JP2013151469A - ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法は、深さが200mm以上であるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む懸濁液又は溶液中に酸素を含有する気体を供給することにより、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを酸素酸化させる酸化反応工程を有する。酸化反応工程において、反応率が50%以上で且つ70%未満の間に酸素を含有する気体の供給速度を低下させる。
【選択図】なし
Description
[式中、c1は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのモル濃度(mol/L)
c2は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩の合計モル濃度(mol/L))である。]
[式中、c1は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのモル濃度(mol/L)
c2は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩の合計モル濃度(mol/L))である。]
本実施形態に係るポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法では、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む懸濁液又は溶液中に酸素含有気体を供給することにより、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを酸素酸化させてポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩を生成させる。
<反応原料及び反応生成物>
懸濁液又は溶液は、反応原料としてポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含有する。
[式中、Rは炭素数4〜30の炭化水素基、AOは炭素数2〜4のアルキレンオキシ基、及びnはAOの平均付加モル数で1〜100の数である。]
式中の構造は、目的とするカルボン酸又はその塩の性能、用途等に応じて適宜選定することができる。
[式中、R、AO、nは、一般式(I)と同じ意味を表し、A’は炭素数1〜3のアルキレン基、Mは陽イオン若しくは水素イオン、及びmはMの価数である。]
一般式(II)におけるR、AO、及びnの好ましい態様は一般式(I)と同じである。
懸濁液又は溶液は、触媒である貴金属を担体に担持させた粉状の貴金属担持触媒を含有した懸濁液であってもよい。
懸濁液又は溶液は水を含有する。
懸濁液又は溶液は、アルカリ性条件下でポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩を製造する場合、アルカリ物質を含有することが好ましい。ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの酸素酸化はアルカリ物質存在下で行うことが好ましい。
懸濁液又は溶液は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルの酸化反応生成物であるポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩を予め含有していてもよく、また、反応性を低下させず、洗浄剤等に配合された際に起泡性を低下させず、及び反応液に含まれる貴金属担持触媒の分離除去を阻害しない範囲で、その他に有機溶剤、無機塩、ポリマー等を含有していてもよい。
懸濁液又は溶液の酸化反応前、つまり、酸素含有気体の供給開始時点における溶存酸素濃度は、好ましくは3.0mg/L未満であり、より好ましくは1.0mg/L以下である。懸濁液又は溶液の溶存酸素濃度は、隔膜電極式(ポーラログラフ式、ガルバニ電池式)、蛍光式を測定原理とした各種測定装置を用い、測定部センサーを懸濁液又は溶液に浸漬して測定される。
<酸素含有気体>
酸素含有気体中の酸素濃度は、反応速度を高める観点、及び酸素含有気体中の成分であって反応で消費されない成分を低減して懸濁液又は溶液の発泡を低減する観点から、好ましくは50体積%以上であり、より好ましくは80体積%以上であり、更に好ましくは85体積%以上であり、より更に好ましくは90体積%以上である。ここで、高酸素濃度の酸素含有気体を得る手段としては、例えば、空気を原料とした深冷空気分離法、圧力変動吸着法、膜分離法等が挙げられる。これらのうち、製造の容易さや経済性の観点から圧力変動吸着法がよく用いられる。酸素含有気体中の酸素濃度の上限は100体積%であるが、圧力変動吸着法の場合、その原理から大気中のアルゴンを除去することが困難であり、そのため、酸素濃度は最高96体積%程度が限界となる。
懸濁液又は溶液への酸素含有気体の供給は、例えば攪拌槽型反応器内において、懸濁液又は溶液への酸素含有気体の吹き込みにより行う。この懸濁液又は溶液への酸素含有気体の吹き込みは連続的に行ってもよく、また、断続的に行ってもよいが、生産効率の観点から連続的に行うことが好ましい。
本実施形態に係るポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法では、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の洗浄基材としての優れた起泡性の観点からポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の純度が高いことが好ましい。従って、酸化反応終了時における反応率は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の洗浄基材としての優れた起泡性の観点から、好ましくは80%以上であり、より好ましくは95%以上であり、更に好ましくは96%以上である。
本実施形態に係るポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法で、粉状の貴金属担持触媒を含有させた懸濁液で反応を行った場合は、反応終了後の懸濁液を濾過等して貴金属担持触媒を分離除去する。
