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JPH058177B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH058177B2
JPH058177B2 JP59073837A JP7383784A JPH058177B2 JP H058177 B2 JPH058177 B2 JP H058177B2 JP 59073837 A JP59073837 A JP 59073837A JP 7383784 A JP7383784 A JP 7383784A JP H058177 B2 JPH058177 B2 JP H058177B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
formaldehyde
zeolite
formula
catalyst
carboxylic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59073837A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6034930A (en
Inventor
Toomasu Baaro Maikeru
Goodon Suchuwaato Deiuitsudo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BP PLC
Original Assignee
BP PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BP PLC filed Critical BP PLC
Publication of JPS6034930A publication Critical patent/JPS6034930A/en
Publication of JPH058177B2 publication Critical patent/JPH058177B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はホルムアルデヒドたたはアセトアルデ
ヒドず飜和カルボン酞ずを、高枩で觊媒の存圚䞋
に気盞においお反応させるこずにより䞍飜和カル
ボン酞およびたたは゚テスルを補造する方法
に関する。 米囜特蚱第3701798号は、ホルムアルデヒドず
䞀般匏、 RCH2たたはXCH2R1CH2 〔匏䞭、は氎玠たたは〜20個の炭玠原子を
有する飜和脂肪族炭化氎玠基であた、R1は炭玠
−炭玠結合たたは〜20個の炭玠原子を有する二
䟡飜和脂肪族炭化氎玠基であり、は匏、 −CHO−CR11たたは−CN 匏䞭、R11は䜎玚アルキル基である を有する官胜基である。〕 を有する化合物ずの混合物を300〜525℃の枩床
で、シリカゲル、アルミナたたはケむ゜り土担䜓
䞊に含浞したランタニド系列の垌土類金属の぀
たたはより倚くの無機酞化物から実質的になる觊
媒䞊に通すこずを含む䞀般匏 CH2たたはCH2R1
CH2 匏䞭、R1およびは前蚘のずおりであ
るを有するαβ−䞍飜和化合物の補法を蚘茉
する。 米囜特蚱第4324908号は飜和モノカルボン酞た
たはその゚ステルずホルムアルデヒドたたはホル
ムアルデヒド誘導䜓の蒞気混合物を実隓匏、 AaPOx 匏䞭、 はFeNiCoMnCuAgたたはそれら
の混合物であり、 は0.2〜3.0であり、 は他の元玠の性質および酞化状態により決定
される を有する觊媒の存圚䞋に玄200〜450℃の枩床で反
応垯域䞭ぞ通すこずを含む䞍飜和カルボン酞およ
び゚ステルの補造方法を蚘茉する。 米囜特蚱第4324908号には、さらに、觊媒を非
担持で䜿甚できるが、しかし適圓な担䜓、䟋えば
シリカ、アルミナ、シリカずアルミナの混合物、
無定圢シリカ−アルミナ、結晶性アルミノケむ酞
塩、チタニア、倩然クレヌなどの䜿甚が奜たしい
こずを開瀺する。発明の背景にいお、米囜特蚱第
4115424号に芋出されたセシりム、ルビゞりムた
たはカリりム陜むオンを有する型たたは型れ
オラむトがこの反応に有甚であるこずが芋出され
た他の觊媒の䟋であるこずが開瀺されおいる。し
かし実際には米囜特蚱第4115424号は玄〜の
範囲のSiO2Al2O3モル比を有しカリりム、ルビ
ゞりムたたはセシりム陜むオンあるいはそれらの
組合せを含み、ホり玠たたはリンあるいはそれら
の組合せを含有するホヌゞダサむト構造の結晶性
アルミノケむ酞塩を含む觊媒、䞊びにトル゚ンの
スチレンおよび゚チルベンれンぞのアルキル化に
おける䜿甚に関し、䞍飜和カルボン酞および゚ス
テルの補造には関連しない。 今回高シリカ合成結晶性アルミノケむ酞塩がホ
ルムアルデヒドたたはアセトアルデヒドず飜和カ
ルボン酞゚ステルたたは無氎物ずの反応に觊媒䜜
甚を及がし䞍飜和カルボン酞およびたたは゚
ステルを生成するこずが芋出された。高シリカ結
晶性アルミノケむ酞塩、すなわち10より倧き
いシリカ察アルミナモル比を有する結晶性アルミ
ノケむ酞塩はより高いシリカ察アルミナモル比を
有する点だけでなく、それらが䞀局酞性であり、
より高い機械的および熱的安定性を有する点で米
囜特蚱第4115424号の方法に甚いられた型およ
び型れオラむトず区別される。 埓぀お本発明は、ホルムアルデヒドたたはアセ
トアルデヒドを含むアルデヒドず飜和カルボン酞
誘導䜓ずを觊媒の存圚䞋に高枩、気盞で反応させ
るこずにより䞍飜和カルボン酞およびたたは
その゚ステルを補造する方法であ぀お、飜和カル
ボン酞誘導䜓が゚ステルたたは無氎物であり、觊
媒が 0.9±0.2M2/oAl2O3YSiO2zH2 〔匏䞭、 はH+およびたたは原子䟡を有する遷
移金属およびたたは垌土類金属陜むオンであ
り、 は10より倧きい敎数でり、 は〜40の範囲の敎数である〕 のモル比の酞化物に関する組成を有する合成結
晶性アルミノケむ酞塩を含むこずを特城ずする方
法を提䟛する。 本発明においおは遷移金属およびたたは垌
土類金属陜むオンずしおクロム、バナゞりム、プ
ラセオゞム、ランタンからなる矀から遞ばれる金
属陜むオンが䜿甚される。 アルデヒド反応物質はホルムアルデヒドたたは
アセトアルデヒド、奜たしくはホルムアルデヒド
である。 ホルムアルデヒドは氎性、アルコヌル性たたは
重合䜓ホルムアルデヒドのような適宜の垂販ホル
ムアルデヒド源から誘導するこずができる。適圓
なホルムアルデヒド源にはホルマリン、メチラヌ
ルおよびトリオキサンが含たれる。同様にアセト
アルデヒドは適宜の垂販アセトアルデヒド源から
