JPH0769604A - 過酸化水素の製造方法 - Google Patents

過酸化水素の製造方法

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JPH0769604A
JPH0769604A JP21743993A JP21743993A JPH0769604A JP H0769604 A JPH0769604 A JP H0769604A JP 21743993 A JP21743993 A JP 21743993A JP 21743993 A JP21743993 A JP 21743993A JP H0769604 A JPH0769604 A JP H0769604A
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JP
Japan
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hydrogen peroxide
catalyst
group metal
platinum group
producing hydrogen
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JP21743993A
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English (en)
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Hiromitsu Nagashima
広光 長島
Takeshi Tomita
健 富田
Masao Ishiuchi
征夫 石内
Michiya Kawakami
道也 河上
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 酸素と水素を反応媒体中で接触的に反応させ
て過酸化水素を製造する方法に於いて、ジルコニウム及
びアルミニウムのうち少なくとも一種以上の元素と白金
族金属とを担体上に同時に担持することにより調製され
た修飾白金族金属触媒を用いることを特徴とする過酸化
水素の製造方法。 【効果】 反応媒体である水溶液中にハロゲンイオンを
存在させる必要なく、高い水素選択率で高濃度の過酸化
水素が製造される。これにより従来法のような反応媒体
中に高濃度のハロゲンイオンが共存することにより生ず
る、反応容器の材質の問題やハロゲンイオンの共存によ
る触媒活性の低下等の問題点が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は反応媒体中で酸素と水素
を接触的に反応させ、過酸化水素を製造する改良された
方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明はハ
ロゲンイオン等の助触媒を含まない反応媒体中で、酸素
と水素を白金族触媒の存在下に反応させることにより過
酸化水素を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、工業的に行われている過酸化水素
の主な製造方法は、アルキルアンスラキノンを媒体とす
る自動酸化法である。この方法の問題点としては、アル
キルアンスラキノンの還元、酸化、生成した過酸化水素
の抽出分離及び精製そして濃縮等の多くの工程が必要で
ありプロセスが複雑となるために、装置費、運転費が大
きいという事が挙げられる。更には、アルキルアンスラ
キノンの劣化による損失、還元用触媒の活性の劣化等の
問題もある。これらの問題点を改善するために、上記製
造法以外の製造方法が試みられているが、その一つに、
反応媒体中で触媒を用いて、酸素と水素から直接的に過
酸化水素を製造する方法がある。例えば、白金族金属を
触媒として用い、酸素と水素から過酸化水素を製造する
方法が提案されており、かなりの濃度の過酸化水素が生
成する事が知られている(例えば、特公昭56-47121号、
特公昭55-18646号、特公平1-23401号、特開昭63-156005
号)。これらでは、いずれも反応媒体として酸や無機塩
を溶存させた水溶液を用いている。特に反応媒体中にハ
ロゲンイオンを含むことにより触媒の活性が抑制されて
過酸化水素生成反応の選択性が大幅に向上し、取得過酸
化水素の濃度が高くなることが示されている。特開昭63
-156005号公報には、白金族金属触媒を用い、硫酸酸性
水溶液中で加圧下酸素及び水素から過酸化水素を製造す
る方法に於いて、水溶液中に臭化物イオン等のハロゲン
イオンを共存させる事によって、選択的に高濃度の過酸
化水素を製造出来る事を示している。即ち従来の技術
