JP2010241689A - Method for producing chlorohydrin - Google Patents

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Masao Yoshida
政男 吉田
Yutaka Yokoyama
豊 横山
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing chlorohydrin, by which the chlorohydrins can safely, industrially and efficiently be produced with a low cost and simple reactor. <P>SOLUTION: This method for producing the chlorohydrin, comprising reacting a 2 to 4C hydrocarbon having two or more hydroxy groups with hydrogen chloride in a liquid phase to substitute the hydroxy group of the hydrocarbon with chlorine, includes dispersing the hydrogen chloride in the liquid phase as fine bubbles having an average diameter of ≤1,000 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、工業用中間体として有用なクロロヒドリンの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing chlorohydrin useful as an industrial intermediate.

分子内に塩素原子と水酸基を有する炭化水素であるクロロヒドリンは、ポリエーテルポリオール、グリコールエーテル、エポキシ化合物、又はその他の有用物質を製造するための中間体であり、工業的に重要な化合物である。クロロヒドリンを製造する方法として、塩素と水を反応させて次亜塩素酸を生成し、生成した次亜塩素酸と二重結合含有炭化水素とを反応させる方法が従来から知られていた。しかしながら、この方法では大量のハロゲン含有化合物が副生成物として生じるため、より環境負荷の少ない製造方法が望まれていた。   Chlorohydrin, which is a hydrocarbon having a chlorine atom and a hydroxyl group in the molecule, is an intermediate for producing polyether polyols, glycol ethers, epoxy compounds, or other useful substances, and is an industrially important compound. As a method for producing chlorohydrin, a method in which chlorine and water are reacted to produce hypochlorous acid, and the produced hypochlorous acid and a double bond-containing hydrocarbon are reacted is conventionally known. However, since a large amount of a halogen-containing compound is produced as a by-product in this method, a production method with less environmental load has been desired.

近年、クロロヒドリンの製造法として、農作物など再生可能な資源から得られるグリセリンなどの多価アルコールと塩化水素との反応が提案されている。しかし、この製造法では反応率、選択率、反応速度など必ずしも満足できるものではなく、工業的な応用へ向けて前記の課題解決への試みがなされている。例えば、(イ)特許文献1においては、多価アルコールと塩化水素との反応で生成する水を除去しながら反応を行うことにより、平衡を生成系に移動させ反応速度、反応率などの向上を目指している。(ロ)特許文献2においては、系中の塩化水素の分圧を上げることにより、生成する不純物の減少と共に反応速度の改善がなされている。(ハ)さらには、特許文献2及び特許文献3においては特殊な触媒を使用する方法が開示されている。   In recent years, as a method for producing chlorohydrin, a reaction between a polyhydric alcohol such as glycerin obtained from renewable resources such as agricultural crops and hydrogen chloride has been proposed. However, this production method does not always satisfy the reaction rate, selectivity, reaction rate, and the like, and attempts have been made to solve the above problems for industrial applications. For example, in (a) Patent Document 1, the reaction is carried out while removing the water produced by the reaction between the polyhydric alcohol and hydrogen chloride, thereby moving the equilibrium to the production system and improving the reaction rate, reaction rate, etc. want to be. (B) In Patent Document 2, by increasing the partial pressure of hydrogen chloride in the system, the reaction rate is improved along with the reduction of impurities produced. (C) Furthermore, Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose a method using a special catalyst.

しかしながら、上記の方法においてはそれぞれ以下のような問題点がある。   However, each of the above methods has the following problems.

(イ)の場合、反応系中で発生する水を除去するために、反応容器に直結する蒸留塔などの装置を設置する必要がある。または、反応を数段階で実施してその中間に水を除去する装置を設置する方法もあるが、ともにプロセスの設備コスト及び運転コストがかかり工業的なプラントでの使用には好ましくない。   In the case of (a), in order to remove water generated in the reaction system, it is necessary to install a device such as a distillation tower directly connected to the reaction vessel. Alternatively, there is a method of installing an apparatus for removing water in the middle of carrying out the reaction in several stages, both of which are unpreferable for use in an industrial plant because of the equipment cost and operation cost of the process.

(ロ)の場合は、(イ)のように水を除去する必要はないが、十分な収率を得るためには少なくとも圧力を0.65MPa(絶対圧)以上にしないと工業的に満足できる結果を得ることはできない。また、原料である塩化水素の供給設備及び反応容器ともに耐圧仕様の装置を使用する必要があり、設備コストがかかると共に安全面からも好ましくない。   In the case of (b), it is not necessary to remove water as in (b), but in order to obtain a sufficient yield, it is industrially satisfactory unless the pressure is at least 0.65 MPa (absolute pressure). You can't get results. In addition, it is necessary to use a pressure resistant device for both the supply equipment and reaction vessel for the hydrogen chloride as a raw material, which is not preferable from the viewpoint of safety as well as the equipment cost.

(ハ)の場合は、使用する触媒が高価であるため生産コストが大きくなる。触媒を回収して再利用することも考えられるが、別途触媒回収工程が必要になりプロセスの設備コスト及びエネルギーコストの面から好ましくない。   In the case of (c), the production cost increases because the catalyst used is expensive. Although it is conceivable to recover and reuse the catalyst, a separate catalyst recovery step is required, which is not preferable from the viewpoint of process equipment cost and energy cost.

国際公開第2005/021476号パンフレットInternational Publication No. 2005/021476 Pamphlet 国際公開第2006/020234号パンフレットInternational Publication No. 2006/020234 Pamphlet 国際公開第2005/054167号パンフレットInternational Publication No. 2005/054167 Pamphlet

本発明は、上記問題点に鑑みて、安価かつ簡便な反応装置を用いて安全かつ効率よくクロロヒドリンを工業的に製造する方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for industrially producing chlorohydrin safely and efficiently using an inexpensive and simple reaction apparatus.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、塩化水素を平均直径1000μm以下の微細気泡として液相中に分散させることにより、高反応率及び高選択率でクロロヒドリンを短時間に製造できることを見出し、発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have made it possible to shorten chlorohydrin with high reaction rate and high selectivity by dispersing hydrogen chloride as fine bubbles having an average diameter of 1000 μm or less in the liquid phase. They found that they could be manufactured in time, and completed the invention.

