JPS6353166B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、合成ガス、すなわち、一酸化炭素お
よび水素から直接エタノールを合成する方法に関
する。さらに詳しくは、本発明はルテニウム化合
物およびコバルト化合物を触媒として、およびハ
ロゲン化合物を助触媒として用いる液相均一触媒
反応によつて、合成ガスからエタノールを直接合
成する方法の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for synthesizing ethanol directly from synthesis gas, ie carbon monoxide and hydrogen. More particularly, the present invention relates to an improved method for directly synthesizing ethanol from synthesis gas by a liquid phase homogeneous catalytic reaction using ruthenium and cobalt compounds as catalysts and halogen compounds as cocatalysts.
エタノールは各種化学物質の中間原料または溶
媒として広範囲な用途を有する化合物である。 Ethanol is a compound that has a wide range of uses as an intermediate raw material or solvent for various chemicals.
(従来の技術および発明が解決しようとする問題
点)
反応器に保持されたルテニウム化合物およびハ
ロゲン化合物を含有する触媒含有液体媒体に、一
酸化炭素および水素を含有してなる合成ガスを連
続的に供給して、エタノールを生成させ該生成エ
タノールを未反応の合成ガスに同伴させて取り出
してエタノールを製造する方法は本発明者らが既
に出願している(特開昭61―218540号公報)。こ
の方法によれば、反応器に触媒含有液体媒体が保
持され、この液体媒体でエタノールが合成され
る。この方法によれば、アルコール類またはエス
テル類が未反応の合成ガスに同伴し、高濃度のエ
タノールを製造することができる。(Problems to be Solved by the Prior Art and the Invention) Synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen is continuously fed into a catalyst-containing liquid medium containing a ruthenium compound and a halogen compound held in a reactor. The present inventors have already filed an application for a method of producing ethanol by supplying ethanol to produce ethanol and taking out the produced ethanol along with unreacted synthesis gas (Japanese Patent Application Laid-open No. 218540/1983). According to this method, a catalyst-containing liquid medium is held in a reactor, and ethanol is synthesized with this liquid medium. According to this method, alcohols or esters are entrained in unreacted synthesis gas, making it possible to produce highly concentrated ethanol.
しかし、触媒成分の内、ルテニウム化合物の一
部は未反応の合成ガスまたはガス状の反応生成物
に同伴して反応系外に揮散し、時間と共に反応系
中のルテニウム量が減少する。この結果、反応器
中のルテニウム量の減少に伴つてエタノールの生
成活性が低下し、安定にエタノールを製造できな
くなるという欠点がある。したがつて、揮散する
ルテニウムを回収し、それを反応器ヘリサイクル
する技術が必要とされる。 However, among the catalyst components, a part of the ruthenium compound evaporates out of the reaction system along with unreacted synthesis gas or gaseous reaction products, and the amount of ruthenium in the reaction system decreases with time. As a result, the ethanol production activity decreases as the amount of ruthenium in the reactor decreases, resulting in a drawback that ethanol cannot be produced stably. Therefore, a technique is needed to recover the volatilized ruthenium and recycle it to the reactor.
本発明者らが検討を行つた結果、ルテニウムは
低沸物であるルテニウムペンタカルボニルの形態
(Ru(CO)5)で未反応合成ガスに同伴して揮散す
る。この化合物は数十度の熱または光により、多
種の溶媒に対して難溶性のトリルテニウムドデカ
カルボニル(Ru3(CO)12)に変化する。 As a result of studies conducted by the present inventors, ruthenium evaporates along with unreacted synthesis gas in the form of ruthenium pentacarbonyl (Ru(CO) 5 ), which is a low boiling point. This compound transforms into triruthenium dodecacarbonyl (Ru 3 (CO) 12 ), which is sparingly soluble in various solvents, when exposed to heat or light at temperatures of several tens of degrees.
未反応合成ガスを凝縮すると、揮散ルテニウム
の大部分は生成物と共に凝縮液の一成分として取
り出される。この凝縮液からルテニウムを回収
し、反応器ヘリサイクルする方法は本発明者らに
より完成され、既に出願されている。 When the unreacted synthesis gas is condensed, most of the volatile ruthenium is removed as a component of the condensate along with the product. A method for recovering ruthenium from this condensate and recycling it in a reactor has been completed by the present inventors and has already been applied for.
一方、非凝縮性ガスにもルテニウムは同伴す
る。通常、この非凝縮性ガスの一部を系外へ排気
し、残りを原料合成ガスと共にガス圧縮機で再び
反応器ヘリサイクルする。その結果、ガス圧縮機
中でルテニウムが析出、または付着し、ガス圧縮
機に悪影響を与えるだけでなく、高価なルテニウ
ムの損失をもたらし経済性を大幅に低下させる。 On the other hand, ruthenium also accompanies non-condensable gases. Usually, a part of this non-condensable gas is exhausted to the outside of the system, and the rest is recycled to the reactor again by a gas compressor together with the raw material synthesis gas. As a result, ruthenium precipitates or adheres in the gas compressor, which not only adversely affects the gas compressor but also causes loss of expensive ruthenium and significantly reduces economic efficiency.
ルテニウム化合物を用いた均一触媒反応におい
て、揮散するルテニウムをメタノールまたはエタ
ノールで回収する方法は既に開示されている
(US―412033)。この方法によればルテニウム化
合物を大量のメタノールまたはエタノールで回収
する。しかし、メタノールまたはエタノールはル
テニウムの溶解性が低く(メタノールおよびエタ
ノールへのルテニウムの溶解性は50℃で1000ppm
以下)、反応器ヘリサイクルするために反応に影
響を与えない程度に濃縮した場合、ルテニウムが
析出する。また、メタノールおよびエタノールは
沸点が低いためにガスに同伴されやすく、これら
の吸収溶媒の損失をもたらす。さらに、未反応合
成ガスを反応器ヘリサイクルする際に、メタノー
ルまたはエタノールがガス圧縮機にまで同伴し、
ガス圧縮機に悪影響を与える。このガスへの同伴
を防ぐために低温でルテニウムを回収しなければ
ならない。このために冷却装置のコストおよびエ
ネルギーコストが高くなる。したがつて、メタノ
ールまたはエタノールは吸収溶媒としては好まし
いとはいえない。 A method for recovering volatilized ruthenium with methanol or ethanol in a homogeneous catalytic reaction using a ruthenium compound has already been disclosed (US-412033). According to this method, ruthenium compounds are recovered with a large amount of methanol or ethanol. However, methanol or ethanol has a low solubility of ruthenium (the solubility of ruthenium in methanol and ethanol is 1000ppm at 50℃
(below), ruthenium will precipitate if it is concentrated to the extent that it does not affect the reaction in order to be recycled to the reactor. Additionally, methanol and ethanol have low boiling points and are easily entrained in gases, resulting in loss of their absorption solvents. Furthermore, when unreacted synthesis gas is recycled to the reactor, methanol or ethanol is entrained to the gas compressor.
