JP2009082889A - Alcohol production catalyst - Google Patents
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Abstract
【課題】 カルボン酸を水素化してアルコールを製造する際に用いられる触媒であって、高い触媒活性を有し、工業的に満足できる触媒及びアルコールの製造法の提供。
【解決手段】 カルボン酸を水素化してアルコールを製造するための触媒であって、Co金属を必須成分とし、第1助触媒成分としてZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素を含有し、第2助触媒成分としてPt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含有し、かつCo金属の結晶相のうちCubic相が20%以上である、アルコール製造用触媒、その製造方法、並びにカルボン酸を原料とし、上記触媒を用いて水素化を行う、アルコールの製造方法。
【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst used for producing alcohol by hydrogenating carboxylic acid, having a high catalytic activity and industrially satisfactory, and a method for producing alcohol.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A catalyst for producing an alcohol by hydrogenating a carboxylic acid, comprising Co metal as an essential component and Zr, Y, La, Ce, Si, Al, Sc, V as a first promoter component. Alcohol containing at least one element selected, containing at least one element selected from Pt and Pd as the second promoter component, and having a Cubic phase of 20% or more of the Co metal crystal phase A catalyst for production, a method for producing the same, and a method for producing alcohol in which carboxylic acid is used as a raw material and hydrogenation is performed using the catalyst.
[Selection figure] None
Description
本発明は、カルボン酸を水素化してアルコールを製造するための触媒、該触媒の製造方法、並びにカルボン酸を水素化するアルコールの製造方法に関する。 The present invention relates to a catalyst for producing alcohol by hydrogenating carboxylic acid, a method for producing the catalyst, and a method for producing alcohol for hydrogenating carboxylic acid.
アルコールを製造する方法としては、カルボン酸エステルを接触水素化する方法が一般的に知られており、工業的にも広く用いられている。一方で遊離のカルボン酸を触媒で接触水素化し、アルコールを得ようとする試みは古くから試されてきた。例えば、特許文献1には、Al、Zr、Mo、Yなどから選ばれる金属と、Cu、Pt、Pdなどから選ばれる金属とを含有するCo触媒を用いたアルコールの製造方法が開示されている。また、特許文献2には、Fe、Zn、P等を複合化したCo触媒を用いたアルコールの製造方法が開示されている。
過去に検討されていた触媒では、特定金属の組み合わせだけによって、所望の反応の活性や耐久性を向上させる試みがなされていたが、いずれも活性が低く、未だ工業的に満足できるものはなかった。 There have been attempts to improve the activity and durability of a desired reaction only with a combination of specific metals, but none of the catalysts that have been studied in the past are low in activity and yet industrially satisfactory. .
本発明の課題は、カルボン酸を水素化してアルコールを製造する際に用いられる触媒であって、高い触媒活性を有し、工業的に満足できる触媒及びアルコールの製造法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a catalyst used when hydrogenating a carboxylic acid to produce an alcohol, having a high catalytic activity and industrially satisfactory, and a method for producing the alcohol.
本発明者らは、Co金属と特定の助触媒成分を有し、かつ触媒の主要成分であるCo金属が結晶相としてCubic相を特定割合で有する場合に触媒活性が向上することを見出し、本発明の完成に至った。 The present inventors have found that the catalytic activity is improved when the Co metal has a specific promoter component and the Co metal, which is the main component of the catalyst, has a Cubic phase in a specific ratio as a crystal phase. The invention has been completed.
即ち本発明は、カルボン酸を水素化してアルコールを製造するための触媒であって、Co金属を必須成分とし、第1助触媒成分としてZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素を含有し、第2助触媒成分としてPt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含有し、かつCo金属の結晶相のうちCubic相が20%以上である、アルコール製造用触媒、その製造方法、並びにカルボン酸を原料とし、上記触媒を用いて水素化を行う、アルコールの製造方法を提供する。 That is, the present invention is a catalyst for producing an alcohol by hydrogenating a carboxylic acid, comprising Co metal as an essential component and Zr, Y, La, Ce, Si, Al, Sc, V as a first promoter component. Containing one or more elements selected from Pt and Pd as the second promoter component, and the Cubic phase of the Co metal crystal phase is 20% or more. Provided are a catalyst for alcohol production, a method for producing the same, and a method for producing alcohol, wherein carboxylic acid is used as a raw material and hydrogenation is performed using the catalyst.
本発明の触媒は、高い触媒活性を有し、工業的に満足できるものであり、本発明の触媒を用いると、カルボン酸を原料として、高い収率でアルコールを製造することができ、工業的に極めて有利である。 The catalyst of the present invention has a high catalytic activity and is industrially satisfactory. When the catalyst of the present invention is used, an alcohol can be produced in high yield from a carboxylic acid as a raw material. Is very advantageous.
