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JPH10314594A - Olefin oxidation catalyst and method for producing olefin oxides using the same - Google Patents

Olefin oxidation catalyst and method for producing olefin oxides using the same

Info

Publication number
JPH10314594A
JPH10314594A JP13088597A JP13088597A JPH10314594A JP H10314594 A JPH10314594 A JP H10314594A JP 13088597 A JP13088597 A JP 13088597A JP 13088597 A JP13088597 A JP 13088597A JP H10314594 A JPH10314594 A JP H10314594A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxidation catalyst
alkali metal
olefin
heavy metal
silicate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP13088597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Sugita
啓介 杉田
Yoshiaki Oda
佳明 織田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP13088597A priority Critical patent/JPH10314594A/en
Publication of JPH10314594A publication Critical patent/JPH10314594A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オレフィン類から優れた収率で酸化オレフィ
ン類を製造することのできるオレフィン酸化触媒を提供
すること。 【解決手段】 アルカリ金属・重金属含有シリケートを
硝酸アンモニウムおよび/またはアンモニアの水溶液に
てイオン交換処理したのち焼成してなるシリケ−ト担体
に、硝酸塩および/または亜硝酸塩を担持させ、マイク
ロウエーブ照射してなることを特徴とするオレフィン酸
化触媒。
(57) [Problem] To provide an olefin oxidation catalyst capable of producing olefin oxides from olefins in excellent yield. SOLUTION: An alkali metal / heavy metal-containing silicate is subjected to ion exchange treatment with an aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia, and then calcined to carry a nitrate and / or nitrite on a silicate carrier, and microwave irradiation is performed. An olefin oxidation catalyst, comprising:

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、オレフィン酸化触
媒およびそれを用いる酸化オレフィン類の製造方法に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an olefin oxidation catalyst and a method for producing olefin oxides using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】酸化オレフィン類は工業薬品、合成樹
脂、合成ゴムなどの中間体として工業的に重要な化合物
である。 かかる酸化オレフィン類の製造方法として従
来より、オレフィン類と分子状酸とをオレフィン酸化触
媒の存在下に反応させる方法が知られており、かかるオ
レフィン酸化触媒としては、例えば酸化銀系触媒(特公
昭53−39404号公報、特公昭53−12489号
公報、米国特許第4859786号など)、リン酸銅・
カリウム系触媒〔日本化学会誌、468(197
8)〕、リン酸もしくはリン酸エステル系触媒(特公昭
49−33922号公報)、二酸化ウラン系触媒(特公
昭48−27281号公報)、酸化タリウム・酸化コバ
ルト系触媒(特公昭49−39962号公報)などが提
案されている。しかしながら、これらのオレフィン酸化
触媒はいずれも、二酸化炭素、アルデヒド類、ケトン類
などのカルボニル化合物を大量に副生し、目的の酸化オ
レフィン類の選択率が低いという問題があった。
2. Description of the Related Art Olefin oxides are industrially important compounds as intermediates for industrial chemicals, synthetic resins, synthetic rubbers and the like. As a method for producing such olefin oxides, a method of reacting an olefin with a molecular acid in the presence of an olefin oxidation catalyst has been conventionally known. As such an olefin oxidation catalyst, for example, a silver oxide-based catalyst (for example, 53-39404, JP-B-53-12489, U.S. Pat. No. 4,859,786), copper phosphate
Potassium-based catalyst [Journal of the Chemical Society of Japan, 468 (197)
8)], a phosphoric acid or phosphate ester-based catalyst (JP-B-49-33922), a uranium dioxide-based catalyst (JP-B-48-27281), a thallium oxide / cobalt oxide-based catalyst (JP-B-49-39962). Gazette) has been proposed. However, all of these olefin oxidation catalysts have a problem in that carbonyl compounds such as carbon dioxide, aldehydes, and ketones are produced in large amounts as by-products, and the selectivity of the target olefin oxide is low.

