JP2007530511A - アルキレンオキシドの調製方法 - Google Patents

Abstract

（ａ）有機化合物を酸化して、有機ヒドロペルオキシドを含む反応生成物を得るステップ、（ｂ）有機ヒドロペルオキシド含有反応生成物の少なくとも一部を塩基性水溶液で洗浄するステップ、（ｃ）ステップ（ｂ）において得られた混合物を炭化水素相および水相に分離するステップ、（ｄ）ステップ（ｃ）において得られた炭化水素相の少なくとも一部を水で洗浄するステップ、（ｅ）ステップ（ｄ）において得られた混合物を炭化水素相および水相に分離するステップ、および（ｆ）ステップ（ｅ）において得られた炭化水素相の少なくとも一部をアルケンおよび触媒と接触させてアルキレンオキシドを得るステップを含み、ステップ（ｃ）および／またはステップ（ｅ）の炭化水素相と水相の分離は、ポリプロピレン繊維を含むコアレッサーを用いて実施される、アルキレンオキシドの調製方法。

Description

本発明は、有機ヒドロペルオキシドを用いてアルキレンオキシドを調製する方法に関する。

有機ヒドロペルオキシドを使用して、アルキレンオキシド、特にプロピレンオキシドを調製する方法が、当技術分野においてよく知られている。ＵＳ−Ａ−５，８８３，２６８に記載されているように、プロピレンオキシドを調製する方法は、エチルベンゼンを過酸化した後に、この過酸化反応生成物をこの酸性成分を中和するのに十分な量の水性塩基と接触させ、得られた混合物を水性ストリームと脱酸性化有機ストリームとに分離することによって構成することができる。この塩基汚染された、脱酸性化ヒドロペルオキシドストリームは水で洗浄される。同様な方法が、ＷＯ−Ａ−０３／０６６５８４に記載されている。このような方法では、有機相を水相から分離する必要がある。この分離は、コアレッサー（ｃｏａｌｅｓｃｅｒ）を用いて効率的に実施することができる。

コアレッサーは、分散液中の液滴の成長を促進する繊維を含む。しかし、通常のコアレッサーは、本発明の方法で水相から有機相を分離するために適用した場合に、機械的強度を失う傾向がある。さらに、有機ヒドロペルオキシドの受容できない分解が、いくつかの例において観察された。

今回、ポリプロピレン繊維を含むコアレッサーが、機械的強度を維持しながら、本発明の方法で炭化水素相から水相を分離するのに適することが見出された。さらに、ポリプロピレン繊維は、ヒドロペルオキシドの分解を増大しないか、非常に僅かの程度しか分解しないことが見出された。さらなる利点は、ポリプロピレン繊維は、本発明の方法で適用される反応条件では、エチルベンゼン中のエチルベンゼン−ヒドロペルオキシドの溶液において分解しないことが見出されたことである。

したがって、本発明は、アルキレンオキシドの調製方法に関し、この方法は、
（ａ）有機化合物を酸化して、有機ヒドロペルオキシドを含む反応生成物を得るステップ、
（ｂ）有機ヒドロペルオキシド含有反応生成物の少なくとも一部を塩基性水溶液で洗浄するステップ、
（ｃ）ステップ（ｂ）において得られた混合物を炭化水素相および水相に分離するステップ、
（ｄ）ステップ（ｃ）において得られた炭化水素相の少なくとも一部を水で洗浄するステップ、
（ｅ）ステップ（ｄ）において得られた混合物を炭化水素相および水相に分離するステップ、および
（ｆ）ステップ（ｅ）において得られた炭化水素相の少なくとも一部をアルケンおよび触媒と接触させてアルキレンオキシドを得るステップ
を含み、ステップ（ｃ）および／またはステップ（ｅ）の炭化水素相と水相の分離は、ポリプロピレン繊維を含むコアレッサーを用いて実施される。

一般に、芳香族化合物と接触する方法で、ポリプロピレン繊維は、このような環境では機械的特性が受容できない程度に膨潤する傾向があるので使用されない。このことから、ポリプロピレン繊維が本発明の方法でうまく機能することは、さらに驚くべきことである。

