JP2001527057A - 低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールの製造方法 - Google Patents
低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は低いアルデヒド含量を有するアルキレングリコールを取得する方法に関し、その際アルキレングリコールを含有する混合物を最後の蒸留で処理し、アルキレングリコール含有混合物中にギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物が存在する。
Description
【0001】 本発明は、アルキレングリコール含有混合物を最後に蒸留することにより低い
カルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得する方法に関し、そ
の際アルキレングリコール含有混合物中にギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ
酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の混合物が存在する。
カルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得する方法に関し、そ
の際アルキレングリコール含有混合物中にギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ
酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の混合物が存在する。
【0002】 アルキレングリコール、特にエチレングリコールはWurtzの最初の合成以
来有機化学の大規模製造のために開発され、その世界的製造は毎年数千トンであ
る。大部分のエチレングリコールは、例えば自動車、冷却装置、スプリンクラー
装置等のための不凍液に使用される。そのかなり低い分子量および高い沸点によ
りエチレングリコールは不凍液の基材としてきわめて適している。大規模工業的
にはグリコールから多価カルボン酸と反応させることにより、建築材料、塗料原
料、可塑剤および繊維原料として使用されるポリエステルを製造する。この場合
に繊維原料としての重要性によりエチレングリコールおよびテレフタル酸からな
るポリエステルが優れている。
来有機化学の大規模製造のために開発され、その世界的製造は毎年数千トンであ
る。大部分のエチレングリコールは、例えば自動車、冷却装置、スプリンクラー
装置等のための不凍液に使用される。そのかなり低い分子量および高い沸点によ
りエチレングリコールは不凍液の基材としてきわめて適している。大規模工業的
にはグリコールから多価カルボン酸と反応させることにより、建築材料、塗料原
料、可塑剤および繊維原料として使用されるポリエステルを製造する。この場合
に繊維原料としての重要性によりエチレングリコールおよびテレフタル酸からな
るポリエステルが優れている。
【0003】 化粧品の分野ではエチレングリコールおよびジエチレングリコールは、例えば
水不溶性物質の溶解助剤としておよび保湿剤として用いられる。グリコールと酢
酸のエステル化によりエチレングリコールのモノアセエテートおよびジアセテー
トを製造することができ、これらは両方ともエチレングリコールのようにそれ自
体塗料工業において揮発しにくい溶剤として使用される。
水不溶性物質の溶解助剤としておよび保湿剤として用いられる。グリコールと酢
酸のエステル化によりエチレングリコールのモノアセエテートおよびジアセテー
トを製造することができ、これらは両方ともエチレングリコールのようにそれ自
体塗料工業において揮発しにくい溶剤として使用される。
【0004】 高級アルキレングリコールは一般に主としてポリエステルおよびポリウレタン
の製造分野に使用され、その際これらの高級アルキレングリコールの重要性はエ
チレングリコールの経済的重要性に劣る。
の製造分野に使用され、その際これらの高級アルキレングリコールの重要性はエ
チレングリコールの経済的重要性に劣る。
【0005】 特にアルキレングリコール、特にエチレングリコールをポリエステルまたはポ
リウレタンの製造に使用すべき場合に、アルキレングリコールの純度に関する特
別の要求が存在する。一般にわずかな量の不純物でさえも加工者には許容されな
い。
リウレタンの製造に使用すべき場合に、アルキレングリコールの純度に関する特
別の要求が存在する。一般にわずかな量の不純物でさえも加工者には許容されな
い。
【0006】 アルキレングリコールの製造は多数の方法により、例えばジクロロアルキレン
をアルカリ金属水酸化物とまたはモノクロロヒドロキシアルキレンをアルカリ金
属水酸化物と反応させることにより実施することができる。しかしながらこれら
の方法は工業的重要性を有していない。一般にアルキレングリコールは大規模工
業的にはほとんどアルキレンオキシドだけから製造され、アルキレンオキシドは
水と発熱反応により反応する。エチレンオキシドと水の反応は高めた温度で数分
でほとんど完全に進行する。反応速度は反応温度の上昇による以外に酸性または
塩基性触媒により影響される。
をアルカリ金属水酸化物とまたはモノクロロヒドロキシアルキレンをアルカリ金
属水酸化物と反応させることにより実施することができる。しかしながらこれら
の方法は工業的重要性を有していない。一般にアルキレングリコールは大規模工
業的にはほとんどアルキレンオキシドだけから製造され、アルキレンオキシドは
水と発熱反応により反応する。エチレンオキシドと水の反応は高めた温度で数分
でほとんど完全に進行する。反応速度は反応温度の上昇による以外に酸性または
塩基性触媒により影響される。
【0007】 前記の自体公知の方法においては一般に特定の反応器中でかつ適当な条件下に
アルキレンオキシド、特にエチレンオキシドを水と反応させ、こうして得られた
水溶液を引き続き複数の工程で濃縮し、粗製グリコールを最後に分別、一般に分
別蒸留により精製する。
アルキレンオキシド、特にエチレンオキシドを水と反応させ、こうして得られた
水溶液を引き続き複数の工程で濃縮し、粗製グリコールを最後に分別、一般に分
別蒸留により精製する。
【0008】 アルキレングリコールを精製する蒸留法および装置は種々の構成が知られいる
(例えばUllmanns Encyklopaedie der techn
ischen Chemie 第4版 VCH1974、第8巻 200頁以下
参照)。この場合に多くは連続の相前後して接続されたカラムで作業し、その際
最初に水、その後アルキレングリコールおよび最後に相当する高級グリコールエ
