JPH0448780B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0448780B2
JPH0448780B2 JP58094894A JP9489483A JPH0448780B2 JP H0448780 B2 JPH0448780 B2 JP H0448780B2 JP 58094894 A JP58094894 A JP 58094894A JP 9489483 A JP9489483 A JP 9489483A JP H0448780 B2 JPH0448780 B2 JP H0448780B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
hydration
mordenite
hydrogen
hours
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58094894A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59222432A (en
Inventor
Yoshiharu Okumura
Setsuo Kamyama
Hiroshi Furukawa
Katsuzo Kaneko
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.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
Application filed by Tonen Corp filed Critical Tonen Corp
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Priority to US06/610,045 priority patent/US4507512A/en
Priority to CA000455452A priority patent/CA1209590A/en
Priority to EP84303676A priority patent/EP0127486B1/en
Priority to DE8484303676T priority patent/DE3460298D1/en
Publication of JPS59222432A publication Critical patent/JPS59222432A/en
Publication of JPH0448780B2 publication Critical patent/JPH0448780B2/ja
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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
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

技術分野 本発明は、オレフインの水和方法に関し、更に
詳しくは特定の固体触媒及び特定の溶媒の存在
下、プロピレン、ブテン等のオレフインを水和し
て対応するアルコールを製造する方法に関する。 背景技術 従来からオレフインの水和用触媒は数多く知ら
れているが、生成物との分離、回収の容易さから
固体触媒を用いる試みがなされている。オレフイ
ンの水和反応の平衡は、一般に低温、高圧程有利
であるが、そのような反応条件にすることにより
反応系に存在することになる液体の水によつて、
従来公知の固体触媒、例えばシリカ、アルミナ、
シリカ・アルミナ、モルデナイト、ゼオライト
等、は活性が低下する傾向にあり、実用的ではな
い。 一方、スルホン化されたスチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体等の陽イオン交換樹脂を触媒とす
る水和方法も知られており、この触媒は液体の水
が存在する条件化で比較的高い水和活性を示す
が、工業的に望ましい反応速度を得るために反応
温度を、例えば120℃以上にするとスルホン酸基
が不可逆的に脱離し、触媒活性を大巾に低下する
と共に、脱離したスルホン酸基は装置を腐食する
原因となる。このような触媒活性が低下した触媒
は、通常の無機固体触媒でよく用いられる焼成に
よる再生は適用できないという問題がある。 このような状況下、最近特定の結晶性アルミノ
シリケートを触媒とするオレフインの水和方法で
提案されている(米国特許第4214107号明細書、
特開昭57−70828号公報)が、触媒活性が十分で
なく、依然として実用可能な水和法は実現してい
ない。 更に、固体触媒を用いた水和方法を、水和効率
の向上を計る目的から、溶媒の存在下で行う試み
が従来からなされており、溶媒としてスルホンを
含む溶液を用いる方法が知られている(特開昭53
−7605号、同57−108028号)。しかしながら、こ
れらの方法における固体触媒は、実質的には陽イ
オン交換樹脂を用いるものであり、依然として陽
イオン交換樹脂を用いることによる弊害は解消さ
れていない。 発明の要旨 発明の目的 本発明は、従来の固体触媒又は該固体触媒と溶
媒を用いたオレフインの水和方法にない高い触媒
活性を示す固体触媒を用いた水和方法を提供する
ことを目的とするものであり、本発明者らは鋭意
研究を続けてきた結果、特定のシリカ/アルミナ
比を持つ水素型モルデナイト若しくは水素型ゼオ
ライトYからなる水和触媒をスルホンの存在下を
用いることにより本発明の目的を達成し得ること
を見出して本発明を完成した。 発明の要旨 すなわち、本発明の要旨は、オレフインを水和
してアルコールを製造するに際し、シリカ/アル
ミナ(モル比)が20〜500の、第1表のX線回析
図を示す水素型モルデナイト若しくは第2表の線
回析図を示す水素型ゼオライトY及びスルホンの
存在下、オレフインを水和する方法にある。 水和触媒 本発明の水和方法で用いられる触媒は、特定の
シリカ/アルミナ比を持つ水素型モルデナイト又
は水素型ゼオライトYである(以下、これらを水
和触媒という。)。 モルデナイトは、天然に存在する以外に、合成
することができ、次式で示すように、そのシリ
カ/アルミナ(モル比)は10である。 0.5〜3.0M2/o0・Al2O3・10Sio2・0〜50H2O 〔式で、Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金
属、nは金属Mの原子価である。〕 本発明で用いられる水和触媒は、このようなモ
ルデナイトを脱アルカリ、酸抽出、水蒸気
処理を適度に組み合せて処理することにより、シ
リカ/アルミナ(モル比)を20〜500に高めた水
素型としたものである。 ここでいう脱アルカリとは、モルデナイト中に
含まれるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の一
部又は全部を水素イオンで置換することを意味
し、これによりいわゆる水素型モルデナイトとな
る。脱アルカリは、通常、天然モルデナイト又は
合成モルデナイトを水溶性アンモニウム塩、例え
ば塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸ア
ンモニウム、酢酸アンモニウム等の水溶液で処理
してモルデナイト中の上記金属カチオンをアンモ
ニウムイオンに変換した後に焼成して水素型に変
換するか、又は天然モルデナイト若しくは合成モ
ルデナイトを酸、例えば塩酸、硫酸、硝酸等の水
溶液等で処理してモルデナイト中の上記金属カチ
オンを水素イオンに変換することによつて達成さ
れる。但し、水素型モルデナイトは市販品が存在
し、又合成も可能であるから脱アルカリは必ずし
も必要でない。 酸抽出処理は、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の
鉱酸又は酢酸、ギ酸等の有機酸と接触させ、モル
デナイト中のアルミナを抽出するものである。上
記の酸との接触は、20〜120℃で1〜100時間行う
のが望ましい。酸抽出処理は、2回以上行つても
よい。なお、この酸抽出処理は、前記の脱アルカ
リ処理を兼ねることができる。脱アルカリ、酸抽
出処理によりモルデナイト中のアルカリ金属又は
アルカリ土類金属を金属酸化物として0.1重量%
以下とするのが望ましい。 酸抽出処理と組み合せることができる水蒸気処
理は、水蒸気の存在下、モルデナイトを150〜800
℃、望ましくは300〜700℃で、0.5〜5時間、望
ましくは1〜30時間加熱処理するものである。上
記の方法により、シリカ/アルミナ比を20〜500
とすることができるが、特にその比を30〜400と
したものが本発明において大きな効果を奏する。 本発明で用いられるモルデナイトは、下記の第