即ち、本発明の以下の(1)から(9)を提供する。
(1)水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素と塩化水素とを液相で反応させて前記炭化水素の水酸基を塩素に置換するクロロヒドリンの製造方法であって、前記液相中に前記塩化水素を平均直径1000μm以下の微細気泡として分散させるクロロヒドリンの製造方法。
(2)前記液相が、塩化水素の飽和溶液である(1)記載のクロロヒドリンの製造方法。
(3)前記水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素が、グリセリン又はモノクロロプロパンジオールであることを特徴とする(1)又は(2)に記載のクロロヒドリンの製造方法。
(4)前記クロロヒドリンが1,3−ジクロロ−2−プロパノールであることを特徴とする(3)に記載のクロロヒドリンの製造方法。
(5)前記反応を、触媒存在下で行うことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のクロロヒドリンの製造方法。
(6)前記塩化水素を、微細孔を介して液相中に導入することにより分散させることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のクロロヒドリンの製造方法。
(7)前記塩化水素を、前記水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素に加圧下で溶解させて反応容器に供給し、反応容器中で析出させることにより、前記液相中に分散させることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載のクロロヒドリンの製造方法。
(8)前記微細気泡に含まれる塩化水素は、液相に溶解している塩化水素の0.01〜10倍であることを特徴とする(1)〜(7)に記載のクロロヒドリンの製造方法。
(9)反応後の溶液から塩化水素を回収して再利用する工程を有することを特徴とする(1)〜(8)に記載のクロロヒドリンの製造方法。
That is, the following (1) to (9) of the present invention are provided.
(1) A method for producing chlorohydrin in which a hydrocarbon having 2 or more hydroxyl groups and a hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms and hydrogen chloride are reacted in a liquid phase to replace the hydroxyl group of the hydrocarbon with chlorine, A method for producing chlorohydrin, wherein the hydrogen chloride is dispersed as fine bubbles having an average diameter of 1000 μm or less.
(2) The method for producing chlorohydrin according to (1), wherein the liquid phase is a saturated solution of hydrogen chloride.
(3) The method for producing chlorohydrin according to (1) or (2), wherein the hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms having 2 or more hydroxyl groups is glycerin or monochloropropanediol.
(4) The method for producing chlorohydrin according to (3), wherein the chlorohydrin is 1,3-dichloro-2-propanol.
(5) The method for producing chlorohydrin according to any one of (1) to (4), wherein the reaction is performed in the presence of a catalyst.
(6) The method for producing chlorohydrin according to any one of (1) to (5), wherein the hydrogen chloride is dispersed by being introduced into the liquid phase through fine pores.
(7) The hydrogen chloride is dissolved in a hydrocarbon having 2 to 4 carbon atoms having two or more hydroxyl groups under pressure, supplied to a reaction vessel, and precipitated in the reaction vessel. The method for producing chlorohydrin according to any one of (1) to (6), wherein the method is dispersed.
(8) The method for producing chlorohydrin according to (1) to (7), wherein the hydrogen chloride contained in the fine bubbles is 0.01 to 10 times the hydrogen chloride dissolved in the liquid phase. .
(9) The method for producing a chlorohydrin according to any one of (1) to (8), further comprising a step of recovering and reusing hydrogen chloride from the solution after the reaction.

本発明は、安価かつ簡便な反応装置を用いて安全かつ効率よくクロロヒドリンを工業的に製造する方法を提供する。特に、本発明では反応容器内の圧力を低くできるため、大型で重層な耐圧装置を使用する必要がなく、設備コストの観点から好ましい。   The present invention provides a method for industrially producing chlorohydrin safely and efficiently using an inexpensive and simple reaction apparatus. In particular, in the present invention, since the pressure in the reaction vessel can be lowered, it is not necessary to use a large and multi-layer pressure-resistant device, which is preferable from the viewpoint of equipment cost.

本発明で使用する水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素とは、炭素数2〜4の炭化水素の水素原子の2つ以上が水酸基に置換された化合物である。前記炭化水素は、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、二重結合が含まれていてもよい。   The C2-C4 hydrocarbon having two or more hydroxyl groups used in the present invention is a compound in which two or more hydrogen atoms of a C2-C4 hydrocarbon are substituted with hydroxyl groups. The hydrocarbon may be linear or branched and may contain a double bond.

前記水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素は、水素の一部が塩素に置換されていてもよい。以下、前記水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素を、本ポリオールという。   As for the C2-C4 hydrocarbon which has two or more of the said hydroxyl groups, a part of hydrogen may be substituted by chlorine. Hereinafter, the C2-C4 hydrocarbon having two or more hydroxyl groups is referred to as the present polyol.

本ポリオールとして、例えば、1、2-エタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2,3−プロパントリオール(以下、グリセリンともいう)、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、又は、3−クロロ−1,2−プロパンジオール、2−クロロ−1,3−プロパンジオールなどのモノクロロジプロパノールや、これらの混合物が挙げられる。これらの中で、3−クロロ−1,2−プロパンジオール、2−クロロ−1,3−プロパンジオール、1,2,3−プロパントリオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオールが特に好適である。具体的にはバイオジーゼル燃料の副生成物として得られるグリセリンなどが好適に例示される。   Examples of the polyol include 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2,3-propanetriol (hereinafter also referred to as glycerin), 1,2-butanediol, Monochlorodipropanol such as 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 3-chloro-1,2-propanediol, 2-chloro-1,3-propanediol, and mixtures thereof . Among these, 3-chloro-1,2-propanediol, 2-chloro-1,3-propanediol, 1,2,3-propanetriol, 1,2-propanediol, and 1,3-propanediol Particularly preferred. Specifically, glycerin obtained as a by-product of biodiesel fuel is preferably exemplified.

本ポリオールとして、例えば、グリセリンを用いて、本発明を実施した場合、水酸基の1つが塩素に置き換わった3−クロロ−1,2−プロパンジオールまたは2−クロロ−1,3−プロパンジオール(以下モノクロロヒドリンともいう)を経て、水酸基の2つが塩素に置き換わった1,3−ジクロロ−2−プロパノールまたは2,3−ジクロロ−1−プロパノール(以下ジクロロヒドリンともいう)が得られる。本発明の製造方法では、1工程でグリセリンからジクロロヒドリンまで得ることができるが、グリセリンからモノクロロヒドリンを得る工程、またはモノクロロヒドリンからジクロロヒドリンを得る工程で本発明の製造方法を採用することもできる。   When the present invention is carried out using, for example, glycerin as the polyol, 3-chloro-1,2-propanediol or 2-chloro-1,3-propanediol (hereinafter referred to as monochrome) in which one of the hydroxyl groups is replaced with chlorine. 1,3-dichloro-2-propanol or 2,3-dichloro-1-propanol (hereinafter also referred to as dichlorohydrin) in which two of the hydroxyl groups are replaced by chlorine is obtained. In the production method of the present invention, glycerin to dichlorohydrin can be obtained in one step, but the production method of the present invention is adopted in the step of obtaining monochlorohydrin from glycerin or the step of obtaining dichlorohydrin from monochlorohydrin. You can also

本ポリオールは、少なくとも2つの水酸基を有し、その一部または全部がエステル基であってもよい。また、すべての水酸基がエステル基であっても、後述の塩化水素との反応の際に加水分解して水酸基となる場合は、本発明に適用できる。なお、前記エステル基とは、水酸基とカルボン酸のカルボキシル基とからなる基である。前記エステル基は、後述する触媒として、カルボン酸を用いる場合に形成されることがある。   This polyol has at least two hydroxyl groups, and part or all of them may be ester groups. Moreover, even if all the hydroxyl groups are ester groups, they can be applied to the present invention when they are hydrolyzed to become hydroxyl groups in the reaction with hydrogen chloride described later. In addition, the said ester group is group which consists of a hydroxyl group and the carboxyl group of carboxylic acid. The ester group may be formed when carboxylic acid is used as a catalyst described later.

なお、反応生成物において水酸基の一部または全部がエステル基になっている場合は、通常の方法で加水分解を行って目的のクロロヒドリンにすることができる。   In addition, when a part or all of the hydroxyl group is an ester group in the reaction product, it can be hydrolyzed by a usual method to obtain the target chlorohydrin.

本発明で使用する塩化水素は、水の含有量が少ないほど反応が進行しやすいので、水の含有量はできるだけ少ないほうが好ましい。水の含有量は、通常50質量%以下、好ましくは10質量%以下である。   The hydrogen chloride used in the present invention is more likely to react as the water content is smaller, so the water content is preferably as small as possible. The water content is usually 50% by mass or less, preferably 10% by mass or less.

