JP2015017087A - Method for producing diol - Google Patents

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雄輔 井澤
Yusuke Izawa
雄輔 井澤
宇都宮 賢
Masaru Utsunomiya
賢 宇都宮
幸太 田中
Kota Tanaka
幸太 田中
篤志 加養
Atsushi Kayou
篤志 加養
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a diol by purifying a diol derived from a non-edible biomass resource in an industrial scale, which makes operations in a purification process safe and easy by preventing staining in a purification process and avoiding thermal runaway caused by saccharides, and excels in economical efficiency.SOLUTION: Provided is a method for producing a diol, comprising supplying a diol-containing liquid to a distillation column and separating components having boiling points higher than the boiling point of the diol contained in the diol-containing liquid by distillation, where the diol-containing liquid is controlled to contain saccharides and/or saccharide derivatives in a concentration of 0.1-1,500 ppm by mass; a heating temperature at a column bottom of the distillation column is set to 110°C or more; and a concentration of the saccharides and/or saccharide derivatives contained in the diol-containing liquid of the column bottom of the distillation column is controlled to 0.5-25 mass%.

Description

本発明はジオールの製造方法に関する。より好適には、非可食原料由来の糖類を含有する粗1,4−ブタンジオール等のジオール含有液を精製して高純度の精製1,4−ブタンジオール等の精製ジオールを得る方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a diol. More preferably, the present invention relates to a method for obtaining a purified diol such as high-purity purified 1,4-butanediol by purifying a diol-containing liquid such as crude 1,4-butanediol containing a saccharide derived from a non-edible raw material.

ジオール類は最も大量に使われる高分子化学品原料の一つであり、ポリエステル、ポリウレタンなどの原料モノマーとして広く利用されている。従来、ジオール類は石油資源を原料として工業的に製造されてきた。
例えば、1,4−ブタンジオール(以下、「1,4BG」と略記することがある。)は様々な溶剤や誘導体の原料として使用される極めて有用な物質であるが、従来、その他のジオール類と同様に、石油などの化石燃料を原料として工業的に製造されてきた。その製造方法としては、例えば、ブタジエンを原料として、酢酸及び酸素を用いてアセトキシ化反応を行って中間体としてジアセトキシブテンを得、そのジアセトキシブテンを水添、加水分解することで1,4BGを製造する方法;マレイン酸、コハク酸、無水マレイン酸及び/又はフマル酸を原料として、それらを水素化して1,4BGを含む粗水素化生成物を得る方法;アセチレンを原料としてホルムアルデヒド水溶液と接触させて得られるブチンジオールを水素化して1,4BGを製造する方法;などが挙げられる。
Diols are one of the most widely used raw materials for polymer chemicals and are widely used as raw material monomers for polyesters and polyurethanes. Conventionally, diols have been industrially produced from petroleum resources.
For example, 1,4-butanediol (hereinafter sometimes abbreviated as “1,4BG”) is a very useful substance used as a raw material for various solvents and derivatives. Similarly, it has been industrially produced using fossil fuels such as petroleum. As the production method, for example, acetoxylation is performed using butadiene as a raw material using acetic acid and oxygen to obtain diacetoxybutene as an intermediate, and hydrogenating and hydrolyzing the diacetoxybutene to obtain 1,4BG. A process for producing a crude hydrogenated product containing 1,4BG by using maleic acid, succinic acid, maleic anhydride and / or fumaric acid as raw materials; contacting with formaldehyde aqueous solution using acetylene as a raw material And a method for producing 1,4BG by hydrogenating butynediol obtained by the above method.

しかし、石油枯渇にともなう代替資源と環境影響を考慮し、近年では、バイオマス資源に由来するジオール類の製造への要請が高まっている。   However, in consideration of alternative resources and environmental impacts associated with oil depletion, in recent years, there has been an increasing demand for the production of diols derived from biomass resources.

バイオマス資源からジオール類を製造する方法は数多く知られており、例えば、グルコースから1,3−プロパンジオールを得る方法(特許文献1)では、原料であるグルコースが少量精製工程に持ち込まれることが知られている。
また、例えば、バイオマス資源由来のポリエステルに関して、その原料の1,4BGを糖の発酵法により得たコハク酸を水添して得る方法(特許文献2)や、糖などのバイオマス資源を発酵して直接1,4BGを得る方法が知られている(特許文献3)。
Many methods for producing diols from biomass resources are known. For example, in the method of obtaining 1,3-propanediol from glucose (Patent Document 1), it is known that glucose as a raw material is brought into a small purification step. It has been.
In addition, for example, regarding polyester derived from biomass resources, a method of hydrogenating succinic acid obtained by succinic acid obtained from the raw material 1,4BG by a fermentation method of sugar (Patent Document 2), or fermenting biomass resources such as sugar A method for directly obtaining 1,4BG is known (Patent Document 3).

