JPH0215525B2 - - Google Patents
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Description
発明の要約
脂肪族アルコールの脱水によるオレフインの製
造方法を開示し、この方法は、 (a) 一酸化炭素と水素とを含有するガスから、銅
−、亜鉛−および必要に応じアルミニウム酸化
物および/または酸化カリウムを含有する出発
触媒を基礎としクロム、セリウム、ランタン、
マンガン、トリウムまたはこれら元素の組合せ
により促進された触媒を使用して、メタノール
とそれより高級の脂肪族アルコールとを含有す
るアルコール混合物を生成させ、 (b) このアルコール混合物からメタノールを分離
し、 (c) より高級の脂肪族アルコール、特にエタノー
ルおよびプロパノールを脱水触媒にて対応のオ
レフインまで脱水し、 (d) 得られたオレフイン混合物を必要に応じ分別
する ことからなつている。 低級脂肪族オレフイン類、特にエチレンおよび
プロペンは、今日、有機化学の重要な基礎物質に
属している。両オレフインは、今日、工業規模に
おいては専ら飽和炭化水素の熱分解によつて製造
され、各国において種々異なる原料が使用されて
いる。たとえば西ヨーロツパにおいては、80%以
上のエチレンがナフサから、約10〜15%がガス油
分解により、残部がエタンリツチな天然ガスから
得られている。オレフイン生産は完全に輸入石油
に依存している。石油輸入に対する石油化学工業
の依存性を緩和するため、合成ガスと水素とから
オレフイン類を製造する新たな方法が提案されて
いる。 公知のように、エチレンはドイツ特許第
1271098号によればコバルト−、ニツケル−また
は白金−触媒を用いる一酸化炭素の水素化により
製造することができる。しかしながら、この方法
の経済性は、低過ぎるエチレン収率により制約さ
れる。 さらに別のオレフイン類合成の方法は、公知の
フイツシヤー−トロプシユ合成である。通常の鉄
触媒を使用する際オレフインは極く少割合の生成
物種類しか生成されないので、オレフイン生成を
高めるため鉄触媒をV2O5とZnOまたはMnOと
ZnOにより(ドイツ特許第2518964号)或いは
MnOのみにより(ドイツ公開公報第2507647号)
促進させている。たとえば、マンガン含有の鉄触
媒は温度265℃、圧力10.6バールにおいて、54.4
容量%のCOを含有する合成ガスから、触媒1
当り毎時310の合成ガスという空間速度で8g
のエチレンおよび28.2gのプロペン/Nm3を生産
する。さらに、合成ガス1Nm3当り18.8gのブテ
ンと26.5gのパラフインと59.8gの液体生成物と
198.3gのCO2とが、COの全変換率81%にて生成
される。エチレンおよびプロペン生成の選択性は
11%である。この方法の経済性は、かなり低い選
択性のため、他の生成物の利用の可能性のみによ
つて与えられるであろう。 本発明の目的は、脂肪族アルコールの脱水によ
るオレフイン類、特にエチレンおよびプロペンの
製造方法を提供することであり、炭素質を基礎と
する原料から出発することができる。 本発明の方法は、(a)一酸化炭素と水素とを含有
するガス、たとえば合成ガスから、銅−、亜鉛−
および必要に応じてアルミニウム酸化物および/
または酸化カリウムを含有する出発触媒を基礎と
しクロム、セリウム、ランタン、マンガン、トリ
ウムまたはこれら元素の組合せにより促進された
触媒を使用して、メタノールおよびそれより高級
の脂肪族アルコールを含有するアルコール混合物
を生成させ、(b)このアルコール混合物からメタノ
ールを分離し、(c)より高級の脂肪族アルコール、
特にエタノールおよびプロパノールを脱水触媒に
て対応するオレフインまで脱水し、(d)得られたオ
レフイン混合物を必要に応じ分別することを特徴
とする。 段階(a)に使用される本発明の促進された触媒
は、本特許出願と同時出願した特許願(A)〔ドイツ
国特許出願第P3005551.7号(=欧州特許出願)〕
の主題である。この触媒は、(a)銅と亜鉛と必要に
応じアルミニウムと(主成分)の可溶性塩から、
アルカリ性媒体中における促進剤化合物での共沈
により沈殿物を得てこれを異質イオンの除去後に
焼成するか、或いは(b)銅と亜鉛と必要に応じアル
ミニウムとの酸化物の混合物に促進剤化合物の溶
液を含浸させて得られた生成物を焼成することに
よつて得られ、ここで促進剤化合物はクロム、セ
リウム、ランタン、マンガン、トリウムまたはこ
れら元素の組合せの化合物であり、任意の製造段
階において必要に応じアルカリ化合物を添加す
る。 この促進された触媒を製造するため使用される
出発触媒は、約18〜45重量%、好ましくは約25〜
40重量%の酸化銅と、約24〜50重量%、好ましく
は約30〜45重量%の酸化亜鉛と約5〜25重量%、
好ましくは約10〜18重量%の酸化アルミニウムと
約0.03〜3.4重量%、好ましくは約1.7〜2.5重量%
のカリウム(K2Oとして計算)とを含有し、銅と
亜鉛との原子比は約0.4〜1.9である。促進剤化合
物は、この触媒において約1〜25重量%、好まし
くは約3〜18重量%(酸化物として計算)の量で
存在する。 好ましくは、この促進された触媒は、(a)主成分
