JPH0314532A - Production of formaldehyde - Google Patents
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- JPH0314532A JPH0314532A JP89206333A JP20633389A JPH0314532A JP H0314532 A JPH0314532 A JP H0314532A JP 89206333 A JP89206333 A JP 89206333A JP 20633389 A JP20633389 A JP 20633389A JP H0314532 A JPH0314532 A JP H0314532A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、メタノールの接触脱水素によるホルムアルデ
ヒドの製造方法に関する.詳しくは、ゼオライト触媒を
用いてホルムアルデヒドを収率よく製造する方法に関す
る.
(従来の技術)
ホルムアルデヒドは、化学工業の重要な基幹原料として
、ポリアセクール樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂等の
樹脂原料、あるいはペンタエリスリトール、ヘキサメチ
レンテトラミン等の化学薬品原料として利用されている
.
ホルムアルデヒドの工業的製法は、酸素存在下、具体的
には空気中で、銀触媒あるいは酸化鉄と酸化モリブデン
との混合触媒を用いて、メタノールを次式のように接触
的に酸化脱水素する方法である.
CH.OH+ 1/20■→HCHO+H.0この方法
では、反応式から明らかなように水が副生し、また生威
したホルムアルデヒドは通常は水に吸収させて捕集する
ため、製品はホルムアルデヒド濃度30〜5帽1%の水
溶液となる.この方法によると、触媒の失活防止や副生
物の除去等のために、複雑で高額な設備、多量の水蒸気
、動力等を必要とし、さらに得られた製品が水溶液であ
ることから輸送費がかさむ等の欠点を有している.特に
、近年需要が増加しているポリアセクール樹脂に対して
は、樹脂製造時に極度に水の存在を嫌うため高度に脱水
する必要があり、そのために多大のエネルギーを消費す
る等の問題を有していた.
このような酸化脱水素法の問題点を解消することができ
る製造方法として、メタノールを次式のように酸素非存
在下で接触脱水素してホルムアルデヒドを製造する単純
脱水素法も公知であり、この方法に関してもこれまでに
種々の提案がされている.
CH.○H−HCH○+H.
例えば、銅、銀、ケイ素からなる触媒を用いる方法(米
国特許第2.939,883号明細書)、金属銅の表面
に金属亜鉛を付着させた触媒を用いる方法(特公昭41
−11853号公報)、触媒として溶融した亜鉛、ガリ
ウム、インジウム、アルξニウム等を用いる方法(特公
昭47−19251号および特開昭48−97808号
公報)、銅、亜鉛、および硫黄またはセレンよりなる触
媒を使用する方法(特開昭51−1407号、同51−
76209号、同52−215号公報)などである.し
かし、いずれの方法もホルムアルデヒドの収率、選択率
、触媒寿命など、触媒の基本性能を同時に満足させるも
のではなかった.
さらに、近年開発された方法、具体的には、銅置換合或
雲母を触媒とする方法(特開昭59−48429号公報
)、触媒として特定の亜鉛塩および/またはインジウム
塩を焼成して得られる金属酸化物、並びにこれをシリカ
に担持させたものを用いる方法(特開昭60−4147
号および同60−6629号公報)、亜鉛置換合威雲母
を触媒とする方法(特開昭61130252号公報)、
銅、リン、シリカゲルからなる触媒を用いる方法(特開
昭62−148443号公報)においても、前述の触媒
の基本性能を同時に満足させる点でいまだ不十分である
.
このような方法の中では、亜鉛酸化物を触媒とする方法
がホルムアルデヒドの収率と選択率が高いことから有望
な方法と考えられる.
亜鉛酸化物系触媒に関しては、亜鉛化合物の水溶液に無
機ケイ酸化合物の水溶液を混合して生じる沈澱物を焼戒
することにより得られる亜鉛一ケイ素複合酸化物を使用
する方法(特開昭63−79851号公報)、あるいは
亜鉛酸化物、銀酸化物及びシリカからなる触媒を使用す
る方法(特開昭60 − 89411号公報)も提案さ
れている。これらの方法では触媒の活性を比較的長時間
維持することができるが、前者の方法は操業が安定せず
、後者の方法は銀を使用するため、触媒コストがかさむ
という欠点がある.
