JP2012001508A - Method for producing olefin chlorohydrin compound - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an olefin chlorohydrin compound, efficiently utilizable of byproduct hydrogen chloride for producing an end product without using a neutralizing agent irrelevant to the production of the end product while using a neutralizing agent that can be utilized to the maximum extent for producing the end product.SOLUTION: The method for producing an olefin chlorohydrin compound, including a reaction step of producing an olefin chlorohydrin compound by allowing hypochlorous acid obtained by dissolving chlorine into water to react with an olefin compound, is characterized by controlling the pH of the reaction system in a range of 2 to 7 by virtue of a hypochlorite.

Description

本発明は、オレフィン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 an olefin chlorohydrin.

従来から、塩素、水及びアルケンを反応させてオレフィンクロロヒドリンを製造する方法が知られており(非特許文献1)、反応は(1)塩素と水の反応による次亜塩素酸(HOCl)と塩化水素(HCl)の生成及び(2)オレフィンと次亜塩素酸の反応によるオレフィンクロロヒドリンの生成の2段階で進行すると考えられている。
(1)の反応は平衡反応であるため、通常ある一定の割合に達すると進まなくなるが、反応により生じた次亜塩素酸が(2)の反応によりオレフィンの二重結合に付加してオレフィンクロロヒドリンとなって消費されることにより、さらに(1)の平衡は右に傾き、塩素が水と反応するようになる。
しかし、(1)において副生する塩化水素は消費されることがないため、この反応はいずれ平衡に達し、塩素が水と反応しなくなる。その結果、塩素がそのままの形態で水に溶解し、溶解した塩素がオレフィンの二重結合に付加することによりオレフィンジクロライドが副生するという問題があった。
Conventionally, a method for producing olefin chlorohydrin by reacting chlorine, water and alkene is known (Non-patent Document 1). The reaction is (1) hypochlorous acid (HOCl) by reaction of chlorine and water. And hydrogen chloride (HCl) and (2) the production of olefin chlorohydrin by the reaction of olefin and hypochlorous acid.
Since the reaction of (1) is an equilibrium reaction, it usually does not proceed when a certain ratio is reached. However, hypochlorous acid generated by the reaction is added to the double bond of olefin by the reaction of (2), and olefin chloro By being consumed as hydrin, the equilibrium of (1) further tilts to the right, and chlorine reacts with water.
However, since hydrogen chloride by-produced in (1) is not consumed, this reaction eventually reaches an equilibrium, and chlorine does not react with water. As a result, there was a problem that chlorine was dissolved in water as it was, and the dissolved chlorine was added to the double bond of olefin, whereby olefin dichloride was by-produced.

そのため、反応系中にアルカリ又はアルカリ塩を加え、塩化水素を中和させることによりオレフィンジクロライドの副生を抑える方法が検討されてきた(特許文献1)。
しかし、この方法では副生した塩化水素と、それを中和するためのアルカリ又はアルカリ塩とは、オレフィンクロロヒドリン自体の生成には関係のない成分であり、生産工程の中で単なる廃棄物として処理され、製造コストの増大を招くこととなる。
Therefore, a method has been studied in which by-products of olefin dichloride are suppressed by adding an alkali or an alkali salt to the reaction system to neutralize hydrogen chloride (Patent Document 1).
However, in this method, by-produced hydrogen chloride and the alkali or alkali salt for neutralizing it are components that are not related to the production of the olefin chlorohydrin itself, and are simply waste in the production process. As a result, the manufacturing cost is increased.

J. Am. Chem. Soc., 41, p1419 (1919)J. Am. Chem. Soc., 41, p1419 (1919)

特開平6−25037号公報JP-A-6-25037

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、最終生成物の生成に関係のない中和剤を用いずに、最終生成物に最大限に利用することができる中和剤を利用しつつ、副生する塩化水素をも効率的に最終生成物に利用することができるオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and without using a neutralizing agent that is not related to the production of the final product, while utilizing a neutralizing agent that can be used to the maximum extent for the final product, It is an object of the present invention to provide a method for producing an olefin chlorohydrin compound that can efficiently use by-produced hydrogen chloride as a final product.

