2,5-呋喃二羧酸的制造方法_2

文档序号:9793359阅读:来源:国知局
进一步更优选为7质量% W下。
[0040] [金属(A)]
[0041] 从FDCA的收率和催化剂的耐久性的观点出发,金属催化剂优选含有选自祕(Bi)和 锡(Sn)中的1种W上的金属(A)作为第2金属成分,进一步优选含有祕。
[0042] 催化剂中贵金属相对于金属(A)的质量比[贵金属/金属(A)]没有特别地限定,从 FDCA的收率和提高催化剂的耐久性的观点出发,优选为上,进一步优选为2W上,更加优 选为3W上,进一步更优选为4W上,而且,优选为10W下,进一步优选为9W下,更加优选为8 W下,进一步更优选为7W下,进一步更优选为6W下。
[00创[金属(B)]
[0044] 从抑制HMF和FDCA的副反应的观点出发,金属催化剂可W进一步含有选自Cu和Μ 中的1种W上的金属(Β)作为第3金属成分。
[0045] 催化剂中金属(Α)相对于金属(Β)的质量比[金属(Α)/金属(Β)]没有特别地限定, 从FDCA的收率提高和抑制副反应的观点出发,优选为0.2 W上,进一步优选为0.4 W上,更加 优选为0.6W上,进一步更优选为0.8W上,而且,优选为5.0W下,进一步优选为3.0W下,更 加优选为1.5W下,进一步更优选为1.2W下。
[0046] <活性碳〉
[0047] 活性碳是提高金属成分的分散性从而提高反应活性的催化剂载体,认为还具有通 过与反应基质的相互作用,将反应基质吸引于催化剂上,并促进氧化反应的作用功能。
[0048] 活性碳可W使用公知的活性碳。作为活性碳的原料,例如可W列举木材、银屑、木 炭、木屑炭、挪子壳、W及核桃壳等的果实壳、桃子W及梅等的果实种子、果壳碳、果实种子 碳、纸浆制造副产物、木质素废液、制糖废物、废糖蜜等的植物系原料;泥炭、草炭、褐炭、褐 煤、烟煤、无烟煤、焦炭、煤焦油、煤渐青、石油蒸馈残留物、石油渐青等的矿物系原料;海藻、 人造丝等的天然原材料、酪树脂、偏二氯乙締树脂、丙締酸树脂等的合成原材料等。
[0049] 其中,从经济性W及控制活性碳的结构的观点出发,优选为泥炭、草炭、褐炭、褐 煤、烟煤、无烟煤、焦炭、煤焦油、煤渐青、石油渐青等的矿物系原料、酪树脂、偏二氯乙締树 月旨、丙締酸树脂等的合成原材料。
[0050] 作为活性碳的活化方法,没有特别地限定,例如可W列举利用了水蒸气、二氧化 碳、燃烧气体、空气等的气体活化法;或者使用了氯化锋、憐酸、碳酸钟、氯化巧等的药片活 化方法等。
[0051] 活性碳的形态没有特别地限制,可W列举粉末状、粒状、纤维状、圆柱状、蜂窝状 等,从调制催化剂时的操作性、W及反应溶液中的分散性的观点出发,优选为粉末状、粒状, 更优选为粉末状。
[0052] (活性碳的比表面积)
[0053] 活性碳的比表面积没有特别地限定,从提高金属成分的分散性,提高反应速度W 及FDCA的收率的观点、W及提高催化剂耐久性的观点出发,优选为eOOmVg W上,进一步优 选为700mVgW上,更加优选为SOOmVgW上,进一步更优选为900mVgW上,而且,优选为 3000m2/gW下,进一步优选为2500m2/gW下,更加优选为2000m2/gW下,进一步更优选为 1500mVgW下。另外,比表面积可W通过实施例记载的方法进行测定。
[0054] (活性碳的孔隙容量)
