JPS6124525A - 脂肪族一価中級アルコールの製法 - Google Patents

脂肪族一価中級アルコールの製法

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JPS6124525A
JPS6124525A JP59144784A JP14478484A JPS6124525A JP S6124525 A JPS6124525 A JP S6124525A JP 59144784 A JP59144784 A JP 59144784A JP 14478484 A JP14478484 A JP 14478484A JP S6124525 A JPS6124525 A JP S6124525A
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catalyst
cobalt
molybdenum
alcohol
amount
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JP59144784A
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Hiroo Tominaga
冨永 博夫
Kaoru Fujimoto
薫 藤元
Toyoyasu Saida
宰田 豊安
Hideyuki Michiki
道木 英之
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    • 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
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

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】 [発明の目的と産業上の利用分野] この発明は、水素と一酸化炭素を含有するガス(以下単
に合成ガスという)からアルコールと炭化水素との混合
物を製造する方法に関する。換言すれば、この発明方法
は、合成ガスからアルコールと炭化水素の混合物(以下
単に製品という)を製造するに当り、モリブデンとコバ
ルトとを主要な有効金属成分とする触媒を使用する方法
に関し、比較的安価な触媒により収率良く製品を得るこ
とを目的とする。
[従来の技術] 合成ガスから炭化水素類、アルコール類あるいは両者の
混合物を製造する為の触媒に関しては多くの研究が為さ
れ発表されている。これらの従来触媒は次の如く集約す
ることが出来る。従来触媒の第1は銅、クロム、亜鉛等
を主要有効成分とする触媒であって、既にメタノール製
造の為の触媒として大規模に使用され、又炭素原子数2
〜5の脂肪族−価アルコール(以下中級アルコールとい
う)をもIllll造出様多くの改良が為されている。
しかしこの系統の触媒はJ中級アルコールの収率が悪く
、中級アルコール製造の目的の為の触媒として実用化に
到っていない。即ち、中級アルコールの収率を増大させ
ようとすると、メタン等の低級炭化水素および二酸化炭
素の生成が多くなり、−酸化炭素の有効利用率が低下す
る。近年この様な第1の従来触媒の欠点を排除する目的
で、ロジウム、ルテニウム、白金などの貴金属を主要有
効成分、とする第2の従来触媒が発表されている。この
第2の従来触媒には、その使用法として、触媒と合成ガ
スとの接触を、ガス相で実施する方法と触媒を分散させ
た適当な溶媒中において液相で実施する方法との三方法
があるが、何れも触媒が著しく高価であり、性能的にも
不充分である為実用化には到っていない。又コバルトと
モリブデンの二成分系触媒についても、フィッシャート
ロプシュ炭化水素合成法用触媒等として研究されたが、
この触媒はコバルトの含有量がモリブデンの含有量より
多い場合である。
[発明の開示] この発明方法に使用するモリブデンとコバルトとを主要
有効成分とする触媒は、モリブデン含有量がコバルト含
有量より多い新規な触媒である。
以下にこの発明方法に使用する触媒を中心として、この
発明方法につき詳しく説明する。この発明方法に使用す
る触媒は、各種のモリブデン酸アンモニウム好ましくは
モリブデン酸アンモニウム中のモリブデンと酸素の原子
比が7=24のものおよびコバルトの水溶性塩好ましく
は硝酸コバルトの濃厚水溶液を、モリブデン元素の重量
1部に対してコバルト元素の重量が0.1部以上0.5
部以下となる様に、乾燥した粒状担体に含浸せしめた後
、これら金属塩水溶液を保持する担体を乾燥し、次いで
焼成して製造する。担体に含浸せしめる上記水溶液の濃
度は、常温から100℃までの間における飽和溶液ある
いは飽和に近い濃厚水溶液が、一定量の担体に多量の有
効成分を担持せしめる観点から望ましい。これら含浸さ
れた溶液を保持する担体の乾燥は、常圧下100〜15
0℃好ましくは110〜130℃の温度で0.5〜12
時間空気中において実施するのが良い。この乾燥後に実
施される焼成は、350〜450℃好ましくは380〜
420℃の温度の空気中において実施するのが良く、焼