は、酸素と水素を反応媒体中で接触的に反応させて過酸
化水素を高い選択率で取得するために、ハロゲンイオン
等の助触媒を用いて酸性水溶液中で反応を行うものであ
った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】反応媒体中で酸素と水
素を接触的に反応させ過酸化水素を製造する方法に於い
て、従来の公知技術では、実用的な濃度の過酸化水素を
得るためには反応媒体中に酸とハロゲンイオンを共存さ
せる必要があった。しかしながら、酸性反応媒体中に高
濃度のハロゲンイオンが存在する場合には、その取り扱
いにおいて使用できる装置の材質が制限され、その結
果、高価な耐蝕性の反応容器が必要となり経済的な問題
がある。更に、このような反応系においては触媒の活性
成分である白金族金属が反応媒体中に溶出するという問
題も生じる。特に、白金族金属の溶出量はハロゲンイオ
ンの濃度に対して比例的に増加する。この白金族金属成
分の溶出は触媒活性の低下及び触媒寿命の低減の原因と
なり、工業的な連続操作により過酸化水素を製造する場
合には、経済的に大きな問題となる。また、ハロゲンイ
オンの存在下で反応を行う方法は、製造された過酸化水
素からハロゲンイオンを除去するための精製工程が必要
である。この様に、従来の技術には種々の問題があっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、反応に悪
影響を及ぼさない窒素などの不活性ガスの存在下または
不存在下に白金族触媒を用いて反応媒体中で酸素と水素
を接触的に反応させて過酸化水素を製造する方法に於い
て、ハロゲンイオンを含まない反応媒体中で高濃度の過
酸化水素を得る製造方法の検討を続けた結果、ジルコニ
ウム及びアルミニウムのうち一種以上の元素で修飾した
白金族金属触媒を用いることにより、ハロゲンイオンを
含まない酸性水溶液を反応媒体として高濃度の過酸化水
素が得られることを見いだした。本発明は、酸素と水素
を反応媒体中で接触的に反応させて過酸化水素を製造す
る方法に於いて、触媒として、ジルコニウム及びアルミ
ニウムのうち少なくとも一種以上の元素と白金族金属と
を担体上に同時に担持することにより調製された修飾白
金族金属触媒を用いることを特徴とする過酸化水素の製
造方法である。本発明においては、ハロゲンイオンを含
まない酸性水溶液を反応媒体として使用することができ
る。
【0005】本発明における修飾白金族金属触媒の製造
法においては、ジルコニウム及びアルミニウムのうち少
なくとも一種以上の元素と白金族金属とを担体上に同時
に担持することが重要であり、たとえば、ジルコニウム
及びアルミニウムのうち一種以上の元素を含む化合物と
白金族金属の塩を同一の溶媒中に溶解させる等の方法に
より十分均一になるよう混合し、この混合物を担体上に
担持した後、これを焼成、還元処理することにより触媒
を調製する方法が採用される。なお、白金族元素金属を
予め担持した触媒にジルコニウムまたはアルミニウムを
担持させる方法、または、ジルコニウムまたはアルミニ
ウムを予め担持した触媒に白金族元素金属を担持させる
方法により得られる修飾白金族金属触媒は効果が出な
い。
【0006】用いられる白金族金属の塩としては、具体
的には、パラジウム、白金、ルテニウム、オスミウム、
ロジウム、イリジウムまたは金の塩、好ましくはパラジ
ウムまたは白金の硝酸塩、塩酸塩または酢酸塩などの
塩、パラジウムまたは白金のテトラアンミン錯体等の錯
体が挙げられる。前記白金族金属の担持量としては担体
に対して0.1〜10重量%、好ましくは、0.5〜5
重量%である。
【0007】ジルコニウム化合物あるいはアルミニウム
化合物としては、例えば、ジルコニウムまたはアルミニ
ウムの硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩または酢酸塩が挙げられ
る。本発明に於いて用いられる修飾白金族金属触媒中の
ジルコニウム及びアルミニウムの量としては重量比で白
金族金属の1/2倍量以上、好ましくは10倍量以上で
ある。本発明の触媒調製に用いる担体としては特別な制
限はなく、任意の触媒担体に対して前述の方法により白
金族金属とジルコニウム及びアルミニウムの化合物を担
持することが可能ではあるが、触媒の機械的強度あるい
は比表面積の点から、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸
化ジルコニウム、酸化チタン、ゼオライト、シリカ−ア
ルミナ、活性炭、イオン交換樹脂または吸着樹脂等の担
体を使用することが、本発明の効果が十分発揮されるの
で好ましい。
【0008】本発明の過酸化水素の製造における本発明