【0003】このような問題を解決するものとして既
に、ケイ素化合物、重金属化合物、含窒素有機化合物お
よび水を反応させて得られる固体化合物を焼成してなる
シリケト担体に硝酸塩および/または亜硝酸塩を担持さ
せてなるオレフィン酸化触媒が提案されている(特開平
7−97378号公報)。しかしながら、かかる触媒
は、反応の定常状態におけるオレフィン類の転化率が必
ずしも十分ではないという問題があった。
As a solution to such a problem, nitrates and / or nitrites are already supported on a siliketo carrier obtained by calcining a solid compound obtained by reacting a silicon compound, a heavy metal compound, a nitrogen-containing organic compound and water. An olefin oxidation catalyst prepared by this method has been proposed (JP-A-7-97378). However, such a catalyst has a problem that the conversion of olefins in the steady state of the reaction is not always sufficient.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】かかる状況下に、本発
明者らは、オレフィン類から優れた収率で酸化オレフィ
ン類を製造することのできるオレフィン酸化触媒を開発
すべく鋭意検討した結果、本発明に至った。
Under these circumstances, the present inventors have conducted intensive studies to develop an olefin oxidation catalyst capable of producing olefin oxides from olefins in excellent yield. Invented the invention.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、アル
カリ金属・重金属含有シリケートを硝酸アンモニウムお
よび/またはアンモニアの水溶液にてイオン交換処理し
たのち焼成してなるシリケ−ト担体に、硝酸塩および/
または亜硝酸塩を担持させ、マイクロウエーブ照射して
なるオレフィン酸化触媒を提供するものである。
That is, the present invention provides a silicate support obtained by subjecting an alkali metal / heavy metal-containing silicate to an ion exchange treatment with an aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia, followed by calcination.
Another object of the present invention is to provide an olefin oxidation catalyst which carries nitrite and is irradiated with microwaves.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の触媒に用いられるシリケ
ート担体は、アルカリ金属・重金属含有シリケートを硝
酸アンモニウムおよび/またはアンモニアの水溶液にて
イオン交換処理したのち焼成してなるものであるが、こ
こでアルカリ金属・重金属含有シリケートはアルカリ金
属、重金属、ケイ素および酸素からなる結晶性の固体で
あって、アルカリ金属としてはナトリウム、カリウム、
セシウムなどが例示される。重金属としてはチタン、バ
ナジウム、ジルコニウム、ガリウム、クロム、ニッケル
などが例示され、好ましくはチタン、バナジウム、ジル
コニウムなどである。なお、本発明の効果を損なわない
範囲で他の金属が含まれていてもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The silicate carrier used in the catalyst of the present invention is obtained by subjecting an alkali metal / heavy metal-containing silicate to an ion exchange treatment with an aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia, followed by calcination. Alkali metal / heavy metal-containing silicate is a crystalline solid composed of alkali metal, heavy metal, silicon and oxygen.As the alkali metal, sodium, potassium,
Cesium and the like are exemplified. Examples of heavy metals include titanium, vanadium, zirconium, gallium, chromium, nickel and the like, and preferably titanium, vanadium and zirconium. Note that other metals may be contained within a range that does not impair the effects of the present invention.

【0007】かかるアルカリ金属・重金属含有シリケー
トにおけるアルカリ金属の原子数(他の原料化合物がア
ルカリ金属を含有する場合には、その原子数を含む。)
はケイ素原子数に対して通常0.01〜0.1倍の範囲
であり、重金属の原子数はケイ素原子数に対して通常
0.1倍以下、好ましくは、0.05倍以下である。か
かるアルカリ金属原子数、重金属原子数、ケイ素原子数
はいずれも通常の方法、例えば蛍光X線分析法、化学分
析法などによって容易に求めることができる。
The number of atoms of the alkali metal in the alkali metal / heavy metal-containing silicate (including the number of atoms when another raw material compound contains an alkali metal).
Is usually in the range of 0.01 to 0.1 times the number of silicon atoms, and the number of heavy metal atoms is usually 0.1 times or less, preferably 0.05 times or less, the number of silicon atoms. The number of alkali metal atoms, the number of heavy metal atoms, and the number of silicon atoms can be easily determined by a usual method, for example, a fluorescent X-ray analysis method or a chemical analysis method.

【0008】アルカリ金属・重金属含有シリケートの結
晶型としては、例えばペンタシル型、モルデナイト型な
どが挙げられ、好ましくはペンタシル型である。
The crystal form of the alkali metal / heavy metal-containing silicate includes, for example, a pentasil type and a mordenite type, and preferably a pentasil type.

【0009】かかるアルカリ金属・重金属含有シリケー
トは、例えばケイ素化合物、アルカリ金属化合物、重金
属化合物、含窒素有機化合物および水を反応させて得た
固体生成物を焼成することによって容易に製造すること
ができる。
Such an alkali metal / heavy metal-containing silicate can be easily produced, for example, by calcining a solid product obtained by reacting a silicon compound, an alkali metal compound, a heavy metal compound, a nitrogen-containing organic compound and water. .

【0010】ケイ素化合物としては、例えばオルトケイ
酸テトラエチルなどのテトラアルキルオルトケイ酸エス
テル類、コロイダルシリカなどが挙げられる。
Examples of the silicon compound include tetraalkyl orthosilicates such as tetraethyl orthosilicate, and colloidal silica.

【0011】アルカリ金属化合物としては、例えばアル
カリ金属の塩化物、臭化物などのハロゲン化物、硝酸
塩、硫化物、炭酸塩、水酸化物などが挙げられるが、他
の原料化合物として用いるケイ素化合物、重金属化合
物、含窒素有機化合物などにアルカリ金属分が含まれる
場合には、該アルカリ金属分がそのまま原料として用い
られる。後者の場合、特に上記のようなアルカリ金属化
合物を用いる必要はないが、アルカリ金属量を調整する
目的で上記したアルカリ金属化合物を用いてもよい。か
かるアルカリ金属化合物は、そのアルカリ金属原子数
(他の原料化合物がアルカリ金属を含有する場合には、
その原子数を含む。)がケイ素化合物のケイ素原子数に
対して通常0.01倍以上となるように用いられる。
The alkali metal compounds include, for example, halides such as chlorides and bromides of alkali metals, nitrates, sulfides, carbonates, hydroxides and the like. Silicon compounds and heavy metal compounds used as other raw material compounds are exemplified. When a nitrogen-containing organic compound or the like contains an alkali metal component, the alkali metal component is used as it is as a raw material. In the latter case, it is not particularly necessary to use the above alkali metal compound, but the above alkali metal compound may be used for the purpose of adjusting the amount of alkali metal. Such an alkali metal compound has a number of alkali metal atoms (when other raw material compounds contain an alkali metal,
Including the number of atoms. ) Is usually used so as to be at least 0.01 times the number of silicon atoms in the silicon compound.