本発明は、以下の発明を含む。
(1)塩素を水に溶解することにより得られた次亜塩素酸を、オレフィン系化合物と反応させてオレフィンクロロヒドリン系化合物を得る反応工程であって、次亜塩素酸塩により反応系のpHを2〜7に調整することを特徴とするオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法、
(2)前記次亜塩素酸塩が次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種であること(1)に記載のオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法、
(3)前記オレフィン系化合物がエチレン、プロピレン、アリルクロライドから選ばれる少なくとも1種である(1)又は(2)に記載のオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法を提供するものである。
The present invention includes the following inventions.
(1) A reaction step in which hypochlorous acid obtained by dissolving chlorine in water is reacted with an olefin compound to obtain an olefin chlorohydrin compound, and the reaction system is reacted with hypochlorite. adjusting the pH to 2 to 7, a process for producing an olefin chlorohydrin compound,
(2) The production of the olefin chlorohydrin compound according to (1), wherein the hypochlorite is at least one selected from sodium hypochlorite, potassium hypochlorite, and calcium hypochlorite. Method,
(3) The method for producing an olefin chlorohydrin compound according to (1) or (2), wherein the olefin compound is at least one selected from ethylene, propylene, and allyl chloride.

本発明によれば、最終生成物の生成に関係のない中和剤を用いずに、最終生成物に最大限に利用することができる中和剤を利用することができる。また、副生する塩化水素をも効率的に最終生成物に利用することができ、経済的かつ有効にオレフィンクロロヒドリン系化合物を製造することが可能となる。   According to the present invention, a neutralizing agent that can be utilized to the maximum extent for the final product can be used without using a neutralizing agent that is not related to the production of the final product. Further, by-product hydrogen chloride can also be efficiently used for the final product, and an olefin chlorohydrin compound can be produced economically and effectively.

本発明では、オレフィンクロロヒドリン系化合物は、次亜塩素酸を、オレフィン系化合物と反応させることにより製造することができる。
次亜塩素酸は、公知の方法及び条件によって製造されたものを用いることができ、例えば、塩素を水に溶解することにより得られたものを用いることができる。この場合、塩素は、通常、気体で供給されるために、水100gに対し、10〜50sccmの供給量であることが好ましい。次亜塩素酸の濃度は、特に限定されないが、高い濃度では安定性が悪くなるため、25重量%以下が適している。
In the present invention, the olefin chlorohydrin compound can be produced by reacting hypochlorous acid with an olefin compound.
As hypochlorous acid, one produced by a known method and conditions can be used. For example, one obtained by dissolving chlorine in water can be used. In this case, since chlorine is normally supplied in a gas, it is preferable that the supply amount is 10 to 50 sccm with respect to 100 g of water. The concentration of hypochlorous acid is not particularly limited, but the stability is poor at a high concentration, so 25% by weight or less is suitable.

次亜塩素酸に反応させるオレフィン系化合物としては、特に限定されないが、エチレン、プロピレン、n−ブチレン、アリル化合物等のオレフィン及びアリルクロライド、アリルブロマイド、アリルフルオライド、アリルイオダイド等のオレフィンハロゲン化物等が挙げられる。
なお、本発明においては、次亜塩素酸を準備する工程、つまり、塩素を水に溶解することにより塩素と水とを反応させる工程と、次亜塩素酸とオレフィン系化合物とを反応させる工程とを、分離して順次に行ってもよいが、通常、これらの工程を同時に行うことが好ましい。この場合、一般に、オレフィン系化合物は気体で供給されるが、用いる次亜塩素酸に対してオレフィン系化合物を混合すればよい。
The olefin compound to be reacted with hypochlorous acid is not particularly limited, but olefins such as ethylene, propylene, n-butylene, and allyl compounds, and olefin halides such as allyl chloride, allyl bromide, allyl fluoride, and allyl iodide. Etc.
In the present invention, a step of preparing hypochlorous acid, that is, a step of reacting chlorine and water by dissolving chlorine in water, a step of reacting hypochlorous acid and an olefinic compound, and However, it is usually preferable to carry out these steps simultaneously. In this case, the olefinic compound is generally supplied as a gas, but the olefinic compound may be mixed with the hypochlorous acid used.