誘導するこずができる。 飜和カルボン酞゚ステルは適圓に匏 R1CH2たたはXCH2R2CH2 〔匏䞭、R1は氎玠、プニルたたは脂肪族炭
化氎玠基であり、R2は炭玠炭玠結合たたは二
䟡の脂肪族炭化氎玠基であり、は匏 −COOR3 匏䞭、R3は炭化氎玠基たたは眮換炭化氎玠
基でる を有する官胜基である〕 を有する。適圓なカルボン酞゚ステルには酢酞メ
チル、酢酞゚チル、酢酞プロピル、プロビオン酞
メチル、酪酞゚チル、ヘキサン酞メチル、ヘプタ
ン酞゚チルおよびアゞピン酞ゞメチルが含たれ
る。 殊に奜たしい反応物質は、アクリル酞メチルお
よびたたはアクリル酞が生成するホルムアル
デヒドず酢酞メチル、䞊びにメタクリル酞メチル
およびたたはメタクリル酞が生じるアセトア
ルデヒドず酢酞メチルである。 飜和カルボン酞無氎物は適圓に匏、 R4CH2CO・・CH2R5匏䞭、R4およびR5は
独立に氎玠たたはアルキル基であるを有するも
のであるこずができる。適圓なアルキル基はC1
〜C6アルキル基であるこずができる。適圓なカ
ルボン酞無氎物の䟋には無氎酢酞、プロピオン酞
無氎物およびそれらの混合無氎物が含たれる。ホ
ルムアルデヒドず無氎酢酞ずの反応はアクリル酞
を含む生成物を生ずる。 酞誘導䜓ずアルデヒドずのモル比は臚界的では
ないが、しかし〜25の範囲内が適圓で
ある。しかし最適比は反応条件および反応物の性
質により、圓業者により容易に決定するこずがで
きる。 前蚘組成を有する結晶性アルミノケむ酞塩に関
しおはは15〜100の範囲が奜たしい。前蚘組成
匏に䞀臎する皮々の合成結晶性アルミノケむ酞塩
を適圓に䜿甚するこずができる。奜たしい皮類の
結晶性アルミノケむ酞塩の䟋はザ、ストラクチ
ダ・コミツシペン・オブ・ゞ・むンタヌナシペナ
ル・れオラむト・ア゜シ゚ヌシペン
TheStructure Commission of the
International Zeolite Associationにより1978
幎に発行されたメむアヌらW.M.Meierおよび
D.H.Olsonによるゞ・アトラス・オブ・れオラ
むト・ストラクチダ・タむプスthe Atlas of
Zeolite Structure TypesにMFIれオラむトず
しお瀺されたものである。これらは䞀般に
シリカSiO2源、アルミナ源Al2O3、
アルカリおよびアルカリ土類金属の酞化物
および塩から遞んだ鉱化剀X2/b、䜆しは
の原子䟡である、埌蚘のような有機塩基
(B)、および氎およびたたはアルコヌル
ROHを次のモル比、SiO2Al2O312よ
り倧きく、奜たしくは 15〜100 SiO2X2/b1000〜50 SiO250〜20、およびSiO2H2
たたはROH、10未満 で含むゲルから80〜220℃、奜たしくは120〜175
℃の範囲の枩床で0.5時間以䞊の時間結晶化する
こずにより補造される。 甚いた甚語の有機塩基は反応 H2BH+OH- に察する−log10ここで〔BH+〕〔OH-〕
〔〕がより小さい適宜の有機物質を意味す
る。 適圓な有機塩基には぀ぎのものが含たれる。 匏R1R2R3R4N+X- 匏䞭、R1R2R3およびR4は独立にアリヌ
ル、眮換アリヌル、アルキル、眮換アルキル、シ
クロアルキル、眮換シクロアルキルたたは氎玠で
あり、X-は有機たたは無機陰むオンである のテトチヒドロカルビルアンモニア塩。 奜たしくはR1R2R3およびR4は〜個
の炭玠原子を含有するアルキル基である。 奜たしくはX-はハロゲン化物たたは氎酞化物む
オンである。適圓なテトラアルキルアンモニりム
塩にはテトラ゚チルアンモニりムヒドロキシドお
よびテトラプロピルアンモニりムヒドロキシドが
含たれる。あるいはテトラアルキルアンモニりム
化合物の前駆物質を䜿甚できる。 匏 R1R2R3たたは R1R2CH2xNR3R4 匏䞭は〜20の範囲の敎数である あるいは R1R2CH2yCH22NR3R4 匏䞭およびは〜20の範囲の敎数であ
る を有するアミン。 適圓なアミンにはC1〜C9第䞀モノアルキルア
ミン、䟋えば−゚チルアミン、−プロピルア
ミン、および−ブチルアミンが含たれる。 モノ−、ゞ−およびトリ−アルカノヌルア
ミン、䟋えばモノ゚タノヌルアミン、ゞ゚タノヌ
ルアミンおよびトリ゚タノヌルアミン、たたはア
ルキレンオキシドずアンモニアの圢のそれらの前
駆物質。 適圓なシリカ源には、䟋えばケむ酞ナトリり
ム、シリカヒドロゲル、シリカゲル、シリカゟル
およびケむ酞が含たれる。奜たしいシリカ源はシ
リカ粒子の氎性コロむド分散物である。適圓な商
業的に入手できるシリカ源はデナポンにより補造
されたルドツクスLUDOX*コロむドシリカ
登録商暙である。 適圓なアルミナ源には、䟋えばアルミン酞ナト
リりム、硫酞アルミニりムおよびアルミナが含た
れる。奜たしいアルミナ源は埮粒アルミナを過剰
の氎酞化ナトリりム溶液䞭に溶解するこずにより
補造されたアルミン酞ナトリりムである。 奜たしい鉱化剀はアルカリおよびアルカリ土類
金属の氎酞化物およびハロゲン化物、䟋えば氎酞
化リチりム、氎酞化ナトリりム、氎酞化カリりム
臭化カリりムおよび臭化カルシりムである。奜た
しい鉱化剀は氎酞化ナトリりムである。 シリカ、アルミナ、アルカリたたはアルカリ土
類金属各原料は぀たたはより倚くの初期反応物
により䟛絊し、次いで適宜の順序で混合するこず
ができる。䟋えばケむ酞ナトリりムはナトリりム
およびシリカの䞡方の原料であり、アルミノケむ
酞塩はアルミナおよびシリカの䞡方の原料であ
る。 埓぀お、アルミナ源およびシリカ源は党郚たた
は䞀郚をアルミノケむ酞塩により䟛絊するこずが
でき、それは結晶性たたは無定圢であるこずがで
きる。 特定のMFI型れオラむトおよび有機塩基を甚
いるその補造方法は、䟋えば、米囜特蚱第
3702886号、第3709979号、第4205053号、第
4166099号、第4139600号および第4151189号英
囜特蚱第1365318号および第1567948号、䞊びにペ
ヌロツパ特蚱出願公開第2899号および第2900号に
蚘茉される。 あるいは、有機塩基は本出願人のペヌロツパ特
蚱出願公開第30811号、米囜特蚱第4199556号およ
び英囜出願公開第2018232A号に蚘茉される。 あるいは英囜特蚱第1436524号に蚘茉されたフ
゚リ゚ラむト、ペヌロツパ特蚱出願公開第57049
号に蚘茉されたテヌタTheta−、米囜特蚱
第4209498号に蚘茉されたFU−、英囜特蚱第
1559367号に蚘茉されたnu−、米囜特蚱第
4229424号に蚘茉されたZSM−ZSM−11、米
囜特蚱第4146584号に蚘茉されたZSM−35ZSM
−23およびれオラむトベヌタのような他の結晶性