ーテルを連続的に取得する。
(例えばUllmanns Encyklopaedie der techn
ischen Chemie 第4版 VCH1974、第8巻 200頁以下
参照)。この場合に多くは連続の相前後して接続されたカラムで作業し、その際
最初に水、その後アルキレングリコールおよび最後に相当する高級グリコールエ
ーテルを連続的に取得する。
【0009】 エチレングリコールの製造方法は、例えば欧州特許第0226799号明細書
に記載される。この場合にエチレンオキシドを、大気圧または圧力下で、触媒の
存在で、30〜300℃の温度で決められた時間水と反応させる。触媒として、
例えばカルボン酸の塩を使用し、その際特にギ酸の塩が選択される。こうして製
造されたアルキレングリコール含有混合物を最後に蒸留する前に、まず水および
触媒を除去する。
に記載される。この場合にエチレンオキシドを、大気圧または圧力下で、触媒の
存在で、30〜300℃の温度で決められた時間水と反応させる。触媒として、
例えばカルボン酸の塩を使用し、その際特にギ酸の塩が選択される。こうして製
造されたアルキレングリコール含有混合物を最後に蒸留する前に、まず水および
触媒を除去する。
【0010】 すべてのアルコールと同様に、アルキレングリコールも熱により(自動酸化)
および接触により容易に酸化する。酸素または他の酸化剤とのこれらの反応の生
成物はアルデヒド(グリコールアルデヒド、グリオキサール、ホルムアルデヒド
、アセトアルデヒド)および相当する酸である。
および接触により容易に酸化する。酸素または他の酸化剤とのこれらの反応の生
成物はアルデヒド(グリコールアルデヒド、グリオキサール、ホルムアルデヒド
、アセトアルデヒド)および相当する酸である。
【0011】 アルキレングリコールの製造に使用される工業的アルキレンオキシドもその製
造に起因してカルボニル化合物を含有する。しかしながらこれらの酸化生成物の
存在は、例えばポリマーの製造にアルキレングリコールを使用する際に明らかに
好ましくなく、一般に使用者による詳細な仕様により厳密に限定される。
造に起因してカルボニル化合物を含有する。しかしながらこれらの酸化生成物の
存在は、例えばポリマーの製造にアルキレングリコールを使用する際に明らかに
好ましくなく、一般に使用者による詳細な仕様により厳密に限定される。
【0012】 最後の蒸留によるアルキレングリコールの精製はアルキレングリコール、特に
エチレングリコールの高い沸点のために一般に真空で実施する。ほとんどすべて
の蒸留装置が一般にわずかな程度で蒸留装置への取り巻く空気の流入を可能にす
るので、蒸留の作業の進行の際に空気の酸素が蒸留装置に浸入し、ここで前記の
酸化生成物の形成を生じることがある。この場合に場合により蒸留装置の表面で
の触媒工程が付加的なおよび強化された役割を果たすことがある。続いてアルキ
レングリコールがこれにより無視できないカルボニル化合物含量を有し、これは
一方ではすでにアルキレングリコールの製造に使用されるアルキレンオキシドか
ら生じることがあるが、他方では精製工程の間に最後の蒸留により蒸留装置中に
形成されることがある。一般にこれらのカルボニル化合物はアルキレングリコー
ルより低いかまたは同じ沸点を示し、その結果カルボニル化合物は不純物として
蒸留底部に残留せず、一般に精製した生成物に移行する。
エチレングリコールの高い沸点のために一般に真空で実施する。ほとんどすべて
の蒸留装置が一般にわずかな程度で蒸留装置への取り巻く空気の流入を可能にす
るので、蒸留の作業の進行の際に空気の酸素が蒸留装置に浸入し、ここで前記の
酸化生成物の形成を生じることがある。この場合に場合により蒸留装置の表面で
の触媒工程が付加的なおよび強化された役割を果たすことがある。続いてアルキ
レングリコールがこれにより無視できないカルボニル化合物含量を有し、これは
一方ではすでにアルキレングリコールの製造に使用されるアルキレンオキシドか
ら生じることがあるが、他方では精製工程の間に最後の蒸留により蒸留装置中に
形成されることがある。一般にこれらのカルボニル化合物はアルキレングリコー
ルより低いかまたは同じ沸点を示し、その結果カルボニル化合物は不純物として
蒸留底部に残留せず、一般に精製した生成物に移行する。
【0013】 しかしながらこれは前記の理由から好ましくない。
【0014】 従って本発明の課題は、アルキレングリコール含有混合物を最後の蒸留で精製
することを可能にする方法を提供することであり、その際精製されるアルキレン
グリコール中にできるだけ少ない分量のカルボニル化合物が存在すべきである。
することを可能にする方法を提供することであり、その際精製されるアルキレン
グリコール中にできるだけ少ない分量のカルボニル化合物が存在すべきである。
【0015】 本発明の課題は、最後の蒸留の間に蒸留すべきアルキレングリコール含有混合
物中にギ酸またはギ酸塩が存在することにより解決される。
物中にギ酸またはギ酸塩が存在することにより解決される。
【0016】 従って本発明の対象は、アルキレングリコール含有混合物を最後に蒸留するこ
とにより低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得する方
法において、最後の蒸留の間にアルキレングリコール含有混合物中にギ酸または
ギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の混
合物が存在することを特徴とする。
とにより低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得する方
法において、最後の蒸留の間にアルキレングリコール含有混合物中にギ酸または
ギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の混
合物が存在することを特徴とする。
【0017】 従って本発明は、特に低いカルボニル化合物含量を有する特に純粋なアルキレ
ングリコールを取得する方法である。従ってこの方法は、アルキレングリコール
の合成が終了し、アルキレングリコールが引き続きその都度の使用者、特にポリ
マーの製造者に引き受けられる形で存在する方法である。
ングリコールを取得する方法である。従ってこの方法は、アルキレングリコール
の合成が終了し、アルキレングリコールが引き続きその都度の使用者、特にポリ
マーの製造者に引き受けられる形で存在する方法である。
【0018】 従って最後の蒸留は、アルキレングリコールが使用できる状態で得られる蒸留
である。最後の蒸留は進行する蒸留精製工程の系列の最後の蒸留であるが、特に
