JPS60500868A - 水素と一酸化炭素からの混合アルコ−ル類の接触製造法 - Google Patents

水素と一酸化炭素からの混合アルコ−ル類の接触製造法

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JPS60500868A JP59501391A JP50139184A JPS60500868A JP S60500868 A JPS60500868 A JP S60500868A JP 59501391 A JP59501391 A JP 59501391A JP 50139184 A JP50139184 A JP 50139184A JP S60500868 A JPS60500868 A JP S60500868A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水素と一酸化炭素からの混合アルコール類の接触製造法 不発明はフィッシャー・トロブツシュ法アルコール製造法に関し、特に該方法の 触媒組成物および条件全開示するものである。
フィッシャー・トロブツシュ法炭化水素製造法とほとんど同じ位に古くからフィ ッシャー・トロブツシュ法アルコール製造法が昶らnでいる。この反応は一酸化 炭素と水素との混合物【−酸化炭素の水素化用触媒上に通丁ことによって行なわ れる。代表的な綜説文献はR,E。
AsdgraonらのInthbstriaL and Engsngarix g Cんe−mistry、 Vol、 44.410、pp 2418−24 24の報文である。この報又は種々のアルコール類全製造するための、亜鉛、銅 、クロム、マンガン、トリウム、鉄、ktむ多数の触媒(これらの触媒は時とし てアルカリその他の物質でプロモートされている)會掲げている。この報文の看 者はエチルアルコールが主成分であり、メタノール収率は通常非常に小さく、そ してアルコール製造に有利な因子の仮の妥約は高圧、低温、高空間速度、高サイ クル比2よび一酸化炭素に冨む合成ガスであると述べている。
モリブデンがフィッシャー・トロブツシュ法の触媒であることは周却であり、米 国特許第4,151.190号および同第4,199.522号に記載されてい る。これらの特許は、本発明で使用する触媒にも言及しているが、その触媒が商 業的に顕著な量でアルコールを製造スるのに有用であることをなんら教示してい ない。
米国特許第2.490,488号には硫化モリブデンメタネーション触媒がアル カリ金属のアルカリ性化合物でプロモートされるときフィッシャー・トロブツシ ュ活性を獲得するということが記載されている。この特許の実施例にはC8十炭 化水素および含酸素化合物への選択率は3096であることか示されている。こ の3096のうち、44X以下がメタノール沸点65℃の近くlたはそれ以上の 温度で沸とうする。従って最大可能アルコール選択率は13.2%(30XX0 .44)である。
米国特許第2,539,414号には炭化モルブデン触媒會使用するフィッシャ ー・トロブツシュ法が記載されている。そこにはこの触媒が含酸素化合物【形成 するために使用されることが述べられており、その第3欄66〜71行には条件 tiえることによってアルコールItは炭化水素かえられることが教示されてい る。
G −T 、MorganらのJ、 SeG、 Chgrn、 Ind、+ V ow、 51、(1932年1月号)7)’IJIT−7Tの報文にはアルカリ でプロモートしたクロム/マンガン酸化物を用いるアルコール製造法が記載され ている。
多数の文献にはロジウム触1sヲ使用するアルコール製造法が記載されている。
これらのうちの若干のものは任意成分としてモリブデン會含んでいる。米国特許 第4.014,913号にはロジウムとトリウムまたはウランおよび鉄またはモ リブデンまたはタングステンとを含むエタノール製造用触媒が記載されている。
米国特許第4.096,164号にはロジウムをモリブデンまたはタングステン と組合せて使用することが記載されて2つ、その実施例AKはシリカ担持モリブ デン触媒の使用により4、C96の含酸素化合物かえられることが示されている 。
ヨーロッパ特計出願81−33,212号(ケミカル・アブストラクツ96:5 1,800α)にはロジウム全長いリストの金属(モリブデンも包含される)の 1種またはそれ以上と組合ぜて使用する同様の方法が記載さnている。
Eardmnnらのヨーロッパ特許出J!I79−5,492 (ケミカル・ア ブストラクツ92:166.2576)には4成分系触媒全使用するアルコール 製造法が記載されている。第1成分は銅であり、第2成分はトリウムであり、第 3成分はアルカリ金属プロモーターであり、第4成分は長いリストの金属(その うちの1つはモリブデン〕である。グミカル・アブストラクツ96:106,9 13zによればDiffgnbacルらはモリブデンでプロモートした窒化鉄触 at使用して合成ガスからアルコール全製造する方法を述べている。
商業的に意義のあるアルコール製造を行なうためには、効率の高い触媒および条 件を便、用しなければならない。
効率がよいためには、触媒は所定時間のあいだに生成物4 重量/触媒重量の高い比率を与えなければならない。また触媒は再生と再生との 間の長い期間にわたって安定かつ活性でなければならない。これは供給ガスのH t/CO比が低いとぎ、たとえば2/1より小さいとき、特に連成困難である。
理想的には触媒は商業製品への高い選択率をもっていて精製または副生物の除去 および廃棄ならびに2種またはそれ以上の生成物の流れへの分離を避けうるちの でなければならない。
不発明の目的はH,/Co合成ガスからのフィッシャー・トロブツシュ型反石で アルコールを製造することにある。
不発明の好ましい目的は自動車ガソリンの範囲の沸点のアルコールに対して選択 性のある且つ特に低いHtlCO比で安定であり長期間にわたって活性のある触 gt−使用してアルコールを高収率で製造することにある。