1表に示すX線回析図形を示す。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for hydrating olefins, and more particularly to a method for producing a corresponding alcohol by hydrating olefins such as propylene and butene in the presence of a specific solid catalyst and a specific solvent. BACKGROUND ART Although many catalysts for hydration of olefins have been known, attempts have been made to use solid catalysts for ease of separation and recovery from products. Generally speaking, the equilibrium of the hydration reaction of olefins is more favorable at lower temperatures and higher pressures;
Conventionally known solid catalysts, such as silica, alumina,
Silica/alumina, mordenite, zeolite, etc. tend to have lower activity and are not practical. On the other hand, hydration methods using cation exchange resins such as sulfonated styrene-divinylbenzene copolymers as catalysts are also known, and these catalysts have relatively high hydration activity in the presence of liquid water. However, if the reaction temperature is set to 120°C or higher to obtain an industrially desirable reaction rate, the sulfonic acid group will be irreversibly eliminated, greatly reducing the catalytic activity and reducing the sulfonic acid group that was eliminated. can cause corrosion of equipment. Catalysts with such reduced catalytic activity have a problem in that regeneration by calcination, which is often used with ordinary inorganic solid catalysts, cannot be applied. Under these circumstances, a method for hydrating olefin using a specific crystalline aluminosilicate as a catalyst has recently been proposed (U.S. Pat. No. 4,214,107,
(Japanese Patent Application Laid-open No. 70828/1983), but the catalyst activity is insufficient and a practical hydration method has not yet been realized. Furthermore, attempts have been made to perform hydration methods using solid catalysts in the presence of a solvent for the purpose of improving hydration efficiency, and methods using solutions containing sulfone as the solvent are known. (Unexamined Japanese Patent Publication 1973)
-7605, 57-108028). However, the solid catalysts used in these methods essentially use cation exchange resins, and the disadvantages of using cation exchange resins still remain unresolved. SUMMARY OF THE INVENTION OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydration method using a solid catalyst that exhibits high catalytic activity, which is not found in conventional methods for hydrating olefins using solid catalysts or solid catalysts and solvents. As a result of intensive research, the present inventors have found that the present invention can be achieved by using a hydration catalyst consisting of hydrogen type mordenite or hydrogen type zeolite Y having a specific silica/alumina ratio in the presence of sulfone. The present invention was completed by discovering that the object can be achieved. SUMMARY OF THE INVENTION That is, the gist of the present invention is to use hydrogen-type mordenite having a silica/alumina (molar ratio) of 20 to 500 and exhibiting the X-ray diffraction diagram shown in Table 1 when producing alcohol by hydrating olefin. Alternatively, there is a method in which olefin is hydrated in the presence of hydrogen type zeolite Y and sulfone, which show the line diffraction diagram shown in Table 2. Hydration Catalyst The catalyst used in the hydration method of the present invention is hydrogen type mordenite or hydrogen type zeolite Y having a specific silica/alumina ratio (hereinafter referred to as hydration catalyst). Mordenite can be synthesized in addition to existing naturally, and its silica/alumina (molar ratio) is 10, as shown by the following formula. 