JP2009142781A - アルコール製造用触媒 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 カルボン酸を水素化してアルコールを製造するための触媒であって、Co金属とMoを必須成分とし、第1助触媒成分としてZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素を含有し、第2助触媒成分としてPt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含有し、かつCo金属の結晶相のうちCubic相が20%以上である、アルコール製造用触媒、その製造方法、並びにカルボン酸を原料とし、上記触媒を用いて水素化を行う、アルコールの製造方法。
【選択図】 なし
Description
本発明のアルコール製造用触媒は、Co金属とMoを必須成分とし、第1助触媒成分としてZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素を含有し、第2助触媒成分としてPt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含有し、かつCo金属の結晶相のうちCubic相が20%以上のものである。
リガク製RINT2500VPCにて測定
線源;CuのKα線、管電圧;40kV、管電流;120mA、走査速度;10deg/min、
発散スリット;1.0deg、散乱スリット;1.0deg、受光スリット;0.3mm、走査角度;5〜70deg
(出典;POWDER DIFFRACTION FILE)
Co Cubic相(立方最密構造)
格子面間隔d=2.0467(第1ピーク/強度100)、1.7723(第2ピーク/相対強度40)
格子定数 a=3.5447Å
Co Hexagonal相(六方最密構造)
格子面間隔d=1.910(第1ピーク/強度100)、2.023(第2ピーク/相対強度60)、2.165(第3ピーク/相対強度20)
格子定数 a,b=2.507Å、C=4.070Å。
本発明において、Co金属の結晶相中のCubic相の割合は、Cubic相第1ピーク(Ic)とHexagonal相第1ピーク(Ih)の強度比を用い、下記式(1)により求めた。
本発明の触媒の製造方法は特に限定されないが、前駆体の調製、乾燥・焼成、還元の各工程により調製され、例えばCoと、Moと、Zr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素と、Pt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含む触媒前駆体を、水素雰囲気下、高温条件(好ましくは300〜800℃)で還元処理することによって目的のCubic相を有する触媒を得ることができる。なお安定化のために還元処理工程の後、還元済触媒の表面に酸化膜を形成させる工程を有することがより好ましい。
本発明のアルコールの製造方法は、カルボン酸を原料とし、本発明の触媒を用いて水素化を行う方法である。
また、メチルエステルや油脂等、他の化合物に含有されている有機カルボン酸も原料とすることができる。
(1)触媒前駆体の調製
コバルト対イットリウム対パラジウムの原子比が100:5:0.08である硝酸コバルト、硝酸イットリウム(n水和物)、硝酸パラジウムの混合水溶液と炭酸アンモニウム水溶液を室温で攪拌混合した。生ずる沈殿物を十分水洗した後、110℃で乾燥した。乾燥後にコバルト対モリブデンの原子比が100:1となるように7モリブデン酸6アンモニウム4水和物の水溶液を室温で攪拌混合しエバポレーターで蒸発乾固したのち、600℃で4時間焼成を行い、Co-Y-Pd-Mo酸化物を得た。得られた焼成触媒は原子比が、Co/Y/Pd/Mo=100/2.5/0.07/1.1となっていた。
焼成皿へ乗せた焼成触媒(酸化物)を、還元雰囲気が可能な電気炉内へセットした。窒素で希釈した水素4%[v/v]を流通し、500℃まで昇温した。水素吸収が認められなくなるまで還元処理を行った。還元処理時間は5時間であった。次に系内を窒素置換するとともに、室温まで冷却した。次に還元触媒の表面を酸化安定化するため、窒素で希釈した空気(酸素濃度[1% v/v])を流通した。酸素吸収が認められなくなるまで酸化安定化処理を行った。得られた触媒のCo還元率を、触媒中のCo酸化物(Co3O4)のCo金属への理論重量減少量を100とした時の実測重量減少量として算出した。また、得られた触媒のXRD分析を行ったところ図1に示すピークパターンが得られた。このピークパターンからCo金属結晶相中のCubic相の割合を決定した。これらの結果を表1に示す。
得られた触媒3.75g(酸化物換算重量)とラウリン酸150gを500mlオートクレーブへ仕込み、水素置換を行った後、230℃/24.5MPa/900rpm/水素5L/min流通下、40分反応した。反応終了後、オートクレーブを冷却、脱圧後、反応溶液をろ過することによって生成物を回収した(反応1回目)。生成物の組成は以下のガスクロマトグラフィー(GC)分析により決定した。更に使用済みの触媒を用いて、同様にしてアルコールを繰り返し製造した。反応1回目と3回目の反応終了品の生成アルコール、残存脂肪酸組成をそれぞれ表1に示す。また、下記方法により触媒の耐久性を評価した。その結果も表1に示す。
反応生成物を10mlサンプルビンに1滴取り、その中にトリメチルシリル(TMS)化剤(TMSI-H/ジーエルサイエンス株式会社製)を入れ約5分処理(40℃加温)を行う、さらにそこへ1.5mlのヘキサンで希釈を行いメンブランフィルター0.2μで濾過をしてGC分析を行った。
