JPH10102154A - カルボニル化反応液から第viii族金属を回収する方法 - Google Patents

カルボニル化反応液から第viii族金属を回収する方法

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JPH10102154A
JPH10102154A JP25661696A JP25661696A JPH10102154A JP H10102154 A JPH10102154 A JP H10102154A JP 25661696 A JP25661696 A JP 25661696A JP 25661696 A JP25661696 A JP 25661696A JP H10102154 A JPH10102154 A JP H10102154A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第VIII族金属を触媒とするカルボニル化反応
の反応液から触媒金属を効率的に回収する方法を提供す
る。 【解決手段】 カルボニル化反応に用いられた第VIII族
金属含有溶液を、アンモニア或いはアンモニウム塩を溶
解した極性溶媒及び酸化剤と接触させた後、相分離によ
り、第VIII族金属を含有する極性溶媒相を分離、回収す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オキソ反応等の第
VIII族金属を触媒とするカルボニル化反応液から、触媒
金属を回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】オキソ反応、レッペ反応、ヒドロカルボ
キシル化反応、ヒドロエステル化反応等のカルボニル化
反応を工業的に実施する場合、触媒として第VIII族貴金
属の錯体がよく使用されている。貴金属触媒は高価であ
るため、工業的に実施するためには、反応後に触媒金属
を効率よく回収再使用することが必要であり、かかる貴
金属の回収法はこれまでも種々研究されている。例え
ば、特開昭51−63388号に示される方法はオキソ
反応の蒸留残留物を、鉱酸および過酸化水素で処理し、
含有するロジウムあるいはイリジウムを水相に抽出し、
次いで、その金属含有水溶液を第3級ホスフィンとハロ
ゲン化水素酸あるいはハロゲン化アルカリの存在下、一
酸化炭素で処理し、再生された錯体を晶析により回収す
る方法である。この方法は、ハロゲン化物を使用するた
め装置に耐ハロゲン材料を使用しなければならず、設備
のコスト面で不利である。また、非ハロゲン系の触媒系
を用いるカルボニル化反応には、ハロゲンが触媒の失活
要因となるため適用できない。
【0003】特開昭54−26218号に示されるトリ
アリールホスファイトを配位子とするオキソ反応の蒸留
残留物からのロジウムの回収法は、酸素ガスを用いた酸
化によりゼロ価のロジウムを沈殿物として回収する方法
であるが、回収した金属を活性な触媒に再生するために
は繁雑な化学処理が必要である。特開昭57−7299
5号は第VIII族貴金属を含有する有機溶液を極性有機溶
剤と水およびアルカリの存在下、空気酸化することによ
り、金属を錯体として晶析回収する方法であるが、晶析
や沈殿により回収する方法は、ろ過設備を必要とし工業
的に有利とは言えない。
【0004】特開平2−145439号はトリフェニル
ホスフィンモノスルホン酸塩を含有する水溶液でオキソ
反応残留物を抽出処理し、水相にロジウムを回収する方
法であるが、水溶性ホスフィンは高価であり、限られた
系にしか適用できない。特開平3−146423号はオ
キソ反応の蒸留残留物をカルボン酸およびカルボン酸の
アルカリ塩の存在下、酸素ガスで処理した後、水で抽出
することによりロジウムを回収する方法である。しかし
工業的に回収した触媒金属をリサイクル使用する場合、
反応系への混入成分に留意しなければならない。例え
ば、オキソ反応においてアルカリ金属塩の混入は高沸点
物の生成を促進することが知られている。したがって、
上述のアルカリ金属塩を使用する方法では回収した触媒
金属をリサイクルするにあたっては、その前段階でほぼ
完全な脱アルカリ金属をしなければならないが、完全な
もしくは実質的に反応系に影響を与えない脱アルカリ金
属は容易でない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、カルボニ
ル化反応に使用された第VIII族金属の回収に関する従来
の方法は何れも満足し得るものではなかった。本発明は