と促進剤元素との水溶性塩、特に硝酸塩の溶液か
ら、アルカリ炭酸塩、特に炭酸カリウムの添加に
より、約50〜80℃、好ましくは約60〜70℃にて沈
殿物を生成させてこれを分離し、洗浄しかつ乾燥
するか、或いは(b)懸濁した酸化アルミニウムの存
在下における銅−亜鉛−炭酸アンミン溶液の熱分
解により得られた酸化物混合物に促進剤元素の
塩、好ましくは硝酸塩を含浸させ、そして(a)また
は(b)により得られた生成物を約350〜450℃、好ま
しくは約380〜400℃で焼成することにより製造さ
れる。 特に好ましくは、触媒は変法(a)の沈殿物をアル
カリ炭酸塩での水溶性主成分と促進剤元素との連
続的沈殿により生成させて得られる。この場合、
好ましくは、水溶性主成分と促進剤元素との水溶
液およびアルカリ炭酸塩水溶液を、撹拌機を備え
た混合室に供給し、そしてこの混合室で形成され
た沈殿物の懸濁液を熟成のため静置槽に移送す
る。沈殿のため必要とされる、好ましくは約6.8
〜7.0のPH値は、一方の沈殿用溶液の供給速度を
変化させることにより容易に調整できる。 さらに、促進剤化合物を含浸させた出発触媒を
カリウム化合物での後含浸と後焼成とにかけるこ
ともでき、ここでカリウム含量(K2Oとして計
算)は約0.03〜3.4重量%、好ましくは約1.7〜2.5
重量%である。 カリウム化合物としては水酸化カリウム、炭酸
カリウム、炭酸水素カリウム、酢酸カリウム、ク
ロム酸カリウムもしくは重クロム酸カリウムまた
はそれらの混合物を使用することができ、後焼成
は約350〜450℃、好ましくは約380〜400℃にて行
なうことができる。 次いで、活性化のためこの促進された触媒を還
元性の後処理にかけるが、これは先ず少量の水素
を含有する不活性ガス、たとえば窒素を用いて行
なわれる。次いで、水素の割合を徐々に高めると
同時に、温度も約170℃から約350℃まで徐々に高
め、最終的に純水素を還元用として使用する。 本特許出願と同時出願した特許願(A)の促進され
た触媒は、メタノールおよびそれより高級のアル
コールを含有するアルコール混合物を合成するた
めに使用され、このアルコール混合物は発動燃料
として或いは内燃エンジン用の発動燃料添加物と
して使用することができる。 本発明によれば、この種のアルコール混合物
は、オレフイン製造用の原料として役立つ。クロ
ム、マンガンおよびトリウムで達成された促進化
により、ならびに適する反応条件の選択により、
C2−およびC3−アルコールの生成を制御するこ
とができる。 本発明による方法の段階(a)においては、好まし
くは、約25〜30容量%、好ましくは約27容量%の
COと0〜15容量%のN2と0〜4容量%のCO2と
0〜7容量%のCH4と残部H2とを含有する合成
ガスを、約250〜400℃、好ましくは350℃の温度
にて約80〜150バール、好ましくは約100バールの
圧力で、触媒1当り毎時約500〜5000、好ま
しくは約1500のガスという空間速度において促
進触媒によりアルコール混合物まで変換させる。 好ましくは、段階(a)における合成ガスの変換
は、冷媒により囲繞された管状反応器中で、或い
は冷ガス冷却を伴なう完全空間反応器において行
なわれ、これら両反応器系は必要に応じ循環経路
を備える。 段階(a)で得られたアルコール混合物を段階(b)に
おいて、一本もしくはそれ以上の蒸留塔を用いて
一方では低沸点の副生物およびメタノールと他方
ではより高級なアルコールおよび水とに分離す
る。かくして、所望のC2−およびC3−アルコー
ル留分の他に、さらに純メタノールならびに脂肪
族C4−〜C6−アルコールの混合物が得られ、極
く僅かの割合の副生物が生ずる。 より高級な脂肪族アルコールの脱水は、本発明
によれば段階(c)において、通常の脱水触媒、たと
えばAl2O3、SiO2、TiO2、AlPO4またはCa3
(PO4)2にて行なわれる。好ましくは、脱水をア
ルカリ性の酸化アルミニウムまたは燐酸カルシウ
ムで行なつて、副反応、たとえばオレフインの縮
合および重合を抑制する。脱水は大気圧または約
0.5〜1バール、好ましくは約0.75バールの低圧
力にて、約350〜500℃、好ましくは約400〜450℃
の温度で、触媒1当り毎時約1〜7、好まし
くは約2〜4のアルコール混合物という空間速
度において行なうのが好ましい。 脱水触媒のアルカリ化は、好ましくは、たとえ
ば酸化アルミニウムまたは燐酸カルシウムをアル
カリ水酸化物またはアルカリ炭酸塩、好ましくは
LiOH、KOH、NaOH、特にLiOHのような水酸
化物の水溶液で浸潤して行なわれ、ここでアルカ
リ金属の濃度は約0.1〜1.5重量%、好ましくは約
0.3〜0.8重量%とする。 適する反応条件の選択(約400〜450℃の温度か
つ触媒1当り毎時約2.0〜2.5Kgのアルコール混
合物という空間速度)は91モル%までの変換と約
98%の選択性とを可能にする。 段階(c)から得られた反応混合物を、先ず段階(d)
において、好ましくは約10℃の温度まで冷却さ
せ、次いで液体生成物と気体生成物とに予備分離
し、その後水が除去された気体部分を低温蒸留に
より、また液体部分を蒸留もしくは抽出蒸留によ
りさらに分離する。低温蒸留によりエチレンとプ
ロペンとを純粋な型で得ることができる。 生じた純メタノールおよび脂肪族C4−〜C6−