[アルコール製造用触媒]
本発明のアルコール製造用触媒は、Co金属を必須成分とし、第1助触媒成分としてZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素、第2助触媒成分としてPt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含有し、かつCo金属の結晶相のうちCubic相が20%以上のものである。
[Catalyst for alcohol production]
The catalyst for alcohol production of the present invention comprises Co metal as an essential component, and one or more elements selected from Zr, Y, La, Ce, Si, Al, Sc, and V as a first promoter component, and a second promoter. It contains one or more elements selected from Pt and Pd as components, and the Cubic phase is 20% or more of the Co metal crystal phase.
Co金属には、Cubic相とHexagonal相の2つの結晶相の存在が知られているが、本発明者らはCubic相の存在が触媒活性に大きく寄与することを見出した。本発明の触媒中の、Co金属の結晶相は、X線結晶回折(以下、XRDと略記する)装置により、下記条件で測定することにより決定される。XRDのピークパターンより、Cubic相とHexagonal相を識別し、検出ピーク強度よりそれぞれの結晶相組成が決定される。 The Co metal is known to have two crystal phases, a Cubic phase and a Hexagonal phase, but the present inventors have found that the presence of the Cubic phase greatly contributes to the catalytic activity. The crystal phase of Co metal in the catalyst of the present invention is determined by measuring under the following conditions with an X-ray crystal diffraction (hereinafter abbreviated as XRD) apparatus. The Cubic phase and the Hexagonal phase are identified from the XRD peak pattern, and the respective crystal phase compositions are determined from the detected peak intensity.
<X線結晶回折測定条件>
リガク製RINT2500VPCにて測定
線源;CuのKα線、管電圧;40kV、管電流;120mA、走査速度;10deg/min、
発散スリット;1.0deg、散乱スリット;1.0deg、受光スリット;0.3mm、走査角度;5〜70deg
(出典;POWDER DIFFRACTION FILE)
Co Cubic相(立方最密構造)
格子面間隔d=2.0467(第1ピーク/強度100)、1.7723(第2ピーク/相対強度40)
格子定数 a=3.5447Å
Co Hexagonal相(六方最密構造)
格子面間隔d=1.910(第1ピーク/強度100)、2.023(第2ピーク/相対強度60)、2.165(第3ピーク/相対強度20)
格子定数 a,b=2.507Å、C=4.070Å。
<X-ray crystal diffraction measurement conditions>
Measured with Rigaku RINT2500VPC Radiation source: Cu Kα line, tube voltage: 40 kV, tube current: 120 mA, scanning speed: 10 deg / min,
Divergence slit: 1.0 deg, scattering slit: 1.0 deg, light receiving slit: 0.3 mm, scanning angle: 5-70 deg
(Source: POWDER DIFFRACTION FILE)
Co Cubic phase (cubic close-packed structure)
Lattice spacing d = 2.0467 (first peak / intensity 100), 1.7723 (second peak / relative intensity 40)
Lattice constant a = 3.5447Å
Co Hexagonal phase (hexagonal close-packed structure)
Lattice spacing d = 1.910 (first peak / intensity 100), 2.023 (second peak / relative intensity 60), 2.165 (third peak / relative intensity 20)
Lattice constants a, b = 2.507 mm, C = 4.070 mm.
本発明の触媒は、以下に示す式(1)で計算されるCo金属の結晶相中のCubic相の割合が20%以上であり、50%以上が好ましく、60%以上がより好ましい。 In the catalyst of the present invention, the proportion of the Cubic phase in the Co metal crystal phase calculated by the following formula (1) is 20% or more, preferably 50% or more, and more preferably 60% or more.
<Co金属結晶相中のCubic相の割合(%)の算出法>
本発明において、Co金属の結晶相中のCubic相の割合は、Cubic相第1ピーク(Ic)とHexagonal相第1ピーク(Ih)の強度比を用い、下記式(1)により求めた。
<Calculation method of ratio (%) of Cubic phase in Co metal crystal phase>
In the present invention, the proportion of the Cubic phase in the Co metal crystal phase was determined by the following formula (1) using the intensity ratio of the Cubic phase first peak (Ic) and the Hexagonal phase first peak (Ih).
ただし、Cubic相第1ピークにはHexagonal相第2ピークが重なるため、Cubic相第1ピーク強度(Ic)は、Cubic相第1ピークの現れるd=2.04付近のピーク強度から、Hexagonal相第2ピーク由来の強度(Hexagonal相第1ピークの0.6倍として求める)を差し引いて求めた。 However, since the second peak of the Hexagonal phase overlaps the first peak of the Cubic phase, the first peak intensity (Ic) of the Cubic phase is the second peak of the Hexagonal phase from the peak intensity around d = 2.04 where the first peak of the Cubic phase appears. It was obtained by subtracting the strength of origin (determined as 0.6 times the first peak of the Hexagonal phase).