の触媒の使用量は通常、反応媒体1リットル当たり1グ
ラム以上が使用され、スラリー状で使用することもでき
る。反応媒体としては、水溶液が好ましく、特にハロゲ
ンイオンを含まない水溶液が使用でき、硫酸、硝酸また
は燐酸等のハロゲンイオンを含まない無機酸を添加した
水溶液が最も好適に使用される。また、過酸化水素分解
防止のための公知の安定剤、例えば、アミノトリ(メチ
レンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチリデン−1,1
−ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホ
スホン酸)、ピロリン酸またはこれらの塩等を反応媒体
に添加することは好ましい。本発明の修飾白金族触媒を
使用した場合の過酸化水素製造の反応条件としては、通
常、反応圧力3〜150kg/cm2 ・G、反応温度0
〜50℃、反応時間30分〜6時間の条件で実施され
る。
【0009】
【実施例】以下、実施例及び比較例によって本発明を更
に詳細に説明する。実施例中で用いられているガス組成
の分析値は、ガスクロマトグラフによる値である。ま
た、溶液中の過酸化水素濃度の測定は、硫酸酸性−過マ
ンガン酸カリウム溶液による滴定法により行った。 実施例1 修飾白金族触媒の調製を以下の方法により行った。即
ち、市販の二酸化チタン(TAYCA(株)製、アナタ
ーゼ型)10gを100mlの水に懸濁させた懸濁液中
に、市販の硝酸ジルコニウム(小宗化学薬品(株)製)
4.37gを50mlの水に溶解した水溶液と硝酸パラ
ジウム溶液の希釈液(石福金属興業社製、1g−Pd/
リットル)50mlの混合溶液を滴下した。滴下終了
後、この懸濁液をホットプレート上で蒸発・乾固し、さ
らに乾燥器中で110℃にて一昼夜乾燥した。その後、
空気気流中で500℃にて2時間焼成し、次いで水素気
流中で120℃にて1時間還元して触媒を得た。酸素と
水素より直接的に過酸化水素を製造する反応方法として
以下の操作を行った。内容積65mlのガラス容器に、
硫酸0.1mol/リットルとなるように調製した水溶
液10gを入れた。この水溶液に前述の方法で調製した
修飾白金族触媒50mgを加え、ガラス容器を100m
lの容積のオートクレーブに入れ、水素ガスが3.5容
積%、酸素ガスが35容積%、窒素ガスが61.5容積
%の組成からなる混合ガスで圧力テストを行った後、同
じ組成のガスで50kg/cm2 ・G迄加圧した。温度
を10℃に保ちながら2,000rpmで1時間攪拌し
た。攪拌終了後、水溶液中の過酸化水素濃度は0.28
重量%、水素選択率は44%であった。水素選択率は次
式によって計算した。
【数1】水素選択率(%)=[(反応により生成した過
酸化水素の量 mol )÷(消費された水素量から算出し
た過酸化水素の理論生成量 mol )]×100
【0010】実施例2 修飾白金族触媒調製に際して、市販の二酸化チタン(T
AYCA(株)製、アナターゼ型)10gの代わりに市
販の酸化アルミニウム(水沢化学(株)製、活性アルミ
ナ)10gを用いたことを除き、実施例1と同様の操作
を行い触媒調製および反応を行った。1時間の攪拌終了
後、水溶液中の過酸化水素濃度は0.29重量%であ
り、水素選択率は41%であった。
【0011】実施例3 修飾白金族触媒調製に際して、市販の硝酸ジルコニウム
4.37gの代わりに市販の硝酸アルミニウム(小宗化
学薬品(株)製)20.85gを用いたことを除き、実
施例1と同様の操作を行い触媒調製および反応を行っ
た。1時間の攪拌終了後、水溶液中の過酸化水素濃度は
0.23重量%であり、水素選択率は20%であった。
【0012】実施例4 修飾白金族触媒調製に際して、担体として市販の二酸化
チタンの代わりに市販の酸化ジルコニウム(小宗化学薬
品(株)製)を用いたことを除き、実施例3と同様の操
作を行い触媒調製および反応を行った。1時間の攪拌終
了後、水溶液中の過酸化水素濃度は0.20重量%であ
り、水素選択率は20%であった。
【0013】実施例5 修飾白金族触媒調製に際して、市販の硝酸ジルコニウム
4.37gを溶解した水溶液の代わりに市販の硝酸ジル
コニウム2.19gと市販の硝酸アルミニウム10.4
3gを溶解した水溶液を用いたことを除き、実施例1と
同様の操作を行い触媒調製および反応を行った。1時間
の攪拌終了後、水溶液中の過酸化水素濃度は0.25重
量%であり、水素選択率は32%であった。
【0014】実施例6 反応溶液として、硫酸0.1mol/リットルとなるよ
うに調製した水溶液10gの代わりに50ppmのエチ
レンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)および0.
