JP2011506628A - エチレン−ブチレンコポリマーの製造のための統合された方法、エチレン−ブチレンコポリマー及び再生可能な天然原料から供給されるエチレン及びコモノマーとしての1−ブチレンの使用 - Google Patents
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Abstract
Description
あらかじめ得たサトウキビジュースを、ろ過、ケーキ洗浄及びpH調節した後、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)の接種材料と一緒にバッチ式で発酵槽へ供給した。発酵の終了後、エタノールを含有する発酵させたマストが生成され、これは7重量%のエタノールを含有していた。前記マストの蒸留後、92.8重量%の濃度を有するエタノールを得た。
あらかじめ得た同じサトウキビジュースを、ろ過、ケーキ洗浄及びpH調節の段階後、クロストリジウム・アセトブチリクム(Clostridium acetobutylicum)の接種材料と一緒にバッチ式で発酵槽へ供給した。発酵の終了後、1.2重量%の1−ブタノール、0.6重量%のアセトン及び0.2重量%のエタノールを含有する発酵させたマストが生成され、それを蒸留して99%の1−ブタノールを得た。
n−ヘキサン及びチーグラーナッタ触媒40mg、Al/Tiモル比400のトリエチルアルミニウム(TEAL)及びプロパン600mLによって形成された懸濁液を4リットルのステンレス鋼反応器へ移した。その後、温度を60℃まで上げ、プロパンの追加量1000mLを供給した。直後に、温度を75℃に調節し、次いで反応器に段階Aからのエチレンを700kPa(7bar)において;段階Bからの1−ブチレン300mL及び300kPa(3bar)の水素を供給した。重合は3時間行い、その間エチレンの分圧を一定に保った。こうして得られたコポリマーを60℃のオーブン中で乾燥し、続いてこれを分析し、ASTM D 6866−06技術規格によって100%再生可能な炭素源からの炭素を含有すると認定された。こうして得られたコポリマーを流動性指数(FI)及び密度に関してそれぞれASTM D−1238及びASTM D−1505技術規格によって解析した。組み込まれたブチレンの含有量を赤外線分光法によって波長770cm−1のブチレンに特徴的な吸収帯を通じて図3に示す通り決定した。
1 粉砕又は拡散及びろ過装置
2 槽
3 槽(複数)
4 蒸留装置
5 蒸留装置
6 脱水反応器
7 脱水素化反応器
8 直接合成反応器
9 蒸留装置
10 二量体化反応器
11 異性化反応器
12 アルドール縮合反応器
13 脱水反応器
14 水素化反応器
15 脱水反応器
16 蒸留装置
17 異性化反応器
18 重合反応器
19 廃液処理装置
20 脱水反応器
21 蒸留装置
22 異性化反応器
23 蒸留装置
共重合工程フローチャートに対する入口流れ及び出口流れ
1a サトウキビ
1b 水
2a サトウキビジュース
2b サトウキビジュース流れ
2c サトウキビジュース流れ
3a 発酵させたマスト
3b 発酵させたマスト
3b 発酵させたマスト
4a エタノール流れ
5a エタノール流れ
5b エタノール流れ
5c エタノール流れ
6a エチレン流れ
6b エチレン流れ
6c エチレン流れ
6d エチレン流れ
6e 他の生成物
6f 他の生成物
6g 未反応エタノール流れ
7a 2−ブチレン異性体(大部分)流れ
7b 2−ブチレン異性体流れ
7c 他の生成物
7d 他の生成物
8a 1−ブチレン流れ
8b 1−ブチレン及び2−ブチレン異性体混合物流れ
8c 1−ブチレン流れ
8e 2−ブチレン異性体流れ
8f 1−ブチレン及び2−ブチレン異性体混合物流れ
9a アセトアルデヒド流れ
9b 3−ヒドロキシ−ブタナール流れ
9c クロトンアルデヒド流れ
9d 1−ブタノール流れ
9e 1−ブタノール流れ
9f 1−ブタノール流れ
9g 1−ブタノール流れ