アルコールも使用しうるので(たとえば溶剤また
は軟化剤として)、このようにして全工程の経済
性が高まる。 本方法の段階(c)に使用しうる脱水触媒の二つの
製造例を下記に示す。 本方法の段階(a)に使用する促進された触媒A,
B,C,Dの製造例を下記に示す。これらの製造
例の各々は、本明細書の第7頁に前記した本特許
出願と同時出願したドイツ国特許出願第
P3005551.7号の実施例第7,6,5,及び2に記
載と夫々同じである。 触媒Dの製造 4.11gのCu/100ml、8.8gのNH3/100ml、及
び7.4gのCO2/100mlを含む炭酸アミノ銅溶液
9000mlに、177gのAl2O3を添加し、撹拌下に355
gの酸化亜鉛を溶解した。沸騰下に撹拌を続けな
がら、蒸発による減少水を補充しつつ、濾液が無
色になる迄、分散物を熱分解させた。沈殿物を濾
過し、得られた濾過ケーキを薄層にして400℃で
4時間焼成した。焼成物を、200mlの脱イオン水
中の190gのCr(NO3)・9H2O溶液と混合し、次
いで400℃で3時間焼成した。次いで得られた酸
化物を、2重量%の天然黒鉛と混合し、直径3mm
高さ3mmの円筒状に打錠した。このようにして得
られた錠剤150gを、室温で20分、200ml中の炭酸
カリウム96.5g溶液に浸漬し、120℃で2時間乾
燥し、400℃で3時間焼成した。触媒Dが得られ、
この化学組成とBET−表面積を第1表に示す。 触媒Cの製造 触媒Dの製造の際に中間品として得られた錠剤
150gを、室温で20分、200ml水中の
K2Cr2O7209.5gの溶液に浸漬し、次いで120℃で
2時間乾燥し、次いで400℃で3時間焼成した。
触媒Cが得られ、この化学組成とBET−表面積
を第1表に示す。 触媒Bの製造 600gのK2CO3を2の脱イオン水に溶解し、
次いで60℃〜80℃まで加熱した。285.2gのCu
(NO3)・3H2O,188.2gのZn(NO3)2,131.6gの
Cr(NO3)3・9H2O,52.3gのTh(NO3)4・4H2O
及び276gのAl(NO3)3・9H2Oを2の脱イオン
水に溶解し、次いで撹拌しながら温度を60℃〜80
℃に保持して、K2CO3溶液中にゆつくりと添加
した。次いで少量のK2CO3溶液を添加すること
によりPHを6.8〜7.0に調節し、次いで更に30分撹
拌を続けた。沈殿物を濾過し、濾過ケーキを各回
とも2の脱イオン水にスラリーとして繰り返し
濾過洗浄して、硝酸塩をなくした(リング分析に
て)。洗浄濾過ケーキを、120℃で15時間乾燥し、
次いで400℃で3時間焼成した。焼成物を、2重
量%の天然黒鉛と混合し、直径3mm高さ3mmの円
筒状に打錠した。このようにして得られた錠剤
150gに、30mlの水に溶解した8.4gのK2CO3を噴
霧した。次いで120℃で2時間乾燥し、次いで400
℃で3時間焼成した。触媒Bが得られ、この化学
組成とBET−表面積を第1表に示す。 触媒Aの製造 560gのK2CO3を2の脱イオン水に溶解し、
触媒Cの製造の項に記載したように、2の脱イ
オン水中の、285.2gのCu(NO3)2・3H2O,217.6
gのZn(NO3)2,101.2gのMn(NO3)2・6H2O,
65.8gのCr(NO3)3・9H2O,及び276gのAl
(NO3)3・9H2Oの溶液で沈殿化しかつ処理工程に
付した。 得られた錠剤150gに、30mlの水に溶解した8.4
gのK2CO3を噴霧した。噴霧処理した錠剤を120
℃で2時間乾燥し、次いで400℃で3時間焼成し
た。 化学組成とBET面積を第1表に示す。 脱水触媒の製造 酸化アルミニウム水和物−粉末をその重量の
3.6%のステアリン酸アルミニウムと混合し、打
錠機により高さ4.5mmかつ直径4.5mmの円柱状タブ
レツトにプレスした。次いで、このタブレツトを
空気中で510℃にて4時間焼成した。 焼成したタブレツト100gを室温にて水435ml中
10gのLiOHの水溶液に20分間浸漬し、その後
120℃にて2時間乾燥させそして400℃で2時間焼
成した。生成物は0.29%のLiを含有し、210m2/
gのBET表面積を有した。 脱水触媒の製造 燐酸三カルシウムをその重量の3.6%のステア
リン酸アルミニウムと混合し、打錠機により高さ
4.5mmかつ直径4.5mmの円柱状タブレツトにプレス
した。次いで、タブレツトを空気中で510℃にて
4時間焼成した。焼成したタブレツト100gを室
温で水166ml中10gのLiOHの水溶液に20分間浸
漬し、その後120℃にて2時間乾燥させそして400
℃で2時間焼成した。生成物は0.28%のLiを含有
し、38.7m2/gのBET表面積を有した。 以下、実施例により本発明の方法を説明する
が、本発明はこれらのみに限定されない。 実施例 1 液体媒体で加熱された反応管(管径18mm、管長
1000mm)に、寸法3×3mmのタブレツトにプレス
した促進化触媒Aの30mlを充填した。触媒Aを
1.2容量%のH2と残部N2とからなるガスにより
145〜350℃にて40時間にわたり活性化させた。温
度上昇は約5℃/hr.とした。350℃に達した後、
試験触媒をさらに純水素により5時間処理した。