すなわち、d=1.91付近のピーク強度をI1.91、d=2.04付近のピーク強度をI2.04とし、Hexagonal相第1ピークの強度Ih=I1.91、Cubic相第1ピークの強度Ic=I2.04−0.6×I1.91を求め、下記式(1)により、Cubic相の割合(%)を算出した。 That is, the peak intensity in the vicinity of d = 1.91 is I 1.91 , the peak intensity in the vicinity of d = 2.04 is I 2.04 , the intensity of the first peak of the Hexagonal phase Ih = I 1.91 , the intensity of the first peak of the Cubic phase Ic = I 2.04 −0.6 XI 1.91 was determined, and the ratio (%) of the Cubic phase was calculated by the following formula (1).
Cubic相の割合[%]=100×Ic/(Ic+Ih) (1) Cubic phase ratio [%] = 100 × Ic / (Ic + Ih) (1)
本発明の触媒中のCoは、触媒活性の観点から、還元率が40%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが更に好ましい。ここでCoの還元率は、触媒中のCo酸化物(Co3O4)のCo金属への理論重量減少量を100とした時の実測重量減少量で算出した。 From the viewpoint of catalytic activity, Co in the catalyst of the present invention preferably has a reduction rate of 40% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 80% or more. Here, the reduction rate of Co was calculated as an actual weight reduction amount when the theoretical weight reduction amount of Co oxide (Co 3 O 4 ) in the catalyst to Co metal was 100.
本発明の触媒中の第1助触媒成分は、Zr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素を含有し、Zr、Y、La、Ceが好ましい。これらの元素は金属、酸化物、水酸化物など任意の化学状態であってよい。Coと第1助触媒成分との割合は、触媒活性の観点から、Co 100モルに対して、第1助触媒成分0.1モル以上が好ましく、1モル以上がより好ましい。また、100モル以下が好ましく、25モル以下がより好ましい。 The first promoter component in the catalyst of the present invention contains one or more elements selected from Zr, Y, La, Ce, Si, Al, Sc, and V, and Zr, Y, La, and Ce are preferable. These elements may be in any chemical state such as metals, oxides and hydroxides. From the viewpoint of catalytic activity, the ratio of Co to the first promoter component is preferably at least 0.1 mole of the first promoter component and more preferably at least 1 mole relative to 100 moles of Co. Moreover, 100 mol or less is preferable and 25 mol or less is more preferable.
本発明の触媒中の第2助触媒成分は、Pt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含有し、Pdが好ましい。これらの元素は金属、酸化物、水酸化物など任意の化学状態であってよい。第2助触媒成分を含有することで、還元を促進させることができ、還元温度を低下させることができる。これにより、高い比表面積を得ることができ、活性を更に向上させることができる。 The second promoter component in the catalyst of the present invention contains one or more elements selected from Pt and Pd, and Pd is preferable. These elements may be in any chemical state such as metals, oxides and hydroxides. By containing the second promoter component, the reduction can be promoted and the reduction temperature can be lowered. Thereby, a high specific surface area can be obtained and activity can further be improved.
Coと第2助触媒成分の割合は、触媒活性の観点から、Co 100モルに対して、第2助触媒成分0.0001モル以上が好ましく、0.01モル以上がより好ましく、0.05モル以上がさらに好ましい。上限は特にないが、10モル以下が好ましい。 From the viewpoint of catalyst activity, the ratio of Co to the second promoter component is preferably 0.0001 mol or more, more preferably 0.01 mol or more, and more preferably 0.05 mol with respect to 100 mol of Co. The above is more preferable. Although there is no upper limit in particular, 10 mol or less is preferable.
本発明の触媒は、担体を含むことができる。担体としては、例えば、珪藻土、アルミナ、シリカ、シリカーアルミナ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、セリア、活性炭あるいはそれらの複合酸化物などが挙げられる。担体の使用により、Coや助触媒成分を高分散することができ、活性を向上させることができる。触媒全体における担体の量は、80重量%以下が好ましく、50重量%以下がより好ましい。 The catalyst of the present invention can include a support. Examples of the carrier include diatomaceous earth, alumina, silica, silica-alumina, magnesia, zirconia, titania, ceria, activated carbon, or a composite oxide thereof. By using the carrier, Co and the promoter component can be highly dispersed, and the activity can be improved. The amount of the carrier in the whole catalyst is preferably 80% by weight or less, and more preferably 50% by weight or less.
本発明の触媒は、バインダー成分、滑剤等、成形のための成分を含むことができる。 The catalyst of the present invention can contain components for molding, such as a binder component and a lubricant.