9h 未反応1−ブタノール流れ
10a 1−ブチレン、シス−2−ブチレン及びトランス−2−ブチレン混合物流れ
11a エチレン−1−ブチレンコポリマー
12a サトウキビ殻
12b Vinhoto
13a 処理された廃液
14a 触媒
15a 水
15b 水
15c アセトン及びエタノール流れ
16a エタノール及び1−ブタノール混合物流れ
16b 未反応エタノール及び1−ブタノール混合物流れ
17a エチレン及びブチレン異性体混合物流れ
18a 水
21a 2−ブチレン異性体流れ
21b 1−ブチレン及び2−ブチレン異性体混合物流れ
21c エチレン及び1−ブチレン混合物流れ
Claims (21)
- a)植物源原料(1a)の抽出及び加工によって糖類(2a)を生成する工程と、
b)糖類流れ(2b)をエタノールを生成するマスト発酵条件下の槽(2)へ供給する工程と、
c)エタノールを含有する発酵させたマスト流れ(3a)の蒸留装置(4)におけるエタノール(4a)の分離のための蒸留工程と、
d)蒸留装置(9)において精製されて反応器(18)へ供給されるエチレン(6b又は6c)を生成するエチレン流れ(6a)を得るための、エタノール流れ(4a又は5a)の脱水反応器(6)におけるエタノールの脱水工程と
を含み、さらに
e)アセトアルデヒド流れ(9a)を得るための、エタノール流れ(4a)の一部分(5b)の脱水素化反応器(7)における脱水素化の工程、及び/又は任意選択的に、1−ブタノール流れ(9e)を直接得るための、エタノール流れ(4a)の一部分(5c)を直接合成反応器(8)へ供給する工程と、
f)3−ヒドロキシ−ブタナールの出口流れ(9b)を得るための、脱水素化反応器(7)からのアセトアルデヒド流れ(9a)の縮合反応器(12)におけるアルドール縮合工程と、
g)クロトンアルデヒド出口流れ(9c)を得るための、縮合反応器(12)からの3−ヒドロキシブタナール(9b)の脱水反応器(13)における脱水工程と、
h)1−ブタノール(9d)を得るための、脱水反応器(13)からのクロトンアルデヒド(9c)の水素化反応器(14)における水素化工程と、
i)任意選択的に、糖類流れ(2c)を1−ブタノール生成マスト発酵条件下の槽(3)へ供給する工程と、
j)1−ブタノール(9g)を分離するための、1−ブタノールを含有する発酵させたマスト流れ(3b)の蒸留装置(5)における蒸留工程と、
k)ブチレン異性体混合物(10a)を得るための、工程e)からの1−ブタノール流れ(9e)からの、及び/又は工程h)からの1−ブタノール流れ(9d)からの、及び/又はこれらの混合物(9f)からの、及び/又は1−ブタノールリサイクル流れ(9h)からの1−ブタノールの脱水反応器(15)における脱水工程と、
l)1−ブチレン流れ(8c)、脱水反応器(15)へ戻る未反応1−ブタノールリサイクル流れ(9h)及び2−ブチレン異性体流れ(7b)を生じる、脱水反応器(15)からのブチレン異性体混合物流れ(10a)の蒸留装置(16)における蒸留工程と、
m)1−ブチレン及び蒸留装置(16)へ戻る2−ブチレン異性体混合物流れ(8b)を得るための、2−ブチレン異性体流れ(7b)の異性化反応器(17)における異性化工程と、
n)再生可能な天然由来の炭素100%を有するエチレン−ブチレンコポリマー(11a)を得るための、エチレン流れ(6b又は6c)からのエチレンと、1−ブチレン流れ(8c)からの1−ブチレンとの重合反応器(18)における重合工程と
を統合された方法で含む、1−ブチレンがコモノマーであり、エタノール及びブタノールが原料であり、これらが植物を供給源とする材料から、それらから抽出された糖類の発酵を経て得られる、エチレン−ブチレンコポリマーの製造のための統合された方法。 - 請求項1に記載の工程(a)、(b)、(c)、(i)及び(j)を含み、
k)エチレン及びブチレン混合物(17a)を得るための、エタノール(4a)流れ及び1−ブタノール(9g)流れからのアルコール混合物(16a)からのエタノール及び1−ブタノールの、脱水反応器(20)における同時脱水工程と、
