JP2001213825A - 高純度1,3−ブチレングリコール - Google Patents
高純度1,3−ブチレングリコールInfo
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Abstract
れた、経時変化の少ない高純度1,3−ブチレングリコ
ールを提供すること。 【解決手段】 触媒の存在下にアセトアルドール類の水
素添加法により製造された1,3−ブチレングリコール
で、製造3ヶ月後の製品の、JIS K1351の3.
10に基づく過マンガン酸カリウム退色時間が5分以上
である。
Description
品の、JIS K1351の3.10に基づく過マンガ
ン酸カリウム退色時間が5分以上である臭気が無く、経
時変化の少ない高純度1,3−ブチレングリコールに関
する。
8℃の粘調な無色透明、無臭の液体で、すぐれた溶解性
を有し化学的安定性にすぐれた誘導体を生成する。した
がって、その用途は各種の合成樹脂、界面活性剤の原料
として、また、そのすぐれた吸湿特性、低揮発性、低毒
性を利用して化粧品吸湿剤、高沸点溶剤、不凍液の素材
としても利用されている。特に近年、化粧品業界では無
毒、無刺激の1,3−ブチレングリコールが保湿剤とし
て優れた性質を有するため、その需要を大きく伸ばして
いる。特に無臭のブチレングリコールは化粧品グレード
として有用である。しかしながら、従来の方法で得られ
た1,3−ブチレングリコールはタンク等での保存時に
経時変化を起こして微臭が発生してくることから、長期
間貯蔵することが困難であった。このため、臭気が無
く、長期の貯蔵後でも微臭のない1,3−ブチレングリ
コールの供給が望まれている。従来、1,3−ブチレン
グリコールの製造方法としては次の3方法が知られてい
る。(I)アセトアルデヒドをアルドール縮合させてア
セトアルドール類を得、接触還元することによって、
1,3−ブチレングリコールを得る方法(英国特許第85
3266号記載)。(II)1,3−ブチレンオキサイドの加
水反応により1,3−ブチレングリコールを得る方法。
(III)プリンス反応を利用してプロピレンとホルムア
ルデヒドから1,3−ブチレングリコールを得る方法。
しかしながら(II)の方法は、工業的製造方法が未だ確
立していないので、実際的でない。又、(III)の方法
は収率が低いので実用的ではない。工業的には(I)の
方法で1,3−ブチレングリコールが製造されている
が、アセトアルドールは構造的に不安定な物質であり、
脱水してクロトンアルデヒドを生成したりするため、水
素添加(以下、水添と略す。)工程で種々の不純物、例
えばブタノールや2−ブタノン等が副生する他に、アセ
トアルデヒド回収リサイクル工程に混入してアセトアル
デヒド等と反応し種々の不純物を生成する。これらの不
純物は、蒸留などによる1,3−ブチレングリコールの
精製工程において分離が困難であり、製品、特に化粧品
向けなどの製品の品質、特に臭気に悪影響を及ぼす。特
開昭62−212384号公報には、アルカリ触媒の存
在下でアセトアルデヒドをアルドール縮合させて、アル
ドキサン(2,4−ジメチル−1,3−ジオキサン−6
−オールの慣用名)を含む反応粗液を得、アセトアルデ
ヒドを留出させながらアルドキサンを熱分解することに
より、実質上パラアルドール(2−(2−ヒドロキシプ
ロピル)−4−メチル−1,3−ジオキサン−6−オー
ルの慣用名)を得る方法が開示されている。特開昭62
−246529号公報には、実質上の有効成分として、
パラアルドールを含有する出発原料を接触還元せしめる
1,3−ブチレングリコールの製造方法が開示されてい
る。特開昭61−65834号公報には、純度98%以
上の1,3−ブチレングリコールに対し、減圧下で薄膜
蒸発器を用い、水を加えて連続的に蒸留精製する1,3
−ブチレングリコールの精製方法が開示されている。特
開昭63−156738号公報には、1,3−ブチレン
グリコールを蒸留精製するプロセスにおいて、脱高沸蒸
留に続いて脱低沸蒸留を行い1,3−ブチレングリコー
ルを缶出製品として得るに当たり、前もってアセトアル
ドールの水素添加反応混合物を減圧下において速やかに
フラッシュ蒸発させる方法が開示されている。特開平6
−329664号公報には、アセトアルデヒドをアルカ
リ触媒の存在下アルドール縮合させて、主にアルドキサ