かかる事情に鑑み、第VIII族金属を触媒とするカルボニ
ル化反応の反応液から、従来技術の欠点を避け、効率的
に金属を分離回収する方法を提供することを目的とする
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、カルボ
ニル化反応に用いられた第VIII族金属含有液を、アンモ
ニアあるいはアンモニウム塩を溶解した極性溶媒及び酸
化剤と接触させた後、相分離し、第VIII族金属を含有す
る極性溶媒相を回収することにより達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明を適用できるカルボニル化
反応は、オキソ反応、レッペ反応、ヒドロカルボキシル
化反応、ヒドロエステル化反応等があり、好ましくは、
オキソ反応である。オキソ反応はオレフィンに一酸化炭
素及び水素を反応させて、オレフィンをヒドロホルミル
化する反応であって、原料であるオレフィンは特に限定
されるものではないが、例えば、エチレン、プロピレ
ン、1−ブテン、2−ブテン、ブテン混合物、C4 ダイ
マー、ヘキセン、オクテン、ノネン、C3 トリマーなど
の炭素原子数2〜20のオレフィン、またはイソブチレ
ンなどのビニリデン構造を有するオレフィン、あるいは
それらオレフィンの混合物が挙げられる。
【0008】これらオレフィンを原料とするオキソ反応
の触媒金属としては、第VIII族金属であるCo,Ru,
Rh,Pd,Os,Ir,Ptなどが挙げられる。本発
明はこれら金属のいずれにも適用可能であるが、好まし
くは、Co,Ru,Rh,Pd,Ptであり、より好ま
しくは、Co,Rh、特にRhである。現在、工業的規
模のオキソ反応の実施においては、高選択性を有し、比
較的マイルドな条件を設定できる理由で、ロジウムが金
属価格が高いにも関わらず、専ら触媒金属として使用さ
れている。本発明はこうしたロジウムを触媒金属とする
オキソ反応において、特に有効である。
【0009】ロジウムを触媒金属とするオキソ反応を実
施する場合、ロジウムは非修飾型、あるいは錯塩形成配
位子により修飾されて用いられる。錯塩形成配位子とし
ては第3級リン化合物、例えば、第3級アルキルまたは
アリールホスフィン、あるいは第3級アルキルまたはア
リールホスファイトが用いられる。具体的には例えば、
トリメチル、トリエチル、トリプロピル、トリブチルな
どのトリアルキルホスフィンあるいはホスファイト類、
トリフェニル、トリトルイル、ジフェニルプロピルなど
のトリアリールおよび第3級アルキルアリールホスフィ
ンあるいはホスファイト類、トリフェニルトリスルホン
酸、トリフェニルホスフィンモノスルホン酸などの置換
基に親水性の置換基を有するホスフィンあるいはホスフ
ァイト類である。
【0010】本発明はロジウムを非修飾、あるいは上記
の配位子で修飾して用いる触媒系のいずれにも適用可能
である。好ましくはロジウムを非修飾あるいはトリフェ
ニルホスフィン配位子で修飾してオキソ反応に用いた液
からのロジウムの回収である。これらの反応系のプロセ
スは、トルエン、高沸点副生成物等を溶媒として使用
し、あるいは溶媒を使用せずに行われ、反応後、未反応
ガスによるストリッピングあるいは蒸留により触媒金属
と粗生成物とを分離し、触媒は反応域に残留させたま
ま、あるいは反応域に再循環して反応に用いられる。い
ずれの分離方法においても、失活した触媒金属あるいは
副生する高沸点副生物の蓄積をさけるために一部触媒液
を間欠的または連続的に反応域外に廃触媒液として抜き
出し、抜き出された量に対応する量の触媒が新たに反応
域に供給される。
【0011】本発明方法を適用できるカルボニル化反応
に用いられた液とは、カルボニル化反応を行った触媒金
属を含有する溶液のことであり、原料、反応生成物およ
び副生成物、反応溶媒、抽出溶媒、希釈溶媒等が任意の
割合からなる媒体に金属が溶解している溶液である。通
常、こうした溶液に含有される金属濃度は0.1ppm
〜10%(重量基準)であり、本発明はこの濃度範囲に
おいて適用できるが、好ましくは1ppm〜1%であ
り、より好ましくは、10ppm〜0.1%である。ま
た、回収処理する液に含有される配位子の量に制限はな
いが、過剰の配位子を含有する場合、本発明方法の酸化
処理による配位子の損失を少なくするために予め大部分
の配位子を分離しておくことが好ましい。
【0012】オキソ反応の場合、本発明方法が適用され
るのは、生成アルデヒドを含有した反応液、ストリッピ
ングあるいは蒸留によりアルデヒドを留去した後の触媒
