JPH0419983B2 - - Google Patents

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JPH0419983B2
JPH0419983B2 JP58113837A JP11383783A JPH0419983B2 JP H0419983 B2 JPH0419983 B2 JP H0419983B2 JP 58113837 A JP58113837 A JP 58113837A JP 11383783 A JP11383783 A JP 11383783A JP H0419983 B2 JPH0419983 B2 JP H0419983B2
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JP
Japan
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catalyst
reaction
methanol
formaldehyde
zinc
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JP58113837A
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English (en)
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JPS604147A (ja
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Shoichi Sago
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Priority to DE8484304244T priority patent/DE3470031D1/de
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Priority to EP84304244A priority patent/EP0130068B1/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメタノールの脱水素によりホルムアル
デヒドを製造する方法に関するものである。さら
に詳しくは亜鉛および/またはインジウムの硝酸
塩あるいは有機酸の塩を400℃以上で焼成して得
られる金属酸化物を触媒として、気相流通反応に
よつてメタノールを脱水素することを特徴とする
ホルムアルデヒドの製造方法に関するものであ
る。 ホルムアルデヒドの一般的な工業的製法として
は、メタノールの銀触媒による接触酸化脱水素法
あるいは酸化鉄と酸化モリブデンの混合物を触媒
として使用する接触酸化法が知られておりこれら
の方法では通常ホルムアルデヒドは水溶液として
得られている。前者は触媒として高価な銀を大量
に使用しかつまた650゜〜720℃という高い温度で
反応がおこなわれる。さらに原料メタノール中の
ハロゲンや硫黄の他微量の金属の混入に対しては
非常に敏感であるため原料メタノールの充分な精
製が必要であり、また触媒の失活を防ぐために多
量の水蒸気を混入させねばならないなどの欠点を
有している。また後者は反応温度は350゜〜450℃
と比較的低いものの大過剰の空気を触媒上に流通
させねばならない。このために装置内に高額の投
資とエネルギーコストを要し、また副生物として
ギ酸を生じ易いために精製工程を必要とする。か
つまた精製後の廃ガスは特別の処理が必要である
などの欠点を有している。 いずれの場合も反応後のガスを水に吸収させて
30%〜50%濃度のホルムアルデヒド水溶液として
ホルムアルデヒドが回収される。このためホルム
アルデヒドの大きな工業的用途であるポリアセタ
ール樹脂、尿素樹脂、フエノールホルムアルデヒ
ド樹脂等の製造に用いる際、濃縮、精製等の工程
において多大なエネルギーコストを生じているの
が実情である。 一方、いわゆるメタノールの脱水素によるホル
ムアルデヒドの製造についても数多くの方法が提
案されている。たとえば銅、銀、およびケイ素よ
り成る触媒をもちいる方法(特公昭41−11853)、
溶融した亜鉛、ガリウム、インジウムまたはアル
ミニウムもしくはこれらの合金をもちいる方法
(特公昭47−19251)、炭素を含有する溶融状亜鉛
又は亜鉛を含む合金にメタノールを接触させる方
法(特開昭48−97808)などが提案されている。
しかしながらこれらの方法でも触媒の寿命が短か
い、反応率が低いほど種々の欠点があり工業的な
製造法として満足できるものではない。また銅、
亜鉛、いおうよりなる触媒をもちいる方法(特開
昭51−1407)及び銅、亜鉛あるいは銅、亜鉛及び
硫黄触媒をもちい、ガス状硫黄化合物を供給しつ
つメタノールの脱水素を実施する方法(特開昭51