ン、アセトアルデヒド、水および少量のクロトンアルデ
ヒドを含む反応粗液を製造し、次いで該アルドキサンを
熱分解することによりアルドキサンおよびパラアルドー
ルを主成分とする反応粗液を製造する際、アルドキサン
の熱分解工程において熱分解塔の塔頂から留出するアセ
トアルデヒドを、デカンターを具備したサイドカットラ
インを有する蒸留塔を使用してアセトアルデヒドを精製
して、実質的にクロトンアルデヒドが存在しないアセト
アルデヒドをアルドール縮合工程にリサイクルするアル
ドキサンおよびパラアルドールを主成分とする反応粗液
の製造法、及び該反応粗液からの1,3−ブチレングリ
コールの製造法が開示されている。特開平7−2581
29号公報には、無臭品の収率を向上する方法として、
アセトアルドールの液相水素還元法によって得られた反
応混合物から、1,3−ブチレングリコールを蒸留精製
するプロセスに於て、脱高沸物蒸留を行う際に、苛性ソ
ーダ、苛性カリ、水素化硼素ナトリウム及び水素化硼素
カリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種類の化
合物を添加する方法が開示されている。しかし、得られ
た無臭1,3−ブチレングリコールも長期保存している
と経時変化により微臭が発生してくる難点があった。こ
れは、脱高沸塔の仕込液には高沸点物が多く含有されて
いるために添加したアルカリ金属により臭気原因となる
低沸点物の低減反応と同時に高沸点物の分解反応による
低沸点物の発生が生じ、結果的に臭気原因物質が一定量
迄しか低減できず、長期保存すると経時変化を起こして
微臭を発生すると考えられる。このように上記技術は、
長期保存後も臭気の著しく低減された高純度1,3−ブ
チレングリコールを収率よく、経済的に製造するには、
不充分である。
3ヶ月後においても臭気の著しく低減された、経時変化
の少ない高純度1,3−ブチレングリコールを提供する
ことである。
解決するために鋭意検討した結果、1,3−ブチレング
リコールのJIS K1351の3.10に基づく過マ
ンガン酸カリウム退色時間が5分以上であるようにする
ことにより、臭気が著しく低減され、経時変化が少ない
ことを見出し、本発明を完成するに至った。
製品の、JIS K1351の3.10に基づく過マン
ガン酸カリウム退色時間が5分以上である1,3−ブチ
レングリコールを提供する。本発明の第2は、1,3−
ブチレングリコールが、触媒の存在下にアセトアルドー
ル類の水素添加法により製造されたものであることを特
徴とする本発明の第1に記載の1,3−ブチレングリコ
ールを提供する。
する。 アセトアルドール類 アセトアルデヒドは、例えば水酸化ナトリウム等の塩基
の存在下に縮合されて、主成分のアセトアルドール類
や、アセトアルドールが脱水されて副生分のクロトンア
ルデヒドやその他の不純物が生じる。本発明において、
アセトアルドール類とは水素添加により1,3−ブチレ
ングリコールを生成するもののことであり、具体的に
は、アセトアルドール、その環化二量体であるパラアル
ドール、アセトアルデヒドの一種の環状3量体であるア
ルドキサン等、又はこれらの混合物である。アセトアル
ドールやパラアルドールは、塩基性触媒の存在下にアセ
トアルデヒドのアルドール縮合により直接得られたもの
でも、アルドキサンの熱分解などで得られたものであっ
てもよい。本発明においては、水添原料としてはアセト
アルドール、パラアルドール、アルドキサン及びそれら
の混合物が使用できる。アセトアルデヒド縮合工程で得
られた生成液(反応粗液ともいう。)は、中和工程で、
通常酸により中和され、水添原料として使用する。上記
水添原料は、通常未反応アセトアルデヒドを縮合工程に
リサイクルするため、アセトアルデヒドの少なくとも一
部を留去したものであるが、残存アセトアルデヒド、ク
ロトンアルデヒド、他の少量のアルデヒド成分、低沸点
物、アルデヒドダイマーやトリマー等の高沸点物、水分
等を含有している。水添原料は、10〜20重量%の水
分を含んでいるものが使用できる。水分を除く、アセト
アルドール分換算純度95〜98重量%のものが好まし
く使用される。
蒸留、脱水蒸留、脱塩、脱不純物等の前処理工程により
処理して、未反応アセトアルデヒドやクロトンアルデヒ
ド等の副生物を除去したものを使用することができる。