[触媒の製造方法]
本発明の触媒の製造方法は特に限定されないが、一般に、触媒前駆体の調製、乾燥・焼成、還元の各工程により調製され、Coと、Zr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素と、Pt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含む触媒前駆体を、水素雰囲気下、300〜800℃の温度条件で還元処理する工程を有することが好ましく、更に還元処理する工程の後に、還元済触媒の表面に酸化膜を形成させ、安定化させる工程を有することがより好ましい。
[Method for producing catalyst]
The production method of the catalyst of the present invention is not particularly limited, but is generally prepared by the steps of preparation of catalyst precursor, drying / calcination, reduction, Co, Zr, Y, La, Ce, Si, Al, Sc, It is preferable to have a step of reducing the catalyst precursor containing one or more elements selected from V and one or more elements selected from Pt and Pd under a temperature condition of 300 to 800 ° C. in a hydrogen atmosphere. Furthermore, it is more preferable to have a step of forming and stabilizing an oxide film on the surface of the reduced catalyst after the step of further reducing treatment.
触媒前駆体の調製法は、共沈殿法、物理混合法、含浸担持法が好ましく用いられる。 As a method for preparing the catalyst precursor, a coprecipitation method, a physical mixing method, and an impregnation supporting method are preferably used.
共沈殿法は、Co、及びZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の第1助触媒成分、Pt、Pdから選ばれる1種以上の第2助触媒成分からなるそれぞれの金属塩の混合水溶液と、沈殿剤とを混合する方法である。 The coprecipitation method uses Co and one or more first promoter components selected from Zr, Y, La, Ce, Si, Al, Sc, and V, and one or more second promoters selected from Pt and Pd. In this method, a mixed aqueous solution of each metal salt composed of components and a precipitant are mixed.
使用される金属塩は水溶性のものであればなんでも良いが、一般的には硫酸塩、硝酸塩、アンモニウム錯塩、酢酸塩あるいは塩化物が挙げられる。 Any metal salt may be used as long as it is water-soluble, but in general, sulfate, nitrate, ammonium complex, acetate or chloride can be used.
また沈殿剤としては、アンモニア、尿素、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリの水溶液が用いられる。 As the precipitating agent, an aqueous alkali solution such as ammonia, urea, ammonium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like is used.
物理混合法は、Co、及びZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の第1助触媒成分、Pt、Pdから選ばれる1種以上の第2助触媒成分それぞれの酸化物、水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、硝酸塩等の化合物を十分に物理混合する方法である。 The physical mixing method includes Co and one or more first promoter components selected from Zr, Y, La, Ce, Si, Al, Sc, and V, and one or more second promoters selected from Pt and Pd. This is a method in which compounds such as oxides, hydroxides, carbonates, phosphates and nitrates of the respective components are sufficiently physically mixed.
含浸担持法は、Co化合物上に助触媒成分の金属化合物を沈殿あるいは含浸担持する方法である。例えば、Co酸化物を懸濁させたスラリー中で、Co以外の助触媒成分となり得る金属塩水溶液と上記沈殿剤を混合することにより得られる沈殿物を水洗・乾燥・焼成する方法、あるいはCo酸化物上にCo以外の助触媒成分となり得る金属塩を水溶液の状態から含浸・担持させる方法が例示される。 The impregnation support method is a method of precipitating or impregnating a metal compound as a promoter component on a Co compound. For example, in a slurry in which Co oxide is suspended, a precipitate obtained by mixing the above precipitant with an aqueous metal salt solution that can be a co-catalyst component other than Co is washed, dried, and calcined, or Co oxidation A method of impregnating and supporting a metal salt that can be a promoter component other than Co from an aqueous solution state is exemplified.
また、本発明の触媒は公知の担体上に担持させることも可能である。担体としては、例えば、珪藻土、アルミナ、シリカ、シリカーアルミナ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、セリア、活性炭あるいはそれらの複合酸化物などの担体が挙げられる。 The catalyst of the present invention can be supported on a known carrier. Examples of the carrier include carriers such as diatomaceous earth, alumina, silica, silica-alumina, magnesia, zirconia, titania, ceria, activated carbon, and composite oxides thereof.
担体を使用する場合、担体を懸濁させたスラリー中で、金属塩と沈殿剤を混合する共沈殿法、または、担体上に触媒成分となり得る金属を同時にあるいは順次含浸させる方法が挙げられる。 In the case of using a carrier, a coprecipitation method in which a metal salt and a precipitant are mixed in a slurry in which the carrier is suspended, or a method in which a metal that can be a catalyst component is impregnated simultaneously or sequentially on the carrier.
これら触媒前駆体の調製法の中では、共沈殿法又は含浸担持法が好ましい。 Of these catalyst precursor preparation methods, the coprecipitation method or the impregnation support method is preferred.
上記のような方法で調製された触媒前駆体は、30〜120℃で1〜24時間乾燥することが好ましく、次いで通常300〜800℃で2〜10時間焼成することが好ましい。この焼成操作によりCoは酸化物となる。 The catalyst precursor prepared by the above method is preferably dried at 30 to 120 ° C. for 1 to 24 hours, and then usually calcined at 300 to 800 ° C. for 2 to 10 hours. By this firing operation, Co becomes an oxide.
