JPH0940609A - Method for producing methyl formate - Google Patents

Method for producing methyl formate

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JPH0940609A
JPH0940609A JP7190822A JP19082295A JPH0940609A JP H0940609 A JPH0940609 A JP H0940609A JP 7190822 A JP7190822 A JP 7190822A JP 19082295 A JP19082295 A JP 19082295A JP H0940609 A JPH0940609 A JP H0940609A
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methanol
reaction
carbon monoxide
methyl formate
catalyst
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JP7190822A
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Japanese (ja)
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Hideji Ebata
秀司 江端
Futoshi Ikoma
太志 生駒
Mikio Yoneoka
幹男 米岡
Atsushi Okamoto
淳 岡本
Kenji Nakamura
賢司 中村
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】メタノールと一酸化炭素からギ酸メチルを工業
的に有利に製造する。 【構成】トリアルキル置換窒素原子の導入された第四級
アンモニウム基からなる陰イオン交換基を有する強塩基
性陰イオン交換樹脂触媒存在下で、メタノールと一酸化
炭素を反応させる。
(57) Abstract: Methyl formate is industrially advantageously produced from methanol and carbon monoxide. [Structure] Methanol is reacted with carbon monoxide in the presence of a strongly basic anion exchange resin catalyst having an anion exchange group consisting of a quaternary ammonium group having a trialkyl-substituted nitrogen atom introduced therein.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はメタノールと一酸化炭素
とからギ酸メチルを製造する方法に関するものである。
ギ酸メチルは、ギ酸、ホルムアミド、各種カルボン酸エ
ステル類、有機化合物の合成原料および溶剤等に利用さ
れる工業上重要な有機化学品の一つである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing methyl formate from methanol and carbon monoxide.
Methyl formate is one of industrially important organic chemicals used as formic acid, formamide, various carboxylic acid esters, raw materials for synthesizing organic compounds, solvents and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】ギ酸メチルの製造法としては、ギ酸とメ
タノールのエステル化、亜硝酸メチルの分解、ホルムア
ルデヒドの2量化、メタノールの酸化、水素と一酸化炭
素からの直接合成、メタノールの一酸化炭素によるカル
ボニル化、メタノールの脱水素等の方法が知られてい
る。この中で工業的に実用化されている方法は古くから
実施されているメタノールのカルボニル化法とメタノー
ルの脱水素法である。
Methyl formate is produced by esterification of formic acid and methanol, decomposition of methyl nitrite, dimerization of formaldehyde, oxidation of methanol, direct synthesis from hydrogen and carbon monoxide, and carbon monoxide of methanol. Methods such as carbonylation with methanol and dehydrogenation of methanol are known. Among them, the methods industrially put to practical use are the carbonylation method of methanol and the dehydrogenation method of methanol which have been practiced for a long time.

【0003】メタノールの脱水素法は最近実用化された
新しい方法で、新規な高選択性触媒開発により実用化さ
れ、その触媒特許としては、特開平3−151047
号、特開昭58−163444号等が挙げられる。メタ
ノールのカルボニル化法は欧米で古くから実施されてお
り、現在もギ酸メチル製造の主要な製造方法として知ら
れている。この反応で用いられる触媒としては、金属ア
ルコキシド、DBU(ジアザビシクロウンデセン)等の
強塩基触媒、あるいは遷移金属カルボニル等が知られて
いる。
The methanol dehydrogenation method is a new method that has recently been put into practical use, and it has been put into practical use by developing a new highly selective catalyst.
And JP-A-58-163444. The carbonylation method of methanol has been practiced in Europe and the United States for a long time, and is still known as the main production method of methyl formate. Known catalysts used in this reaction include metal alkoxides, strong base catalysts such as DBU (diazabicycloundecene), and transition metal carbonyls.