液、更に反応溶媒を除去あるいは高沸点副生物を濃縮し
た後の高沸点生成物を媒体とする触媒液、これら触媒液
から配位子あるいは金属錯体を一部あるいは大部分回収
した後の残金属含有液あるいは反応系から抜き出された
触媒液などである。より好ましくは、生成アルデヒドお
よび配位子を除いたオキソ反応液である。
【0013】本発明に用いる極性溶媒は、アンモニア或
いはアンモニウム塩を溶解することができ、且つ、金属
含有液と二相に分離し得るものでなければならない。通
常、極性溶媒としては、水、あるいは水と極性有機溶剤
の混合液である。混合溶媒の場合、水とそれに混合した
極性有機溶剤は均一相であり、かつ金属含有液とは二相
に分離する条件下に極性溶媒の組成がきめられる。水と
混合する極性有機溶剤としては、アセトン、メチルエチ
ルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、ジエチル
ケトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、プロ
パノール、ブタノール、エチレングリコールなどのアル
コール類、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム、トリグラ
イムなどのエーテル類であり、好ましくは、水、メタノ
ール、エタノール、プロパノールである。極性溶媒とし
て特に好ましくは水である。
【0014】極性溶媒と金属含有溶液の容量比は0.1
〜10、好ましくは、0.3〜3である。この極性溶媒
に、アンモニアあるいはアンモニウム塩を溶解させ、金
属含有液と接触させる。アンモニウム塩は極性溶媒相に
溶解する有機酸塩、無機酸塩から選ぶことができる。有
機酸塩としては脂肪族のモノまたはジカルボン酸の塩あ
るいは芳香族のカルボン酸の塩である。適用できるカル
ボン酸は、例えば酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、
オクチル酸、シュウ酸、マロン酸、リンゴ酸、グリコー
ル酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸など炭素数2〜8個のモノ
あるいはジカルボン酸である。好ましくは酢酸、プロピ
オン酸、酪酸、シュウ酸であり、より好ましくは酢酸で
ある。また無機酸塩は硫酸、硝酸、塩酸、炭酸、ほう酸
あるいはリン酸の塩である。好ましくは硫酸、炭酸であ
る。極性溶媒中のアンモニアあるいはアンモニウム塩の
濃度は、被処理液中の金属濃度、使用する極性溶媒量等
により異なるが、通常、0.01〜10mol/l、好
ましくは0.1〜5mol/lである。
【0015】アンモニアはアンモニア水でもガス状アン
モニアでのフィードでもどちらでも良く、併用も可であ
る。またアンモニウム塩は、塩の形態でも、酸とアンモ
ニアを添加し、系中で調製してもよい。酸化剤は過酸化
水素などの無機過酸化物、t−ブチルパーオキサイド、
オクテンパーオキサイドなどの有機過酸化物、あるいは
酸素または酸素含有ガスから選ぶことができる。好まし
くは過酸化水素、あるいは酸素または酸素含有ガスであ
る。過酸化水素と酸素または酸素含有ガスの併用も可で
ある。本発明に用いる酸素含有ガスの酸素濃度は任意に
選ぶことができ、酸素を不活性ガスで希釈したものも使
用できる。工業的に好ましくは空気の使用である。
【0016】必要酸素量は金属含有液中の金属、配位
子、あるいは有機物などの酸化されるものの量によって
決まるので、これらに対して過剰量あればよい。ただ
し、回収率は酸素の絶対量だけでなく分圧にも依存する
ため加圧系が好ましい。その圧力はガス中の酸素濃度な
どの条件によって変わるが、通常、空気のとき1〜15
0kg/cm2 ・G、好ましくは10〜100kg/c
2 ・Gである。
【0017】接触処理は金属含有液と極性溶媒を十分に
攪拌した状態で、温度60〜150℃、好ましくは、8
0〜150℃、より好ましくは100℃〜140℃で行
なわれる。反応方式は特に限定されるものではなく、バ
ッチ式でも連続式でもよい。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施
例により限定されるものではない。ロジウム含有液の調製 ロジウム/トリフェニルホスフィンを触媒としたプロピ
レンのオキソ反応溶液から未反応原料、および生成物の
アルデヒド等を除去した後の主としてオキソ反応高沸点
副生物およびトリフェニルホスフィンからなる液を本発