(発明が解決しようとする課題)
上述の如く、酸素非存在下でメタノールを接触脱水素し
てホルムアルデヒドを製造する単純脱水素法は、ホルム
アルデヒド製品の水分含有量の低減が可能となるという
利点があり、この方法の触媒として、亜鉛酸化物はホル
ムアルデヒドの収率や選択率が高くなることから有望で
あるが、なお下記のような問題が残されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for producing formaldehyde by catalytic dehydrogenation of methanol. More specifically, it relates to a method for producing formaldehyde in good yield using a zeolite catalyst. (Prior art) Formaldehyde is an important basic raw material in the chemical industry, and is used as a raw material for resins such as polyacetic resin, urea resin, and phenol resin, and as a raw material for chemicals such as pentaerythritol and hexamethylenetetramine. The industrial method for producing formaldehyde is to catalytically oxidize and dehydrogenate methanol in the presence of oxygen, specifically in air, using a silver catalyst or a mixed catalyst of iron oxide and molybdenum oxide as shown in the following formula. It is. CH. OH+ 1/20■→HCHO+H. 0 In this method, water is produced as a by-product as is clear from the reaction formula, and the formaldehyde produced is usually absorbed and collected in water, so the product is an aqueous solution with a formaldehyde concentration of 30 to 1%. .. This method requires complicated and expensive equipment, large amounts of steam, power, etc. to prevent catalyst deactivation and remove byproducts, and furthermore, because the obtained product is an aqueous solution, transportation costs are high. It has disadvantages such as being bulky. In particular, polyacecool resin, whose demand has been increasing in recent years, has problems such as the need for a high degree of dehydration as it strongly dislikes the presence of water during resin production, which consumes a large amount of energy. Ta. As a production method that can solve the problems of such oxidative dehydrogenation methods, a simple dehydrogenation method in which formaldehyde is produced by catalytic dehydrogenation of methanol in the absence of oxygen as shown in the following formula is also known. Various proposals regarding this method have been made so far. CH. ○H-HCH○+H. For example, a method using a catalyst consisting of copper, silver, and silicon (U.S. Pat. No. 2,939,883), a method using a catalyst with metallic zinc adhered to the surface of metallic copper (Japanese Patent Publication No. 41
-11853), a method using molten zinc, gallium, indium, aluminum, etc. as a catalyst (Japanese Patent Publication No. 47-19251 and JP-A-48-97808), copper, zinc, and sulfur or selenium. A method using a catalyst (JP-A-51-1407, JP-A-51-1407)
No. 76209, Publication No. 52-215), etc. However, none of these methods simultaneously satisfied the basic performance of the catalyst, such as formaldehyde yield, selectivity, and catalyst life. Furthermore, methods developed in recent years, specifically methods using copper-substituted mica as a catalyst (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 59-48429), and methods using specific zinc salts and/or indium salts as catalysts, A method using metal oxides supported on silica (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-4147
No. 60-6629), a method using zinc-substituted composite mica as a catalyst (Japanese Patent Application Laid-open No. 61130252),
Even the method using a catalyst consisting of copper, phosphorus, and silica gel (Japanese Patent Application Laid-open No. 148443/1983) is still insufficient in simultaneously satisfying the above-mentioned basic performance of the catalyst. Among these methods, the method using zinc oxide as a catalyst is considered to be a promising method because of its high formaldehyde yield and selectivity. Regarding zinc oxide catalysts, a method using a zinc-silicon composite oxide obtained by mixing an aqueous solution of an inorganic silicate compound with an aqueous solution of a zinc compound and burning a precipitate (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1983-1999) 79851), or a method using a catalyst consisting of zinc oxide, silver oxide and silica (Japanese Patent Application Laid-open No. 89411/1983) has also been proposed. These methods can maintain the activity of the catalyst for a relatively long time, but the former method does not operate stably, and the latter method uses silver, which increases the catalyst cost. (Problems to be Solved by the Invention) As mentioned above, the simple dehydrogenation method in which formaldehyde is produced by catalytic dehydrogenation of methanol in the absence of oxygen has the advantage that it is possible to reduce the water content of formaldehyde products. Zinc oxide is promising as a catalyst for this method because it increases the yield and selectivity of formaldehyde, but the following problems still remain.
■酸化亜鉛をシリカに担持させたり、亜鉛一ケイ素複合
酸化物としたものは、脱水素反応で副生ずる水素や一酸
化炭素によって酸化亜鉛が金属亜鉛に還元されやすい.
脱水素反応温度が金属亜鉛の融点より高いことから、還
元された金属亜鉛が蒸散するため、触媒寿命が短く、触
媒の再生利用も困難である。■When zinc oxide is supported on silica or made into a zinc-silicon composite oxide, the zinc oxide is easily reduced to metallic zinc by hydrogen and carbon monoxide produced as by-products in the dehydrogenation reaction.
Since the dehydrogenation reaction temperature is higher than the melting point of metallic zinc, the reduced metallic zinc evaporates, resulting in a short catalyst life and difficulty in reusing the catalyst.
■蒸散した金属亜鉛の付着により、配管のつまり等が発
生し、安定した操業ができない。■Pipe clogging occurs due to adhesion of evaporated metallic zinc, making stable operations impossible.
■銀やインジウムの酸化物を共存させた触媒は、活性は
高いものの、触媒コストがかさむ。■Catalysts containing silver or indium oxides have high activity, but are expensive.
本発明の目的は、長期間にわたり、高収率で安定的にホ
ルムアルデヒドを製造できる、改良されたホルムアルデ
ヒドの製法、ならびにこの方法に用いる触媒の製造方法
及び再生方法を提供することである.