【0004】金属アルコキシド触媒の例としては、アル
カリ金属のアルコキシドを用い、温度60〜130℃、
圧力40〜200atmで反応させることが知られてい
る〔工化誌、59巻 871〜875 頁 (1956年) 〕。金属アル
コキシド触媒は、一酸化炭素ガス中に水素が共存しても
良いが、原料メタノール及び一酸化炭素中の水分や二酸
化炭素は触媒毒となり、触媒は失活すると共に消費を伴
うため水分や二酸化炭素を極力少なくする必要があり、
精製系は重要な工程となる。金属アルコキシドを用いる
方法は、ギ酸メチル選択率も高く実際に工業的に行われ
ている方法であるが、より有利に進めるため反応方法や
反応器形状、プロセス等を含め多くの提案もされてい
る。
As an example of the metal alkoxide catalyst, an alkali metal alkoxide is used, and the temperature is 60 to 130 ° C.
It is known to react at a pressure of 40 to 200 atm [Kokaika, Vol. 59, pp. 871-875 (1956)]. In the metal alkoxide catalyst, hydrogen may coexist in carbon monoxide gas, but the water and carbon dioxide in the raw material methanol and carbon monoxide become catalyst poisons, and the catalyst is deactivated and consumes water and carbon dioxide. It is necessary to reduce carbon as much as possible,
The purification system is an important step. The method using a metal alkoxide is a method that is actually industrially performed because of high methyl formate selectivity, but many proposals including a reaction method, a reactor shape, a process, etc. have been made in order to proceed more favorably. .

【0005】DBU等の強塩基触媒については日化誌 1
977,No.4,457〜465 頁に、メチルセロソルブ溶媒を用い
DBUを触媒として圧力170〜400atm、温度4
5〜200℃で実験が行われている。また金属カルボニ
ル触媒についてはジヤーナルオブ モレキュラー キャ
タリシス (Journal of Molecular Catalysis) 45(198
8),235〜246 頁に、ルテニウムのヒドリドカルボニウム
触媒がアルコールのカルボニル化によるギ酸エステル合
成に有効であるとしている。この触媒は第一アルコール
に有効であるが、第二、第三アルコールには適当でな
い。
Nikkan 1 for strong base catalysts such as DBU
977, No. 4, pp. 457-465, using methyl cellosolve solvent with DBU as catalyst, pressure 170-400 atm, temperature 4
Experiments are conducted at 5-200 ° C. For metal carbonyl catalysts, see Journal of Molecular Catalysis 45 (198).
8), pp. 235-246, states that ruthenium hydridocarbonium catalysts are effective for the synthesis of formate esters by the carbonylation of alcohols. This catalyst is effective for primary alcohols, but not for secondary and tertiary alcohols.