不発明のこれらの目的の1つlたはそれ以上は、水素と一酸化炭素との混合物t (1)遊*iたは結合の形体でのモリブテン、タングステン、レニウム及びそれ らの混合物から成る群からえらばれた少なくとも1つの元素、 (2)遊離または結合の形体でのアルカリもしくはアルカリ土類の元素から成る プロモーター、および任意に (3) 担体 から成る触媒と接触させて少なくとも2〇九のCO7除外の炭素選択率で自動単 ガンリンの範囲の沸点のアルコール留分全製造することを特徴とするアルコール 製造法、によって達成される。
高収率および高選択率がロジウム、銅、ルテニウム、コバルト、亜鉛、または鉄 の使用なしでえられるのが不発明の1つの特徴である。不発明の刹点は高生産率 が高選択率でえられることである。好ましい条件のもとで、こnらの触媒は高い C1〜C4アルコール生産性奮与える。
触媒1重量部当り毎時約0.3重量部1でのC8〜C4アルコールかえられる。
この高い選択率のために、複雑な精製工程が避けられ、アルコール生成物は低酸 価および高オクタンブレンド値全もっことができる。
不発明の方法に必要な水素と一酸化炭素は操業技術において周知の方法によって 得ることができる。その例として、炭化水素材料(石炭、高化l油、筐たは天然 ガス)のガス化;炭化水素の部分熱分解の嗣生物;液体またはガス状の炭化水素 のスチーム・リフオーミンク:水性1ス反応;またはこれらの組合せがあげられ る。これら2成分はlた別々に作ってから混合して土足の反応に供することかで きる。触媒と接触させる供給ガス中の水素/−一酸化炭素モル比は一般KO,2 5〜ioo、好lしくは0.5〜5.0そして最も好1しくは0.7〜3の範囲 でありうる。
供給ガス中の不純物はその性質および濃度により反応に影響を及ぼすこともあり 及ぼさないこともある。二酸化炭素は1気圧(0,1MPa)未満の分圧でしか 存在しないのが好1しく、この圧力では有害な影響は殆んどな℃・。
反応流出ガスを供給物にリサイクルさせるとぎは、含酸素化合物、水2よぴ二酸 化炭素は除去するのが好1い・。
炭化水素も反応器への再導入前のリサイクル流から除去するのが特に好ましい。
一般にアルコールへの選択率は圧力に依存する。通常の操業範囲において、所定 温度にお(Sて圧力が高くなるほどアルコールへの選択呂は高くな乞。意図する 最小のゲージ圧はs o o ps匂(3,55MPa )である。好ヱしイ最 小厘kL 750 psiy (5,27MPa)であり、更に好lしい最小値 は1.000 psig (7,00MFG)である。
1.500 psi(J (10,45MPa) 〜4,000 paigt2 7.7MPa)が最も好lしい範囲であるか、更に高X、1圧力も使用すること ができ、これは高圧反応器および高圧反応を行なうコンプレッサのコストによっ て王として制限全党ける。代懺的な最大値は10,000 psig(69−I MPa>であり、5.000 psig (34,6MPa)がより好lしい最 大値である。最も好1い・操東圧力&工担体なしのhtos2Ps媒について3 ,000 psi(J (20−8MPa)である。
アルコールへの選択率は温度の18Iil数でもあり、圧力関数と相関関係を有 する。使用する最低温度を1生殖性の考慮および約200℃より低t・温度では M孫金属のカーボニル化合物が生成すると℃〜う畢芙によって叉配される。
従って最低温度は一般に200℃である。
フ 一定の圧力に2いて、温度が上昇するにつれてアルコールへの選択率は低下する 。換言すれば、低い圧力においては所定の選択率を得るために低い最高温151 使用しなければならない。たとえば、500 psig (5,27MPL0L )の圧力に2いて20.96以上の正味のアルコール選択率を得る最高温度は3 25℃である。1.00028ig(7,00MPa)の圧力に2いては、20 516以上の正味の選択率が350℃以下の温度でえらnる。1.500pa匂 (10,45MPa )の圧力Vc2いては、2096の正味のアルコール選択 率は375℃以下の温度でえられる。更に高い圧力KS’いては、400℃に達 するlで2056選択軍かえられる。然しなから好ましい操業範囲は240℃〜 325しである。
H,/COガスの毎時空間速度(GBsV)は所定容重の触媒を毎時通過する標 準温度および圧力における&−I−COのガス容量の尺度である。これは100 〜l O,000計−1好1しくは300〜s、ooo五r′の範囲でありうる 。
アルコールへの選択率は一般に空間速度が増大するにつれて一般に増大する。然 し一酸化炭素の転化率は空間速度が増大するにつれて減少する。
好1しくは、反応器からの、更に好IL<は生成アルコール、副生の水および二 酸化炭素を且つな2更に好1しくは生成炭化*素さえ除去した後の、未転化の水 素と一酸化炭素の少なくとも1部を反応器にリサイクルすることができる。リサ イクル量は(リサイクル中のガスの8 モル数)/(新鮮な供給流中のガスのモル比)の比であるリサイクル比として表 わされる。リサイクル比がゼロである場合も本発明の範囲内にあるが、少なくと も若干のリサイクル全行なうのが好ましい。少なくともlのリサイクル比が丈に 好1しく、少なくとも3のリサイクル比が最も好フしい。
なお、この合成は未反応供給ガスおよび炭化水素ガスからアルコール生成物全分 離する点VC@シて経済的に成立する限り、できるだけ小さいワンバス転化率で 行なうべきである。従って空間速度2よびリサイクル比全増大させて約15〜2 596のワンバス転化犀會得るのが好lしい。
好lしい触媒を使用し、温度、圧力、H2/CO比、GBsv、spよびリサイ クル比の好ましい条件下において、触媒1重量部当り毎時0.11霊部以上のア ルコール全生成しつる。300℃、1,500 psig (10,3MPLO L)、5+000 Ay−!、およびH2/CO比=1.25:1という史に好 ましい条件下で、そして炭素担持Mo/に触媒全使用して、触媒1重量部当り毎 時0.3重量部以上のアルコールかえられる。280℃、3.000 psig  (20,71dFa)、5.000のGHS V、およびkl、lCo比=1 =2という最も好ましい条件下で、バルクのMO81p3媒?使用して、pB* i亘量部当り毎時0,6重重部以上のアルコールかえられる。