次に触媒前駆体を還元処理する。この還元処理により触媒は活性化される。還元剤としては、水素、一酸化炭素、ホルムアルデヒドなどが使用できる。ガス状の還元剤を使用する場合、単独で使用してもよく、また窒素等の不活性気体あるいは水蒸気と混合して使用しても差し支えない。還元剤としては、なかでも水素を使用するのが望ましい。 Next, the catalyst precursor is reduced. The catalyst is activated by this reduction treatment. As the reducing agent, hydrogen, carbon monoxide, formaldehyde and the like can be used. When the gaseous reducing agent is used, it may be used alone or may be used by mixing with an inert gas such as nitrogen or water vapor. Among them, it is desirable to use hydrogen as the reducing agent.
還元処理は、水素を使用する場合、乾燥状態の触媒前駆体に水素ガスを接触させる気相系を用いてもよいし、触媒前駆体を液体に浸漬し、水素を流通させる液相系を用いてもよい。かかる液体としては、流動パラフィン等の炭化水素、脂肪族アルコールあるいは脂肪族エステルまたは水素化原料となるカルボン酸等を使用することができる。 In the case of using hydrogen, the reduction treatment may use a gas phase system in which hydrogen gas is brought into contact with a dry catalyst precursor, or a liquid phase system in which the catalyst precursor is immersed in a liquid and hydrogen is circulated. May be. As such a liquid, a hydrocarbon such as liquid paraffin, an aliphatic alcohol or an aliphatic ester, or a carboxylic acid serving as a hydrogenation raw material can be used.
水素を還元剤として使用し、気相系で還元活性化する場合、水素流通下、300℃以上で行うことが好ましく、より好ましくは400℃以上、さらに好ましくは420℃以上、特に好ましくは450℃以上である。使用する水素は100%のものでも良いし、不活性気体で希釈したものでも良い。急激な還元による発熱を防止するため希釈したものが好ましく、水素濃度が0.5〜50vol/vol%のものがより好ましく、1〜10vol/vol%のものが更に好ましい。このような高温還元により還元度を高くすることができ、Cubic相の含有量を高めることができる。高温での還元は比表面積の低下を来す場合があるため、800℃以下が好ましく、600℃以下がより好ましい。還元は水素の吸収が認められなくなるまで処理するのが望ましい。 When hydrogen is used as a reducing agent and is activated for reduction in a gas phase system, it is preferably carried out at 300 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher, more preferably 420 ° C. or higher, particularly preferably 450 ° C. under hydrogen flow. That's it. The hydrogen used may be 100%, or may be diluted with an inert gas. In order to prevent heat generation due to rapid reduction, a diluted one is preferable, a hydrogen concentration of 0.5 to 50 vol / vol% is more preferable, and a hydrogen concentration of 1 to 10 vol / vol% is still more preferable. Such reduction at a high temperature can increase the degree of reduction and increase the content of the Cubic phase. Since reduction at a high temperature may cause a decrease in specific surface area, it is preferably 800 ° C. or lower, and more preferably 600 ° C. or lower. The reduction is preferably processed until no hydrogen absorption is observed.
還元活性化された触媒は、そのまま空気中へ放置すると、空気中の酸素と激しく反応し発熱する場合がある。そこで、還元活性化された触媒の表面に酸化膜を形成させ、安定化させることが好ましい。この酸化安定化処理は、酸素を0.1〜5容量%含む窒素等の不活性ガス流通下、0〜200℃、好ましくは20〜100℃、より好ましくは20〜50℃で1〜24時間かけて、触媒表面部分に酸化膜を形成させ、安定化させることが取り扱い上好ましい。 If the reduction activated catalyst is left in the air as it is, it may react vigorously with oxygen in the air to generate heat. Therefore, it is preferable to form an oxide film on the surface of the reduction activated catalyst and stabilize it. This oxidation stabilization treatment is carried out at 0 to 200 ° C., preferably 20 to 100 ° C., more preferably 20 to 50 ° C. for 1 to 24 hours under the flow of an inert gas such as nitrogen containing 0.1 to 5% by volume of oxygen. Then, it is preferable in terms of handling that an oxide film is formed on the catalyst surface portion and stabilized.
[アルコールの製造方法]
本発明のアルコールの製造方法は、カルボン酸を原料とし、本発明の触媒を用いて水素化を行う方法である。
[Method for producing alcohol]
The alcohol production method of the present invention is a method in which carboxylic acid is used as a raw material and hydrogenation is performed using the catalyst of the present invention.