成は通常約2時間で終了する。担体としてはシリカゲル
、多孔性球状アルミナ、粒状活性炭、粒状炭素あるいは
粒状珪藻土等を使用することが出来るが、これらの使用
可能な担体のうち、シリカゲルは特に好ましい担体であ
る。
上記の如き本発明方法用触媒の製法において、モリブデ
ン元素含有四とコバルト元素含有量とが前記範囲内の所
望の値に調整されたモリブデン酸アンモニウムと]バル
ト塩との混合水溶液を担体に含浸せしめて一1上記の如
く乾燥と焼成とを実施しても良いが、先にモリブデン酸
アンモニウムの水溶液のみを担体に含浸せしめた上、一
旦乾燥、焼成と焼成品の冷却とを実施し、次いでコバル
ト塩の水溶液の必要量を含浸せしめて2回目の乾燥と焼
成を実施する方法によ?、上記の混合水溶液の同時含浸
法によるものに比し、性能の優れた触媒を得ることが出
来る。ヌ上記2種の含浸法の何れを使用した場合にあっ
ても、上記により金属成分の含浸および引き続く乾燥と
焼成の終了したものに、炭酸カリウムの濃厚水溶液を含
浸せしめて、更に乾燥を上記同様の条件下に実施するこ
とにより、更に性能の優れた触媒を製造することが出来
る。上記により製造された触媒は、乾燥担体の重量に対
して10〜60%のモリブデンおよびコバルトの合計量
を酸化物として含有する。当然のことであるが、モリブ
デンおよびコバルトの酸化物の含有量の合計が乾燥担体
に対し10重量%より少ない触媒は性能不充分である。
又カリウムを含浸担持させた触媒にあっては、カリウム
の担持量をモリブデン元素の重量に対して融化カリウム
として10〜100重量%とするのが良い。
上記の本発明方法に使用する触媒においては、モリブデ
ンに対するコバルトの含有比が非常に重要である。即ち
、モリブデンに対する重量比でコバルト0.5以上のも
のでは、同一 の担体を使用し上記と同様の製法による
場合であっても、この比が前記範囲内である場合に比し
製品の生成量が小である。同様なコバルトの含有比0.
5以上の触媒において、製品の生成量が極大値を示すこ
とがあるが、この極大値における製品の生成量は、コバ
ルトの含有比0.2〜0.5の前記範囲の場合に比し、
小である。又コバルトの含有比0.1以下にあっては、
同様に製品の生成量が減少する。
上記のコバルト含有比0.5以上において、製品生成量
が極大値となる場合の該含有比は、従来から周知の、い
わゆるコバルト触媒に助触媒とじてモリブデンを加えた
場合の触媒組成であると考えられる。又カリウムの担持
量について言えば、カリウムの担持量が前記の下限より
小である場合にはメタンの生成量がある程度増加し、逆
にカリウムの担持量が前記の上限より多い場合には、触
媒の性能が最高であるとは言えないが使用可能である。
この発明方法においては、上記により製造された触媒を
、水素と一酸化炭素とを含有する合成ガスに接触せしめ
て製品を製造する。この接触の際における温度および圧
力などの条件としては、従来から周知の条件を使用する
ことが出来る。即ち温度として200〜350℃好まし
くは230〜300℃の範囲、圧力として常圧〜200
ka/cmG好ましくは20〜100kg/cdGの範
囲を使用することが出来る。上記の温度範囲より高い触
媒温度を使用するとメタンおよび二酸化炭素の生成量が
増加し、又上記の温度範囲より低い温度を使用すると触
媒の活性が不充分となって製品の生成量が減少し、何れ
の場合も不利となる。上記の条件下に触媒と合成ガスと
を接触せしめる為の反応器としては、周知の固定床反応
器、あるいは流動床反応器の何れをも使用出来るが、何
れの場合にあっても、非常に大きな反応熱の発生を伴な
う故、反応中のガスおよび触媒と直接に接触する冷却用
伝熱面を有する触媒床構造とすることが望ましい。
又この冷却用伝熱面の触媒およびガスが接触する面とは
反対側の面において、この冷却用伝熱面に接触する冷却
剤としては、水あるいは適当な沸点を有する有機液体を
、加圧下における沸騰状態にある気液湿相物として上向
流で使用するのが良い。
尚流動床反応器を使用する場合にあっては、担体として
粒径0.1〜0.5開であって、且つ耐摩耗性のある例
えば球状アルミナあるいはシリカゲル等を使用するのが
良い。又上記の如く触媒と合成ガスとを接触せしめる際
における触媒とガスとの量的比は、反応に際して使用す
る圧力により大幅に異なるが、例えば常圧における場合
には、1゜Ogr程度の触媒量に対し、1時間当り1モ
ルの合成ガス流通量が好適であるが、反応圧力を増加さ
せるに伴って、2ar程度の触Is量に対し、1時間当
り1モルの合成ガス流通量まで、触媒使用量を減少させ
ることが出来る。
この発明においては、上記の触媒および触媒と合成ガス
との接触条件を使用することにより、アルコールと炭化
水素との混合物を収率良く製造することが出来る。合成
ガス1モル当りの製品取得量は、反応条件、合成ガスの
組成特に合成ガス中の水素と一酸化炭素との含有量およ
び水素と一酸化炭素とのモル比により大幅に変化するが
、例えば合成ガスが水素と一酸化炭素以外の成分を含有
せず、且つ一酸化炭素に対する水素のモル比が1゜0の
場合に、原料ガスを1回触媒床を通過させることで2.
