する。反応器を出た反応ガスは冷却され
て通常の化学工業的方法によってホルムアルデヒド及び
未反応のメタノールが回収される。
このようにして得られる生成物は10〜7 Q wt%
のホルムアルデヒドおよび残余のメタノールからなり、
水分の含有率が1wt%以下であるようなホルムアルデ
ヒドのメタノール溶液として得ることができる。
また反応によって水素が高収率で得られるた本発明にお
ける触媒はメタノールの反応率が高くきわめて高収率、
高選択的にホルムアルデヒドを得ることができる。触媒
の寿命も優れており炭素質の触媒上への沈着はほとんど
みられない。また銅系の触媒に生じ易い触媒ペレット間
の融着によるブロッキング現象も全く生じないことも大
きな特徴である。
以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが本
発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1〜6、比較例1〜6 (1) 触媒調艮法 触媒A(20%ZnU/ 8 iUg−■)硝酸亜鉛1
4.61を200mの純水に溶解した後これにあらかじ
め800℃で5時間乾燥処理をしたシリカ20.Ofを
加える。
仁のスラリー状の混合物を7′0℃の湯浴上で1時間充
分攪拌混合した後ロータリーエバポレーターにて減圧乾
燥する。こうして穫られた固形物を電気炉をもちい空気
気流中で850℃で2時間600℃で5時間焼成処理を
おこない触媒Aを得た。触媒AのBET表面積は76n
?/fであった。
なお、この触媒Aを調製するのに使用したシリカの性状
は次のとおりである。
1、かさ比重 約0.50 2、気孔率 約60% 8、化学組成 8i0黛 93〜95%Al意08 約
0.5% Fe2es 0.5% If、Loss 4〜6% 4、BET表面積 110m”/f 触媒B (20%ZnU/81011−■)硝酸亜鉛1
4.6fを200−の純水に溶解した後、これにあらか
じめ800℃で5時間乾燥処理をしたシリカ(触媒Aに
使用したものと同じ) 20.01を加え、さらに28
%皿8水9.1fを純水60−で希釈した液を加える。
このスラリー状の混合物を70℃の湯浴上で1時間充分
攪拌混合した後ロータリーエバポレーターにて減圧乾燥
するこうして得られた固形物を電気炉をもちい空気気流
中で850℃2時間600℃で6時間焼成処理をおこな
い触媒Bを得た。触媒CのJIIE’F表面積は66t
d/fであった。
触媒C(20%Zno*/ 85Ut−■)酢酸亜鉛1
0.8Fを200−の純水に溶解した後これにあらかじ
め800℃で5時間乾燥処理をしたシリカ(触媒Aニ使
用すだものと同じ)20.Ofを加える。以下触媒Aと
同様な方法で触媒Cを得た。
触媒CのBIT表面積は78n?/f であった。
触媒D(10%ZnO/8i0*−■)硝酸亜鉛7.8
gを200−の純水に溶解した後、これにあらかじめ8
’00”Oで5時間乾燥処理をしたシリカ(触媒Aに使
用したものと同じ)20.Ofを加える。以下触媒Aと
同様な方法で触媒りを得た。
触媒E(10%znO/MgO) 水酸化マグネシウムをs o o ’cで5時間空気気
流中で焼成して酸化マグネシウムを得る。硝酸亜鉛7,
3gを200−の純水に溶解した後、前述の酸化マグネ
シウム20.Ofを加える。以下触媒Aと同様な方法で
触媒Eを得た。
触媒F(10%ZnO*/ 8 iog−■)酢酸亜鉛
5.4gを200−の純水に溶解した後、これにあらか
じめ800℃で5時間乾燥処理をしたシリカ(触媒Aに
使用したものと同じ) 20. Ofを加える。
以下触媒Aと同様な方法で触媒Fを得た。
触媒G(20%ZnU/ 1− A120m )硝酸亜
鉛14.6gを200−の純水に溶解した後、あらかじ
め800℃で5時間乾燥処理をしたγ−アルミナ20.
