JP2001002600A - ブタンジオールの製造方法 - Google Patents
ブタンジオールの製造方法Info
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Abstract
させ、ブタンジオールを効率的に製造する方法の提供。 【解決手段】 ジアセトキシブタンを固体酸触媒の存在
下、水と接触させて加水分解を行い、ブタンジオールを
製造する方法において、加水分解工程及び水・酢酸分離
工程の組合わせとして、 (1)第1加水分解工程−(2)第1水・酢酸分離工程 (3)第2加水分解工程−(4)第2水・酢酸分離工程 を少なくとも含み、且つ (5)未反応物回収工程 からなる各工程を経由し、且つ未反応物回収工程で分離
・回収されるモノヒドロキシアセトキシブタンを含む留
分の少なくとも一部を第1加水分解工程に、その残部を
第2加水分解工程以後の加水分解工程に供給することを
特徴とするブタンジオールの製造方法。
Description
製造方法に関する。詳しくは、ジアセトキシブタンを加
水分解してブタンジオールを製造する方法の改良に関す
る。1,4−ブタンジオールはPBT樹脂、γ−ブチロ
ラクトンの原料や、有機溶剤、ポリテトラメチレンエー
テルグリコール(PTMG)の原料として用いられるテ
トラヒドロフランの原料として有用な物質である。
によってブタンジオールを製造する方法は、例えば特開
昭52−7909号公報等により開示されている。この
方法は、上記の式に従って、ブタンジオール及び/又は
ヒドロキシ酢酸エステルを原料ジ酢酸エステルに混合
し、1段の加水分解でブタンジオールを製造する方法を
提供している。加水分解反応は、平衡反応であるから、
1段で加水分解をさせようとすると、大量の水を使用し
なければならず、そのため生成物を分離するのに大量の
エネルギーが必要となり、経済的に有利ではない。
的に加水分解する方法として、向流多段反応が開示され
ている(特開昭52−65208号公報)。この方法に
従えば、特開昭52−7909号公報記載の方法に比
べ、少ない原料水量で、効率的に加水分解反応が実施で
きる。また、この方法では、第2加水分解反応器から回
収された水に酢酸が含まれており、第1加水分解反応器
の入口が均一組成になり、部分的に加水分解されたモノ
エステルは、第2加水分解反応器へ戻すことにより、反
応が有利に進行するので、更に好ましいと記載されてい
る。
法では、第2加水分解反応器で更に加水分解反応を進め
るべく、水の供給量を増加させると、第1加水分解反応
器の入口で分液が起こり、加水分解反応が却って進まな
くなることが判明した。本発明の目的は、上記問題点を
解決し、ジアセトキシブタンの加水分解反応を有利に行
う方法を提供することにある。
況に鑑み鋭意検討した結果、未反応物回収工程で、分離
回収される未反応の1,4−ジアセトキシブタンと加水
分解中間体であるモノヒドロキシアセトキシブタンの一
部を、第1加水分解工程に供給し、残部を第2加水分解
工程へリサイクルすることにより、加水分解を効率的に
実施できることを見い出し、本発明を完成するに至っ
た。
ンを固体酸触媒の存在下、水と接触させて加水分解を行
い、ブタンジオールを製造する方法において、加水分解
工程及び水・酢酸分離工程の組合わせとして、 (1)第1加水分解工程−(2)第1水・酢酸分離工程 (3)第2加水分解工程−(4)第2水・酢酸分離工程 を少なくとも含み、且つ (5)未反応物回収工程 からなる各工程を経由し、且つ未反応物回収工程で分離
・回収されるモノヒドロキシアセトキシブタンを含む留
分の少なくとも一部を第1加水分解工程に、その残部を
第2加水分解工程以後の加水分解工程に供給することを
特徴とするブタンジオールの製造方法、にある。
シ化反応、それに引き続く水添、加水分解工程を経て、
1,4−ブタンジオールを製造する方法は、既に知られ
ている(例えば、特開昭52−7909号公報、特開昭
52−65208号公報等)。アセトキシ化とは、パラ
ジウム系の触媒の存在下、ブタジエン、酢酸及び酸素
を、通常40〜180℃の温度範囲で常圧の圧力以上で