キャピラリーカラム Ultra-AlloyUA+-1(HT)15m、膜厚0.15μm
温度 60℃(2分)→10℃/min→350℃
スプリット比 15、Inj温度 300℃、Det温度 350℃。
反応1回目の酸価の減少速度R1(1/h)、及び3回目の酸価の減少速度R3(1/h)から、下記式により触媒の活性維持率を求めた。
触媒の活性維持率(%)=R3/R1×100
(1)触媒前駆体の調製
コバルト対ランタン対パラジウムの原子比が100:5:0.08である硝酸コバルト、硝酸ランタン(6水和物)、硝酸パラジウムの混合水溶液を用いる以外は全て実施例1の(1)と同様の方法でCo-La-Pd-Mo酸化物を得た。得られた焼成触媒は原子比が、Co/La/Pd/Mo=100/5.4/0.08/1.4となっていた。
得られた焼成触媒(酸化物)について、実施例1の(2)と同様の方法で触媒還元・酸化安定化を行った。得られた触媒のCo還元率及びCo金属結晶相中のCubic相の割合を表1に示す。
得られた触媒を用い、実施例1の(3)と同様の方法でアルコールを製造した。反応1回目と3回目の反応終了品の生成アルコール、残存脂肪酸組成及び触媒の耐久性評価結果をそれぞれ表1に示す。
(1)触媒前駆体の調製
コバルト対イットリウム対パラジウムの原子比が100:5:0.08である硝酸コバルト、硝酸イットリウム(n水和物)、硝酸パラジウムの混合水溶液と炭酸アンモニウム水溶液を室温で攪拌混合した。生ずる沈殿物を十分水洗した後、110℃で乾燥した。乾燥後600℃で4時間焼成を行い、Co-Y-Pd酸化物を得た。得られた焼成触媒は原子比が、Co/Y/Pd=100/4.2/0.08となっていた。
得られた焼成触媒(酸化物)について、実施例1の(2)と同様の方法で触媒還元・酸化安定化を行った。得られた触媒のCo還元率及びCo金属結晶相中のCubic相の割合を表1に示す。
得られた触媒を用い、実施例1の(3)と同様の方法でアルコールを製造した。反応1回目と3回目の反応終了品の生成アルコール、残存脂肪酸組成及び触媒の耐久性評価結果をそれぞれ表1に示す。
(1)触媒前駆体の調製
実施例1の(1)と同様の方法でCo-Y-Pd-Mo酸化物を得た。次に、得られた焼成触媒を担体に担持し、成形を行った。
触媒の成形には、担体としてZrO2(第一稀元素化学工業(株)製;RC-100)およびバインダーとしてZrO2ゾル(第一稀元素化学工業(株)製;純度30.5%)を使用した。
焼成触媒30重量%に対して、担体ZrO2( RC-100)を70重量%となるように両者を混合し、さらにバインダー ZrO2ゾルを9重量%添加して混錬を行った。次に油圧式縦型押し出し機(シリンダー容積100cc)を用いて押し出し成形を行った。(ダイス内径2.5mm)
その後、乾燥(120℃/15時間)、焼成(400℃/2時間)を行って成形触媒前駆体を調製した。得られた成形触媒は、触媒成分/ZrO2担体=22%/78%(重量比)で、かつ各触媒成分の原子比が、Co/Y/Pd/Mo=100/6.0/0.07/1.7となっていた。
得られた成形触媒(酸化物)について、実施例1の(2)と同様の方法で触媒還元・酸化安定化を行った。得られた触媒のCo還元率及びCo金属結晶相中のCubic相の割合を表2に示す。
上記(2)で得られた触媒を固定床反応装置に充填し、表2記載の温度・圧力・LHSV条件にてラウリン酸の水素化を行い、相当するアルコールを製造した。各条件で生成したアルコール、残存脂肪酸組成をそれぞれ表2に示す。
Claims (5)
- カルボン酸を水素化してアルコールを製造するための触媒であって、Co金属とMoを必須成分とし、第1助触媒成分としてZr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素を含有し、第2助触媒成分としてPt、Pdから選ばれる1種以上の元素を含有し、かつCo金属の結晶相のうちCubic相が20%以上である、アルコール製造用触媒。
- 触媒に含有されるCoの還元率が40%以上である、請求項1記載のアルコール製造用触媒。
- Coと、Moと、Zr、Y、La、Ce、Si、Al、Sc、Vから選ばれる1種以上の元素と、Pt、Pdから選ばれる1種以上の元素とを含む触媒前駆体を、水素雰囲気下、300〜800℃の温度条件で還元処理する工程を有する、請求項1又は2記載のアルコール製造用触媒の製造方法。
- 還元処理する工程の後に、還元済触媒の表面に酸化膜を形成させ、安定化させる工程を有する、請求項3記載のアルコール製造用触媒の製造方法。
- カルボン酸を原料とし、請求項1又は2記載の触媒を用いて水素化を行う、アルコールの製造方法。
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| JP2016165706A (ja) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | 日清紡ホールディングス株式会社 | ヘテロポリ酸系触媒及びその製造方法並びにこれを用いた電極及び電池 |
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2007
- 2007-12-17 JP JP2007324714A patent/JP2009142781A/ja active Pending
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