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JPS6039653B2 - 酸素含有炭化水素化合物の製造方法 - Google Patents

酸素含有炭化水素化合物の製造方法

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Publication number
JPS6039653B2
JPS6039653B2 JP58062198A JP6219883A JPS6039653B2 JP S6039653 B2 JPS6039653 B2 JP S6039653B2 JP 58062198 A JP58062198 A JP 58062198A JP 6219883 A JP6219883 A JP 6219883A JP S6039653 B2 JPS6039653 B2 JP S6039653B2
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JP
Japan
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catalyst
rhodium
iridium
chloride
reaction
Prior art date
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JP58062198A
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English (en)
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JPS59190934A (ja
Inventor
健一 佐野
幸満 三田
伸也 松比良
哲夫 中條
均 飯島
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Priority to GB08409210A priority patent/GB2142012B/en
Publication of JPS59190934A publication Critical patent/JPS59190934A/ja
Priority to US06/739,317 priority patent/US4568699A/en
Publication of JPS6039653B2 publication Critical patent/JPS6039653B2/ja
Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/49Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/153Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used
    • C07C29/156Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used containing iron group metals, platinum group metals or compounds thereof
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    • C07C29/158Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used containing iron group metals, platinum group metals or compounds thereof containing platinum group metals or compounds thereof containing rhodium or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成ガスからの酸素含有炭化水素化合物の製造
方法に関し、特に、ロジウム触媒の存在下に一酸化炭素
と水素を反応させて酢酸、アセトアルデヒドおよび(ま
たは)エタノールを製造する際、助触媒としてイリジウ
ム及びリチウムを併用することを特徴とする方法に関す
る。
合成ガス、実質的にはその中に含まれる一酸化炭素と水
素、酢酸、アセトアルデヒド、エタノールなどの炭素数
2の含酸素炭化水素化合物を製造する方法は公知であり
、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51一80806号、同51一808
07号、同52一14706号、同54−138504
号、同54一141705号、同55−57527号等
参照)。即ち、合成ガス又は一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り、例えば
、メタンからパラフィンワックスに至る飽和およびQー
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1咳欧個の芳香族炭化水素や、メタノールか
ら炭素数2坊丘〈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
は非常に難かしく、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或る条件下に反応を行な
った場合には、確かに炭酸ガスやメタンその他の炭化水
素など好ましくない創生物の生成は抑制され、或る程度