明方法の対象とするロジウム含有液とした。ガスクロマ
トグラフィー分析の結果、この液の組成は次の通りであ
った。
【0019】
【表1】 高沸生成物* 88.0(重量%) トリフェニルフォスフィン 10 (重量%) トリフェニルフォスフィンオキサイド 2 (重量%) ロジウム 350mg/l * GC分析による高沸生成物組成は以下の通りであっ
た。
【0020】
【表2】 GC**) 保持時間(min) 重量(%) ────────────────────── 10〜16.5 30.3 16.5〜21 48.4 21〜 9.3 ──────── 計 88.0 **) GC条件 カラム UA 1HT 0.25m*17m キャリアー He 1.5ml/min スプリット 1/80 昇温 50℃(5min HOLD) 10℃/min 390℃(7min HOLD) 注入口 400℃ 検出器 420℃ FID
【0021】[実施例1]ロジウム含有液50mlと2
mol/lの酢酸アンモニウム水溶液50mlを、50
0mlの上下攪拌式SUS製オートクレーブに仕込み、
空気を100kg/cm2 ・Gに加圧し、120℃、6
時間処理した。室温に降温した後、空気を放圧し、静置
後、油水を分離し水相を回収した。油相はさらに等量の
水で2回洗浄し、洗浄水を先の水相と併せて回収した。
ロジウムの分析はゼーマン原子吸光法により行った。そ
の結果、下式により算出されたロジウムの回収率は9
2.8%であった。
【0022】
【数1】ロジウム回収率=(水相に抽出されたRh量)
/(原料中のRh量)× 100
【0023】[実施例2,3]使用する酢酸アンモニウ
ム塩水溶液の濃度を変えた以外は実施例1と同様に処理
した。実施例1の結果とあわせて表−1に示す。
【0024】
【表3】 表−1 実施例 酢酸アンモニウム濃度 回収率(%) ──────────────────────────── 1 2 mol/l 92.8 2 1 mol/l 91.1 3 0.5mol/l 85.8
【0025】[実施例4〜7]使用する酢酸アンモニウ
ム塩水溶液を下記のアンモニアまたはアンモニウム塩に
変えた以外は実施例1と同様に処理した。結果を表−2
に示す。
【0026】
【表4】 表−2 実施例 アンモニア又はアンモニウム塩 濃度 mol/l 回収率(%) ──────────────────────────────── 4 NH3 3 91.5 5 NH3 1 86.4 6 NH4 HCO3 1 85.4 7 (NH4 2 SO4 1 72.1
【0027】[実施例8]1mol/lのアンモニア水
50ml(0.05mol)、プロピオン酸0.37g
(0.05mol)、ロジウム含有液50mlをオート
クレーブに仕込んだ。それ以外は実施例1と同様に処理
した。回収率は89.6%であった。
【0028】[実施例9,10]ロジウム含有液50m
lと1mol/lの酢酸アンモニウム水溶液を下記の容
量でオートクレーブに仕込んだ。それ以外は実施例1と
同様に処理した。結果を表−3に示す。
【0029】
【表5】 表−3 実施例 酢酸アンモニウム水溶液量 回収率(%) ──────────────────────────── 9 5 ml 77.5 10 100 ml 92.6
【0030】[実施例11]実施例2に従って1mol
/lの酢酸アンモニウム水溶液でロジウムを91.1%
水相に回収した後、残った油相50mlと新たに1mo
l/lの酢酸アンモニウム水溶液50mlとをオートク
レーブに仕込み、空気圧100kg/cm2・Gで12
0℃、6時間再処理した。油相の再処理による回収率は
53.4%であった。一回目と合わせたトータル回収率
は96.0%であった。
【0031】[実施例12]ロジウム含有液50mlと
1mol/lの酢酸アンモニウム水溶液50mlを50
0mlの誘導攪拌式SUS製オートクレーブに仕込み、
空気を100kg/cm2 ・Gに加圧した状態で、20
Nl/Hのガス流量で空気を流通させながら、回転数1
000rpmで、120℃、2時間処理した。次いでガ
スフィードを止め、室温に降温した後、空気を放圧し、
静置後、油水を分離し水相を回収した。油相はさらに等
量の水で2回洗浄し、洗浄水を先の水相と併せて回収し
た。ロジウムの回収率は実施例1と同様にして求めた。
その結果回収率は82.7%であった。
【0032】[実施例13〜18]下記の所定条件以外
は実施例12と同様に行った。結果を実施例12とあわ
せて表−4に示す。
【0033】