【0012】重金属化合物として通常は容易に加水分解
し得る重金属化合物、例えば塩化チタンなどのハロゲン
化チタン、チタン酸テトライソプロピル、チタン酸テト
ラ−n−ブチルなどのチタンアルコキシドなどのチタン
化合物、三塩化バナジウムなどのハロゲン化バナジウ
ム、トリプロポキシバナジル、トリブトキシバナジルな
どのバナジウムアルコキシドなどのバナジウム化合物、
オキシ塩化ジルコニウムなどのハロゲン化ジルコニウ
ム、オキシ硝酸ジルコニウムなどのジルコニウム硝酸塩
化合物などのジルコニウム化合物などが用いられる。か
かる重金属化合物はその重金属原子数がケイ素化合物の
ケイ素原子数に対して通常0.1倍以下、好ましくは
0.05倍以下になるように用いられる。
As the heavy metal compound, a heavy metal compound which can be easily hydrolyzed, for example, a titanium halide such as titanium chloride, a titanium compound such as titanium alkoxide such as tetraisopropyl titanate or tetra-n-butyl titanate, and vanadium trichloride Vanadium halides such as vanadium alkoxides such as vanadium halides, tripropoxyvanadyl, and tributoxyvanadyl;
Zirconium halides such as zirconium oxychloride, zirconium compounds such as zirconium nitrate compounds such as zirconium oxynitrate and the like are used. Such heavy metal compounds are used such that the number of heavy metal atoms is usually 0.1 times or less, preferably 0.05 times or less, of the number of silicon atoms of the silicon compound.

【0013】含窒素有機化合物としては、通常はアルキ
ルアンモニウム化合物、中でもテトラアルキルアンモニ
ウム化合物が好ましく使用され、かかるテトラアルキル
アンモニウム化合物としては、例えば水酸化テトラプロ
ピルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、
水酸化テトラ−i−ブチルアンモニウムなどの水酸化テ
トラアルキルアンモニウムや、上記各化合物における水
酸化が塩化、臭化、ヨウ化に相当するハロゲン化テトラ
アルキルアンモニウムなどが挙げられる。かかる含窒素
有機化合物は、その窒素原子数がケイ素化合物のケイ素
原子数に対して通常0.01〜2倍、好ましくは0.1
〜1倍の範囲になるように用いられる。
As the nitrogen-containing organic compound, an alkylammonium compound, especially a tetraalkylammonium compound, is preferably used. As such a tetraalkylammonium compound, for example, tetrapropylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide,
Examples thereof include tetraalkylammonium hydroxides such as tetra-i-butylammonium hydroxide, and tetraalkylammonium halides in which hydroxylation in each of the above compounds corresponds to chloride, bromide, or iodide. Such a nitrogen-containing organic compound has a nitrogen atom number of usually 0.01 to 2 times, preferably 0.1 to 2 times the number of silicon atoms of the silicon compound.
It is used so as to be in a range of up to 1 times.

【0014】水の使用量は、ケイ素化合物に対して通常
は4〜200モル倍、好ましくは5〜100モル倍の範
囲である。
The amount of water used is usually in the range of 4 to 200 times, preferably 5 to 100 times the mole of the silicon compound.

【0015】反応に際しては、例えばケイ素化合物、ア
ルカリ金属化合物、重金属化合物、含窒素有機化合物お
よび水を混合し、常圧ないし加圧下で加熱すればよく、
ケイ素化合物、重金属化合物および含窒素有機化合物に
アルカリ金属分が含まれる場合には、ケイ素化合物、重
金属化合物、含窒素有機化合物および水を混合し、常圧
ないし加圧下に加熱すればよい。反応温度は通常85〜
180℃、好ましくは100〜130℃の範囲である。
かかる反応によって固体生成物が生成するが、これは
反応後の反応混合物から通常の方法、例えば濾取後、水
洗する方法によって容易に単離することができる。
In the reaction, for example, a silicon compound, an alkali metal compound, a heavy metal compound, a nitrogen-containing organic compound and water may be mixed and heated under normal pressure or under pressure.
When the silicon compound, the heavy metal compound and the nitrogen-containing organic compound contain an alkali metal component, the silicon compound, the heavy metal compound, the nitrogen-containing organic compound and water may be mixed and heated under normal pressure or under pressure. The reaction temperature is usually 85-
180 ° C, preferably in the range of 100 to 130 ° C.
Such a reaction produces a solid product, which can be easily isolated from the reaction mixture after the reaction by a conventional method, for example, by filtration and washing with water.

【0016】次いで、得られた固体生成物を焼成する
が、かかる焼成は、通常、空気中で行われ、焼成温度は
通常500℃以上、好ましくは500〜530℃の範囲
である。なお、焼成初期の急激な発熱を防ぐために、固
体生成物を予め窒素ガス、Arガスなど不活性ガス中で
予備焼成してもよく、その温度は上記の焼成温度と同様
である。
Next, the obtained solid product is calcined. The calcining is usually performed in the air, and the calcining temperature is usually 500 ° C. or higher, preferably 500 to 530 ° C. The solid product may be preliminarily calcined in an inert gas such as nitrogen gas or Ar gas in order to prevent rapid heat generation in the early stage of the calcination, and the temperature is the same as the above calcination temperature.