次に、本反応について説明する。本反応は、本ポリオールと塩化水素とを液相で反応させて目的物であるクロロヒドリンを製造する工程である。   Next, this reaction will be described. This reaction is a process for producing the target chlorohydrin by reacting the polyol and hydrogen chloride in a liquid phase.

本反応で得られるクロロヒドリンとは、分子内に少なくとも一つずつの水酸基及び塩素原子を含有する炭素数2〜4の炭化水素である。具体的には、1−クロロ−2−エタノール、1−クロロ−2−プロパノール、2−クロロ−1−プロパノール、3−クロロ−1−プロパノール、3−クロロ−1,2−プロパンジオール、2−クロロ−1,3−プロパンジオール、2,3−ジクロロ−1−プロパノール、1,3−ジクロロ−2−プロパノール、1−クロロ−2−ブタノール、2−クロロ−1−ブタノール、1−クロロ−3−ブタノール、3−クロロ−1−ブタノール、4−クロロ−1−ブタノールなどが好適に挙げられ、特に1,3−ジクロロ−2−プロパノールが好ましい。なお、前記クロロヒドリンの水酸基がエステル基であってもよい。前記エステル基とは、水酸基とカルボン酸のカルボキシル基とからなる基である。   The chlorohydrin obtained by this reaction is a C2-C4 hydrocarbon containing at least one hydroxyl group and one chlorine atom in the molecule. Specifically, 1-chloro-2-ethanol, 1-chloro-2-propanol, 2-chloro-1-propanol, 3-chloro-1-propanol, 3-chloro-1,2-propanediol, 2- Chloro-1,3-propanediol, 2,3-dichloro-1-propanol, 1,3-dichloro-2-propanol, 1-chloro-2-butanol, 2-chloro-1-butanol, 1-chloro-3 -Butanol, 3-chloro-1-butanol, 4-chloro-1-butanol and the like are preferable, and 1,3-dichloro-2-propanol is particularly preferable. The hydroxyl group of the chlorohydrin may be an ester group. The ester group is a group consisting of a hydroxyl group and a carboxyl group of a carboxylic acid.

本反応は、触媒下又は無触媒下のいずれでもよいが、反応時間の短縮の観点から触媒の添加が好適である。触媒としては、公知のものを使用することができ、具体的には、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、アジピン酸などのカルボン酸化合物や、ポリアクリル酸、アクリル酸−エチレンコポリマーなどのカルボン酸含有ポリマーや、これらの混合物が挙げられる。これらの中で、蟻酸、酢酸、プロピオン酸などが好適である。これらは、経済的な観点から有利である。純度は工業用のもので十分であるが、塩化水素と同様の理由で水の含有量はできるだけ少ないほうが好ましい。   This reaction may be carried out in the presence of a catalyst or in the absence of a catalyst, but addition of a catalyst is preferred from the viewpoint of shortening the reaction time. As the catalyst, known ones can be used. Specifically, carboxylic acid compounds such as formic acid, acetic acid, propionic acid and adipic acid, and carboxylic acid-containing polymers such as polyacrylic acid and acrylic acid-ethylene copolymer. And mixtures thereof. Among these, formic acid, acetic acid, propionic acid and the like are preferable. These are advantageous from an economic point of view. The purity for industrial use is sufficient, but for the same reason as hydrogen chloride, the water content is preferably as low as possible.

触媒の添加量は、本ポリオール100質量部に対して、0.1〜20質量部、好ましくは1〜10質量部である。0.1質量部より少ないときは、反応時間が長くかかる。20質量部より多いときは、副生成物の収率が高くなる。触媒の添加方法は、特に限定されないが、反応当初から全量を添加しても、また反応途中で分割して添加していくことも可能である。   The addition amount of the catalyst is 0.1 to 20 parts by mass, preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the present polyol. When the amount is less than 0.1 parts by mass, the reaction time is long. When the amount is more than 20 parts by mass, the yield of by-products increases. The method for adding the catalyst is not particularly limited, but it is possible to add the whole amount from the beginning of the reaction or to add it in the middle of the reaction.

反応温度は、通常30〜180℃、好ましくは50〜150℃、特に好ましくは80〜120℃である。30℃より低い場合、反応速度が遅く工業的な観点から好ましくない。180℃より高い場合、生成物であるクロロヒドリンの熱分解により収率が低下する。   The reaction temperature is usually 30 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C, particularly preferably 80 to 120 ° C. When it is lower than 30 ° C., the reaction rate is slow, which is not preferable from an industrial viewpoint. When the temperature is higher than 180 ° C., the yield decreases due to thermal decomposition of the product chlorohydrin.

圧力は、高くなるほど反応速度が高くなるので、通常0.05MPa(絶対圧)以上、好ましくは0.1MPa(絶対圧)以上、さらに好ましくは0.15MPa(絶対圧)以上が採用される。圧力の上限は装置上の観点で決定され、通常1.0MPa(絶対圧)以下、好ましくは0.6MPa(絶対圧)以下が採用される。1.0MPa(絶対圧)より大きい場合、重層な耐圧設備が必要となってくる。   Since the reaction rate increases as the pressure increases, the pressure is usually 0.05 MPa (absolute pressure) or higher, preferably 0.1 MPa (absolute pressure) or higher, more preferably 0.15 MPa (absolute pressure) or higher. The upper limit of the pressure is determined from the viewpoint of the apparatus, and usually 1.0 MPa (absolute pressure) or less, preferably 0.6 MPa (absolute pressure) or less is employed. When the pressure is greater than 1.0 MPa (absolute pressure), a multi-layer pressure-resistant facility is required.

液相中に微細気泡として含まれる塩化水素の量は、通常、液相に溶解している塩化水素の0.01〜10倍、好ましくは0.03〜1倍である。0.01倍より少ない場合、反応容器中で塩化水素の気泡がほとんど存在せず、反応速度が遅い。10倍より多い場合は、回収すべき塩化水素の量が増え、不経済である。液相に溶解している塩化水素の量は、公知の方法により求めることができる。   The amount of hydrogen chloride contained as fine bubbles in the liquid phase is usually 0.01 to 10 times, preferably 0.03 to 1 times that of hydrogen chloride dissolved in the liquid phase. When it is less than 0.01 times, there are almost no hydrogen chloride bubbles in the reaction vessel, and the reaction rate is slow. When it is more than 10 times, the amount of hydrogen chloride to be recovered increases, which is uneconomical. The amount of hydrogen chloride dissolved in the liquid phase can be determined by a known method.

反応時間は、塩化水素の供給量や液相組成などによって適宜最適な条件が決定されるが、バッチプロセスの場合、通常1〜10時間、好ましくは2〜5時間である。   The optimum reaction time is appropriately determined depending on the supply amount of hydrogen chloride, the liquid phase composition, and the like, but in the case of a batch process, it is usually 1 to 10 hours, preferably 2 to 5 hours.

