JP2001213828A - １，３−ブチレングリコールの精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １，３−ブチレングリコールの収率の良い、
経済的な精製方法。 【解決手段】 アセトアルドール類を、触媒の存在下に
水素添加して１，３−ブチレングリコールを合成し、水
素添加反応粗液を塩基性にして、アルコールを留去した
上で、蒸留により１，３−ブチレングリコールを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アセトアルドール
類を、触媒の存在下に水素添加して得られた反応粗液を
塩基性にしてアルコールを留去する１，３−ブチレング
リコールの精製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１，３−ブチレングリコールは沸点２０
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。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おり、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853266号記載）。（I
I）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（I
I）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６２−２１２
３８４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６３−１５
６７３８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７−２５８１２９号公報に
は、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。ＵＳＰ３４
８９６５５には、加熱１，３−ブチレングリコールがス
テンレス又はガラス製の非触媒性の材質とのみ接触させ
る特定の蒸留方法による、１，３−ブチレングリコール
の臭気の改善方法が開示されている。しかしながら上記
技術は、純度の高い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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、純度
の高い１，３−ブチレングリコールの収率の良い、経済
的な精製方法を提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルデヒ
ドを含むアセトアルドール類の水添反応により得られた
粗液（水素添加反応粗液または水添粗液ともいう。）
を、塩基性にして蒸留することにより、上記課題を解決
できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち本発明の第１は、アセトアルデヒ
ドの縮合により得られたアセトアルドール類を、触媒の
存在下に水素添加して１，３−ブチレングリコールを合
成し、蒸留により１，３−ブチレングリコールを製造す
る方法において、水素添加反応粗液を塩基性にしてアル
コールを留去した後、蒸留することを特徴とする１，３
−ブチレングリコールの精製方法を提供する。本発明の
第２は、アルコールを留去し、さらに蒸発させた後、蒸
留することを特徴とする本発明の第１に記載の精製１，
３−ブチレングリコールの製造方法を提供する。本発明
の第３は、塩基性がｐＨ９〜１２のアルカリ性であるこ
とを特徴とする本発明の第１又は２に記載の１，３−ブ
チレングリコールの精製方法を提供する。本発明の第４
は、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムにより塩基性
にすることを特徴とする本発明の第１〜３のいずれかに
記載の１，３−ブチレングリコールの精製方法を提供す
る。本発明の第５は、水素添加反応を中性ないし酸性で
行った後、水素添加反応粗液を塩基性にすることを特徴
とする本発明の第１〜４のいずれかに記載の１，３−ブ
チレングリコールの精製方法を提供する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明では、塩基性触媒の存在下にアセトアルデヒドの
縮合により得られたアセトアルドール類を、触媒の存在
下に水添して１，３−ブチレングリコールを合成し、水
素添加反応粗液を塩基性の状態でアルコールを留去し
て、１，３−ブチレングリコールを蒸留精製することを
特徴とする。

【０００７】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。水添
工程における反応粗液は、中性でもよいが、酢酸で酸
性、例えば酸性度１〜３０、好ましくは２〜１０にする
ことにより、水添工程でのポリマーの発生による触媒の
劣化やクロトンアルデヒド等の副生に起因するブタノー
ル等の副生を抑えることができる。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
てもよい。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。

【０００８】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、酸を加えて中性ないし酸
性にして、水添原料として使用される。酸性化は、アセ
トアルデヒド縮合反応後の中和に続いて行われても、ア
ルドキサンの熱分解を行った後に行われてもよい。これ
により、酸性状態での脱水によるクロトンアルデヒドの
副生を減少させることができる。上記酸としては、有機
酸、無機酸が挙げられ、有機酸、好ましくは酢酸であ
る。酢酸は、１００％酢酸でもよいが、例えば５〜２０
容量％酢酸水溶液を使用するのが、中和及び酸性化操作
上便利である。水添原料の酸性の程度は、酸性度が１〜
３０、好ましくは２〜１０である。上記酸性度とは、試
料１００ｍｌを、1/10N水酸化ナトリウム水溶液によ
り、フェノールフタレンを指示薬に用いて、中和するに
要する1/10N水酸化ナトリウム水溶液のｍｌ数のことで
ある。

【０００９】水添反応に供給する液の酸性度を上記範囲
にすることにより、水添反応工程における触媒のポリマ
ー発生などによる劣化が防げる。酸性度が上記範囲より
低すぎると、触媒の劣化防止が不充分であり、上記範囲
より高すぎると、クロトンアルデヒドの副生に基づくブ
タノールの副生率の増加や水添反応工程の装置の腐食原
因となる。

【００１０】水素添加前の工程 水添反応前の原料としては、必要により、脱アルコール
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。

【００１１】水素 本発明で水添に使用する水素は、特に限定されるもので
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。

【００１２】触媒 本発明で水添に使用する触媒（水添触媒ともいう。）
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。