次亜塩素酸をオレフィン系化合物と反応させる際、次亜塩素酸塩を利用して、その反応系をpH2〜7に調製することが適している。
ここで用いられる次亜塩素酸塩としては、特に限定されないが、入手の容易さから次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム等が適している。これらの次亜塩素酸塩は、反応系において副生する塩化水素と反応してその濃度を下げることにより、塩素と水との平衡反応をより進みやすくする。さらに、副生する塩化水素との反応によって、次亜塩素酸塩自体が次亜塩素酸となり、オレフィンとの反応に供される。このため、次亜塩素酸を、反応系において、最大限に有効利用することができる。
次亜塩素酸塩は、反応系に過度に添加すると、反応系が強アルカリ性となり、生成するオレフィンクロロヒドリンから脱塩酸を起こし、オレフィン酸化物を生成する傾向がある。また、添加が少なすぎると、塩素と水との反応を十分に進めることができず、オレフィンジクロライドが副生する傾向がある。従って、次亜塩素酸塩は、反応系をpH2〜7程度に、好ましくはpH4〜6程度に保つように、適時に適切に添加することが好ましい。
When hypochlorous acid is reacted with an olefinic compound, it is suitable to use hypochlorite to adjust the reaction system to pH 2-7.
Although it does not specifically limit as a hypochlorite used here, Sodium hypochlorite, potassium hypochlorite, calcium hypochlorite etc. are suitable from availability. These hypochlorites make the equilibrium reaction between chlorine and water easier to proceed by reacting with hydrogen chloride by-produced in the reaction system and reducing its concentration. Furthermore, hypochlorite itself becomes hypochlorous acid by reaction with hydrogen chloride produced as a by-product, and is used for reaction with olefins. For this reason, hypochlorous acid can be effectively utilized to the maximum extent in the reaction system.
When hypochlorite is excessively added to the reaction system, the reaction system becomes strongly alkaline, and tends to cause dehydrochlorination from the generated olefin chlorohydrin to generate an olefin oxide. Moreover, when there is too little addition, reaction with chlorine and water cannot fully advance, but there exists a tendency for olefin dichloride to byproduce. Therefore, it is preferable to add hypochlorite appropriately in a timely manner so as to keep the reaction system at about pH 2 to 7, preferably about pH 4 to 6.

反応温度は、室温でも十分に反応が進むため、特に加温の必要はないが、塩素と水との反応をより進行させるために、0℃〜室温の範囲が望ましい。
これらの反応は、従来の反応器を用いて行うことができる。例えば、バッチ式又は連続式の反応器等のいずれでも利用することができる。
反応によって得られたオレフィンクロロヒドリン系化合物は、当該分野で公知の方法により回収することができ、さらに精製してもよい。例えば、精密蒸留のような方法が例示される。
Since the reaction proceeds sufficiently even at room temperature, heating is not particularly required, but a range of 0 ° C. to room temperature is desirable in order to further promote the reaction between chlorine and water.
These reactions can be performed using conventional reactors. For example, any of a batch type reactor or a continuous type reactor can be used.
The olefin chlorohydrin compound obtained by the reaction can be recovered by a method known in the art and may be further purified. For example, a method such as precision distillation is exemplified.