本反応では塩化水素の微細気泡を液相中に分散させる方法は、特に限定されず、<1>塩化水素を微細孔を介して導入する方法、<2>過飽和析出させる方法、<3>気泡を圧壊する方法、<4>乱流攪拌を用いる方法などが挙げられる。これらは単独でも、二種以上を組み合わせて用いることができる。このうち、濃度の高い塩化水素を制御された大きさの微細気泡として供給できるという点で、<1>微細孔を介して導入する方法および<2>過飽和析出させる方法が好適である。以下にそれぞれの方法を詳しく説明する。   In this reaction, the method of dispersing hydrogen chloride fine bubbles in the liquid phase is not particularly limited. <1> Method of introducing hydrogen chloride through fine pores, <2> Method of supersaturated precipitation, <3> Bubbles And a method using <4> turbulent stirring. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, <1> a method of introducing through fine pores and <2> a method of supersaturated precipitation are preferable in that hydrogen chloride having a high concentration can be supplied as fine bubbles having a controlled size. Each method will be described in detail below.

<1>塩化水素を微細孔を介して導入する方法とは、塩化水素を微細孔から反応液相中に微細気泡として供給する方法である。具体的には、ノズルの先端部に網体、細孔板、又は多孔物体などの微細孔を有する部材と取り付けて、該ノズルを通って塩化水素が微細気泡として系中に供給される。微細孔の直径の大きさは、0.05〜100μm、好ましくは0.05〜50μm、さらに好ましくは0.05〜1μmである。0.05μmより小さい場合、塩化水素の導入に大きな圧力がかかる。100μmより大きい場合、得られる気泡が大きくなる。ノズルの数は、一つでも複数であっても構わないが、気泡が合体しないような位置関係に配置するのが好ましい。ノズル先端の形状は、特に限定されず、円形状、楕円形状などが挙げられる。微細孔を有する部材の材料は、塩化水素によって腐食されない材料であればよく、特にガラスが好適である。   <1> The method of introducing hydrogen chloride through micropores is a method of supplying hydrogen chloride from the micropores into the reaction liquid phase as microbubbles. Specifically, a member having fine holes such as a net, a fine plate, or a porous object is attached to the tip of the nozzle, and hydrogen chloride is supplied into the system as fine bubbles through the nozzle. The diameter of the micropores is 0.05 to 100 μm, preferably 0.05 to 50 μm, and more preferably 0.05 to 1 μm. When it is smaller than 0.05 μm, a large pressure is applied to the introduction of hydrogen chloride. When it is larger than 100 μm, the obtained bubbles become large. Although the number of nozzles may be one or plural, it is preferable to arrange them in a positional relationship such that bubbles do not coalesce. The shape of the nozzle tip is not particularly limited, and examples thereof include a circular shape and an elliptical shape. The material of the member having fine holes may be any material that is not corroded by hydrogen chloride, and glass is particularly suitable.

<2>の過飽和析出させる方法とは、塩化水素を本ポリオールに加圧下で溶解させて反応容器に供給し、温度圧力変化により過剰溶解していた塩化水素を微細気泡として発生させる方法である。   The supersaturated precipitation method <2> is a method in which hydrogen chloride is dissolved in the present polyol under pressure and supplied to a reaction vessel, and hydrogen chloride that has been excessively dissolved due to changes in temperature and pressure is generated as fine bubbles.

<3>の気泡を圧壊する方法とは、超音波など公知の方法を用いて反応液相中の塩化水素の気泡を開裂・細分化して微小な気泡とする方法である。   The method of crushing bubbles in <3> is a method of cleaving and subdividing hydrogen chloride bubbles in a reaction liquid phase into fine bubbles using a known method such as ultrasonic waves.

<4>乱流攪拌を用いる方法とは、塩化水素の気泡が放出された液相に攪拌器を用いた噴流、旋回等の運動を与えて液/液間の剪断力によって気泡を粉砕・微細化する、或いは器壁・突起等との衝突によって気泡を粉砕・微細化する方法である。   <4> The method using turbulent agitation is a method in which the liquid phase from which hydrogen chloride bubbles are released is jetted using a stirrer, swirling, etc., and the bubbles are crushed and fined by the shear force between the liquid and liquid. Or bubbles are pulverized and refined by collision with a vessel wall / protrusion or the like.

塩化水素の微細気泡の平均直径は、通常1000μm以下、好ましくは500μm、より好ましくは1μmである。平均直径が1000μmを超えると、反応速度が低下する。微細気泡の最大直径が2000μm以下、好ましくは1000μm以下であることが望ましい。また、直径500μm以下の微細気泡の個数が全微細気泡中の50%以上であることが好ましい。なお、気泡が扁平球形である場合は、その長径を前記直径とする。   The average diameter of hydrogen chloride fine bubbles is usually 1000 μm or less, preferably 500 μm, more preferably 1 μm. When the average diameter exceeds 1000 μm, the reaction rate decreases. The maximum diameter of the fine bubbles is 2000 μm or less, preferably 1000 μm or less. The number of fine bubbles having a diameter of 500 μm or less is preferably 50% or more of all fine bubbles. In addition, when a bubble is a flat spherical shape, let the major axis be the said diameter.

微細気泡の直径は、反応容器の一部に設けた透明窓(反応容器全体が透明な場合は、任意の場所)より、写真撮影し、その写真画像を画像解析することにより求めることができる。あるいは、反応容器内の液体をサンプリングし透明な容器に封じ込め、サンプリングから1分以内に顕微鏡観察することによっても求めることができる。なお、前記透明窓は、反応容器の任意の場所に設けることができる。微細気泡の平均直径とは、写真画像内の各微細気泡の直径を計測し、それらの値を平均した値である。前記平均値を得るために計測される微細気泡の数はできるだけ多いことが望ましい。再現性の点で、無作為に選ばれた微細気泡の個数として通常10個以上、好ましくは20個以上、より好ましくは50個以上とすることが望ましい。典型的な例として、少なくとも2枚以上の写真撮影をし、各写真画像内の1000個以上の微細気泡の直径を計測し、その平均値を求める。なお、平均直径は、画像を市販されている画像処理ソフトウエアによって統計処理して算出することができる。また、微細気泡の計測下限値は、写真の解像度など装置上の問題で、通常50μmである。   The diameter of the fine bubbles can be determined by taking a photograph from a transparent window provided in a part of the reaction container (or an arbitrary place when the whole reaction container is transparent) and analyzing the photograph image. Alternatively, it can also be obtained by sampling the liquid in the reaction vessel, confining it in a transparent vessel, and observing under a microscope within 1 minute from the sampling. In addition, the said transparent window can be provided in the arbitrary places of reaction container. The average diameter of the fine bubbles is a value obtained by measuring the diameters of the fine bubbles in the photographic image and averaging the values. It is desirable that the number of fine bubbles measured to obtain the average value is as large as possible. In terms of reproducibility, the number of randomly selected fine bubbles is usually 10 or more, preferably 20 or more, more preferably 50 or more. As a typical example, at least two or more photographs are taken, the diameters of 1000 or more fine bubbles in each photographic image are measured, and the average value is obtained. The average diameter can be calculated by statistically processing an image with commercially available image processing software. The measurement lower limit of fine bubbles is usually 50 μm due to problems with the apparatus such as the resolution of photographs.

反応容器は、特に限定されず、公知の反応容器を使用することができる。また、反応方式は、特に限定されず、回分式又は連続式のいずれでもよい。工業的利用の観点から、連続式が好ましい。なお、反応容器は反応に必要な滞留時間を確保できればよく、重層な耐圧性が付与された高価な装置を用いる必要がない。   The reaction vessel is not particularly limited, and a known reaction vessel can be used. Moreover, the reaction system is not particularly limited, and may be either batch type or continuous type. From the viewpoint of industrial use, the continuous type is preferred. Note that the reaction vessel only needs to secure a residence time necessary for the reaction, and it is not necessary to use an expensive apparatus provided with multi-layer pressure resistance.