【００１３】水素添加工程 水素添加は、回分式、半回分式、又は連続式のいずれで
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。
水素添加は、水添反応粗液中のアルデヒド基含有量が２
００重量ｐｐｍ以下、好ましくは５０重量ｐｐｍ以下、
さらに好ましくは２０重量ｐｐｍ以下、特に好ましくは
１０重量ｐｐｍ以下になるように行われる。

【００１４】水素添加反応後の製造工程 水添反応粗液は、脱アルコール蒸留、脱水蒸留、蒸発、
脱不純物、残存二重結合の化学的処理、又はこれらの組
み合わせ等の工程により処理される。脱アルコール蒸留
は、発生したエタノール、イソプロピルアルコール、ブ
タノール等のアルコールを留去するものである。脱水蒸
留は、発生した水分や、不純物を共沸させるために加え
た水を除去するものである。蒸発は、中和塩、触媒や熱
分解性高沸点物を除去するものであり、単蒸留、フラッ
シュ等の加熱滞留時間の短かい操作により、速やかに行
われる。残存二重結合の化学的処理は、二重結合、特に
カメレオン試験（ＪＩＳ Ｋ１３５１の３．１０）によ
り反応する二重結合に水酸化アルカリなどを付加した
り、切断したり、ソジウムボロハイドライドなどにより
還元したりする操作により行われる。脱不純物は、その
他のブタノン等の低沸点物や高沸点物等を分離するもの
であり、蒸留、吸着、イオン交換等の操作により行われ
る。蒸留は、沸点の差を利用して得られた１，３−ブチ
レングリコールから低沸点物、高沸点物、塩分等を分離
できる蒸留方法であれば、特に制限はなく、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。

【００１５】本発明では、水添反応粗液からアルコール
等の低沸点成分を留去した後、必要であれば脱水蒸留さ
らには蒸発操作を行って、１，３−ブチレングリコール
から中和塩、触媒や熱分解性高沸点物を除去した上で、
蒸留により１，３−ブチレングリコールを留出させる。
しかし、水添反応粗液が酸性のまま、アルコール等を留
去すると、加熱によりアルコールや１，３−ブチレング
リコールからエーテル類が生成するために、１，３−ブ
チレングリコールの収率を低下させたり、エーテル類の
混入による精製１，３−ブチレングリコールの品質低下
が生じる。このため、本発明では、水添反応粗液を塩基
性にして、アルコール等の蒸留による除去や、蒸発を行
う。塩基性にする水添反応粗液は、水添直後の粗液や、
脱エタノール後の液、脱ブタノール後の液、脱水蒸留後
の液であってもよいが、好ましくは水添直後の粗液であ
る。

【００１６】塩基性の程度としては、ｐＨ９〜１２、好
ましくはｐＨ１０以上、特に好ましくはｐＨ１１．０〜
１１．５のアルカリ性である。水添反応粗液が酸性で
は、エーテル類が生成するし、中性ないしｐＨ９未満で
は収率や臭気の改善効果が小さく、一方ｐＨが１２より
も大きすぎると熱分解性高沸点物等が分解して臭気や着
色成分を発生し、精製１，３−ブチレングリコールの品
質低下が生じる。水添反応粗液を塩基性にするには、水
酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水
酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、アミン等が挙げ
られるが、好ましくは水酸化ナトリウム又は水酸化カリ
ウムであり、特に好ましくは水酸化ナトリウムである。
水酸化ナトリウムは水溶液として加えるのが便利であ
り、５〜５０重量％の水溶液が使用される。

【００１７】蒸留して得られた１，３−ブチレングリコ
ール留出分は、そのまま製品として使用できるが、用途
によっては、さらに蒸留して、残存する低沸点成分を分
離する。

【００１８】本発明により得られた１，３−ブチレング
リコールは、塗料用溶剤、各種化合物を製造するための
中間原料のみならず、特に純度が高く、臭気や味の問題
がないグレードのものが得られるので、保湿剤等の化粧
品原料や動物用餌の添加剤として使用可能である。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。臭気
の評価方法：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、ほとんど臭いを感じない１，
３−ブチレングリコールを５、僅かに臭いの感じられる
１，３−ブチレングリコールを１０として、その相対評
価で点数を付ける。１，３−ブチレングリコールは、水
と１：１容量比で混合し、共栓広口試薬瓶に入れ、密栓
し室温に放置した後、大気中で速やかに臭いを嗅ぎ、比
較する方法で行った。臭気不合格の１，３−ブチレング
リコールは、上記点数が１０以上のものである。