前処理方法としては、蒸留、吸着、イオン交換、加熱高
沸点物化、分解などが挙げられる。蒸留は、減圧、常
圧、加圧、共沸、抽出、反応などの種々の蒸留方法が使
用できる。
はなく、通常、化学合成の水素添加に使用されるもので
あり、例えば純度99重量%以上、好ましくは純度9
9.5重量%以上のものである。
は、特に限定されるものではないが、例えばラネーニッ
ケル等が使用できる。
も行うことができる。触媒は、鹸濁又は充填して使用す
ることができるが、鹸濁させて使用することが好まし
い。例えば、水添原料100重量部に、触媒2〜20重
量部、好ましくは5〜10重量部を添加し、水素圧力8
0〜200kg/cm2、好ましくは120〜150k
g/cm2の下で、110〜140℃、好ましくは12
0〜135℃で、40〜100分間、好ましくは70〜
90分間、混合ないし撹拌下に鹸濁させて反応させる。
れる1,3−ブチレングリコールには、臭気原因物質と
考えられるアセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、クロ
トンアルデヒド、アセトン、メチルビニルケトン等の不
飽和結合を有する低沸点化合物が微量混入し易く、これ
らの低沸点化合物は製品蒸留塔による蒸留によっても完
全に取り除くことは従来は、難しかった。臭気原因物質
とは、そのもの自体が臭気源であるもの、経時的に変化
し臭気物質となるものを指している。従来のアセトアル
ドール類の水添、蒸留精製で得られる1,3−ブチレン
グリコールは、JIS K1351の3.10に基づく
過マンガン酸カリウム退色時間が、製造直後のものでも
十分長いとは言えず、特に製造から3ヶ月貯蔵後のもの
は退色時間が短く、例えば3分以下である。このよう
に、製造直後は直接臭気には影響しないようであるが、
経時的に臭気物質に変化して行くものが含まれると考え
られる。
1,3−ブチレングリコールの精製方法は、以下の如く
である。即ち、アセトアルドールの接触還元により生成
した1,3−ブチレングリコールを含む水添粗液から、
アルコール類の除去、水分の除去、および塩、触媒、高
沸点物の除去後、低沸点物除去用蒸留塔(製品蒸留塔)
の底部より1,3−ブチレングリコールを缶出製品とし
て得ていた。
グリコールの製造の一例を説明する。上記の従来の工程
で得られた、高沸点物を除去するための蒸留(脱高沸物
蒸留)を行った後の粗1,3−ブチレングリコール、ま
たは缶出製品に、特定のアルカリ金属化合物を添加して
加熱処理する工程を加えることにより、臭気原因物質を
効果的に低減し、経時変化の少ない1,3−ブチレング
リコールを得ることができる。
コール、または缶出製品1,3−ブチレングリコール
は、高沸点物の含有量が少ないため、アルカリと共に加
熱処理されても高沸点物の分解反応による低沸点物の生
成が無いか、あるいは極めて少なく、臭気原因となる低
沸点物がアルカリとの反応で優先的に低減される。その
結果、低沸点物の絶対量が限りなく0近くまで低減でき
ると考えられる。このため、臭気の無い、経時変化の少
ない極めて高純度の1,3−ブチレングリコールの製造
が可能となるのである。本発明に係る1,3−ブチレン
グリコールは、JIS K1351の3.10に基づく
過マンガン酸カリウム退色時間が、製造直後の製品では
15分以上、好ましくは25分以上、特に好ましくは3
5分以上であり、貯蔵3ヶ月後の製品では、5分以上、
好ましくは10分以上であり、特に好ましくは20分以
上であり、臭気が非常に低減され、経時変化が少ないこ
とを特徴とする。
グリコールを得るための実施態様を示した装置のフロー
シートであり、1−1が脱水塔、1−2が脱塩塔(薄膜
蒸発器)、1−3が脱高沸物塔、1−4がアルカリ反応
器、1−5が脱アルカリ塔(薄膜蒸発器)、1−6が製
品蒸留塔である。
の粗1,3−ブチレングリコールはアルカリ反応器(例
えば、流通式管型反応器)1−4に供給される。同時
に、アルカリ金属化合物が粗1,3−ブチレングリコー
ルに対して0.05〜10重量%、好ましくは0.1〜
1.0重量%添加される。アルカリ金属化合物の添加量
が10重量%以上では蒸留塔、配管などでアルカリ金属
化合物が析出し、閉塞の原因となり、また添加量が多過
ぎると高沸点化合物の分解反応が起こり逆に臭気原因物