最も好lしい条件下で、85%のCOt除外の炭素選択9 特表昭60−500 869 (4)軍でアルコールかえられる。co2除外の炭素選択率はC02v たは未転化供給物でないすべての生#:物中の炭素の合計モル数で生成物留分中 に存在する炭素モル数を割タノールがアルコール留分中に見出されるならば、こ れは炭素2モルとして計算される。この計算では二酸化炭素と水は生成物として の計算には入2″Lない。
触媒の第1成分は好1しくは、遊離2 fcは結合の落体のモリブデン、タング ステン、レニウム2よびそれらの混合物から成る群で・らえらばnだ少なくとも 1棟力・ら実質的に成る。モリブデンおよびタングステンが好lしく、モリブデ ンが最も好フしい。
モリブデン、タングステンまたはレニウムヲ工触媒中に”遊m−tたは結合の形 体”で存在しつる。このことはそれが該元素の蛍属、合金または化合物として存 在しうろこと全意味する。代表的な化合物として、硫化物、炭化物、酸化物、ハ ロゲン化物、窒化物、ホウ化物、サリチル化物、万キシハロゲン化物、カルボキ シレート(たとえばアセテート、アセチルアセトネート、オキザレートなど)、 カーボニル化物などがあげられろ。代表的な化合物として更に、モリブデート、 不スホモリブテート、タングステート、ホスホタングステートなどのようなアニ オン形体の元素:2よびこれらのアニオンのアルカリ、アルカリ土類、希土類、 およびアクチナイド系の塩類もあげられる。硫化物、カーボニル化物、炭化wJ 2よびgO 化物が好EEL、<、硫化物が最も好ましい。
不発明のもつと狭い定義は、触媒調製に硫化物含有成分全使用しないこと、およ び供給ガスf’ 100 p7Wn未満の硫黄量に保持すること、によってえら れる。モリブデン触媒はB2/CO供給物中の10 ppm、での硫黄によって は一般に悪影響を受けない。
モリブデン、タングステンまたはレニウムは触媒が担持されているとき触媒全重 量全基準にして少なくとも2駕、好IL<は少なくとも596の童で、かっよ限 値が7096好1しくは30駕の童で存在させることかできる。
担持されていないモリブデン、タングステンまたはレニウムが存在するとき、そ れは化合物として結会しつる他の元素に対してはy化学量論量で存在する。活性 成分である触媒の留分に対して、他の物質たとえば果塊剤、バインダー、ペレッ ト化の滑剤、プロモーター、および可能な他のMm形成物質、も前照しなければ ならない。
触媒の第2#:分はプロモーターである。
プロモーターは遊AI’Eたは結合の形体のl徨lたはそれ以上のアルカリ元素 またはアルカリ土類元素から実質的に成る。アルカリ元素としてリチウム、ナト リウム、カリウム、ルビジウム2よびセシウムがあげらする。アルカリ土類元素 としてベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム2よびバリウム があけられる。
アルカリ元素特にナトリウムおよびカリウムが好ましい。
カリウムが最も好ましい。
1 プロモーターは遊離lたは結合の形体で、たとえば金属、酸化物、水酸化物、硫 化物、−iたはこれらの塩もしくは組合せとして、存在しつる。アルカリプロモ ーターするのに十分な濃度で存在するのがTB−ILい。プロモーターは一般に 、最終触媒の重重?基準にして、最P:危媒甲の遊離元素に決算して、少なくと も0.053[重九の重で存在する。好lしくにそれは少なくとも0.1%最も 好1しくに少なくとも0.596の重で存在する。20.%迄の童のプロモータ ーを使用することかできる。好1しくにプロモーターは10′X未満の童で存在 させる。
フロモーターは一成分としてモリブデン、タングステンもしくはレニウムの成分 に又は担体に加えることができ、あるいはプロモーターは他の成分(たとえばナ トIJウムーもしくはカリウムーモリブデート)の−節分であることができ、又 は担体の一体成分として存在することができる。たとえばココナツツシェルから 装造した炭素担体はしばしば少量のアルカリ金属酸化物もしくは水酸化物會含み 、あるいは担体はたとえばそれがマグネシアであるとぎ笑質童のプロモーター紮 宮みつる。
触媒の任意の第3fy、分は也棒であり、これはペレット、顆粒、ピーラ、押し 出し物などのような任意の@埋形坏をとることができる。担体は活性金編棟と共 沈させることができ、あるいは粉本の形体の担体?活性金属(1で処理してその 1\又はこれ全上述の形状にして使用するこl2 ともでき、あるいは但坏會上述の形状にしてから活性触媒塊で処理することもで きる。
触媒種は操業技術において周知の方法によって担体上に分散させることができる 。天側として溶成含浸、蒸着、緊密な物理的混合などがあげられる。これらの1 伝の一種lたはそれ以上音使用することかできる。触賑種r担体上iC@出さぜ る好ましい万εは妬めの湿式技術と次のW理的混合及びカーボニル分所との組合 せである。
担体上に触媒および/!7tはプロモーター會担持させる好ましい1伝の第1工 程はだめの湿式孜何として知られている。担体上に分散させるべき噴属の水浴性 もしくは溶媒可溶性の塩がえらばれる。この可溶性塩(jl−の塩であってもよ く、lた2種以上の塩であってもよい)全多量の溶媒(水性、非水性または混合 の溶媒でありうる)にとかす。生成浴液の士分量葡担体に完全に吸収される童よ り多くない童で担体に周える。次いで浴媒t#発させて担体に分散した壜會残す 。えらばれた堰の溶解度および担体に分散させるべき元素の重に応じて、この方 法全−回で又は数回にわたって行なうことができる。
2棟以上の触媒種の含浸はそれら上洛W&に共@解させることによって又はそれ らt異なった童のもしくは異なった種類の溶媒に別々に溶解させることによって 行なうことができる。溶媒全蒸発させることに辺えて、活性成分担持担体を生気 、水素、窒素、または他の芥囲気中で即熱して最終形体の触媒種會得ることかで ざる。や\加圧下の250〜500℃での水素中の還元が好葦しい。湿潤、蒸発 、3よび即熱の諸工程は、担体上の所望濃度の触Ts種またはプロモーターを達 成するために、くりかえして数回性なうこともできる。
好ましい方法の第2工程に2いて、分散させるべき金属の刀−ボニル會271め の湿式言浸工程力・らえらnた也体付ぎの生成酋属と乾式混合する。この噴風は 第1の薫風と同一であってもよく、あるいは異なっていてもよい。