Adversely affects gas compressor. Ruthenium must be recovered at low temperatures to prevent entrainment into this gas. This increases the cost of cooling equipment and energy costs. Therefore, methanol or ethanol is not preferred as an absorption solvent.
このように、エタノールを安定に製造するため
には揮散するルテニウムを回収し、均一化し、そ
れを反応および装置に影響を与えることなく反応
器ヘリサイクルする技術が要請される。 Thus, in order to stably produce ethanol, a technology is required to recover and homogenize the volatilized ruthenium, and to recycle it to the reactor without affecting the reaction or equipment.
本発明の課題は揮散するルテニウムを回収する
ことに伴うルテニウムの溶解性または吸収溶媒の
損失等の問題点を解決し、合成ガスからエタノー
ルを連続的に、かつ、安定に製造する方法を提供
するものである。 An object of the present invention is to provide a method for continuously and stably producing ethanol from synthesis gas by solving problems associated with recovering volatilized ruthenium, such as the solubility of ruthenium or loss of absorption solvent. It is something.
(問題点を解決するための手段)
本発明者らはこのような課題を解決するため、
ルテニウムの溶解性、吸収溶媒の反応への影響等
について鋭意検討を行つた。その結果、ルテニウ
ム化合物、コバルト化合物を触媒として、および
ハロゲン化合物を助触媒として用いる液相均一触
媒反応において、揮散ルテニウムを同伴する非凝
縮性ガスを酢酸を含有する液相に接触させて回収
し、その酢酸溶液を反応器ヘリサイクルする量ま
で濃縮しても均一液であることを見い出し本発明
を完成させるに至つた。(Means for solving the problem) In order to solve the problem, the present inventors
We conducted intensive studies on the solubility of ruthenium and the influence of absorption solvents on the reaction. As a result, in a liquid-phase homogeneous catalytic reaction using a ruthenium compound, a cobalt compound as a catalyst, and a halogen compound as a co-catalyst, a non-condensable gas accompanied by volatile ruthenium is recovered by contacting with a liquid phase containing acetic acid, They discovered that even if the acetic acid solution was concentrated to an amount that could be recycled to the reactor, it remained a homogeneous solution, leading to the completion of the present invention.
酢酸は本発明の方法で使用するルテニウムおよ
びコバルト触媒系における主生成物であるが、酢
酸を反応器ヘリサイクルすると、酢酸の回収量か
らリサイクル量を除いた量、すなわち、酢酸の正
味の生成量が減少し、エタノールの選択率が大幅
に向上することを既に見い出している(特開昭62
―63536号公報)。従つて、酢酸は反応器へ多量に
リサイクルできる上に、反応成績の面でも好まし
い。 Acetic acid is the main product in the ruthenium and cobalt catalyst system used in the process of the present invention, but when acetic acid is recycled to the reactor, the amount of acetic acid recovered minus the recycled amount, i.e., the net amount of acetic acid produced. It has already been found that the selectivity of ethanol is greatly improved by reducing the
- Publication No. 63536). Therefore, acetic acid can be recycled in large quantities to the reactor, and is also preferable in terms of reaction results.
さらに、酢酸のルテニウムの溶解性はメタノー
ルおよびエタノールの2倍以上である上に、酢酸
の沸点がこれらのアルコールより高いために、ガ
スに同伴される量も少なく、したがつて、酢酸の
損失も少ない。 Furthermore, the solubility of ruthenium in acetic acid is more than twice that of methanol and ethanol, and because the boiling point of acetic acid is higher than these alcohols, less amount is entrained in the gas, and therefore less acetic acid is lost. few.
このように、酢酸を吸収溶媒として使用するこ
とは、本発明の方法で使用する溶媒系には極めて
好都合である。 Thus, the use of acetic acid as an absorption solvent is highly advantageous for the solvent system used in the process of the invention.
すなわち、本発明は、高温・高圧下において反
応器に保持されたルテニウム化合物、コバルト化
合物およびハロゲン化合物を含有する液体媒体に
合成ガスを連続的に供給して、エタノールを主成
分とする含酸素化合物よりなる反応生成物を合成
し、反応生成物を未反応の合成ガスに同伴させて
反応器から取り出してエタノールを製造する方法
において、未反応の合成ガスを反応温度以下で凝
縮し、分離した非凝縮性ガスを酢酸を含有する液
相に接触させ、揮散ルテニウムを回収するエタノ
ールの製造方法である。 That is, the present invention continuously supplies synthesis gas to a liquid medium containing a ruthenium compound, a cobalt compound, and a halogen compound held in a reactor under high temperature and high pressure to produce an oxygen-containing compound mainly composed of ethanol. In this method, the unreacted synthesis gas is condensed below the reaction temperature, and the separated non-reacted This is a method for producing ethanol in which a condensable gas is brought into contact with a liquid phase containing acetic acid and volatile ruthenium is recovered.
