(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギ酸メチルの分解により一酸化炭素を製造する際に使用した強塩基性陰イオン交換樹脂を再生するに際し、イオン交換容量に対し１．０〜１０．０倍モルの金属アルコラートを用いて賦活することを特徴とする強塩基性陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項２】
金属アルコラートがアルカリ金属のアルコラートである請求項１記載の強塩基性陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項３】
金属アルコラートの溶媒としてアルコールを用いる請求項１または請求項２記載の強塩基性陰イオン交換樹脂の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はギ酸メチルの分解により高純度の一酸化炭素を製造する際に使用した強塩基性陰イオン交換樹脂触媒を再生する方法に関する。高純度の一酸化炭素はＣ１化学の主原料として、あるいはカルボニレーション原料として重要な物質である。
【０００２】
【従来の技術】
ギ酸メチルを分解して一酸化炭素を得る方法として、米国特許第３８１２２１０号にはアルカリ土類金属酸化物からなる固体触媒を用いて２００〜５００℃で気相熱分解する方法が記載されている。特開昭５２−３６６０９号には活性炭を触媒として２００〜５５０℃の温度において気相熱分解する方法が記載されている。しかし、これらの方法は２００℃以上の温度を必要とするため熱エネルギー的に不利であり、またギ酸メチル分解時の不純物生成が避けられず、高純度の一酸化炭素を得るには適さない。一方、米国特許第３７１６６１９号には、メタノールと共存するギ酸メチルを、ナトリウムメトキシドを触媒に用いて、２５００ｐｓｉｇ（１７．３ＭＰａ）以下の圧力で３５〜２００℃の温度で熱分解する方法が記載されている。しかし、この方法もナトリウムメトキシドが均一触媒であるため生成物との分離および回収工程が必要であり、プロセスが複雑になる。更に、特開平９−４０４１３号には強塩基性陰イオン交換樹脂触媒を用いて２０〜１００℃の温和な条件で一酸化炭素を得る方法が記載されている。しかし、この場合も原料中に含まれる微量の水分とギ酸メチルが反応し、生成したギ酸により容易に強塩基性陰イオン交換樹脂が被毒失活するため、長期間、安定して一酸化炭素を製造することが難しい。
【０００３】
【発明を解決しようとする課題】
強塩基性陰イオン交換樹脂を触媒に用いた場合には、温和な条件でギ酸メチルを分解し一酸化炭素を得ることができるが、酸性物質の被毒は避けられない。強塩基性陰イオン交換樹脂が酸性物質により失活した場合には、一般的に水酸化アルカリ水溶液により再生されるが、ギ酸メチルの分解反応においては、上述のように反応系内に残留した水分によりギ酸が生成し、再び強塩基性イオン交換樹脂の失活を招くため、水分除去処理をする必要がある。そこで、水酸化アルカリ水溶液により再生した後に有機溶媒を用いて反応系内を置換し、水分を除去する方法も考えられるが、この場合も多大な時間と費用を要する。
本発明の目的は、強塩基性陰イオン交換樹脂触媒を用いてギ酸メチルを分解し、高純度の一酸化炭素を製造する際の、プロセス面及び経済面で優位な強塩基性陰イオン交換樹脂の再生方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の如き課題を解決すべく鋭意検討した結果、酸性物質により失活した強塩基性陰イオン交換樹脂を金属アルコラートで再生することにより、再びギ酸メチルから高選択率にて目的物の高純度一酸化炭素を得ることができ、且つ、再生後の水分除去処理が不要であり、プロセス面及び経済面で極めて有利となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち本発明は、ギ酸メチルの分解により一酸化炭素を製造する際に使用した強塩基性陰イオン交換樹脂を再生するに際し、イオン交換容量に対し１．