(課題を解決するための手段)
本発明者らは、安価な触媒を使用して上記目的を達成す
べく鋭意検討を重ねた結果、イオン交換法を利用して調
製した酸化亜鉛/ゼオライト触媒が有用であることを見
出し、本発明を完威させた.本発明の要旨は、酸素非存
在下でメタノールを接触脱水素することによりホルムア
ルデヒドを製造する方法において、イオン交換法により
得られた酸化亜鉛/ゼオライト触媒を使用することを特
徴とするホルムアルデヒドの製造方法である.また、本
発明の方法に用いる酸化亜鉛/ゼオライト触媒は、亜鉛
化合物の水溶液を用いてゼオライトに亜鉛イオンを吸着
させた後、焼成することにより製造され、使用後は酸素
含有雰囲気中での焼成により再生して繰り返し使用する
ことができる.
(作用)
本発明の方法では、メタノールの脱水素触媒として、イ
オン交換法を利用して調製した酸化亜鉛/ゼオライト触
媒を使用する.
ゼオライトが含有するアルカリ金属あるいはアルカリ土
類金属カチオンは水溶液中で他のカチオンと容易に交換
される.この性質を利用して触媒或分をゼオライトに担
持させたゼオライト触媒が各種の反応に利用されている
が、メタノールの単純脱水素に関してこのような酸化亜
鉛/ゼオライト触媒が特に有効であることはこれまで知
られていなかった.
本発明で触媒担体として使用するゼオライトは特に限定
されず、モレキュラシーブなどの合戒ゼオライトおよび
天然ゼオライトのいずれでもよく、ゼオライトの形状も
特に限定されないが、ベレット状のモレキエラーシーブ
が好ましく、この中でもモレキエラーシーブ13Xが特
に優れている。粉末状ゼオライトでは触媒として使用し
た際に反応器の閉塞が起こりやすく、プロセスを安定に
運転することが困難であるため、あまり好ましくない.
本発明で用いる触媒は、ゼオライトと適当な水溶性の亜
鉛源を原料として、イオン交換処理を利用し、次に述べ
る方法により製造することができる.この亜鉛源として
は、任意の水溶性亜鉛塩、例えば硝酸塩、硫酸塩、有機
カルボン酸塩等を用いることができるが、特に硝酸塩が
好ましい.硝酸塩は他の塩に比べて、イオン交換後アニ
オンの除去が容易であり、従って、アニオンの残存によ
る汚染がなく、触媒活性の点で優れている.イオン交換
法では、ゼオライトを亜鉛塩、例えば硝酸亜鉛の水溶液
に浸漬し、亜鉛イオンとのイオン交換を行う.イオン交
換は、約1時間ごとにデカンテーシッンにより交換液“
を除いて、新しい交換液を加える操作を繰り返すことに
より行うことが好ましい。この操作は、所定量の亜鉛イ
オンがイオン交換によりゼオライトに吸着されるまで、
例えば10回もしくはそれ以上繰り返すことができる。An object of the present invention is to provide an improved method for producing formaldehyde that can stably produce formaldehyde in high yield over a long period of time, as well as a method for producing and regenerating a catalyst used in this method. (Means for Solving the Problems) As a result of intensive studies to achieve the above object using an inexpensive catalyst, the present inventors found that a zinc oxide/zeolite catalyst prepared using an ion exchange method was found. They found it useful and perfected the invention. The gist of the present invention is a method for producing formaldehyde by catalytic dehydrogenation of methanol in the absence of oxygen, which comprises using a zinc oxide/zeolite catalyst obtained by an ion exchange method. It is. Furthermore, the zinc oxide/zeolite catalyst used in the method of the present invention is produced by adsorbing zinc ions onto zeolite using an aqueous solution of a zinc compound, followed by calcination, and after use, it is produced by calcination in an oxygen-containing atmosphere. It can be played and used repeatedly. (Function) In the method of the present invention, a zinc oxide/zeolite catalyst prepared using an ion exchange method is used as a methanol dehydrogenation catalyst. The alkali metal or alkaline earth metal cations contained in zeolites are easily exchanged with other cations in aqueous solutions. Taking advantage of this property, zeolite catalysts in which a certain amount of catalyst is supported on zeolite are used in various reactions, but the reason why such zinc oxide/zeolite catalysts are particularly effective for simple dehydrogenation of methanol is this. It was not known until then. The zeolite used as a catalyst carrier in the present invention is not particularly limited, and may be either a zeolite such as a molecular sieve or a natural zeolite. The shape of the zeolite is also not particularly limited, but a pellet-shaped molecular sieve is preferable, and among these, a pellet-shaped molecular sieve is preferable. Molecki error sieve 13X is particularly excellent. Powdered zeolite is not preferred because it tends to clog the reactor when used as a catalyst, making it difficult to operate the process stably.
The catalyst used in the present invention can be produced by the method described below using zeolite and a suitable water-soluble zinc source as raw materials and using ion exchange treatment. As the zinc source, any water-soluble zinc salt such as nitrate, sulfate, organic carboxylate, etc. can be used, but nitrate is particularly preferred. Compared to other salts, nitrates are easier to remove anions from after ion exchange, so there is no contamination due to residual anions, and they are superior in terms of catalytic activity. In the ion exchange method, zeolite is immersed in an aqueous solution of zinc salt, such as zinc nitrate, and ion exchange with zinc ions is performed. For ion exchange, remove the exchange solution by decanting every hour.