本発明の方法で使用されるルテニウム化合物
は、反応条件下において一酸化炭素の配位を有す
る錯体を生成するものであればいずれも使用する
ことができる。これらの例としては、金属ルテニ
ウムのほかに二酸化ルテニウムや四酸化ルテニウ
ムなどのルテニウム酸化物、これらの水和物、塩
化ルテニウム、ヨウ化ルテニウム、硝酸ルテニウ
ムのようなルテニウムの鉱酸塩、酢酸ルテニウ
ム、プロピオン酸ルテニウムなどのルテニウムの
有機酸塩などがある。 As the ruthenium compound used in the method of the present invention, any ruthenium compound that forms a complex having carbon monoxide coordination under the reaction conditions can be used. Examples of these include, in addition to metal ruthenium, ruthenium oxides such as ruthenium dioxide and ruthenium tetroxide, their hydrates, mineral acid salts of ruthenium such as ruthenium chloride, ruthenium iodide, and ruthenium nitrate, ruthenium acetate, Examples include organic acid salts of ruthenium such as ruthenium propionate.
また、ルテニウム化合物は、配位化合物の形の
ものでも直接用いることができ、これらの例とし
ては、トリルテニウムドデカカルボニルのような
ルテニウムカルボニルや、ルテニウムに酸素、硫
黄、ハロゲン、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、
ビスマスなどを含む配位子などを配位させたルテ
ニウム錯体やその塩類などがあげられる。これら
のルテニウム化合物の中でも、ルテニウム酸化
物、ルテニウムハロゲン化物、ルテニウムカルボ
ニル、ルテニウムアセチルアセトナート、また
は、ルテニウムカルボニルの少くとも一部の一酸
化炭素配位子を、他の配位子でおきかえたルテニ
ウム錯体などが好ましい。 Ruthenium compounds can also be used directly in the form of coordination compounds, examples of which include ruthenium carbonyl, such as triruthenium dodecacarbonyl, and ruthenium combined with oxygen, sulfur, halogens, nitrogen, phosphorous, arsenic, etc. , antimony,
Examples include ruthenium complexes coordinated with ligands such as bismuth, and their salts. Among these ruthenium compounds, ruthenium oxide, ruthenium halide, ruthenium carbonyl, ruthenium acetylacetonate, or ruthenium in which at least some of the carbon monoxide ligands of ruthenium carbonyl are replaced with other ligands. Complexes and the like are preferred.
本発明の方法において使用するルテニウム化合
物の液体媒体中の量は、ルテニウム金属に換算し
た重量として液体媒体1000重量部あたり0.1〜300
重量部の範囲である。 The amount of the ruthenium compound used in the method of the present invention in the liquid medium is 0.1 to 300 parts by weight of the liquid medium in terms of ruthenium metal.
Parts by weight range.
また、コバルト化合物として、金属コバルトの
ほかにコバルト酸化物、コバルト水酸化物、塩化
コバルト、ヨウ化コバルト、硝酸コバルトのよう
なコバルト鉱酸塩、酢酸コバルト、安息香酸コバ
ルト、ナフテン酸コバルトのようなコバルトの有
機酸塩などがある。また、このほか、配位化合物
も使用することが可能で、このような例として
は、ジコバルトオクタカルボニル、テトラコバル
トドデカカルボニル、シクロペンタンジエニルコ
バルトジカルボニルのようなコバルトカルボニル
や、コバルトに酸素、硫黄、ハロゲン、窒素、リ
ン、ヒ素、アンチモン、ビスマスなどを含む配位
子などを配位させたコバルト錯体やその塩類など
があげられる。これらのコバルト化合物の中でも
コバルト酸化物、コバルトハロゲン化物、コバル
トカルボニル、コバルト有機酸塩、コバルトアセ
チルアセトナート、またはコバルトカルボニルの
少くとも一部の一酸化炭素配位子を他の配位子で
おきかえたコバルト錯体などが好ましい。 In addition to metal cobalt, cobalt compounds include cobalt oxide, cobalt hydroxide, cobalt chloride, cobalt iodide, cobalt mineral salts such as cobalt nitrate, cobalt acetate, cobalt benzoate, and cobalt naphthenate. These include organic acid salts of cobalt. In addition, coordination compounds can also be used, such as cobalt carbonyl, such as dicobalt octacarbonyl, tetracobalt dodecacarbonyl, cyclopentanedienyl cobalt dicarbonyl, and cobalt with oxygen. Examples include cobalt complexes coordinated with ligands containing sulfur, halogen, nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, bismuth, etc., and their salts. Among these cobalt compounds, at least some of the carbon monoxide ligands of cobalt oxide, cobalt halide, cobalt carbonyl, cobalt organic acid salt, cobalt acetylacetonate, or cobalt carbonyl are replaced with other ligands. Cobalt complexes and the like are preferred.
本発明の方法において使用するルテニウム化合
物の液体媒体中の量は、ルテニウム金属に換算し
た重量として液体媒体1000重量部あたり0.1〜300
重量部の範囲である。 The amount of the ruthenium compound used in the method of the present invention in the liquid medium is 0.1 to 300 parts by weight of the liquid medium in terms of ruthenium metal.
Parts by weight range.
また、本発明の方法において使用するコバルト
化合物の液体媒体中の量は、ルテニウム1グラム
原子あたり、コバルト原子が0.1〜100グラム原
子、好ましくは1〜10グラム原子の範囲である。 The amount of cobalt compound used in the method of the invention in the liquid medium is also in the range of 0.1 to 100 gram atoms, preferably 1 to 10 gram atoms of cobalt per gram atom of ruthenium.
また、本発明の方法においては、ルテニウム化
合物およびコバルト化合物に助触媒として、ハロ
ゲン化合物を用いることが必要である。これらの
ハロゲン化合物の不存在下では、エタノール活性
および選択性は著しく小さい。 Further, in the method of the present invention, it is necessary to use a halogen compound as a promoter for the ruthenium compound and the cobalt compound. In the absence of these halogen compounds, ethanol activity and selectivity are significantly lower.