低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得するために実施
される唯一の蒸留であってもよい。
である。最後の蒸留は進行する蒸留精製工程の系列の最後の蒸留であるが、特に
低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得するために実施
される唯一の蒸留であってもよい。
【0019】 最後の蒸留が進行する蒸留工程の数は本発明の方法で処理されるアルキレング
リコール含有混合物に高い程度で依存する。
リコール含有混合物に高い程度で依存する。
【0020】 従って、例えば本発明の方法は、アルキレングリコール含量がすでに99質量
%以上であるアルキレングリコール含有混合物を処理することに使用することが
できる。この場合に本発明の蒸留工程によりカルボニル化合物含量の明らかな減
少が達成されることが重要である。
%以上であるアルキレングリコール含有混合物を処理することに使用することが
できる。この場合に本発明の蒸留工程によりカルボニル化合物含量の明らかな減
少が達成されることが重要である。
【0021】 更にアルキレングリコール含量が例えば、工業的ガスを乾燥するためにアルキ
レングリコールを使用する際に一般に得られるような、約60〜99質量%の範
囲であるアルキレングリコール含有混合物が使用可能である。この場合にこれら
のアルキレングリコール含有混合物は一般にアルキレングリコールのほかに更に
水、炭化水素およびカルボニル化合物のような他の成分を含有する。これらのア
ルキレングリコール含有混合物の場合に、例えば、1個以上の先行する処理工程
でアルキレングリコール含有混合物から水および炭化水素を、アルキレングリコ
ールからなる混合物が十分に生成し、混合物中のアルキレングリコール含量が例
えばほぼ99質量%より多く、アルキレングリコール含有混合物が十分に水を含
まなくなるまで、除去することが提案される。これらの混合物を引き続き本発明
により最後の蒸留で処理することができる。
レングリコールを使用する際に一般に得られるような、約60〜99質量%の範
囲であるアルキレングリコール含有混合物が使用可能である。この場合にこれら
のアルキレングリコール含有混合物は一般にアルキレングリコールのほかに更に
水、炭化水素およびカルボニル化合物のような他の成分を含有する。これらのア
ルキレングリコール含有混合物の場合に、例えば、1個以上の先行する処理工程
でアルキレングリコール含有混合物から水および炭化水素を、アルキレングリコ
ールからなる混合物が十分に生成し、混合物中のアルキレングリコール含量が例
えばほぼ99質量%より多く、アルキレングリコール含有混合物が十分に水を含
まなくなるまで、除去することが提案される。これらの混合物を引き続き本発明
により最後の蒸留で処理することができる。
【0022】 本発明の方法で有利に処理される他の群のアルキレングリコール含有混合物は
アルキレングリコールの製造の際にアルキレンオキシドの加水分解により得られ
るような多くのアルキレングリコール含有水性混合物である。これらのアルキレ
ングリコール含有混合物は例えば約5〜80質量%のアルキレングリコールを含
有し、一般に更にエチレンオキシド、高級アルキレングリコールエーテル、水、
カルボニル化合物および場合により触媒の残留部分を含有する。
アルキレングリコールの製造の際にアルキレンオキシドの加水分解により得られ
るような多くのアルキレングリコール含有水性混合物である。これらのアルキレ
ングリコール含有混合物は例えば約5〜80質量%のアルキレングリコールを含
有し、一般に更にエチレンオキシド、高級アルキレングリコールエーテル、水、
カルボニル化合物および場合により触媒の残留部分を含有する。
【0023】 更にアルキレングリコール含有混合物はギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ
酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物を含有する。
酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物を含有する。
【0024】 ギ酸塩として原則的にすべてのギ酸塩が適しているが、特にギ酸塩としてアル
カリ金属ギ酸塩、例えばリチウム、ナトリウムまたはカリウムのギ酸塩またはギ
酸およびアンモニアまたは有機アミンから得られるようなギ酸アンモニウムが適
している。ギ酸ナトリウムおよびギ酸カリウムが特に有利である。
カリ金属ギ酸塩、例えばリチウム、ナトリウムまたはカリウムのギ酸塩またはギ
酸およびアンモニアまたは有機アミンから得られるようなギ酸アンモニウムが適
している。ギ酸ナトリウムおよびギ酸カリウムが特に有利である。
【0025】 最後の蒸留の際にアルキレングリコール含有混合物中に含まれるギ酸塩の量は
任意に選択することができる。例えばアルキレングリコール混合物が最後の蒸留
の際にほぼ化学量論のカルボニル化合物含量に相当する量の少なくとも1種の、
ギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸
塩の混合物を含有する場合に、良好な結果が達成される。最後に蒸留すべきアル
キレングリコール含有混合物中に含まれるギ酸塩の量は最後の蒸留の前に化学的
分析で一般的な方法、例えばガスクロマトグラフィーを用いて決定することがで
きる。
任意に選択することができる。例えばアルキレングリコール混合物が最後の蒸留
の際にほぼ化学量論のカルボニル化合物含量に相当する量の少なくとも1種の、
ギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸
塩の混合物を含有する場合に、良好な結果が達成される。最後に蒸留すべきアル
キレングリコール含有混合物中に含まれるギ酸塩の量は最後の蒸留の前に化学的
分析で一般的な方法、例えばガスクロマトグラフィーを用いて決定することがで
きる。
【0026】 例えばカルボニル化合物含量に関してほぼ50ppm(全部のアルキレングリ
コール含有混合物に対して)の値が決定される場合に、ギ酸またはギ酸塩または
2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物の含量は有利
には少なくとも約50ppmである。相当する高いカルボニル化合物含量、例え
ば約100ppm、200ppm、300ppmまたはそれ以上の場合は、有利
にはそれぞれ少なくとも約100ppm、200ppm、300ppmまたはそ
れ以上のギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以