緊缶混合の恢に、この混合物?流通窒素〒で■焼してCO’を追い出し、使用準 備のできた触媒とする。
代表円な担体物質として次のものがあけらnる:アルミナ、塩基性酸化物、シリ カ、炭素:あるいはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ス カンジウム、イツトリウム、ランタン、布上類、チタン、ジルコニウム、ハフニ ゆム、バナジウム、ニオブ、タンタル、トリウム、ウラン、および亜鉛、の適当 な固体化合物。酸化物が代表円な化合物である。好ましくは担体は中性または塩 基性であり、あるいはアルカリプロモーターの添@VCよって中性または塩基性 會与えられたものであってもよい。アルミナにはα型、γ型、2よστ型のもの が包含さ八る。シリカにはたとえばシリカゲル、ケインウ士、および粕品性シリ ケートが包含さnる。
好lしい担体である炭素には、たとえば石炭および石炭状@質から製造された活 性炭、石油から誘導された炭素、ならびに勧9Jおよび植物から6導された炭素 が包含4 される。好ましくは炭素担体はBI!;T窒素試験で測定して1〜1500 m 2/i、史に好lしくは10−1000雲2/g、そして最も好ましくは100 〜500毒2/11の表面積をもつ。好1しくは倣細孔((20Aすなわち(2 n m )は最小であり、細孔容積の少なくとも2096は約20A(2Thm )〜約600λ(60syyc)の直径會もつ細孔から成る。笑例としてココナ ツツシェル木炭:石炭二石油コークス;2よび塩イビビニリデンポリマービーズ 、石炭、石油コークス、リグナイト、骨、木炭、リグニン、ナツトシェル、石油 残渣のような木炭などのような物質を無底することによって製造した炭素:があ げられる。
触媒全重量を基準して担不は(存在するとさ)触媒の少なくとも20311構成 し、一般には触媒の98九以下會構成する。好ましくは担体は触媒の少なくとも 50重重兄、最も好ましくは少なくとも70重量九を構成する。
いくつかの理由により、触媒の好lしい形体は果塊硫化物である。ある梅の形体 の硫化モリブデンが最も好lしい。
憾化モリブデン!!!i媒は、米国%肝第4,243,553号に記載の如くア ンモニウムテトラテオモリブデートまたは他のテオモリブデートの熱分解によっ て製造することができ、あるいは購入した活注懺化モリブデンから製造すること ができ、あるいはまたM o Ss k■焼することによって装造することもで さる。アンモニウムテトラチ第5 モリブデートの分解による方法、すなわちアンモニウムへブタモリブテートの水 浴奴から硫化アンモニウムにより沈殿全作り、次いで@楊乾燥および・■焼して 硫化モリブデンを製造する方法、が好ましい。硫化モリブデンはまた担体に直接 沈殿させることもでき木が、担体のない硫化モリブデンが好ましい。硫化タング ステンまメ’Ct工硫化レニウムも:司碌にして製造することができる。担体の ない触媒はBET窒素表面積訊嵌で測定して好7しくは少なくとも10 m”/  17.更に好lしくは20rn″/9以上の衣面噴ンもつ。
アルカリ(土類)プロモーターは物理的混合または浴を含浸による酸化物生成の 前、その期間中、またli仮に、Y′IE性危媒要素に那えることができる。活 注貧属詭化物を仄いでバインダー(ベントナイト、粘度など)2よび/またはペ レット化滑剤(Sttrrotgx■など)と混合して触媒として使用する形状 に成形する。
最終P8媒は固定層、移動床、流動床、那どう床、または勾配床(周昶の触媒の 場合と同様に触媒の濃度2よび/lたは活性が入口から出口まで変化する)にお いて使用することができる。触媒は粉床の形体で使用することができ、あるいは ifcバインダーを用い又はバインダーなしで所定形状に成形することができる 。
本発明の触媒は1固々に、あるいは池の不発明の触媒もしくは他の既に提案され ている雁媒プラス本発明によるプロモーターとMi@せて、使用することができ る。一般16 点を包含する種々の利点をもたらす。他方、通常の触媒との組合せにおいては、 それらはそれらの個々の特性に従い通常の効果を逐次変性する傾向があり、従っ て定量的に中間の結果が得られる。簡単にいえば、本発明の触媒はたとえば、コ バルト2よびニッケルのような代懺面な水添pawと、2よびアルミナやゼオラ イトのような脱水触媒と、混合して所望の追211結果を連成することができる 。
然しなから、本発明の触W&は好1しくは、醗化炭素水素化活性金属の全重量を 基準にして25重量九未満の、更に好ましくは20重量%未満の、そして最も好 ましくは2重量九未満の他種の酸化炭素活性水素化成分を含むか、あるいはこの ような他種の酸化炭素活性成分な実質的に含まない。実質的に含まないとは他種 の酸化炭素活性水素化成分がアルコール留分の特性もしくは菫を災質的に変えな いことをいう。たとえば、アルコール留分の童の5丸の変化またはアルコール留 分中の任意のアルコールの百分率の5九の変化は笑買的な変化といえる。
このような限定量で存在する又は排除される酸化炭素水素化成分は好lしくにク ロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、ルテニウムおよびロジウムを含むも のである。支に好ましくは、上記成分に刃えてノ10グン、チタン、バナジウム 、セリウム、トリウム、ウラン、イリジウム、パラジウム、白金、銀、およびカ ドミウムを含むものは排除される。最に好tしくは、クロム、マンガン、第mB 族元素(ランタナイド類2よびアグチナイド系も包含する)、第1VB族、第V B%、第vM族、第1B族、第MB族の元素を含む成分は排除される。
好ましい条件下で触媒は長期間にわたって安定であり、理想的条件下では300 0時間またはそれ以上の長期間にわたって安定かつ活性である。活性2よび選択 率は好1しくに100時間の操呆後に、更に好ましくは500時間の、そして最 も好1しくは1000時間の操東後にも夷頁的に保持される。還元された敵化吻 の場合に、活性および選択率の低下は水素による還元によって一般に再生され、 その後に触媒にもとの活性の大部分ケ回復し、再び再生の必要になるまで長期間 にわたって使用しつる。