本発明の製造方法において、塩化水素を平均直径1000μm以下の微細気泡として分散させることにより極めて短時間で、クロロヒドリンを高反応率及び高選択性で製造できる。この効果の理由の詳細は不明であるが、微細気泡の単位容積あたりの表面積が極めて大きいことが理由の一つとして考えられる。つまり、気相から液相への塩化水素の溶解は、両相の界面を経て行われるので、塩化水素の気泡の表面積を大きくすることにより液相への塩化水素の溶解が大きく促進されたと推測される。よって、高い圧力でなくとも反応速度を増大させることが可能となり、安価でかつ簡便な反応装置により実施することが可能となる。なお、従来技術(特許文献1,2及び3)の条件下では、反応系中に微細気泡はほとんど発生しないと推測され、本発明の効果は得られない。   In the production method of the present invention, chlorohydrin can be produced with a high reaction rate and high selectivity in a very short time by dispersing hydrogen chloride as fine bubbles having an average diameter of 1000 μm or less. Although the details of the reason for this effect are unknown, it is considered that one of the reasons is that the surface area per unit volume of the fine bubbles is extremely large. In other words, since the dissolution of hydrogen chloride from the gas phase to the liquid phase is carried out through the interface between both phases, it is assumed that the dissolution of hydrogen chloride in the liquid phase was greatly promoted by increasing the surface area of the hydrogen chloride bubbles. Is done. Therefore, the reaction rate can be increased even when the pressure is not high, and the reaction can be carried out with an inexpensive and simple reaction apparatus. Note that, under the conditions of the prior art (Patent Documents 1, 2 and 3), it is presumed that almost no fine bubbles are generated in the reaction system, and the effect of the present invention cannot be obtained.

本発明の製造方法で得られるクロロヒドリンへの反応率及び選択率は、原料組成、反応条件などにより異なるが、典型的な場合、その反応率は90%以上、好ましくは95%以上、より好ましくは99%以上である。また、選択率は80モル%以上、好ましくは85モル%以上、より好ましくは90モル%以上である。なお、反応率及び選択率は、ガスクロマトグラフィー分析により得られる各成分のピーク面積から計算した。   The reaction rate and selectivity to chlorohydrin obtained by the production method of the present invention vary depending on the raw material composition, reaction conditions, etc., but typically the reaction rate is 90% or more, preferably 95% or more, more preferably 99% or more. The selectivity is 80 mol% or more, preferably 85 mol% or more, more preferably 90 mol% or more. The reaction rate and selectivity were calculated from the peak areas of each component obtained by gas chromatography analysis.

前記<2>の過飽和析出させる方法以外の場合においても、前述の反応工程の前には、本ポリオールへ塩化水素を吸収させる工程(以後、吸収工程という)を設けるのが好ましい。特に、本工程により、塩化水素が飽和溶解度まで溶解した飽和溶液を得ることがより好ましい。   Even in cases other than the method of <2> supersaturated precipitation, it is preferable to provide a step of absorbing hydrogen chloride into the polyol (hereinafter referred to as an absorption step) before the above-described reaction step. In particular, it is more preferable to obtain a saturated solution in which hydrogen chloride is dissolved to the saturation solubility by this step.

吸収工程における温度は、通常0〜150℃であり、好ましくは20〜100℃である。0℃より低い場合は、液相の粘度が上昇し塩化水素の溶解効率が低下してしまう。150℃より高い場合は、溶解する塩化水素の量が減って、同様に反応効率が低下してしまう。   The temperature in an absorption process is 0-150 degreeC normally, Preferably it is 20-100 degreeC. When the temperature is lower than 0 ° C., the viscosity of the liquid phase increases and the dissolution efficiency of hydrogen chloride decreases. When the temperature is higher than 150 ° C., the amount of dissolved hydrogen chloride decreases, and the reaction efficiency similarly decreases.

吸収工程は、溶媒下又は無溶媒下どちらでも構わないが、プロセスの簡略化の観点から無溶媒下が好ましい。なお、溶媒を使用する場合は、例えば、エチレンジクロライドなどを使用できる。溶媒の使用量は、反応スケールや反応装置により適宜選択される。   The absorption step may be either in a solvent or in the absence of a solvent, but is preferably in the absence of a solvent from the viewpoint of simplification of the process. In addition, when using a solvent, ethylene dichloride etc. can be used, for example. The amount of the solvent used is appropriately selected depending on the reaction scale and the reaction apparatus.

吸収工程での装置は、特に限定されず、ベンチュリー、エゼクター、ミキサー、ポンプ、吸収塔など公知のものが使用される。例えば、吸収塔として、充填塔、スプレー塔、気泡塔、ぬれ壁塔などが挙げられる。また、吸収工程と反応工程を同一の反応容器で実施しても構わない。吸収工程は、回分式でも、連続式でも可能であるが、連続式が工業的に有利である。   The apparatus in an absorption process is not specifically limited, Well-known things, such as a venturi, an ejector, a mixer, a pump, an absorption tower, are used. Examples of the absorption tower include a packed tower, a spray tower, a bubble tower, and a wet wall tower. Moreover, you may implement an absorption process and a reaction process with the same reaction container. The absorption process can be batch-wise or continuous, but the continuous method is industrially advantageous.

吸収工程の圧力・温度条件下における塩化水素の飽和溶解度が、反応工程の圧力・温度条件下における塩化水素の飽和溶解度よりも高くなるように諸条件を選択することが望ましい。本条件を具備することにより、本工程において溶解していた塩化水素が、反応工程で微細気泡としてあらわれやすくなる。   It is desirable to select various conditions so that the saturated solubility of hydrogen chloride under the pressure and temperature conditions in the absorption process is higher than the saturated solubility of hydrogen chloride under the pressure and temperature conditions in the reaction process. By having this condition, the hydrogen chloride dissolved in this step is likely to appear as fine bubbles in the reaction step.

本発明では、必要に応じて、吸収工程後に得られた液相を加圧・加熱する工程を含んでいてもよい。加圧圧力は、通常0.1〜1.0MPa(絶対圧)、好ましくは0.2〜0.6MPa(絶対圧)である。反応工程の圧力よりも高いことが望ましい。加圧方法は、ポンプなど公知の方法を用いることができる。加熱温度は、通常30〜150℃、好ましくは80〜120℃である。なお、前記加熱条件下でも塩化水素の飽和状態を保てる圧力に加圧することが望ましい。   In this invention, the process of pressurizing and heating the liquid phase obtained after the absorption process may be included as needed. The pressurizing pressure is usually 0.1 to 1.0 MPa (absolute pressure), preferably 0.2 to 0.6 MPa (absolute pressure). Desirably higher than the pressure in the reaction process. As the pressurizing method, a known method such as a pump can be used. The heating temperature is usually 30 to 150 ° C, preferably 80 to 120 ° C. In addition, it is desirable to pressurize to the pressure which can maintain the saturated state of hydrogen chloride under the heating conditions.

