JPS62148438A - 含酸素有機化合物の製造方法 - Google Patents

含酸素有機化合物の製造方法

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JPS62148438A
JPS62148438A JP60289270A JP28927085A JPS62148438A JP S62148438 A JPS62148438 A JP S62148438A JP 60289270 A JP60289270 A JP 60289270A JP 28927085 A JP28927085 A JP 28927085A JP S62148438 A JPS62148438 A JP S62148438A
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健一 佐野
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松比良 伸也
Tetsuo Nakajo
哲夫 中條
Hiroko Noguchi
裕子 野口
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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】 (発明の技術的分野) 本発明は合成ガスよりの含酸素化合物の合成法に係わる
ものである。
現今、石油化学工業において、ナフサ価格の高騰を契機
として、重質油酸るいは石油代替物の利用など原料の多
様化対策が検討されて居シ、その1つとして一酸化炭素
と水素を主成分とする合成ガスより直接又は一旦メタノ
ールとなした後、エチレングリコール、エタノール、ア
セトアルデヒド、酢酸などの含酸素化合物やメタン、エ
チレン、プロピレン等の炭化水素等を合成する所謂C1
化学の研究が進められて居る。
合成ガス、実質的にはその中に含まれる一一化゛′、1
1.−一 炭素と水素tから、酢酸、アセトアルデヒド、工。
タノールなどの炭素数2の含酸素炭化水素を製造する方
法は公知であシ、その際用いられる触媒としてはロジウ
ム(Rh)触媒が効果的であることが知られている(例
えば、特開昭51−80806号、同51−80807
号、同52−14706号、同54−138504号、
同54−141705号、同55−57527号等参照
)。
即ち、合成ガス又は−酸化炭素と水素を含むガス混合物
を接触的に反応させた場合、使用する触媒や反応条件に
よって反応生成物は極めて多岐に亘シ、例えば、メタン
からノぐラフインワックスに至る飽和およびα−オレフ
ィンに富む不飽和の各種脂肪族炭化水素並びに炭素数6
乃至10数個の芳香族炭化水素や、メタノールから炭素
数20近くの高級アルコールに至る各種アルコール類そ
の他アルデヒド類や脂肪酸類など各種の含酸素炭化水素
化合物が生成する。換言すれば、これら膨大な数の各種
生成物の中から不必要な化合物の生成を抑制し、所望と
する特定の化合物のみを選択的に・生成させることは非
常に難しく、そのため好適な触媒の探索を主体に種々の
工夫がなされているが、上述の酢酸、アセトアルデヒド
、エタノールなどの2個の炭素原子を有する含酸素炭化
水素化合物゛′。
を高い選択率をもって取得するにはロジウム触媒が特異
的に優れていると言われている。
しかし乍ら、ロジウム触媒を用いて成る条件下に反応を
行った場合には、確かに炭素ガスやメタンその他の炭化
水素など好ましくない副生物の生成は抑制され、成る程
度選択的に炭素数2の含酸素化合物が生成することが認
められるが、触媒活性成分としてロジウム単独では活性
が低く、また、選択性に関しても炭素数2の含酸素化合
物のうち主たる生成物はアセトアルデヒドであるため目
的化合物として酢酸を所望する場合には目的物の収率が
充分ではないという難点がある。殊に、ロジウムは高価
な物質であるため、その触媒活性や目的物の選択性を改
善することは工業上重要な意味をもっている。
従来より他成分の助触媒の添加による一酸化炭素の利用
率、選択性の向上、空時収率の向上について研究がなさ
れて居り、ロジウムを主成分とする多成分系の触媒の探
究が更に進められて居り、告されている。
たとえば、J、F 5chulty等によると、溶融鉄
触、媒をS化合物で被毒し、−酸化炭素、水素の混合ガ
スと反応させると、活性が著しく低下することが示され
ている。(Ind、Eng、Chem、Prod、Re
s、Dev。
旦、43(1963):止、33(1964))また、
最初に小量のイオウを鉄触媒へ付与すると、ワックス形
°成が阻害され、C1〜C4炭化水素が増加することが