アルミノケむ酞塩を䜿甚するこずができる。 さらに脱アルミニりムしたホヌゞダサむトもた
た䜿甚できる。 補造した前蚘結晶性アルミノケむ酞塩はほずん
ど確実に氎玠むオンおよび遷移金属むオン以倖の
むオン、䟋えばアルカリ金属およびたたはア
ルカリ土類金属むオン、有機窒玠むオンおよびア
ンモニりムむオンを含有し、たたあるいはその现
孔䞭および衚面䞊に析出した有機塩玠を含有す
る。 所望組成を有する觊媒を埗るために、本発明に
おいおは亀換可胜な陜むオンを氎玠むオンたたは
クロム、バナゞりム、プラセオゞム、ランタンか
らなる矀から遞ばれる金属陜むオンで眮換するこ
ずが必芁である。これは普通のむオン亀換法の䜿
甚により達成するこずができる。さらに亀換埌結
晶性アルミノケむ酞塩をか焌するこずが望たし
く、事実ある有機塩玠から誘導した結晶性アルミ
ノケむ酞塩の亀換前に必芁である。か焌は400〜
600℃の範囲の枩床で、少なくずも0.5時間適圓に
空気の流れ䞭で加熱するこずにより行なうこずが
できる。 酞誘導䜓をアルデヒドず反応させる枩床は適圓
には300〜525℃、奜たしくは350〜500℃の範囲で
あるこずができるが、所望なら䞀局高いおよび䞀
局䜎い枩床を甚いるこずができる。圧力は臚界的
ではないが、しかし反応物質を気盞に維持するの
に矛盟しないこずが適圓である。 工皋は回分匏たたは連続的に、奜たしくは連続
的に運転するこずができる。連続操䜜の滞留時間
は奜たしくは短時間、䟋えば20秒未満である。 本発明の特定の倉圢においおホルムアルデヒド
を䜿甚する代りに、觊媒がたた酞化性成分たたは
酞化性脱氎玠性成分を含有すればホルムアルデ
ヒドの前駆物質をメタノヌルおよび酞玠含有ガス
の圢態で䟛絊するこずができる。甚いるメタノヌ
ルは適圓に商業的に入手できるメタノヌルである
こずができるが、望むならば䞀局玔粋なたたは玔
粋でない等玚を甚いるこずができる。酞玠含有ガ
スは適圓に空気であるこずができるが、しかし望
むなら酞玠に富むガス、䟋えば分子酞玠たたは分
子酞玠空気混合物、あるいは酞玠の少ない、䟋
えば空気䞍掻性ガス混合物を甚いるこずができ
る。本発明においおは觊媒の酞化性成分たたは酞
化性脱氎玠性成分ずしお銀たたはクロムが甚い
られる。元玠は合成結晶性アルミノケむ酞塩に関
連する亀換可胜な陜むオンで垞法を甚いお亀換す
るこずができ、あるいはたた公知の方法を甚いお
合成結晶性アルミノケむ酞塩に含浞するこずがで
き、あるいは亀換および含浞をするこずができ
る。適圓な觊媒の䟋は、H+、遷移金属たたは垌
土類金属陜むオンの少なくずも若干を䟋えば銀た
たはクロム陜むオンで亀換した結晶性アルミノケ
む酞塩である。あるいは觊媒が前蚘合成結晶性ア
ルミノケむ酞塩ず前蚘元玠を非担持たたは䞍掻性
担䜓䞊に担持しお含む酞化たたは酞化脱氎玠觊
媒ずの混合物を含むこずができる。適圓なそのよ
うな酞化たたは酞化脱氎玠觊媒はアヌネスト・
ベン・リミテツドEarnest Benn Limitedロ
ンドン・アンド・トンブリツゞにより発行された
ハンコツクE.G.Hancock線「プロピレンお
よびその工業的誘導䜓Propylene and Its
Industrial Derivatives」1973幎、第391頁「プ
ロピレンのアクリル酞ぞの酞化に関連する觊媒
型」ず題する10章に蚘茉される。さらにその代わ
りに、陜むオンがH+およびたたは遷移金属
およびたたは垌土類金属陜むオンである合成
結晶性アルミノケむ酞塩を党郚たたは郚分的に、
䟋えば銀およびたたはクロム陜むオンで亀換
した合成結晶性アルミノケむ酞塩ず混合するこず
ができる。 この倉圢では䜿甚する高枩は適圓に250〜450
℃、奜たしくは300〜400℃の範囲であるこずがで
きる。 次に本発明を以䞋の䟋を参照しお䟋瀺する。䟋
では−MFINH3れオラむトおよび−
MORれオラむトに蚀及する。−MFINH3
れオラむトはEP−−30811に蚘茉されたアンモ
ニりムむオン含有ゲルから結晶化したMFIåž‹ã‚Œ
オラむトであり、は陜むオン、䟋えばであ
る。−MORれオラむトは陜むオンを有する
モルデナむト型れオラむトである。−MFI
NH3型および−MORれオラむトはずもに
10より倧きいシリカ察アルミナモル比を有す
る。 実斜䟋  氎玠型の−MFINH3れオラむトの詊料を
石英管反応にペレツトの圢態で装おんした。れ
オラむト10〜20mlを甚いた。管反応噚を390℃
の枩床に保぀た融解スズ济䞭に眮き、酢酞メチル
ずホルムアルデヒドずののモル比からなる
フむヌドを秒NTPの接觊時間でれオラむ
ト䞊に通した。れオラむトを暪切るフむヌド流を
窒玠の緩流により支持した。反応の生成物をメタ
ノヌルストリツパヌを甚いおガス盞から陀去し、
生成物の収率をストリツパヌからの流出物のGC
分析により枬定した。 実斜䟋  −MFINH3れオラむトをPr−MFI
NH3れオラむトに代え、枩床を350℃に䞋げ、
接觊時間を秒NTPに増したこずを陀き実
斜䟋の手順を繰返した。 実斜䟋  枩床を400℃にあげ、接觊時間を秒NTP
に䞋げたこずを陀き実斜䟋の手順を繰返した。 実斜䟋  枩床を425℃に䞊げたこずを陀き実斜䟋の手
順を繰返した。 実斜䟋  接觊時間を秒NTPに増したこずを陀き
実斜䟋の手順を繰返した。 実斜䟋  −MFINH3れオラむトを−MFINH3
れオラむトに代えたこずを陀き実斜䟋の手順を
繰返した。 実斜䟋  −MFINH3れオラむトをCr−MFI
NH3れオラむトに代えたこずを陀き実斜䟋
の手順を繰返した。 実斜䟋  −MFINH3れオラむトをLa−MORれオ
ラむトに代え、枩床を425℃に䞊げたこずを陀き
実斜䟋の手順を繰返した。 実斜䟋  −MFINH3れオラむトを−MFINH3
れオラむトの氎蒞気凊理した詊料に代えたこずを
陀き実斜䟋の手順を繰返した。 実斜䟋〜に぀いお時間運転した埌、䟛絊
したホルムアルデヒドに察するパヌセント収率
モルに関する結果は衚に瀺される。 実斜䟋 10 氎玠型のれオラむトMFINH312.5gを石英
管反応噚䞭に眮き、融解スズの济䞭で390℃に
加熱した。無氎酢酞ずホルムアルデヒドずの
モル混合物を毎時23mlの速床で觊媒䞊
に通した。運転時間埌に反応生成物毛管G.C.に
より分析し、䟛絊ホルムアルデヒドを基にしたア
クリル酞の6.5モル収率を有するこずが瀺され
た。 実斜䟋 11 モリブデン負荷氎玠MFIれオラむト12.5mlをデ
ビ゜ンDavison57シリカ䞊に負荷した銀
mlず混合した。次いで觊媒を18時間空気流䞭で
500℃で掻性化した。 この時間の終りに酢酞メチルずメタノヌルずの
モル混合物を気盞で390℃で也燥空気流ず
ずもに觊媒䞊に通した。時間埌生成物流の詊料