Ofを加える。このスラリー状の混合物を70℃の湯浴
上で1時間充分攪拌混合した後、ロータリーエバポレー
ターにて減圧乾燥する。こうして得られた固形物を電気
炉をもちい空気気流中で850℃2時間、600℃で5
時間焼成処理をおこない触媒Gを得た。触媒Gにもちい
たr−アルミナの性状は以下のとおりであった。
1、比表面積Crt?/f) 170 2、化学111成(wtcX) stag 6. □ 
BFesOs 0.08 NaxOO,28 Ig、Loss 1.5 触媒H(20%ZnU/SjOg−Altos(fl)
 )硝酸亜鉛14.6Fを200−の純水に溶解した後
、あらかじめ800℃で5時間乾燥処理をしたシリカア
ルミナ20.Ofを加える。以下触媒Gと同様な方法で
触媒■を得た。触媒Hにもちいたシリカアルミナの性状
は以下のとうりであった。
1、かさ比M (&//、) 0.6 2、比表面積Cn?/I) 500 8、化学組成(wt%) AzgOs 181?eti
Os 0.1以下 触媒1(10%ZnO/ TlOs )硝酸亜鉛7.8
fを200−の純水に溶解した後、あらかじめ800℃
で5時間乾燥処理をしたチタニア20.01を加える。
以下触媒Gと同様な方法で触媒Iを得た。触媒1にもち
いたチタニアの性状は以下のとうりであった。
1、比表面積 180m’、1 2、結晶形 アモルファス型 8、細孔分布 20〜3BA 7oX 826〜550A 20% 触媒J(酸化亜鉛) 硝酸亜鉛を電気炉をもちい空気気流中で850°C2時
間、600℃で5時間焼成処理をおこない触媒Jを得た
得られた触媒の比表面積はld/fであった。
触媒K(酸化インジウム) 硝酸インシラA (In (Nus )s ・8HvO
)を電気炉をもちい空気気流中で850℃2時間、60
0℃で5時間焼成処理をおこない触媒Kを得た。
触媒L(20%In2O5/8i0! )硝酸インジウ
ムlo、2fを200艷の純水に溶解した後これにあら
かじめ800℃で5時間乾燥処理をしたシリカ(触媒A
に使用したものと同じ)20.Ofを加える。
以下触媒Aと同様な方法で触媒りを得た。
以上、触媒ム〜Lの調製について述べたが調製後の触媒
は24〜48メツシユの粒径に成形した後デシケータ中
に保管した。
また比表面積の測定は2−00℃で80分窒素気流中で
脱水処理を行なった後、モノソーブ(カンタクローム社
!&りを使用して測定した。
(2)触媒反応試験 触媒2.0jFに反応に不活性であることを確認した4
0〜60メツシユ・溶融アルミナ2、Ofを混合し、こ
れを内径10%の石英製管型反応器に充填する。そして
この反応器に150℃であらかじめ気化混合させたメタ
ノールと窒素の混合気体(Ulia OR/ N ! 
= 95/65モル比)を25 Q mmol/hr常
圧の条件で流通させ反応温度500℃〜600°Cでメ
タノールの脱水素反応を行なった。
反応器の出目ガスはそのま丈保温されたガスサンプラー
によって、APS−20120%Flusin T (
ガスクロ工業社製)カラム8m及びモレキュラーシーブ
18Xカラム2mを使用した熱電導度型ガスクロマトグ
ラフに導入し、反応生成物であるホルムアルデヒド[)
1eft(Jl、−ギ酸メチル、ジメチルエーテル[D
MLE]、水素[111]、−酸化炭素[CO]、J 
タン[0M4]及び未反応のメタノール[出口UnaO
R]、窒素の分析定量をおこなった。
反応結果は表−1に示したが、いずれも設定温度に到達
後、8〜12時間反応を継続後の値であり、定常活性を
示している。ガスクロマトグラフによる°分析では、ギ
酸メチルはほとんど生成しなかったので表−1より省略
した。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸素の非存在下においてメタノールの脱水素によ
    り、気相状でホルムアルデヒドを製造する方法において
    亜鉛および/またはインジウムの酸化物をシリカに担持
    させた触媒を使用することを特徴とするホルムアルデヒ
    ドの製造方法。
JP58113838A 1983-06-23 1983-06-23 ホルムアルデヒドの製造法 Granted JPS606629A (ja)

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DE8484304244T DE3470031D1 (en) 1983-06-23 1984-06-22 A process for producing formaldehyde
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JPS61205226A (ja) * 1985-03-08 1986-09-11 Polyplastics Co ホルムアルデヒドの製造方法
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