【0006】以上に示した例はいずれも均一触媒系での
反応であるが、不均一触媒系の例として、イオン交換樹
脂触媒を使用した例がある。米国特許第4,100,3
60号には、強塩基性陰イオン交換樹脂を用いて0〜2
00℃、100〜5,000psi.の条件下で反応さ
せる方法を提供している。しかし、この方法による流通
反応では反応率が低く実用的でない。
Although all of the above-mentioned examples are reactions in a homogeneous catalyst system, there is an example in which an ion exchange resin catalyst is used as an example of a heterogeneous catalyst system. U.S. Pat. No. 4,100,3
No. 60 uses a strong basic anion exchange resin to give 0-2.
00 ° C., 100-5,000 psi. It provides a method of reacting under the conditions of. However, the flow reaction by this method has a low reaction rate and is not practical.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の均一系触媒での
反応では、溶液中の触媒濃度が均一であり、反応が均等
に起こる利点がある。しかし触媒を含む溶液から反応生
成物であるギ酸メチルおよび未反応メタノールと触媒溶
液との分離が難しい。多くの場合、これらを含む混合溶
液と触媒溶液を分離するには、蒸留等の操作による方法
が一般であるが、多くの熱エネルギーを要すること、触
媒によっては蒸留等の加熱操作で触媒が変化、変質する
恐れがあること等が問題となっている。また均一系触媒
での反応では原料メタノールおよび原料一酸化炭素ガス
中の不純物の影響を受け易く、特に水分、二酸化炭素は
触媒と反応して不溶性の物質に変化して分離不可能にな
ったり、或いはギ酸を副生し、触媒の損失だけでなく運
転操作そのものができなくなる。この影響を無くするに
は原料メタノール、原料一酸化炭素を徹底的に精製する
ことが必要であるが、複雑な工程と大量のエネルギーを
必要とし、工業化の障害となる。米国特許第4,10
0,360号にイオン交換樹脂を触媒としたメタノール
と一酸化炭素とからのギ酸メチル製造法が提案されてい
る。それによれば、陰イオン交換樹脂はポリ(スチレン
ジビニルベンゼン)で、Rが炭素数1〜4のアルキル基
か炭素数1〜2のOH置換されたアルキル基からなるN
3 である交換基を有する樹脂である。しかしながら、
この方法では実施例で見る限り反応圧力が高いにも拘ら
ず反応成績が低く充分であるとはいえない。
The reaction with the above homogeneous catalyst has the advantage that the catalyst concentration in the solution is uniform and the reaction occurs uniformly. However, it is difficult to separate the reaction solution, methyl formate and unreacted methanol, from the catalyst solution from the catalyst solution. In many cases, a method such as distillation is generally used to separate the mixed solution containing them and the catalyst solution, but a large amount of heat energy is required, and some catalysts change due to heating such as distillation. However, there is a problem that it may be altered. Further, in the reaction with a homogeneous catalyst, it is easily affected by impurities in the raw material methanol and the raw material carbon monoxide gas, and in particular, water and carbon dioxide react with the catalyst to change into an insoluble substance and become inseparable, Alternatively, formic acid is produced as a by-product, and not only the catalyst loss but also the operation itself cannot be performed. In order to eliminate this effect, it is necessary to thoroughly purify the raw material methanol and the raw material carbon monoxide, but it requires complicated steps and a large amount of energy, which is an obstacle to industrialization. US Patent 4,10
No. 0,360 proposes a method for producing methyl formate from methanol and carbon monoxide using an ion exchange resin as a catalyst. According to this, the anion exchange resin is poly (styrenedivinylbenzene), and R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an OH-substituted alkyl group having 1 to 2 carbon atoms.
It is a resin having an exchange group of R 3 . However,
According to this method, although the reaction pressure is high, the reaction results are low and it cannot be said that this method is sufficient.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上の如く均一系触媒で
の反応ではプロセスが複雑となり、大量のエネルギーを
必要とする。かかる状況の中で、発明者らは触媒との分
離が容易で、熱エネルギー的にも有利な不均一系触媒の
方が工業的に適していると考え、触媒について鋭意研究
した結果、トリアルキル置換窒素原子の導入された強塩
基性陰イオン交換樹脂を用いることにより温和な反応条
件で工業的に有利にギ酸メチルが得られることを見出
し、本発明に到達した。すなわち本発明は、トリアルキ
ル置換窒素原子の導入された第四級アンモニウム基から
なる陰イオン交換基を有する強塩基性陰イオン交換樹脂
触媒存在下で、メタノールと一酸化炭素を反応させるこ
とを特徴とするギ酸メチルの製造方法である。
As described above, the reaction with a homogeneous catalyst complicates the process and requires a large amount of energy. Under such circumstances, the inventors thought that a heterogeneous catalyst, which is easy to separate from the catalyst and is advantageous in terms of thermal energy, is industrially more suitable. The inventors have found that methyl formate can be industrially advantageously obtained under mild reaction conditions by using a strongly basic anion exchange resin having a substituted nitrogen atom introduced, and have reached the present invention. That is, the present invention is characterized by reacting methanol and carbon monoxide in the presence of a strongly basic anion exchange resin catalyst having an anion exchange group consisting of a quaternary ammonium group having a trialkyl-substituted nitrogen atom introduced. And a method for producing methyl formate.

【0009】本発明における原料メタノールは工業用グ
レードがそのまま使用することができる。しかし使用に
先だって乾燥剤を用いるなどして、メタノール中の水分
を極力少なくすることが好ましい。原料の一酸化炭素
は、その他のガスとして、水素、窒素等の本反応に不活
性なガスを含有することは差し支えないが、一酸化炭素
濃度が低すぎる場合には反応時の一酸化炭素分圧を維持
するために全圧力を高くする必要があるので、原料ガス
中の一酸化炭素濃度は20%以上が好ましい。二酸化炭
素、水分は反応に悪影響を与えるので、原料の一酸化炭
素は脱湿、脱炭酸等のガス精製工程を通してから使用す
ることが好ましい。
The raw material methanol in the present invention can be used as it is as an industrial grade. However, it is preferable to minimize the water content in methanol by using a desiccant prior to use. Although carbon monoxide as a raw material may contain, as other gas, an inert gas such as hydrogen and nitrogen in the main reaction, but if the carbon monoxide concentration is too low, the carbon monoxide content during the reaction may be reduced. Since it is necessary to increase the total pressure to maintain the pressure, the carbon monoxide concentration in the raw material gas is preferably 20% or more. Since carbon dioxide and water adversely affect the reaction, it is preferable to use the raw material carbon monoxide after it has been subjected to a gas purification process such as dehumidification and decarbonation.