特表2007−502325号公報Special table 2007-502325 gazette 特開2009−077719号公報JP 2009-0777719 A 特表2010−521182号公報Special table 2010-521182

しかしながら、例えば、バイオマス資源の中でも、糖及び/又は糖誘導体などを原料として1,4BGを製造する場合、それらを菌体で発酵させて目的とする生成物を得ているが、糖及び/又は糖誘導体が後段の精製工程に残存し、精製プロセス内で汚れが発生したり、蒸留塔などの加熱部において温度制御が困難になったりするなどの問題があった。その中でも特に、非可食原料由来の糖及び/又は糖誘導体は上記問題が顕著であった。   However, for example, in the case of producing 1,4BG using a sugar and / or a sugar derivative as a raw material among biomass resources, the target product is obtained by fermenting them with a microbial cell, but sugar and / or There was a problem that the sugar derivative remained in the subsequent purification step, causing contamination within the purification process, and making temperature control difficult in a heating section such as a distillation tower. Among them, the above-mentioned problem is particularly remarkable for sugars and / or sugar derivatives derived from non-edible materials.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、バイオマス資源由来のジオールを工業的規模で精製して得る際に、糖類に由来する精製プロセス内の汚れを防止し且つ熱暴走を回避することによって精製工程の運転を安全且つ容易にし、経済性のよいバイオマス資源由来のジオール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-mentioned problems, and prevents contamination in the purification process derived from sugar and avoids thermal runaway when a diol derived from biomass resources is purified on an industrial scale. It is an object of the present invention to provide a method for producing a diol derived from a biomass resource which makes the operation of the purification process safe and easy by doing so and has good economic efficiency.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、精製工程に持ち込まれる糖類の濃度を制御すること及び特定の精製プロセスを採用することにより上記課題を解決することができること、また、蒸留塔など加熱部において温度制御が困難となる現象も糖類に由来する成分の発熱で起こることを見出し、この問題も精製工程に持ち込まれる糖類の濃度を制御すること及び特定の精製プロセスで精製することにより解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の[1]〜[7]を要旨とする。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors can solve the above problems by controlling the concentration of sugars brought into the purification process and adopting a specific purification process. We found that the phenomenon of temperature control in the heating section such as a distillation tower is also caused by the exotherm of components derived from saccharides, and this problem is also purified by controlling the concentration of saccharides brought into the purification process and by a specific purification process. As a result, the inventors have found that this can be solved, and have completed the present invention.
That is, the gist of the present invention is the following [1] to [7].

[1] ジオール含有液を蒸留塔に供給して、蒸留により該ジオール含有液中のジオールよりも高沸点の成分を分離してジオールを製造する方法において、該ジオール含有液が0.1〜1500質量ppmの糖及び/又は糖誘導体を含有し、該蒸留塔の塔底における加熱温度が110℃以上であって、該蒸留塔の塔底の該ジオール含有液中の糖及び/又は糖誘導体濃度を0.5〜25質量%に制御することを特徴とするジオールの製造方法。 [1] In a method for producing a diol by supplying a diol-containing liquid to a distillation tower and separating a component having a higher boiling point than the diol in the diol-containing liquid by distillation, the diol-containing liquid is 0.1 to 1500. Containing sugar and / or sugar derivative in mass ppm, heating temperature at the bottom of the distillation column is 110 ° C. or higher, and concentration of sugar and / or sugar derivative in the diol-containing liquid at the bottom of the distillation column Is controlled to 0.5-25 mass%, The manufacturing method of diol characterized by the above-mentioned.

[2] 前記糖及び/又は糖誘導体の炭素数が5であることを特徴とする[1]に記載のジオールの製造方法。 [2] The method for producing a diol according to [1], wherein the sugar and / or sugar derivative has 5 carbon atoms.

[3] 前記蒸留塔に供給するジオール含有液のpHが4.5以上であることを特徴とする[1]又は[2]に記載のジオールの製造方法。 [3] The method for producing a diol according to [1] or [2], wherein the pH of the diol-containing liquid supplied to the distillation column is 4.5 or more.

[4] 前記蒸留塔の塔底における加熱温度が140〜200℃であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のジオールの製造方法。 [4] The method for producing a diol according to any one of [1] to [3], wherein the heating temperature at the bottom of the distillation column is 140 to 200 ° C.