前記酸化反応工程において、下記式(A)で表される反応率が50%以上、好ましくは53%以上、より好ましくは55%以上で、且つ70%未満、好ましくは67%以下、より好ましくは65%以下の間に、酸素を含有する気体の供給速度を、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル並びにポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩の合計モル数に対する酸素の供給速度に換算して、10mol%/hより高く且つ15mol%/h以下から、1mol%/h以上且つ10mol%/h以下に低下させる、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
[式中、c1は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのモル濃度(mol/L)
c2は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩の合計モル濃度(mol/L))である。]
[式中、Rは炭素数4〜30の炭化水素基、AOは炭素数2〜4のアルキレンオキシ基、nはAOの平均付加モル数で1〜100の数、A’は炭素数1〜3のアルキレン基、Mは陽イオン若しくは水素イオン、及びmはMの価数である。]
下記の実施例1〜5及び比較例1〜3のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩の製造を行った。それぞれの内容については表1〜3にも示す。なお、反応率及び溶存酸素濃度は以下の方法で測定した。
容量300Lの反応槽に、ラウリルアルコールにエチレンオキサイドを平均で4モル付加したPOEアルキルエーテルを17.6kg、そのPOEアルキルエーテルを酸素酸化して反応生成物として得られるPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液(POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度:25.0質量%)48.8kg、48質量%水酸化ナトリウム水溶液4.30kg、担体の活性炭にPd(含有量4質量%)、Pt(含有量1質量%)、及びBi(含有量5質量%)を担持した粉状の貴金属担持触媒(エボニックデグサ社製、含水率57.2質量%)3.50kg、並びに脱イオン水77.1kgを仕込み、大気圧下、それを攪拌翼(住友重機械工業社製 マックスブレンド翼)により攪拌回転数を134rpmとして攪拌すると共にその温度を70℃まで昇温して懸濁液を調製した。この懸濁液の総量は150kgであり、組成は、POEアルキルエーテルが17.6kg(11.7質量%)、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムが12.1kg(8.1質量%)、水酸化ナトリウムが2.1kg(1.4質量%)、貴金属担持触媒が1.5kg(1.0質量%)、及び水116.7kg(77.8質量%)である。
実施例1と同じ条件で酸化反応を開始した。なお、反応開始時の反応率は36%であった。
容量5000Lの反応槽に、POEアルキルエーテルを285.1kg、そのPOEアルキルエーテルを酸素酸化して反応生成物として得られるPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液(POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度:20.0質量%)950.5kg、32質量%水酸化ナトリウム水溶液104.0kg、担体の活性炭にPd(含有量4質量%)、Pt(含有量1質量%)、及びBi(含有量5質量%)を担持した粉状の貴金属担持触媒(エボニックデグサ社製、含水率55.9質量%)53.90kg、並びに脱イオン水1011kgを充填し、大気圧下、それを攪拌翼(佐竹化学機械工業社製 スーパーミックス翼MR205)により攪拌回転数を70rpmとして攪拌すると共にその温度を70℃まで昇温して懸濁液を調製した。この懸濁液の総量は2400kgであり、組成は、POEアルキルエーテルが285.1kg(11.9質量%)、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムが190.1kg(7.92質量%)、水酸化ナトリウムが33.28kg(1.39質量%)、貴金属担持触媒が23.77kg(0.990質量%)、及び水1868kg(77.8質量%)である。
実施例2と同じ条件で反応を開始した。なお、反応開始時の反応率は40%であった。
容量30Lの反応槽に、ラウリルアルコールにエチレンオキサイドを平均で4モル付加したPOEアルキルエーテルを、その濃度が94質量%になるように水で希釈したPOEアルキルエーテル水溶液2567g、そのPOEアルキルエーテルを酸素酸化して反応生成物として得られるPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液(POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度:21.5質量%)8219g、48質量%水酸化ナトリウム水溶液580.0g、担体の活性炭にPd(含有量4質量%)、Pt(含有量1質量%)、及びBi(含有量5質量%)を担持した粉状の貴金属担持触媒(エボニックデグサ社製、含水率57.2質量%)432g、並びに脱イオン水8351gを充填し、大気圧下、それを撹拌翼(佐竹化学機械工業社製 スーパーミックスMR205)により撹拌回転数を50rpmとして撹拌すると共にその温度を70℃まで昇温して懸濁液を調製した。この懸濁液の総量は20149gであった。懸濁液の組成は、POEアルキルエーテルが2413g(12.0質量%)、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムが1767g(8.8質量%)、水酸化ナトリウムが278.0g(1.4質量%)、貴金属担持触媒が185g(0.9質量%)、及び水15506g(77.0質量%)であった。
実施例3と同じ条件で反応を開始した。
反応開始時の酸素含有気体の供給量が548mL/min(POEアルキルエーテル及びPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムの合計モル数に対するに対する酸素の供給速度11mol%/h)である以外は、実施例3と同じ条件で反応を開始した。