これらのハロゲン化合物としては、塩を構成す
る陰イオンとして、塩素イオン、臭素イオン、ヨ
ウ素イオンなどのハロゲンイオンを有するアルカ
リ金属塩、アルカリ土類金属塩のような金属塩、
アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩、イミニ
ウム塩などの塩類や、ハロゲン化アルキル、ハロ
ゲン化アリール等の炭化水素のハロゲン化物など
があげられる。また、ハロゲン化水素や、酸ハロ
ゲン化物、遷移金属のハロゲン化物なども用いる
ことができる。更に具体的には、(1)金属塩の例と
して塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウ
ム、塩化ナトリウム、臭化カリウム、ヨウ化セシ
ウム、塩化マグネシウム、ヨウ化ランタン、な
ど、(2)アンモニウム塩の例として、トリメチルア
ンモニウムクロライド、トリメチルアンモニウム
ブロマイド、トリメチルアンモニウムアイオダイ
ド、ジメチルエチルアンモニウムクロライド、メ
チルジエチルアンモニウムアイオダイド、テトラ
メチルアンモニウムクロライド、テトラメチルア
ンモニウムアイオダイド、テトラフエニルアンモ
ニウムクロライド、セチルトリエチルアンモニウ
ムブロマイドなど、(3)第4級ホスホニウム塩の例
として、テトラフエニルホスホニウムクロライ
ド、テトラn―ブチルホスホニウムブロマイド、
n―ヘプチルトリフエニルホスホニウムブロマイ
ド、ベンジルトリフエニルホスホニウムアイオダ
イド、メチルトリフエニルホスホニウムクロライ
ドなど、(4)イミニウム塩の例として、ビス(トリ
フエニルホスフイン)イミニウムクロライド、ビ
ス(トリフエニルホスフイン)イミニウムブロマ
イド、ビス(トリフエニルホスフイン)イミニウ
ムアイオダイドやこれらのイミニウム化合物のフ
エニル基の少くとも1部がメチル基やエチル基な
どで置換されたイミニウム塩など、(5)ハロゲン化
アルキルの例として塩化メチル、塩化メチレン、
クロロホルム、四塩化炭素、ヨウ化メチル、ヨウ
化エチル、塩化ベンジル、ヨウ化ベンジルなど、
(6)ハロゲン化水素の例として塩化水素、臭化水
素、ヨウ化水素など、また、(7)酸ハロゲン化物の
例として、塩化アセチルや臭化アセチルなど、さ
らに(8)遷移金属ハロゲン化物の例としては塩化ニ
ツケルや塩化ルテニウム、ヨウ化銅などがあげる
ことができる。 These halogen compounds include metal salts such as alkali metal salts and alkaline earth metal salts having halogen ions such as chloride ions, bromide ions, and iodine ions as anions constituting the salts;
Examples include salts such as ammonium salts, quaternary phosphonium salts, and iminium salts, and hydrocarbon halides such as alkyl halides and aryl halides. Further, hydrogen halides, acid halides, transition metal halides, and the like can also be used. More specifically, (1) examples of metal salts include lithium chloride, lithium bromide, lithium iodide, sodium chloride, potassium bromide, cesium iodide, magnesium chloride, lanthanum iodide, etc.; (2) ammonium salts; Examples include trimethylammonium chloride, trimethylammonium bromide, trimethylammonium iodide, dimethylethylammonium chloride, methyldiethylammonium iodide, tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium iodide, tetraphenylammonium chloride, cetyltriethylammonium bromide, etc. , (3) Examples of quaternary phosphonium salts include tetraphenylphosphonium chloride, tetra n-butylphosphonium bromide,
Examples of (4) iminium salts include bis(triphenylphosphine) iminium chloride, bis(triphenylphosphine) iodide, etc. (5) Examples of alkyl halides, such as minium bromide, bis(triphenylphosphine) iminium iodide, and iminium salts in which at least a portion of the phenyl group of these iminium compounds is substituted with a methyl group, ethyl group, etc. as methyl chloride, methylene chloride,
Chloroform, carbon tetrachloride, methyl iodide, ethyl iodide, benzyl chloride, benzyl iodide, etc.
(6) Examples of hydrogen halides include hydrogen chloride, hydrogen bromide, and hydrogen iodide; (7) Examples of acid halides include acetyl chloride and acetyl bromide; and (8) transition metal halides. Examples include nickel chloride, ruthenium chloride, and copper iodide.
また、沃素や塩素ガスや臭素ガスも使用するこ
とができる。 Moreover, iodine, chlorine gas, and bromine gas can also be used.
これらのハロゲン化合物は、単独または2種類
以上を混合して用いることもできる。 These halogen compounds can be used alone or in combination of two or more.
本発明の方法において、これらのハロゲン化合
物の使用量は、ルテニウム1グラム原子あたり、
ハロゲン原子が0.1〜200グラム原子の範囲、更に
好ましくは1〜50グラム原子の範囲である。 In the method of the present invention, the amount of these halogen compounds used per gram atom of ruthenium is:
The halogen atoms range from 0.1 to 200 gram atoms, more preferably from 1 to 50 gram atoms.
本発明の方法は、液体媒体中で実施する。使用
する液体媒体としては、非プロトン性液体溶媒が
好ましい。 The method of the invention is carried out in a liquid medium. The liquid medium used is preferably an aprotic liquid solvent.