0〜3.0or程度の製品を取得することが出来る。こ
の発明方法によって得られる製品は前記の通りアルコー
ルと炭化水素との混合物であるが、この混合物中のアル
コールは、メタノールを若干含むが前記中級アルコール
を主体とし、炭化水素は、少量のメタン、エタンなどの
低級炭化水素を含み主として炭素数3〜6の脂肪族飽和
炭化水素からなる混合物である。又この発明方法による
製品中のアルコールと炭化水素との重量比は、触媒にお
ける使用担体の秒類、モリブデンとコバルトの比、カリ
ウムの担持量などの変化に伴って、アルコールの含有量
で30〜65%の間に変化する。従って合成ガス中にお
ける水素と一酸 ・化炭素のモル比の最適値は、この様
な触媒の組成変化に伴って変わる製品の成分構成により
異ってくるが、このモル比の好ましい値として2.5〜
3.5の範囲を挙げることが出来る。原料ガスにおける
この水素と一酸化炭素とのモル比が、上記の範囲内から
選択された最適値に近く、且つ水素と一酸化炭素以外の
不活性ガス成分の含有量が少ない場合には、合成ガスと
触媒との1回の接触によって製品に変化しなかった残ガ
スを、原料ガスに混入して合成ガスとし、残ガスを繰り
返し触媒と接触させ、原料ガス1モル当りの製品収率を
向上せしめることが出来る。又この発明方法において、
上記の反応条件により得られる製品は周知の手段、例え
ば通常の精留法あるいは水を添加しつつ精留を行なうい
わゆる抽出蒸留法等の方法を単独あるいは組み合せ使用
することにより、アルコール類の混合物と炭化水素類の
混合物との分離、更には分離されたアルコール類の混合
物および炭化水素類の混合物のそれぞれを所望の成分あ
るいは留分に分離することが出来る。
[発明の効果] この発明の利点の第1は触媒が安価なことである。触媒
の安価なことは、前記した通り、触媒の製造に使用され
る原料に貴金属が使用されていないことから明らかであ
り、特に説明を要しない故省略する。
この発明の利点の第2は、触媒の性能の温度変化に対す
る敏感性が比較的に小であり、前記の如く比較的広い温
度範囲にhつで、大きな触媒性能の変化を伴なうことな
く製品を製造出来、従来のフィッシャートロプシュ触媒
の如く触媒床の温度を±3℃以内に保持する必要が無い
故、比較的簡単な構造の安価な反応器を使用することが
出来る。
又従来から周知となっている高温の液状アルコールによ
る炭素鋼および鉄゛以外の′合金成分含有量が5重量%
以下の低合金鋼の腐食も、反応器内におけるアルコール
がガス状である為極めて少なく、反応器の構成材料とし
て安価な上記材料を使用することが出来る。
この発明の利点の第3は、触媒の寿命が比較的に長いこ
とである。即ち、この発明方法に使用する触媒は、従来
の触媒と比較して高温においても使用することが出来る
が、このことは、いわゆるシンターリング現象による触
媒の性能劣化が小であり、この触媒の耐久性が良いこと
を示している。
又高温で使用可能であるといってもこの高温は高々35
0℃の程度である故、担持させたカリウムの蒸発による
損失も極めて少なく、長時間に亙り触媒の性能を良好に
保持することが出来る。
実施例1 モリブデン酸アンモニウム((NH4)e MO702
4・4H20)65.7Orを400xl(D水に溶解
した溶液と、硝酸コバルト(CO(NO3)2 ・6H
20)35.3Orを200猷の水に溶解した溶液とを
混合し、この混合液に富士ダごソ、ン社製IDシリカゲ
ル100grを添加し、ウォーターバス上で約95℃に
加熱しながら、水分がなくなるまで、蒸発乾固を行ない
、モリブデン酸アンモニウムと硝酸コバルトとをシリカ
ゲルに含浸させた。この操作により得られた固形分を湿
度120℃の空気中で12時間乾燥させ、続いて温度を
400℃に上昇させて約2時間焼成して、モリブデンお