l)工程k)からのエチレン、1−ブチレン及び2−ブチレン異性体混合物(17a)の蒸留装置(21)における、第1のエチレン及び1−ブチレン混合物流れ(21c)、第2の2−ブチレン異性体流れ(21a)並びに第3の未反応のエタノール及び脱水反応器(20)へ戻る1−ブタノールリサイクル流れ(16b)を供給する蒸留工程と、
m)1−ブチレン及び蒸留装置(21)へ戻る2−ブチレン異性体流れ(21b)を得るための、2−ブチレン異性体流れ(21a)の異性化反応器(22)における異性化工程と、
n)再生可能な天然由来の炭素100%を有するエチレン−ブチレンコポリマー(11a)を得るためのエチレン及び流れ(21c)からの1−ブチレンの重合反応器(18)における重合工程と
が続く、1−ブチレンがコモノマーであり、エタノール及びブタノールが原料であり、これらが植物を供給源とする材料から、それらから抽出された糖類の発酵を経て得られる、エチレン−ブチレンコポリマーの製造のための統合された方法。 - a)植物を供給源とする原料(1a)の抽出及び加工によって糖類(2a)を生成する工程と、
b)糖類流れ(2a)をエタノールを生成するマスト発酵条件下の槽(2)へ供給する工程と、
c)エタノール(4a)を分離するためのエタノールを含有する発酵させたマスト流れ(3a)の蒸留装置(4)における蒸留工程と、
d)反応器(18)へ供給されるエチレン(6b又は6c)を得るために蒸留装置(9)において精製されるエチレン流れ(6a)を得るための、エタノール流れ(4a又は5a)からのエタノールの脱水反応器(6)における脱水工程と
を含み、
e)1−ブチレン及び2−ブチレン異性体混合物(7a)を得るための、工程d)からのエチレン流れ(6b)の一部分(6d)の二量体化反応器(10)における二量体化工程と、
f)1−ブチレン流れ(8a)及び2−ブチレン異性体流れ(8e)を得るための、1−ブチレン及び2−ブチレン異性体混合物(7a)の蒸留装置(23)における蒸留工程と、
g)1−ブチレン及び蒸留装置(23)へ戻る2−ブチレン異性体流れ(8f)を得るための、2−ブチレン異性体流れ(8e)の異性化反応器(11)における異性化工程と、
h)再生可能な天然由来の炭素100%を有するエチレン−ブチレンコポリマー(11a)を得るための、工程d)からのエチレン流れ(6d)の他の部分(6c)からのエチレン及び工程f)からの1−ブチレン流れ(8a)からの1−ブチレンの重合反応器(18)における重合工程と
を統合された方法で含む、1−ブチレンがコモノマーであり、エタノールが原料であり、これが植物を供給源とする材料から、それらから抽出された糖類の発酵を経て得られる、エチレン−ブチレンコポリマーの製造のための統合された方法。 - 前記糖類(2a)が、溶解された糖類、加水分解されたデンプン又は加水分解されたリグノセルロース成分及びこれらの混合物である、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。
- エタノール(4a)を得るために、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)酵母が糖類(2b)の発酵において使用される、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。
- 糖類(2b)の槽(2)における発酵を含むエタノール(4a)を得る工程、及び続く蒸留装置(4)における発酵させたマスト(3a)の蒸留が、水:エタノールのモル比が、前記工程において、脱水反応器(6)への必要とされる供給のモル比と同等となるように調節される、請求項1又は3に記載の方法。
- ブタノール(9d)を得るための糖類(2c)の発酵においてクロストリジウム(Clostridium)gender細菌の種が使用される、請求項1又は2に記載の方法。