報告されている。(J、Phys、Chem、66 、
501 (1962))液相反応における硫化金属塩の
使用は、例えばCu、Ni、Ti等を用いてのアルコー
ルの生成(特開昭6O−112725)ロジウムカルイ
ニル硫黄クラスターを用いた多価アルコールの生成(特
開昭5゛4−71098 )がある。また気相反応にお
いては、硫酸、硫酸カリなどを共含浸法にて、調製した
ロジウム触媒(特開昭6O−114342)が開示され
てい・る。
いずれの特許においても、著しい活性低下が認められ、
しかも経時的変化が大きい不利な点がある。これは工業
的見地からすれば、触媒としての;実子的効果で説明さ
れることであるが、複雑で不明な点が多い。その為、選
択性、活性の変化の定量的把握など全く不可能である。
(発明の略解) ここにおいて、本発明者はロジウム系触媒を用いてC2
含酸素化合物を合成するに当シ、水素還元等の賦活処理
後、含イオウ化合物で気相接触処理することを特徴とし
、これにより副生物を抑え、比較的活性の低下も経時変
化も少ない触媒が得られた。之によって触媒活性の維持
向上と高選択性の達成が得られることを見出した。
従って本発明の目的は合成ガスよシC2含酸素化合物の
合成において、その触媒の活性の著しい低下をまねくこ
となく、高選択性を計ることにある。
本発明の他の目的は、以下の記載より容易に理解し得る
であろう。
(発明の説明) 先づ、上記反応について更に説明すれば、触媒はロジウ
ム系の主として助触媒を有する触媒は、何れも本反応に
用いることが出来るが、一般に他を0.01−15.0
重量係、好ましくは0.1〜10.Ofi量チ含有し、
Rhを金属形、又は3価以下の原子価のロジウム塩又は
錯体として用い得る。
助触媒としては、Mn 、Mg、 Sc 、 I r 
、Zr 、Hf 、Mo 、W、U。
Th等、又アルカリ金属又はアルカリ土類金属としてN
a、に、Li、Cs、Rh、Ca、St、Ba等を含ん
でもよいが、助触媒として使用される化合物としては、
710グン酸塩・硫酸塩・硝酸塩・炭酸塩等の無機酸塩
、酸化物、水酸化物、酢酸塩、ギ酢酸、蓚酸塩等の有機
酸塩を問わず使用することができる。しかし、これらの
触媒成分の担体上への担持を容易ならしめるため、水又
は他の適当な触媒に可溶性の化合物が好ましく用いられ
る。
坦体としては、シリカダル、活性炭、活性アルミナ、酸
化チタン、酸化トリウム、ゼオライト等が用いられるが
、特にシリカダルが好ましい。坦体の形態としては粉末
状、イレ、ト状等任意の公知の形態のものが用いられる
が、比表面積として1〜1000 m27 gを有する
ものが好ましい。
調製法としては、上記ロジウム、場合によっては助触媒
を水又はn−ヘキサン、アルコール、アセトン等の有機
溶媒に溶解し、この溶液知多孔質無機担体物質を加え、
含浸法・イオン交換法その他の常法により担持させた後
、還元又は熱処理することによシ担持固定された目的物
を得ることができる。担体上への触媒成分の担持はすべ
ての触媒成分を同時に行なってもよいし、又、各成分と
I゛がら、逐次的、段階的に担持する方法などの各手法
を用いることができる。上述の手法によって調製された
触媒は通常還元処理を行うことによりロジウムを実質的
金属状態に活性化し、ついで反応に;供せられる。還元
処理を行うには水素ガス下又は水素及び−酸化炭素の混
合ガス下、場合によっては窒素、ヘリウム、アルゴン等
の不活性ガスで一部希釈された水素ガスまたは上記混合
ガス下で行うことができる。
還元処理温度としては100〜600℃、好ましくは2
50〜550℃の温度において行う。この際、触媒の各
成すの活性状態を最適な状態に保つ目的で、低温よシ徐
々に、あるいは段階的に昇温しながら還元処理を行って
もよい。
又、ロジウム化合物の還元はメタノール、ヒドラノン、
ホルマリン等の還元剤で処理することによって行なって
もよい。
而して、本発明は、上記賦活処理後、所定量の含イオウ
化合物でロジウム触媒(助触媒の在存の有無にかかわら
ない。)を所定温度にて、気相接触処理することを特徴
とするものである。場合に計ることができた。
本発明においての含イオウ化合物とは、硫化水素、水硫
化アルカリ、硫化カルビニル、硫酸及び硫酸塩アルキル
硫酸、亜硫酸ガス、亜硫酸塩、硫化モリブデンなどの硫
化物、硫化ハロゲン、二硫化炭素、有機イオウ化合物で
あるメルカプタン、チオール、スルフィド、チオエーテ
ル、ジスルフィド、ハロダン化スルフェニル、チオラク
トン(チオ尿素など)、スルホニウム化合物、チオアル
デヒド、スルフィン酸及びその誘導体である酸塩化物(
R−8−CAり 、酸アミド(R−8−NH2)、エス
テル(R−8−OR’)、更にスルホン酸及びその誘導