本発明では、必要に応じて、反応工程で得られた反応液の一部を取り出し、吸収工程に循環させる工程を含んでいてもよい。循環される反応液の量は、実施スケールや反応装置などにより適宜選択されるが、通常、反応工程で得られた反応液100質量部に対して、1〜90質量部、好ましくは10〜50質量部である。循環される反応液の温度は、通常0〜150℃、好ましくは20〜120℃である。循環される反応液の吸収工程への供給速度は、実施スケールや反応装置などにより適宜選択される。反応液を循環させることにより、反応工程での塩化水素の利用率を増大させることができる。   In the present invention, if necessary, a part of the reaction solution obtained in the reaction step may be taken out and circulated to the absorption step. The amount of the reaction liquid to be circulated is appropriately selected depending on the implementation scale, the reaction apparatus, and the like. Part by mass. The temperature of the circulated reaction solution is usually 0 to 150 ° C, preferably 20 to 120 ° C. The supply speed of the circulated reaction liquid to the absorption step is appropriately selected depending on the implementation scale, the reaction apparatus, and the like. By circulating the reaction solution, the utilization rate of hydrogen chloride in the reaction step can be increased.

本発明では、必要に応じて、反応工程で得られた反応液から未反応の塩化水素を回収し、吸収工程で再利用する工程を含んでいてもよい。反応液から塩化水素を回収する方法は、特に限定されず、蒸留、抽出など公知の方法を用いることができる。例えば、反応液の加熱などにより溶解している未反応の塩化水素を回収することができる。塩化水素の回収・再利用ができれば、廃棄コストが抑えられるとともに環境負荷低減に繋がる。   In this invention, the process of collect | recovering unreacted hydrogen chloride from the reaction liquid obtained at the reaction process as needed, and reusing at an absorption process may be included. The method for recovering hydrogen chloride from the reaction solution is not particularly limited, and known methods such as distillation and extraction can be used. For example, unreacted hydrogen chloride dissolved by heating the reaction solution can be recovered. If hydrogen chloride can be recovered and reused, disposal costs can be reduced and the environmental burden can be reduced.

反応液から目的物であるクロロヒドリンを回収する方法は、特に限定されず、蒸留、溶媒抽出など公知の方法を用いることができる。特に、蒸留操作が好ましい。蒸留塔の種類は、特に限定されないが、例えば、充填塔、棚段塔などが挙げられる。また、蒸留は、バッチ式、連続式のいずれでもよいが、工業的には連続式が好ましい。   The method for recovering the target chlorohydrin from the reaction solution is not particularly limited, and known methods such as distillation and solvent extraction can be used. In particular, a distillation operation is preferred. Although the kind of distillation tower is not specifically limited, For example, a packed tower, a plate tower, etc. are mentioned. The distillation may be either a batch type or a continuous type, but a continuous type is preferred industrially.

得られたクロロヒドリンは、必要に応じて、蒸留、晶析、抽出などの一般的な方法により、さらに精製して高純度とすることができる。   The obtained chlorohydrin can be further purified to a high purity by a general method such as distillation, crystallization, or extraction, if necessary.

本発明の製造プロセスを、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一態様を示すプロセス概略図である。なお、本発明はこれに限定されるものではない。   The manufacturing process of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process schematic illustrating one embodiment of the present invention. Note that the present invention is not limited to this.

出発物である本ポリオールをライン1から、塩化水素をライン2Aから塩化水素吸収塔Aに連続的に供給する。塩化水素を含む本ポリオールを塩化水素吸収塔の塔底液としてライン3より抜き出す。ライン4より触媒を供給して本ポリオールと混合させ、吸収液ポンプで反応塔Bへライン5より供給する。反応塔Bにはライン2Bから塩化水素が供給される。この際、ノズルを選択して塩化水素の微細気泡を発生させ反応を行う。反応終了後、反応液の一部はライン6より塩化水素吸収塔へ循環される。また、反応液はライン7で塩化水素回収塔に供給され、過剰な塩化水素は塔頂のライン8から抜き出され塩化水素吸収塔で再利用される。過剰な塩化水素が除かれた反応液は、ライン9より蒸留塔へ供給される。目的物であるクロロヒドリンはライン10より留出させる。一方、蒸留残渣はライン11より抜き出される。   The starting polyol is continuously fed from line 1 and hydrogen chloride from line 2A to hydrogen chloride absorption tower A. This polyol containing hydrogen chloride is withdrawn from line 3 as the bottom liquid of the hydrogen chloride absorption tower. A catalyst is supplied from the line 4 and mixed with the present polyol, and supplied from the line 5 to the reaction tower B by an absorption liquid pump. Hydrogen chloride is supplied to the reaction tower B from the line 2B. At this time, the nozzle is selected to generate hydrogen chloride fine bubbles to carry out the reaction. After completion of the reaction, a part of the reaction solution is circulated from the line 6 to the hydrogen chloride absorption tower. The reaction liquid is supplied to the hydrogen chloride recovery tower through line 7 and excess hydrogen chloride is extracted from line 8 at the top of the tower and reused in the hydrogen chloride absorption tower. The reaction liquid from which excess hydrogen chloride has been removed is supplied from line 9 to the distillation column. The target chlorohydrin is distilled from line 10. On the other hand, the distillation residue is extracted from the line 11.

図2は、本発明の別の態様を示すプロセス概念図である。図2においては、図1の塩化水素吸収塔がなく塩化水素がポンプPの直前で本ポリオールと混合され圧縮される。この状態では高圧であるため、塩化水素は本ポリオールに常圧での飽和濃度以上に溶解する。ライン5から低圧の反応容器Bに導入された本ポリオールは、塩化水素が過飽和であるので反応容器B中で微細な気泡として析出する。   FIG. 2 is a process conceptual diagram showing another embodiment of the present invention. In FIG. 2, there is no hydrogen chloride absorption tower of FIG. 1, and hydrogen chloride is mixed with the present polyol and compressed immediately before the pump P. In this state, since the pressure is high, hydrogen chloride is dissolved in the polyol at a saturation concentration or higher at normal pressure. The polyol introduced into the low-pressure reaction vessel B from the line 5 is precipitated as fine bubbles in the reaction vessel B because hydrogen chloride is supersaturated.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により制約されるものでない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited by these examples.

例1〜6については、次に示す装置で実施した。攪拌器、温度計、圧力計、液相への塩化水素吹き込みノズル、圧力調節弁、液相サンプリングノズルを備えた1Lの硝子製オートクレーブを用いた。オートクレーブ外面にはヒーターが取り付けられている。反応温度は、温度制御器のヒーター電流により制御した。反応圧力は、手動で圧力調節弁により制御した。塩化水素吹き込みノズルと液化塩化水素ボンベ(純度99.7%以上)をつなぎ、中間に塩化水素用ローターメーター及びニードル弁を取り付け、ニードル弁を調節することにより塩化水素の供給量を制御した。塩化水素吹き込みノズルの先端には多孔質ガラスを装着した。また、反応途中に液相サンプリングノズルより適宜反応液を採取した。   About Examples 1-6, it implemented with the apparatus shown next. A 1 L glass autoclave equipped with a stirrer, thermometer, pressure gauge, hydrogen chloride blowing nozzle into the liquid phase, pressure control valve, and liquid phase sampling nozzle was used. A heater is attached to the outer surface of the autoclave. The reaction temperature was controlled by the heater current of the temperature controller. The reaction pressure was controlled manually by a pressure control valve. A hydrogen chloride blowing nozzle and a liquefied hydrogen chloride cylinder (purity 99.7% or more) were connected, a hydrogen chloride rotor meter and a needle valve were installed in the middle, and the supply amount of hydrogen chloride was controlled by adjusting the needle valve. Porous glass was attached to the tip of the hydrogen chloride blowing nozzle. In addition, a reaction solution was appropriately collected from the liquid phase sampling nozzle during the reaction.