次いで、組成 CO 29.0容量% CO2 1.5 〃 CH4 1.4 〃 N2 5.0 〃 H2 残 部 を有する合成ガスを反応器に供給し、100バール
の圧力かつ触媒1当り毎時合成ガス2000の空
間速度に調整した。その結果および反応生成物の
組成を第2表および第3表に要約する。 10℃での凝縮により得られた液体生成物を蒸留
処理してエタノールとプロパノールとからなる留
分を得、次いでこれを脱水にかけた。この留分の
組成を第4表に示す。 アルコール混合物の脱水は、400℃の温度、1
バールの圧力かつ触媒1当り毎時アルコール混
合物2.5Kgの空間速度にて、電気加熱された管径
25mmかつ管長500mmの反応管において50mlの脱水
触媒を装填して行なつた。 10℃で凝縮させた後、気体生成物を乾燥して低
温蒸留にかける一方、液体生成物を抽出蒸留にか
けた。脱水の結果および個々の留分の組成を第5
表に示す。 実施例 2 実施例1の手順を反復したが、ただしメタノー
ルとそれより高級の脂肪族アルコールとの混合物
を製造するため促進化触媒Bを使用した。段階(b)
の終末における結果および反応生成物の組成を第
2表および第3表に示す。蒸留により得られたエ
タノール−プロパノール留分の組成を第4表に示
す。この留分を実施例1の手順に従つて脱水し、
得られたオレフイン混合物を分別した。 実施例 3 実施例1の手順を反復したが、ただしメタノー
ルとそれより高級の脂肪族アルコールとの混合物
を製造するため触媒Cを使用した。結果および反
応生成物の組成を第2表および第3表に示す。蒸
留〔段階(b)〕により得られたエタノール−プロパ
ノール留分の組成を第4表に示す。この留分を実
施例1の手順に従つて脱水し、得られたオレフイ
ン混合物を分別した。 実施例 4 実施例1の手順を反復したが、ただしメタノー
ルとそれより高級の脂肪族アルコールとの混合物
を製造するため触媒Dを使用した。結果および反
応生成物の組成を第2表および第3表に示す。蒸
留により得られたエタノール−プロパノール留分
の組成を第4表に示す。脱水および分別は実施例
1に従つて行なつた。脱水の結果および個々の留
分の組成を第5表に示す。 実施例 5 実施例1の手順に従つて得られたエタノール−
プロパノール留分の脱水を、450℃の温度、1バ
ールの圧力かつ触媒1当り毎時アルコール混合
物2.0Kgの空間速度にて、実施例1の反応器で脱
水触媒を使用して行なつた。脱水の結果および
個々の留分の組成を第5表に示す。 実施例 6 実施例4の手順に従つて得られたエタノール−
プロパノール留分の脱水を実施例5の手順に従つ
て行なつた。脱水の結果および個々の留分の組成
を第5表に示す。
造方法を開示し、この方法は、 (a) 一酸化炭素と水素とを含有するガスから、銅
−、亜鉛−および必要に応じアルミニウム酸化
物および/または酸化カリウムを含有する出発
触媒を基礎としクロム、セリウム、ランタン、
マンガン、トリウムまたはこれら元素の組合せ
により促進された触媒を使用して、メタノール
とそれより高級の脂肪族アルコールとを含有す
るアルコール混合物を生成させ、 (b) このアルコール混合物からメタノールを分離
し、 (c) より高級の脂肪族アルコール、特にエタノー
ルおよびプロパノールを脱水触媒にて対応のオ
レフインまで脱水し、 (d) 得られたオレフイン混合物を必要に応じ分別
する ことからなつている。 低級脂肪族オレフイン類、特にエチレンおよび
プロペンは、今日、有機化学の重要な基礎物質に
属している。両オレフインは、今日、工業規模に
おいては専ら飽和炭化水素の熱分解によつて製造
され、各国において種々異なる原料が使用されて
いる。たとえば西ヨーロツパにおいては、80%以
上のエチレンがナフサから、約10〜15%がガス油
分解により、残部がエタンリツチな天然ガスから
得られている。オレフイン生産は完全に輸入石油
に依存している。石油輸入に対する石油化学工業
の依存性を緩和するため、合成ガスと水素とから
オレフイン類を製造する新たな方法が提案されて
いる。 公知のように、エチレンはドイツ特許第
1271098号によればコバルト−、ニツケル−また
は白金−触媒を用いる一酸化炭素の水素化により
製造することができる。しかしながら、この方法
の経済性は、低過ぎるエチレン収率により制約さ
れる。 さらに別のオレフイン類合成の方法は、公知の
フイツシヤー−トロプシユ合成である。通常の鉄
触媒を使用する際オレフインは極く少割合の生成
物種類しか生成されないので、オレフイン生成を
高めるため鉄触媒をV2O5とZnOまたはMnOと
ZnOにより(ドイツ特許第2518964号)或いは
MnOのみにより(ドイツ公開公報第2507647号)
促進させている。たとえば、マンガン含有の鉄触
媒は温度265℃、圧力10.6バールにおいて、54.4
容量%のCOを含有する合成ガスから、触媒1
当り毎時310の合成ガスという空間速度で8g
のエチレンおよび28.2gのプロペン/Nm3を生産
する。さらに、合成ガス1Nm3当り18.8gのブテ
ンと26.5gのパラフインと59.8gの液体生成物と
198.3gのCO2とが、COの全変換率81%にて生成
される。エチレンおよびプロペン生成の選択性は
11%である。この方法の経済性は、かなり低い選
択性のため、他の生成物の利用の可能性のみによ