体等、或いは錯塩、クラスター等が用いられるが、特に
制限はない。
用いる含イオウ化合物とRhとの原子比は0.0000
1〜2の範囲で処理する。
本発明においての含イオウ化合物を触媒と接触させる温
度は室温又は20’から600℃、好ましくは200〜
450℃、最も好ましくは300〜400℃で行う。
気相接触を行う際、ガス状含イオウ化合物は、用いて、
適度な濃度(1000ppm 〜0.1 ppb )に
て同伴する方法でも良い。
更に、含イオウ化合物を気相接触した後、水素還元等を
500℃以下にで行っても良い。
本発明による含イオウ化合物による気相接触処理によシ
卓越した効果が得られる。
反応は通常固定床式反応器を用いて行われるが、その他
移動床又は流動床式反応器も用□いられ、場合により触
媒を懸濁系で用いる液相系も用いられる。又原料ガスに
は上記の如く合成ガスを用いるが、他に製鉄所副生ガス
を用いて、原料の多様化も計9得る。之等の原料ガスに
はCO2、N2 、Ar 、He e水蒸気、メタン等
の不純物が含まれることもあるが、原料ガスに之等の成
分が混合されていても支障はなく、N2 + He t
 Ar等の不活性ガスは原料ガスの希釈用に用いること
も出来る。
反応条件は広い範囲で変えることができるが、固定床流
通式反応装置に適用される反応条件を代表的な範囲とし
て以下に示す。
一酸化炭素と水素のモル比:50:1〜1:5、・・・
、以下、本発明について、実施例をもって、更に詳細に
説明するが、これらの例は本発明についてあ理解を容易
にするため、あえて条件を統一して:振すもので本発明
はこれらの例によ−て何ら制限されないことは勿論であ
る。
触媒調製 実施例1 塩化ロジウA (Rh+J、−3H20) 5.10 
gを加エタ純水23m1に溶解した水溶液中に700℃
1時間焼成処理したシリカゲル(富士デヴインン化学株
+57)2ONを加え、均一に含浸させた。時々、攪拌
しながら、室温下で1時間、80℃で20時間乾燥した
。この触媒を石英ガラス製還元反応管に入れ、水素15
 Nl/Hl/下、450℃2時間水素還元した。更に
、硫化水素80 ppm、(バランス窒素ガス)を35
0℃、25 Nl/Hrで1時間流し、同温度でH2還
元を30分行った。
比較例1 実施例1の第1回めの水素還元処理し、硫化水素ガス処
理を行なわない他は、実施例1に同じ。
9を加えた純水23m1に溶解し、実施例1に示した担
体及び調製法に従い触媒化した。
実施例2−1 実施例2に於いて硫化水素の代わシに硫化カルビニル5
0 ppmを用いた。その他は同じ。
比較例2 実施例2と同じ組成の触媒を第1回めの水素還元まで同
じ方法にて調製した。この触媒はsH2処理を施さなか
った。
実施例3 塩化ロジウム(Rh(J3.3H20) 3.57.9
 、塩化スカンジウム(Sec13,6H20) O−
0’76 j)−四塩化イソノウム(IrCd4.N2
0) 0.598 g 、塩化すf ’) ム(LiC
l)0.0437,9を加えた純水23m1K、溶解し
、実施例1に示した担体及び調製法に従い触媒化した。
比較例3 実施例3と同じ組成の触媒を第1回めの水素還元まで同
じ方法にて調製した。この触媒は硫化水素処理を施さな
かった。
が入った1tの水溶液からl meをとる。)を加え、
共含浸した。用いた担体は実施例1と同じダグイソンナ
57で700℃で焼成した。風乾、乾燥、還、元はいず
れも実施例、1に準じた。硫化水素処理は行なわなかっ
た。
上記触媒を10m1の反応器に充填し、N2ガスで置換
し、常温から250℃まで、約1時間で昇温し、250
℃に10分間保持後、CO/H2ガスで置換、昇圧し、
目的とする反応温度(300℃)まで昇温した。次いで
原料ガス(Co/H2= 9/ 1 )を1001(標
準状態)7時の速度で送入し、反応圧力100 kg/
m 、反応温度300℃において反応を行った。加圧冷
却して捕集した液体生成物及び反応ガ゛スをガスクロマ
トグラフ法により分析した結果を第1表及び第2表に示
した。
選択率(COモル%)=((夫々の生成物に転化された
COのモル数)÷(消費されたCOのモル数)〕×10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ロジウム系触媒の存在下に一酸化炭素と水素を主成分と
    する合成ガスより、酢酸、アセトアルデヒド及び、エタ
    ノールを製造する方法において、反応に先立って、ロジ
    ウム系触媒を含イオウ化合物で気相接触処理することを
    特徴とする方法。
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