上述の条件において、本発明の方法は実質量のアルコールを生成させる。好まし い条件下で、触媒のIN並単位当りの自動車ガソリン沸点範囲のアルコールの毎 時のN重単位は0.2を越えつる。理想的条件下では、それは0.25を越え0 .3をすら越えつる。
担体付きMoO3触媒を使用して製造されるアルコール類のうち、最大の単一成 分はメタノールであり、それは代表円にはアルコール留分の201童Xン越え、 そして一般には401重56を越えるか、一般には生成アルコールの701量九 未満、好ましくは60厘孟九未満である。
その次に豊富な成分はエタノールでありうる。エタノールは代懺的にはアルコー ル留分の15i量より多く、そ1日 して多くの場合30重1tX1c近いか又はこtを越える。
C5+アルコールは一般にアルコール留分の10重量九以下である。
2096以上のCO2除外の炭素選択率でえられるアルコール留分は自動車ガソ リンの範囲で沸とうする。最低沸点の純粋アルコールはメタノール(64,7℃ で洲どう)である。ASTM D−439は自動車ガソリンについて225℃の 終点を要求してC・る。従って2096以上のCQt除外の炭素A火工でヨ氏し たアルコール留分はASTM D−86で蒸留し友とき約65℃〜約225℃の 範囲で沸とうする。他のアルコール類はこの範囲で沸とうすることもありうるが 、好ましく(工そのようなことはない。全液体がこの範囲で沸とうすることは必 要ではな℃′)が好ましいことである。アルコール留分か自動車ガソリンの蒸留 規格のすべてに合致することは必要でV工なく、自動車ガソリンの広い範囲内で 沸とうすることのみが必すである。たとえば、ASTM D−439で定められ た50X蒸発限界内にある必要はない。CO2?:除く全生成物の20モル丸炭 素のみがこの範囲で沸とうするアルコールであるべきである。生凧アルコール苗 分V二目勤車燃料ブレンド原朴として使用しつる。好1しくに生成アルコール髪 工自動車ガンリン千のリサーチ万りタンブレンド値約100以上をもち、更に好 1しくむ1約110以上をもち、そして最も好1しくは約120以上をもつ。
好マシくはC7〜C,アルコール留分は少なくとも約9 2.0九のCO2除外炭素選択率で生成し、更に好ましくばC,−C,アルコー ル留分が少なくとも約2056のCO7#。
外選択率で生成する。
C3〜C4アルコール留分をエメタノール、エタノール、2−プロパツール、1 −プロパツール、l−ブタノール、2−ブタノール、2よび2−メチル−1−プ ロパツールを含むが、実質量の2−メチル−2−プロパツールは含まない。こG らのアルコール類の外に、C1〜C8アルコール留分はC6〜C,アルコール( 水酸基が、11固7fCは2個の他の炭素原子に結合している炭素に結合してし ・てもよい〕を含みつる。
好ましい条件下で、生成する水の量は生成アルコール量より実質的に少ない。代 表円には、アルコール量を基単にして20重食%未満、好ましくは10重食%未 満の水が存在する。この水は、アルコール留分を自動車燃料添加物として使用す る場合には、周元の技術によって除くことができる。
好ましい条件下で製造した生成混合物はアルコール以外の含眩素化合物をごく僅 かした含んでいない。これらの他種化合物は生成′flIJケ自助車燃料刑など に使用するのに有吾にはならない。
すべての場合に、アルコール留分は少なくとも20九〇Cot除外の炭素選択率 で生成する。好ましくはアルコール留分は少なくとも3〇九のCO2除外の炭素 選択率で生成し、史に好ましくは5〇九以上そして理想的には20 7096以上でありうる。
好ましくはアルコール留分と共に生成する共生酸物は王としてガス状生成物であ る。それはC1〜C4炭化水素である。好鷹しくはC5+炭化水素は20未満の 、更に好1しくに10%未満の、そして最も好1しくに5′A未渭のCO2除去 炭素選択牟で共生座さnる。少量の通常液体の炭化水素を一通常液坏のアルコー ル類ケ副生物から分離しや丁〈する。
一般に、アルコール選択牟は圧力、臣間速度、生成ガスリサイクル比、の1大に よって、及びHt / CQ供給比2よび温度の低下によって、増大する。
実施例 実施例1.2および5はCcL1gon■型BPL I顆粒炭素の担体な含む。
これはえらばれた等級の瀝青炭と適当なバインダーとの組合せから製造される。
ふるい分析から計算した重重平PJ粒径は113μである。嵩密度は0.55  fi/α3である。窒素吸着を使用する3パラメ一タBET万程式から計算した 比表面積は1159 m”/11である。全細孔容積は飽和での窒素吸収VC, ,cつて抑j足した。
全細孔容積が夛面損sB兄T’にもつ円筒状の孔に宮4nる(2.8n倶)であ る。
次式から計算して細孔の33九が中央細孔である。
実施例4はU%ion Carbidtr■MBV、MBT、SBV、T、S’ −1564およびTS−1567の炭素(これらはWitco Chnnica L Corporationから商業的に入手しうる〕を巳含する1群の担体を 宮む。MBVkよび、M B Tの炭素は石炭が基材である。SBVはココナツ ツ・シェルが基材である。これらの担体の性質の平均は次のと2つである。粒径 臀。インチ(4,7m)押し出し物:嵩密度0、677i /cm” :比表面 積1179 m”/i :平均粒径18λ(1,8in);および中天細孔度2 7九。
触媒の調製 実施例3.6.7および8の触媒はAynerican Cya−samida  Company から購入したSA/−5613である。
これは330 m”/jiの衣面積、2.OXのモリブデンおよび1.596の カリウム(大ぎなボアの炭素上に担持)をもつものと述べられている。この触媒 は0.63g/α3の嵩密度ヲもつ鴇インチ(4,7m)の押し出し物として入 手される。
実施例1.2および5については、次の方法を使用して約759の触媒を得る。
初めの湿式技術を使用して、lOdの30 H2O2水溶液と30−の水との混 合物にとかした277Iの2 (#&)6M0702番・4H20および2.71の&COsから成る溶液を5 00gの炭素に含浸させる。湿潤炭素を室温で風乾してから2%Ov/98%N 2の雰囲気中で300℃において2時間・暇・暁する。実施例1および2の触媒 は始めに流通H1甲で、500℃、3 Q psiy (0,31MPcL)お よび450 hr”で16時時間差する。実施例5の触媒は、はじめに流AHt 甲で500℃、50 pg匂(0,45kfPcL)、200んr−1で4時間 差元する。(注:上記の処方は小量バラチリ触媒についての代表的なものである 。