【0017】本発明の触媒に用いられるシリケート担体
は、このようなアルカリ金属・重金属含有シリケートを
硝酸アンモニウムおよび/またはアンモニアの水溶液に
てイオン交換処理したのち焼成してなるものであるが、
かかるイオン交換処理に用いる硝酸アンモニウムの水溶
液としては通常その濃度が1〜20重量%の範囲のもの
が、アンモニアの水溶液としては通常その濃度が0.1
〜10重量%の範囲のものが用いられ、これらはそれぞ
れ単独または混合して用いられる。かかる硝酸アンモニ
ウムおよび/またはアンモニアの水溶液の使用量は、ア
ルカリ金属・重金属含有シリケートに対して通常は5〜
100重量倍の範囲である。
The silicate carrier used in the catalyst of the present invention is obtained by subjecting such a silicate containing an alkali metal and a heavy metal to an ion exchange treatment with an aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia, followed by calcination.
An aqueous solution of ammonium nitrate used for the ion exchange treatment usually has a concentration of 1 to 20% by weight, and an aqueous solution of ammonia usually has a concentration of 0.1 to 20% by weight.
Those having a range of from 10 to 10% by weight are used, each of which is used alone or in combination. The amount of the aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia is usually 5 to 5% based on the alkali metal / heavy metal-containing silicate.
The range is 100 times by weight.

【0018】イオン交換処理に際しては、アルカリ金属
・重金属含有シリケートと硝酸アンモニウムおよび/ま
たはアンモニアの水溶液とを混合すればよく、処理温度
は通常50〜150℃の範囲である。
At the time of the ion exchange treatment, an alkali metal / heavy metal-containing silicate and an aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia may be mixed, and the treatment temperature is usually in the range of 50 to 150 ° C.

【0019】イオン交換処理の後、硝酸アンモニウムお
よび/またはアンモニアの水溶液を濾過操作、水洗など
によって除去し、次いで焼成するが、かかる焼成は前記
の固体生成物におけると同様に行えばよく、予め不活性
ガス中で予備焼成を行ってもよい。
After the ion exchange treatment, the aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia is removed by a filtration operation, washing with water, and the like, and then calcined. The calcining may be performed in the same manner as in the above-mentioned solid product. The preliminary firing may be performed in a gas.

【0020】かくして得られるシリケート担体における
アルカリ金属原子数はケイ素原子数に対して0.02倍
以下であることが好ましい。そのためには、この条件を
満足するように、上記のイオン交換処理において用いる
硝酸アンモニウムおよび/またはアンモニウム水溶液の
濃度や使用量、処理温度などが適宜選択され、場合によ
ってはアルカリ金属・重金属シリケートのイオン交換処
理を繰り返し行ったのち焼成してもよい。
The number of alkali metal atoms in the silicate carrier thus obtained is preferably not more than 0.02 times the number of silicon atoms. To this end, the concentration and amount of ammonium nitrate and / or aqueous ammonium solution used in the above-mentioned ion exchange treatment and the treatment temperature are appropriately selected so as to satisfy this condition, and in some cases, the ion exchange of alkali metal / heavy metal silicate is performed. After repeating the treatment, baking may be performed.

【0021】かくして得られるシリケート担体の結晶型
は、通常、ペンタシル型、モルデナイド型などが挙げら
れ、好ましくはペンタシル型である。
The crystal form of the silicate carrier thus obtained is usually a pentasil type, a mordenide type or the like, preferably a pentasil type.

【0022】本発明の触媒は、このようなシリケート担
体に硝酸塩および/または亜硝酸塩を担持させてなるも
のであるが、ここで硝酸塩としては硝酸リチウム、硝酸
ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ルビジウム、硝酸セシ
ウムなどの硝酸アルカリ金属塩、硝酸バリウム、硝酸マ
グネシウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウムなど
の硝酸アルカリ土類金属塩、硝酸スカンジウム、硝酸イ
ットリウム、硝酸プラセオジウム、硝酸ネオジウム、硝
酸サマリウム、硝酸ユーロピウム、硝酸ガドリニウム、
硝酸イットリビウムなどの硝酸希土類金属塩および硝酸
の銀塩などが、亜硝酸塩としては亜硝酸ナトリウム、亜
硝酸カリウムなどの亜硝酸アルカリ金属塩および亜硝酸
の銀塩などがそれぞれ例示される。これらの硝酸塩、亜
硝酸塩はそれぞれ単独または2種以上を混合して用いら
れ、その使用量はシリケート担体100重量部に対して
通常0.01〜50重量部、好ましくは0.1〜30重
量部の範囲である。
The catalyst of the present invention is obtained by supporting nitrate and / or nitrite on such a silicate carrier. Examples of the nitrate include lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, rubidium nitrate and cesium nitrate. Alkaline earth metal salts such as alkali metal nitrate, barium nitrate, magnesium nitrate, calcium nitrate, strontium nitrate, scandium nitrate, yttrium nitrate, praseodymium nitrate, neodymium nitrate, samarium nitrate, europium nitrate, gadolinium nitrate,
Rare earth metal salts such as yttrium lithium nitrate and silver nitrate, etc., and examples of nitrites include alkali metal nitrites such as sodium nitrite and potassium nitrite and silver nitrite. These nitrates and nitrites are used singly or as a mixture of two or more kinds, and are used in an amount of usually 0.01 to 50 parts by weight, preferably 0.1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicate carrier. Range.