上のギ酸塩の混合物が使用される。
コール含有混合物に対して)の値が決定される場合に、ギ酸またはギ酸塩または
2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物の含量は有利
には少なくとも約50ppmである。相当する高いカルボニル化合物含量、例え
ば約100ppm、200ppm、300ppmまたはそれ以上の場合は、有利
にはそれぞれ少なくとも約100ppm、200ppm、300ppmまたはそ
れ以上のギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以
上のギ酸塩の混合物が使用される。
【0027】 しかしながら本発明の有利な実施態様においてはギ酸またはギ酸塩または2種
以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物の量はアルキレン
グリコール含有混合物中のカルボニル化合物の量より多く、例えばそれぞれ全部
のアルキレングリコール含有混合物に対して約0.1質量%、約0.2質量%、約
0.5質量%またはそれ以上、例えば約0.8質量%、または約1質量%である。
以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物の量はアルキレン
グリコール含有混合物中のカルボニル化合物の量より多く、例えばそれぞれ全部
のアルキレングリコール含有混合物に対して約0.1質量%、約0.2質量%、約
0.5質量%またはそれ以上、例えば約0.8質量%、または約1質量%である。
【0028】 アルキレンオキシドの加水分解によりアルキレングリコールを製造する一般的
な方法においては、有利には一般式I:
な方法においては、有利には一般式I:
【0029】
【化2】
【0030】 [式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ同じかまたは異なり、互いに独立に
水素、C1〜C10−アルキル、C2〜C10−アルケニル、C2〜C10−アルキニル 、C3〜C10−シクロアルキル、C3〜C10−シクロアルケニル、C6〜C12−ア リール、またはヘテロアリールを表し、この場合にアルキル基、アルケニル基ま
たはアルキニル基は直鎖状または場合により分枝状であってもよく、更に他の官
能基を有してもよく、シクロアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は
更に他の官能基を有してもよく、またはC1〜C10−アルキル基、アルケニル基 、アルキニル基またはアリール基により置換されていてもよい]で表されるアル
キレンオキシドが使用される。
水素、C1〜C10−アルキル、C2〜C10−アルケニル、C2〜C10−アルキニル 、C3〜C10−シクロアルキル、C3〜C10−シクロアルケニル、C6〜C12−ア リール、またはヘテロアリールを表し、この場合にアルキル基、アルケニル基ま
たはアルキニル基は直鎖状または場合により分枝状であってもよく、更に他の官
能基を有してもよく、シクロアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は
更に他の官能基を有してもよく、またはC1〜C10−アルキル基、アルケニル基 、アルキニル基またはアリール基により置換されていてもよい]で表されるアル
キレンオキシドが使用される。
【0031】 有利な使用されるアルキレンオキシドは、例えばエチレンオキシド、プロピレ
ンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1、2−ブチレンオキ
シド、2、3−ブチレンオキシド、ペンチレンオキシド、スチレンオキシドまた
はこれらの2種以上の混合物であり、その際エチレンオキシド、プロピレンオキ
シド、1、2−ブチレンオキシドまたはこれらの2種以上の混合物が有利である
。
ンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1、2−ブチレンオキ
シド、2、3−ブチレンオキシド、ペンチレンオキシド、スチレンオキシドまた
はこれらの2種以上の混合物であり、その際エチレンオキシド、プロピレンオキ
シド、1、2−ブチレンオキシドまたはこれらの2種以上の混合物が有利である
。
【0032】 アルキレングリコールの製造方法に一般に使用可能なアルキレンオキシドまた
は2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物は任意の供給源または種々の任
意の供給源に由来し、すなわちいずれの任意の方法により製造されていてもよい
。例えばエチレンオキシドはエチレンの接触酸化により得られ、その際エチレン
および分子の酸素を含有するガス、例えば空気、酸素の多い空気または純粋酸素
を気相中で銀含有触媒の所で反応させる。
は2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物は任意の供給源または種々の任
意の供給源に由来し、すなわちいずれの任意の方法により製造されていてもよい
。例えばエチレンオキシドはエチレンの接触酸化により得られ、その際エチレン
および分子の酸素を含有するガス、例えば空気、酸素の多い空気または純粋酸素
を気相中で銀含有触媒の所で反応させる。
【0033】 アルキレングリコールの製造に一般に使用可能なアルキレンオキシドまたは2
種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物は有利には純粋な形で使用する。す
なわち使用される1種のアルキレンオキシドまたは2種以上のアルキレンオキシ
ドは実質的に不純物を含まず、従って実質的に100%のアルキレンオキシドま
たは2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物を含有する。しかしながら場
合により低い収率または低い選択率またはこれらの両方の不利益を甘受して、一
般にアルキレンオキシドの製造後にアルキレンオキシドを精製する前に存在する
不純物を含有する工業的品質のアルキレンオキシドを使用することが同様に可能
である。
種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物は有利には純粋な形で使用する。す
なわち使用される1種のアルキレンオキシドまたは2種以上のアルキレンオキシ
ドは実質的に不純物を含まず、従って実質的に100%のアルキレンオキシドま