実施例5については多くの触媒バッチを製造して混合する。)実施例1.2およ び5において、触媒は21%のモリブデンと1.5%のカリウムを含む。
実施例4については、次の方法を使用して約135gの触媒を得る。
初めの湿潤技術を使用して、4−55311030%&O:水溶液と53.03 dの蒸留水との混合物にとかした12.21J7の(N& )J O?024・ 4&Oおよび4.68.90に、Co、から成る溶液を100gの炭素に含浸さ せる。湿潤木炭を徐々に移動する空気中で35℃において6〜8時間乾燥し、次 いで流通N2 甲で350℃において2〜4時間■焼する。固体を空気中80℃ で1〜2時間乾式混合することによって22.547I!のMO(CO)6を触 媒に荷重し、次いで流通N、中で350℃において2〜4時間■焼する。MoC C0)aの荷重および蝦滉を更に2回くりかえして合計67.64 fiのMo CC0)aの荷重を得る。
3 この触媒を始めに流’XH2中において500℃、50psiy (0,45M PcL)、215 hr ”で4時間差元する。
(注:上記の処方は小量バッチの触媒についての代表的なものである。実施例5 については多くの触媒バッチを製造して7昆合する。)実施例4において、触媒 は平均して22.5%のモリブデンと2.0%のカリウムを含む。
実施例9の触媒は炭素上のアルカリ化−Alastである。
11.9gの(#&)、A(Gy□s ・4H20,2,5j!のに、Co8、 および71.1gの水性22%(#&)Jから成る、50〜60℃に加熱した溶 液を20gの10〜20メツシュMBV活性炭(WitcoCんernical  Corruxny から入手)に炭素が飽和するまで滴下状に加える。これは 溶液の約半分をとる。炭素がもはや湿潤状にはみえなくなるIで室温で風乾した 後、この炭素を300℃に達する1で毎分2℃づつ上昇する温度で流通窒素中に おいて加熱する。
300℃の温度を1時間保つ。次の日に、この含浸炭素を150℃で15分間風 乾してから、上記溶液の残りを再含浸させる。再加熱前にこの溶液に小量の水性 22%(#& )tSを加える。この触媒を反応試剤および反応条件に数百時間 さらした後に、後記の表に示す試料をとる。
実施例10の触媒は担体なしの(換言すれはバルクの)アルカリ化二硫化モリブ デン←υoS’)である。これはアンモニウムテトラテオモリブデートを窒素中 で580℃に達するまで5℃/分で上昇する温度で加熱することによる熱分解に よって製造される。この温度を1時間保つ。
24 これを最終混合物中に4%のカリウムを与えるに十分な水酸化カリウムと一緒に して粉砕する。この触媒は約27 m2/ gの表面積をもつ。この実施例中の 供給物は20 ppmの硫化水素を含む。
実施例11の触媒はアルカリ化二硫化モリブデンである。15gのCN&) J  Q 7 Q24 ” 4 H20を106WLtの22%水性(N& ) t  S にとかした溶液を60℃において、3001の水田の1ooyi酢酸で処 理することによって三硫化モリブデンを沈殿させる。この沈殿を乾燥し、窒素〒 500℃で1時間■焼して二硫化モリブデンを作る。この二硫化モリブデンを次 の比率で針ばち中で混合する:66%MO8z ; 20%ベントナイト粘土; 10%&CO,:および4%5terottrx■滑剤。ペレット化していない 試料を試験に使用する。この実施例の供給物は50 pprnの硫化水素を含む 。
実施例12〜15に使用する触媒は、米国ミシガン州アンアーバーのCLirn ax Molybdenwrn of Mirん’/Q(Lnから二硫化モリブ デンの実験サンプルを入手1つことによって調製した。実施例12〜15のそれ ぞれの試料名は1619−6−2 (129rrL”/ El )、1619− 8−2(95m”/、17 ); 1619−12−2(82m”/、!7); および1619−13−2 (85rn”/ jj )でゐる。これらの硫化モ リブデンのそれぞれを乳ばち中でベントナイト粘土、炭酸カリウム、および5t eroteZ[F]dレット化用滑剤と混合して66%M’ o St、20% 粘土:10%炭酸カリウムおよび4%滑剤を含む触媒を得る。乳傑で混合した後 、これらの混合物をペレット化してアルコール製造に使用する。実施例12〜1 5の供給物は50 ppmの硫化水素を含む。
実施例16〜18の触媒は(−’)’84 ) 2Mo S4の熱分解てよって 製造したアルカリ化二硫化モリブデンであ6゜100Mの漬水ま化アンモニウム を含む400虹の仄に180〃の(NH,ハr’r407024・4H,Oケと かした溶液を130 (11/の22%(N&)tS 溶液と混合することによ って(、〜ハ)。
MoS、の溶液を製造する。50〜60℃で2傳間かくはん後に、(NH+ ) tM o S4溶液を大きな浅い皿にあけて一夜蒸発乾燥させる。乾いた暗赤色 (NH+ ) 21冒oS4を窒素中500℃で2時間■焼する。生成した暗色 二硫化モリブデンを池の成分と1ぜて66%MO82:10%炭酸カリウム:2 0%0%ベントナイト粘土よび4%5terotex■dレツト化用滑剤を含む 触媒を得る。次いでこの触媒を3.2TrM径のパレットに被レット化する。実 施例16の供給物は24 p7Jmの硫化水素を含む。
実施例19の触媒はアルカリ化硫化レニウムである。
10pのRe、O,を300Mの水にとかし、次いで濃7に酸化アンモニウムで pE 9まで中性化する。25pのNα2S2Q3・5&Oを次いでこの塩基性 Re、O6溶液にとかす。
100Mの濃硫酸を加えて黒色のRe2Srを沈殿させ、濾過および乾燥してか ら窒素中500℃で1時間・暇焼してRgS、を得る。Nαzsto3は触媒に アルカリを供給する。
6 試験のため5.4gのRe Stを平板状アルミナ3ゴと混合し、反応器中に充 てんし、3%H,S含肩水素〒4水素℃で17時時間光する。