1mol/リットルの硫酸を含む水溶液10gを用いた
ことを除き、実施例1と同様の操作を行い触媒調製およ
び反応を行った。1時間の攪拌終了後、水溶液中の過酸
化水素濃度は0.32重量%であり、水素選択率は50
%であった。
【0015】 比較例1(実施例1、3、5、6に対する) 白金族触媒調製に際して、市販の硝酸ジルコニウムを用
いずに二酸化チタン担体にパラジウムのみを担持したこ
とを除き、実施例1と同様の操作を行い触媒調製および
反応を行った。1時間の攪拌終了後水溶液中の過酸化水
素濃度は0.00重量%であり、水素選択率は0%であ
った。
【0016】比較例2(実施例2に対する) 白金族触媒調製に際して、二酸化チタンの代わりに酸化
アルミニウムを用いたことを除き、比較例1と同様の操
作を行い触媒調製および反応を行った。1時間の攪拌終
了後水溶液中の過酸化水素濃度は0.00重量%であ
り、水素選択率は0%であった。
【0017】比較例3(実施例4に対する) 白金族触媒調製に際して、二酸化チタンの代わりに酸化
ジルコニウムを用いたことを除き、比較例1と同様の操
作を行い触媒調製および反応を行った。1時間の攪拌終
了後水溶液中の過酸化水素濃度は0.00重量%であ
り、水素選択率は0%であった。
【0018】
【発明の効果】本発明により、反応媒体である水溶液中
にハロゲンイオンを存在させなくとも選択的に高濃度の
過酸化水素が製造できる。よって、本発明により従来法
のような反応媒体中に高濃度のハロゲンイオンが共存す
ることにより生ずる、反応容器の材質の問題やハロゲン
イオンの共存による触媒活性の低下等の種々の問題点が
解決される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河上 道也 東京都葛飾区新宿6丁目1番1号 三菱瓦 斯化学株式会社東京研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素と水素を反応媒体中で接触的に反応
    させて過酸化水素を製造する方法に於いて、触媒とし
    て、ジルコニウム及びアルミニウムのうち少なくとも一
    種以上の元素と白金族金属とを担体上に同時に担持する
    ことにより調製された修飾白金族金属触媒を用いること
    を特徴とする過酸化水素の製造方法。
  2. 【請求項2】 白金族金属がパラジウムである請求項1
    記載の過酸化水素の製造方法。
  3. 【請求項3】 反応媒体がハロゲンイオンを含まない酸
    性水溶液である請求項1記載の過酸化水素の製造方法。
  4. 【請求項4】 反応媒体が過酸化水素の安定剤を含む酸
    性水溶液である請求項1記載の過酸化水素の製造方法。
  5. 【請求項5】 過酸化水素の安定剤がアミノトリ(メチ
    レンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチリデン−1,1
    −ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホ
    スホン酸)、ピロリン酸、およびこれらの塩からなる群
    から選ばれた少なくとも一種である請求項4記載の過酸
    化水素の製造方法。
  6. 【請求項6】 担体が、酸化アルミニウム、酸化珪素、
    酸化ジルコニウム、酸化チタン、ゼオライト、シリカ−
    アルミナ、活性炭、イオン交換樹脂および吸着樹脂から
    なる群から選ばれた少なくとも1種である請求項1記載
    の過酸化水素の製造方法。
JP21743993A 1993-09-01 1993-09-01 過酸化水素の製造方法 Pending JPH0769604A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3511295A1 (en) 2018-01-15 2019-07-17 Univerza V Ljubljani Method for preparation of isotopically labeled hydrogen peroxide

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3511295A1 (en) 2018-01-15 2019-07-17 Univerza V Ljubljani Method for preparation of isotopically labeled hydrogen peroxide

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