例1
グリセリン(純度99.9%)300g及び酢酸6gをオートクレーブに仕込み、密閉し、攪拌器を稼動させた。塩化水素を4Nl/minで1時間導入し、塩化水素の飽和溶液を得た。塩化水素の導入を一時停止し、反応容器内の圧力を0.15MPa(絶対圧)に調節し、30分間で反応容器内の温度を100℃まで上げた。温度が100℃まで達したら、再び塩化水素を4Nl/minで導入した。なお、この時点を反応開始時として、所定時間ごとに液相サンプリングノズルより反応液を採取して、ガスクロマトグラフィーによりグリセリンの反応率、及び目的物である1,3−ジクロロ−2−プロパノール及び2,3−ジクロロ−1−プロパノールへの選択率を分析した。また、オートクレーブの外から写真撮影し、画像解析を行い反応容器に導入される塩化水素の気泡を測定したところ、気泡の直径は50〜1000μmで、平均直径は700μmであった。反応率、選択率をそれぞれ表1、表2に示す。
Example 1
300 g of glycerin (purity 99.9%) and 6 g of acetic acid were charged into an autoclave and sealed, and the stirrer was operated. Hydrogen chloride was introduced at 4 Nl / min for 1 hour to obtain a saturated solution of hydrogen chloride. The introduction of hydrogen chloride was temporarily stopped, the pressure in the reaction vessel was adjusted to 0.15 MPa (absolute pressure), and the temperature in the reaction vessel was raised to 100 ° C. in 30 minutes. When the temperature reached 100 ° C., hydrogen chloride was again introduced at 4 Nl / min. In addition, the reaction liquid is sampled from the liquid phase sampling nozzle every predetermined time with this time as the start of the reaction, and the reaction rate of glycerin and 1,3-dichloro-2-propanol which is the target substance by gas chromatography and The selectivity to 2,3-dichloro-1-propanol was analyzed. Moreover, when a photograph was taken from the outside of the autoclave, image analysis was performed and hydrogen chloride bubbles introduced into the reaction vessel were measured, the bubbles had a diameter of 50 to 1000 μm and an average diameter of 700 μm. The reaction rate and selectivity are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

例2
塩化水素の供給量を6Nl/minとした以外は例1と同様の条件で各操作を実施した。塩化水素の気泡の直径は、50〜1000μmで、平均直径は400μmであった。反応率、選択率をそれぞれ表1、表2に示す。
Example 2
Each operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the supply amount of hydrogen chloride was 6 Nl / min. The hydrogen chloride bubbles had a diameter of 50 to 1000 μm and an average diameter of 400 μm. The reaction rate and selectivity are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

例3
塩化水素の供給量を6Nl/minとし、反応圧力を0.2MPa(絶対圧)とした以外は例1と同様の条件で各操作を実施した。塩化水素の気泡の直径は、50〜1000μmで、平均直径は400μmであった。反応率、選択率をそれぞれ表1、表2に示す。
Example 3
Each operation was performed under the same conditions as in Example 1 except that the supply amount of hydrogen chloride was 6 Nl / min and the reaction pressure was 0.2 MPa (absolute pressure). The hydrogen chloride bubbles had a diameter of 50 to 1000 μm and an average diameter of 400 μm. The reaction rate and selectivity are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

例4
塩化水素の飽和溶液を得る操作を終了した時点で攪拌器を停止し、攪拌器を再起動することなく反応を実施した以外は例3と同様の条件で各操作を実施した。塩化水素の気泡の直径は、50〜1000μmで、平均直径は500μmであった。反応率、選択率をそれぞれ表1、表2に示す。
Example 4
When the operation for obtaining a saturated solution of hydrogen chloride was completed, the stirrer was stopped, and each operation was performed under the same conditions as in Example 3 except that the reaction was performed without restarting the stirrer. The hydrogen chloride bubbles had a diameter of 50 to 1000 μm and an average diameter of 500 μm. The reaction rate and selectivity are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

例5
塩化水素吹き込みノズルに多孔質ガラスを装着せずに例2と同様の条件で各操作を実施した。塩化水素の気泡の直径は、500〜8000μmで、平均直径は4000μmであった。反応率、選択率をそれぞれ表1、表2に示す。
Example 5
Each operation was carried out under the same conditions as in Example 2 without attaching porous glass to the hydrogen chloride blowing nozzle. The hydrogen chloride bubbles had a diameter of 500 to 8000 μm and an average diameter of 4000 μm. The reaction rate and selectivity are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

例6
塩化水素吹き込みノズルに多孔質ガラスを装着せずに例3と同様の条件で各操作を実施した。塩化水素の気泡の直径は、500〜5000μmで、平均直径は3000μmであった。反応率、選択率をそれぞれ表1、表2に示す。
Example 6
Each operation was carried out under the same conditions as in Example 3 without attaching porous glass to the hydrogen chloride blowing nozzle. The hydrogen chloride bubbles had a diameter of 500 to 5000 μm and an average diameter of 3000 μm. The reaction rate and selectivity are shown in Table 1 and Table 2, respectively.

表1(反応率)

Figure 2010241689

反応率は、グリセリン及び反応中間体のモノクロロプロパノール消失量から求めた。なお、表中−印は測定していないことを意味する。 Table 1 (Reaction rate)
Figure 2010241689

The reaction rate was calculated | required from the monochloropropanol disappearance amount of glycerol and the reaction intermediate. In the table, “-” means that measurement was not performed.

表2(選択率)

Figure 2010241689

選択率はグリセリンが目的物である1,3−ジクロロ−2−プロパノールまたは2,3−ジクロロ−1−プロパノールに転換された割合(モル%)を表している。なお、表中−印は測定していないことを意味する。 Table 2 (selectivity)
Figure 2010241689

The selectivity represents a ratio (mol%) in which glycerin is converted into 1,3-dichloro-2-propanol or 2,3-dichloro-1-propanol which is the target product. In the table, “-” means that measurement was not performed.

表1及び表2で、例1〜4が示すように非常に短時間で、かつ高選択率に目的物であるクロロヒドリンを得ることができた。塩化水素の微細気泡の平均直径が大きい例5及び6においても、反応は進行するも長時間を要し、また選択率も低い。   In Tables 1 and 2, as shown in Examples 1 to 4, it was possible to obtain chlorohydrin which was the target product in a very short time and with high selectivity. In Examples 5 and 6 in which the average diameter of hydrogen chloride fine bubbles is large, the reaction proceeds but takes a long time, and the selectivity is low.