【0023】これらの硝酸塩および/または亜硝酸塩
は、例えばこれらの塩の水溶液をシリケート担体と混合
した後、水を留去し、得られた残渣を乾燥後、マイクロ
ウエーブ照射する方法によって容易に担持することがで
きる。マイクロウエーブ照射出力は、特に限定されるも
のではないが通常、約100〜約1200W、照射時間
は、通常、約30秒〜約15分間の範囲である。また、
マイクロウエーブ照射した、触媒を水素ガス気流下で焼
成することもできる。焼成温度は、通常、約100〜約
380℃、好ましくは、約110〜約350℃の範囲で
ある。かかる水素ガスは、例えば二酸化炭素ガス、窒素
ガス、ヘリウムガス、Arガス、水蒸気などの不活性ガ
スで希釈されていてもよい。
These nitrates and / or nitrites are easily supported by, for example, mixing an aqueous solution of these salts with a silicate carrier, distilling off water, drying the obtained residue, and irradiating with microwaves. can do. The microwave irradiation output is not particularly limited, but is usually about 100 to about 1200 W, and the irradiation time is usually in the range of about 30 seconds to about 15 minutes. Also,
The catalyst irradiated with microwaves can be calcined under a stream of hydrogen gas. The firing temperature usually ranges from about 100 to about 380C, preferably from about 110 to about 350C. Such a hydrogen gas may be diluted with an inert gas such as carbon dioxide gas, nitrogen gas, helium gas, Ar gas, and water vapor.

【0024】かくして目的とする本発明の触媒が得られ
るが、かかる触媒は、その存在下にオレフィン類と分子
状酸素とを反応させることによって収率よく酸化オレフ
ィン類を製造することができ、また、加圧条件下におけ
るオレフィン類の選択率が優れている。
Thus, the intended catalyst of the present invention can be obtained. Such a catalyst can produce olefin oxides in good yield by reacting olefins with molecular oxygen in the presence of the catalyst. Excellent selectivity for olefins under pressurized conditions.

【0025】オレフィン類としては例えばエチレン、プ
ロピレン、1−ブテン、2−メチルプロペン、2−ブテ
ン、ブタジエン、1−ペンテン、2−ペンテン、3−メ
チル−1−ブテン等の炭素数1〜6の低級オレフィン類
などが挙げられ、分子状酸素は、通常、酸素ガス、空気
等として供給される。
Examples of the olefins include those having 1 to 6 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene, 2-methylpropene, 2-butene, butadiene, 1-pentene, 2-pentene and 3-methyl-1-butene. Lower olefins and the like are mentioned, and molecular oxygen is usually supplied as oxygen gas, air or the like.

【0026】これらのオレフィン類および分子状酸素
は、通常、予め混合されて混合ガスとして用いられ、か
かる混合ガスにおけるオレフィン類と分子状酸素とのモ
ル比は、触媒の種類、反応温度、反応圧力などによって
適宜選択されるが、通常1:1000〜100:1、好
ましくは1:100〜30:1の範囲である。かかる混
合ガスは、例えば一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、ヘリ
ウム、アルゴン、水、飽和炭化水素などの反応に対して
不活性なガスで希釈されていてもよく、また、亜酸化窒
素、一酸化窒素、二酸化窒素、アルデヒド類、ケトン
類、アルコール類、ハロゲン化炭化水素類、エステル
類、ニトリル類などを含んでいてもよい。
These olefins and molecular oxygen are usually mixed in advance and used as a mixed gas, and the molar ratio between the olefins and molecular oxygen in the mixed gas depends on the type of catalyst, reaction temperature, reaction pressure, and the like. Although it is appropriately selected depending on the like, it is usually in the range of 1: 1000 to 100: 1, preferably 1: 100 to 30: 1. Such a mixed gas may be diluted with a gas inert to a reaction such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, helium, argon, water, a saturated hydrocarbon, and the like. It may contain nitrogen, nitrogen dioxide, aldehydes, ketones, alcohols, halogenated hydrocarbons, esters, nitriles, and the like.

【0027】反応に際しては、例えば本発明の触媒に混
合ガスを接触させればよい。反応圧力は減圧、常圧、加
圧いずれであってもよく、反応温度は通常100〜50
0℃、好ましくは110〜250℃の範囲である。加圧
条件は、特に限定されるものではないが、通常、約50
Kgf/cm2G以下、好ましくは、約20Kgf/c
2G以下である。
In the reaction, for example, the mixed gas may be brought into contact with the catalyst of the present invention. The reaction pressure may be any of reduced pressure, normal pressure and pressurized, and the reaction temperature is usually 100 to 50.
0 ° C, preferably in the range of 110-250 ° C. The pressurizing condition is not particularly limited, but is usually about 50
Kgf / cm 2 G or less, preferably about 20 Kgf / c
m 2 G or less.

【0028】かくして用いたオレフィン類に対応する目
的の酸化オレフィン類を得ることができるが、かかる酸
化オレフィン類としては、例えばエチレンオキサイド、
プロピレンオキサイド、1−ブテンオキサイド、2−メ
チルプロペンオキサイド、2−ブテンオキサイド、ブタ
ジエンオキサイド、1−ペンテンオキサイド、2−ペン
テンオキサイド、3−メチル−1−ブテンオキサイドな
どが挙げられる。
The desired olefin oxides corresponding to the olefins thus used can be obtained. Examples of such olefin oxides include ethylene oxide and
Examples thereof include propylene oxide, 1-butene oxide, 2-methylpropene oxide, 2-butene oxide, butadiene oxide, 1-pentene oxide, 2-pentene oxide, and 3-methyl-1-butene oxide.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明のオレフン酸化触媒を用いてオレ
フィン類を酸化すると優れた収率で酸化オレフィン類を
製造することができる。
According to the present invention, when olefins are oxidized using the olefin oxidation catalyst of the present invention, olefin oxides can be produced in excellent yield.