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。一般に金属や金属酸化物或いは金属塩を活
性成分とする固体触媒などに於いてその活性や選択性を
改善する方法の一つとして活性の中心となる成分(主触
媒)に他の活性又は補助的な成分(助触媒)を組合わせ
ることが種々試みられているが、組合せる成分によって
は活性向上に何の関係もないものは論外として、狙いと
は逆に活性や選択性の低下を招くものも数多く、また活
性(又は選択性)が向上するものであっても目的化合物
の選択性(又は活性)に悪影響を及ぼすものも少なくな
く、具体的に好適な組合わせを見出すことは容易ではな
い。
本発明者らは一酸化炭素と水素を反応させて酢酸、アセ
トアルデヒドおよび(または)ェタノ−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製造する方法
に於いて、主触媒たるロジウムの触媒性能を改善すべく
、これに数多くの助触媒成分を組合せて試験を行い種々
研究を重ねた結果、ロジウムに助触媒としてイリジウム
とりチゥムを組合せた触媒が酢酸を主成分とする炭素数
2の含酸素化合物に対して高い選択率を示すことを見し
、出し本発明の方法を完成するに至った。
以下、本発明の方法について更に詳細に説明する。本発
明の触媒は前述の如くロジウムに助触媒としてィIJジ
ウムとりチウムを組合せた触媒であるが、反応条件下に
於ける動的な状態での真の触媒活性種は必ずしも詳らか
ではないものの、その活性の中心となるものは本質的に
は互いに共存する金属種であり、従って、触媒自体の形
態や触媒中の各成分の形は原則的には何ら制限はない。
ただ、実体的にはロジウム、イリジウムは金属又は低原
子価の塩であり、またリチウムは酸化物、無機酸塩、錯
塩等としてロジウム等と物理的に混合され或いは化学的
に結合される。また、担体なしでもよいが、通常は上記
触媒成分は担体に損持される。触媒調製上使用されるロ
ジウム化合物としては、例えば塩化ロジウム・臭化。
ジウム・沃化ロジウム・塩化ロジウム酸ナトリウム・塩
化ロジウム酸アンモニウム・硝酸ロジウム・硫酸ロジウ
ム等の無機酸塩、酸化物、酢酸ロジウム・ギ酸ロジウム
、綾酸ロジウム等の有機酸塩或いはァンミン銭塩、クラ
スター等が用いられるが特に制限はない。また、助触媒
として使用されるイリジウム化合物としては、例えば、
塩化イリジウム・臭化イリジウム・沃化イリジウム・塩
化イリジウム酸ナトリウム・塩化イリジウム酸アンモニ
ウム・硝酸イリジウム等の無機酸塩、酸化物、ギ酸イリ
ジウム・袴酸イリジウム等の有機酸塩或いはアンミン鈴
塩、クラスター等が用いられるが特に制限はない。リチ
ウム化合物としては、ハロゲン酸塩・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、ギ酸
塩、綾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特を容易な
らしめるため、水又は他の適当な溶媒に可溶性の化合物
が好ましく用いられる。本発明に於いて用いられるロジ
ウムにイリジウムとりチウムを細合せた触媒の調製法と
しては、上記ロジウム、イリジウム、リチウム化合物を
水又はn−へキサン、アルコール、アセトン等の有機溶
媒に溶解し、この溶液に多孔質無機担体物質を加え、含
浸後・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り挺特固定された目的物を
得ることができる。
裾体上への触媒成分の担特はすべての触媒成分を同時に
行なってもよいし、又、各成分ごとに逐次的に担体に担
持する方法、あるいは各成分を必要に応じて還元、熱処
理等の処理を行いながら、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一
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100〜60000、好ましくは250〜55
000の温度において行う。
この際、触媒の各成分の活性状態を最適な状態に保つ目
的で、低温より徐々に、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、ヒドラジン、ホルマIJン等の還元剤で処
理することによって行なってもよい。
各触媒成分の使用量については必ずしも厳密な制限はな
いが、担体の表面積(約1わ/夕〜1000〆/のを考
慮して通常の条件下に於いては、担持触媒中のロジウム
の含有量としては、0.01〜15重量%、好ましくは
、0.1〜1の重量%、勤触媒イリジウム、リチウムと
ロジウムの比率(lr/Rh、Li/Rh)はそれぞれ
原子比で、0.001〜10、好ましくは0.01〜1
の範囲が用いられる。
本触媒に用いる担体としては、1〜1000〆/夕の比
表面積をもつものが好ましく、シリカ、活性アルミナ、
酸化チタン、酸化トリウム、活性炭、ゼオラィト等が用
い得るが特にシリカ系担体が好ましい。これらの担体は
粉末状、ベレット状等あらゆる形状のものについて適用
可能である。反応は通常気相で行われ、例えば、触媒を
充填した固定床式反応器に一酸化炭素と水素を含む原料
ガスを導通させる。この場合、原料ガスには一酸化炭素
と水素以外に、例えば、二酸化炭素、窒素、アルゴン、
ヘリウム、水蒸気、メタン等の他の成分を含んでいても
良い。また、触媒反応器は固定床式に限らず移動床式や
流動床式等他の形式であっても良い。また、場合によっ
ては触媒を適当な溶媒中に懸濁して原料ガスを導通して
反応させる液相反応でも実施することができる。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:20:1〜1:5、好まし