反応させることにより実施される。酢酸の使用量は溶媒
を兼ねて大過剰に用いることが望ましく、通常、共役ジ
エン1モルに対して、5〜60モル、好ましくは10〜
40モルである。反応物より、ジアセトキシブテンと
水、酢酸及びモノアセトキシブテンを含むその他の軽沸
物とは蒸留によって分離される。
成分とする留出物は、酢酸精製工程に送られる。ジアセ
トキシブテンは、高沸物を分離した後、水添されジアセ
トキシブタンとなる。水添反応は、パラジウム、ルテニ
ウム等の貴金属触媒の存在下に、ジアセトキシブテンを
水素と接触させ、通常40〜180℃の温度範囲で、常
圧以上の反応圧力で反応させることによって実施され
る。生成したジアセトキシブタンは、固体酸触媒の存在
下、水と接触させて加水分解されてブタンジオールが得
られる。
タンとしては、1,4−ジアセトキシブタンを主体とす
るものの外、その製造及び精製処理工程によっては、
1,4−ジアセトキシブタンと1,2−ジアセトキシブ
タン、1,3−ジアセトキシブタン等との異性体混合物
も含まれる。また、ある場合には、加水分解反応をある
程度進行させた後、水及び酢酸を除いた1,4−ジアセ
トキシブタン、1,4−モノヒドロキシアセトキシブタ
ン及び1,4−ブタンジオールの混合物も利用できる。
シリカ−アルミナ、活性土、シリカ、陽イオン交換樹脂
等が挙げられるが、陽イオン交換樹脂が加水分解速度が
大きく、しかもテトラヒドロフラン等の副生物が少ない
ので好ましい。陽イオン交換樹脂としては、スチレンと
ジビニルベンゼンとの共重合体を母体とするスルホン酸
型強酸性イオン交換樹脂が好適であり、ゲル型樹脂でも
ポーラス型樹脂でもよい。その具体例としては、例えば
三菱化学(株)製SK1B、SK104、SK108、
PK208、PK216、PK228等が挙げられる。
好ましくは40〜100℃で実施される。温度が低過ぎ
ると反応速度が著しく遅く、多量の触媒を必要とし、他
方、温度が余り高過ぎると、テトラヒドロフラン、ジヒ
ドロフラン等への副反応が増加する。反応圧力について
は、特に限定はされないが、反応中沸騰状態を生起した
り或いは溶存ガス等による著しい気泡の発生が生じたり
するのを阻止する程度の圧力が用いられ、通常は常圧〜
10kg/cm2 Gの範囲である。
反応原料であると同時に溶媒でもあるので、化学量論量
以上用いられる。加水分解反応を円滑に進めるためには
均一液相で実施するのが望ましい。アセトキシブタンは
大量の水には溶解して均一液相を形成し、水の量が多け
れば反応の転換率は上昇するが、多量の水の回収にコス
トがかかり経済的でない。但し、水の使用量が余り少な
過ぎると反応の転換率が低下する。従って、ジアセトキ
シブタンと水とのモル比は、通常2〜100、好ましく
は4〜50の範囲で用いられる。
の方法で実施される。イオン交換樹脂を用いる場合、懸
濁状態で反応させる方式でも、イオン交換樹脂の充填層
に反応原料を通過させる方式でもよく、工業的には固定
床連続法が有利である。加水分解反応は、平衡反応であ
るので、多段の反応系式を採用するのが効率的であり好
ましい。
下、向流二段加水分解反応を例として説明する。この場
合、加水分解反応は、第1加水分解工程、第1水・酢酸
分離工程、第2加水分解工程、及び第2水・酢酸分離工
程を経由して行われる。第1加水分解工程においては、
第1加水分解反応器に原料のジアセトキシブタン及び第
2水・酢酸分離塔で分離された水、酢酸が供給され、加
水分解が行われる。第1水・酢酸分離工程においては、
第1加水分解反応器から流出した反応液が第1水・酢酸
分離塔に供給され、常圧又は減圧下に蒸留され、塔頂よ
り水、酢酸を留出させ、塔底より加水分解生成物を得
る。第1水・酢酸分離塔で分離された水、酢酸は酢酸回
収工程に送られ、酢酸が回収される。
解反応器に第1水・酢酸分離塔の塔底より得られた加水
分解生成物及び原料水が供給されて加水分解が行われ
る。第2水・酢酸分離工程においては、第2水・酢酸分
離塔に第2加水分解反応器から流出した反応液が供給さ
れ、常圧又は減圧下に蒸留され、塔頂より水、酢酸を留
出させ、塔底より加水分解生成物を得る。第2水・酢酸