を分析し、アクリル酞メチルを含有するこずが瀺
された。䟛絊したメタノヌルを基にしたアクリル
酞メチルのモル収率は7.25であ぀た。 実斜䟋 12 今回は銀亀換MFI型れオラむトを觊媒12.5
mlずしお甚いたこずを陀き詊隓条件は実斜䟋11
の蚘茉ず党く同じであ぀た。アクリル酞メチルお
よびアクリル酞の䞡方が生成物ずしお怜出され
た。運転時間埌に、䟛絊したメタノヌルを基に
したアクリル酞メチルのモル収率は4.5であ぀
た。 実斜䟋 13 この䟋で420℃の反応枩床を甚いたこずを陀き
実斜䟋12を繰返した。運転時間埌䞊蚘のアクリ
ル酞メチルのモル収率は57であ぀た。 実斜䟋 14 実斜䟋11の手順に埓぀たが、しかしこの䟋では
クロム亀換MFIれオラむトを甚いた。運転時
間埌アクリル酞メチルのモル収率は0.9であ぀
た。
The present invention relates to a process for producing unsaturated carboxylic acids and/or ethesurs by reacting formaldehyde or acetaldehyde with saturated carboxylic acids in the gas phase at elevated temperatures in the presence of catalysts. U.S. Pat. No. 3,701,798 describes formaldehyde with the general formula RCH 2 X or XCH 2 R 1 CH 2 R 1 is a carbon-carbon bond or a divalent saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms ; is an alkyl group). ] on a catalyst consisting essentially of an inorganic oxide of one or more rare earth metals of the lanthanide series impregnated on a silica gel, alumina or diatomaceous earth support at a temperature of 300 to 525 °C. General formula including passing: CH2 :C(R)(X) or CH2 :C(X) R1C
(X): A method for preparing an α,β-unsaturated compound having CH 2 where R, R 1 and X are as defined above is described. U.S. Pat. No. 4,324,908 describes a vapor mixture of a saturated monocarboxylic acid or its ester and formaldehyde or a formaldehyde derivative using the empirical formula, A a PO x (where A is Fe, Ni, Co, Mn, Cu, Ag or a mixture thereof). , a is from 0.2 to 3.0, and x is determined by the nature and oxidation state of the other elements) into a reaction zone at a temperature of about 200 to 450°C. A method for producing saturated carboxylic acids and esters is described. U.S. Pat. No. 4,324,908 further teaches that the catalyst can be used unsupported, but with suitable supports, such as silica, alumina, mixtures of silica and alumina,
The preferred use of amorphous silica-alumina, crystalline aluminosilicates, titania, natural clays, etc. is disclosed. In the background of the invention, U.S. Patent No.
It is disclosed that type X or type Y zeolites with cesium, rubidium or potassium cations found in US Pat. No. 4,115,424 are examples of other catalysts found to be useful for this reaction. However , in fact , U.S. Pat . and its use in the alkylation of toluene to styrene and ethylbenzene, but not in the production of unsaturated carboxylic acids and esters. It has now been discovered that high-silica synthetic crystalline aluminosilicates catalyze the reaction of formaldehyde or acetaldehyde with saturated carboxylic esters or anhydrides to form unsaturated carboxylic acids and/or esters. High silica crystalline aluminosilicates, i.e. crystalline aluminosilicates with a silica to alumina molar ratio greater than 10:1, not only have a higher silica to alumina molar ratio, but they are also more acidic;