本発明において使用されるカルボン酸は、モノカルボン酸及びポリカルボン酸のいずれでも良い。モノカルボン酸として、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、芳香脂肪族カルボン酸、及び脂環族カルボン酸等が使用され、またポリカルボン酸として、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸等が使用される。カルボン酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、イソステアリン酸、安息香酸、シュウ酸、酒石酸、マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、シクロヘキサンカルボン酸などが挙げられる。これらのカルボン酸は遊離のカルボン酸であっても酸無水物の形であってもいずれでも良い。また、アミノ基や、アルコキシ基、クロロ基などのハロゲン基、ホスホン酸基、スルホン酸基など、カルボキシル基以外の官能基を有してもよい。
また、メチルエステルや油脂等、他の化合物に含有されている有機カルボン酸も原料とすることができる。
The carboxylic acid used in the present invention may be either a monocarboxylic acid or a polycarboxylic acid. As monocarboxylic acid, aliphatic carboxylic acid, aromatic carboxylic acid, araliphatic carboxylic acid, and alicyclic carboxylic acid are used. As polycarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acid and aromatic dicarboxylic acid are used. Is done. Examples of the carboxylic acid include acetic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, isostearic acid, benzoic acid, Examples include oxalic acid, tartaric acid, maleic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, and cyclohexanecarboxylic acid. These carboxylic acids may be free carboxylic acids or acid anhydrides. Moreover, you may have functional groups other than carboxyl groups, such as halogen groups, such as an amino group, an alkoxy group, and a chloro group, a phosphonic acid group, and a sulfonic acid group.
Moreover, the organic carboxylic acid contained in other compounds, such as methyl ester and fats and oils, can also be used as a raw material.
本発明のアルコールの製造方法は、懸濁床反応方式、固定床反応方式のいずれの方式においても実施し得る。例えば、懸濁床反応方式を採用する場合、粉末の触媒が用いられ、次の様な反応条件が選ばれる。反応温度は150〜300℃が好ましい。反応圧力は1〜30MPaが好ましく、5〜30MPaがより好ましい。触媒の使用量は、原料カルボン酸に対して0.5〜20重量%が好ましく、1〜10重量%がより好ましい。触媒量は反応温度あるいは反応圧力に応じ、実用的な反応速度が得られる範囲内において任意に選択できる。 The alcohol production method of the present invention can be carried out in either a suspension bed reaction system or a fixed bed reaction system. For example, when the suspension bed reaction method is employed, a powdered catalyst is used, and the following reaction conditions are selected. The reaction temperature is preferably 150 to 300 ° C. The reaction pressure is preferably 1 to 30 MPa, more preferably 5 to 30 MPa. The amount of the catalyst used is preferably 0.5 to 20% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, based on the raw material carboxylic acid. The amount of the catalyst can be arbitrarily selected within a range in which a practical reaction rate can be obtained according to the reaction temperature or reaction pressure.
また、固定床反応方式を採用する場合、合目的に成形された触媒が用いられる。反応温度は150〜300℃が好ましく、180〜250℃がより好ましい。反応圧力は1〜30MPaが好ましく、5〜30MPaがより好ましい。ここで、反応条件に応じ液空間速度(LHSV)は任意に決定されるが、生産性あるいは反応性を考慮した場合、0.2〜5[1/hr]の範囲が望ましい。 In addition, when a fixed bed reaction method is employed, a catalyst formed for a proper purpose is used. The reaction temperature is preferably 150 to 300 ° C, more preferably 180 to 250 ° C. The reaction pressure is preferably 1 to 30 MPa, more preferably 5 to 30 MPa. Here, the liquid hourly space velocity (LHSV) is arbitrarily determined according to the reaction conditions. However, when productivity or reactivity is taken into consideration, a range of 0.2 to 5 [1 / hr] is desirable.
反応は溶媒を使用することも可能であるが、生産性を考慮した場合には無溶媒で反応を行うのが望ましい。溶媒としては、アルコール、ジオキサンなどのエーテルあるいは炭化水素等、反応に悪影響を与えないものが選ばれる。 Although it is possible to use a solvent for the reaction, it is desirable to carry out the reaction without a solvent in consideration of productivity. As the solvent, an alcohol, an ether such as dioxane, a hydrocarbon or the like that does not adversely influence the reaction is selected.
実施例1
(1)触媒前駆体の調製
コバルト対イットリウム対パラジウムの原子比が100:5:0.08である硝酸コバルト、硝酸イットリウム(n水和物)、硝酸パラジウムの混合水溶液と、炭酸アンモニウム水溶液を室温で攪拌混合した。生ずる沈殿物を十分水洗した後、110℃で乾燥した。乾燥後600℃で4時間焼成を行い、Co-Y-Pd酸化物を得た。得られた焼成触媒は原子比が、Co/Y/Pd=100/4.2/0.08となっていた。
Example 1
(1) Preparation of catalyst precursor A mixed aqueous solution of cobalt nitrate, yttrium nitrate (n-hydrate) and palladium nitrate having an atomic ratio of cobalt to yttrium to palladium of 100: 5: 0.08 and an aqueous ammonium carbonate solution are stirred at room temperature. Mixed. The resulting precipitate was sufficiently washed with water and dried at 110 ° C. After drying, firing was performed at 600 ° C. for 4 hours to obtain a Co—Y—Pd oxide. The obtained calcined catalyst had an atomic ratio of Co / Y / Pd = 100 / 4.2 / 0.08.