【0030】[0030]

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0031】(実施例1) (アルカリ金属・重金属含有シリケートの製造)内容量
2.8リットルのステンレス製オートクレーブに、水酸
化テトラ−n−プロピルアンモニウム42gを含む水溶
液105g(カリウム含有量1.18重量%)、水51
9g、硝酸カリウム10.6g、チタンテトライソプロ
ポキシド2.56gを含むエタノール溶液(5ml)お
よびテトラエチルオルソシリケート187gをこの順に
仕込み、12時間十分に攪拌を続け、次いで攪拌下、1
05℃に加熱して、400rpm以上の回転数でさらに9
6時間攪拌を続けた。その後、生成した白色沈殿を濾取
し、洗液のpHが7付近になるまで蒸留水で連続的に洗
浄後、得られた結晶を120℃で16時間乾燥した。乾
燥した結晶を、さらに空気流通下に500〜530℃で
3時間焼成して、アルカリ金属・重金属含有シリケート
を白色の粉末状結晶として得た。
Example 1 (Production of silicate containing alkali metal and heavy metal) In a stainless steel autoclave having a content of 2.8 liters, 105 g of an aqueous solution containing 42 g of tetra-n-propylammonium hydroxide (potassium content: 1.18) Wt%), water 51
9 g, 10.6 g of potassium nitrate, an ethanol solution (5 ml) containing 2.56 g of titanium tetraisopropoxide and 187 g of tetraethyl orthosilicate were added in this order, and stirring was continued for 12 hours.
Heat to 05 ° C, and rotate at 400 rpm or more for 9 more.
Stirring was continued for 6 hours. Thereafter, the formed white precipitate was collected by filtration, washed successively with distilled water until the pH of the washing solution was around 7, and the obtained crystals were dried at 120 ° C. for 16 hours. The dried crystal was further calcined at 500 to 530 ° C. for 3 hours under an air flow to obtain an alkali metal / heavy metal-containing silicate as a white powdery crystal.

【0032】(シリケート担体の製造)上記で得られた
アルカリ金属・重金属含有シリケート50gを、硝酸ア
ンモニウム水溶液(濃度7.5重量%)500gと混合
して90℃で1時間攪拌後、沈殿を濾取した。得られた
濾上物を同様に硝酸アンモニウム水溶液(濃度7.5重
量%)500gと混合して90℃で1時間攪拌後、沈殿
を濾取した。この操作をさらに1回繰り返して行い、得
られた結晶を120℃で、16時間乾燥し、次いで空気
気流下500〜530℃の温度範囲で3時間加熱して、
シリケート担体49gを得た。得られた結晶を原子吸光
法で分析したところ、Si/Ti原子比は100であっ
た。この結晶をX線解析で分析することにより、ペンタ
シル型であることを確認した。
(Production of silicate carrier) 50 g of the silicate containing the alkali metal and heavy metal obtained above was mixed with 500 g of an aqueous solution of ammonium nitrate (concentration: 7.5% by weight), stirred at 90 ° C. for 1 hour, and the precipitate was collected by filtration. did. The obtained residue was similarly mixed with 500 g of an aqueous ammonium nitrate solution (concentration: 7.5% by weight), stirred at 90 ° C. for 1 hour, and the precipitate was collected by filtration. This operation was repeated once more, and the obtained crystals were dried at 120 ° C. for 16 hours, and then heated under a stream of air at a temperature in the range of 500 to 530 ° C. for 3 hours.
49 g of a silicate carrier were obtained. When the obtained crystal was analyzed by an atomic absorption method, the atomic ratio of Si / Ti was 100. The crystal was analyzed by X-ray analysis to confirm that it was a pentasil type.

【0033】(オレフィン酸化触媒の製造)上記で得ら
れたシリケート担体8gを、硝酸セシウム0.11gお
よび硝酸カルシウム・4水和物0.13gを含む水溶液
50mlと混合し、90℃に加熱し、同温度で1時間攪
拌後、室温に冷却し、同温度で水を減圧蒸留して、残渣
を得た。この残渣にマイクロウエーブ照射(照射出力:
500W、照射時間:2分間)を行った後、水素と窒素
(混合体積比1:4、流速6000ml/時間)の混合
ガス気流下、200℃で1時間焼成して、オレフィン酸
化触媒Aを得た。
(Production of olefin oxidation catalyst) 8 g of the silicate carrier obtained above was mixed with 50 ml of an aqueous solution containing 0.11 g of cesium nitrate and 0.13 g of calcium nitrate tetrahydrate, and heated to 90 ° C. After stirring at the same temperature for 1 hour, the mixture was cooled to room temperature, and water was distilled under reduced pressure at the same temperature to obtain a residue. Microwave irradiation (irradiation output:
500 W, irradiation time: 2 minutes), and then calcined at 200 ° C. for 1 hour in a mixed gas stream of hydrogen and nitrogen (mixing volume ratio 1: 4, flow rate 6000 ml / hour) to obtain an olefin oxidation catalyst A. Was.

【0034】(実施例2)実施例1において、水素と窒
素(混合体積比1:4、流速6000ml/時間)の混
合ガス気流下の焼成温度を200℃とする代わりに、3
00℃で焼成する以外は実施例1に準拠して、オレフィ
ン酸化触媒Bを得た。
(Example 2) In Example 1, instead of setting the firing temperature in a mixed gas stream of hydrogen and nitrogen (mixing volume ratio 1: 4, flow rate 6000 ml / hour) to 200 ° C., 3
An olefin oxidation catalyst B was obtained in the same manner as in Example 1 except that calcination was performed at 00 ° C.