0.5-3.0M2 /o 0.Al2O3.10Sio2.0-50H2O [In the formula, M is an alkali metal or alkaline earth metal, and n is the valence of the metal M. ] The hydration catalyst used in the present invention is a hydrogen type with a silica/alumina (molar ratio) increased to 20 to 500 by treating such mordenite with an appropriate combination of dealkalization, acid extraction, and steam treatment. That is. Dealkalization here means replacing some or all of the alkali metals or alkaline earth metals contained in mordenite with hydrogen ions, resulting in so-called hydrogen-type mordenite. Dealkalization is usually carried out by treating natural mordenite or synthetic mordenite with an aqueous solution of a water-soluble ammonium salt, such as ammonium chloride, ammonium nitrate, ammonium sulfate, ammonium acetate, etc. to convert the metal cations in mordenite into ammonium ions, and then calcination. This can be achieved by converting the metal cations in mordenite into hydrogen ions, or by treating natural mordenite or synthetic mordenite with an acid, such as an aqueous solution of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, etc., to convert the metal cations in mordenite into hydrogen ions. However, hydrogen-type mordenite is commercially available and can be synthesized, so dealkalization is not necessarily necessary. The acid extraction treatment is to extract alumina in mordenite by bringing it into contact with a mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or phosphoric acid, or an organic acid such as acetic acid or formic acid. Contact with the above acid is preferably carried out at 20 to 120°C for 1 to 100 hours. The acid extraction treatment may be performed two or more times. Note that this acid extraction treatment can also serve as the above-mentioned dealkalization treatment. 0.1% by weight of alkali metals or alkaline earth metals in mordenite as metal oxides by dealkalization and acid extraction treatment
The following is desirable. Steam treatment, which can be combined with acid extraction treatment, reduces mordenite from 150 to 800 in the presence of steam.
C., preferably 300 to 700.degree. C., for 0.5 to 5 hours, preferably 1 to 30 hours. By the above method, the silica/alumina ratio is adjusted from 20 to 500.
However, a ratio of 30 to 400 is particularly effective in the present invention. The mordenite used in the present invention exhibits the X-ray diffraction pattern shown in Table 1 below.

【表】 他方、本発明で用いられる水和触媒の一つであ
るシリカ/アルミナ(モル比)が20〜500の水素
型ゼオライトYは、フアウジヤサイト系の合成ゼ
オライトであるゼオライトYからその中に含まれ
るアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属及びア
ルミニウムを抽出除去することによつて調製され
る。 脱アルカリ及び脱アルミニウムは、例えば四塩
化ケイ素を接触させることによつて達成される。
具体的には、ゼオライトYを300〜500℃で脱水、
乾燥した後、常温付近の温度から昇温させながら
四塩化ケイ素の蒸気と接触させる。最終的な温度
400〜600℃とするのが望ましい。こうすることに
より、脱アルカリ及びシリカ/アルミナ比を高め
ることができるが、シリカ/アルミナ比を一層高
めるには、前記の酸抽出処理、更に必要ならば水
蒸気処理を組み合せて施せばよい。ゼオライトY
中のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属量は
0.1重量%以下とするのが望ましく、又シリカ/
アルミナ比を、特に30〜400としたものを水和触
媒として用いると効果が大であり望ましい。 本発明で用いられる水素型ゼオライトYは、下
記の第2表に示すX線回析図を示す。
[Table] On the other hand, hydrogen-type zeolite Y with a silica/alumina (molar ratio) of 20 to 500, which is one of the hydration catalysts used in the present invention, is produced from zeolite Y, which is a synthetic zeolite based on faugiasite. It is prepared by extracting and removing alkali metals or alkaline earth metals and aluminum contained in Dealalization and dealumination are accomplished, for example, by contacting silicon tetrachloride.
Specifically, zeolite Y is dehydrated at 300 to 500℃,
After drying, it is brought into contact with silicon tetrachloride vapor while raising the temperature from around room temperature. final temperature
The temperature is preferably 400 to 600°C. By doing this, dealkalization and the silica/alumina ratio can be increased, but in order to further increase the silica/alumina ratio, the acid extraction treatment described above may be combined with a steam treatment if necessary. Zeolite Y
The amount of alkali metals or alkaline earth metals in
It is desirable that the amount is 0.1% by weight or less, and silica/
It is desirable to use an alumina ratio of 30 to 400 as a hydration catalyst because it is highly effective. The hydrogen type zeolite Y used in the present invention exhibits an X-ray diffraction diagram shown in Table 2 below.