つて与えられるであろう。 本発明の目的は、脂肪族アルコールの脱水によ
るオレフイン類、特にエチレンおよびプロペンの
製造方法を提供することであり、炭素質を基礎と
する原料から出発することができる。 本発明の方法は、(a)一酸化炭素と水素とを含有
するガス、たとえば合成ガスから、銅−、亜鉛−
および必要に応じてアルミニウム酸化物および/
または酸化カリウムを含有する出発触媒を基礎と
しクロム、セリウム、ランタン、マンガン、トリ
ウムまたはこれら元素の組合せにより促進された
触媒を使用して、メタノールおよびそれより高級
の脂肪族アルコールを含有するアルコール混合物
を生成させ、(b)このアルコール混合物からメタノ
ールを分離し、(c)より高級の脂肪族アルコール、
特にエタノールおよびプロパノールを脱水触媒に
て対応するオレフインまで脱水し、(d)得られたオ
レフイン混合物を必要に応じ分別することを特徴
とする。 段階(a)に使用される本発明の促進された触媒
は、本特許出願と同時出願した特許願(A)〔ドイツ
国特許出願第P3005551.7号(=欧州特許出願)〕
の主題である。この触媒は、(a)銅と亜鉛と必要に
応じアルミニウムと(主成分)の可溶性塩から、
アルカリ性媒体中における促進剤化合物での共沈
により沈殿物を得てこれを異質イオンの除去後に
焼成するか、或いは(b)銅と亜鉛と必要に応じアル
ミニウムとの酸化物の混合物に促進剤化合物の溶
液を含浸させて得られた生成物を焼成することに
よつて得られ、ここで促進剤化合物はクロム、セ
リウム、ランタン、マンガン、トリウムまたはこ
れら元素の組合せの化合物であり、任意の製造段
階において必要に応じアルカリ化合物を添加す
る。 この促進された触媒を製造するため使用される
出発触媒は、約18〜45重量%、好ましくは約25〜
40重量%の酸化銅と、約24〜50重量%、好ましく
は約30〜45重量%の酸化亜鉛と約5〜25重量%、
好ましくは約10〜18重量%の酸化アルミニウムと
約0.03〜3.4重量%、好ましくは約1.7〜2.5重量%
のカリウム(K2Oとして計算)とを含有し、銅と
亜鉛との原子比は約0.4〜1.9である。促進剤化合
物は、この触媒において約1〜25重量%、好まし
くは約3〜18重量%(酸化物として計算)の量で
存在する。 好ましくは、この促進された触媒は、(a)主成分
と促進剤元素との水溶性塩、特に硝酸塩の溶液か
ら、アルカリ炭酸塩、特に炭酸カリウムの添加に
より、約50〜80℃、好ましくは約60〜70℃にて沈
殿物を生成させてこれを分離し、洗浄しかつ乾燥
するか、或いは(b)懸濁した酸化アルミニウムの存
在下における銅−亜鉛−炭酸アンミン溶液の熱分
解により得られた酸化物混合物に促進剤元素の
塩、好ましくは硝酸塩を含浸させ、そして(a)また
は(b)により得られた生成物を約350〜450℃、好ま
しくは約380〜400℃で焼成することにより製造さ
れる。 特に好ましくは、触媒は変法(a)の沈殿物をアル
カリ炭酸塩での水溶性主成分と促進剤元素との連
続的沈殿により生成させて得られる。この場合、
好ましくは、水溶性主成分と促進剤元素との水溶
液およびアルカリ炭酸塩水溶液を、撹拌機を備え
た混合室に供給し、そしてこの混合室で形成され
た沈殿物の懸濁液を熟成のため静置槽に移送す
る。沈殿のため必要とされる、好ましくは約6.8
〜7.0のPH値は、一方の沈殿用溶液の供給速度を
変化させることにより容易に調整できる。 さらに、促進剤化合物を含浸させた出発触媒を
カリウム化合物での後含浸と後焼成とにかけるこ
ともでき、ここでカリウム含量(K2Oとして計
算)は約0.03〜3.4重量%、好ましくは約1.7〜2.5
重量%である。 カリウム化合物としては水酸化カリウム、炭酸
カリウム、炭酸水素カリウム、酢酸カリウム、ク
ロム酸カリウムもしくは重クロム酸カリウムまた
はそれらの混合物を使用することができ、後焼成
は約350〜450℃、好ましくは約380〜400℃にて行
なうことができる。 次いで、活性化のためこの促進された触媒を還
元性の後処理にかけるが、これは先ず少量の水素
を含有する不活性ガス、たとえば窒素を用いて行
なわれる。次いで、水素の割合を徐々に高めると
同時に、温度も約170℃から約350℃まで徐々に高
め、最終的に純水素を還元用として使用する。 本特許出願と同時出願した特許願(A)の促進され
た触媒は、メタノールおよびそれより高級のアル
コールを含有するアルコール混合物を合成するた
めに使用され、このアルコール混合物は発動燃料
として或いは内燃エンジン用の発動燃料添加物と
して使用することができる。 本発明によれば、この種のアルコール混合物
は、オレフイン製造用の原料として役立つ。クロ
ム、マンガンおよびトリウムで達成された促進化
により、ならびに適する反応条件の選択により、
C2−およびC3−アルコールの生成を制御するこ
とができる。 本発明による方法の段階(a)においては、好まし
くは、約25〜30容量%、好ましくは約27容量%の
COと0〜15容量%のN2と0〜4容量%のCO2と
0〜7容量%のCH4と残部H2とを含有する合成
ガスを、約250〜400℃、好ましくは350℃の温度
にて約80〜150バール、好ましくは約100バールの
圧力で、触媒1当り毎時約500〜5000、好ま