以下に、本発明のオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法を詳細に説明する。
以下の実施例に用いた反応装置及び測定法を示す。
オレフィンクロロヒドリン系化合物の反応は、容量500mlのガラス製反応容器を用いて行った。塩素ガスを吹き込むと同時に少量ずつ次亜塩素酸塩を滴下し、次亜塩素酸水溶液を得た。そこへオレフィンを注入することにより、オレフィンクロロヒドリンを得た。
反応液を、ガスクロマトグラフ(島津製作所製、商品名GC−2010)、キャピラリーカラム(Agilent J&W社製、商品名DB−1、30m×0.25mm(内径)、膜厚1.0μm)水素炎イオン化検出器(FID)を用いて定量した。
反応生成物の組成比を、下式により算出した。
各生成物(モル%)=100×[各生成物量(mol)/総生成物量(mol)]
Below, the manufacturing method of the olefin chlorohydrin type compound of this invention is demonstrated in detail.
The reaction apparatus and measurement method used in the following examples are shown.
The reaction of the olefin chlorohydrin compound was carried out using a glass reaction vessel having a capacity of 500 ml. Hypochlorite was added dropwise little by little at the same time as chlorine gas was blown to obtain a hypochlorous acid aqueous solution. An olefin chlorohydrin was obtained by injecting the olefin therein.
The reaction solution was gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name GC-2010), capillary column (manufactured by Agilent J & W, trade name DB-1, 30 m × 0.25 mm (inner diameter), film thickness 1.0 μm), hydrogen flame ionization detection. Quantification was performed using a vessel (FID).
The composition ratio of the reaction product was calculated by the following formula.
Each product (mol%) = 100 × [each product amount (mol) / total product amount (mol)]

実施例1
ガラス製反応容器に水350gを入れ、有効塩素濃度5%の次亜塩素酸ナトリウムを滴下しつつ、塩素ガスを0.05L/分の速度で攪拌しながら30分溶解し、pH2.1の次亜塩素酸水溶液を調製した。そこへ、エチレンガスを0.03L/分の速度で攪拌しながら60分間吹き込み、エチレンクロロヒドリンを得た。
反応温度は4℃に調整して行った。
生成物の組成はエチレンクロロヒドリンが95.5モル%、エチレンジクロライドが3.6モル%、エチレンオキサイドが0.9モル%であった。
Example 1
Add 350 g of water to a glass reaction vessel, dissolve sodium hypochlorite with an effective chlorine concentration of 5%, and dissolve chlorine gas for 30 minutes with stirring at a rate of 0.05 L / min. A chlorous acid aqueous solution was prepared. Thereto, ethylene gas was blown for 60 minutes while stirring at a rate of 0.03 L / min to obtain ethylene chlorohydrin.
The reaction temperature was adjusted to 4 ° C.
The composition of the product was 95.5 mol% ethylene chlorohydrin, 3.6 mol% ethylene dichloride, and 0.9 mol% ethylene oxide.

実施例2
ガラス製反応容器に水400gを入れ、有効塩素濃度70%の次亜塩素酸カルシウム15gを溶解し、塩素ガスを0.05L/分の速度で攪拌しながら30分溶解し、pH3.2の次亜塩素酸水溶液を調製した。そこへ、エチレンガスを0.03L/分の速度で攪拌しながら60分吹き込み、エチレンクロロヒドリンを得た。
反応温度は4℃に調整して行った。
生成物の組成はエチレンクロロヒドリンが96.1モル%、エチレンジクロライド3.1モル%、エチレンオキサイドが0.8モル%であった。
Example 2
400 g of water is put into a glass reaction vessel, 15 g of calcium hypochlorite having an effective chlorine concentration of 70% is dissolved, and chlorine gas is dissolved for 30 minutes with stirring at a rate of 0.05 L / min. A chlorous acid aqueous solution was prepared. Thereto, ethylene gas was blown for 60 minutes while stirring at a rate of 0.03 L / min to obtain ethylene chlorohydrin.
The reaction temperature was adjusted to 4 ° C.
The composition of the product was 96.1 mol% ethylene chlorohydrin, 3.1 mol% ethylene dichloride, and 0.8 mol% ethylene oxide.