【表6】 表−4 実施例 温度 圧 力 時間 ガス流量 水/油 回収率 (℃) (kg/cm・G) (H) (Nl/H) (Vol/Vol) (%) ──────────────────────────────── 12 120 100 2 20 1/1 82.7 13 120 100 2 40 1/1 80.7 14 120 20 2 40 1/1 77.2 15 120 10 2 40 1/1 75.4 16 140 100 2 40 1/1 93.7 17 120 100 6 40 1/1 90.2 18 120 100 2 40 4/1 89.2
【0034】[比較例1]使用する水溶液を純水に変え
た以外は実施例1と同様に行った。その結果、回収率は
68.9%であった。
【0035】[比較例2]特開平3−146423号の
方法を本実施例と同じロジウム含有液を用いて実施し
た。500mlの上下攪拌式SUS製オートクレーブ中
にロジウム含有液75g、キシレン225g、30%苛
性ソーダ3.1gならびに酢酸2.7gを仕込み、攪拌
下15分以内に78℃に加温した。引き続いて21時間
にわたって2MPaの圧力下に毎時120lの空気を浸
漬管を通じて導入した。反応は2MPaの一定な内部圧
及び80℃の一定温度において行った。廃ガスはニード
ル弁を介してオートクレーブふたにおいて解放し、冷却
トラップに通した。反応の完結後、オートクレーブ内容
物を約15分で60℃に冷却し、空気の供給を中止し
た。引き続いて反応混合物に水100gを加え、さらに
15分間60℃において攪拌した。処理液を反応器から
取り出し、相分離し、有機相をなお2回それぞれ50g
の水で抽出した。全処理後、有機相にはなお出発物質中
にふくまれるロジウムの60%(水相回収率40%)に
相当するロジウム15.5mgが残存した。
【0036】
【発明の効果】本発明方法によれば、高価な試薬や特殊
な試薬を用いることなく、カルボニル化反応液から触媒
として使用された第VIII族金属を効率的に回収すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 27/20 C07C 27/20 31/10 31/10 45/80 45/80 47/02 47/02 C22B 7/00 C22B 7/00 B G 11/00 C07B 61/00 300 // C07B 61/00 300 C07C 45/50 C07C 45/50 C22B 11/04 (72)発明者 横山 和之 岡山県倉敷市潮通三丁目10番地 三菱化学 株式会社水島開発研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カルボニル化反応に用いられた第VIII族
    金属含有液を、アンモニア或いはアンモニウム塩を溶解
    した極性溶媒及び酸化剤と接触させた後、相分離によ
    り、第VIII族金属を含有する極性溶媒相を回収すること
    を特徴とする第VIII族金属の回収方法。
  2. 【請求項2】 カルボニル化反応がオキソ反応であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の回収方法。
  3. 【請求項3】 第VIII族金属がロジウムであることを特
    徴とする請求項1又は2記載の回収方法。
  4. 【請求項4】 アンモニウム塩が脂肪族カルボン酸或い
    は芳香族カルボン酸のアンモニウム塩であることを特徴
    とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回収方法。
  5. 【請求項5】 アンモニウム塩が無機酸のアンモニウム
    塩であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに
    記載の回収方法。
  6. 【請求項6】 極性溶媒が水であることを特徴とする請
    求項1乃至5のいずれかに記載の回収方法。
  7. 【請求項7】 酸化剤が酸素或いは酸素含有ガスである
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の回
    収方法。
  8. 【請求項8】 酸化剤が無機過酸化物或いは有機過酸化
    物であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに
    記載の回収方法。
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