- エタノール(4a又は5a)又はエタノール及び1−ブタノールの混合物(16a、16b)の脱水工程が、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト及び他の金属酸化物触媒の存在下で、180℃〜600℃、好ましくは300℃〜500℃にわたる温度において断熱又は等温の、流動床又は固定床において行われる、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。
- 糖類(2c)の槽(3)における発酵及び蒸留装置(5)から、及び/又は反応器(8)における直接合成工程からの流れ(9f)から、及び/又は反応器(14)における水素化工程から、及び蒸留装置(15)からのリサイクル流れ(9h)から得られた1−ブタノール(9g)の脱水工程が、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト及び他の金属酸化物触媒の存在下で、0.1〜60秒で変化する滞留時間及び150℃〜380℃にわたる温度で、断熱又は等温で、流動床又は固定床の反応器において行われる、請求項1に記載の方法。
- 1−ブタノール(9f、9g、9h)の脱水工程が、1〜30秒の滞留時間、250℃〜370℃にわたる温度において行われる、請求項1又は9に記載の方法。
- 流れ(8e、7b又は21a)からの2−ブチレンの異性化反応器(11、17又は22)における異性化工程が、水素又は塩基性触媒又はゼオライトの存在下において行われる、請求項1から3までのいずれか一項に記載の方法。
- 流れ(6d)からのエチレンの二量体化反応器(10)における二量体化工程が、ニッケル錯体の存在下において行われ、蒸留装置(23)における蒸留及び異性化反応器(11)における流れ(8e)からの2−ブチレンの異性化がこれに続く、請求項3に記載の方法。
- コモノマーとして1−ブチレンを用いるエチレン及び1−ブチレンの重合が、溶液中で重合反応器(18)において105℃〜300℃にわたる温度で、チーグラーナッタ触媒又はメタロセン触媒の存在下で行われる、請求項1から12までのいずれか一項に記載の方法。
- コモノマーとして1−ブチレンを用いるエチレン及び1−ブチレンの重合が、懸濁液中で重合反応器(18)において50℃〜100℃にわたる温度で、チーグラーナッタ触媒又はメタロセン触媒の存在下で行われる、請求項1から12までのいずれか一項に記載の方法。
- コモノマーとして1−ブチレンを用いるエチレン及び1−ブチレンの重合が、気相で重合反応器(18)において60℃〜80℃にわたる温度で、チーグラーナッタ触媒又はメタロセン触媒の存在下で行われる、請求項1から12までのいずれか一項に記載の方法。
- 前記統合された方法の全工程において使用されるエタノール、ブタノール、エチレン及び1−ブチレンが、植物を供給源とする材料である、請求項1から15までのいずれか一項に記載の方法。
- ASTM D 6866−06技術規格によるアッセイ法によって決定されて再生可能な天然原料からの炭素含有量100%を有する、請求項1から16までのいずれか一項に記載の方法によって得られたエチレン−ブチレンコポリマー。
- 1−ブチレンコモノマーの質量パーセント含有量が0.5%〜30%の範囲内である、請求項17に記載のコポリマー。
- 1−ブチレンコモノマーの質量パーセント含有量が2%〜20%の範囲内である、請求項18に記載のコポリマー。
- 0.900〜0.960g/cm3にわたる密度を有する、請求項17から19までのいずれか一項に記載のコポリマー。
- エチレン及び1−ブチレンの使用であって、再生可能な天然原料からの炭素含有量100%を含むエチレン−1−ブチレンコポリマーの製造において、前記エチレン及び1−ブチレンのモノマーが請求項1の方法の工程a)からn)までによって、又は請求項1の方法の工程a)、b)、c)、i)及びj)に続いて請求項2の方法の工程k)からn)までによって、又は請求項3の方法の工程a)からh)までによって得られる、使用。
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