It is distinguished from the X and Y zeolites used in the process of US Pat. No. 4,115,424 in that it has higher mechanical and thermal stability. Therefore, the present invention provides unsaturated carboxylic acids and/or
A method for producing the ester, wherein the saturated carboxylic acid derivative is an ester or anhydride, and the catalyst is 0.9±0.2M 2/o O: Al 2 O 3 : YSiO 2 :zH 2 O [wherein M is oxidation of molar ratios of H + and/or transition metal and/or rare earth metal cations with valence n, Y is an integer greater than 10, and z is an integer ranging from 0 to 40. The method includes a synthetic crystalline aluminosilicate having a composition related to the present invention. In the present invention, metal cations selected from the group consisting of chromium, vanadium, praseodymium, and lanthanum are used as transition metal and/or rare earth metal cations. The aldehyde reactant is formaldehyde or acetaldehyde, preferably formaldehyde. Formaldehyde can be derived from any commercially available source of formaldehyde, such as aqueous, alcoholic or polymeric formaldehyde. Suitable formaldehyde sources include formalin, methylal and trioxane. Similarly, acetaldehyde can be derived from any suitable commercially available source of acetaldehyde. Saturated carboxylic acid esters suitably have the formula: R 1 CH 2 X or XCH 2 R 2 CH 2 is a valent aliphatic hydrocarbon group, and X is a functional group having the formula: -COOR 3 (wherein R 3 is a hydrocarbon group or a substituted hydrocarbon group). Suitable carboxylic esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl butyrate, methyl hexanoate, ethyl heptanoate and dimethyl adipate. Particularly preferred reactants are formaldehyde and methyl acetate, which yield methyl acrylate and/or acrylic acid, and acetaldehyde and methyl acetate, which yield methyl methacrylate and/or methacrylic acid. The saturated carboxylic acid anhydride may suitably have the formula R 4 CH 2 CO.O.CH 2 R 5 , where R 4 and R 5 are independently hydrogen or an alkyl group. A suitable alkyl group is C 1
~ C6 alkyl group. Examples of suitable carboxylic anhydrides include acetic anhydride, propionic anhydride, and mixed anhydrides thereof. The reaction of formaldehyde with acetic anhydride produces products containing acrylic acid. The molar ratio of acid derivative to aldehyde is not critical, but a range of 1:1 to 25:1 is suitable. However, the optimum ratio can be easily determined by one skilled in the art depending on the reaction conditions and the nature of the reactants. Regarding the crystalline aluminosilicate having the above composition, Y is preferably in the range of 15 to 100. Various synthetic crystalline aluminosilicates conforming to the above formula may be suitably used. Examples of preferred types of crystalline aluminosilicates are provided by The Structure Commission of the International Zeolite Association.