It is preferable to perform this by repeating the operation of removing the replacement solution and adding a new replacement solution. This operation continues until a predetermined amount of zinc ions are adsorbed onto the zeolite by ion exchange.
For example, it can be repeated 10 times or more.
亜鉛塩の水溶液濃度は特に限定されないが、亜鉛を十分
担持し、高活性触媒を得ることができるという点でIN
以上の濃度が好ましい.イオン交換終了後、得られた亜
鉛イオンを吸着したゼオライトを水洗、濾過、乾燥した
後、空気中で焼成することにより、ゼオライト上に酸化
亜鉛を生成させると、本発明で用いる酸化亜鉛/ゼオラ
イト触媒が得られる.このときの焼戒温度は300℃以
上、特に500〜700℃であることが好ましい.この
触媒中の酸化亜鉛の含有量は特に制限されないが、触媒
活性および反応の安定性からみて、触媒100g当り5
〜30g程度が好ましい.前記のようにして得られる酸
化亜鉛/ゼオライト触媒はメタノールの反応率が高く、
ホルムアルデヒドを極めて高収率、高選択的に得ること
ができる.また、この触媒は触媒寿命も優れており、従
来の亜鉛系触媒に生じ易い、生成ガスの還元作用により
生じた金属亜鉛の飛散が全く生じない点で非常に有利で
ある。これは、イオン交換により調製したためゼオライ
トに対する酸化亜鉛の結合力が非常に強いこと、ゼオラ
イトの細孔が飛散を起こしにくい構造であることなどの
各種の要因の総合的な結果であると考えられる.
本発明の方法によれば、上記の触媒を用いてメタノール
を気相で接触脱水する.反応時の触媒層の温度は、通常
450〜650゜Cであり、500〜600℃が好適で
ある.450℃より低いとメタノールの反応率が低下し
、650 ’Cより高いと生成するホルムアルデヒドの
分解反応が起きる.反応圧力は、特に制限はないが、通
常は常圧で実施される.メタノールの反応器内への供給
量は、反応器の大きさや形状にもよるが、触媒1gあた
り0.1〜10.0g/hが好適である, 0.1 k
g/h未満では実用化は困難であり、10.0kg/h
を越えるとメタノールの反応率が低下する。メタノール
は、窒素、メタン、炭酸ガスなどの不活性ガスおよび/
または水素等で希釈して供給することが好ましい。これ
らの不活性ガスや水素は、脱水素反応で生成したホルム
アルデヒドが副次的に水素と一酸化炭素とに分解するの
を防ぐ効果がある.
反応生成物は、ホルムアルデヒド、未反応メタノール、
副生物および希釈用のガスを含むガス状混合物であり、
これを冷却するか、あるいは適当な有a溶媒に吸収させ
ることにより、水分をほとんど含有しないホルムアルデ
ヒドの有機溶媒溶液を回収することができる.
本発明の方法で使用する酸化亜鉛/ゼオライト触媒は、
長時間使用して活性が低下した後も、簡便な方法で活性
化することにより、再生して繰り返し使用することがで
きる.それにより、触媒原単位の減少が図れると同時に
ホルムアルデヒドを長時間安定的に製造することが可能
となる.本発明者らは、本発明の方法による触媒活性低
下の原因を検討した結果、本発明の方法での活性低下は
触媒層に析出した炭素に主に原因があることが判明した
.そこで、この炭素を燃焼除去するために、使用済触媒
を酸素含有雰囲気中で焼戒することにより再生処理した
ところ、触媒活性が回復し、再生触媒は反応に再使用で
きることがわかった.また、このときに、使用済触媒中
に含まれる金属亜鉛の酸化による酸化亜鉛の生成も行わ
れ、触媒の活性向上に寄与する.
再生のための焼戒方法としては、電気炉等の中に再生用
の触媒を入れ、300〜600゜Cで触媒表面に析出し
た炭素等を燃焼させる方法が好ましい。Although the concentration of the zinc salt in the aqueous solution is not particularly limited, IN
Concentrations above are preferred. After completing the ion exchange, the obtained zeolite that has adsorbed zinc ions is washed with water, filtered, dried, and then calcined in the air to produce zinc oxide on the zeolite, which produces the zinc oxide/zeolite catalyst used in the present invention. is obtained. The burning temperature at this time is preferably 300°C or higher, particularly 500 to 700°C. The content of zinc oxide in this catalyst is not particularly limited, but from the viewpoint of catalytic activity and reaction stability, 5% zinc oxide per 100g of catalyst.
~30g is preferable. The zinc oxide/zeolite catalyst obtained as described above has a high methanol reaction rate;
Formaldehyde can be obtained in extremely high yield and with high selectivity. Furthermore, this catalyst has an excellent catalyst life and is very advantageous in that it does not cause any scattering of metal zinc caused by the reduction action of the produced gas, which tends to occur with conventional zinc-based catalysts. This is thought to be a comprehensive result of various factors, such as the extremely strong binding force of zinc oxide to zeolite because it was prepared by ion exchange, and the structure of the zeolite's pores that prevent it from scattering. According to the method of the present invention, methanol is catalytically dehydrated in the gas phase using the above catalyst. The temperature of the catalyst layer during the reaction is usually 450 to 650°C, preferably 500 to 600°C. If the temperature is lower than 450°C, the reaction rate of methanol will decrease, and if it is higher than 650°C, a decomposition reaction of formaldehyde will occur. The reaction pressure is not particularly limited, but the reaction is usually carried out at normal pressure. The amount of methanol supplied into the reactor depends on the size and shape of the reactor, but is preferably 0.1 to 10.0 g/h per 1 g of catalyst, 0.1 k
If it is less than 10.0 kg/h, it is difficult to put it into practical use.