−76209)は反応生成物あるいは排出するガス中
に硫黄が混入し、工業的には種々の問題が生じる
ことが予想される。これを改良するために銅、亜
鉛、及びセレンより成る触媒を用いる方法も提案
されている(特開昭52−215)が、触媒寿命、選
択性などの点で工業的にいまだ不満足なものであ
る。 本発明者らはこれら問題点を改善すべく鋭意研
究を重ねた結果亜鉛および/またはインジウムの
硝酸塩あるいは有機酸の塩を原料として400℃以
上で焼成して得られる金属酸化物を触媒として使
用することによつてメタノールの脱水素により、
収率よくかつまたきわめて安定にホルムアルデヒ
ドが得られることを見出しこの知見に基づいて本
発明を完成するに至つた。 本発明において用いられる触媒は酸化亜鉛およ
び/または酸化インジウムである。酸化亜鉛およ
び酸化インジウムの原料塩としては一般に硝酸
塩、硫酸塩、炭酸塩、水酸化物、有機酸塩等各種
の塩があるが、本発明における酸素非存在下のメ
タノールの脱水素反応によるホルムアルデヒドの
製造においてはきわめて特異なことに、硝酸塩も
しくは有機酸塩を原料として用いて400℃以上で
焼成した触媒のみがきわめて高収率かつ高選択的
にホルムアルデヒドを生成することが本発明者ら
によつてみいだされた。これに対してその他の塩
類、たとえば炭酸塩、水酸化物などを原料塩とし
てもちいた場合にはメタノールから一酸化炭素お
よび水素への分解反応が優先し、ホルムアルデヒ
ドの選択率はきわめて低い。この場合、反応温度
を下げてもメタノールの転化率が低下するにもか
かわらずホルムアルデヒドの選択率は殆んど改善
されないか、より低下する傾向が見られた。とこ
ろで、工業的に酸素存在下で使用されている銀触
媒についても反応試験を実施したが本発明の如
き、酸素非存在下ではホルムアルデヒド合成活性
はほとんどみられなかつた。 本発明方法において触媒の原料塩は通常、窒素
雰囲気(もしくは流通下)または空気雰囲気(も
しくは流通下)で焼成される。焼成温度は400℃
以上であることが好ましく、更に望ましくは500
℃ないし1000℃が適当である。本発明の反応は、
通常気相流通式で実施される。反応条件に関して
は触媒層温度で450〜650であり、500〜600℃が好
適である。反応圧力には特に制限がないが、常圧
ないし10Kg/cm2以下の加圧下で実施するのが適当
である。また、メタノールは触媒層へ気体状で供
給される。この際、メタノールは窒素やメタンな
どのような不活性ガスおよび/または水素で稀釈
して供給してもよい。メタノールの供給量は反応
器の大きさ、形状等にもよるが触媒1Kgあたり
0.1〜10Kg/hrが適当である。0.1Kg/hr未満では
実用的ではなく10Kg/hrを超えるとメタノールの
反応率は低下する。反応器を出た反応ガスは冷却
されて、通常の化学工業的方法によつてホルムア
ルデヒドおよび未反応のメタノールが回収され
る。このようにして得られる生成物は10〜70wt
%のホルムアルデヒドおよび残余のメタノールか
らなり、水分の含有率が1wt%以下であるような
ホルムアルデヒドのメタノール溶液として得るこ
とができる。また、反応によつて水素が高収率で
得られるため、反応のオフガスも熱源あるいはそ
の他の原料として有効に使用することが可能であ
る。 本発明における触媒はメタノールの反応率が高
く極めて高収率でホルムアルデヒドを得ることが
できる。触媒の寿命も優れており、炭素質の触媒
上への沈着はほとんどみられない。また銅系の触
媒に生じ易い触媒ペレツト間の融着によるブロツ
キング現象も全く生じないことも大きな特徴であ
る。 以下に本発明を実施例によりさらに詳しく説明
するが本発明はこれらに限定されるものではな
い。 実施例1〜6、比較例1〜4 (1) 触媒調製法 触媒A(酸化亜鉛−) 硝酸亜鉛(Zn(NO32・6H2O)をオーブン中
350℃で3時間、空気雰囲気下で焼成した後、電
気炉をもちい500℃で5時間空気気流中で焼成処
理をおこない触媒Aを得た。触媒AのBET表面
積は0.50m2/gであつた。 触媒B(酸化亜鉛−) 硝酸亜鉛(Zn(NO32・6H2O)をオーブン中
350℃で3時間、空気雰囲気下で焼成した後、電
気炉をもちい600℃で5時間空気気流中で焼成処
理をおこない触媒Bを得た。触媒BのBET表面
積は0.37m2/gであつた。 触媒C(酸化亜鉛−) 硝酸亜鉛(Zn(NO32・6H2O)をオーブン中
350℃で3時間、空気雰囲気下で焼成した後、電
気炉をもちい800℃で5時間空気気流中で焼成し
触媒Cを得た。触媒CのBET表面積は0.23m2
gであつた。 触媒D(酸化亜鉛−) 硝酸亜鉛(Zn(NO32・6H2O)をオーブン中
350℃で3時間空気雰囲気下で焼成し触媒Dを得
た。触媒DのBET表面積は82.9m2/gであつた。 触媒E(酸化亜鉛−) 硝酸亜鉛(Zn(NO32・6H2O)をオーブン中