【0035】(参考例1)実施例1において、マイクロ
ウエーブ照射をしない以外は実施例1に準拠して、オレ
フィン酸化触媒Cを得た。
Reference Example 1 An olefin oxidation catalyst C was obtained in the same manner as in Example 1 except that microwave irradiation was not performed.

【0036】(参考例2)実施例2において、マイクロ
ウエーブ照射をしない以外は実施例2に準拠して、オレ
フィン酸化触媒Dを得た。
Reference Example 2 An olefin oxidation catalyst D was obtained in the same manner as in Example 2 except that microwave irradiation was not performed.

【0037】(実施例3)オレフィン酸化触媒Aを24
メッシュ〜48メッシュに粉砕し、その8gをステンレ
ス製反応管(内径1.5cm、長さ45cm)に充填
し、次いでこの反応管を窒素ガスで圧力8Kgf/cm
2Gで加圧した後、窒素ガスの供給を止めて、プロピレ
ンと空気(混合体積比1:4)の混合ガスを流速300
0ml/時間、圧力8Kgf/cm2Gにて供給した。
混合ガスを供給しながら反応管の温度を160℃に1時
間かけて昇温し、同温度に上がった時点を反応開始と
し、7時間混合ガスを供給した。反応開始後、6時間を
経過した時点から7時間を経過した時点の反応後のガス
を、大気圧下、反応管の出口で収集し、これをガスクロ
マトグラフによって定量分析したところ、プロピレン転
化率は2.5%、プロピレンオキサイドの選択率は75
%であった。(これをSample−1とする)その
後、混合ガスの供給を止め、窒素ガスを常圧にて供給し
ながら冷却し、室温で15時間窒素ガスを常圧で供給し
た。次いで、窒素ガスで圧力8Kgf/cm2Gで加圧
した後、窒素ガスの供給を止めて、プロピレンと空気
(混合体積比1:4)の混合ガスを流速3000ml/
時間、圧力8Kgf/cm2Gにて供給した。混合ガス
を供給しながら反応管の温度を160℃に1時間かけて
昇温し、同温度に上がった時点を反応開始とし、その後
7時間混合ガスを供給した。反応開始後、6時間を経過
した時点から7時間を経過した時点の反応後のガスを、
大気圧下、反応管の出口で収集し、これをガスクロマト
グラフによって定量分析したところ、プロピレン転化率
は1.0%、プロピレンオキサイドの選択率は72%で
あった。(これをSample−2とする)結果を表1
に示す。
Example 3 An olefin oxidation catalyst A was prepared using 24
Pulverized to a mesh of up to 48 meshes, and 8 g thereof was filled in a stainless steel reaction tube (inner diameter 1.5 cm, length 45 cm).
After pressurizing at 2 G, the supply of nitrogen gas was stopped, and a mixed gas of propylene and air (mixing volume ratio 1: 4) was supplied at a flow rate of 300.
The solution was supplied at a pressure of 8 kgf / cm 2 G at 0 ml / hour.
The temperature of the reaction tube was raised to 160 ° C. over 1 hour while supplying the mixed gas, and when the temperature rose, the reaction was started, and the mixed gas was supplied for 7 hours. After the start of the reaction, the gas after the reaction at the point at which 7 hours had elapsed from the point at which 6 hours had elapsed was collected at the outlet of the reaction tube under atmospheric pressure, and the gas was quantitatively analyzed by gas chromatography. 2.5%, propylene oxide selectivity 75
%Met. Thereafter, the supply of the mixed gas was stopped, and the mixture was cooled while supplying nitrogen gas at normal pressure, and nitrogen gas was supplied at normal pressure at room temperature for 15 hours. Next, after pressurizing with nitrogen gas at a pressure of 8 kgf / cm 2 G, the supply of nitrogen gas was stopped, and a mixed gas of propylene and air (mixing volume ratio 1: 4) was flowed at a flow rate of 3000 ml / g.
It was supplied for 8 hours at a pressure of 8 kgf / cm 2 G. The temperature of the reaction tube was raised to 160 ° C. over 1 hour while supplying the mixed gas, and when the temperature rose, the reaction was started, and then the mixed gas was supplied for 7 hours. After the start of the reaction, the gas after the reaction at the time when 7 hours have passed from the time when 6 hours have passed,
The sample was collected at the outlet of the reaction tube under atmospheric pressure and quantitatively analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of propylene was 1.0% and the selectivity of propylene oxide was 72%. (This is referred to as Sample-2).
Shown in

【0038】(実施例4、参考例3および2)実施例3
において、触媒Aの代わりに、それぞれ触媒B、C、D
を8g用いる以外は実施例3に準拠して実施した。結果
を表1に示す。
(Example 4, Reference Examples 3 and 2) Example 3
In place of catalyst A, catalysts B, C, D
Was carried out in accordance with Example 3 except that 8 g was used. Table 1 shows the results.