If the value exceeds 1, the reaction rate of methanol decreases. Methanol can be mixed with inert gases such as nitrogen, methane, carbon dioxide and/or
Alternatively, it is preferable to dilute it with hydrogen or the like and supply it. These inert gases and hydrogen have the effect of preventing the formaldehyde produced in the dehydrogenation reaction from decomposing into hydrogen and carbon monoxide. The reaction products are formaldehyde, unreacted methanol,
a gaseous mixture containing by-products and diluting gas;
By cooling this or absorbing it in a suitable aqueous solvent, an organic solvent solution of formaldehyde containing almost no water can be recovered. The zinc oxide/zeolite catalyst used in the method of the invention is
Even after long-term use reduces activity, it can be regenerated and used repeatedly by activating it using a simple method. This makes it possible to reduce the catalyst consumption rate and at the same time to stably produce formaldehyde for a long period of time. The present inventors investigated the cause of the decrease in catalyst activity due to the method of the present invention and found that the decrease in activity due to the method of the present invention is mainly caused by carbon deposited in the catalyst layer. Therefore, in order to burn off this carbon, we regenerated the spent catalyst by burning it in an oxygen-containing atmosphere, and it was found that the catalyst activity was restored and the regenerated catalyst could be reused for the reaction. At this time, zinc oxide is also produced by oxidizing the metal zinc contained in the spent catalyst, which contributes to improving the activity of the catalyst. As a burning method for regeneration, it is preferable to place a catalyst for regeneration in an electric furnace or the like and burn carbon deposited on the surface of the catalyst at 300 to 600°C.
また、触媒の活性が低下した時点で、反応器内に直接空
気を吹き込みながら加熱することにより、炭素等を燃焼
させる方法も採用できる.以下、実施例により本発明を
具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定される
ものではない.
実Jlj違L
(触媒の調製)
市販のモレキュラーシーブ13X粉末20gに、体積比
で3倍量のIN硝酸亜鉛(Zn(NOs) ! ’ 6
}1zo)水溶液を加え、液温80℃で浸漬することに
より、亜鉛イオンによるイオン交換を行った。約1時間
ごとにデカンテーションにより硝酸亜鉛水溶液を除き、
新しい交換液を加えた.この操作をlO回繰り返し、最
後に水洗した後、濾過して、イオン交換により亜鉛イオ
ンを吸着したゼオライトを回収した.これを110゜C
で3時間乾燥後、650゜Cで3時間焼成することによ
り、酸化亜鉛/ゼオライト触媒を調製した.この触媒の
酸化亜鉛含有量は、触媒100g当り約15.1gであ
った。Alternatively, it is also possible to burn carbon, etc. by heating the reactor while directly blowing air into the reactor once the activity of the catalyst has decreased. The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these. Actual Jlj Difference L (Catalyst Preparation) Add 3 times the volume of IN zinc nitrate (Zn(NOs)!' 6 to 20 g of commercially available molecular sieve 13X powder.
}1zo) Ion exchange with zinc ions was performed by adding an aqueous solution and immersing it at a liquid temperature of 80°C. Remove the zinc nitrate aqueous solution by decantation approximately every hour.
Added new replacement fluid. This operation was repeated 10 times, and finally, after washing with water, the zeolite was filtered to recover the zeolite that had adsorbed zinc ions through ion exchange. Heat this to 110°C
A zinc oxide/zeolite catalyst was prepared by drying at 650°C for 3 hours and then calcining at 650°C for 3 hours. The zinc oxide content of this catalyst was approximately 15.1 g per 100 g of catalyst.
(反応)
上記触媒1gを内径15開の流通式石英製反応管に充填
した.反応管内を550゜Cまで昇温した後、常圧の条
件でメタノールを4g/h、窒素を500cc/win
の流速で導入し、メタノールの脱水素反応を行った.
反応器の出口ガスは、−80℃に保持された吸収管内で
、n−プタノールを吸収剤としてガス状生成物と液状生
成物とに分離した。ガス状生成物は、モレキュラーシー
ブ13Xを充填した2mのカラムを使用した熱伝導度型
ガスクロマトグラフで、水素、窒素、一酸化炭素IC0
1、メタン[CHsl について分析した。(Reaction) 1 g of the above catalyst was packed into a flow-through quartz reaction tube with an inner diameter of 15 mm. After raising the temperature inside the reaction tube to 550°C, methanol was added at 4 g/h and nitrogen was added at 500 cc/win under normal pressure conditions.