【0010】本発明の反応においてメタノールと一酸化
炭素のモル比は理論的には1:1であるが、一酸化炭素
が過剰な条件が有利であり、該モル比は1:1〜100
である。未反応一酸化炭素の循環再使用を考えると該モ
ル比は1:1.2〜50とすることが好ましい。反応器
または反応管から分離された未反応一酸化炭素は、反応
系に循環することができる。メタノールと一酸化炭素の
反応温度は0〜150℃であり、イオン交換樹脂自身の
耐熱温度により制限を受けるので通常100℃までの範
囲が選択される。反応圧力は5〜200 kg/cm2 であ
り、好ましくは10〜100 kg/cm2 である。
In the reaction of the present invention, the molar ratio of methanol to carbon monoxide is theoretically 1: 1; however, it is advantageous under the condition of excess carbon monoxide, and the molar ratio is 1: 1 to 100.
It is. Considering the recycling and reuse of unreacted carbon monoxide, the molar ratio is preferably 1: 1.2 to 50. Unreacted carbon monoxide separated from the reactor or reaction tube can be circulated to the reaction system. The reaction temperature of methanol and carbon monoxide is 0 to 150 ° C., and is limited by the heat resistant temperature of the ion exchange resin itself, so a range of up to 100 ° C. is usually selected. The reaction pressure is 5 to 200 kg / cm 2 , preferably 10 to 100 kg / cm 2 .

【0011】本発明においてメタノールと一酸化炭素の
反応の方法はとくに制限されるものではなく、内部撹拌
装置を有する槽型反応器を用いて回分方式、原料の一酸
化炭素あるいはメタノールを供給しながら行う半回分方
式いずれも可能である。またイオン交換樹脂触媒を管型
反応器に充填し、反応管上部から一酸化炭素とメタノー
ルを並流で連続供給するトリクルベッド式、下部からメ
タノールを連続供給し、並流もしくは向流で一酸化炭素
を連続供給する方式、管型反応管で反応管出口反応液の
一部を循環して新規供給メタノールとともに供給する循
環方式等いずれも実施できる。これらの方法により反応
器また反応管からは触媒と分離されたメタノールとギ酸
メチル混合物が得られ、蒸留によりによりギ酸メチルを
分離した後、回収されたメタノールを反応原料として循
環することができる。
In the present invention, the method of reacting methanol with carbon monoxide is not particularly limited, and a tank type reactor having an internal stirrer is used in a batch system while feeding carbon monoxide or methanol as a raw material. Any of the semi-batch methods can be used. A tubular reactor is filled with an ion-exchange resin catalyst, and a trickle bed system in which carbon monoxide and methanol are continuously supplied from the upper part of the reaction tube in parallel flow, and methanol is continuously supplied from the lower part of the reaction tube in parallel or countercurrent A method of continuously supplying carbon, a method of circulating a part of the reaction solution at the exit of the reaction tube in a tubular reaction tube and supplying it with newly supplied methanol, or the like can be implemented. By these methods, a mixture of methanol and methyl formate separated from the catalyst can be obtained from the reactor or reaction tube, and methyl formate can be separated by distillation, and then the recovered methanol can be circulated as a reaction raw material.

【0012】一般にイオン交換樹脂は多くの種類が存在
する。強塩基性を有する四級のものにはI型及びII型が
あり、官能基の種類にとって異なる。I型は窒素原子に
四つのメチル基が配位したものであり、II型はその四つ
のうちの一つがエタノール基に置換されたものである。
それらは酸性側、アルカリ性側いずれの溶液でも解離
し、イオン交換能を持つ。本発明ではI型の強塩基性イ
オン交換樹脂を用いるものである。
Generally, there are many kinds of ion exchange resins. The strongly basic quaternary type includes type I and type II, which differ depending on the type of functional group. Type I has four methyl groups coordinated to the nitrogen atom, and type II has one of the four substituted with an ethanol group.
They dissociate in both acidic and alkaline solutions and have an ion exchange capacity. In the present invention, a type I strong basic ion exchange resin is used.

