JP2002501913A - γ−ブチロラクトンの製造方法 - Google Patents
γ−ブチロラクトンの製造方法Info
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Abstract
Description
水マレイン酸(MA)または無水コハク酸(SA)の選択的な水素化を行なって
、γ−ブチロラクトン(GBL)を製造する方法に関する。
る、少量コモディティ製品の代表例である。
含有するものよりも、環境に与えるインパクトが小さい溶媒を合成するための中
間体である。この物質はまた、N−ビニルピロリドン、除草剤、医薬およびゴム
添加物製造の原料である。
より、アセチレンとホルムアルデヒドとから1,4−ブタンジオール(BDO)
およびGBLを、水素化により製造するものである。このプロセスの欠点は、原
料の価格が変動することにもあるが、主要なものは、アセチレンおよびホルムア
ルデヒドの両方を使用することからくる障害や、環境に与えるインパクトが大き
いことである。
ペ法に対する別法を対象とする特許の数は、常に増大してきた。 無水マレイン酸の工業的規模における入手しやすさが、無水マレイン酸または
無水マレイン酸誘導体、たとえばマレイン酸ジエステルまたはコハク酸を水素化
して、GBL、テトラヒドロフラン(THF)またはBDOを製造する新規な技
術の開発をもたらした。
に採用されたが、ついに工業的な重要性を獲得するには至っていない。
されているが、主たる目的物は1,4−ブタンジオール(BDO)であって、た
とえばWO86/03189は、ジエチル・マレエートの気相水素化によるBD
Oの製造を開示している。WO86/07358は、これに類似のGBL製造方
法を開示している。
および(または)コハク酸の誘導体は、無水マレイン酸と比較したときに、原料
として、あまり有望ではない。
述されているが、開示された方法のいずれも、完全に満足できるものではない。
る(たとえばUS特許3065243)が、不満足な転化率と選択率である。類
似の触媒系(Cu/Zn/Cr/Al)が、US特許3580930またはEP
332140によってクレームされた。しかし、これらのいずれも、GBLの収
率、生産性、副生物および触媒寿命の点で満足なものではない。
を使用して、無水マレイン酸からGBLを製造する方法を開示している。しかし
このような高温での処理は、プラントの設計および操業の観点からは、欠点であ
る。
とえばUS特許4105674に記述されている。貴金属の高いコストは、これ
ら触媒系の欠点である。
によりGBLを製造する方法であって、出発原料の本質的に定量的な転化および
きわめて高い選択率を、市販の銅−クロム触媒を使用して実現する、新規な製造
方法を提供することにある。
提供する。
る。好ましくは、この混合酸化物は、35〜55重量%の銅および25〜45重
量%のクロムを含有する。この触媒はまた、さらに、バリウムおよび(または)
マンガンの酸化物を含有してもよく、その場合のバリウムまたはマンガンの含有
量は、1重量%未満とする。
いてもよい。
品である。
水素化過程で生成した、若干の金属成分(たとえば金属銅)を含有するようであ
る。
存在下に、温度を室温から200〜380℃、好ましくは室温から250〜30
0℃に、次第に高めることからなる。
できる。活性化処理の後、触媒は使用可能になる。活性化は、反応器の寸法と設
計によって異なるが、通常は約8〜48時間の間で変動する時間を必要とする。
ない場合、水素含有ガスを適宜希釈するか、またはその空間速度を高めて、発熱
のピークをコントロールしなければならない。
器は、通常、もっとも長い活性化時間を必要とする。
は、熱い水素ガス流中で、混合部において好都合に蒸発させられる。ついで混合
物は、上述の、活性化した触媒が充填された反応器に供給される。場合によって
は、触媒は、本質的には不活性な担体物質、可能ならば触媒と同じ寸法および形
状のものからなる、二つの層の間に充填してもよい。本質的に不活性な担体の適
当な例には、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ複合体(たとえばムライト)
、炭化ケイ素、ステアタイトおよびチタニアが含まれる。
0気圧の間である。
の範囲とする。好ましくは、40:1ないし230:1の範囲である。酸無水物
に対する水素のモル比がこれより低いと、タールが形成され、触媒寿命が短くな
る。一方、高い水素モル比は、触媒の生産性を低下させる。
200℃〜300℃である。
所望する生成物混合物によって異なる。温度を高めると、より多量のTHFを含
有する混合物ができ、一方、圧力を高めると、かなりな量のBDOが生成するで
あろう。
6」(43重量%Cu,32.5重量%Cr,0.2重量%未満Ba,0.1重
量%未満Mn)462gを、1インチ(2.54cm)の内径をもつ管状反応器に
充填した。触媒床の高さは0.7mであった。この反応器は、電気的に加熱され
触媒床全体を同じ温度に保つことができる外部ジャケットと、可動式の熱電対が