The dehydrogenation reaction of methanol was carried out by introducing the methanol at a flow rate of . The outlet gas of the reactor was separated into a gaseous product and a liquid product using n-butanol as an absorbent in an absorption tube maintained at -80°C. Gaseous products were analyzed using a thermal conductivity type gas chromatograph using a 2 m column packed with molecular sieve 13X, and hydrogen, nitrogen, and carbon monoxide IC0
1. Analyzed for methane [CHsl.
液状生成物は、APS−201 20%Flusin↑
を充填した4mのカラムを使用した熱伝導度型ガスクロ
マトグラフで、ホルムアルデヒド[HCHO]、蟻酸メ
チル、ジメチルエーテル、メタノール[CH30旧、水
について分析した.その結果、蟻酸メチルとジメチルエ
ーテルはほとんど生威していなかった.反応戒績は、メ
タノールの転化率、ホルムアルデヒドの収率、ホルムア
ルデヒドの選択率を、それぞれ次式により算出すること
により評価した.次式において、各威分はいずれもモル
量を示す.[ICHO] + [(:O] + [CH
4] +[出口CH20H][HCHO] + [CO
I + [CH4] + [出口CIIIOII+[}
ICIIO+ + [GO] + [CI+4]実Ju
l
担体としてモレキュラーシープ4Aを用いて、実施例1
と同様の方法により酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜
鉛含有ii 7,6g/100g)を調製し、これを用
いて実施例1と同様にメタノールの脱水素反応を行った
.
尖膳撚1
担体としてモレキエラーシーブ5Aを用いて、実施例l
と同様の方法により酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜
鉛含有量T,Tg/100g)をtlll[L,、これ
を用いて実施例1と同様にメタノールの脱水素反応を行
った.
爽施班土
担体としてNaY型ゼオライトを用いて、実施例lと同
様の方法により酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含
有量8.5g/100g)を調製し、これを用いて実施
例1と同様にメタノールの脱水素反応を行った.
2旌班エ
担体としてモレキュラーシーブ3^を用いて、実施例l
と同様の方法により酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜
鉛含有124.3g/100g)を調製し、これを用い
て実施例1と同様にメタノールの脱水素反応を行った.
裏旌透i
焼成温度を600℃とした以外は実施例1と伺様にして
酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有量15. 1
g/100g)を調製し、これを用いて実施例lと同様
にメタノールの脱水素反応を行った.裏嵐銖工
焼或温度を600℃とした以外は実施例2と同様にして
酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有量7.6g/
100g)を調製し、これを用いて実施例1と同様にメ
タノールの脱水素反応を行った.z益班主
焼戒温度を600℃とした以外は実施例3と同様にして
酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有量7.7g/
100g)を調製し、これを用いて実施例lと同様にメ
タノールの脱水素反応を行った.夷嵐A工
焼或温度を600゜Cとした以外は実施例4と同様にし
て酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有ffi8.
5g/100g)を調製し、これを用いて実施例lと同
様にメタノールの脱水素反応を行った.裏腹明■
焼戒温度を600℃とした以外は実施例5と同様にして
酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有124.3g
/100g)を調製し、これを用いて実施例lと同様に
メタノールの脱水素反応を行った。The liquid product is APS-201 20% Flusin↑
Formaldehyde [HCHO], methyl formate, dimethyl ether, methanol [CH30 old, and water] were analyzed using a thermal conductivity gas chromatograph using a 4 m column packed with . As a result, methyl formate and dimethyl ether were hardly viable. The reaction performance was evaluated by calculating the methanol conversion rate, formaldehyde yield, and formaldehyde selectivity using the following formulas. In the following formula, each quantity indicates the molar amount. [ICHO] + [(:O] + [CH
4] + [Outlet CH20H] [HCHO] + [CO
I + [CH4] + [Exit CIIIOII+[}
ICIIO+ + [GO] + [CI+4] Real Ju
l Using Molecular Sheep 4A as a carrier, Example 1
A zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide-containing II 7.6 g/100 g) was prepared in the same manner as in Example 1, and a methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Tip Twisting 1 Using Molecule Sieve 5A as a carrier, Example 1
A methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1 using a zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content T, Tg/100g) using the same method as in Example 1. A zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content: 8.5 g/100 g) was prepared in the same manner as in Example 1 using NaY-type zeolite as a soil carrier, and was used in the same manner as in Example 1. A dehydrogenation reaction of methanol was carried out. Example 1 Using molecular sieve 3^ as a carrier
A zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content: 124.3 g/100 g) was prepared in the same manner as in Example 1, and a methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content: 15.1
g/100g) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 1. Zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content 7.6 g/
100g) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 1. Zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content 7.7g/
100g) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. A zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide containing ffi8.
5g/100g) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 1. A zinc oxide/zeolite catalyst (containing 124.3 g of zinc oxide) was prepared in the same manner as in Example 5 except that the burning temperature was 600°C.
/100g) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 1.