しくは約1500のガスという空間速度において促
進触媒によりアルコール混合物まで変換させる。 好ましくは、段階(a)における合成ガスの変換
は、冷媒により囲繞された管状反応器中で、或い
は冷ガス冷却を伴なう完全空間反応器において行
なわれ、これら両反応器系は必要に応じ循環経路
を備える。 段階(a)で得られたアルコール混合物を段階(b)に
おいて、一本もしくはそれ以上の蒸留塔を用いて
一方では低沸点の副生物およびメタノールと他方
ではより高級なアルコールおよび水とに分離す
る。かくして、所望のC2−およびC3−アルコー
ル留分の他に、さらに純メタノールならびに脂肪
族C4−〜C6−アルコールの混合物が得られ、極
く僅かの割合の副生物が生ずる。 より高級な脂肪族アルコールの脱水は、本発明
によれば段階(c)において、通常の脱水触媒、たと
えばAl2O3、SiO2、TiO2、AlPO4またはCa3
(PO4)2にて行なわれる。好ましくは、脱水をア
ルカリ性の酸化アルミニウムまたは燐酸カルシウ
ムで行なつて、副反応、たとえばオレフインの縮
合および重合を抑制する。脱水は大気圧または約
0.5〜1バール、好ましくは約0.75バールの低圧
力にて、約350〜500℃、好ましくは約400〜450℃
の温度で、触媒1当り毎時約1〜7、好まし
くは約2〜4のアルコール混合物という空間速
度において行なうのが好ましい。 脱水触媒のアルカリ化は、好ましくは、たとえ
ば酸化アルミニウムまたは燐酸カルシウムをアル
カリ水酸化物またはアルカリ炭酸塩、好ましくは
LiOH、KOH、NaOH、特にLiOHのような水酸
化物の水溶液で浸潤して行なわれ、ここでアルカ
リ金属の濃度は約0.1〜1.5重量%、好ましくは約
0.3〜0.8重量%とする。 適する反応条件の選択(約400〜450℃の温度か
つ触媒1当り毎時約2.0〜2.5Kgのアルコール混
合物という空間速度)は91モル%までの変換と約
98%の選択性とを可能にする。 段階(c)から得られた反応混合物を、先ず段階(d)
において、好ましくは約10℃の温度まで冷却さ
せ、次いで液体生成物と気体生成物とに予備分離
し、その後水が除去された気体部分を低温蒸留に
より、また液体部分を蒸留もしくは抽出蒸留によ
りさらに分離する。低温蒸留によりエチレンとプ
ロペンとを純粋な型で得ることができる。 生じた純メタノールおよび脂肪族C4−〜C6−
アルコールも使用しうるので(たとえば溶剤また
は軟化剤として)、このようにして全工程の経済
性が高まる。 本方法の段階(c)に使用しうる脱水触媒の二つの
製造例を下記に示す。 本方法の段階(a)に使用する促進された触媒A,
B,C,Dの製造例を下記に示す。これらの製造
例の各々は、本明細書の第7頁に前記した本特許
出願と同時出願したドイツ国特許出願第
P3005551.7号の実施例第7,6,5,及び2に記
載と夫々同じである。 触媒Dの製造 4.11gのCu/100ml、8.8gのNH3/100ml、及
び7.4gのCO2/100mlを含む炭酸アミノ銅溶液
9000mlに、177gのAl2O3を添加し、撹拌下に355
gの酸化亜鉛を溶解した。沸騰下に撹拌を続けな
がら、蒸発による減少水を補充しつつ、濾液が無
色になる迄、分散物を熱分解させた。沈殿物を濾
過し、得られた濾過ケーキを薄層にして400℃で
4時間焼成した。焼成物を、200mlの脱イオン水
中の190gのCr(NO3)・9H2O溶液と混合し、次
いで400℃で3時間焼成した。次いで得られた酸
化物を、2重量%の天然黒鉛と混合し、直径3mm
高さ3mmの円筒状に打錠した。このようにして得
られた錠剤150gを、室温で20分、200ml中の炭酸
カリウム96.5g溶液に浸漬し、120℃で2時間乾
燥し、400℃で3時間焼成した。触媒Dが得られ、
この化学組成とBET−表面積を第1表に示す。 触媒Cの製造 触媒Dの製造の際に中間品として得られた錠剤
150gを、室温で20分、200ml水中の
K2Cr2O7209.5gの溶液に浸漬し、次いで120℃で
2時間乾燥し、次いで400℃で3時間焼成した。
触媒Cが得られ、この化学組成とBET−表面積
を第1表に示す。 触媒Bの製造 600gのK2CO3を2の脱イオン水に溶解し、
次いで60℃〜80℃まで加熱した。285.2gのCu
(NO3)・3H2O,188.2gのZn(NO3)2,131.6gの
Cr(NO3)3・9H2O,52.3gのTh(NO3)4・4H2O
及び276gのAl(NO3)3・9H2Oを2の脱イオン
水に溶解し、次いで撹拌しながら温度を60℃〜80
℃に保持して、K2CO3溶液中にゆつくりと添加
した。次いで少量のK2CO3溶液を添加すること
によりPHを6.8〜7.0に調節し、次いで更に30分撹
拌を続けた。沈殿物を濾過し、濾過ケーキを各回
とも2の脱イオン水にスラリーとして繰り返し
濾過洗浄して、硝酸塩をなくした(リング分析に
て)。洗浄濾過ケーキを、120℃で15時間乾燥し、
次いで400℃で3時間焼成した。焼成物を、2重
量%の天然黒鉛と混合し、直径3mm高さ3mmの円
筒状に打錠した。このようにして得られた錠剤
150gに、30mlの水に溶解した8.4gのK2CO3を噴
霧した。次いで120℃で2時間乾燥し、次いで400
℃で3時間焼成した。触媒Bが得られ、この化学
