JP2003277297A - クメンの製造システム - Google Patents

クメンの製造システム

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JP2003277297A
JP2003277297A JP2002078344A JP2002078344A JP2003277297A JP 2003277297 A JP2003277297 A JP 2003277297A JP 2002078344 A JP2002078344 A JP 2002078344A JP 2002078344 A JP2002078344 A JP 2002078344A JP 2003277297 A JP2003277297 A JP 2003277297A
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JP
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hydrogen
cumene
reaction
buffer tank
pressure
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JP2002078344A
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English (en)
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Koji Watanabe
康二 渡邉
Hiroshi Ito
浩 伊藤
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体触媒の存在下、クミルアルコールと水素
とを反応させることによりクメンを得るクメンの製造シ
ステムであって、水素の所望量を安定的に供給すること
ができ、よって反応を効率的に実施することができ、水
素のロス及び触媒の劣化を抑制することができる。 【解決手段】 供給する水素の経路中に、下記式(1)
で求められるV1以上の圧力バッファータンクを有す
る。 V1=[(F×ΔH2×t)/(P×9.8692×X)]−V2 ・・(1) V1:圧力バッファータンクの容量(m3) V2:圧力バッファータンク以降の反応系内の空間容積
(m3) F:水素供給量(Nm3/hr) ΔH2:水素消費量の変化率の絶対値(%) t:消費量変化の継続時間(hr) P:反応圧力(MPa) X:反応圧力の許容変化率の絶対値(%)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クメンの製造シス
テムに関するものである。更に詳しくは、本発明は、固
体触媒の存在下、クミルアルコールと水素とを反応させ
ることによりクメンを得るクメンの製造システムであっ
て、水素の所望量を安定的に供給することができ、よっ
て反応を効率的に実施することができ、水素のロス及び
触媒の劣化を抑制することができるという優れた特徴を
有するクメンの製造システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体触媒の存在下、クミルアルコールと
水素とを反応させることによりクメンを得る方法は公知
である(たとえば、特開2001−270872号公報
参照。)。ところで、クミルアルコールを含む反応原料
の組成及び流量が変動した場合、供給すべき水素の流量
も最適の値に変動させて調整する必要がある。なぜなら
ば、水素が不足すると所望の反応が十分に進行せず、ま
た固体触媒に悪影響を及ぼすこととなり、一方水素が過
剰過ぎると水素のロスを発生する。ところが、水素源の
負荷を頻繁に変動させることは困難であるのが一般であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる現状において、
本発明が解決しようとする課題は、固体触媒の存在下、
クミルアルコールと水素とを反応させることによりクメ
ンを得るクメンの製造システムであって、水素の所望量
を安定的に供給することができ、よって反応を効率的に
実施することができ、水素のロス及び触媒の劣化を抑制
することができるという優れた特徴を有するクメンの製
造システムを提供する点にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、固
体触媒の存在下、クミルアルコールと水素とを反応させ
ることによりクメンを得るクメンの製造システムにおい
て、供給する水素の経路中に、下記式(1)で求められ
るV1以上の圧力バッファータンクを有するクメンの製
造システムに係るものである。 V1=[(F×ΔH2×t)/(P×9.8692×X)]−V2 ・・(1) V1:圧力バッファータンクの容量(m3) V2:圧力バッファータンク以降の反応系内の空間容積
(m3) F:水素供給量(Nm3/hr) ΔH2:水素消費量の変化率の絶対値(%) t:消費量変化の継続時間(hr) P:反応圧力(MPa) X:反応圧力の許容変化率の絶対値(%)
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の対象は、固体触媒の存在
下、クミルアルコールと水素とを反応させることにより
クメンを得るクメンの製造システムであり、すなわちク
ミルアルコールの水素化分解反応を行うものである。
【0006】固体触媒としては、水素化能を有するいず
れの触媒を用いることができ、その例としては、コバル