０〜１０．０倍モルの金属アルコラートを用いて賦活することを特徴とする強塩基性陰イオン交換樹脂の再生方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる強塩基性陰イオン交換樹脂は、架橋構造を持った樹脂を母体とし、これに陰イオン交換基を導入したものである。樹脂の母体としては、スチレン−ジビニルベンゼン系の架橋ポリスチレンやアクリル酸系のポリアクリレート、或いはエーテル基やカルボニル基を導入した耐熱性芳香族ポリマーなどが用いられる。一般にイオン交換樹脂における陰イオン交換基には、アミノ基、置換アミノ基または第４アンモニウム基などが知られているが、本発明に用いられる強塩基性陰イオン交換樹脂の場合には、陰イオン交換基が第４アンモニウム基のうち、トリアルキル置換窒素原子（−Ｎ+Ｒ3）を導入したもの、またはジアルキルエタノールアミン陽イオン、例えば−Ｎ+（ＣＨ3）2・（Ｃ2Ｈ4ＯＨ）を導入したものである。本発明で用いられる強塩基性陰イオン交換樹脂について、市販品を例に挙げて示すと、アンバーリストＡ−２６、ダウエックスＴＧ−５５０Ａ、レバチットＭ５０４、ダイヤイオンＰＡ３０６等がある。これらの反応使用前のイオン交換容量は順に０．９１、０．９５、１．０６、１．１２ｍｅｑ／ｍＬである。
【０００６】
本発明で用いられる金属アルコラートとしては、例えばリチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、セシウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムプロポキシド等のアルカリ金属アルコラートであり、通常は溶媒に溶解して使用される。
金属アルコラートの溶媒としてはメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノール等のアルコールが好適に用いられる。
溶媒中の金属アルコラート濃度は０．５〜１５．０重量％であり、好ましくは１．０〜１０．０重量％である。
【０００７】
金属アルコラートの使用量は失活した強塩基性陰イオン交換樹脂のイオン交換容量に対し１．０〜１０．０倍モル、好ましくは１．５〜６．０倍モルの範囲である。これより使用量が少ないと強塩基性陰イオン交換樹脂の再生が不完全となり、十分な活性を得ることができない。一方、これより使用量が多いと金属アルコラートのコストが嵩み、経済的に不利となる。
【０００８】
再生方式としては失活した強塩基性陰イオン交換樹脂と金属アルコラートが接触する方式であれば、特に制限はないが、一般的な再生方式としては、流動床、或いは固定床等が挙げられ、また回分式、連続式の何れでも実施できる。
【０００９】
本発明により再生した強塩基性陰イオン交換樹脂は実質的に水分を含んでいないので、そのままギ酸メチルの分解反応に使用できる。
【００１０】
【実施例】
次ぎに実施例により本発明を更に詳しく説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１１】
実施例１
圧力調整器付きの二重管式ステンレス製反応管（内径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に、ギ酸メチル分解反応で失活した強塩基性陰イオン交換樹脂（レバチットＭ５０４、バイエル製）を１５ｍｌ充填後、熱媒を外管に通液し４０℃とした後、反応器下部よりナトリウムメトキシド３．５重量％のメタノール溶液を３．０ｇ／ｈｒで１５時間導入し、再生した。この時のナトリウムメトキシドは、イオン交換容量に対し１．８３倍モルである。その後、続いてギ酸メチルを４．５ｇ／ｈｒで供給し、反応圧力０．５ＭＰａにおいて、反応器上部の圧力調整器より抜き出された反応液及び生成ガスを、それぞれガスクロマトグラフにより分析した結果、生成ガスは一酸化炭素が１００％であり、ギ酸メチルの分解率は１７．５％であった。
【００１２】
実施例２