2東明旦
焼成温度を600℃とし、イオン交換液にIN塩化亜鉛
水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして酸化亜鉛
/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有量15.5g/100
g)を調製し、これを用いて実施例工と同様にメタノー
ルの脱水素反応を行った.裏施撚U
焼戒温度を600℃とし、イオン交換液に0.5N硝酸
亜鉛水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にして酸化
亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有量10.3g/I
QOg)を調製し、これを用いて実施例1と同様にメタ
ノールの脱水素反応を行った.災息凱U
焼或温度を450℃とした以外は、実施例1と同様にし
て酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有量15.
1g/100g)を調製し、これを用いて実施例1と同
様にメタノールの脱水素反応を行った.裏鑑班■
焼戒温度を800℃とした以外は、実施例1と同様にし
て酸化亜鉛/ゼオライト触媒(酸化亜鉛含有itl4.
6g/100g)を調製し、これを用いて実施例1と同
様にメタノールの脱水素反応を行った.此圭U生L
空気中800゜Cで6時間加熱処理した市販のシリカゲ
ル(平均粒径0.5+s+m) 20gに、10重量%
硝酸亜鉛水溶液20gを加え、しばらく放置した後、濾
過して液体を除き、350℃で2時間、600℃で5時
間焼或することにより酸化亜鉛/シリカゲル触媒を調製
した.この触媒を用いて、実施例lと同様にメタノール
の脱水素反応を行った.止較班1
比較例1と同様に加熱処理したシリカゲル20gにIO
重量%硝酸亜鉛水溶液20gを加え、しばらく放置した
.次に、炭酸ナトリウム44gを純水35.8gに溶解
した溶液を、上記混合物に攪拌しながら加え、シリカ上
に塩基性炭酸亜鉛を沈殿させた.固形物を十分に水洗し
、濾過して110″Cで3時間乾燥することにより、塩
基性炭酸亜鉛/シリカ触媒を調製した.この触媒を用い
て実施例1と同様にメタノールの脱水素反応を行った.
五較班主
比較例lと同様に加熱処理したシリカゲル5gと市販の
酸化亜鉛粉末(平均粒径0.5+lIl) 5gとを物
理混合し、空気中300℃で3時間焼成することにより
酸化亜鉛/シリカ触媒を調製した.この触媒を用いて実
施例1と同様にメタノールの脱水素反応を行った.
北較貞土
モレキエラーシーブ5^を5gと比較例3と同様の酸化
亜鉛5gとを物理混合し、空気中において350℃で2
時間、次に600 ”Cで5時間焼或することにより、
イオン交換によらない酸化亜鉛/ゼオライト触媒を調製
した.この触媒を用いて実施例lと同様にメタノールの
脱水素反応を行った.以上の実施例および比較例につい
ての結果を第1表にまとめて示す.実施例では、設定温
度に到達してから15〜20時間反応を継続した後の定
常活性ニ比べて、400時間後においても大きな活性の
低下は見られなかった.また、金属亜鉛の飛散は400
時間後もほとんど認められなかった。比較例では、設定
温度到達直後の初期活性に比べて、2〜6時間の短時間
の反応後にCI308転化率やHCI{O収率が大きく
低下した.また、金属亜鉛の飛散も認められた.
裏腹斑且
実施例1で400時間通油後の使用済触媒を反応器から
取り出し、550″Cに設定した電気炉内で大気雰囲気
下に3時間焼或することにより、触媒に析出した炭素等
を燃焼させて再生したものを再び反応管に充填し、実施
例1と同様に実験を行った.結果を第2表に示す.第2
表より、新たな触媒による結果と同等の結果が得られる
ことがわかり、本発明の方法によれば、再生触媒を用い
ても十分な活性が維持できることが確認できた.(以下
余白)
(次頁につづく)
(第1表つづき)
(発明の効果)
本発明の方法によれば、イオン交換法により調製した酸
化亜鉛/ゼオライト触媒を使用することにより、メタノ
ールの転化率が非常に高くなり、しかも高収率でホルム
アルデヒドを得ることができる.また、従来の亜鉛系触
媒では生じやすかった触媒の還元による金属亜鉛の飛散
が、本発明においては抑止され、ホルムアルデヒドを長
時間にわたり高収率で得ることができるとともに、配管
の閉塞が起こらず、安定した操業が可能となる。2. Zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content 15.5 g/100
g) was prepared and used to carry out the dehydrogenation reaction of methanol in the same manner as in the example. Back twisting U Zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content 10.3 g/I
QOg) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Disaster Gai U Zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide content: 15.
1g/100g) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 1. Ura-kan Group■ A zinc oxide/zeolite catalyst (zinc oxide-containing itl4.