[0055] 活性碳的孔隙容量没有特别地限定,从提高金属成分的分散性,提高反应速度W 及FDCA的收率的观点、W及提高催化剂耐久性的观点出发,优选为0.4cmVgW上,进一步优 选为0.5cmVg W上,更加优选为0.6cmVg W上,进一步更优选为0.7cmVg W上,而且,优选为 S.OcmVgW下,进一步优选为3.0cmVgW下,更加优选为2.0cmVgW下,进一步更优选为 l.OcmVgW下。孔隙容量可W通过例如气体吸附法、隶-氮法等公知的方法来求得。
[0056] <活性碳担载金属催化剂的使用量〉
[0057] 在本发明的制造方法中,活性碳担载金属催化剂的使用量没有特别地限定,从兼 顾FDCA的收率提高和经济性的观点出发,催化剂中的贵金属的质量相对于HMF质量优选为 〇.5质量%^上,进一步优选为1质量%^上,更加优选为2质量%^上,进一步更优选为3质 量% ^上,而且,优选为10质量%^下,进一步优选为9质量% ^下,更加优选为8质量% W 下,进一步更优选为7质量% W下。
[005引 < 催化剂的调制方法〉
[0059] 本发明中使用的活性碳担载金属催化剂可W通过日本特开昭62-269746号公报等 公知的方法进行调制。例如,可W用使贵金属的前体、W及根据需要的其它金属成分的前体 吸附于活性碳上之后,进行还原处理的方法来制造。
[0060] 作为金属成分的前体,例如可W列举金属的氯化物、氣化物、漠化物、氨氧化物、硝 酸盐、硫酸盐、醋酸盐、碳酸盐、锭盐等,可W将运些单独使用或者W任意的比例混合巧中W 上来使用。
[0061] 例如,作为销的前体,可W列举氯化销、漠化销、六氯合销酸、亚硫酸销、四氨合氯 化销、四氨合氨氧化销、四氨合硝酸销、二硝基二胺销等,从销的分散性W及经济性的观点 出发,优选为六氯合销酸、四氨合氯化销。
[0062] 作为使金属成分吸附于活性碳上的方法,例如可W使用(i)使活性碳悬浊于金属 成分的前体溶液中之后,将溶剂馈去的浸溃法;(ii)使所述前体溶液与沉淀剂接触生成碳 酸盐等沉淀的沉淀法;(iii)在活性碳的酸点或碱点上对金属离子进行离子交换的离子交 换法;(iv)在减压状态下将所述前体溶液喷雾含浸的喷雾法;(V)将活性碳排气之后,每次 少量添加所述前体溶液,渗透与活性碳的孔隙容量相同容积份的初湿浸溃(Inc ip i ent Wetness)法等。其中,从金属成分的分散性W及操作性的观点出发,优选为浸溃法、沉淀法、 离子交换法,进一步优选为浸溃法、沉淀法。
[0063] 对于在活性碳上担载金属成分的顺序没有特别地限定,可W同时担载多种金属成 分,也可W个别担载各成分。
[0064] (还原处理)
[0065] 可W通过上述方法在活性碳上担载金属成分之后,进行干燥、还原处理,从而调制 活性碳担载金属催化剂。干燥通常可W在200°CW下的溫度下在减压下保持、或者使空气、 氮、氣等干燥气体流通来进行。
[0066] 还原处理可液相还原法或气相还原法的任一种来进行,从操作性的观点出 发,优选为气相还原法。
[0067] 还原处理溫度,从抑制金属成分的凝聚的观点、W及除去前体所含的杂质的观点 出发,优选为室溫W上,进一步优选为100°CW上,更加优选为150°CW上,而且,优选为500 °C W下,进一步优选为400°C W下,更加优选为350°C W下。还原处理时间还根据处理溫度而 不同,不过优选为15分钟W上,进一步优选为30分钟W上,更加优选为1小时W上,而且,优 选为24小时W下,进一步优选为12小时W下,更加优选为6小时W下。
[0068] <活性碳担载金属催化剂的比表面积〉