5Lの硝子製オートクレープにグリセリン(純度99.9%)2,000g及び酢酸40gを仕込み、密閉し、攪拌器及びポンプを稼動させた。5Lのオートクレープはジャケットにて冷却し、内容液温度を30℃にコントロールした。ポンプを稼動させ、塩化水素をポンプ吸入より20Nl/minの流速で1時間導入した。5Lオートクレープ内の圧力は圧力調節弁にて0.6MPa(絶対圧)に調整した。塩化水素を溶解させたグリセリンを、予め塩化水素で0.6MPa(絶対圧)に加圧してある1Lのオートクレープ(透明で内部が目視できる)に、圧力を0.6MPa(絶対圧)に保ちながら、ポンプで約700ml送液した。送液が完了後、圧力を0.6MPa(絶対圧)に保ちながら、1Lオートクレープの内容液の温度を1時間で100℃まで上げた。温度が100℃に達したら、圧力を気層部に設けた圧力調節弁を用い、2時間で0.3MPa(絶対圧)まで下げた。このとき発生した微細気泡を1Lオートクレープの外から写真撮影し、画像解析を行い測定したところ、気泡の直径は50μm以下であった。さらに、温度100℃、圧力0.3MPaの状態で2時間反応させた後にガスクロマトグラフィーによりグリセリンの反応率及び目的物である1,3−ジクロロ−2−プロパノールまたは2,3−ジクロロ−1−プロパノールの選択率を測定したところ、反応率は99.9%、選択率は93.1%であった。   Into a 5 L glass autoclave, 2,000 g of glycerin (purity 99.9%) and 40 g of acetic acid were charged, sealed, and a stirrer and a pump were operated. The 5 L autoclave was cooled with a jacket, and the content liquid temperature was controlled at 30 ° C. The pump was operated, and hydrogen chloride was introduced from the pump suction at a flow rate of 20 Nl / min for 1 hour. The pressure in the 5 L autoclave was adjusted to 0.6 MPa (absolute pressure) with a pressure control valve. Maintain the pressure at 0.6 MPa (absolute pressure) in a 1 liter autoclave (transparent and visible inside) in which glycerin in which hydrogen chloride is dissolved is previously pressurized to 0.6 MPa (absolute pressure) with hydrogen chloride. However, about 700 ml of liquid was fed with a pump. After completion of liquid feeding, the temperature of the content liquid of the 1 L autoclave was raised to 100 ° C. in 1 hour while maintaining the pressure at 0.6 MPa (absolute pressure). When the temperature reached 100 ° C., the pressure was reduced to 0.3 MPa (absolute pressure) in 2 hours using a pressure control valve provided in the gas layer. The microbubbles generated at this time were photographed from the outside of the 1 L autoclave and analyzed by image analysis. The diameter of the bubbles was 50 μm or less. Furthermore, after reacting at a temperature of 100 ° C. and a pressure of 0.3 MPa for 2 hours, the reaction rate of glycerin and 1,3-dichloro-2-propanol or 2,3-dichloro-1- When the selectivity of propanol was measured, the reaction rate was 99.9% and the selectivity was 93.1%.

本発明により、安価かつ簡便な反応装置を用いて安全かつ効率よくクロロヒドリンを工業的に製造することができる。特に、本発明では圧力の低い塩化水素を使用できるため、大型で重層な耐圧装置を使用する必要がなく、建設コストの観点から好ましい。   According to the present invention, chlorohydrin can be industrially produced safely and efficiently using an inexpensive and simple reaction apparatus. In particular, in the present invention, since hydrogen chloride having a low pressure can be used, it is not necessary to use a large and multi-layer pressure-resistant device, which is preferable from the viewpoint of construction cost.

図1は、本発明の一態様を示すプロセス概略図である。FIG. 1 is a process schematic illustrating one embodiment of the present invention. 図2は、本発明の別の態様を示すプロセス概略図である。FIG. 2 is a process schematic illustrating another aspect of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

A.塩化水素吸収塔
B.反応塔
C.塩化水素回収塔
D.蒸留塔
P.加圧設備(吸収液ポンプ)
1.本ポリオール供給ライン
2.塩化水素供給ライン
2A.塩化水素吸収塔への塩化水素供給ライン
2B.反応塔への塩化水素供給ライン
3.塩化水素吸収溶液抜き出しライン
4.触媒供給ライン
5.反応塔供給ライン
6.反応液循環ライン
7.塩化水素回収塔供給ライン
8.塩化水素循環ライン
9.蒸留塔供給ライン
10.クロロヒドリン回収ライン
11.残渣抜き出しライン
A. Hydrogen chloride absorption tower B. Reaction tower C.I. Hydrogen chloride recovery tower Distillation tower P.I. Pressurization equipment (absorption liquid pump)
1. Polyol supply line 2. Hydrogen chloride supply line 2A. Hydrogen chloride supply line 2B. To the hydrogen chloride absorption tower. Hydrogen chloride supply line to reaction tower 3. Hydrogen chloride absorbing solution extraction line 4. Catalyst supply line 5. Reaction tower supply line 6. Reaction liquid circulation line 7. Hydrogen chloride recovery tower supply line 8. Hydrogen chloride circulation line 9. Distillation Tower supply line 10. Chlorohydrin recovery line 11. Residue extraction line

Claims (9)

水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素と塩化水素とを液相で反応させて前記炭化水素の水酸基を塩素に置換するクロロヒドリンの製造方法であって、前記液相中に前記塩化水素を平均直径1000μm以下の微細気泡として分散させるクロロヒドリンの製造方法。   A method for producing chlorohydrin, comprising reacting a hydrocarbon having 2 or more hydroxyl groups with 2 to 4 carbon atoms and hydrogen chloride in a liquid phase to replace the hydroxyl group of the hydrocarbon with chlorine, wherein the chloride is added in the liquid phase. A method for producing chlorohydrin in which hydrogen is dispersed as fine bubbles having an average diameter of 1000 μm or less. 前記液相が、塩化水素の飽和溶液である請求項1記載のクロロヒドリンの製造方法。   The method for producing chlorohydrin according to claim 1, wherein the liquid phase is a saturated solution of hydrogen chloride. 前記水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素が、グリセリン又はモノクロロプロパンジオールであることを特徴とする請求項1又は2に記載のクロロヒドリンの製造方法。   The method for producing chlorohydrin according to claim 1 or 2, wherein the C2-C4 hydrocarbon having two or more hydroxyl groups is glycerin or monochloropropanediol. 前記クロロヒドリンが1,3−ジクロロ−2−プロパノールであることを特徴とする請求項3に記載のクロロヒドリンの製造方法。   The method for producing chlorohydrin according to claim 3, wherein the chlorohydrin is 1,3-dichloro-2-propanol. 前記反応を、触媒存在下で行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のクロロヒドリンの製造方法。   The method for producing chlorohydrin according to any one of claims 1 to 4, wherein the reaction is performed in the presence of a catalyst. 前記塩化水素を、微細孔を介して液相中に導入することにより分散させることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のクロロヒドリンの製造方法。   The method for producing chlorohydrin according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrogen chloride is dispersed by introducing it into the liquid phase through fine pores. 前記塩化水素を、前記水酸基を2つ以上有する炭素数2〜4の炭化水素に加圧下で溶解させて反応容器に供給し、反応容器中で析出させることにより、前記液相中に分散させることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のクロロヒドリンの製造方法。   Dissolving the hydrogen chloride in the liquid phase by dissolving it in a C2-C4 hydrocarbon having two or more hydroxyl groups under pressure, supplying it to a reaction vessel, and precipitating it in the reaction vessel The method for producing chlorohydrin according to any one of claims 1 to 6. 前記微細気泡に含まれる塩化水素は、液相に溶解している塩化水素の0.01〜10倍であることを特徴とする請求項1〜7に記載のクロロヒドリンの製造方法。   The method for producing chlorohydrin according to claim 1, wherein hydrogen chloride contained in the fine bubbles is 0.01 to 10 times the hydrogen chloride dissolved in the liquid phase. 反応後の溶液から塩化水素を回収して再利用する工程を有することを特徴とする請求項1〜8に記載のクロロヒドリンの製造方法。   The method for producing chlorohydrin according to claim 1, further comprising a step of recovering and reusing hydrogen chloride from the solution after the reaction.
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