【表】 スルホン 本発明で用い得るスルホンは非環状又は環状ス
ルホンである。それらを例示すると、非環状スル
ホンとしては、ジメチルスルホン、ジエチルスル
ホン、メチルエチルスルホン、ジプロピルスルホ
ン、ジブチルスルホン、ジピニルスルホン、スル
ホナール、トリオナール等が環状スルホンとして
は、スルホラン、アルキル置換スルホラン、例え
ば2−メチルスルホラン,3−メチルスルホラ
ン,3−プロピルスルホラン、3−ブチルスルホ
ラン,2−メチル−4−ブチルスルホラン等の他
3−スルホレン等が挙げられる。これらのスルホ
ンは常温で固体状のものが多く、通常は水に溶解
して用いられるが、場合によつてはメタノール、
エタノール等の低級アルコール或いは水和反応の
目的物たるアルコールに溶解して用いてもよい。
又、上気のスルホンは二種以上用いてもよい。 オレフイン 本発明で水和し得るオレフインは、線状、分岐
鎖状又は環状のものであり、未端オレフイン及び
内部オレフインが含まれる。適当なオレフインと
しては炭素数2〜12個、好ましくは炭素数2〜8
個のモノオレフインであり、例えばエチレン、プ
ロピレン,1−ブテン,2−ブテン、シソブテ
ン、ペンテン類、ヘキセン類、ヘプテン類、オク
テン類、キクロブテン、シクロペンテン、シクロ
ヘキセン、メチルシクロペンテン、メチルシクロ
ヘキセン、シクロオクテン、スチレン等が挙げら
れる。本発明は、特にエチレン、プロピレン、1
−ブテン、2−ブテン、ペンテン類、ヘキセン
類、シクロヘキセン等の炭素数2〜6個の線状の
アルフア著しくは内部モノオレフイン及び環状モ
ノオレフインの水和に有利である。上記のオレフ
インは混合物でも用いることができ又、非オレフ
イン化合物、例えばアルカン等との混合物も使用
可能である。 水和方法 本発明は、水和触媒及びスルホンの存在下、オ
レフインと水を反応させて、対応するアルコール
を製造するものである。水和反応は、固定床又は
流動床に水和触媒を存在させ、オレフインとスル
ホンを供給して回分的或いは連続的に行なわれ
る。 オレフインと水との接触割合は、オレフイン1
モル当り水1〜20モルが適している。スルホンは
通常水に溶解して用いられるが、その場合の両者
の使用割合は、水1容量部当りスルホン0.5〜30
容量部、好ましくは1〜20容量部である。反応温
度は、通常50〜300℃であり、特に100〜250℃が
望ましい。反応圧力は、反応系が液相又は気液混
相を保つ圧力が望ましく、通常5〜200Kg/cm2
ある。又反応時間は、反応型式が回分式の場合、
通常20分〜20時間であり、連続式の場合、通常液
時空間速度(LHSV)が0.1〜10容量/時間/容
量である。 この水和反応により、オレフインは水和されて
反応するアルコールになるが、本発明はプロピレ
ンからイソプロパノール,1−ブテン及び/又は
2−ブテンから第二級ブタノールを製造するのに
特に有用である。 発明の効果 本発明は、従来の無機固体酸を触媒として用
いた水和方法に比べ、高収率でアルコールが得ら
れる、イオン交換樹脂を触媒とした水和方法と
異なり水和音度に上限がなく、又酸成分の離の問
題も起らない、本発明で用いられる水和触媒は
無機固体酸の一般的再生法の一つである焼成が可
能であるので活性が劣化した場合は焼成により再
生できる、副反応生成物が殆んど生成せず高選
択率でアルコールが得られる等の効果を有してい
る。 実施例 以下、反発明を具体例により詳細に説明する。
なお例における%は断らない限り重量基準であ
る。 実施例1〜5比較例1〜2 水和触媒の調製 合成モルデナイト(米国ノートン社製、商品名
ゼオロン900Na)を、10%塩化アンモニウム水溶
液を該モルデナイト1g当り15c.c.用いて80℃で
1.5時間処理し、水溶液を取り除いた。上気処理
操作を更に3回行い、モルデナイトを十分洗浄
し、120℃で乾燥した後、空気中、600℃で3時間
焼成して、Na2O含有量0.1%、シリカ/アルミナ
(モル比)〔以下、S/Aという。〕10の水素型モ
ルデナイ(触媒A)を調製した。 上気の触媒Aを、12規定の塩酸を触媒A1g当
り15c.c.用いて90℃で20時間処理して、水溶液を除
去し、塩素イオンが検出されなくなる迄水洗し、
120℃で乾燥後、更に空気中600℃で3時間焼成し
てNa2O含有量0.04%、S/A31の水素型モルデ
ナイト(触媒B)を調製した。 触媒Aを、12規定の塩酸を触媒A1g当り15c.c.