ト、ニッケル、パラジウム等の8A族金属系触媒、銅、
亜鉛等の1B族及び2B族金属系触媒をあげることがで
きるが、副生成物を抑制する観点からいえば銅系触媒を
用いることが好ましい。銅系触媒としては銅、ラネー
銅、銅−クロム、銅−亜鉛、銅−クロム−亜鉛、銅−シ
リカ、銅−アルミナ等及びこれらを含む化合物があげら
れる。水素化分解反応は、スラリー又は固定床の形の触
媒を使用して有利に実施できる。反応形態としては、回
分法、半連続法又は連続法によって実施できる。
【0007】水素化分解反応は、クミルアルコールと水
素とを触媒に接触させることで行われる。反応は、溶媒
を用いて液相又は気相中で実施できる。溶媒は、反応体
及び生成物に対して実質的に不活性なものでなければな
らない。溶媒は使用されるクミルアルコール溶液中に存
在する物質からなるものであってよい。たとえばクミル
アルコールが、生成物であるクメンとからなる混合物で
ある場合には、特に溶媒を添加することなく、これを溶
媒の代用とすることも可能である。その他、有用な溶媒
は、アルカン(たとえばオクタン、デカン、ドデカン)
や、芳香族の単環式化合物(たとえばベンゼン、エチル
ベンゼン、トルエン)などがあげられる。水素化分解反
応温度は一般に0〜500℃であるが、30〜400℃
の温度が好ましい。一般に圧力は100〜10000k
Paであることが有利である。
【0008】本発明は、供給する水素の経路中に、下記
式(1)で求められるV1以上の圧力バッファータンク
を有する。 V1=[(F×ΔH2×t)/(P×9.8692×X)]−V2 ・・(1)
【0009】V1は、圧力バッファータンクの容量
(m3)である。タンクとしては、縦型ベッセル、横型
ベッセル、球形タンクなどを用いることができる。
【0010】V2は、圧力バッファータンク以降の反応
系内の空間容積(m3)である。V2は、反応器気相部及
び配管容積などを積算することにより求めることができ
る。
【0011】Fは、水素供給量(Nm3/hr)であ
る。Fは反応させるクミルアルコールの量及び反応率よ
り決定される。
【0012】F×t×ΔH2は、水素供給量(Nm3/h
r)と消費量変化の継続時間(hr)と水素消費量の変
化率の絶対値(%)の積であり、周期的に変化する水素
消費量の1周期当りの変化幅である(Nm3)。この水
素消費量の変化幅は、プラント稼動後のテストにより求
めることが出来るが、設備の構成要素を指定することに
よりダイナミックシミュレーション(例えばAspen
Tech社のAspen Custom Modele
r(登録商標))によって求めることもできる。
【0013】Pは、反応圧力(MPa)である。Pは水
素化分解を最適に行える反応条件から決定され、一般
に、100〜10000kPaであることが有利であ
る。
【0014】Xは、反応圧力の許容変化率の絶対値
(%)である。Xは、水素化分解反応を最適に行える反
応条件から求めることができる。反応圧力変化が大きい
と反応性に影響を与えるので、20%以下、より好まし
くは5%以下にすることが好ましい。
【0015】圧力バッファータンクの容量(V1)が過
小であると水素の所望量を安定的に供給することができ
ない為、反応効率が低下し、水素のロス及び触媒の劣化
が発生する。一方、該容量が過大であると水素の所望量
を安定的に供給することができ、効率的な反応を実施す
ることができるが、設備費用が増大する。
【0016】式(1)の技術的意義は次のとおりであ
る。式(1)により、水素化分解反応を最適に行える反
応条件を維持しつつ、水素のロスを最小化する圧力バッ
ファータンクの容量を求めることができる。
【0017】本発明は、水素が、クメンの製造システム
の専用の水素製造プラントから供給される場合に、特に
有効である。なぜならば、この場合は、水素製造プラン
トの負荷を頻繁に調整することが特に困難であるからで
ある。
【0018】本発明は、下記の工程を含むプロピレンオ
キサイドの製造方法における水素化分解工程で用いられ
得る。 酸化工程:クメンを酸化することによりクメンハイドロ
パーオキサイドを得る工程 エポキシ化工程:酸化工程で得たクメンハイドロパーオ
キサイドとプロピレンとを、液相中、固体触媒の存在下
に反応させることにより、プロピレンオキサイド及びク
ミルアルコールを得る工程 水素化分解工程:エポキシ化工程で生成したクミルアル
コールを水素化分解することによりクメンを得、該クメ
ンを酸化工程の原料として酸化工程へリサイクルする工
【0019】酸化工程は、クメンを酸化することにより
クメンハイドロパーオキサイドを得る工程である。クメ
ンの酸化は、通常、空気や酸素濃縮空気などの含酸素ガ
スによる自動酸化で行われる。この酸化反応は添加剤を
用いずに実施してもよいし、アルカリのような添加剤を
用いてもよい。通常の反応温度は50〜200℃であ
り、反応圧力は大気圧から5MPaの間である。添加剤
を用いた酸化法の場合、アルカリ性試薬としては、Na
OH、KOHのようなアルカリ金属化合物や、アルカリ
土類金属化合物又はNa2CO3、NaHCO3のような
アルカリ金属炭酸塩又はアンモニア及び(NH42CO
3、アルカリ金属炭酸アンモニウム塩等が用いられる。
【0020】エポキシ化工程は、酸化工程で得たクメン
ハイドロパーオキサイドとプロピレンとを反応させるこ
とによりプロピレンオキサイド及びクミルアルコールを
得る工程である。エポキシ化工程は、通常、酸化工程で
得たクメンハイドロパーオキサイドと過剰量のプロピレ
ンとを、液相中、固体触媒の存在下に反応させることに
より行われる。
【0021】触媒としては、目的物を高収率及び高選択