350℃で3時間空気雰囲気下で焼成した後、電気
炉をもちい450℃で5時間空気気流中で焼成し触
媒Eを得た。触媒EのBET表面積は0.26m2/g
であつた。 触媒F(酸化亜鉛−) 酢酸亜鉛(Zn(CH3COO)2・9H2O)を触媒B
と同様な処理をおこない触媒Fを得た。触媒Fの
BET表面積は5.4m2/gであつた。 触媒G(酸化亜鉛−) 水酸化亜鉛(Zn(CH)2)を触媒Cと同様な処
理をおこない触媒Gを得た。触媒GのBET表面
積は8.47m2/gであつた。 触媒H(酸化亜鉛−) 塩基性炭酸亜鉛(Zn(CO32・3Nn(OH)2)を
触媒Bと同様な処理をおこない触媒Hを得た。触
媒HのBET表面積は17.7m2/gであつた。 触媒I(酸化インジウム) 硝酸インジウム(In(OH33・3H2O)を触媒B
と同様な処理をおこない触媒Iを得た。触媒Iの
BET表面積は52.3cm2/gであつた。 触媒J(銀) 市販の多孔質銀(半井化学製)をそのまま用い
た。 以上触媒A〜Jの調製について述べたが調製後
の触媒は24〜48メツシユの粒径に成形した後デシ
ケータ中に保管した。 また比表面積の測定は200℃で30分窒素気流中
で脱水処理を行なつた後、モノソーブ(カンタク
ローム社製)を使用して測定した。 (2) 触媒反応試験 触媒2.0gに反応に不活性であることを確認し
た40〜60メツシユの溶融アルミナ2.0gを混合し、
これを内容10m/mの石英製管型反応器に充填す
る。そしてこの反応器に150℃であらかじめ気化
混合させたメタノールと窒素の混合気体
(CH3OH/N2=35/65モル比)を250mmol/hr
常圧の条件で流通させ反応温度500℃〜650℃でメ
タノールの脱水素反応を行なつた。但し、実施例
3および比較例4は(CH3OH/N2=42/58
375.9mmol/hr常圧)の条件で反応をおこなつ
た。反応器の出口ガスはそのまま保温されたガス
サンプラーによつて、APS−201 20% Flusin
T(ガスクロ工業社製)カラム3m及びモレキユラ
ーシーブ13Xカラム2mを使用した熱電導度型ガ
スクロマトグラフに導入し、反応生成物であるホ
ルムアルデヒド〔HCHO〕、ギ酸メチル、ジメチ
ルエーテル〔DME〕、水素〔H2〕、一酸化炭素
〔CO〕、メタン〔CH4〕及び未反応のメタノール
〔出口CH3OH〕、窒素の分析定量をおこなつた。
反応結果は表1に示したが、いずれも設定温度に
到達後、8〜12時間反応を継続後の値であり、定
常活性を示している。ガスクロマトグラフによる
分析では、ジメチルエーテル、ギ酸メチルはほと
んど生成しなかつたので表−1より省略した。 * CH3OH転化率(%)=(1−〔出口CH3OH〕/〔HCHO
〕+〔CO〕+〔CH4〕+〔出口CH2OH〕)×100 ** HCHO収率(%)=〔HCHO〕/〔HCHO〕+〔CO〕+
〔CH4〕+〔出口CH3OH〕×100 *** HCHO選択率(%)=〔HCHO〕/〔HCHO〕+〔CO
〕+〔CH4〕×100 注 〔HCHO〕,〔CO〕,〔CH4〕→各々の成分の
生成速度(mmol/hr) 〔CH3OH〕→反応管出口の未反応メタノー
ル(mmol/hr) 【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 酸素の非存在下においてメタノールの脱水素
    により気相状でホルムアルデヒドを製造する方法
    において、亜鉛および/またはインジウムの硝酸
    塩あるいは有機酸の塩を400℃以上で焼成して得
    られる金属酸化物を触媒として使用することを特
    徴とするホルムアルデヒドの製造方法。
JP58113837A 1983-06-23 1983-06-23 ホルムアルデヒドの製造方法 Granted JPS604147A (ja)

Priority Applications (4)

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JP58113837A JPS604147A (ja) 1983-06-23 1983-06-23 ホルムアルデヒドの製造方法
DE8484304244T DE3470031D1 (en) 1983-06-23 1984-06-22 A process for producing formaldehyde
US06/623,327 US4544773A (en) 1983-06-23 1984-06-22 Process for producing formaldehyde
EP84304244A EP0130068B1 (en) 1983-06-23 1984-06-22 A process for producing formaldehyde

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