実施例20の触媒はアルカリ化硫化タングステンである。これは29.5 fi のNα2WQ4を300dの水にとかし100dの22チ(N&)tSを加えて (N&)tWsの緑色溶液を得ることによって製造される。この溶液を酸性化し て暗赤色のWS2を沈殿さe、FAおよび乾燥してから窒素中500℃で1時間 @9してWS、を得る。試験のために8.5IのWE、および0.5gのIbC 0,を乳ばち中で乳ばち中で乳棒により一緒に粉砕する。次いでこれをBu’の 平板状アルミナと混合して反応器に充てんし、3%H2S含M水素中450℃で 17時時間光する。
実施例21の触媒は炭素担体上のWO2を還元およびアルカリ化したものである 。250属の水に13.2f1の(A’&)+。W、2Q41・11H20をと かした原料溶液を使用し、ポリ塩化ビニリデンを熱酸して作った炭素ビーズ14 ,5Iを101Llの熱溶液に浸漬することによって4回含浸を行なう。含浸と @浸との間で、湿潤炭素を璽温で風乾し次いで100℃で一夜真空乾燥する。4 回の含浸衾、触媒を窒素中450℃に1で0.4℃/分の割合で加熱する。
この温度を6%時間保つ。アルカリを41の水に0.271の炭酸カリウムをと かした溶液として触媒に滴下状に加える。この触媒を室温で一夜風乾してから流 通水素中500℃で処理し、その後にH,’Co供給物にはらす。
最終触媒は&6重量%のタングステンおよび2.Oi&iチカリウムを含む。
アルコールの製造 実施例1,2.9〜15および19〜21:これらの実施例で使用する一般法に おいて、反応器は触媒を充てんしたにインチ(127α)ステンレス中管から成 る。@謀の全容量は約10ゴである。シリンダーからの予め混合した水素、−酸 化炭素および窒素の供給ガスを圧縮し所定の圧力に調部する。供給ガス混合物は 所定の比率の水素と一酸化炭素および約5容量チの窒素(内部基準物として役立 つ)を含む。触媒の項で述べたように供給物の流れには硫化水素が存在する。混 合供給ガスを室温で活性炭床に通して鉄および他のカルボニル類を除く。次いで 世袷ガス混合物を所定の空間速度で固定床反応器(電気炉によって所定の反応温 度に保たれている)に通す。反応器の生成物を圧力低下バルブを通し、ガスクロ マトグラフのサンプリング点を通過させてドライアイス冷却凝縮器に入れる。凝 縮器からの液体生成物を集め、サンプリングし、そして分析する。
実施例3,6〜8および12〜15 これらの実施例で使用する方法において、反応器は触媒を充てんした×インチ( 1,27c!n)ステンレス鋼管である。触媒の全容積は約40−である。シリ ンダーからの予め混合した一酸化炭素と窒素を室温でモレキュラーシープ床に通 して鉄および他のカルボニル類を除く。次28 いてシリンダーからの水素をこの一酸化炭素および水素と混合し、この混合物を 所定の圧力に圧縮する。供給ガス混合物は所定の比率の水素と一酸化炭素および 約5容量チの窒素(内部基準物として役立つ)を含む。実施例12〜15の供給 物は50 pprnのHt Sを含む。供給ガスを予熱してから所定の窓間速度 で固定床反応器(電気炉によって所定の反応温度に保たれている)に通す。反応 器の生成物を室温で気液分離器に通す。分離器を去る生aガスをガスクロマトグ ラフのサンプリング点を通し、圧力低下パルプを介してドライアイス冷却Jli 器に入れる。液体生成物を集め、サンプリングし、そして分析する。
実施例4 実施例4において、反応器は触媒を充てんしたジャケット付きステンレス鋼管か ら成る。触媒の全容量は約1ft” (0,028rn3)である。反応器ジャ ケットは反応熱除去のための熱移動流体を含んでいる。−酸化炭素供給物を室温 で活性炭床に通して鉄および他のカルボニル類を除く。水素および一酸化炭素供 給ガスを次いで所定の比率で混合する。5容量チの窒素を内部基準物として供給 ガスに加え、この混合物を所定の圧力に圧縮する。供給ガス混合物を所定の反応 温度に予熱してから所定の空間速度で固定床反応器に通す。反応器混合物を水冷 凝縮器に通してから高圧気液分離器に入れる。高圧分離器からの生成物液体を圧 力低下バルブを通して低圧気液分離器に入れる。高圧分離器を去る生成物ガスを 圧力低下/くルブに通し、低圧分離器からのガスと一緒にしてガスクロマトグラ フサンプリング漬に通す。低圧分離器からの液体生成物を受器に集め、そこから サンプリングを行なって分析する。
実施例5 この実施デ1において、反応器は内部管2よび流動床触媒を備えるジャケット付 きステンレス鋼管から成る。触媒の全容量はflO,65ft5(0,018T rL’)でめる。反応器ジャケット2よび内部管は反応熱除去のための熱移動流 体を含んでいる。実施例4に述べた供給ガスおよび生成物回収系をこの流動床反 応器について使用する。反応試剤は流動化用媒質として役立つ。
0 表 実施例 1 2 3 4 温度 (’C) 262 235 300 318圧力2がよS)(?43)  (C58) (1(145) (1α45)1063 1230 1500 1 500B、/CO(モル比) α84 α82 α21 L50GBSVCん? ”) 372 220 1950 1121リサイクル比 0 0 0 0 CO転化軍(X) 2a4 3L8 2(124L4生成したco、(1)’( 96) 4α2 3a9 3a9 3a5選択軍(2](X) 注: (3) 他の含酸素化合物類は炭素数を4と仮定した。
(4) 水は准相の1量九として計算した。
1 衣(つづき) m主−5678 温度 C℃) 297 301 300 300圧力3□也?)(707) ( 1a89) (1’Z34) (1’Z34)1010 2000 2500  2500H,/Co(モル比) α82 α21 121 α21GBSVtル r’) 1747 1950 1950 1500リサイクル比 0 0 0  0 coh化軍(X) 2a’8 2a5 3L0 278生成したC02(刀(5 %)4五0 3’Z6 3’Z3 3’Z3H,υ(4)(重量%) C9C4 C73J注: (3)他の含FR素(p合物類は炭素数を4と仮定した。
(4) 水は液相の重量光として計算した。