6g/100g) was prepared, and using this, methanol dehydrogenation reaction was performed in the same manner as in Example 1. Kono Kei U raw L 10% by weight to 20g of commercially available silica gel (average particle size 0.5+s+m) heat-treated in air at 800°C for 6 hours
A zinc oxide/silica gel catalyst was prepared by adding 20 g of an aqueous zinc nitrate solution, allowing it to stand for a while, filtering to remove the liquid, and calcining at 350°C for 2 hours and 600°C for 5 hours. Using this catalyst, methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Comparison group 1 20g of silica gel heat-treated in the same manner as Comparative Example 1 was added with IO
20 g of a wt % zinc nitrate aqueous solution was added and allowed to stand for a while. Next, a solution of 44 g of sodium carbonate dissolved in 35.8 g of pure water was added to the above mixture with stirring to precipitate basic zinc carbonate on the silica. A basic zinc carbonate/silica catalyst was prepared by thoroughly washing the solid with water, filtering and drying at 110"C for 3 hours. Using this catalyst, methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Five grams of silica gel, which had been heat-treated in the same manner as in Comparative Example 1, and 5 grams of commercially available zinc oxide powder (average particle size 0.5+lIl) were physically mixed and oxidized by baking at 300°C in air for 3 hours. A zinc/silica catalyst was prepared. Using this catalyst, a methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. 5 g of Hokukan Teido Molekier Sieve 5^ and 5 g of zinc oxide as in Comparative Example 3 Physically mix and heat at 350℃ in air.
by annealing at 600"C for 5 hours.
A zinc oxide/zeolite catalyst that does not rely on ion exchange was prepared. Using this catalyst, methanol dehydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1. The results of the above examples and comparative examples are summarized in Table 1. In the example, no significant decrease in activity was observed even after 400 hours compared to the steady activity after the reaction was continued for 15 to 20 hours after reaching the set temperature. In addition, the scattering of metallic zinc is 400%
It was hardly recognized even after hours. In the comparative example, the CI308 conversion rate and HCI{O yield decreased significantly after a short reaction time of 2 to 6 hours, compared to the initial activity immediately after the set temperature was reached. In addition, scattering of metallic zinc was also observed. The used catalyst after passing through the oil for 400 hours in Example 1 was taken out of the reactor and burned in an electric furnace set at 550"C in an atmospheric atmosphere for 3 hours to remove carbon etc. deposited on the catalyst. The regenerated material was then filled into the reaction tube again, and an experiment was conducted in the same manner as in Example 1.The results are shown in Table 2.
From the table, it can be seen that results equivalent to those obtained with the new catalyst can be obtained, confirming that the method of the present invention can maintain sufficient activity even when using a regenerated catalyst. (Margins below) (Continued on next page) (Continued in Table 1) (Effects of the invention) According to the method of the present invention, by using a zinc oxide/zeolite catalyst prepared by an ion exchange method, the conversion rate of methanol is is very high, and formaldehyde can be obtained in high yield. In addition, the scattering of metallic zinc due to catalyst reduction, which was likely to occur with conventional zinc-based catalysts, is suppressed in the present invention, and formaldehyde can be obtained in high yield over a long period of time, and piping is not clogged. Stable operation becomes possible.
さらに、本発明で使用する酸化亜鉛/ゼオライト触媒は
、長時間使用した後も再生して使用できるため、経済的
利点も有する.Furthermore, the zinc oxide/zeolite catalyst used in the present invention has an economical advantage because it can be regenerated and used even after long-term use.
Claims (3)
によりホルムアルデヒドを製造する方法において、イオ
ン交換法により得られた酸化亜鉛/ゼオライト触媒を使
用することを特徴とするホルムアルデヒドの製造方法。(1) A method for producing formaldehyde by catalytically dehydrogenating methanol in the absence of oxygen, the method comprising using a zinc oxide/zeolite catalyst obtained by an ion exchange method.
交換により亜鉛イオンをゼオライトに吸着させ、次いで
このゼオライトを焼成してゼオライト上に酸化亜鉛を生
成させることからなる、メタノールの脱水素によるホル
ムアルデヒドの製造用の酸化亜鉛/ゼオライト触媒の製
造方法。(2) Formaldehyde by dehydrogenation of methanol, which consists of soaking zeolite in an aqueous solution of zinc salts to adsorb zinc ions onto the zeolite through ion exchange, and then calcining the zeolite to form zinc oxide on the zeolite. A method for producing a zinc oxide/zeolite catalyst for the production of.
ト触媒を酸素含有雰囲気中での焼成により再生すること
を特徴とする、メタノールの脱水素によるホルムアルデ
ヒドの製造用の酸化亜鉛/ゼオライト触媒の再生方法。(3) A method for regenerating a zinc oxide/zeolite catalyst for the production of formaldehyde by dehydrogenating methanol, which comprises regenerating a used zinc oxide/zeolite catalyst produced by an ion exchange method by calcination in an oxygen-containing atmosphere. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP89206333A JPH0314532A (en) | 1989-03-08 | 1989-08-09 | Production of formaldehyde |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-55526 | 1989-03-08 | ||
| JP5552689 | 1989-03-08 | ||
| JP89206333A JPH0314532A (en) | 1989-03-08 | 1989-08-09 | Production of formaldehyde |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0314532A true JPH0314532A (en) | 1991-01-23 |
Family
ID=13001167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP89206333A Pending JPH0314532A (en) | 1989-03-08 | 1989-08-09 | Production of formaldehyde |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0314532A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306032A (en) * | 1988-06-02 | 1989-12-11 | Terasaka Tetsukazu | Die holder and guide device |
-
1989
- 1989-08-09 JP JP89206333A patent/JPH0314532A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01306032A (en) * | 1988-06-02 | 1989-12-11 | Terasaka Tetsukazu | Die holder and guide device |
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