用いて90℃で20時間処理して、水溶液を除去し
た。再びこの塩酸による処理を繰り返して、塩素
イオンが検出されなくなる迄水洗し、120℃で乾
燥後、更に空気中、600℃で3時間焼成して、
Na2O含有量0.03%、S/A50の水素型モルデナ
イト(触媒C)を調製した。 触媒Cを、水蒸気を10%含む熱空気で700℃、
3時間処理(水蒸気処理)し、次に12規定の塩酸
を用いて90℃で20時間処理し、更にこの塩酸処理
をもう一度行つた後、上気と同様にして水洗、乾
燥、焼成してNa2O含有量0.01%、S/A108の水
素型モルデナイト(触媒D)を調製した。 触媒Dを用いて、前記と同様の水蒸気処理と塩
酸抽出処理を繰り返すことによつて、シリカ/ア
ルミナ比を高めて触媒E(Na2O0.01%、S/A2
03)、触媒F(Na2O0.003%、S/A404)及び
触媒G(Na2O0.002%、S/A550)を調製した。 上気のように調製した水和触媒A〜Gは、いず
れも第1表に示すと同じX線回析図形を示すこと
からモルデナイト結晶構造は何んら変化がないこ
とが判明した。 オレフインの水和反応 撹拌機付ステンレス製オートクレーブ(容量
500ml)に、上気で調製した水和触媒C10ml(6.0
g)、スルホラン240ml、水60mlを入れ、更に1−
ブテン60ml(37g)を圧入し、140℃、40Kg/cm2
で5時間撹拌して水和反応を行つた。反応終了
後、オートクレーブを急冷し、未反応の1−ブテ
ンを除去して生成物を分析した結果、第二級ブタ
ノール(SBA)が7.3モル%の収率で生成してお
り、SBAの空時収率は70g/−触媒/時間で
あつた。又、SBAの選択率は99モル%であり、
副生成物として、ジsec−ブチルエーテル及びオ
クテンが極く僅か生成していた。 又、上気で得られた各触媒を用いて上気と同様
にして1−ブテンの水和反応を行い、それらの結
果を、第3表に示した。
[Table] Sulfone The sulfone that can be used in the present invention is an acyclic or cyclic sulfone. To illustrate, examples of acyclic sulfones include dimethylsulfone, diethylsulfone, methylethylsulfone, dipropylsulfone, dibutylsulfone, dipynylsulfone, sulfonal, and trional; examples of cyclic sulfones include sulfolane, alkyl-substituted sulfolane, and 2- Examples include methylsulfolane, 3-methylsulfolane, 3-propylsulfolane, 3-butylsulfolane, 2-methyl-4-butylsulfolane, and 3-sulfolene. Most of these sulfones are solid at room temperature and are usually used dissolved in water, but in some cases they are dissolved in methanol,
It may be used after being dissolved in a lower alcohol such as ethanol or the alcohol that is the target of the hydration reaction.
Moreover, two or more types of sulfones may be used. Olefin The olefin that can be hydrated in the present invention is linear, branched, or cyclic, and includes terminal olefins and internal olefins. A suitable olefin has 2 to 12 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms.
monoolefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 2-butene, perisobutene, pentenes, hexenes, heptenes, octenes, cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, methylcyclopentene, methylcyclohexene, cyclooctene, styrene. etc. The present invention particularly relates to ethylene, propylene, 1
Linear alphas having 2 to 6 carbon atoms, such as -butene, 2-butene, pentenes, hexenes, and cyclohexene, are particularly advantageous for hydration of internal monoolefins and cyclic monoolefins. The above-mentioned olefins can be used in mixtures, and also in mixtures with non-olefin compounds such as alkanes. Hydration Method In the present invention, an olefin and water are reacted in the presence of a hydration catalyst and a sulfone to produce a corresponding alcohol. The hydration reaction is carried out batchwise or continuously by providing a hydration catalyst in a fixed bed or fluidized bed and supplying olefin and sulfone. The contact ratio of olefin and water is olefin 1
1 to 20 moles of water per mole are suitable. Sulfone is usually used dissolved in water, and in that case the ratio of both is 0.5 to 30 sulfone per 1 volume part of water.
parts by volume, preferably 1 to 20 parts by volume. The reaction temperature is usually 50 to 300°C, preferably 100 to 250°C. The reaction pressure is preferably such that the reaction system maintains a liquid phase or a gas-liquid mixed phase, and is usually 5 to 200 kg/cm 2 . In addition, the reaction time is, if the reaction type is batchwise,
Usually, the time is 20 minutes to 20 hours, and in the case of a continuous type, the liquid hourly space velocity (LHSV) is usually 0.1 to 10 volume/hour/volume. This hydration reaction hydrates the olefin to the reacting alcohol, and the present invention is particularly useful for producing isopropanol from propylene, secondary butanol from 1-butene, and/or 2-butene. Effects of the Invention The present invention provides a higher yield of alcohol than the conventional hydration method using an inorganic solid acid as a catalyst, and unlike the hydration method using an ion exchange resin as a catalyst, there is no upper limit to the degree of hydration. Furthermore, the hydration catalyst used in the present invention can be calcined, which is one of the general regeneration methods for inorganic solid acids. It has the following effects: it can be regenerated, almost no side reaction products are produced, and alcohol can be obtained with high selectivity. Examples Hereinafter, the counterinvention will be explained in detail using specific examples.
Note that the percentages in the examples are based on weight unless otherwise specified. Examples 1 to 5 Comparative Examples 1 to 2 Preparation of hydration catalyst Synthetic mordenite (manufactured by Norton, USA, trade name Zeolon 900Na) was heated at 80°C using a 10% ammonium chloride aqueous solution at 15 c.c. per 1 g of the mordenite.