たは2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物を含有する。しかしながら場
合により低い収率または低い選択率またはこれらの両方の不利益を甘受して、一
般にアルキレンオキシドの製造後にアルキレンオキシドを精製する前に存在する
不純物を含有する工業的品質のアルキレンオキシドを使用することが同様に可能
である。
【0034】 アルキレングリコールの製造の際に一般に使用される水は種々の供給源に由来
してよく、その純度に関して特別の条件を満たす必要はない。例えば一般に工業
用水浄化装置または例えば吸水設備から得られるような新鮮な水、イオン交換法
で処理された水、水蒸気凝縮液および一般的な水分離下に進行する化学反応で得
られる反応水が適している。
してよく、その純度に関して特別の条件を満たす必要はない。例えば一般に工業
用水浄化装置または例えば吸水設備から得られるような新鮮な水、イオン交換法
で処理された水、水蒸気凝縮液および一般的な水分離下に進行する化学反応で得
られる反応水が適している。
【0035】 一般にアルキレングリコールの製造の際にアルキレンオキシド基を有する化合
物に対する水の重量比は約1〜20に維持する。アルキレンオキシド基を有する
化合物に対する水の重量比が1より大きく、約10より小さい、特に約7.6よ り小さく、特に有利には約1.5〜約4.5である場合が有利である。
物に対する水の重量比は約1〜20に維持する。アルキレンオキシド基を有する
化合物に対する水の重量比が1より大きく、約10より小さい、特に約7.6よ り小さく、特に有利には約1.5〜約4.5である場合が有利である。
【0036】 低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得する本発明の
方法は原則的に種々のアルキレングリコール含有混合物に、どの供給源に由来す
るかに関係なく使用することができる。従って例えば種々の触媒系の助けをかり
てまたはかりずにアルキレンオキシドの加水分解によりアルキレングリコールを
製造する際に生成物混合物として生じるようなアルキレングリコール含有混合物
を使用することができる。
方法は原則的に種々のアルキレングリコール含有混合物に、どの供給源に由来す
るかに関係なく使用することができる。従って例えば種々の触媒系の助けをかり
てまたはかりずにアルキレンオキシドの加水分解によりアルキレングリコールを
製造する際に生成物混合物として生じるようなアルキレングリコール含有混合物
を使用することができる。
【0037】 アルキレングリコールを触媒を添加せずにアルキレンオキシドの水性加水分解
により製造する場合に、これは例えば高めた圧力および高めた温度で行う。
により製造する場合に、これは例えば高めた圧力および高めた温度で行う。
【0038】 触媒を使用する場合は、特に水溶性の無機塩基または場合により有機塩基を使
用する。無機塩基には例えば水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩またはアルカリ金属
およびアルカリ土類金属の酸化物が挙げられる。特にこれはリチウム、ナトリウ
ム、カリウム、ルビジウム、セシウム、バリウムおよびカルシウムの水酸化物、
炭酸塩および炭酸水素塩であり、その際特に有利にはナトリウムおよびカリウム
の水酸化物が使用される。
用する。無機塩基には例えば水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩またはアルカリ金属
およびアルカリ土類金属の酸化物が挙げられる。特にこれはリチウム、ナトリウ
ム、カリウム、ルビジウム、セシウム、バリウムおよびカルシウムの水酸化物、
炭酸塩および炭酸水素塩であり、その際特に有利にはナトリウムおよびカリウム
の水酸化物が使用される。
【0039】 更に触媒として例えばアルカリ金属ギ酸塩または2種以上のアルカリ金属ギ酸
塩の混合物を使用することができる。アルカリ金属として本発明の枠内ですべて
のアルカリ金属塩、すなわちリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよ
びセシウムが適しており、その際一般にナトリウムおよびカリウムが有利である
。
塩の混合物を使用することができる。アルカリ金属として本発明の枠内ですべて
のアルカリ金属塩、すなわちリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよ
びセシウムが適しており、その際一般にナトリウムおよびカリウムが有利である
。
【0040】 前記アルカリ金属の水酸化物または酸化物が同様に触媒として使用可能である
。
。
【0041】 アルカリ金属炭酸塩または2種以上のアルカリ金属炭酸塩の混合物またはアル
カリ金属重炭酸塩または2種以上のアルカリ金属重炭酸塩の混合物が同様に触媒
として使用可能であり、その際すでに記載したアルカリ金属、特にナトリウムお
よびカリウムを使用する。更に前記アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属重炭
酸塩の触媒混合物、特に混合物中のアルカリ金属重炭酸塩の分量が圧倒的に多い
、従って1より大きい混合物を使用することが可能である。この場合に特にアル
カリ金属炭酸塩に対するアルカリ金属重炭酸塩の重量比がほぼ1.1〜ほぼ10 である混合物が有利である。
カリ金属重炭酸塩または2種以上のアルカリ金属重炭酸塩の混合物が同様に触媒
として使用可能であり、その際すでに記載したアルカリ金属、特にナトリウムお
よびカリウムを使用する。更に前記アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属重炭
酸塩の触媒混合物、特に混合物中のアルカリ金属重炭酸塩の分量が圧倒的に多い
、従って1より大きい混合物を使用することが可能である。この場合に特にアル
カリ金属炭酸塩に対するアルカリ金属重炭酸塩の重量比がほぼ1.1〜ほぼ10 である混合物が有利である。
【0042】 前記触媒は単独にまたは互いの混合物で使用すべきである。従って例えば触媒
としてギ酸塩を使用する場合にpH値を8.1またはそれ以上、例えば9、10 または11の値に高めるために、ギ酸塩にアルカリ金属水酸化物を所望のpH値
に調節するために添加することが有利である。
としてギ酸塩を使用する場合にpH値を8.1またはそれ以上、例えば9、10 または11の値に高めるために、ギ酸塩にアルカリ金属水酸化物を所望のpH値
に調節するために添加することが有利である。
【0043】 触媒の質量割合はこれらの方法では一般に水およびアルキレンオキシドまたは