1978 by International Zeolite Association
Mayer et al. (WMMeier and
The Atlas of Zeolite Structure Types by DHOlson
Zeolite Structure Types) is indicated as MFI zeolite. These are generally ()
Silica (SiO 2 ) source, () Alumina source (Al 2 O 3 ),
() Mineralizing agent selected from oxides and salts of alkali and alkaline earth metals (X 2/b O, where b is
), organic bases such as () as described below
(B), and () water and/or alcohol (ROH) in the following molar ratio: SiO2 : Al2O3 , greater than 12 :1, preferably from 15:1 to 100:1 SiO2 : X2 /b O=1000:1~50:1 SiO2 :B=50:1~1:20, and SiO2 : H2
O or ROH, from a gel containing less than 1:10 from 80 to 220 °C, preferably from 120 to 175
Produced by crystallization at a temperature in the range of °C for a period of not less than 0.5 hours. The term organic base used is the reaction: -log 10 K for B + H 2 OBH + +OH - (where K = [BH + ] [OH - ]/
[B] means an appropriate organic substance in which the value (B) is less than 7. Suitable organic bases include: ( ) Formula: R 1 R 2 R 3 R 4 N + or hydrogen and X - is an organic or inorganic anion). Preferably R1 , R2 , R3 , and R4 are alkyl groups containing 1 to 5 carbon atoms. Preferably X - is a halide or hydroxide ion. Suitable tetraalkylammonium salts include tetraethylammonium hydroxide and tetrapropylammonium hydroxide. Alternatively, precursors of tetraalkylammonium compounds can be used. Formula (): R 1 R 2 R 3 N or R 1 R 2 N (CH 2 ) x NR 3 R 4 (where x is an integer in the range of 1 to 20) or R 1 R 2 N (CH 2 ) y N(CH 2 ) 2 NR 3 R 4 , where y and z are integers ranging from 1 to 20. Suitable amines include C1 - C9 primary monoalkylamines such as n-ethylamine, n-propylamine, and n-butylamine. () Mono-, di- and tri-alkanolamines, such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine, or their precursors in the form of alkylene oxides and ammonia. Suitable silica sources include, for example, sodium silicate, silica hydrogel, silica gel, silica sol, and silicic acid. A preferred silica source is an aqueous colloidal dispersion of silica particles. A suitable commercially available silica source is LUDOX * colloidal silica manufactured by DuPont. Suitable alumina sources include, for example, sodium aluminate, aluminum sulfate, and alumina. A preferred alumina source is sodium aluminate made by dissolving finely divided alumina in excess sodium hydroxide solution. Preferred mineralizing agents are alkali and alkaline earth metal hydroxides and halides, such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium bromide and calcium bromide. A preferred mineralizing agent is sodium hydroxide. The silica, alumina, alkali or alkaline earth metal feedstocks can be provided by one or more initial reactants and then mixed in any suitable order. For example, sodium silicate is a source of both sodium and silica, and aluminosilicate is a source of both alumina and silica. Thus, the alumina source and the silica source can be supplied in whole or in part by the aluminosilicate, which can be crystalline or amorphous. Certain MFI-type zeolites and their preparation using organic bases are described, for example, in U.S. Pat.
No. 3702886, No. 3709979, No. 4205053, No.
4166099, 4139600 and 4151189; UK Patent Nos. 1365318 and 1567948, and European Patent Application Nos. 2899 and 2900. Alternatively, organic bases are described in Applicant's European Patent Application No. 30811, US Pat. No. 4,199,556 and UK Application No. 2018232A. or ferrierite as described in UK Patent No. 1436524, European Patent Application Publication No. 57049
Theta-1, described in U.S. Patent No. 4,209,498, FU-1, described in U.S. Patent No.
nu-1 described in No. 1559367, U.S. Patent No.