【0039】[0039]

【表1】 反応結果 例 触媒 Sample プロピレン転化率 酸化プロピレン選択率 (%) (%) 実施例3 A 1 2.5 75 実施例3 A 2 1.0 72 実施例4 B 1 1.0 73 実施例4 B 2 1.0 68 参考例3 C 1 2.0 68 参考例3 C 2 1.5 67 参考例4 D 1 1.0 65 参考例4 D 2 1.0 65 Table 1 Example of reaction results Catalyst Sample Propylene conversion rate Propylene oxide selectivity (%) (%) Example 3 A 1 2.5 75 Example 3 A 2 1.0 72 Example 4 B 1 1.0 73 Example 4 B 2 1.068 Reference Example 3 C 1 2.068 Reference Example 3 C 2 1.5 67 Reference Example 4 D 1 1.065 Reference Example 4 D 2 1.0 65

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アルカリ金属・重金属含有シリケートを硝
酸アンモニウムおよび/またはアンモニアの水溶液にて
イオン交換処理したのち焼成してなるシリケ−ト担体
に、硝酸塩および/または亜硝酸塩を担持させ、マイク
ロウエーブ照射してなることを特徴とするオレフィン酸
化触媒。
An alkali metal / heavy metal-containing silicate is subjected to an ion exchange treatment with an aqueous solution of ammonium nitrate and / or ammonia and then calcined to carry a nitrate and / or a nitrite on a silicate carrier, followed by microwave irradiation. An olefin oxidation catalyst comprising:
【請求項2】マイクロウエーブ照射後、水素ガス気流下
で焼成させてなる請求項1に記載のオレフィン酸化触
媒。
2. The olefin oxidation catalyst according to claim 1, which is calcined under a stream of hydrogen gas after irradiation with microwaves.
【請求項3】マイクロウエーブ照射出力が100〜12
00W、照射時間30秒〜15分間である請求項1また
は2に記載のオレフィン酸化触媒。
3. A microwave irradiation output of 100 to 12
The olefin oxidation catalyst according to claim 1 or 2, wherein the irradiation time is 00W and the irradiation time is 30 seconds to 15 minutes.
【請求項4】水素ガス気流下で焼成する温度が、100
〜380℃である請求項2または3記載のオレフィン酸
化触媒。
4. The firing temperature in a hydrogen gas stream is 100.
The olefin oxidation catalyst according to claim 2 or 3, wherein the temperature is from -380 ° C.
【請求項5】アルカリ金属・重金属含有シリケートにお
けるアルカリ金属原子数がケイ素原子数に対して0.0
1〜0.1倍である請求項1〜4のいずれか1項に記載
のオレフィン酸化触媒。
5. The alkali metal / heavy metal-containing silicate has an alkali metal atom number of 0.0 to silicon atom number.
The olefin oxidation catalyst according to any one of claims 1 to 4, which is 1 to 0.1 times.
【請求項6】アルカリ金属・重金属含有シリケートにお
ける重金属原子数がケイ素原子数に対して0.1倍以下
である請求項1〜5のいずれか1項に記載のオレフィン
酸化触媒。
6. The olefin oxidation catalyst according to claim 1, wherein the number of heavy metal atoms in the alkali metal / heavy metal-containing silicate is not more than 0.1 times the number of silicon atoms.
【請求項7】アルカリ金属・重金属含有シリケートが、
ケイ素化合物、アルカリ金属化合物、重金属化合物、含
窒素化合物および水を反応させて得た固体生成物を焼成
してなるアルカリ金属・重金属含有シリケートである請
求項1〜6のいずれか1項に記載のオレフィン酸化触
媒。
7. The silicate containing an alkali metal and heavy metal,
An alkali metal / heavy metal-containing silicate obtained by calcining a solid product obtained by reacting a silicon compound, an alkali metal compound, a heavy metal compound, a nitrogen-containing compound and water, the silicate according to any one of claims 1 to 6. Olefin oxidation catalyst.
【請求項8】硝酸塩が、硝酸のアルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩および希土類金属塩から選ばれる少なくと
も1種の硝酸塩である請求項1〜7のいずれか1項に記
載のオレフィン酸化触媒。
8. The olefin oxidation catalyst according to claim 1, wherein the nitrate is at least one nitrate selected from alkali metal salts, alkaline earth metal salts and rare earth metal salts of nitric acid.
【請求項9】請求項1〜8のいずれか1項に記載のオレ
フィン酸化触媒の存在下に、オレフィン類と分子状酸素
とを反応させることを特徴とする酸化オレフィン類の製
造方法。
9. A process for producing olefin oxides, comprising reacting olefins with molecular oxygen in the presence of the olefin oxidation catalyst according to claim 1. Description:
【請求項10】オレフィン類と分子状酸素とが気体状態
である請求項9に記載の酸化オレフィン類の製造方法。
10. The process for producing olefin oxides according to claim 9, wherein the olefins and molecular oxygen are in a gaseous state.
【請求項11】オレフィン類が低級オレフィン類である
請求項9または10に記載の酸化オレフィン類の製造方
法。
11. The process for producing olefin oxides according to claim 9, wherein the olefins are lower olefins.
【請求項12】反応温度が100〜500℃である請求
項8〜11のいずれか1項に記載の酸化オレフィン類の
製造方法。
12. The method for producing olefin oxides according to claim 8, wherein the reaction temperature is 100 to 500 ° C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023210199A1 (en) * 2022-04-25 2023-11-02 住友化学株式会社 Method for producing titanium-containing silicon oxide, method for producing epoxide, and titanium-containing silicon oxide

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WO2023210199A1 (en) * 2022-04-25 2023-11-02 住友化学株式会社 Method for producing titanium-containing silicon oxide, method for producing epoxide, and titanium-containing silicon oxide

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