本発明による方法で使用されるアルケンは、好ましくは２から１０個の炭素原子を含むアルケン、さらに好ましくは２から４個の炭素原子を含むアルケンである。また、対応する調製されたアルキレンオキシドは、好ましくは２から１０個の炭素原子、さらに好ましくは２から４個の炭素原子を含む。使用することができるアルケンの例には、エテン、プロペン、１−ブテンおよび２−ブテンが含まれ、これらにより、対応するエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよびブチレンオキシドを調製することができる。

本発明による方法は、プロピレンオキシドの調製に対して特に有利である。したがって、最も好ましいアルケンは、プロペンであり、これにより対応するプロピレンオキシドを調製することができる。

本発明の方法で使用される有機化合物は、原則的にいずれの化合物であってもよいが、最も頻繁に使用される有機化合物は、アルキルアリール化合物である。最も頻繁に使用されるアルキルアリール化合物は、少なくとも１個のアルキル置換基を含むベンゼン化合物であり、このアルキル置換基は、１から１０個の炭素原子、好ましくは２から８個の炭素原子を含む。好ましくはベンゼン化合物は、平均して、１から２種の成分を含む。最も頻繁に遭遇するアルキルアリール化合物は、エチルベンゼン、クメンおよびジ（イソ−プロピル）ベンゼンである。

有機化合物の酸化は、当技術分野において知られている適切な方法のいずれかによって実施することができる。酸化は、液相中で希釈剤の存在下で実施することができる。この希釈剤は、好ましくは、反応条件下で液体であり、出発材料および得られた生成物と反応しない化合物である。しかし、希釈剤は、また反応の間に必然的に存在する化合物であってもよい。例えば、アルキルアリールが、エチルベンゼンである場合には、希釈剤もまたエチルベンゼンであってよい。

所望の有機ヒドロペルオキシド以外に、広範囲の汚染物質が、有機化合物の酸化の間に作り出される。これらの大抵のものは、少量で存在するが、特に有機酸が存在すると、有機ヒドロペルオキシドをさらに使用する際に、時々問題を生じることが分かっている。ＵＳ−Ａ−５，８８３，２６８に記載されているように、汚染物質の量を減少させる方法は、有機ヒドロペルオキシドを含む反応生成物を水性のアルカリ溶液と接触させることである。しかし、水性のアルカリ溶液との接触は、一定量のアルカリ金属を有機ヒドロペルオキシド含有反応生成物中に持ち込む。アルカリ洗浄によって有機酸の量を減少することができるが、アルカリ金属汚染物質の量は増加する。

本発明の方法では、有機ヒドロペルオキシド含有反応生成物を塩基性の水性溶液、より詳細には１種または複数のアルカリ金属化合物を含む塩基性の水性溶液と接触させる。水性のアルカリ溶液において使用する適切なアルカリ供給源には、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩およびアルカリ金属炭酸水素塩が含まれる。これらの化合物の例は、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ_２ＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、ＮａＨＣＯ_３、およびＫＨＣＯ_３である。これらの入手の容易さを考えると、ＮａＯＨおよび／またはＮａ_２ＣＯ_３を使用することが好ましい。

ステップ（ｃ）およびステップ（ｅ）において、有機ヒドロペルオキシドを含む炭化水素相を水相から分離する。好ましい方法は、炭化水素相および水相を沈降容器中で沈降させ、引き続いて、水相から炭化水素相を分離させることを含む。このような場合に、ステップ（ｃ）および／またはステップ（ｅ）は、
（１）得られた混合物を沈降タンク中で沈降させるステップ、
（２）沈降タンクから炭化水素相および水相を取り出すステップ、
（３）ステップ（２）において得られた炭化水素相を、ポリプロピレン繊維を含むコアレッサーにおいて処理して、乾燥炭化水素相を得るステップ
を含むであろう。

コアレッサー繊維の機械的強度の減少は、繊維と塩基性の水性溶液との間の接触によって生じると考えられるので、少なくともステップ（ｃ）は、ポリプロピレン繊維を含むコアレッサーにおいて実施されることが好ましい。