【0013】本発明によるイオン交換樹脂は陰イオン交
換基が第四アンモニウム基のうちトリアルキル置換窒素
原子を導入した強塩基陰イオン交換樹脂であり、これに
該当するものとしてはバイエル製レバチットM504、
レバチットAP247、レバチットMP500、三菱化
学製ダイヤイオンSA11A、オルガノ製オルガノXT
5021等が挙げられる。このイオン交換樹脂は、通常
塩素で中和された状態(塩素型)で存在していることか
ら、OH型の塩基性発現にあたっては水酸化アルカリ水
溶液による再生処理を施してから使用する。本反応は平
衡反応であり、生成するギ酸メチルは原料のメタノール
よりも低沸点物であるから、生成したギ酸メチルを蒸留
で系外に連続的に抜き出し平衡を崩しながら行う反応蒸
留を採用することもできる。この方式を採用すれば高い
反応率で容易にギ酸メチルを得ることができる。
The ion-exchange resin according to the present invention is a strong base anion-exchange resin having an anion-exchange group introduced with a trialkyl-substituted nitrogen atom among quaternary ammonium groups, which corresponds to Bayer's Levatit M504,
Levacit AP247, Levatit MP500, Mitsubishi Chemical Diaion SA11A, Organo Organo XT
5021 and the like. Since this ion exchange resin usually exists in a state of being neutralized with chlorine (chlorine type), it is used after being subjected to a regeneration treatment with an aqueous alkali hydroxide solution in order to express the basicity of the OH type. This reaction is an equilibrium reaction, and the methyl formate that is produced has a lower boiling point than the raw material methanol.Therefore, adopt the reactive distillation in which the produced methyl formate is continuously extracted by distillation outside the system while disrupting the equilibrium. You can also If this method is adopted, methyl formate can be easily obtained with a high reaction rate.

【0014】[0014]

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。但し本発明はこれらの実施例で制限されるも
の。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is limited to these examples.

【0015】実施例1〜8 内容積100mlのステンレス製オートクレーブに所定
量のイオン交換樹脂及びメタノール(三菱瓦斯化学製、
モレキュラュシーブで乾燥したもの)を充填した。オー
トクレーブの蓋を締めて、内部を窒素ガスで充分に置換
するとともに漏れのないことを確かめた。次いでオート
クレーブに一酸化炭素を所定圧力まで充填した。これを
外部から加熱できる振盪台に設置し、振盪しながら所定
温度に加熱した。2時間振盪しながら反応させた後、オ
ートクレーブを振盪台から取り外し、水に漬けて冷却し
た。オートクレーブのバルブを開いて内部ガスを徐々に
パージし、ガス量を計量するとともに組成を分析した。
オートクレーブ圧力が大気と同圧になったら蓋を開けて
内容物を取り出し、秤量したのち分析した。反応条件と
結果を表1に示す。ガスクロマトグラフでの分析結果で
は各実施例で原料のメタノールと生成物のギ酸メチル以
外は検出されなかった。なお用いたイオン交換樹脂は実
施例1〜5ではバイエル製レバチットM504、実施例
6ではレバチットAP247、実施例7では三菱化学製
ダイヤイオンSA11A、実施例8ではオルガノ製オル
ガノXT5021である。
Examples 1 to 8 A predetermined amount of ion exchange resin and methanol (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.
Molecular sieve dried). The lid of the autoclave was closed, the inside was sufficiently replaced with nitrogen gas, and it was confirmed that there was no leakage. Then, the autoclave was filled with carbon monoxide to a predetermined pressure. This was placed on a shaking table that can be heated from the outside, and heated to a predetermined temperature while shaking. After reacting with shaking for 2 hours, the autoclave was removed from the shaking table, immersed in water and cooled. The internal gas was gradually purged by opening the autoclave valve, the gas amount was measured, and the composition was analyzed.
When the autoclave pressure became the same as the atmospheric pressure, the lid was opened and the contents were taken out, weighed and analyzed. Table 1 shows the reaction conditions and the results. As a result of analysis by a gas chromatograph, in each example, only methanol as a raw material and methyl formate as a product were not detected. The ion-exchange resins used were Revert M504 manufactured by Bayer in Examples 1 to 5, Revatit AP247 manufactured in Example 6, DIAION SA11A manufactured by Mitsubishi Chemical in Example 7, and Organo XT5021 manufactured by Organo in Example 8.