例えば、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサ
ン、デカリン、テトラリン、灯油、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、ジユレン、ヘキサメチルベン
ゼンなどの飽和炭化水素および芳香族炭化水素、
クロロペンタン、o―ジクロルベンゼン、p―ク
ロルトルエン、フルオロベンゼンなどのハロゲン
化炭化水素、ジオキサン、テトラヒドロフラン、
エチルエーテル、アニソール、フエニルエーテ
ル、ジグライム、テトラグライム、18―クラウン
―6などのエーテル類、酢酸メチル、酪酸エチ
ル、安息香酸メチル、γ―ブチロラクトンなどの
エステル類、アセトン、アセトフエノン、ベンゾ
フエノンなどのケトン類、N―メチルピロリジン
―2―オン、N―エチルピロリジン―2―オン、
N,N―ジメチルアセトアミド、N―メチルピペ
リドン、ヘキサメチルホスホリツクトリアミドな
どのN―置換アミド類、N,N―ジエチルアニリ
ン、N―メチルモルホリン、ピリジン、キノリ
ン、などの3級アミン類、スルホランなどのスル
ホン類、ジメチルスルホキサイドなどのスルホキ
サイド類、1,3―ジメチル―2―イミダゾリジ
ノンなどの尿素誘導体、さらに、トリエチルホス
フインオキサイド、トリ―n―プロピルホスフイ
ンオキサイド、トリ―n―ブチルホスフインオキ
サイド、トリ―n―ヘプチルホスフインオキサイ
ド、トリ―n―オクチルホスフインオキサイド、
トリフエニルホスフインオキサイド、トリ―p―
トリルホスフインオキサイド、トリ―p―クロロ
フエニルホスフインオキサイド、トリブチルホス
フインオキサイドなどの三価の有機燐化合物のオ
キサイド類や、シリコンオイルなどをあげること
ができる。 For example, saturated and aromatic hydrocarbons such as heptane, octane, cyclohexane, decalin, tetralin, kerosene, benzene, toluene, xylene, diylene, hexamethylbenzene,
Halogenated hydrocarbons such as chloropentane, o-dichlorobenzene, p-chlorotoluene, fluorobenzene, dioxane, tetrahydrofuran,
Ethers such as ethyl ether, anisole, phenyl ether, diglyme, tetraglyme, and 18-crown-6, esters such as methyl acetate, ethyl butyrate, methyl benzoate, and γ-butyrolactone, and ketones such as acetone, acetophenone, and benzophenone. N-methylpyrrolidin-2-one, N-ethylpyrrolidin-2-one,
N-substituted amides such as N,N-dimethylacetamide, N-methylpiperidone, hexamethylphosphoric triamide, tertiary amines such as N,N-diethylaniline, N-methylmorpholine, pyridine, quinoline, sulfolane, etc. sulfones, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, urea derivatives such as 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and triethylphosphine oxide, tri-n-propylphosphine oxide, tri-n-butyl. phosphine oxide, tri-n-heptylphosphine oxide, tri-n-octylphosphine oxide,
Triphenylphosphine oxide, tri-p-
Examples include oxides of trivalent organic phosphorus compounds such as tolylphosphine oxide, tri-p-chlorophenylphosphine oxide, and tributylphosphine oxide, and silicone oil.
このうち、とくに好ましい液体溶媒として飽和
炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水
素、エーテル類および三価の有機燐化合物のオキ
サイド類があげられる。 Among these, particularly preferred liquid solvents include saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ethers, and oxides of trivalent organic phosphorus compounds.
これらの液体溶媒は単独で使用してもまた2種
類以上を混合しても使用できる。 These liquid solvents can be used alone or in combination of two or more.
また、本発明の方法において使用される液体溶
媒は少くとも反応条件下において液体であれば、
常温常圧下で固体であつても使用することができ
る。 Further, if the liquid solvent used in the method of the present invention is liquid at least under the reaction conditions,
It can be used even if it is solid at room temperature and pressure.
本発明の方法は、反応温度が160〜300℃の範
囲、好ましくは180〜260℃の範囲である。反応温
度が160℃未満では一酸化炭素と水素の反応は極
めて遅い。また、反応温度が300℃を越えると、
メタンの副生は著しく増大し、エタノールの選択
率は低くなる。 In the method of the present invention, the reaction temperature is in the range of 160 to 300°C, preferably in the range of 180 to 260°C. At reaction temperatures below 160°C, the reaction between carbon monoxide and hydrogen is extremely slow. Also, if the reaction temperature exceeds 300℃,
Methane by-product increases significantly and ethanol selectivity decreases.
また、反応圧力は150〜800Kg/cm2Gの範囲、好
ましくは、300〜500Kg/cm2Gの範囲である。反応
圧力は高い程一酸化炭素と水素の反応には好まし
いが実用的な圧力としては800Kg/cm2G以下が好
ましい。 Further, the reaction pressure is in the range of 150 to 800 kg/cm 2 G, preferably in the range of 300 to 500 kg/cm 2 G. The higher the reaction pressure, the better for the reaction of carbon monoxide and hydrogen, but the practical pressure is preferably 800 kg/cm 2 G or less.
原料として使用する一酸化炭素と水素のモル比
は1:10〜10:1の範囲が好ましい。しかし、極
端な例として水の存在下純一酸化炭素の使用や、
二酸化炭素の存在下純水素の使用であつても反応
条件を選択することによつて本発明の方法を実施
することが可能である。また、原料合成ガスに本
発明に不活性な他の成分、たとえば、メタン、窒
素などが存在していても差し支えない。 The molar ratio of carbon monoxide and hydrogen used as raw materials is preferably in the range of 1:10 to 10:1. However, extreme examples include the use of pure carbon monoxide in the presence of water,
By selecting the reaction conditions, it is possible to carry out the method of the invention even when using pure hydrogen in the presence of carbon dioxide. Further, other components inert to the present invention, such as methane, nitrogen, etc., may be present in the raw material synthesis gas.
本発明の方法において、未反応合成ガスを反応
温度以下で凝縮し、非凝縮性のガスを分離する方
法は当業者間で公知の方法で行われる。たとえ
ば、通常、未反応合成ガスを冷却管に通して、気
液分離器で凝縮液と非凝縮性のガスに分離する方
法が使用される。この時の冷却温度は−5〜100
℃の範囲、好ましくは30〜100℃である。 In the method of the present invention, the method of condensing the unreacted synthesis gas below the reaction temperature and separating the non-condensable gases is carried out by methods known to those skilled in the art. For example, a method is usually used in which unreacted synthesis gas is passed through a cooling pipe and separated into a condensate and non-condensable gas in a gas-liquid separator. The cooling temperature at this time is -5 to 100
℃ range, preferably 30-100℃.