本発明において適用されるべきポリプロピレン繊維は、原則的に任意の繊維であってよい。しかし、ポリプロピレン繊維は、燐および／または硫黄含有添加剤を含まないことが好ましい。これらの添加剤は、ある場合には、有機ヒドロペルオキシドの分解を増大させることになりうることが分かった。適切であると分かったポリプロピレン繊維は、ポリプロピレンの総量に対する元素硫黄の量に基づいて、１０００ｐｐｍ未満の硫黄を含むポリポリプロピレンから作製された繊維である。ポリプロピレンの総量に対する、元素燐の量に基づいて、燐の量は、好ましくは多くとも１０００ｐｐｍである。最も好ましくは硫黄の量は、多くとも２９０ｐｐｍであり、さらに燐の量は、多くとも２５０ｐｐｍである。好ましくはポリプロピレンは、アイソタクチックホモポリマーである。

本発明の方法で梳毛したポリプロピレン繊維を使用することが好ましい。繊維を梳毛することは、繊維束を個々の繊維に分けて広げることを含み、個々の繊維を延伸し、配向し、および／または無配向にする。

好ましくはステップ（ｃ）および／またはステップ（ｅ）の炭化水素相と水相の分離は、０℃から８０℃の温度において実施される。

本発明において使用するコアレッサーは、当業者に適切であると知られているいずれのコアレッサーであってよい。使用することができるコアレッサーは、ポリプロピレン繊維を含む、またはポリプロピレン繊維からなるベッドもしくはマットを含む垂直または水平の容器である。このような容器において、炭化水素相および／または水相の混合物をベッドまたはマットに通過させる。コアレッサーの他のタイプは、炭化水素相および／または水相の混合物が通過する、ポリプロピレン繊維を含む、またはポリプロピレン繊維からなる内部構造を含むコアレッサーである。このような内部構造は、時としてカートリッジと呼ばれる。より大きい接触面積が望まれる場合には、内部構造の存在は、有利となり得る。接触面積が大きいほど、より低い空間速度が可能になる。

炭化水素相および水相の混合物を濾過してから、内部構造を含むコアレッサーと接触させることが有利であり得る。一般に、このようなフィルターは、大きくとも２０マイクロメータ、好ましくは大きくとも１０マイクロメータの開口部を有する。

本発明において使用するコアレッサーは、当業者に知られているような通常の方法で使用することができる。操作の間に、繊維のベッドまたはマット全体の圧力低下を監視するのが通例である。圧力低下が、受容できなくなった場合、ベッドまたはマットを例えば逆洗浄によって清掃することができる。

ステップ（ｄ）において、得られた分離された炭化水素相の少なくとも一部を水で洗浄する。水は、清浄な水であってよいが、好ましくは少なくとも部分的に排水からなる。一般に洗浄は、新鮮な水、再循環水、および場合によって本発明の方法の他のステップにおいて得られたさらなる排水の組合せを用いて実施される。

ステップ（ｄ）の後に、炭化水素相は、ステップ（ｅ）において水相から分離される。

有機ペルオキシドを含む炭化水素相中に存在する汚染物質の量に依存して、方法ステップ（ｄ）および（ｅ）は、１回または何回か実施することができる。好ましくはこれらの方法ステップの組合せは、１から３回実施される。

方法ステップ（ｆ）において、ステップ（ｅ）において得られた有機ヒドロペルオキシドを含有する炭化水素相の少なくとも一部を触媒の存在下でアルケンと接触させて、アルキレンオキシドを得る。有機ヒドロペルオキシドはアルコールに変換する。このような方法で適切に使用することのできる触媒は、シリカおよび／またはシリケート上のチタンを含む。好ましい触媒は、ＥＰ−Ａ−３４５８５６に記載されている。一般に反応は、適度の温度および圧力において、特に０から２００℃の範囲において、好ましくは２５から２００℃の範囲の温度において進行する。厳密な圧力は、それが、反応混合物を液体として、または蒸気および液体の混合物として維持するのに十分である限り、重要ではない。大気圧が、満足であり得る。一般に、圧力は、１から１００×１０^５Ｎ／ｍ^２の範囲にあってよい。

アルキレンオキシドは、当業者に適切であると知られているいずれかの方法で反応生成物から分離することができる。液体反応生成物は、分留、選択的抽出および／または濾過によって仕上げ処理することができる。溶媒、触媒、および任意の未反応アルケンまたは未反応ヒドロペルオキシドは、さらに利用するために再循環することができる。