[0069] 活性碳担载金属催化剂的比表面积没有特别地限定,从提高金属成分的分散性提 高反应速度和FDCA的收率的观点、W及提高催化剂耐久性的观点出发,优选为600m2/gW 上,进一步优选为700m2/g W上,更加优选为SOOmVg W上,进一步更优选为900mVg W上,而 且,优选为3000m2/gW下,进一步优选为2500m2/gW下,更加优选为2000m 2/gW下,进一步更 优选为1500m2/gW下。另外,比表面积可W通过实施例记载的方法进行测定。
[0070] <反应条件〉
[0071] (反应溶剂)
[0072] 本发明的制造方法中使用的反应溶剂至少含有水,只要是溶解原料的HMF的溶剂 就没有特别地限定,从兼顾生产性和经济性的观点出发,优选为极性溶剂。作为极性溶剂, 除了水W外,可W列举高极性非质子性有机溶剂、离子性液体等,更优选为水、二甲基亚讽、 二甲基乙酷胺、N,N-二甲基甲酯胺、甲基异下基酬、环己酬、乙酸乙醋、二氯甲烧、N-甲基-2- 化咯烧酬等高极性非质子性有机溶剂、咪挫鐵盐类和化晚盐类等离子性液体等,更加优选 为选自水、二甲基亚讽W及咪挫鐵盐类中的1种W上,进一步更优选为水。
[0073] 在本发明的制造方法中,从不需要脱盐等的后处理工序的观点出发,反应溶液的 抑设定为pH为7W下。例如,如果使最初反应溶液的抑为7,则伴随着反应中间体的生成W及 抑CA的生成,pH慢慢降低,反应结束时降低至P册.5~3.0左右。
[0074] 在本发明的制造方法中,从不需要脱盐等的后处理工序的观点出发,加入时反应 溶液的抑为7W下,而且,优选为6W上。另外,从同样的观点出发,工序(2)中反应结束时反 应溶液的抑,优选为3 W下,而且,从提高FDCA的收率的观点出发,优选为1W上,进一步优选 为2W上。另外,反应溶液的抑可W与后述的实施例同样在25°C下进行测定。
[0075] (氧)
[0076] 本发明的制造方法中使用的氧没有特别地限定,例如可W作为氧气、空气、或者做 成将氧气或空气用氮或氣等惰性气体稀释后的气体来提供给反应。
[0077] 氧的供给方法只要能够W规定的压力和流量提供给反应器即可,没有特别地限 审IJ。可W使氧流通于气相空间部,也可W从液体中吹入。典型的供给方法是将空气与稀释用 惰性气体(氮、氣等)通过公知的混合器混合,作为控制了氧浓度的混合气体W规定流量提 供给反应器的方法。
[0078] (反应方式)
[0079] 本发明的反应方式没有特别地限定,可分批式、半连续式、W及连续式的任一 方式实施。
[0080] 分批式是预先将原料HMF和全部量的催化剂装入反应器中,将氧通入反应溶液中 进行氧化反应,反应结束后一次回收反应溶液的方法。
[0081 ]半连续式例如是将全部量的催化剂装入反应器中,一边将原料和氧连续地提供给 反应器一边进行氧化反应,反应结束后一次回收反应溶液的方法。
[0082] 连续式是一边连续地将原料、催化剂W及全部氧提供给反应器一边进行氧化反 应,并连续地回收反应溶液的方法。
[0083] 在工业实施中,从操作效率的观点出发,优选为连续式或半连续式。
[0084] 为了提高原料与催化剂和氧的接触频率,优选对反应溶液进行揽拌。揽拌只要是 磁力揽拌器、机械揽拌器、提供揽拌翼的揽拌马达等通常的反应中所用的揽拌装置都可W 使用。在规模大的情况下,从动力方面
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