2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物からの質量の合計に対して約1〜
約50質量%である。有利には反応混合物での塩基性触媒の質量割合は水および
アルキレンオキシドまたは1種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物からの
質量の合計に対して約2質量%より多く、特に有利には約5質量%より多く、例
えば約6質量%、10質量%、15質量%または20質量%またはそれ以上であ
る。
2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物からの質量の合計に対して約1〜
約50質量%である。有利には反応混合物での塩基性触媒の質量割合は水および
アルキレンオキシドまたは1種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物からの
質量の合計に対して約2質量%より多く、特に有利には約5質量%より多く、例
えば約6質量%、10質量%、15質量%または20質量%またはそれ以上であ
る。
【0044】 アルキレンオキシドを製造する際の反応温度は一般に約50〜約250℃、有
利には約80〜約150℃であり、その際例えば90℃、100℃、110℃ま
たは120℃の温度が有利である。反応時間は、例えば反応温度および使用され
る塩基性触媒の量に依存して広い範囲で変動してもよい。反応時間の下限は、例
えば約0.5時間であるが、一般に約1時間または2時間の反応時間の下限を維 持すべきである。上限として方法の経済的理由から例えば約10時間の反応時間
が該当し、その際この時間は場合により更に延長可能である。例えば約3時間〜
約6時間、特に約4時間〜約5時間の反応時間で良好な結果が得られる。
利には約80〜約150℃であり、その際例えば90℃、100℃、110℃ま
たは120℃の温度が有利である。反応時間は、例えば反応温度および使用され
る塩基性触媒の量に依存して広い範囲で変動してもよい。反応時間の下限は、例
えば約0.5時間であるが、一般に約1時間または2時間の反応時間の下限を維 持すべきである。上限として方法の経済的理由から例えば約10時間の反応時間
が該当し、その際この時間は場合により更に延長可能である。例えば約3時間〜
約6時間、特に約4時間〜約5時間の反応時間で良好な結果が得られる。
【0045】 二酸化炭素の添加は本発明の方法を実施する際に行ってもよいが、一般には必
要でない。本発明の有利な実施態様においては二酸化炭素を外部添加せずに作業
する。本発明の他の有利な実施態様においては二酸化炭素の存在を広い範囲で排
除する、すなわち全反応混合物中の二酸化炭素の割合はアルキレンオキシド基1
モル当たり0.1ミリモル未満、有利にはアルキレンオキシド基1モル当たり0.
01ミリモル未満である。
要でない。本発明の有利な実施態様においては二酸化炭素を外部添加せずに作業
する。本発明の他の有利な実施態様においては二酸化炭素の存在を広い範囲で排
除する、すなわち全反応混合物中の二酸化炭素の割合はアルキレンオキシド基1
モル当たり0.1ミリモル未満、有利にはアルキレンオキシド基1モル当たり0.
01ミリモル未満である。
【0046】 反応の実施は等温で実施してよいが、同様に本発明の方法の枠内で断熱的反応
の実施を行うことも可能である。この場合に反応温度を反応の進行中に勾配で進
行することができ、その際開始時に反応温度は約80〜約120℃であり、反応
終了時に反応温度は約160〜約210℃である。
の実施を行うことも可能である。この場合に反応温度を反応の進行中に勾配で進
行することができ、その際開始時に反応温度は約80〜約120℃であり、反応
終了時に反応温度は約160〜約210℃である。
【0047】 反応中に支配する圧力は同様に広い範囲で変動してよい。周囲圧、すなわち一
般に約1バールでの反応は、反応混合物中に存在する反応成分の沸点がこれを許
容するかぎり可能である。しかしながら一般には反応を高めた圧力で実施する、
すなわち約1バールより高く約10バールまで、例えば約2バール、約4バール
、約6バールまたは約8バールの圧力で実施する。
般に約1バールでの反応は、反応混合物中に存在する反応成分の沸点がこれを許
容するかぎり可能である。しかしながら一般には反応を高めた圧力で実施する、
すなわち約1バールより高く約10バールまで、例えば約2バール、約4バール
、約6バールまたは約8バールの圧力で実施する。
【0048】 本発明の方法の実施は一般にバッチ法でまたは連続法で行う。
【0049】 バッチ法では閉じた装置中で作業し、その際水および塩基性触媒を任意の順序
で導入し、引き続き場合により水/触媒混合物を反応温度にした後にアルキレン
オキシドまたは2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物を添加する。気体
のアルキレンオキシドの添加は一般に相当するガス供給手段により行い、反応混
合物は場合により反応中に圧力下に存在する。本発明の意味で液体または固体の
アルキレンオキシドを反応する場合は、反応混合物への添加は一般に水および塩
基性触媒と一緒に行い、個々の添加の順序は重要でない。
で導入し、引き続き場合により水/触媒混合物を反応温度にした後にアルキレン
オキシドまたは2種以上の種々のアルキレンオキシドの混合物を添加する。気体
のアルキレンオキシドの添加は一般に相当するガス供給手段により行い、反応混
合物は場合により反応中に圧力下に存在する。本発明の意味で液体または固体の
アルキレンオキシドを反応する場合は、反応混合物への添加は一般に水および塩
基性触媒と一緒に行い、個々の添加の順序は重要でない。
【0050】 本発明の方法を連続法で実施する場合は、これを有利には管型反応器中で行う
。この場合に反応の実施は等温または等圧または断熱で行ってもよい。
。この場合に反応の実施は等温または等圧または断熱で行ってもよい。
【0051】 低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得する本発明の
方法は、有利にはアルキレングリコールの製造方法と関連して使用することがで
きる。
方法は、有利にはアルキレングリコールの製造方法と関連して使用することがで
きる。
【0052】 従って本発明の対象は、低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコ
ールの製造方法であり、この方法においては、一般式I:
ールの製造方法であり、この方法においては、一般式I:
【0053】
【化3】