【0016】[0016]

【表1】 実施例 1 2 3 4 5 6 7 8 樹脂量(g) 0.56 0.56 0.56 1.12 0.56 0.57 0.65 0.51 メタノール 仕込量(mmol) 340 350 344 383 342 361 357 331 CO充填 圧力(kg/cm2 G) 90 50 20 50 50 50 50 50反応温度 (℃) 60 60 60 60 40 60 60 60 ギ酸メチル収率(mol%) 56.6 24.9 9.2 32.3 6.9 16.8 17.9 15.3 [Table 1] Example 1 2 3 4 5 6 7 8 Resin amount (g) 0.56 0.56 0.56 1.12 0.56 0.57 0.65 0.51 Methanol charge amount (mmol) 340 350 344 383 342 361 357 331 CO filling pressure (kg / cm 2 G ) 90 50 20 50 50 50 50 50 Reaction temperature (℃) 60 60 60 60 40 60 60 60 Methyl formate yield (mol%) 56.6 24.9 9.2 32.3 6.9 16.8 17.9 15.3

【0017】実施例9〜11 内容積100mlのステンレス製オートクレーブに所定
量のイオン交換樹脂(バイエル製レバチットM504)
及びメタノールを充填した。オートクレーブの蓋を締め
て、内部を窒素ガスで充分に置換するとともに漏れのな
いことを確かめた。次いでオートクレーブに一酸化炭素
と水素の比が異なる混合ガスを所定圧力まで充填した。
以下、実施例1〜8と同様に行った。反応条件と結果を
表2に示す。ガスクロマトグラフでの分析結果では各実
施例で原料のメタノールと生成物のギ酸メチル以外は検
出されなかった。
Examples 9 to 11 A predetermined amount of ion exchange resin (Bayer's Levatit M504) was placed in a stainless steel autoclave having an internal volume of 100 ml.
And methanol. The lid of the autoclave was closed, the inside was sufficiently replaced with nitrogen gas, and it was confirmed that there was no leakage. Next, the autoclave was filled with a mixed gas having a different ratio of carbon monoxide and hydrogen up to a predetermined pressure.
Thereafter, the same procedure as in Examples 1 to 8 was performed. Table 2 shows the reaction conditions and the results. As a result of analysis by a gas chromatograph, in each example, only methanol as a raw material and methyl formate as a product were not detected.

【0018】[0018]

【表2】 実施例 9 10 11 樹脂量(g) 0.56 0.565 0.56 メタノール仕込量(mmol) 347 342 326 混合ガス充填 CO:H2 50:50 70:30 30:70 圧力(kg/cm2 G) 100 70 67 反応温度 (℃) 60 60 60 ギ酸メチル収率(mol%) 30.5 29.0 7.6 [Table 2] Example 9 10 11 Resin amount (g) 0.56 0.565 0.56 Methanol charge amount (mmol) 347 342 326 Mixed gas filling CO: H 2 50:50 70:30 30:70 Pressure (kg / cm 2 G) 100 70 67 Reaction temperature (℃) 60 60 60 Methyl formate Yield (mol%) 30.5 29.0 7.6