After processing for 1.5 hours, the aqueous solution was removed. The upper air treatment operation was performed three more times to thoroughly wash the mordenite, dry it at 120°C, and then calcinate it in air at 600°C for 3 hours to obtain a solution with Na 2 O content of 0.1% and silica/alumina (molar ratio). [Hereinafter referred to as S/A. ] 10 hydrogen-type mordenai (catalyst A) were prepared. Catalyst A in the upper air was treated with 12 N hydrochloric acid at 90°C for 20 hours using 15 c.c. per gram of catalyst A to remove the aqueous solution and washed with water until no chlorine ions were detected.
After drying at 120°C, it was further calcined in air at 600°C for 3 hours to prepare hydrogen type mordenite (catalyst B) with a Na2O content of 0.04% and S/A31. Add catalyst A to 15 c.c. of 12N hydrochloric acid per gram of catalyst A.
The aqueous solution was removed by treatment at 90°C for 20 hours. This treatment with hydrochloric acid was repeated again, washed with water until no chlorine ions were detected, dried at 120°C, and then baked in air at 600°C for 3 hours.
A hydrogen-type mordenite (catalyst C) with a Na2O content of 0.03% and S/A50 was prepared. Catalyst C was heated to 700℃ with hot air containing 10% water vapor.
Treated for 3 hours (steam treatment), then treated with 12N hydrochloric acid at 90°C for 20 hours, and then treated with hydrochloric acid once again, washed with water, dried, and calcined in the same manner as the upper air to remove Na. A hydrogen-type mordenite (catalyst D) with 2 O content of 0.01% and S/A108 was prepared. By repeating the same steam treatment and hydrochloric acid extraction treatment using catalyst D, the silica/alumina ratio was increased and catalyst E (Na 2 O 0.01%, S/A2
03), Catalyst F (0.003% Na2O, S/A404) and Catalyst G (0.002% Na2O, S/A550) were prepared. All of the hydration catalysts A to G prepared as above showed the same X-ray diffraction patterns as shown in Table 1, indicating that there was no change in the mordenite crystal structure. Hydration reaction of olefin Stainless steel autoclave with stirrer (capacity
500 ml), add 10 ml of hydration catalyst C (6.0
g), add 240ml of sulfolane and 60ml of water, and add 1-
Press 60ml (37g) of butene, 140℃, 40Kg/cm 2
The mixture was stirred for 5 hours to carry out a hydration reaction. After the reaction was completed, the autoclave was rapidly cooled, unreacted 1-butene was removed, and the product was analyzed. As a result, secondary butanol (SBA) was produced at a yield of 7.3 mol%, and the space-time of SBA was The yield was 70 g/-catalyst/hour. In addition, the selectivity of SBA is 99 mol%,
Very small amounts of di-sec-butyl ether and octene were produced as by-products. In addition, hydration reactions of 1-butene were carried out in the same manner as in the case using the respective catalysts obtained in the case of the above process, and the results are shown in Table 3.

【表】 実施例6〜10、比較例3 水和触媒の調製 ゼオライトY(ユニオン昭和社製、商品名SK−
40、Na2O含有量7.7%、S/A4)を石英管に充
填し、乾燥した窒素気流中380℃で2時間乾燥し
た後、室温迄冷却した。室温で四塩化ケイ素で飽
和された窒素ガスを、上気石英管にゼオライト
Y10g当り1分間250mlの割合で送りながら、4
℃/分の昇温速度で室温から昇温した。500℃に
達した後も、その温度で四塩化ケイ素を含むガス
を更に1時間供給した。次いで、石英管に窒素ガ
スを供給すると共にゼオライトYを冷却し、塩素
イオンが検出されなくなる迄水洗し、200℃で8
時間乾燥して、Na2O0.06%、S/A29の水素型
ゼオライトY(触媒I)を調製した。 他方、上気触媒Iの調製法において、500℃で
の四塩化ケイ素処理時間の1時間を1時間40分
(実施例7)又は2時間20分(実施例8)とした
以外は上気の同様にしてNa2O0.05%、S/A46
の水素型ゼオライトY(触媒J)及びNa2O0.02
%、S/A97の水素型ゼオライトY(触媒K)を
調製した。触媒Kを、1規定の塩酸を触媒K1g
当り20c.c.用いて80℃で8時間処理した後、塩素イ
オンが検出されなくなる迄水洗し、120℃で乾燥
することによつて、Na2O0.01%、S/A199の水
素型ゼオライトY(触媒L)を調製した。上気と
同様の塩酸処理を3回触媒Lに施した後、水洗、
乾燥してNa2O0.005%、S/A425の水素型ゼオ
ライトY(触媒M)を調製した。触媒Mを、1規
定塩酸を用いて80℃で8時間処理する操作を2回
行い、上気と同様にして水洗、乾燥して
Na2O0.004%、S/A547の水素型ゼオライトY
(触媒N)を調製した。更に、触媒調製の原料に
用いたゼオライトYを、10%−塩化アンモニウム
水溶液を該ゼオライト1g当り15c.c.用いて、実施
例1の触媒Aの調製法と同様にして脱アルカリ処
理並びに水洗、乾燥、焼成を行い、Na2O含有量
0.2%、S/A4の水素型ゼオライトY(触媒H)
を調製した。上記で得られた触媒H〜Nは、いず
れも第2表に示すX線回析図形を示すことから、
ゼオライトYの結晶構造を保持していることが判
つた。 オレフインの水和方法 上記で調製した各触媒を水和触媒として用い、
実施例2と同様にして1−ブテンの水和反応を行
つた。その結果を第4表に示す。
[Table] Examples 6 to 10, Comparative Example 3 Preparation of hydration catalyst Zeolite Y (manufactured by Union Showa Co., Ltd., trade name SK-
40, Na 2 O content 7.7%, S/A4) was filled into a quartz tube, dried at 380° C. for 2 hours in a stream of dry nitrogen, and then cooled to room temperature. Nitrogen gas saturated with silicon tetrachloride at room temperature is placed over the zeolite into a quartz tube.