組成とBET−表面積を第1表に示す。 触媒Aの製造 560gのK2CO3を2の脱イオン水に溶解し、
触媒Cの製造の項に記載したように、2の脱イ
オン水中の、285.2gのCu(NO3)2・3H2O,217.6
gのZn(NO3)2,101.2gのMn(NO3)2・6H2O,
65.8gのCr(NO3)3・9H2O,及び276gのAl
(NO3)3・9H2Oの溶液で沈殿化しかつ処理工程に
付した。 得られた錠剤150gに、30mlの水に溶解した8.4
gのK2CO3を噴霧した。噴霧処理した錠剤を120
℃で2時間乾燥し、次いで400℃で3時間焼成し
た。 化学組成とBET面積を第1表に示す。 脱水触媒の製造 酸化アルミニウム水和物−粉末をその重量の
3.6%のステアリン酸アルミニウムと混合し、打
錠機により高さ4.5mmかつ直径4.5mmの円柱状タブ
レツトにプレスした。次いで、このタブレツトを
空気中で510℃にて4時間焼成した。 焼成したタブレツト100gを室温にて水435ml中
10gのLiOHの水溶液に20分間浸漬し、その後
120℃にて2時間乾燥させそして400℃で2時間焼
成した。生成物は0.29%のLiを含有し、210m2/
gのBET表面積を有した。 脱水触媒の製造 燐酸三カルシウムをその重量の3.6%のステア
リン酸アルミニウムと混合し、打錠機により高さ
4.5mmかつ直径4.5mmの円柱状タブレツトにプレス
した。次いで、タブレツトを空気中で510℃にて
4時間焼成した。焼成したタブレツト100gを室
温で水166ml中10gのLiOHの水溶液に20分間浸
漬し、その後120℃にて2時間乾燥させそして400
℃で2時間焼成した。生成物は0.28%のLiを含有
し、38.7m2/gのBET表面積を有した。 以下、実施例により本発明の方法を説明する
が、本発明はこれらのみに限定されない。 実施例 1 液体媒体で加熱された反応管(管径18mm、管長
1000mm)に、寸法3×3mmのタブレツトにプレス
した促進化触媒Aの30mlを充填した。触媒Aを
1.2容量%のH2と残部N2とからなるガスにより
145〜350℃にて40時間にわたり活性化させた。温
度上昇は約5℃/hr.とした。350℃に達した後、
試験触媒をさらに純水素により5時間処理した。
次いで、組成 CO 29.0容量% CO2 1.5 〃 CH4 1.4 〃 N2 5.0 〃 H2 残 部 を有する合成ガスを反応器に供給し、100バール
の圧力かつ触媒1当り毎時合成ガス2000の空
間速度に調整した。その結果および反応生成物の
組成を第2表および第3表に要約する。 10℃での凝縮により得られた液体生成物を蒸留
処理してエタノールとプロパノールとからなる留
分を得、次いでこれを脱水にかけた。この留分の
組成を第4表に示す。 アルコール混合物の脱水は、400℃の温度、1
バールの圧力かつ触媒1当り毎時アルコール混
合物2.5Kgの空間速度にて、電気加熱された管径
25mmかつ管長500mmの反応管において50mlの脱水
触媒を装填して行なつた。 10℃で凝縮させた後、気体生成物を乾燥して低
温蒸留にかける一方、液体生成物を抽出蒸留にか
けた。脱水の結果および個々の留分の組成を第5
表に示す。 実施例 2 実施例1の手順を反復したが、ただしメタノー
ルとそれより高級の脂肪族アルコールとの混合物
を製造するため促進化触媒Bを使用した。段階(b)
の終末における結果および反応生成物の組成を第
2表および第3表に示す。蒸留により得られたエ
タノール−プロパノール留分の組成を第4表に示
す。この留分を実施例1の手順に従つて脱水し、
得られたオレフイン混合物を分別した。 実施例 3 実施例1の手順を反復したが、ただしメタノー
ルとそれより高級の脂肪族アルコールとの混合物
を製造するため触媒Cを使用した。結果および反
応生成物の組成を第2表および第3表に示す。蒸
留〔段階(b)〕により得られたエタノール−プロパ
ノール留分の組成を第4表に示す。この留分を実
施例1の手順に従つて脱水し、得られたオレフイ
ン混合物を分別した。 実施例 4 実施例1の手順を反復したが、ただしメタノー
ルとそれより高級の脂肪族アルコールとの混合物
を製造するため触媒Dを使用した。結果および反
応生成物の組成を第2表および第3表に示す。蒸
留により得られたエタノール−プロパノール留分
の組成を第4表に示す。脱水および分別は実施例
1に従つて行なつた。脱水の結果および個々の留
分の組成を第5表に示す。 実施例 5 実施例1の手順に従つて得られたエタノール−
プロパノール留分の脱水を、450℃の温度、1バ
ールの圧力かつ触媒1当り毎時アルコール混合
物2.0Kgの空間速度にて、実施例1の反応器で脱
水触媒を使用して行なつた。脱水の結果および
個々の留分の組成を第5表に示す。 実施例 6 実施例4の手順に従つて得られたエタノール−
プロパノール留分の脱水を実施例5の手順に従つ
て行なつた。脱水の結果および個々の留分の組成
を第5表に示す。
【表】
* 灼熱損失、主として炭素による。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 (a) 一酸化炭素と水素とを含有する合成ガス
から、銅酸化物、亜鉛酸化物、アルミニウム酸
化物、及び酸化カリウムを含有する出発触媒を