【0019】実施例12〜13 内部撹拌装置を有する内容積100mlのステンレス製
槽型オートクレーブに所定量のイオン交換樹脂(バイエ
ル製レバチットM504)及びメタノールを充填した。
オートクレーブの蓋を締めて、内部を窒素ガスで充分に
置換すると共に漏れのないことを確かめた。次いでオー
トクレーブに一酸化炭素を所定圧力まで充填した。これ
を電気炉に設置し、内部を撹拌しながら60℃温度に加熱
した。反応の進行とともに一酸化炭素が消費され、圧力
が低下するので、別の一酸化炭素蓄圧器から反応圧力が
50Kg/cm2 G になるように供給しながら所定時間反応の
後、オートクレーブを水に漬けて冷却した。オートクレ
ーブのバルブを開いて内部ガスを徐々にパージし、ガス
量を計量するとともに組成を分析した。オートクレーブ
圧力が大気と同圧になったら蓋を開けて内容物を取り出
し、秤量したのち分析した。反応条件と結果を表3に示
す。ガスクロマトグラフでの分析結果では各実施例で原
料のメタノールと生成物のギ酸メチル以外は検出されな
かった。
Examples 12 to 13 A stainless steel tank type autoclave having an internal volume of 100 ml and having an internal stirrer was charged with a predetermined amount of ion exchange resin (Levacit M504 manufactured by Bayer) and methanol.
The lid of the autoclave was closed, the inside was thoroughly replaced with nitrogen gas, and it was confirmed that there was no leakage. Then, the autoclave was filled with carbon monoxide to a predetermined pressure. This was placed in an electric furnace and heated to a temperature of 60 ° C while stirring the inside. As the reaction progresses, carbon monoxide is consumed and the pressure drops, so the reaction pressure from another carbon monoxide accumulator
After reacting for a predetermined time while supplying 50 Kg / cm 2 G, the autoclave was immersed in water and cooled. The internal gas was gradually purged by opening the autoclave valve, the gas amount was measured, and the composition was analyzed. When the autoclave pressure became the same as the atmospheric pressure, the lid was opened and the contents were taken out, weighed and analyzed. Table 3 shows the reaction conditions and results. As a result of analysis by a gas chromatograph, in each example, only methanol as a raw material and methyl formate as a product were not detected.

【0020】[0020]

【表3】 実施例 12 13 メタノール仕込量(mol) 1.56 1.56 反応時間(hr) 8 5.5 撹拌回転数(rpm) 150 1200 ギ酸メチル収率(mol%) 31.5 76.9 [Table 3] Example 12 13 Amount of methanol charged (mol) 1.56 1.56 Reaction time (hr) 8 5.5 Stirring speed (rpm) 150 1200 Methyl formate yield (mol%) 31.5 76.9

【0021】実施例14 内径13φ長さ300mmのステンレス反応管にイオン
交換樹脂(バイエル製レバチットMP500)13ml
を充填し、上部からメタノールと一酸化炭素を下方並流
方式で供給し反応させた。反応圧力20Kg/cm
2 G、反応温度40℃、メタノールLHSV0.17/
hr、反応管出口CO流量22ml/hrの条件で、ギ
酸メチル収率は80mol%であった。ガスクロマトグ
ラフでの分析結果では原料のメタノールと生成物のギ酸
メチル以外は検出されなかった。
Example 14 13 ml of an ion exchange resin (Rebatit MP500 manufactured by Bayer) was placed in a stainless steel reaction tube having an inner diameter of 13φ and a length of 300 mm.
Was charged, and methanol and carbon monoxide were supplied from the upper portion in a downward cocurrent manner to cause a reaction. Reaction pressure 20Kg / cm
2 G, reaction temperature 40 ° C., methanol LHSV 0.17 /
The methyl formate yield was 80 mol% under the conditions of hr and CO flow rate of the reaction tube outlet of 22 ml / hr. As a result of analysis by gas chromatography, only methanol as a raw material and methyl formate as a product were not detected.