よびコバルトをそれぞれ酸化物の状態でシリカゲルに担
持させた。次に炭酸カリウム7.6grを溶解した水溶
液に、上記焼成品を添加し、ウォーターバス上で前記と
同様に蒸発乾固して炭酸カリウムを更に含浸させ、続い
て120℃の温度の空気中において約12時間乾燥して
触媒を得た。
この触媒中のモリブデンおよびコバルトの含有量は、そ
れぞれモリブデンおよびコバルトとして25.0および
5.0重量%である。この触媒をタイラー篩により分級
し、20メツシユを通過し、40メツシユを通過しない
もの5.’Oarを取り、ステンレス鋼製竪形流通式反
応管(内径8n長さ500+nm)の所定場所に充填し
、4oo℃に加熱しつつ水素ガスを15時間流通させて
還元した後、反応管上部から実質的に一酸化炭素と水素
以外のガスを含有せず且つ一酸化炭素と水素のモル比が
1である圧力50ka/CI?Gの合成ガスを、温度2
50℃において触媒1 ar当り1時間に0.1モル流
通させ、反応管から流出する生成ガスを分析して、下記
の結果を得た。
供給−酸化炭素の反応率モル% 20.1反応した一酸
化炭素の転化光モル% アルコール類に計     38.0 炭化水素類に計      25.に 酸化炭素に       37.9 生成アルコール類の、組成(重量%) メタノール        23.6 エタノール        48.3 n−プロピルアルコール  17.2 n−ブチルアルコール    7.0 二級アミールアルコール   5.0 実施例2 実施例1にお゛いて使用したものと同様同量のモリブデ
ン酸アンモニウム溶液と硝酸コバルト溶液とを、それぞ
れ別々に調整し、先づモリブデン酸アンモニウム溶液中
に実施例1同様のシリカゲル100g「を添加し、ウォ
ーターバス上において95℃で蒸発乾固し、続いて12
0℃の空気中において12時間乾燥後、引き続き400
℃の温度で2時間焼成し、この焼成品を冷却後、硝酸コ
バルト溶液中に添加して同様に蒸発乾固、乾燥および焼
成を実施し、次にこのモリブデンおよびコバルトの担持
された固形物を、実施例1において使用されたものと同
様な炭酸カリウム溶液の同一ω中に添加して、実施例1
の場合と同様に乾燥して触媒を得た。この触媒のモリブ
デン、コバルトおよびカリウムの含有量は実施例1にお
いて得られたものと同様である。この触媒を実施例1の
場合と同様に分級して、20〜40メツシユのもの5o
rを採取し、実施例1と同様に試験を実施し、生成ガス
を分析して下記の結果を得た。
供給−酸化炭素の反応率モル% 30.9反応した一酸
化炭素の転化光モル% アルコール類に計      41.1炭化水素類に計
       20.6二酸化炭素に        
38.3生成アルコ・−ル類の組成(重量%) メタノ・−ル         15.5エタノール 
        50.90−プロピルアルコール  
 21.1n−ブチルアルコール     8.4アミ
ールアルコール      4.1出願人  東洋エン
ジニアリング株式会社冨  永   博  夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 担体上に、モリブデンとモリブデン1重量部に対して0
    .1以上0.5重量部以下のコバルトとを主要有効成分
    として担持せしめた触媒を、水素と一酸化炭素とを含有
    するガスに接触せしめることを特徴とするアルコールと
    炭化水素の混合物の製法。
JP59144784A 1984-07-11 1984-07-11 脂肪族一価中級アルコールの製法 Granted JPS6124525A (ja)

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