実施例3
ガラス製反応容器に水350gを入れ、有効塩素濃度5%の次亜塩素酸ナトリウムを滴下しつつ、塩素ガスを0.05L/分の速度で攪拌しながら30分溶解し、pH2.1の次亜塩素酸水溶液を調製した。そこへ、塩化アリル5.0gを60分間かけて滴下し、ジクロロプロパノールを得た。反応温度は4℃に調整して行った。
生成物の組成はジクロロプロパノールが94.9モル%、トリクロロプロパンが4.6モル%、エチレンオキサイドが0.5モル%であった。
Example 3
Add 350 g of water to a glass reaction vessel, dissolve sodium hypochlorite with an effective chlorine concentration of 5%, and dissolve chlorine gas for 30 minutes with stirring at a rate of 0.05 L / min. A chlorous acid aqueous solution was prepared. Thereto, 5.0 g of allyl chloride was dropped over 60 minutes to obtain dichloropropanol. The reaction temperature was adjusted to 4 ° C.
The composition of the product was 94.9 mol% dichloropropanol, 4.6 mol% trichloropropane, and 0.5 mol% ethylene oxide.

比較例1
ガラス製反応容器に水350gを入れ、塩素ガスを0.05L/分の速度で攪拌しながら30分溶解し、pH0.7の次亜塩素酸水溶液を調製した。そこへ、エチレンガスを0.03L/分の速度で攪拌しながら60分吹き込み、エチレンクロロヒドリンを得た。反応温度は4℃に調整して行った。
生成物の組成はエチレンクロロヒドリンが75.2モル%、エチレンジクロライドが24.8モル%であった。
Comparative Example 1
350 g of water was placed in a glass reaction vessel, and chlorine gas was dissolved for 30 minutes while stirring at a rate of 0.05 L / min to prepare a hypochlorous acid aqueous solution having a pH of 0.7. Thereto, ethylene gas was blown for 60 minutes while stirring at a rate of 0.03 L / min to obtain ethylene chlorohydrin. The reaction temperature was adjusted to 4 ° C.
The composition of the product was 75.2 mol% ethylene chlorohydrin and 24.8 mol% ethylene dichloride.

本発明によれば、副生する塩化水素を無駄にすることなく、また生産工程に全く関係のない中和剤を使うことなく、そして利用した中和剤を最大限に生産工程に生かすことができるオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, hydrogen chloride produced as a by-product is not wasted, a neutralizing agent that has nothing to do with the production process is used, and the utilized neutralizing agent can be utilized to the maximum in the production process. The manufacturing method of the olefin chlorohydrin type compound which can be provided can be provided.

Claims (3)

塩素を水に溶解することにより得られた次亜塩素酸を、オレフィン系化合物と反応させてオレフィンクロロヒドリン系化合物を得る反応工程であって、次亜塩素酸塩により反応系のpHを2〜7に調整することを特徴とするオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法。   A reaction step of reacting hypochlorous acid obtained by dissolving chlorine in water with an olefinic compound to obtain an olefin chlorohydrin compound, wherein the pH of the reaction system is reduced to 2 with hypochlorite. A process for producing an olefin chlorohydrin compound, characterized by adjusting to ˜7. 前記次亜塩素酸塩が、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法。   The method for producing an olefin chlorohydrin compound according to claim 1, wherein the hypochlorite is at least one selected from sodium hypochlorite, potassium hypochlorite, and calcium hypochlorite. 前記オレフィン系化合物が、エチレン、プロピレン、アリルクロライドから選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2に記載のオレフィンクロロヒドリン系化合物の製造方法。   The method for producing an olefin chlorohydrin compound according to claim 1 or 2, wherein the olefin compound is at least one selected from ethylene, propylene, and allyl chloride.
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