【0054】 [式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ同じかまたは異なり、互いに独立に
水素、C1〜C10−アルキル、C2〜C10−アルケニル、C2〜C10−アルキニル 、C3〜C10−シクロアルキル、C3〜C10−シクロアルケニル、C6〜C12−ア リール、またはヘテロアリールを表し、この場合にアルキル基、アルケニル基ま
たはアルキニル基は直鎖状または場合により分枝状であってもよく、更に他の官
能基を有してもよく、シクロアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は
更に他の官能基を有してもよく、またはC1〜C10−アルキル基、アルケニル基 、アルキニル基またはアリール基により置換されていてもよい]で表されるアル
キレンオキシドまたはその2種以上の混合物および水および場合により触媒を含
有する反応混合物を反応させ、その際アルキレングリコール含有生成物混合物を
形成し、これを引き続き最後に蒸留し、その際最後の蒸留の間に低いカルボニル
化合物含量を有するアルキレングリコールを取得するために、生成物混合物中に
ギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸および1種以上の
ギ酸塩の混合物が存在する。
水素、C1〜C10−アルキル、C2〜C10−アルケニル、C2〜C10−アルキニル 、C3〜C10−シクロアルキル、C3〜C10−シクロアルケニル、C6〜C12−ア リール、またはヘテロアリールを表し、この場合にアルキル基、アルケニル基ま
たはアルキニル基は直鎖状または場合により分枝状であってもよく、更に他の官
能基を有してもよく、シクロアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は
更に他の官能基を有してもよく、またはC1〜C10−アルキル基、アルケニル基 、アルキニル基またはアリール基により置換されていてもよい]で表されるアル
キレンオキシドまたはその2種以上の混合物および水および場合により触媒を含
有する反応混合物を反応させ、その際アルキレングリコール含有生成物混合物を
形成し、これを引き続き最後に蒸留し、その際最後の蒸留の間に低いカルボニル
化合物含量を有するアルキレングリコールを取得するために、生成物混合物中に
ギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸および1種以上の
ギ酸塩の混合物が存在する。
【0055】 低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを製造する本発明の
方法においては触媒を使用せずに作業することができるが、有利には前記触媒を
使用する。反応混合物が塩基性触媒を含有する場合が特に有利である。有利な実
施態様においては反応混合物は塩基性触媒としてアルカリ金属水酸化物、アルカ
リ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属ギ酸塩、ギ酸アンモニウ
ム、第三級アミンまたはこれらの2種以上の混合物を含有する群から選択される
少なくとも1種の化合物を含有する。
方法においては触媒を使用せずに作業することができるが、有利には前記触媒を
使用する。反応混合物が塩基性触媒を含有する場合が特に有利である。有利な実
施態様においては反応混合物は塩基性触媒としてアルカリ金属水酸化物、アルカ
リ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属ギ酸塩、ギ酸アンモニウ
ム、第三級アミンまたはこれらの2種以上の混合物を含有する群から選択される
少なくとも1種の化合物を含有する。
【0056】 例えばすでにアルキレングリコールの製造の際に、少なくとも成分としてギ酸
またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の
混合物を含有する触媒を用いて作業する場合に有利な結果が得られる。
またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の
混合物を含有する触媒を用いて作業する場合に有利な結果が得られる。
【0057】 最後の蒸留は、有利には500ミリバール未満、特に有利には200ミリバー
ルまたはそれ以下の圧力で実施する。例えばこれは100ミリバール、50ミリ
バールまたはそれ以下、例えば30ミリバール、20ミリバールまたはそれ以下
であってもよい。
ルまたはそれ以下の圧力で実施する。例えばこれは100ミリバール、50ミリ
バールまたはそれ以下、例えば30ミリバール、20ミリバールまたはそれ以下
であってもよい。
【0058】 アルキレングリコールまたは2種以上の種々のアルキレングリコールの混合物
に含まれる個々の分離すべきアルキレングリコールの沸点に依存して、例えば種
々の底部温度で作業することができ、これはもちろんそのつど支配する圧力に関
連している。例えば少なくとも約120℃の底部温度で作業する場合に有利な結
果が達成される。例えば4個までの炭素原子を有する低級アルキレングリコール
を最後に蒸留する場合に、約140〜約160℃の底部温度および約120〜2
10ミリバールの圧力で作業する場合が有利である。
に含まれる個々の分離すべきアルキレングリコールの沸点に依存して、例えば種
々の底部温度で作業することができ、これはもちろんそのつど支配する圧力に関
連している。例えば少なくとも約120℃の底部温度で作業する場合に有利な結
果が達成される。例えば4個までの炭素原子を有する低級アルキレングリコール
を最後に蒸留する場合に、約140〜約160℃の底部温度および約120〜2
10ミリバールの圧力で作業する場合が有利である。
【0059】 本発明はその一般的な実施態様において、低いカルボニル化合物含量を有する
アルキレングリコールを取得または製造する方法への、カルボニル化合物の形成
を抑えるための、ギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸
と1種以上のギ酸塩の混合物の使用ならびにアルキレングリコール含有混合物の
蒸留による精製の間にカルボニル化合物の形成を抑えるためのギ酸またはギ酸塩
または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物の使用
に関する。
アルキレングリコールを取得または製造する方法への、カルボニル化合物の形成
を抑えるための、ギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸
と1種以上のギ酸塩の混合物の使用ならびにアルキレングリコール含有混合物の
蒸留による精製の間にカルボニル化合物の形成を抑えるためのギ酸またはギ酸塩
または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸と1種以上のギ酸塩の混合物の使用
に関する。
【0060】 本発明を以下の実施例により説明する、本発明は実施例に限定されない。
【0061】 例 エチレングリコールの蒸留 蒸留ポット、クライゼンアタッチメント、真空接続部分を有する下向きの凝縮
器からなる簡単な蒸留装置中で、160〜170ミリバールの減圧下にエチレン
グリコールを底部温度約150℃および頭部温度約140℃で蒸留し、出発物質
の約5%が最後に残留底部として残った。
器からなる簡単な蒸留装置中で、160〜170ミリバールの減圧下にエチレン
グリコールを底部温度約150℃および頭部温度約140℃で蒸留し、出発物質
の約5%が最後に残留底部として残った。
【0062】 グリコールを蒸留するために、本発明によりギ酸を添加してまたは添加せずに
蒸留を実施した。蒸留の前および後のアルデヒド含量を、アルデヒドの全部の含
量(遊離およびアセタール結合)を示すオキシム滴定の公知の方法を使用する分
析により決定した。
蒸留を実施した。蒸留の前および後のアルデヒド含量を、アルデヒドの全部の含
量(遊離およびアセタール結合)を示すオキシム滴定の公知の方法を使用する分
析により決定した。
【0063】 結果 使用したグリコールはアルデヒド含量55ppm(アセトアルデヒドとして計
算して)を有した。添加しない蒸留の後に蒸留物中のアルデヒド含量は出発物質
と比較して変化しなかった。
算して)を有した。添加しない蒸留の後に蒸留物中のアルデヒド含量は出発物質
と比較して変化しなかった。
【0064】 出発物質へのギ酸カリウム0.5質量%の添加は全アルデヒド16ppmを含 有する蒸留物を生じ、ギ酸アンモニウム0.5質量%の添加は全アルデヒド11 ppmを有する蒸留物を生じた。
Claims (10)
- 【請求項1】 アルキレングリコール含有混合物を最後に蒸留することによ
り低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得する方法にお
いて、最後の蒸留の間にアルキレングリコール含有混合物中にギ酸またはギ酸塩
または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の混合物が
存在することを特徴とする低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコ
ールを取得する方法。 - 【請求項2】 アルキレングリコール含有混合物が200ppm未満の含水
量を有する請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 アルキレングリコール含有混合物が少なくとも1種の、化学
量論的量のカルボニル化合物含量に相当する量のギ酸またはギ酸塩または2種以
上のギ酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の混合物を含有する請求
項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 一般式I: 【化1】 [式中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ同じかまたは異なり、互いに独立に
水素、C1〜C10−アルキル、C2〜C10−アルケニル、C2〜C10−アルキニル 、C3〜C10−シクロアルキル、C3〜C10−シクロアルケニル、C6〜C12−ア リール、またはヘテロアリールを表し、この場合にアルキル基、アルケニル基ま
たはアルキニル基は直鎖状または場合により分枝状であってもよく、更に他の官
能基を有してもよく、シクロアルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は
更に他の官能基を有してもよく、またはC1〜C10−アルキル基、アルケニル基 、アルキニル基またはアリール基により置換されていてもよい]で表されるアル
キレンオキシドまたはその2種以上の混合物および水および場合により触媒を含
有する反応混合物を反応させ、その際アルキレングリコール含有生成物混合物を
形成し、これを引き続き最後に蒸留することにより、低いカルボニル化合物含量
を有するアルキレングリコールを製造する方法において、最後の蒸留の間に低い
カルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを取得するために、生成物
混合物中にギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸および
1種以上のギ酸塩の混合物が存在することを特徴とする、低いカルボニル化合物
含量を有するアルキレングリコールを製造する方法。 - 【請求項5】 反応混合物が塩基性触媒を含有する請求項4記載の方法。
- 【請求項6】 塩基性触媒として、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭
酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属ギ酸塩、ギ酸アンモニウム、第三
級アミン、またはこれらの2種以上の混合物を含有する群から選択される少なく
とも1種の化合物が反応混合物に含有されている請求項4または5記載の方法。 - 【請求項7】 最後の蒸留を500ミリバール未満の圧力、特に200ミリ
バール未満の圧力で実施する請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 最後の蒸留を少なくとも120℃の底部温度で実施する請求
項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 低いカルボニル化合物含量を有するアルキレングリコールを
取得または製造する方法でのカルボニル化合物の形成を抑制するためのギ酸また
はギ酸塩または2種以上のギ酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の
混合物の使用。 - 【請求項10】 アルキレングリコール含有混合物の蒸留による精製の間の
カルボニル化合物の形成を抑制するためのギ酸またはギ酸塩または2種以上のギ
酸塩の混合物またはギ酸および1種以上のギ酸塩の混合物の使用。
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