(2)触媒の活性化
焼成皿へ乗せた焼成触媒(酸化物)を、還元雰囲気が可能な電気炉内へセットした。窒素で希釈した水素4%[v/v]を流通し、500℃まで昇温した。水素吸収が認められなくなるまで還元処理を行った。還元処理時間は5時間であった。次に系内を窒素置換するとともに、室温まで冷却した。次に還元触媒の表面を酸化安定化するため、窒素で希釈した空気(酸素濃度[1% v/v])を流通した。酸素吸収が認められなくなるまで酸化安定化処理を行った。得られた触媒のCo還元率を、触媒中のCo酸化物(Co3O4)のCo金属への理論重量減少量を100とした時の実測重量減少量として算出した。また、得られた触媒のXRD分析を行ったところ図1に示すピークパターンが得られた。このピークパターンからCo金属結晶相中のCubic相の割合を決定した。これらの結果を表1に示す。
(2) Activation of catalyst A calcined catalyst (oxide) placed on a calcining dish was set in an electric furnace capable of a reducing atmosphere. Hydrogen 4% [v / v] diluted with nitrogen was circulated and heated to 500 ° C. The reduction treatment was performed until no hydrogen absorption was observed. The reduction treatment time was 5 hours. Next, the system was purged with nitrogen and cooled to room temperature. Next, air diluted with nitrogen (oxygen concentration [1% v / v]) was circulated to stabilize the surface of the reduction catalyst. The oxidation stabilization treatment was performed until oxygen absorption was not observed. The Co reduction rate of the obtained catalyst was calculated as an actually measured weight reduction amount when the theoretical weight reduction amount of Co oxide (Co 3 O 4 ) in the catalyst to Co metal was taken as 100. Moreover, when the XRD analysis of the obtained catalyst was conducted, the peak pattern shown in FIG. 1 was obtained. From this peak pattern, the proportion of the Cubic phase in the Co metal crystal phase was determined. These results are shown in Table 1.
(3)アルコールの製造
得られた触媒3.75g(酸化物換算重量)とラウリン酸150gを500mlオートクレーブへ仕込み、水素置換を行った後、230℃/24.5MPa/900rpm/水素5L/min流通下、40分間反応した。反応終了後、オートクレーブを冷却、脱圧後、反応溶液をろ過することによって生成物を回収した。生成物の組成は以下のガスクロマトグラフィー(GC)分析により決定した。反応終了後の生成アルコール、残存脂肪酸組成を表1に示す。
(3) Production of alcohol 3.75 g (weight in terms of oxide) of the obtained catalyst and 150 g of lauric acid were charged into a 500 ml autoclave and replaced with hydrogen, and then under a flow of 230 ° C./24.5 MPa / 900 rpm / hydrogen 5 L / min. Reacted for 40 minutes. After completion of the reaction, the autoclave was cooled and decompressed, and the product was recovered by filtering the reaction solution. The composition of the product was determined by the following gas chromatography (GC) analysis. Table 1 shows the composition of the produced alcohol and residual fatty acid after completion of the reaction.
<GC分析方法>
反応生成物を10mlサンプルビンに1滴取り、その中にトリメチルシリル(TMS)化剤(TMSI-H/ジーエルサイエンス株式会社製)を入れ約5分処理(40℃加温)を行う、さらにそこへ1.5mlのヘキサンで希釈を行いメンブランフィルター0.2μで濾過をしてGC分析を行った。
<GC analysis method>
Take 1 drop of the reaction product in a 10 ml sample bottle, put trimethylsilyl (TMS) agent (TMSI-H / GL Science Co., Ltd.) in it, and process for about 5 minutes (40 ° C warming). The sample was diluted with 1.5 ml of hexane and filtered through a 0.2 μm membrane filter for GC analysis.
GC測定条件:HP-6890
キャピラリーカラム Ultra-AlloyUA+-1(HT)15m、膜厚0.15μm
温度 60℃(2分)→10℃/min→350℃
スプリット比 15、Inj温度 300℃、Det温度 350℃。
GC measurement conditions: HP-6890
Capillary column Ultra-AlloyUA + -1 (HT) 15m, film thickness 0.15μm
Temperature 60 ℃ (2 minutes) → 10 ℃ / min → 350 ℃
Split ratio 15, Inj temperature 300 ° C, Det temperature 350 ° C.