分離塔で分離された水、酢酸は、前述したように、第1
段の加水分解における原料水として利用される。
程」は、三回以上繰り返すように設けてもよい。この場
合、未反応物回収工程で分離・回収されるモノヒドロキ
シアセトキシブタンを含む留分は、少なくとも一部を第
1加水分解工程へ、そして残部を第2加水分解工程以降
の加水分解工程へ供給すればよく、このような態様も本
発明の実施態様の一つである。なお、この場合、第2加
水分解工程以後の加水分解工程へ供給される前記留分は
一括していずれか一つの加水分解工程へ供給しても、或
いは分割して、複数の加水分解工程へ供給してもよい。
酸分離塔の塔底より得られた加水分解生成物は未反応物
を含む粗ブタンジオールであるが、これは未反応物回収
工程に送られる。この工程においては、未反応物回収塔
に粗ブタンジオールが供給され、各成分が蒸留により分
離される。
シブタン(1,2DAB)、1−ヒドロキシ−2−アセ
トキシブタン(1,2HAB)、2−ヒドロキシ−1−
アセトキシブタン(2,1HAB)、1,2−ブタンジ
オール(1,2BG)、1,4−ジアセトキシブタン
(1,4DAB)、1−ヒドロキシ−4−アセトキシブ
タン(1,4HAB)、1,4−ブタンジオール(1,
4BG)、及び構造が不明な高沸物と若干の軽沸物を含
んでいる。
物、1,2DAB、1,2HAB、2,1HAB及び
1,2BGを主体とする留分(留分)と、1,4DA
B、1,4HABを主体とする留分(留分)と、1,
4BG及び高沸を含む缶出液とに分けられる。この蒸留
は、複数の蒸留塔で実施しても良く、又1本の蒸留塔で
も、サイドカットを取ることによって実施しても良い。
なお、缶出液については、必要に応じて、更にブタンジ
オールの精製工程に送り、高純度の1,4BGを得るこ
とができる。
塔底温度150〜250℃で実施される。留分は、必
要に応じて更に精製し、高純度の1,2BGとすること
ができる。留分は加水分解工程に返送され未反応物を
加水分解し、1,4BGを製造する。特開昭52−79
09号公報では、加水分解工程を1基の反応器で実施
し、留分を加水分解反応器に戻すことにより、加水分
解原料である、ジアセトキシブテンと水が分離すること
なく、均一相を形成するので、加水分解反応が効率よく
進行することを開示している。しかしながら、加水分解
反応は平衡反応であるため、1段の反応でブタンジオー
ルをより多く得ようとすると、大量の水を使用し、平衡
をブタンジオール側にシフトする必要がある。しかし、
このような運転では、多量の水を蒸発させるため、多大
なエネルギーが必要となり、経済的ではない。
は、2段の加水分解反応を実施することにより、水を少
なくすることができ、又、2段目の反応液から分離され
た酢酸を含む水を第1加水分解工程に供給することによ
り、第1加水分解工程入口液を均一相にできることが開
示されている。しかしながら、この方法では、第2加水
分解工程から回収され、第1加水分解工程に供給される
水、酢酸混合物中の酢酸濃度によっては、第1加水分解
工程入口で均一相にならない場合があり、次式に示す条
件では、第1加水分解工程入口で分液するようになる。
限定された条件の運転となり、生産量を上昇させようと
して、水の供給を増加すると、第1加水分解工程で分液
が起こり、却って反応が進行しなくなることが分かっ
た。また、1,4−ブタンジオールを、多く得ようとし
て水を増やせば増やすほど、第1加水分解工程への循環
量を増やす必要があることも分かった。
09号公報に従い、留分を第1加水分解工程に循環さ
せることは、加水分解工程で分液を起こさないためには
有効であったが、第1加水分解工程に未反応物を多量に
フィードすると加水分解反応での未反応物の循環量が多
くなり、未反応回収工程の蒸留塔の負荷が増加し、多量
のエネルギーを消費することが分かった。エネルギーの
多量の使用を防止し、且つ、実用的で、効率的な加水分
解反応を行わせるために検討した結果、多段の加水分解
反応を行うに当たって、留分の一部を、次式を満足さ
せるように、第一加水分解工程に供給すれば良いことが
分かった。