また、本発明の方法において、非凝縮性ガスを
酢酸を含有する液相に接触させる方法も当業者間
で公知の方法で行われる。たとえば、スクラバー
上部から酢酸を含有する酢酸溶液を、また、下部
からは非凝縮性ガスを導入して接触させる方法が
挙げられる。この場合、両者の接触効率を向上さ
せるためにスクラバーには充填物または邪魔板等
が装着される。 Furthermore, in the method of the present invention, the method of contacting the non-condensable gas with the liquid phase containing acetic acid is carried out in a manner known to those skilled in the art. For example, there is a method in which an acetic acid solution containing acetic acid is introduced from the upper part of the scrubber, and a non-condensable gas is introduced from the lower part. In this case, the scrubber is equipped with a filler, baffle plate, etc. in order to improve the contact efficiency between the two.
また、単に、酢酸溶液に非凝縮性ガスを吹き込
む方法でも本発明を実施することができる。 The present invention can also be carried out by simply blowing a non-condensable gas into the acetic acid solution.
しかし、これ以外の方法によつて両者を接触さ
せても本発明の方法を限定するものではない。 However, the method of the present invention is not limited even if the two are brought into contact by other methods.
本発明の方法を図面により具体的に説明する。 The method of the present invention will be specifically explained with reference to the drawings.
第1図において、反応器1にはルテニウム化合
物およびハロゲン化合物を含有する液体媒体が保
持されている。合成ガスは導管2を通り反応器1
に供給される。反応器1での典型的な反応温度は
180〜260℃であり、典型的な反応圧力は300〜500
Kg/cm2Gの範囲である。このような、反応器1に
連続的に供給された合成ガスは、液体媒体中、触
媒と接触してエタノールを生成する。 In FIG. 1, a reactor 1 holds a liquid medium containing a ruthenium compound and a halogen compound. Synthesis gas passes through conduit 2 to reactor 1
supplied to The typical reaction temperature in reactor 1 is
180~260℃, typical reaction pressure is 300~500
Kg/cm 2 G range. Such synthesis gas continuously supplied to the reactor 1 contacts a catalyst in a liquid medium to produce ethanol.
生成したエタノールおよび同時に生じた副生成
物および反応器で生成した揮散しやすいルテニウ
ム錯体(Ru(CO)5)は液体媒体中を未反応のま
ま流れる合成ガスに同伴され、導管3を通り冷却
器4に導かれる。ここでエタノール、副生成物お
よび揮散ルテニウムは冷却され、高圧気液分離器
5で非凝縮性のガスと凝縮液に分離される。この
高圧気液分離器5の液面は液面調節弁10よつて
一定に保たれる。 The produced ethanol, the by-products produced at the same time, and the easily volatile ruthenium complex (Ru(CO) 5 ) produced in the reactor are entrained in the synthesis gas flowing unreacted in the liquid medium and passed through conduit 3 to the cooler. Guided by 4. Here, the ethanol, by-products and volatile ruthenium are cooled and separated into non-condensable gas and condensate in a high-pressure gas-liquid separator 5. The liquid level in this high-pressure gas-liquid separator 5 is kept constant by a liquid level control valve 10.
導管6に導かれたガス相は減圧弁8を通して通
常10〜30Kg/cm2Gまで減圧される。さらに冷却器
9を通り低圧気液分離器11に導かれる。 The gas phase introduced into the conduit 6 is depressurized through the pressure reducing valve 8 to usually 10 to 30 kg/cm 2 G. Further, it passes through a cooler 9 and is guided to a low pressure gas-liquid separator 11.
一方、導管7に導かれた液相は液面調節弁10
を通り低圧気液分離器11に導かれる。この低圧
気液分離器11で再び非凝縮性のガスと凝縮液に
分離される。この低圧気液分離器11の液面は液
面調節弁13によつて一定に保たれる。 On the other hand, the liquid phase led to the conduit 7 is
and is led to the low-pressure gas-liquid separator 11. This low-pressure gas-liquid separator 11 separates the gas into non-condensable gas and condensed liquid again. The liquid level of this low pressure gas-liquid separator 11 is kept constant by a liquid level control valve 13.
導管12に導かれた液相は液面調節弁13を経
て、取り出される。この液相中にはエタノール等
の反応生成物の他に、ルテニウム化合物が含まれ
る。 The liquid phase introduced into the conduit 12 is taken out via the liquid level control valve 13. This liquid phase contains a ruthenium compound in addition to reaction products such as ethanol.
一方、ガス相は導管14を通り、ルテニウムス
クラバー15に導かれる。このガス相には揮散ル
テニウム、未反応の合成ガス、少量の二酸化炭素
とメタンおよび少量のメタノール等の生成物が同
伴する。 On the other hand, the gas phase passes through conduit 14 and is led to ruthenium scrubber 15 . This gas phase is accompanied by volatile ruthenium, unreacted synthesis gas, small amounts of carbon dioxide and products such as methane and small amounts of methanol.
このガス相、すなわち、非凝縮性ガスはルテニ
ウムスクラバー15で導管16を通して導かれた
酢酸と接触し、揮散ルテニウムは酢酸溶液に吸収
される。ルテニウムスクラバー15は通常20〜50
℃で操作される。また、通常、低圧気液分離器1
1とほぼ同じ10〜30Kg/cm2Gで操作される。 This gas phase, ie non-condensable gas, is contacted in the ruthenium scrubber 15 with acetic acid conducted through conduit 16 and the volatile ruthenium is absorbed into the acetic acid solution. Ruthenium scrubber 15 is usually 20-50
Operated at °C. In addition, usually a low pressure gas-liquid separator 1
It is operated at 10 to 30 kg/cm 2 G, which is almost the same as 1.
また、揮散ルテニウムを含まない非凝縮性ガス
は冷却器17を通り、減圧弁18を経て取り出さ
れる。 Further, the non-condensable gas that does not contain volatile ruthenium passes through the cooler 17 and is taken out via the pressure reducing valve 18.
一方、ルテニウムスクラバー15の下部より取
り出された酢酸はポンプ19により、ルテニウム
スクラバー内の液面が一定になるように抜出さ
れ、導管20に導かれる。 On the other hand, acetic acid taken out from the lower part of the ruthenium scrubber 15 is taken out by the pump 19 so that the liquid level in the ruthenium scrubber becomes constant, and is led to the conduit 20.