好ましくは本発明において使用する有機化合物は、エチルベンゼンであり、一般にこのような方法は、
（ｇ）アルキレンオキシドの少なくとも一部を１−フェニル−エタノールを含む反応混合物から分離するステップ、および
（ｈ）１−フェニルエタノールの少なくとも一部をスチレンに変換するステップ
をさらに含む。

このステップのために使用することができる方法は、ＷＯ９９／４２４２５およびＷＯ９９／４２４２６に記載されている。しかし、当業者に知られている任意の適切な方法を原則的に使用することができる。

本発明を以下の実施例によってさらに例示する。

反応器において、エチルベンゼンを通して空気を吹き込んだ。得られた生成物をエチルベンゼン中に約２５重量％のエチルベンゼンヒドロペルオキシド（ＥＢＨＰ）を含む混合物が得られるように蒸留した。さらに、この混合物中には、副生物が存在する。

塩基性水性溶液をＮａ_２ＣＯ_３６５グラム、水１０００グラムおよび安息香酸６５グラムを混合することによって調製した。この溶液は、ｐＨ８．５〜９．０を有していた。

ポリマー繊維を８０℃において１か月間、エチルベンゼンヒドロペルオキシド溶液６００ｍｌとＮａ_２ＣＯ_３溶液３００ｍｌとの混合物に接触させた。１か月後のポリマー繊維の破断引張り強さは、表１に記載のとおりであった。

さらに、本発明等は、供給者から得られたままのポリマーの破断引張り強さを含めて記載した。

ＥＢＨＰ溶液に関するポリマー繊維の影響をこの繊維をエチルベンゼン中の２０重量％のエチルベンゼンヒドロペルオキシドと、８０℃において接触させることによって測定した。

ポリエステル繊維およびセルロースの存在における分解は、これらの繊維の機械的強度が受容できないものであったので測定しなかった。

表２におけるデータは、時間の短いナイロン−６（７２時間）の試験を例外として、２３５時間後に、溶液中に存在する分解生成物化合物の量である。

Claims (6)

1. （ａ）有機化合物を酸化して、有機ヒドロペルオキシドを含む反応生成物を得るステップ、
   （ｂ）前記有機ヒドロペルオキシド含有反応生成物の少なくとも一部を塩基性水溶液で洗浄するステップ、
   （ｃ）ステップ（ｂ）において得られた混合物を炭化水素相および水相に分離するステップ、
   （ｄ）ステップ（ｃ）において得られた炭化水素相の少なくとも一部を水で洗浄するステップ、
   （ｅ）ステップ（ｄ）において得られた混合物を炭化水素相および水相に分離するステップ、および
   （ｆ）ステップ（ｅ）において得られた炭化水素相の少なくとも一部をアルケンおよび触媒と接触させてアルキレンオキシドを得るステップ
   を含み、ステップ（ｃ）および／またはステップ（ｅ）の炭化水素相と水相の分離は、ポリプロピレン繊維を含むコアレッサーを用いて実施される、
   アルキレンオキシドの調製方法。
2. ステップ（ｃ）の分離が、ポリプロピレン繊維を含むコアレッサーを用いて実施される、請求項１に記載の方法。
3. 炭化水素相と水相の分離が、
   （１）得られた前記混合物を沈降タンクにおいて沈降させるステップ、
   （２）前記沈降タンクから、炭化水素相および水相を取り出すステップ、および
   （３）ステップ（２）において得られた炭化水素相をポリプロピレン繊維を含むコアレッサーにおいて処理して、乾燥炭化水素相を得るステップ
   によって実施される、請求項１および／または２に記載の方法。
4. 洗浄用に使用される水が、少なくとも部分的に排水からなる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記有機化合物が、エチルベンゼンであり、
   （ｇ）アルキレンオキシドの少なくとも一部を１−フェニル−エタノールを含む反応混合物から分離するステップ、および
   （ｈ）前記１−フェニルエタノールの少なくとも一部をスチレンに変換するステップ
   をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のアルキレンオキシドの調製方法。
6. 前記アルケンがプロペンであり、前記アルキレンオキシドがプロピレンオキシドである、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。