While feeding at a rate of 250ml per minute per 10g of Y, 4
The temperature was raised from room temperature at a heating rate of °C/min. Even after the temperature reached 500°C, the gas containing silicon tetrachloride was supplied for another hour at that temperature. Next, while supplying nitrogen gas to the quartz tube, zeolite Y was cooled, washed with water until no chlorine ions were detected, and incubated at 200°C for 8
By drying for hours, hydrogen type zeolite Y (catalyst I) with 0.06% Na 2 O and S/A29 was prepared. On the other hand, in the preparation method of upper air catalyst I, except that the silicon tetrachloride treatment time at 500°C was 1 hour 40 minutes (Example 7) or 2 hours 20 minutes (Example 8) Similarly, Na2O0.05%, S/A46
of hydrogen-type zeolite Y (catalyst J) and Na 2 O0.02
%, S/A 97 hydrogen type zeolite Y (catalyst K) was prepared. Catalyst K, 1N hydrochloric acid, Catalyst K1g
After treatment at 80 ℃ for 8 hours using 20 c.c. Y (catalyst L) was prepared. After subjecting catalyst L to the same hydrochloric acid treatment as for the upper air three times, washing with water,
By drying, hydrogen type zeolite Y (catalyst M) containing 0.005% Na 2 O and S/A425 was prepared. Catalyst M was treated twice with 1N hydrochloric acid at 80°C for 8 hours, washed with water and dried in the same manner as above.
Hydrogen type zeolite Y with Na 2 O 0.004%, S/A547
(Catalyst N) was prepared. Furthermore, zeolite Y used as a raw material for catalyst preparation was subjected to dealkalization treatment and water washing in the same manner as the preparation method of catalyst A in Example 1 using a 10% ammonium chloride aqueous solution at 15 c.c. per gram of zeolite. Dry and calcinate to reduce Na 2 O content
0.2%, S/A4 hydrogen type zeolite Y (catalyst H)
was prepared. Since the catalysts H to N obtained above all exhibit the X-ray diffraction patterns shown in Table 2,
It was found that the crystal structure of zeolite Y was maintained. Olefin hydration method Using each catalyst prepared above as a hydration catalyst,
The hydration reaction of 1-butene was carried out in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 4.

【表】【table】

【表】 比較例 5 水和触媒の調製 結晶性アルミノシリケート(ZSM−5)を米
国特許第3965207号明細書に記載の方法に準じて
調製した。すなわち、195部の純水に7.4部の硫酸
アルミニウムを溶解させ、、更に26.5部の硫酸、
17.8部のテトロプロピルアンモニウムプロマイド
及び86部の塩化ナトリウムを添加して、硫酸アル
ミニウム溶液を調製した。この硫酸アルミニウム
溶液を142部の水と281部の3号水ガラス
(Na2O9.5%、SiO228.6%)の混合溶液に撹拌し
ながら添加、混合した。得られた混合物をステン
レス製オートクレーブに移し、撹拌しながら160
℃において20時間加熱保持した。結晶化した固体
生成物を水洗し、110℃で乾燥した後、600℃で3
時間空気中で焼成した。得られた固形物をX線分
析したところ、ZSM−5の結晶構造をしている
ことが判つた。 次いで、このZSM−5を1規定の塩化アンモ
ニウム水溶液を用いて90℃で10時間折した後、
110℃で乾燥した後、空気中で600℃、3時間焼成
することにより、Na2O0.01%、S/A111の水素
型ZSM−5(HZSM−5)を調製した。 オレフインの水和反応 上気で得られたHZSM−5を水和触媒として
用い、実施例2と同様にして1−ブテンの水和反
応を行つたところ、第二級ブタノールの収率0.8
モル%、空時収率8g/−触媒/時間の結果を
得たに過ぎなかつた。 比較例 6 ユニオン昭和社製モレキユラージーブ10X(カ
ルシウムX)を水和触媒として用い、実施例2と
同様にして1−ブテンの水和反応を行つたとこ
ろ、第二級ブタノールの収率は0.1モル%以下で
あつた。 比較例 7 シリカ・アルミナ(日揮社製、商品名N632−
HN、シリカ75%/アルミナ25%)を水和触媒と
して用い、実施例2と同様にして1−ブテンの水
和反応を行つたところ、第二級ブタノールの収率
は0.2モル%であつた。 比較例 8 実施例2で用いたモートクレーブに、触媒D10
ml(6.0g)、水100ml、1−ブテン60ml(37g)
を入れ、140℃で5時間撹拌して水和反応を行つ
た。反応生成物を分析したところ第二級ブタノー
ルを収率5.3モル%、空時収率50g/−触媒/
時間、選択率95%モル%であつた。 比較例 9 触媒Dの代りに触媒Jを用いる以外は、比較例
8と同様の水和反応を行つた。その結果第二級ブ
タノールの収率5.1モル%、空時収率50g/−
触媒/時間、選択率96モル%であつた。 実施例 11〜17 オレフイン、スルホン及び水和触媒の種類を変
えると共に反応条件を変えてオレフインの水和反
応を行つた。その結果を第5表に示した。