この揮散ルテニウムを含有する酢酸溶液の一部
は減圧弁21を通して常圧まで減圧された後、薄
膜蒸発器22に導かれ、ルテニウムを含まない酢
酸とリサイクルされる量まで濃縮されたルテニウ
ムを含有する酢酸溶液に分離される。 A portion of this acetic acid solution containing volatile ruthenium is reduced to normal pressure through a pressure reducing valve 21, and then guided to a thin film evaporator 22, where it is converted into ruthenium-free acetic acid and contains ruthenium concentrated to an amount that can be recycled. Separated into acetic acid solution.
このルテニウムを含有する濃縮された酢酸溶液
はポンプ23を通して加圧され、導管24を通し
て反応器ヘリサイクルされる。 This ruthenium-containing concentrated acetic acid solution is pressurized through pump 23 and recycled through conduit 24 to the reactor.
(作用)
本発明の方法は非凝縮性のガスを酢酸を含有す
る液相に接触させ、揮散ルテニウムを回収するも
のである。(Operation) The method of the present invention involves bringing a non-condensable gas into contact with a liquid phase containing acetic acid to recover volatile ruthenium.
この方法によれば、揮散するルテニウム化合物
を効率よく回収し、均一液として反応器ヘリサイ
クルすることができ、ルテニウムの損失は極めて
少なくなる。さらに、未反応合成ガスのリサイク
ルに伴うガス圧縮機へのルテニウムの析出または
付着がなくなる。 According to this method, the volatilized ruthenium compound can be efficiently recovered and recycled to the reactor as a homogeneous liquid, and the loss of ruthenium is extremely reduced. Additionally, ruthenium precipitation or adhesion to the gas compressor due to recycling of unreacted synthesis gas is eliminated.
また、ルテニウムスクラバーでガスに同伴する
酢酸量が抑制され、酢酸の損失が減少する。 Additionally, the amount of acetic acid entrained in the gas is suppressed by the ruthenium scrubber, reducing acetic acid loss.
また、さらに、酢酸をリサイクルすることによ
り、酢酸の正味の生成量が減少し、エタノールの
選択率が大幅に向上するという反応面での長所も
持つ。 Furthermore, recycling acetic acid reduces the net amount of acetic acid produced and has the advantage of greatly improving ethanol selectivity.
すなわち、本発明の方法は、従来の方法に比べ
C1化学の技術を工業的な水準にまで向上させる
ものである。 In other words, the method of the present invention is more effective than the conventional method.
This will improve C1 chemistry technology to an industrial level.
(実施例)
以下、実施例によつて、本発明の方法を更に具
体的に説明する。(Example) Hereinafter, the method of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
実施例 1
12g(Ruとして56mg原子)のトリルテニウム
ドデカカルボニル(Ru3(CO)12)、28.8g(Coと
して168mg原子)のジコバルトオクタカルボニル
(Co2(CO)8)、47.6g(Clとして2240mg原子)の
リチウムクロライド(LiCl)および溶媒として
560gのトリブチルホスフインオキサイド
(Bu3P0)を容量1.5の管型反応器に入れ、反応
器を閉じた後、反応器下部から合成ガスを少量ず
つ供給した。反応器の圧力が360Kg/cm2Gになつ
た時に昇温を開始した。反応器の温度が320℃に
なつた時合成ガスを供給し反応圧力を450Kg/cm2
Gに保つたまま、ガスを空間速度2500/時間で供
給した。また、同時に150gの酢酸を反応器の下
部より供給した。Example 1 12 g (56 mg atoms as Ru) of triruthenium dodecacarbonyl (Ru 3 (CO) 12 ), 28.8 g (168 mg atoms as Co) of dicobalt octacarbonyl (Co 2 (CO) 8 ), 47.6 g (Cl as 2240mg atom) of lithium chloride (LiCl) and as solvent
560 g of tributylphosphine oxide (Bu 3 P0) was placed in a tubular reactor with a capacity of 1.5, and after the reactor was closed, synthesis gas was fed little by little from the bottom of the reactor. When the pressure in the reactor reached 360 Kg/cm 2 G, temperature increase was started. When the temperature of the reactor reached 320℃, feed the synthesis gas and increase the reaction pressure to 450Kg/cm 2
While maintaining the pressure at G, gas was supplied at a space velocity of 2500/hour. At the same time, 150 g of acetic acid was supplied from the bottom of the reactor.
反応器出口のガスを凝縮して、低圧気液分離器
11の液面調節弁13を経て、1時間あたり平均
226gを液体を採取し、これをガスクロマトグラ
フイーで分析した。この結果を第1表に示す。 The gas at the outlet of the reactor is condensed and passed through the liquid level control valve 13 of the low-pressure gas-liquid separator 11.
226 g of liquid was collected and analyzed by gas chromatography. The results are shown in Table 1.
第1表
メタノール 25.2g
エタノール 53.1g
プロパノール 13.2g
ブタノール 4.7g
ギ酸 1.3g
酢酸 153.9g(3.9g)
アセトアルデヒド 5.3g
その他 7.5g
* 酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類は相
当するアルコールおよび酸として、
それぞれに加算した。Table 1 Methanol 25.2g Ethanol 53.1g Propanol 13.2g Butanol 4.7g Formic acid 1.3g Acetic acid 153.9g (3.9g) Acetaldehyde 5.3g Others 7.5g * Esters such as methyl acetate and ethyl acetate are treated as the corresponding alcohol and acid, respectively. added to.
( )内は回収した酢酸から供給した酢酸を除
いた正味の生成量を表わす。 The value in parentheses represents the net production amount excluding the supplied acetic acid from the recovered acetic acid.
一方、非凝縮性ガスの送料は1時間あたり1560
であつた。減圧弁18の出口の凝縮性ガスをさ
らに酢酸吸収液に吹き込み、この酢酸溶液中のル
テニウム濃度分析を原子吸光法で行つたが、ルテ
ニウムは検出限界以下であつた。 On the other hand, the shipping cost for non-condensable gas is 1560 per hour.
It was hot. The condensable gas at the outlet of the pressure reducing valve 18 was further blown into the acetic acid absorption liquid, and the ruthenium concentration in this acetic acid solution was analyzed by atomic absorption spectroscopy, but the ruthenium was below the detection limit.