【００２０】（実施例１）１リットルのジャケット付ア
ルドール縮合反応器に、予め調合したアセトアルデヒド
水溶液（アセトアルデヒド／水＝９０／１０重量比）５
００重量部を仕込み、温度１５〜２０℃に冷却した。つ
いで、強力に攪拌しながら、０．５％水酸化ナトリウム
水溶液１０重量部を少しずつ滴下し、反応温度２０℃に
維持して７時間反応させた。次いで、中和槽において、
１０容量％の希酢酸水溶液で中和し、２時間熟成させた
後、アルドキサン分解塔に連続的に供給し熱分解を行っ
た。アルドキサン分解塔の頂部からはアセトアルデヒ
ド、クロトンアルデヒド及び水を含む留分を排出し、塔
底部からは、アルドキサン及びパラアルドールを含むパ
ラアセトアルドール類を主成分とし、残部のクロトンア
ルデヒド、その他を副成分とし、水を含む缶出液を連続
的に排出した。缶出液は、中継槽において同希酢酸で酸
性度を１０に調整して、水添用原料とした。なお、酸性
度とは、試料１００ｍｌを、1/10N水酸化ナトリウム水
溶液により、フェノールフタレンを指示薬に用いて、中
和するに要する1/10N水酸化ナトリウム水溶液のｍｌ数
のことである。得られた水添用原料を、水添触媒である
ラネーニッケルの鹸濁した連続懸濁気泡塔に連続的に供
給し、下記反応条件で水添反応を行い、ラネーニッケル
を濾別して、水添反応粗液を得た。反応条件は、水添用
原料中のアセトアルドール類１００重量部に対して、触
媒１０重量部、水素６重量部、滞留時間８０分、反応温
度１３５℃、反応圧力１４０気圧である。水添直後の粗
液の組成は、エタノール８重量％、ブタノール１．６重
量％、１．３−ブチレングリコール８５重量％であっ
た。

【００２１】水添直後の粗液に濃度１０重量％の水酸化
ナトリウム水溶液を加え、ｐＨを１１に調整した後、エ
タノール、ブタノールを留去し、脱水蒸留し、薄膜蒸発
器を使用して、中和塩、水酸化ナトリウム、触媒および
熱分解性高沸点物を分離した後、２０段の連続蒸留塔に
供給し、缶液温度１５０℃、塔頂圧力２０torrで、供給
液量１００重量％として、高沸点物１５重量％を缶出さ
せ、純度９９．２重量％の１，３−ブチレングリコール
留出分を得た。水添粗液からの１，３−ブチレングリコ
ールの回収率は９０重量％であった。また、１，３−ブ
チレングリコール留出分は着色もなく、臭気評価５であ
った。

【００２２】（実施例２）水添直後の粗液を、ｐＨを１
１．５に調整した以外は、実施例１と同様に行った。水
添粗液からの１，３−ブチレングリコールの回収率は８
８重量％であった。また、１，３−ブチレングリコール
留出分は着色もなく、臭気評価３であった。

【００２３】（比較例１）実施例１で得られた水添直後
の粗液を、そのまま酸性状態で、実施例１と同様に脱ア
ルコール処理してエタノール、ブタノール、酢酸等を除
き、薄膜蒸発器を使用して、中和塩、触媒および熱分解
性高沸点物を分離した後、２０段の連続蒸留塔に供給
し、缶液温度１５０℃、塔頂圧力２０torrで、供給液量
１００重量％として、高沸点物２０重量％を缶出させ、
純度９８重量％の１，３−ブチレングリコール留出分を
得た。水添粗液からの１，３−ブチレングリコールの回
収率は８３重量％であった。得られた１，３−ブチレン
グリコールは、実施例１に比較して純度が低く、収率も
低かった。

【００２４】（比較例２）水添直後の粗液を、ｐＨを１
３に調整した以外は、実施例１と同様に行った。得られ
た１，３−ブチレングリコールは、実施例１に比較して
臭気評価約１５であり、着色もあり、製品として不合格
であった。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、純度が高い１，３−ブ
チレングリコールが収率良く、経済的に製造され、合成
樹脂、界面活性剤、吸湿剤、高沸点溶剤、不凍液や、特
に吸湿性、低揮発性、低毒性を利用して化粧品の素材と
しても利用される。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アセトアルデヒドの縮合により得られた
   アセトアルドール類を、触媒の存在下に水素添加して
   １，３−ブチレングリコールを合成し、蒸留により１，
   ３−ブチレングリコールを製造する方法において、水素
   添加反応粗液を塩基性にしてアルコールを留去した後、
   蒸留することを特徴とする１，３−ブチレングリコール
   の精製方法。
2. 【請求項２】 アルコールを留去し、さらに蒸発させた
   後、蒸留することを特徴とする請求項１に記載の精製
   １，３−ブチレングリコールの製造方法。
3. 【請求項３】 塩基性がｐＨ９〜１２のアルカリ性であ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の１，３−ブ
   チレングリコールの精製方法。
4. 【請求項４】 水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムに
   より塩基性にすることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の１，３−ブチレングリコールの精製方法。
5. 【請求項５】 水素添加反応を中性ないし酸性で行った
   後、水素添加反応粗液を塩基性にすることを特徴とする
   請求項１〜４のいずれかに記載の１，３−ブチレングリ
   コールの精製方法。