32 温度 (C) 260 262 255圧力fRイ) 12LIO117515 00(8a8) (&21) (10,453B27Cυ(モル比) 1.02  0.76 1.02GH8V<んr’) 1283 676 3171リサイ クル比 0 0 0 CO転化軍へ3 14.7 16.5 16.3生晟したC嶋(刀C省) 22 .1 28.0 24°5Ht O(’J (重量X) 1.2 0.8 1. 9注: (3) 他の含酸素化合物類は炭素数を4と仮定した。
(4) 水は液相の重量光として計算した。
懺〔つづき〕 温度 C℃) 255 258 250 250圧力U浄a’f’ (α41)  (α41) (α41) (α41)1350 1350 1350 135 0&/Co(モル比) LOLOLOLOGH8¥(Ar’) 2254 31 40 2300 t934リサイクル比 0 0 0 0 CO転化藁(X) 1a3 146 1a5 140生成した(Q、(ll(9 6) 2A6 2a2 2a0 278H2(,1(41(重量X) L4 L 5 L6 L7注: (3)他の含酸素化合物類は炭素数?4と仮足した。
(4)水は液相の重量光として計算した。
4 温度 C℃) 260 265 2842000 3050 3050 圧力’<H:’1)(xasc+)(2tta)tzLta)H2/CO(モル 比)11 ′L2 12GBSVtんr−’) 3150 3900 5220 リサイクル比 0 0 0 CO転化軍(516) 1112 14.5 2&1生成したC偽(1)(X)  2’Z0 24.7 2&3H,0(4)(重量光) α78 L55 L5 5注: (3)他の含酸素化合物類は炭素数を4と仮足しfca(4) 水は液相のl蛍 光として計算した。
5 温度C℃) 284 300 309 1350 1450 1440 ”’1.ka’f)(α41) (1(110) (1a03)Hy/CO(モ ル比) α9 LOL12GESV(hr−’) −−242 リサイクル比 0 0 0 CO転化軍(96) a8 1α(J ’Z8生成したC0Jll(j6) 3 1i8 − 3Z5Ht O(” C重3iX) 1α〇 −(21fl択単ニ 、COz’a−除いて、cotf:を含めない基準での炭素モル選択軍にもとづ く。
(3) 他のtrR素化甘9せJ類は炭素数を4と仮定した。
(4) 水は液相の重t96として計算した。
国際調査雫告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 水素および一酸化炭素を (1)遊離または結合の形体でのモリブデン、タングステン、およびレニウムか ら成る群からえらばれた少なくとも1つの元素、 (2)、遊離または結合の形体でのアルカリもしくはアルカリ土類の元素から成 るプロモーター、および任意に (3) 担体 から成る触媒の存在下に接触させて少なくとも約20XのCot除外の炭素選択 率で自動車ガソリンの範囲の沸点のアルコール留分を製造することヲ特徴とする アルコール製造性。 2 水素二ー酸化炭素のモル比が約0.7〜約3である請求の範囲第1項記載の 方法。 a 1lkJ 1,5007jsig (10,3MPa) 〜約4.000p 8旬(27,6MPG)の圧力で災施するtN釆のIjA囲謳2項記載の方法。 先 約り40℃〜約325℃の温度で実施するIl車の範囲第3項記載の方法。 & H,/COガスの毎時仝開速度が約300−#5000hr−’である請求 の範囲第2項記載の方法。 6 未転化の水素および/または一酸化炭素の供給物の少なくとも1部を反応に リサイクルさせる請求の範囲第5項記載の方法。 7 7 リサイクル前にリサイクル供給物から生成アルコール留分および生成炭化水 素を実質的に除去する請求の範囲第6項記載の方法。 ゛ a リサイクル前にJJ t、、イクル供給物から二酸化炭素χ笑質的に除去す る請求の範囲第7項記載の方法。 a アルコール留分が約20〜約701童九のメ〃−71を含む請求の範囲第1 項記載の方法。 1α−アル;−ル留分が少なくともfJ15jK*XのエタノールYfむ請求の 純8箒1項記載の方法。 IL アルコール留分が豹5重量九未満のC5+アAコーAt−営む請求の範囲 第1項記載の方法。 臣アルコール留分の蒸留終点が225℃に等しいか又は225℃未濡である請求 の範囲第1項記載の方法61a少なくとも2096のCOt除外の炭素選択率で c″1・〜(?1アルコール類金含有ルコール留分を製造する請求のψl第1項 記載の方法。 14少なくとも20九のCOt除外の炭素選択率でC,−C1゛アルコール類含 有アルコール留分な製造する請求の範囲第1項記載の方法。 ]fL 触媒1重量部当り毎時約t1.1重重部以上のアルニール留分の割合で アルコール留分を製造する請求の範囲第1項記載の方法。 la 担体が存在しその担体が中性筐たは塩基性であるか又はアルカリプロモー ターの添加によって中性または塩基性が付与されている請求の範囲第1項記載の 方法。 38 17 プロモーターが遊離または結合の形体でのナトリウムまたはカリウムから 実質的に成る訪米の範囲第1項記載の方法。 1&プロモーターが全触媒中に遊離元素として少なくとも約0.5重量%の濃度 で存在する請求の範囲第1項記載の方法。 1a 触媒がモリブデンを含む請求の範囲第1項記載の方法。 工モリブデンが元素のカーボール、硫化物、炭化物もしくは酸化物として存在す るか、17′cは遊離元素として、またはこれらの混合物として存在する請求の 範囲第19項記載の方法。 2L モリブデンが硫化物として存在する請求の範囲第2°0項記載の方法。 ユモリブデンが全触媒の少なくとも約5重fXの濃度で存在する請求の範囲第1 9項記載の方法。 悠触媒がモリブデン以外の一酸化炭素水素化活性金属’&25重量S未満含む請 求の範囲第19項記載の方法。 肌触謀が鉄、コバルト、銅、亜鉛、ルテニウムまたはロジウムを笑勤(で含まな い請求の範囲第19項記載の方法0 21a l!!415ハロゲン、チタン、バナジウム、セリウム〜トリウム、ウ ラン、イリジウム、パラジウム、白金、銀またはカドミウムな実質的に含まない 請求の範囲第24項記載の方法。
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