反応開始時の酸素含有気体の供給量が241mL/min(POEアルキルエーテル及びPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムの合計モル数に対する酸素の供給速度5mol%/h)である以外は、実施例3と同じ条件で反応を開始した。
Claims (15)
- 深さが200mm以上であるポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む懸濁液又は溶液中に酸素を含有する気体を供給することにより、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを酸素酸化させる酸化反応工程を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法であって、
前記酸化反応工程において、下記式(A)で表される反応率が50%以上で且つ70%未満の間に、酸素を含有する気体の供給速度を、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル並びにポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩の合計モル数に対する酸素の供給速度に換算して、10mol%/hより高く且つ15mol%/h以下から、1mol%/h以上且つ10mol%/h以下に低下させる、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
反応率(%)=c2×100/(c1+c2) (A)
[式中、c1は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのモル濃度(mol/L)
c2は、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩の合計モル濃度(mol/L))である。] - ポリオキシアルキレンアルキルエーテル並びにポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩を合わせた量が、懸濁液又は溶液の総量に対して1〜70質量%である、請求項1に記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、懸濁液又は溶液中に供給する酸素を含有する気体における酸素濃度が50〜100体積%である、請求項1又は2に記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、反応終了時における反応率が80%以上である、請求項1乃至3のいずれかに記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを含む懸濁液又は溶液が貴金属を担体に担持させた粉状の貴金属担持触媒を含有する、請求項1乃至4のいずれかに記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 懸濁液又は溶液における貴金属担持触媒の含有量が0.1〜20質量%である、請求項1乃至5のいずれかに記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 貴金属が白金族元素から選ばれる1種以上の元素である、請求項5又は6に記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、懸濁液又は溶液中に酸素を含有する気体を供給している間における反応温度が20〜100℃である、請求項1乃至7のいずれかに記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩が下記式で表される、請求項1乃至8のいずれかに記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
{RO−(AO)n−1−A’−COO}mM
[式中、Rは炭素数4〜30の炭化水素基、AOは炭素数2〜4のアルキレンオキシ基、nはAOの平均付加モル数で1〜100の数、A’は炭素数1〜3のアルキレン基、Mは陽イオン若しくは水素イオン、及びmはMの価数である。] - 前記酸化反応工程において、反応原料充填終了時における静止時の懸濁液又は溶液への酸素を含有する気体の供給位置の液面からの深さ(d)の、懸濁液又は溶液の深さ(D)に対する比率(d/D)は0.1〜1である、請求項1乃至9のいずれかに記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、懸濁液又は溶液中の溶存酸素濃度が急峻に上昇したとき、懸濁液又は溶液中への酸素を含有する気体の供給を停止する請求項1乃至10のいずれかに記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、懸濁液又は溶液中の溶存酸素濃度が急峻に上昇するまでは、懸濁液又は溶液中の溶存酸素濃度を0〜3.0mg/Lの範囲に維持する請求項1乃至11に記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、懸濁液又は溶液中の溶存酸素濃度が急峻に上昇して3.0mg/Lを超えたとき、懸濁液又は液体中での酸素を含有する気体の供給を停止する請求項1乃至12のいずれかに記載されたポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、懸濁液又は溶液中の溶存酸素濃度が急峻に上昇したときの懸濁液又は溶液中の溶損酸素濃度の上昇速度が0.3〜1000mg/L/minである請求項1乃至13のいずれかに記載されたポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸又はその塩の製造方法。
- 前記酸化反応工程において、懸濁液又は溶液への酸素を含有する気体の供給速度を低下させる操作を複数回に分けて多段階に行う請求項1乃至14に記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン又はその酸の製造方法。
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