ZSM-5/ZSM-11 described in US Patent No. 4229424, ZSM-35, ZSM described in US Patent No. 4146584
Other crystalline aluminosilicates such as -23 and zeolite beta can be used. In addition, dealuminated Hojiasite can also be used. The crystalline aluminosilicates produced will almost certainly contain ions other than hydrogen and transition metal ions, such as alkali metal and/or alkaline earth metal ions, organic nitrogen ions and ammonium ions, and/or their pores. Contains organic chlorine precipitated in and on the surface. In order to obtain a catalyst with the desired composition, it is necessary in the present invention to replace the exchangeable cations with hydrogen ions or metal cations selected from the group consisting of chromium, vanadium, praseodymium, lanthanum. This can be accomplished using conventional ion exchange techniques. Additionally, calcination of the crystalline aluminosilicate after exchange is desirable and, in fact, necessary prior to exchange of crystalline aluminosilicates derived from some organochlorines. Calcination is 400~
This can be carried out by heating at a temperature in the range of 600° C. for at least 0.5 hours, suitably in a stream of air. The temperature at which the acid derivative is reacted with the aldehyde may suitably range from 300 to 525°C, preferably from 350 to 500°C, although higher and lower temperatures can be used if desired. The pressure is not critical, but is suitably consistent with maintaining the reactants in the gas phase. The process can be operated batchwise or continuously, preferably continuously. The residence time for continuous operation is preferably short, for example less than 20 seconds. Instead of using formaldehyde in certain variants of the invention, the formaldehyde precursor can be supplied in the form of methanol and oxygen-containing gas if the catalyst also contains an oxidizing component or an oxidizing/dehydrogenating component. The methanol used can be any suitable commercially available methanol, although purer or impure grades can be used if desired. The oxygen-containing gas may suitably be air, but if desired an oxygen-rich gas, such as molecular oxygen or molecular oxygen/air mixtures, or an oxygen-poor, such as air/inert gas mixture, may be used. In the present invention, silver or chromium is used as the oxidizing component or oxidizing/dehydrogenating component of the catalyst. The element can be exchanged using exchangeable cations associated with the synthetic crystalline aluminosilicate using conventional methods, or alternatively can be impregnated into the synthetic crystalline aluminosilicate using known methods, or Can be replaced and impregnated. Examples of suitable catalysts are crystalline aluminosilicates in which at least some of the H + , transition metal or rare earth metal cations have been exchanged, for example by silver or chromium cations. Alternatively, the catalyst may comprise a mixture of the synthetic crystalline aluminosilicate and an oxidation or oxidation/dehydrogenation catalyst comprising the element unsupported or supported on an inert support. Suitable such oxidation or oxidation/dehydrogenation catalysts are described by Ernest
Propylene and Its Industrial Derivatives, edited by EGHancock, published by Earnest Benn Limited, London and Tonbridge.
Industrial Derivatives, 1973, (p. 391) in Chapter 10 entitled "Catalyst Types Associated with the Oxidation of Propylene to Acrylic Acid." Furthermore, as an alternative, synthetic crystalline aluminosilicates, in whole or in part, whose cations are H + and/or transition metal and/or rare earth metal cations,
For example, it can be mixed with synthetic crystalline aluminosilicates exchanged with silver and/or chromium cations. In this modification, the high temperature used is appropriately 250 to 450.
℃, preferably in the range of 300-400℃. The invention will now be illustrated with reference to the following examples. Examples include X-MFI (NH 3 ) zeolite and
Mention MOR zeolite. X-MFI ( NH3 )
The zeolite is a MFI type zeolite crystallized from a gel containing ammonium ions as described in EP-A-30811, where X is a cation, e.g. H. X-MOR zeolite is a mordenite type zeolite with X cations. X-MFI
Both (NH 3 ) type and X-MOR zeolites
having a silica to alumina molar ratio greater than 10:1. Example 1 A sample of X-MFI (NH 3 ) zeolite in the hydrogen form was loaded into a quartz U-tube reaction in the form of pellets. 10-20 ml of zeolite was used. U tube reactor at 390℃
A feed consisting of a 3:1 molar ratio of methyl acetate and formaldehyde was passed over the zeolite with a contact time of 4 seconds (NTP). The feed flow across the zeolite was supported by a slow flow of nitrogen. removing the products of the reaction from the gas phase using a methanol stripper;
GC of the effluent from the stripper to determine product yield
Determined by analysis. Example 2 X-MFI (NH 3 ) zeolite to Pr-MFI
(NH 3 ) instead of zeolite, lowering the temperature to 350℃,
The procedure of Example 1 was repeated except that the contact time was increased to 8 seconds (NTP). Example 3 Raise the temperature to 400℃ and contact time for 4 seconds (NTP)
The procedure of Example 2 was repeated except that the temperature was lowered to . Example 4 The procedure of Example 2 was repeated except that the temperature was increased to 425°C. Example 5 The procedure of Example 3 was repeated except that the contact time was increased to 8 seconds (NTP). Example 6 H-MFI (NH 3 ) zeolite to V-MFI (NH 3 )
The procedure of Example 1 was repeated except that zeolite was substituted. Example 7 H-MFI (NH 3 ) zeolite to Cr-MFI
Example 1 except that (NH 3 )zeolite was used instead
The procedure was repeated. Example 8 The procedure of Example 1 was repeated except that the H-MFI ( NH3 ) zeolite was replaced with La-MOR zeolite and the temperature was increased to 425<0>C. Example 9 H-MFI (NH 3 ) zeolite to H-MFI (NH 3 )
The procedure of Example 1 was repeated except that a steam treated sample of zeolite was substituted. After one hour of operation for Examples 1-9, the results in terms of percent yield (moles) relative to formaldehyde fed are shown in the table. Example 10 12.5 g of zeolite MFI (NH 3 ) in hydrogen form was placed in a quartz U-tube reactor and heated to 390° C. in a bath of molten tin. A mixture of acetic anhydride and formaldehyde (3:2 mol) was passed over the catalyst at a rate of 23 ml per hour. The reaction product was analyzed by capillary GC after 1 hour of operation and was shown to have a 6.5 mole percent yield of acrylic acid based on the formaldehyde feed. Example 11 12.5 ml of molybdenum-loaded hydrogen MFI zeolite was mixed with 5 ml of 5% silver loaded on Davison 57 silica. The catalyst was then placed in a stream of air for 18 hours.