くは10:1〜1:3、反応温度150〜450℃、好
ましくは200〜350qo、圧力1〜30位tm、好
ましくは20〜20のtm、SV:100〜1ぴH‐1
、好ましくは1000〜1『H‐1程度が適当である。
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の理解を容易にす
るため、あえて条件を統一して示すもので本発明はこれ
らの例によっ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 塩化ロジウム(RhC’3・XLO)2.553夕、塩
化イリジウム(1にl4・日20)0.428夕、塩化
リチウム(LiCI)0.025夕を純水23机に溶解
した水溶液中に、450oo、2時間焼成処理したシリ
カゲル(富士デウィソン化学■#57)20夕を加え、
均一に含浸させた。
時々、鷹拝しながら、室温下で1時間、80こCで2瓜
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1州ぞ/Hr流通下、45ぴ02時間水素還元し
た。得られた触媒は第1表実施例1、実施例6、実施例
7、の組成をもて)。実施例 2 塩化ロジウム(BhC13犯20)2.553夕、塩化
イリジウム(1に14・ZO)0.428夕及び塩化リ
チウム(LiCI)0.013夕を純水23羽に完全に
溶解させてから、実施例1で用いたシリカゲル20のこ
含浸させた。
これに実施例1と同機に乾燥及び還元処理を行ない、第
1表実施例2の触媒を得た。実施例 3塩化ロジウム触
媒(RhC13・狙20)2.553夕、塩化イリジウ
ム(lrC14・日20)0.214夕及び塩化リチウ
ム0.025夕を純水23の‘に完全に熔解させてから
、実施例1で用いたシIJカゲル20のこ含浸させた。
これに実施例1と同様に乾燥及び還元処理を行ない、第
1表実施例3の触媒を得た。実施例 4 塩化ロジウム触媒(RhC13・汎20)2.553夕
、塩化イリジウム(lrC14・日20)0.4289
及び硝酸リチウム(LINO3)0.081夕を純水2
3の′‘‘こ完全に溶解させてから、実施例1で用いた
シリカゲル20夕に含浸させた。
これに実施例1と同様に乾燥及び還元処理を行ない、第
1表実施例4の触媒を得た。実施例 5 塩化ロジウム(RhC13・$LO)2.553夕、塩
化イリジウム0.214夕及び塩化リチウム(LiCI
)0.050夕を純水23の‘に完全に溶解させてから
、実施例1で用いたシリカゲル20のこ含浸させた。
これに実施例1と同様に乾燥及び還元処理を行ない、第
1表実施例5の触媒を得た。参考例 1 塩化リチウムを用いない他は実施例1と同様にして、第
1表参考例1の触媒を得た。
参考例 2 塩化イリジウムを用いずに、塩化リチウム(LiCI)
0.1斑夕を用いた他は実施例1と同様にして第1表参
考例2の触媒を得た。
活性評価及び結果 上記触媒10の‘をそれぞれステンレススチール製U字
型反応管に充填し、原料ガス(CO/日2=2/1)を
7州そ′Hrの速度で送入し、反応圧力100kg/の
○、反応温度29000において反応を行なった。
加圧冷却−橋集した液体生成物及び反応ガスをガスクロ
マトグラフィ法により分析した結果を第1表に示した。
選択率(%)=特別の生成物へ変換された一酸化炭素の
モル数X,。
〇消費された一酸化炭素のモル数C2−○欄に示したも
のは酢酸、アセトァルデヒド、及びエタノールへの選択
率の合計値である。
第 1表 <共通条件> loUkgイの0、290℃、00/日
=2/1、75N多/Hr、触媒量IUの多、反応後
4hr(注) 実施例6・・・・・・300℃、00/
112 =9/1、触媒‐品15M2、反応後10 h
r,実施例7・…・・280℃、00/112=9/1
、触媒量20m2、反応後11.5hr、実施例8・…
・・30U℃、00/112=9/1,100NI/H
r実施例9,IU・川・・280℃,00/日2=9/
1,100NI/Hr参考例1,2・・・・・・3UU
℃、15UNZ/日r、触媒量30m2。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ロジウム触媒の存在下に一酸化炭素と水素を反応さ
    せて、酢酸、アセトアルデヒドおよび(または)エタノ
    ールを製造する方法に於いて、助触媒としてイリジウム
    及びリチウムを併用することを特徴とする方法。
JP58062198A 1983-04-11 1983-04-11 酸素含有炭化水素化合物の製造方法 Expired JPS6039653B2 (ja)

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US06/739,317 US4568699A (en) 1983-04-11 1985-05-30 Process for producing oxygen-containing hydrocarbon compounds

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Also Published As

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GB8409210D0 (en) 1984-05-23
US4568699A (en) 1986-02-04
JPS59190934A (ja) 1984-10-29
GB2142012A (en) 1985-01-09
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