未反応物回収工程の留分(kg/hr) B:第1加水分解工程に供給されるジアセトキシブタン
(kg/hr) C:加水分解工程に新たに供給される原料水(kg/h
r) 更に留分の残部は、加水分解工程の第2段以後の反応
器にリサイクルすることにより、加水分解工程で分液を
回避し、且つ、エネルギーの消費を少なくさせることが
できる。また、留分の残部は必要に応じてTHF製造
の原料としても使用できる。
が、本発明はその要旨を越えない限り、この実施例に限
定されるものではない。なお、以下の「%」は「重量
%」を表す。 実施例1 表−1の組成のジアセトキシブタン含有液15200k
g/hr、及び未反応物回収塔の側流7000kg/h
rを、第2水・酢酸分離塔の塔頂より留出した水、酢酸
の混合物と共に第1加水分解反応器に、連続的に供給
し、加水分解反応を行った。第1加水分解反応器は、イ
オン交換樹脂(三菱化学(株)製、SK−1BH)95
m3 を充填した反応器で、圧力0.2MPa、温度50
℃で運転した。
分解反応液は第1水・酢酸分離塔に供給し、水、酢酸を
分離した。第1水・酢酸分離塔は、理論段9段の蒸留塔
で、減圧下(0.01MPa)で、塔底からの缶出液中
の酢酸濃度が0.5%以下になるように運転した。第1
水・酢酸分離塔の塔底からの缶出液は、第3水・酢酸分
離塔の塔頂より留出した水、酢酸の混合物と共に第2加
水分解反応器に供給し、加水分解反応を行った。
(三菱化学(株)製、SK−1BH)70m3 を充填し
た反応器で、圧力0.2MPa、温度50℃で運転し
た。第2加水分解反応器底部から流出する加水分解反応
液は第2水・酢酸分離塔に供給し、水、酢酸を分離し
た。第2水・酢酸分離塔は、理論段9段の蒸留塔で、減
圧下(0.01MPa)で、塔底からの缶出液中の酢酸
濃度が0.5%以下になるように運転した。第2水・酢
酸分離塔の塔頂から留出した水、酢酸の混合物は、全量
を第1加水分解反応器に供給した。
は、新たに供給される水12000kg/hr及び未反
応物回収塔の側流1000kg/hrと共に、第3加水
分解反応器に供給し、加水分解反応を行った。第3加水
分解反応器は、イオン交換樹脂(三菱化学(株)製、S
K−1BH)70m3 を充填した反応器で、圧力0.2
MPa、温度50℃で運転した。
分解反応液は第3水・酢酸分離塔に供給し、水、酢酸を
分離した。第3水、酢酸分離塔は、理論段11段の蒸留
塔で、減圧下(0.01MPa)で、塔底からの缶出液
中の酢酸濃度は0.5%以下になるように運転した。第
3水・酢酸分離塔の塔頂から留出した水、酢酸の混合物
は、全量を第2加水分解反応器に供給した。
は、未反応物回収塔に供給し、未反応物と、1,4−ブ
タンジオールを分離した。未反応物回収塔は、理論段9
6段の充填物を有する蒸留塔で、塔頂圧力0.01MP
a、還流比20で操作し、塔頂より1,2−ブタンジオ
ールを主成分とする留分1267kg/hrを留去し、
塔頂から25段目に相当する部分より1−ヒドロキシ−
4−アセトキシブタンを主成分とする側流留分8370
kgを留去し、塔底からは6500kg/hrの1,4
−ブタンジオールを缶出した。側流成分のうち、370
kg/hrをTHFの原料としてTHF化工程に、70
00kg/hrを第1加水分解反応器に、1000kg
/hrを第3加水分解反応器に、それぞれ供給した。
水の量を9350kg/hrとした以外は、実施例1と
同じ条件で加水分解反応、水・酢酸分離及び未反応物回
収を実施した。その結果、未反応物回収塔の塔底からは
5700kg/hrの1,4−ブタンジオールを缶出し
た。
水の量を9350kg/hrとし、第1加水分解反応器
に供給する未反応物回収塔の側流を4000kg/h
r、第3加水分解反応器に供給する未反応物回収塔の側
流を4000kg/hrとした以外は、実施例1と同じ
条件で加水分解反応、水・酢酸分離及び未反応物回収を
実施した。その結果、未反応物回収塔の塔底からは57
00kg/hrの1,4−ブタンジオールを缶出した。
水の量を9350kg/hrとし、第1加水分解反応器
に供給する未反応物回収塔の側流を0kg/hr、第3
加水分解反応器に供給する未反応物回収塔の側流を80