[Table] Comparative Example 5 Preparation of Hydration Catalyst Crystalline aluminosilicate (ZSM-5) was prepared according to the method described in US Pat. No. 3,965,207. That is, 7.4 parts of aluminum sulfate was dissolved in 195 parts of pure water, and further 26.5 parts of sulfuric acid,
An aluminum sulfate solution was prepared by adding 17.8 parts of tetrapropylammonium bromide and 86 parts of sodium chloride. This aluminum sulfate solution was added to and mixed with a mixed solution of 142 parts of water and 281 parts of No. 3 water glass (9.5% Na 2 O, 28.6% SiO 2 ) with stirring. The resulting mixture was transferred to a stainless steel autoclave and heated at 160 °C with stirring.
The mixture was heated and held at ℃ for 20 hours. The crystallized solid product was washed with water, dried at 110°C, and then heated at 600°C for 3
Baked in air for an hour. When the obtained solid was analyzed by X-ray, it was found that it had the crystal structure of ZSM-5. Next, this ZSM-5 was broken down at 90°C for 10 hours using a 1N ammonium chloride aqueous solution, and then
After drying at 110°C, hydrogen type ZSM-5 (HZSM-5) with 0.01% Na 2 O and S/A111 was prepared by baking in air at 600°C for 3 hours. Hydration reaction of olefin When the hydration reaction of 1-butene was carried out in the same manner as in Example 2 using HZSM-5 obtained in the upper atmosphere as a hydration catalyst, the yield of secondary butanol was 0.8.
Only a mol % and a space-time yield of 8 g/-catalyst/hour were obtained. Comparative Example 6 A hydration reaction of 1-butene was carried out in the same manner as in Example 2 using Union Showa Co., Ltd. molecular sieve 10X (calcium X) as a hydration catalyst, and the yield of secondary butanol was It was 0.1 mol% or less. Comparative example 7 Silica alumina (manufactured by JGC Corporation, product name N632−
When the hydration reaction of 1-butene was carried out in the same manner as in Example 2 using HN (75% silica/25% alumina) as a hydration catalyst, the yield of secondary butanol was 0.2 mol%. . Comparative Example 8 Catalyst D10 was added to the motorclave used in Example 2.
ml (6.0g), water 100ml, 1-butene 60ml (37g)
was added and stirred at 140°C for 5 hours to perform a hydration reaction. Analysis of the reaction product revealed that the yield of secondary butanol was 5.3 mol%, and the space-time yield was 50 g/-catalyst/
time, the selectivity was 95% mol%. Comparative Example 9 A hydration reaction similar to Comparative Example 8 was carried out except that Catalyst J was used instead of Catalyst D. As a result, the yield of secondary butanol was 5.1 mol%, and the space-time yield was 50 g/-
Catalyst/hour, selectivity was 96 mol%. Examples 11 to 17 Olefin hydration reactions were carried out by changing the types of olefin, sulfone, and hydration catalyst, and by changing the reaction conditions. The results are shown in Table 5.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 オレフインを水和してアルコールを製造する
に際し、シリカ/アルミナ(モル比)が20〜500
の、第1表のX線回析特性を示す水素型モルデナ
イト若しくは第2表のX線回析特性を示す水素型
ゼオライトY及びスルホンの存在下、オレフイン
を水和する方法。
1 When producing alcohol by hydrating olefin, the silica/alumina (molar ratio) is 20 to 500.
A method of hydrating olefin in the presence of hydrogen-type mordenite exhibiting the X-ray diffraction characteristics shown in Table 1 or hydrogen-type zeolite Y and sulfone exhibiting the X-ray diffraction characteristics shown in Table 2.
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