実施例１と同様な方法で、反応器下部よりナトリウムメトキシド５．４重量％のメタノール溶液を３．０ｇ／ｈｒで３０時間導入し、再生した。この時のナトリウムメトキシドは、イオン交換容量に対し５．６２倍モルである。その後、続いてギ酸メチルを４．５ｇ／ｈｒで供給し、反応圧力０．５ＭＰａにおいて、反応器上部の圧力調整器より抜き出された反応液及び生成ガスを、それぞれガスクロマトグラフにより分析した結果、生成ガスは一酸化炭素が１００％であり、ギ酸メチルの分解率は１８．９％であった。
【００１３】
実施例３
実施例１の強塩基性陰イオン交換樹脂を失活したダイヤイオンＰＡ３０６（三菱化学製）に代えて、実施例１と同様な方法で再生した。この時のナトリウムメトキシドは、イオン交換容量に対し１．７３倍モルである。その後、続いてギ酸メチルを４．５ｇ／ｈｒで供給し、反応圧力０．５ＭＰａにおいて、反応器上部の圧力調整器より抜き出された反応液及び生成ガスを、それぞれガスクロマトグラフにより分析した結果、生成ガスは一酸化炭素が１００％であり、ギ酸メチルの分解率は１６．８％であった。
【００１４】
実施例４
実施例１の金属アルコラートをカリウムメトキシドに代えて、４．５重量％のメタノール溶液を３．０ｇ／ｈｒで導入した以外、実施例１と同様な方法で再生した。この時のカリウムメトキシドは、イオン交換容量に対し１．８２倍モルである。その後、続いてギ酸メチルを４．５ｇ／ｈｒで供給し、反応圧力０．５ＭＰａにおいて、反応器上部の圧力調整器より抜き出された反応液及び生成ガスを、それぞれガスクロマトグラフにより分析した結果、生成ガスは一酸化炭素が１００％であり、ギ酸メチルの分解率は１９．４％であった。
【００１５】
比較例１
圧力調整器付きの二重管式ステンレス製反応管（内径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）に、失活した強塩基性陰イオン交換樹脂（レバチットＭ５０４、バイエル製）を１５ｍｌ充填後、熱媒を外管に通液し４０℃とした後、反応器下部より水酸化ナトリウム３．０重量％の水溶液を３．０ｇ／ｈｒで１５時間導入し、再生した。この時の水酸化ナトリウムは、イオン交換容量に対し２．１２倍モルである。その後、続いてギ酸メチルを４．５ｇ／ｈｒで供給し、反応圧力０．５ＭＰａにおいて、反応器上部の圧力調整器より抜き出された反応液及び生成ガスを、それぞれガスクロマトグラフにより分析した結果、生成ガスは一酸化炭素が１００％であり、ギ酸メチルの分解率は２．３％と低い値であった。
【００１６】
比較例１と同様な方法で、反応器下部より水酸化ナトリウム４．８重量％のメタノール溶液を３．０ｇ／ｈｒで３０時間導入し、再生した。この時の水酸化ナトリウムは、イオン交換容量に対し６．７９倍モルである。その後、続いてギ酸メチルを４．５ｇ／ｈｒで供給し、反応圧力０．５ＭＰａにおいて、反応器上部の圧力調整器より抜き出された反応液及び生成ガスを、それぞれガスクロマトグラフにより分析した結果、生成ガスは一酸化炭素が１００％であり、ギ酸メチルの分解率は３．２％と低い値であった。
【００１７】
比較例３
比較例１の強塩基性陰イオン交換樹脂を失活したダイヤイオンＰＡ３０６（三菱化学製）に代えて、比較例１と同様な方法で再生した。この時の水酸化ナトリウムは、イオン交換容量に対し２．０１倍モルである。その後、続いてギ酸メチルを４．５ｇ／ｈｒで供給し、反応圧力０．５ＭＰａにおいて、反応器上部の圧力調整器より抜き出された反応液及び生成ガスを、それぞれガスクロマトグラフにより分析した結果、生成ガスは一酸化炭素が１００％であり、ギ酸メチルの分解率は０．９％と低い値であった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、ギ酸メチルの分解反応により一酸化炭素を製造する際に使用した強塩基性陰イオン交換樹脂触媒を金属アルコラートで賦活、再生することにより、再びギ酸メチルから高選択率にて目的物の高純度一酸化炭素を得ることができ、且つ、再生後の水分除去処理が不要であり、プロセス面及び経済面で極めて有利であることから、本発明の工業的な意義は大きい。