00kg/hrとした以外は、実施例1と同じ条件で加
水分解反応、水・酢酸分離及び未反応物回収を実施し
た。その結果、未反応物回収塔の塔底からは5000k
g/hrの1,4−ブタンジオールを缶出した。
水の量を9350kg/hrとし、第1加水分解反応器
に供給する未反応物回収塔の側流を8000kg/h
r、第3加水分解反応器に供給する未反応物回収塔の側
流を0kg/hrとした以外は、実施例1と同じ条件で
加水分解反応を実施した。その結果、未反応物回収塔の
塔底からは5000kg/hrの1,4−ブタンジオー
ルを缶出した。以上、実施例1〜3及び比較例1、2の
結果を表−2に纏めた。
加水分解を円滑に進行させることができ、ブタンジオー
ルを効率的に製造することができるる
Claims (6)
- 【請求項1】 ジアセトキシブタンを固体酸触媒の存在
下、水と接触させて加水分解を行い、ブタンジオールを
製造する方法において、加水分解工程及び水・酢酸分離
工程の組合わせとして、 (1)第1加水分解工程−(2)第1水・酢酸分離工程 (3)第2加水分解工程−(4)第2水・酢酸分離工程 を少なくとも含み、且つ (5)未反応物回収工程 からなる各工程を経由し、且つ未反応物回収工程で分離
・回収されるモノヒドロキシアセトキシブタンを含む留
分の少なくとも一部を第1加水分解工程に、その残部を
第2加水分解工程以後の加水分解工程に供給することを
特徴とするブタンジオールの製造方法。 - 【請求項2】 第1加水分解工程に供給される未反応物
回収工程からのモノヒドロキシアセトキシブタンを主体
とする留分の量が下記式を満足する量であることを特徴
とする請求項1に記載のブタンジオールの製造方法。 【数1】A/B≧0.7−0.473×C/B A/C≦0.6 但し、A:第1加水分解工程に供給される未反応物回収
工程からのモノヒドロキシアセトキシブタンを主体とす
る留分(kg/hr) B:第1加水分解工程に供給される原料ジアセトキシブ
タン(kg/hr) C:加水分解反応工程に新たに供給される原料水(kg
/hr) - 【請求項3】 前記加水分解工程及び水・酢酸分離工程
の組合わせが、第1加水分解工程−第1水・酢酸分離工
程及び第2加水分解工程−第2水・酢酸分離工程からな
ることを特徴とする請求項1又は2に記載のブタンジオ
ールの製造方法。 - 【請求項4】 前記加水分解工程及び水・酢酸分離工程
の組合わせが第1加水分解工程−第1水・酢酸分離工
程、第2加水分解工程−第2水・酢酸分離工程及び第3
加水分解工程−第3水・酢酸分離工程からなることを特
徴とする請求項1又は2に記載のブタンジオールの製造
方法。 - 【請求項5】 固体酸が陽イオン交換樹脂であることを
特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のブタン
ジオールの製造方法。 - 【請求項6】 ジアセトキシブタンがパラジウム系触媒
の存在下、ブタジエン、酢酸及び酸素を反応させて得ら
れたジアセトキシブテンを貴金属触媒の存在下に水素化
して得られたものであることを特徴とする請求項1ない
し5のいずれかに記載のブタンジオールの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP16943599A JP3991513B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | ブタンジオールの製造方法 |
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JP3991513B2 JP3991513B2 (ja) | 2007-10-17 |
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1999
- 1999-06-16 JP JP16943599A patent/JP3991513B2/ja not_active Expired - Lifetime
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