率下に得る観点から、チタン含有珪素酸化物からなる触
媒が好ましい。これらの触媒は、珪素酸化物と化学的に
結合したTiを含有する、いわゆるTi−シリカ触媒が
好ましい。たとえば、Ti化合物をシリカ担体に担持し
たもの、共沈法やゾルゲル法で珪素酸化物と複合したも
の、あるいはTiを含むゼオライト化合物などをあげる
ことができる。
【0022】エポキシ化工程の原料物質として使用され
るクメンハイドロパーオキサイドは、希薄又は濃厚な精
製物又は非精製物であってよい。
【0023】エポキシ化反応は、プロピレンとクメンハ
イドロパーオキサイドを触媒に接触させることで行われ
る。反応は、溶媒を用いて液相中で実施される。溶媒
は、反応時の温度及び圧力のもとで液体であり、かつ反
応体及び生成物に対して実質的に不活性なものでなけれ
ばならない。溶媒は使用されるハイドロパーオキサイド
溶液中に存在する物質からなるものであってよい。たと
えばクメンハイドロパーオキサイドがその原料であるク
メンとからなる混合物である場合には、特に溶媒を添加
することなく、これを溶媒の代用とすることも可能であ
る。その他、有用な溶媒としては、芳香族の単環式化合
物(たとえばベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、オ
ルトジクロロベンゼン)及びアルカン(たとえばオクタ
ン、デカン、ドデカン)などがあげられる。
【0024】エポキシ化反応温度は一般に0〜200℃
であるが、25〜200℃の温度が好ましい。圧力は、
反応混合物を液体の状態に保つのに充分な圧力でよい。
一般に圧力は100〜10000kPaであることが有
利である。
【0025】固体触媒は、スラリー状又は固定床の形で
有利に実施できる。大規模な工業的操作の場合には、固
定床を用いるのが好ましい。また、回分法、半連続法、
連続法等によって実施できる。反応原料を含有する液を
固定床に通した場合には、反応帯域から出た液状混合物
には、触媒が全く含まれていないか又は実質的に含まれ
ていない。
【0026】エポキシ化工程へ供給されるプロピレン/
クメンハイドロパーオキサイドのモル比は2/1〜50
/1であることが好ましい。該比が過小であると反応速
度が低下して効率が悪く、一方該比が過大であるとリサ
イクルされるプロピレンの量が過大となり、回収工程に
おいて多大なエネルギーを必要とする。
【0027】水素化分解工程は、エポキシ化工程で生成
したクミルアルコールを水素化分解することによりクメ
ンを得、該クメンを酸化工程の原料として酸化工程へリ
サイクルする工程である。
【0028】水素化分解反応については、既述のとおり
である。クメンは、酸化工程の原料として酸化工程へリ
サイクルされる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明により、固
体触媒の存在下、クミルアルコールと水素とを反応させ
ることによりクメンを得るクメンの製造システムであっ
て、水素の所望量を安定的に供給することができ、よっ
て反応を効率的に実施することができ、水素のロス及び
触媒の劣化を抑制することができるという優れた特徴を
有するクメンの製造システムを提供することができた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H006 AA02 AC13 AC40 AC41 BA02 BA05 BA07 BA09 BA10 BA14 BA20 BA21 BA25 BA29 BA30 BA32 BA33 BC38 BD32 BD70 BE20 BE30 FC52 FE11 4H039 CA10 CB20 CE40

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体触媒の存在下、クミルアルコールと
    水素とを反応させることによりクメンを得るクメンの製
    造システムにおいて、供給する水素の経路中に、下記式
    (1)で求められるV1以上の圧力バッファータンクを
    有するクメンの製造システム。 V1=[(F×ΔH2×t)/(P×9.8692×X)]−V2 ・・(1) V1:圧力バッファータンクの容量(m3) V2:圧力バッファータンク以降の反応系内の空間容積
    (m3) F:水素供給量(Nm3/hr) ΔH2:水素消費量の変化率の絶対値(%) t:消費量変化の継続時間(hr) P:反応圧力(MPa) X:反応圧力の許容変化率の絶対値(%)
  2. 【請求項2】 水素が、クメンの製造システムの専用の
    水素製造プラントから供給される請求項1記載のシステ
    ム。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のシステムが、下記の工程
    を含むプロピレンオキサイドの製造方法における水素化
    分解工程で用いられる請求項1記載のシステム。 酸化工程:クメンを酸化することによりクメンハイドロ
    パーオキサイドを得る工程 エポキシ化工程:酸化工程で得たクメンハイドロパーオ
    キサイドとプロピレンとを、液相中、固体触媒の存在下
    に反応させることにより、プロピレンオキサイド及びク
    ミルアルコールを得る工程 水素化分解工程:エポキシ化工程で生成したクミルアル
    コールを水素化分解することによりクメンを得、該クメ
    ンを酸化工程の原料として酸化工程へリサイクルする工
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