【0022】比較例1〜2 内容積100mlのステンレス製オートクレーブに、前
述のII型の強塩基性イオン交換樹脂とメタノールを充填
した。オートクレーブの蓋を締めて、内部を窒素ガスで
充分に置換するとともに漏れのないことを確かめた。次
いでオートクレーブに一酸化炭素を所定圧力まで充填し
た。これを外部から加熱できる振盪台に設置し、振盪し
ながら所定温度に加熱した。所定時間振盪反応の後、オ
ートクレーブを振盪台から取り外し、水に漬けて冷却し
た。オートクレーブのバルブを開いて内部ガスを徐々に
パージし、ガス量を計量するとともに組成を分析した。
オートクレーブ圧力が大気と同圧になったら蓋を開けて
内容物を取り出し、秤量したのち分析した。反応条件と
結果を表4に示す。なお使用したイオン交換樹脂は比較
例1ではバイエル社製レバチットMP600、比較例2
ではオルガノ製アンバーライトIRA−910である。
Comparative Examples 1 and 2 A stainless steel autoclave having an internal volume of 100 ml was filled with the above-mentioned type II strong basic ion exchange resin and methanol. The lid of the autoclave was closed, the inside was sufficiently replaced with nitrogen gas, and it was confirmed that there was no leakage. Then, the autoclave was filled with carbon monoxide to a predetermined pressure. This was placed on a shaking table that can be heated from the outside, and heated to a predetermined temperature while shaking. After the shaking reaction for a predetermined time, the autoclave was removed from the shaking table, immersed in water and cooled. The internal gas was gradually purged by opening the autoclave valve, the gas amount was measured, and the composition was analyzed.
When the autoclave pressure became the same as the atmospheric pressure, the lid was opened and the contents were taken out, weighed and analyzed. The reaction conditions and results are shown in Table 4. The ion exchange resin used in Comparative Example 1 was Revat MP600 manufactured by Bayer, and Comparative Example 2 was used.
Then, it is Organo Amberlite IRA-910.

【0023】[0023]

【表4】 比較例 1 2 メタノール仕込量(mmol) 344 358 CO充填圧力 (kg/cm2 G) 50 50 反応温度 (℃) 40 40 ギ酸メチル収率(mol%) 3.7 2.2 [Table 4] Comparative Example 1 2 Charge amount of methanol (mmol) 344 358 CO filling pressure (kg / cm 2 G) 50 50 Reaction temperature (° C) 40 40 Methyl formate yield (mol%) 3.7 2.2

【0024】[0024]

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の方法によってトリアルキル置換窒素原子の導入さ
れた第四級アンモニウム基からなる陰イオン交換基を有
する強塩基性陰イオン交換樹脂触媒存在下でメタノール
と一酸化炭素を反応させることにより、一般に圧力10
0 kg/cm2 G 以下、反応温度40〜60℃という極めて
温和な反応条件でギ酸メチルが高収率で得られる。なお
本発明の方法では低温で反応が行われるのでギ酸メチル
の選択率が極めて高く、また不均一系触媒を用いる反応
なので触媒との分離が容易であり、熱エネルギー的にも
有利なプロセスとなる。従って本発明の方法によりギ酸
メチルを工業的に有利に製造することができ、本発明の
産業上の意義は極めて大きい。
As is clear from the above examples, a strongly basic anion exchange resin having an anion exchange group consisting of a quaternary ammonium group having a trialkyl-substituted nitrogen atom introduced by the method of the present invention. By reacting methanol and carbon monoxide in the presence of a catalyst, a pressure of generally 10
Methyl formate can be obtained in a high yield under extremely mild reaction conditions of 0 kg / cm 2 G or less and a reaction temperature of 40 to 60 ° C. In the method of the present invention, since the reaction is carried out at a low temperature, the selectivity of methyl formate is extremely high, and since it is a reaction using a heterogeneous catalyst, it is easy to separate it from the catalyst and it is a process that is also advantageous in terms of thermal energy. . Therefore, methyl formate can be industrially advantageously produced by the method of the present invention, and the industrial significance of the present invention is extremely great.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 淳 新潟県新潟市太夫浜182番地 三菱瓦斯化 学株式会社新潟研究所内 (72)発明者 中村 賢司 新潟県新潟市太夫浜182番地 三菱瓦斯化 学株式会社新潟研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Jun Okamoto 182 Tayuhama, Niigata City, Niigata Prefecture Mitsubishi Gas Chemicals Co., Ltd., Niigata Research Laboratory (72) Inventor Kenji Nakamura 182 Tayuhama, Niigata City, Niigata Mitsubishi Gas Engineering Niigata Research Institute Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】トリアルキル置換窒素原子の導入された第
四級アンモニウム基からなる陰イオン交換基を有する強
塩基性陰イオン交換樹脂触媒存在下で、メタノールと一
酸化炭素を反応させることを特徴とするギ酸メチルの製
造方法。
1. A method of reacting methanol with carbon monoxide in the presence of a strongly basic anion exchange resin catalyst having an anion exchange group composed of a quaternary ammonium group having a trialkyl-substituted nitrogen atom introduced therein. And a method for producing methyl formate.
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