基礎としクロム、セリウム、ランタン、マンガ
ン、トリウム又はこれら元素の組合わせにより
促進された触媒を使用して、メタノールとそれ
より高級の脂肪族アルコールとを含有するアル
コール混合物を生成させ、 (b) このアルコール混合物からメタノールを分離
し、 (c) より高級の脂肪族アルコールをアルカリ性酸
化アルミニウム又はアルカリ性燐酸カルシウム
の脱水触媒にて対応のオレフインまで脱水し、 (d) 得られたオレフイン混合物を分別する ことを特徴とする脂肪族アルコールの脱水によ
るオレフインの製造方法。 2 より高級の脂肪族アルコールが主としてエタ
ノール及びプロパノールであり、これより得られ
るオレフインは主としてエチレン及びプロペンで
ある特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 3 段階(a)において触媒を使用し、この触媒は、
(a)銅、亜鉛及びアルミニウムの可溶性塩(主成
分)からアルカリ性媒体中において促進剤化合物
との共沈により沈澱物を生成させ、これを共存イ
オンの洗浄後に焼成するか、又は(b)銅、亜鉛及び
アルミニウムの酸化物の混合物に促進剤化合物の
溶液を含浸させかつ得られた生成物を焼成するこ
とによつて得られ、ここで促進剤化合物はクロ
ム、セリウム、ランタン、マンガン、トリウム又
はこれら元素の組合せの化合物であり、任意の製
造段階においてカリウム化合物を添加することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の製造方
法。 4 段階(a)において触媒を使用し、この触媒は、
(a)主成分の硝酸塩と促進剤元素の硝酸塩との溶液
から炭酸カリウムの添加により50〜80℃にて沈澱
物を生成させ、これを分離し、洗浄しかつ乾燥す
るか、又は(b)懸濁酸化アルミニウムの存在下で銅
−亜鉛−炭酸アンミン溶液の熱分解により得られ
た酸化物混合物に促進剤元素の硝酸塩を含浸さ
せ、(a)又は(b)により得られた生成物を350〜450℃
にて焼成することを特徴とする特許請求の範囲第
1項又は第3項記載の製造方法。 5 段階(a)において触媒を使用し、この触媒は、
製造変法(a)の沈澱物をカリウム炭酸塩での水溶性
主成分と促進剤元素との連続的沈澱により生成さ
せて得られることを特徴とする特許請求の範囲第
1項、第3項又は第4項のいずれかに記載の製造
方法。 6 段階(a)において触媒を使用し、この触媒は、
水溶性主成分と促進剤元素との水溶液及びカリウ
ム炭酸塩水溶液を撹拌装置を備えた混合室に供給
しかつこの混合室で形成された沈澱物の懸濁液を
熟成のため静置槽に移送することにより得られる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、及び第
3〜5項のいずれか1項に記載の製造方法。 7 段階(a)において、25〜30容量%のCOと0〜
15容量%のN2と0〜4容量%のCO2と0〜7容
量%のCH4と残部のH2とを含有する合成ガスを
250〜400℃の温度、80〜150バールの圧力かつ触
媒1当り毎時500〜5000のガスの空間速度に
てアルコール混合物まで変換させることを特徴と
する特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれか1
項に記載の製造方法。 8 段階(a)における合成ガスの変換を、冷媒によ
り囲繞された管状反応器で、又は冷ガス冷却を伴
う完全空間反応器で行い、両反応器系には循環経
路を設けても良いことを特徴とする特許請求の範
囲第1〜7項のいずれか1項に記載の製造方法。 9 段階(a)で得られたアルコール混合物を段階(b)
において、一本もしくはそれ以上の蒸留塔を使用
して、一方では低沸点の副生物及びメタノールと
他方ではより高級アルコール及び水とに分離する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1〜8項のい
ずれか1項に記載の製造方法。 10 段階(c)における脱水を大気圧もしくは0.5
〜1バールの圧力、350〜500℃の温度かつ触媒1
当り毎時アルコール混合物1〜7の空間速度
にて行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の製造方法。 11 段階(c)における脱水を、アルカリ水酸化物
もしくはアルカリ炭酸塩の水溶液での浸潤により
アルカリ化された酸化アルミニウムもしくは燐酸
カルシウムにて行ない、アルカリ金属の濃度は
0.1〜1.5重量%であることを特徴とする特許請求
の範囲第1〜10項のいずれか1項に記載の製造
方法。 12 アルカリ水酸化物はLiOH、KOH、又は
NaOHであることを特徴とする特許請求の範囲
第11項記載の製造方法。 13 段階(c)から得られた反応混合物を段階(d)に
おいて先ず10℃の温度まで冷却しかつ液体生成物
と気体生成物とに分離し、次いで水を除去した気
体部分を低温蒸留により、また液体部分を蒸留も
しくは抽出蒸留により更に分離することを特徴と
する特許請求の範囲第1〜12項のいずれか1項
に記載の製造方法。
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