質が発生する。逆に0.05重量%未満では臭気の原因
物質に対する効果が小さいので、いずれも好ましくな
い。1,3−ブチレングリコールはアルカリ反応器1−
4に供給される。
おいて、添加されるアルカリ金属化合物は苛性ソーダ、
苛性カリの内少なくとも1種類の化合物を用いることが
必須である。アルカリ等は固体状のものをそのまま加え
てもよいが、操作上および対象液との接触を促進するた
め水溶液で添加することが望ましい。
〜140℃、好ましくは110〜130℃がより適当で
ある。これは、反応温度が低いと長い反応滞留時間が必
要になるため反応器容量が大きくなり不経済であり、反
応温度が高いと1,3−ブチレングリコールの臭気が悪
化するからである。反応滞留時間は、5〜120分、好
ましくは10〜30分が適当である。滞留時間が短いと
反応が不十分となり、最終製品の品質が悪化するし、滞
留時間が長いと大きな反応器が必要になり設備費が高く
なるため経済性の観点から不利である。尚、アルカリ反
応器へ仕込む粗1,3−ブチレングリコールは、高沸点
物を除去するための蒸留を行った後ものであれば、いず
れの粗1,3−ブチレングリコールであってもよい。例
えば、前記従来法の製品蒸留塔の塔底から得られる製品
1,3−ブチレングリコールであってもよい。
1−5(薄膜蒸発器)に供給されて反応で使用したアル
カリ金属化合物が塔底部から除去される。脱アルカリ塔
に用いられる蒸発器は、プロセス流体への熱履歴を抑制
する目的で、滞留時間の短い自然流下型薄膜蒸器、強制
攪拌型薄膜蒸発器が適当である。蒸発器は塔頂100to
rr以下、望ましくは5〜20torrの減圧下で蒸発が行わ
れる。1,3−ブチレングリコールの臭気に対しては、
蒸留(蒸発)温度を低くすることが好ましく、圧力は低
いほど良い。上記の様な条件下で蒸留が行われると蒸発
器の温度は90〜120℃に保持される。添加したアル
カリ金属化合物は高沸点物と共に塔底部から抜き取ら
れ、塔頂からは低沸点物含みの1,3−ブチレングリコ
ールが留出し、次の製品蒸留塔へ仕込まれる。
よいが、好ましくはスルーザー・パッキング、メラパッ
ク(共に住友重機械工業(株)の商品名)等を充填した低
圧損失の充填塔がより適当である。これは1,3−ブチ
レングリコールが200℃以上では熱分解され臭気に対
して悪影響を及ぼすため(特開昭63−15673
8)、蒸留温度をできるだけ低くするためである。ま
た、1,3−ブチレングリコールにかかる熱履歴(滞留
時間)が長い場合も、同様に影響が出る。従って、採用
されるリボイラーはプロセス側流体の滞留時間の短い、
例えば自然流下型薄膜蒸発器、強制攪拌型薄膜蒸発器等
の薄膜蒸発器が適当である。製品蒸留塔は、仕込中の低
沸点物濃度にもよるが、仕込液中の低沸点物濃度が5%
以下である場合、理論段数が10〜20段程度のもので
よい。仕込液は塔頂部から塔の高さの20〜70%の位
置に供給されることが好ましい。この時、塔頂部圧力1
00torr以下、望ましくは5〜20torrの減圧下で蒸留
が行われる。1,3−ブチレングリコールの臭気に対し
ては、蒸留温度を低くすることが好ましく、圧力は低い
ほどよい。なお還流比は0.5〜2.0で運転すること
が望ましい。
脱アルカリ塔のベーパーをコンデンサー1−5−2で凝
縮した液をフィードしているが、もちろん製品蒸留塔加
熱蒸気を削減するために脱アルカリ塔からの塔頂ベーパ
ーを直接製品塔へフィードしても構わない。1,3−ブ
チレングリコール製品は製品蒸留塔の塔底から得られ
る。このようにして得た1,3−ブチレングリコール
は、JIS K1351の3.10に基づく過マンガン
酸カリウム退色時間が十分長く、即ち還元性物質等が極
めて少なく、臭気がなく、経時変化が少ない高純度の
1,3−ブチレングリコールである。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、
実施例で用いている「部」は、特別の説明がない限り
「重量部」を意味する。尚、以下の評価方法を行った。 1.過マンガン酸カリウム退色時間(カメレオン試験測
定値ともいう):JISK1351の3.10に基づく
(単位:分)。 2.臭気評点:評価試料として臭いを感じない1,3−
ブチレングリコールを1、ほとんど無臭の1,3−ブチ
レングリコールを5とし、且つ、僅かに臭気の感じられ