Activated at 500℃. At the end of this time, a 2:1 molar mixture of methyl acetate and methanol was passed in the gas phase over the catalyst at 390 DEG C. with a stream of dry air. A sample of the product stream was analyzed after 1 hour and was shown to contain methyl acrylate. The molar yield of methyl acrylate based on the methanol fed was 7.25%. Example 12 This time, silver-exchanged MFI type zeolite was used as a catalyst (12.5
The test conditions were as in Example 11, except that the test conditions were as follows:
It was exactly the same as the description. Both methyl acrylate and acrylic acid were detected as products. After one hour of operation, the molar yield of methyl acrylate based on the methanol fed was 4.5%. Example 13 Example 12 was repeated except that a reaction temperature of 420°C was used in this example. After 1 hour of operation, the molar yield of the above methyl acrylate was 57%. Example 14 The procedure of Example 11 was followed, but in this example a chromium-exchanged MFI zeolite was used. After 1 hour of operation, the molar yield of methyl acrylate was 0.9%.

【衚】  詊隓で怜出せず
[Table] * Not detected in test

Claims (1)

【特蚱請求の範囲】  ホルムアルデヒドたたはアセトアルデヒドを
含むアルデヒドず飜和カルボン酞誘導䜓ずを觊媒
の存圚䞋に高枩、気盞で反応させるこずにより䞍
飜和カルボン酞およびたたはその゚ステルを
補造する方法であ぀お、飜和カルボン酞誘導䜓が
゚ステルたたは無氎物であり、觊媒が0.9±
0.2M2/oAl2O3YSiO2zH2 〔匏䞭、はH+およびたたは原子䟡を
有するクロム、バナゞりム、プラセオゞム、ラン
タンからなる矀から遞ばれる陜むオンであり、
は10より倧きい敎数であり、は〜40の範囲の
敎数である〕 のモル比の酞化物に関する組成を有する合成結
晶性アルミノケむ酞塩を含むこずを特城ずする方
法。  アルデヒドがホルムアルデヒドである、特蚱
請求の範囲第項蚘茉の方法。  酞誘導䜓が匏 R1CH2たたはXCH2R2CH2 〔䜆し、匏R1は氎玠、プニルたたは脂肪族
炭化氎玠基であり、R2は炭玠炭玠結合たたは
二䟡脂肪族炭化氎玠基であり、は匏、 −COOR3䜆しR3は炭化氎玠基たたは眮換炭化
氎玠基であるを有する官胜基である の飜和カルボン酞である、特蚱請求の範囲第
項たたは第項蚘茉の方法。  ホルムアルデヒドず酢酞メチルずを反応させ
おアクリル酞メチルおよびたたはアクリル酞
を補造する特蚱請求の範囲第〜項のいずれか
項に蚘茉の方法。  アセトアルデヒドず酢酞メチルずを反応させ
おメタクリル酞メチルおよびたたはメタクリ
ル酞を補造する、特蚱請求の範囲第〜項のい
ずれか項に蚘茉の方法。  酞誘導䜓が匏 R4CH2CO・・COCH2R5 匏䞭、R4およびR5は独立に氎玠たたはアル
キル基である の飜和カルボン酞無氎物である、特蚱請求の範
囲第項たたは第項蚘茉の方法。  ホルムアルデヒドず無氎酢酞ずを反応させお
アクリル酞を含む生成物を補造する、特蚱請求の
範囲第項蚘茉の方法。  合成結晶性アルミノケむ酞塩がMFI型れオ
ラむトである、特蚱請求の範囲第〜項のいず
れか項に蚘茉の方法。  メタノヌル、酞玠含有ガスおよび飜和カルボ
ン酞誘導䜓を甚い、酞化性成分たたは酞化性脱
氎玠性成分ずしお銀およびたたはクロムを含
有する觊媒の存圚においい、䞍飜和カルボン酞お
よびたたはその゚ステルを補造する方法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing an unsaturated carboxylic acid and/or its ester by reacting an aldehyde including formaldehyde or acetaldehyde with a saturated carboxylic acid derivative at high temperature in the gas phase in the presence of a catalyst. If the saturated carboxylic acid derivative is an ester or anhydride and the catalyst is 0.9±
0.2M 2/o O: Al 2 O 3 : YSiO 2 :zH 2 O [wherein M is H + and/or a cation selected from the group consisting of chromium, vanadium, praseodymium, and lanthanum having a valence n And Y
is an integer greater than 10, and z is an integer ranging from 0 to 40. 2. The method according to claim 1, wherein the aldehyde is formaldehyde. 3 The acid derivative has the formula: R 1 CH 2 X or XCH 2 R 2 CH 2 is a hydrocarbon group, and X is a functional group having the formula -COOR 3 (wherein R 3 is a hydrocarbon group or a substituted hydrocarbon group).
or the method described in paragraph 2. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein methyl acrylate and/or acrylic acid are produced by reacting formaldehyde and methyl acetate. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein methyl methacrylate and/or methacrylic acid are produced by reacting acetaldehyde and methyl acetate. 6 Claims in which the acid derivative is a saturated carboxylic acid anhydride of the formula: R 4 CH 2 CO.O.COCH 2 R 5 , where R 4 and R 5 are independently hydrogen or an alkyl group. The method according to item 1 or 2. 7. The method of claim 6, wherein formaldehyde and acetic anhydride are reacted to produce a product containing acrylic acid. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the synthetic crystalline aluminosilicate is an MFI type zeolite. 9 Unsaturated carboxylic acids and/or their Method of producing esters.
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