一方、ルテニウムスクラバー11(直径10cm、
高さ130cmの管型スクラバー)を30℃、10Kg/cm2
Gで操作し、導管16を通して、酢酸を20Kg/時
間でフイードした。50時間後、減圧弁21を通し
て酢酸を回収し、ルテニウムを分析した結果、ル
テニウムはトリルテニウムドデカカルボニル
(Ru3(CO)12)の形態で存在し、その量は4.37g
であつた。これは1時間あたりのルテニウムの揮
散が0.09gに相当する。この回収した酢酸を1時
間あたりの酢酸のリサイクル量である150gあた
り、0.09gのルテニウムが存在するように濃縮し
たが、酢酸溶液は均一であり、ルテニウムの析出
は全く観察されなかつた。 On the other hand, Ruthenium scrubber 11 (10 cm in diameter,
130cm high pipe type scrubber) at 30℃, 10Kg/cm 2
G and fed acetic acid through conduit 16 at 20 kg/hour. After 50 hours, acetic acid was recovered through the pressure reducing valve 21, and the ruthenium was analyzed, and it was found that ruthenium existed in the form of triruthenium dodecacarbonyl (Ru 3 (CO) 12 ), and the amount was 4.37 g.
It was hot. This corresponds to ruthenium volatilization of 0.09g per hour. The recovered acetic acid was concentrated so that 0.09 g of ruthenium was present per 150 g of acetic acid recycled per hour, but the acetic acid solution was homogeneous and no precipitation of ruthenium was observed.
(比較例)
トリルテニウムドデカカルボニル(Ru3
(CO)12)0.09gを1時間あたりのメタノールの生
成量、すなわち、25.2gのメタノールに溶解しよ
うとしたが、50℃でも均一液は得られなかつた。(Comparative example) Triruthenium dodecacarbonyl (Ru 3
An attempt was made to dissolve 0.09 g of (CO) 12 ) in the amount of methanol produced per hour, that is, 25.2 g of methanol, but a homogeneous liquid could not be obtained even at 50°C.
(発明の効果)
吸収溶媒として酢酸を使用すれば非凝縮性ガス
に同伴するルテニウムをほとんど回収することが
できる。さらに、このルテニウムを含む酢酸溶液
をリサイクル可能な量まで濃縮してもルテニウム
は析出せず、均一液として、反応器ヘリサイクル
できる。(Effect of the invention) If acetic acid is used as an absorption solvent, most of the ruthenium accompanying the non-condensable gas can be recovered. Furthermore, even if this acetic acid solution containing ruthenium is concentrated to a recyclable amount, ruthenium does not precipitate and can be recycled to the reactor as a homogeneous liquid.
このように、本発明の方法を用いれば、ルテニ
ウムを回収し、反応器へリサイクルするプロセス
を均一液として取り扱うことができ、高価なルテ
ニウムの回収損失を極めて少なくすることができ
る。 As described above, by using the method of the present invention, the process of recovering ruthenium and recycling it to the reactor can be handled as a homogeneous liquid, and the recovery loss of expensive ruthenium can be extremely reduced.
第1図は、本発明の方法を実施する製造フロー
シートの1例を示すものである。図中、各符号は
次の通りである。
1…反応器、4,9,17…冷却器、5…高圧
気液分離器、8,18,21…減圧弁、10,1
3…液面調節弁、11…低圧気液分離器、15…
ルテニウムスクラバー、19,23…ポンプ、2
2…薄膜蒸発器、2,3,6,7,12,14,
16,20,26…導管。
FIG. 1 shows an example of a manufacturing flow sheet for carrying out the method of the present invention. In the figure, each symbol is as follows. 1...Reactor, 4,9,17...Cooler, 5...High pressure gas-liquid separator, 8,18,21...Pressure reducing valve, 10,1
3...Liquid level control valve, 11...Low pressure gas-liquid separator, 15...
Ruthenium scrubber, 19, 23...pump, 2
2... Thin film evaporator, 2, 3, 6, 7, 12, 14,
16, 20, 26... Conduit.
Claims (1)
テニウム化合物、コバルト化合物およびハロゲン
化合物を含有する液体媒体に合成ガスを連続的に
供給して、エタノールを主成分とする含酸素化合
物よりなる反応生成物を合成し、反応生成物を未
反応の合成ガスに同伴させて反応器から取り出し
てエタノールを製造する方法において、未反応の
合成ガスを反応温度以下で凝縮し、分離した非凝
縮性ガスを酢酸を含有する液相に接触させ、揮散
ルテニウムを回収することを特徴とするエタノー
ルの製造方法。1. Synthesis gas is continuously supplied to a liquid medium containing a ruthenium compound, a cobalt compound, and a halogen compound held in a reactor under high temperature and high pressure to produce a reaction product consisting of an oxygen-containing compound whose main component is ethanol. In this method, the unreacted synthesis gas is condensed below the reaction temperature, and the separated non-condensable gas is converted into acetic acid. A method for producing ethanol, the method comprising recovering volatilized ruthenium by bringing it into contact with a liquid phase containing ethanol.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61235501A JPS6391337A (en) | 1986-10-04 | 1986-10-04 | Production of ethanol |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61235501A JPS6391337A (en) | 1986-10-04 | 1986-10-04 | Production of ethanol |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6391337A JPS6391337A (en) | 1988-04-22 |
| JPS6353166B2 true JPS6353166B2 (en) | 1988-10-21 |
Family
ID=16986957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61235501A Granted JPS6391337A (en) | 1986-10-04 | 1986-10-04 | Production of ethanol |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6391337A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9503385D0 (en) * | 1995-02-21 | 1995-04-12 | Bp Chem Int Ltd | Process |
| JP4945374B2 (en) * | 2007-08-29 | 2012-06-06 | 本田技研工業株式会社 | Subpallet reversing device and workpiece machining / assembling method with subpallet reversal |
-
1986
- 1986-10-04 JP JP61235501A patent/JPS6391337A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6391337A (en) | 1988-04-22 |
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