るものを10とし、その相対評価で点数を付ける。評価
試料は水と1:1で混合し、共栓広口試薬瓶に入れ、密
栓し室温に静置した後、大気中で速やかに臭いをかぎ、
比較する方法で行った。 3.経時変化試験:共栓広口瓶に入れ、気相法部を窒素
シール後、密栓した試料を40℃に設定した恒温槽に3
ヶ月保持し、過マンガン酸カリウム退色時間測定および
臭気評点を行った。
ートにしたがって本発明の方法を実施例に基づいて説明
する。原料としてアセトアルドール100部、水素を
6.5部反応器(図示せず)に仕込んだ。反応器を温度
125〜135℃、圧力150Kg/cm2に保持し
た。触媒としてラネーニッケルを3.5部加えた。反応
器から取り出した反応粗液は触媒を分離したのち、苛性
ソーダで中和された。その後、アルコール類を除去した
粗1,3−ブチレングリコールを図−1に示す脱水塔1
−1に仕込んだ。脱水塔では仕込み液量100部に対し
て塔頂より水15部を加え、圧力50torrで蒸留塔底部
より水分0.5重量%以下の粗1,3−ブチレングリコ
ールを得た。脱水された粗1,3−ブチレングリコール
は次に、脱塩塔1−2に仕込まれた。ここでは仕込液量
100部に対して蒸発残分として、塩、高沸点物および
1,3−ブチレングリコールの一部が底部より5部排出
された。塔頂からは1,3−ブチレングリコール、低沸
点物及び高沸点物の一部が95部留出された。
レングリコール、低沸点物及び高沸点物の一部は、脱高
沸物蒸留塔1−3に仕込まれ、高沸点物および1,3−
ブチレングリコールの一部が底部より20部排出され
た。塔頂からは1,3−ブチレングリコール及び低沸点
物が80部留出され、アルカリ反応器1−4に仕込まれ
た。この際仕込液に対して苛性ソーダ濃度が0.2重量
%となるように10重量%苛性ソーダ水溶液を添加し
た。アルカリ反応器での反応温度を120℃に維持し
て、滞留時間20分反応を行った(実施例1)。実施例
2ではアルカリ反応器での反応温度100℃、滞留時間
30分とした以外は実施例1と同じに行った。アルカリ
反応器を出た反応粗液は脱アルカリ塔1−5へ仕込まれ
た。ここでは仕込液量100部に対して、アルカリと高
沸点物および1,3−ブチレングリコールの一部が塔底
より10部排出された。塔頂からは1,3−ブチレング
リコール及び低沸点物が90部留出され、次の製品塔へ
仕込まれた。製品蒸留塔1−6においては、仕込液量1
00部に対して塔頂から低沸点物及び1,3−ブチレン
グリコールの一部が10重量%留出された。塔底からは
製品1,3−ブチレングリコールが取り出された。製造
直後と3ヶ月後の1,3−ブチレングリコールについ
て、過マンガン酸カリウム退色時間と、臭気評点を測定
した。結果を表1に示す。
施例1と同様な条件で運転を行い、脱高沸物蒸留塔1−
3の塔頂から1,3−ブチレングリコール及び低沸点物
を留出させた。留出液はそのまま製品蒸留塔へ仕込まれ
た。製品蒸留塔1−6においては、仕込液量100部に
対して塔頂から低沸点物及び1,3−ブチレングリコー
ルの一部が10重量%留出された。塔底からは製品1,
3−ブチレングリコールが取り出された。製造直後の
1,3−ブチレングリコールの臭気評点は3であり、過
マンガン酸カリウム退色時間は15分であった。この
1,3−ブチレングリコールを用いて40℃での経時変
化試験を行ったところ、製造3ヶ月後の過マンガン酸カ
リウム退色時間は3分に低下しており、臭気評点は10
であり、微臭が発生していた。結果を表1に示す。
マンガン酸カリウム退色時間が5分以上である1,3−
ブチレングリコールは、臭気の無い、経時変化の少な
い、高純度の1,3−ブチレングリコールであることが
わかる。
する際の状況を示したフローシートであり、点線部分か
らアルカリ金属化合物を仕込む状況が示されている。
−6−2:コンデンサー
Claims (2)
- 【請求項1】 製造3ヶ月後の製品の、JIS K13
51の3.10に基づく過マンガン酸カリウム退色時間
が5分以上である1,3−ブチレングリコール。 - 【請求項2】 1,3−ブチレングリコールが、触媒の
存在下にアセトアルドール類の水素添加法により製造さ
れたものであることを特徴とする請求項1記載の1,3
−ブチレングリコール。
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