実施例2
(1)触媒前駆体の調製
コバルト対ジルコニウムの原子比が100:5である硝酸コバルト、オキシ硝酸ジルコニウムの混合水溶液と、炭酸アンモニウム水溶液を室温で攪拌混合した。生ずる沈殿物を十分水洗した後、110℃で乾燥した。乾燥後600℃で4時間焼成を行い、Co-Zr酸化物を得た。得られた焼成触媒は原子比が、Co/Zr=100/2.2となっていた。
次に、得られたCo-Zr酸化物に対してPdとして0.1重量%となる様に調製した硝酸パラジウム水溶液を添加し、十分混合することによりPdを含浸した。さらに、110℃で乾燥して、パラジウム担持Co-Zr酸化物を得た。
Example 2
(1) Preparation of catalyst precursor A mixed aqueous solution of cobalt nitrate and zirconium oxynitrate having an atomic ratio of cobalt to zirconium of 100: 5 and an aqueous ammonium carbonate solution were stirred and mixed at room temperature. The resulting precipitate was sufficiently washed with water and dried at 110 ° C. After drying, baking was performed at 600 ° C. for 4 hours to obtain a Co—Zr oxide. The obtained calcined catalyst had an atomic ratio of Co / Zr = 100 / 2.2.
Next, an aqueous palladium nitrate solution prepared so as to be 0.1% by weight as Pd was added to the obtained Co—Zr oxide, and thoroughly mixed to impregnate Pd. Furthermore, it was dried at 110 ° C. to obtain a palladium-supported Co—Zr oxide.
(2)触媒の活性化
実施例1の(2)と同様の方法で触媒還元・酸化安定化を行った。得られた触媒のCo還元率及びCo金属結晶相中のCubic相の割合を表1に示す。
(2) Catalyst activation Catalyst reduction and oxidation stabilization were carried out in the same manner as in Example 1, (2). Table 1 shows the Co reduction rate of the obtained catalyst and the ratio of the Cubic phase in the Co metal crystal phase.
(3)アルコールの製造
得られた触媒を用い、実施例1の(3)と同様の方法でアルコールを製造し、同様に生成物の組成を決定した。反応終了後の生成アルコール、残存脂肪酸組成を表1に示す。
(3) Production of alcohol Using the obtained catalyst, an alcohol was produced in the same manner as in (1) of Example 1, and the composition of the product was similarly determined. Table 1 shows the composition of the produced alcohol and residual fatty acid after completion of the reaction.
比較例1
(1)触媒前駆体の調製
実施例1の(1)と同様の方法でCo-Y-Pd酸化物を得た。
Comparative Example 1
(1) Preparation of catalyst precursor Co-Y-Pd oxide was obtained in the same manner as in Example 1 (1).
(2)触媒の活性化
500mlオートクレーブへ、焼成触媒(酸化物)及びラウリルアルコールを仕込み、系内を水素に置換した後、5MPaへ昇圧し、250℃で30分間処理した。冷却、脱圧後、ろ過することによって触媒ケークを得た。この触媒ケークのCo金属結晶相中のCubic相の割合を表1に示す。
(2) Activation of catalyst
A 500 ml autoclave was charged with a calcined catalyst (oxide) and lauryl alcohol, the inside of the system was replaced with hydrogen, the pressure was increased to 5 MPa, and the mixture was treated at 250 ° C. for 30 minutes. After cooling and depressurization, the catalyst cake was obtained by filtration. Table 1 shows the ratio of the Cubic phase in the Co metal crystal phase of this catalyst cake.
(3)アルコールの製造
得られた触媒を用い、実施例1の(3)と同様の方法でアルコールを製造し、同様に生成物の組成を決定した。反応終了後の生成アルコール、残存脂肪酸組成を表1に示す。
(3) Production of alcohol Using the obtained catalyst, an alcohol was produced in the same manner as in (1) of Example 1, and the composition of the product was similarly determined. Table 1 shows the composition of the produced alcohol and residual fatty acid after completion of the reaction.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49132003A (en) * | 1973-03-19 | 1974-12-18 | ||
| JPS615036A (en) * | 1984-06-18 | 1986-01-10 | Kao Corp | Alcohol manufacturing method |
| JP2004314010A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Kawaken Fine Chem Co Ltd | Magnetized nickel fluidized bed catalyst for hydrogenation reaction and method for using the catalyst |
| JP2006513020A (en) * | 2002-09-25 | 2006-04-20 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | Method for producing cobalt catalyst supported on titania support |
-
2007
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49132003A (en) * | 1973-03-19 | 1974-12-18 | ||
| JPS615036A (en) * | 1984-06-18 | 1986-01-10 | Kao Corp | Alcohol manufacturing method |
| JP2006513020A (en) * | 2002-09-25 | 2006-04-20 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニー | Method for producing cobalt catalyst supported on titania support |
| JP2004314010A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Kawaken Fine Chem Co Ltd | Magnetized nickel fluidized bed catalyst for hydrogenation reaction and method for using the catalyst |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016002527A (en) * | 2014-06-18 | 2016-01-12 | 株式会社Ihi | Method for producing catalyst |
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