軸方向に通る管(サーモウエル)とを備えていて、触媒床の温度を制御し、調節
できるようになっている。
ケットで150℃に調節し、H2/N2混合ガスを触媒に通した。ホットスポット
の形成を避けるため、活性化はゆっくりと行なった。混合ガス中の水素含有量を
、ゼロから100容積%へ徐々に増大させ、温度を250℃に高めた。この処理
の間、触媒床の温度を、軸方向に移動可能な熱電対でチェックした。温度の上昇
と水素含有量の増大とを、局部的な温度の上昇が25〜30℃を超えないように
コントロールし、触媒床全体にわたってホットスポットが生じないようにした。
水素ガス中250℃に5時間保った後、活性化を停止した。
した。水素化の条件と結果を、表1にまとめて示す。
BLおよびSAの収率は、最初の48時間経過後も、コンスタントに95モル%
以上であった。SAは反応器に循環させて、再使用することができる。 表 1 T.O.S.供給MA H2/MA T モル収率(%) (時間)(g/h)(モル比) (℃) GBL SA THF その他 29 11 180 231 82.0 16.4 0.2 1.4 53 12 171 230 86.5 12.0 0.2 1.3 95 12 165 231 75.7 22.5 0.0 1.8 142 12 162 237 87.5 9.7 0.3 2.5 182 14 137 243 89.6 8.0 0.1 2.3 205 13 156 249 93.2 2.2 0.4 4.2 GBL γ−ブチロラクトン SA 無水コハク酸 THF テトラヒドロフラン その他 主にC2−C4のアルコールおよび酸 T.O.S. 流通時間
触媒2320gを充填した。触媒床の高さは3mであった。
サーモウエルと移動可能な熱電対とを有するものであって、触媒床の温度を制御
し、調節することができる。
部ジャケットを用い150℃に調節し、H2/N2混合ガスを触媒に通した。混合
ガス中の水素含有量をゼロから5容積%へ徐々に増大させ、温度を250℃に高
めた。この処理の間、触媒床の温度を、軸方向に移動可能な熱電対でチェックし
た。温度の上昇と水素含有量の増大とを、局部的な温度の上昇が20〜25℃を
超えないようにコントロールし、触媒床全体にわたってホットスポットが生じな
いようにした。温度が250℃に達したのち、ガス流中の水素含有量を、徐々に
高めて100%にした。水素ガス中、250℃に5時間保った後、活性化を停止
した。
床に供給した。水素化の条件と結果を、表2にまとめて示す。
BLの収率は、常に94〜96モル%以上であった。 表 2 T.O.S.供給MA H2/MA T モル収率(%) (時間)(g/h)(モル比) (℃) GBL SA THF その他 8 163 129 237 92.8 5.6 0.6 1.0 67 174 120 247 94.6 1.0 1.2 3.2 150 165 127 247 95.8 2.1 0.6 1.5 219 184 95 252 96.0 1.4 0.6 2.0 279 198 100 254 95.0 1.6 0.7 2.7 399 235 101 256 95.5 2.0 0.6 1.9 445 210 98 258 96.8 0.0 0.7 2.5 592 225 70 266 94.2 1.9 0.7 3.2 660 216 77 272 92.4 2.8 0.8 4.0 776 172 97 272 94.9 0.7 0.9 3.5 GBL γ−ブチロラクトン SA 無水コハク酸 THF テトラヒドロフラン その他 主にC2−C4のアルコールおよび酸 T.O.S. 流通時間
Claims (6)
- 【請求項1】 γ−ブチロラクトンの製造方法であって、無水マレイン酸お
よび(または)無水コハク酸を、水素含有ガスとの気相混合物の形で、触媒とし て活性な酸化物、場合によってはこれと不活性な担体とからなる触媒と接触させ
ることによって接触的に水素化することからなり、触媒として活性な酸化物が銅
およびクロムの混合酸化物であり、30〜80重量%の銅および20〜70重量
%のクロムからなるものである製造方法。 - 【請求項2】 混合酸化物が、35〜55重量%の銅および25〜45重量
%のクロムからなるものである請求項1の製造方法。 - 【請求項3】 混合酸化物が、さらにバリウムおよび(または)マンガンの
酸化物を含有し、バリウムおよび(または)マンガンの含有量が1重量%未満で
ある請求項1または2の製造方法。 - 【請求項4】 水素と無水マレイン酸および(または)無水コハク酸との気 体混合物中の、水素の酸無水物に対するモル比が10:1ないし300:1の範
囲にある請求項1ないし3のいずれかの製造方法。 - 【請求項5】 水素を150℃〜350℃の温度において接触させる請求項
1ないし4のいずれかの製造方法。 - 【請求項6】 水素を1〜100気圧の圧力において接触させる請求項1な
いし4のいずれかの製造方法。
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