[5]
前記蒸留塔の加熱源が実質的に塔底液のみと接触し、気相部への接触を伴わない、[1]〜[4]のいずれかに記載のジオールの製造方法。
[5]
The method for producing a diol according to any one of [1] to [4], wherein the heating source of the distillation column is substantially in contact with only the bottom liquid and is not in contact with the gas phase.

[6] 前記ジオールが1,4−ブタンジオールであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載のジオールの製造方法。 [6] The method for producing a diol according to any one of [1] to [5], wherein the diol is 1,4-butanediol.

本発明によれば、バイオマス資源由来のジオールを工業的規模で製造する際に、精製工程に混入する糖類の濃度を制御すると共に、特定の精製プロセスを用いることで、精製プロセス内の汚れを回避し、また、加熱部における発熱を回避して安全且つ容易に運転することが可能となり、非可食原料由来のバイオマス資源を用いる場合であっても、経済性よくバイオマス資源由来のジオールを製造することができる。   According to the present invention, when producing diols derived from biomass resources on an industrial scale, the concentration of saccharides mixed in the purification process is controlled and a specific purification process is used to avoid contamination in the purification process. In addition, it becomes possible to operate safely and easily by avoiding heat generation in the heating section, and even when using a biomass resource derived from a non-edible material, a diol derived from a biomass resource is produced with good economic efficiency. be able to.

以下、本発明をより詳細に説明するが、以下に記載する各構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
尚、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書における、下限値又は上限値は、その下限値又は上限値の値を含む範囲を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the description of each constituent element described below is a representative example of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these.
In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value. Moreover, the lower limit value or the upper limit value in this specification means a range including the value of the lower limit value or the upper limit value.

本発明のジオールの製造方法における精製プロセスは、非可食バイオマス資源由来の1,4BG含有組成物に好適に適用される。   The purification process in the diol production method of the present invention is suitably applied to a 1,4BG-containing composition derived from non-edible biomass resources.

(1)バイオマス資源
バイオマス資源とは、植物の光合成作用で太陽の光エネルギーがデンプンやセルロースなどの形に変換されて蓄えられたもの、植物体を食べて成育する動物の体や、植物体や動物体を加工してできる製品等が含まれる。具体的には、木材、稲わら、コーンコブ、EFB、タピオカカス、バガス、植物油カス、古紙、製紙残渣等の非可食バイオマス資源、水産物残渣、家畜排泄物、下水汚泥、食品廃棄物等の廃棄物、米ぬか、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、おから、芋、そば、大豆、油脂等の可食バイオマスが挙げられる。この中でも、非可食バイオマス資源が好ましく、木材、稲わら、コーンコブ、EFB、タピオカカス、バガス、古紙等の非可食バイオマス資源が好ましく、より好ましくは木材、稲わら、コーンコブ、EFB、バガス、古紙等が挙げられ、最も好ましくは木材、コーンコブ、EFB、バガスが挙げられる。
(1) Biomass resources Biomass resources are those in which solar light energy is converted into forms such as starch and cellulose by the photosynthetic action of plants, the bodies of animals that grow by eating plants, Includes products made from processed animals. Specifically, non-edible biomass resources such as wood, rice straw, corn cob, EFB, tapioca cass, bagasse, vegetable oil scum, waste paper and paper residue, marine product residue, livestock excrement, sewage sludge, food waste, etc. Edible biomass such as rice bran, old rice, corn, sugarcane, cassava, sago palm, okara, rice bran, buckwheat, soybeans, fats and oils. Among these, non-edible biomass resources are preferable, and non-edible biomass resources such as wood, rice straw, corn cob, EFB, tapioca cass, bagasse, and waste paper are preferred, and wood, rice straw, corn cob, EFB, bagasse, waste paper are more preferred. Most preferred are wood, corn cob, EFB, and bagasse.

バイオマス資源は、一般に、窒素元素やNa、K、Mg、Ca等の多くのアルカリ金属及びアルカリ土類金属を含有する。   Biomass resources generally contain many alkali metals and alkaline earth metals such as elemental nitrogen, Na, K, Mg, and Ca.

これらのバイオマス資源は、その方法は特に限定はされないが、例えば、酸やアルカリ等の化学処理、微生物を用いた生物学的処理、物理的処理等の公知の前処理・糖化の工程などを経て炭素源へと誘導される。その工程には、バイオマス資源をチップ化する、削る、磨り潰すなどの前処理による微細化工程が含まれることが多く、必要に応じて、更にグラインダーやミルによる粉砕工程も含まれる。
こうして微細化されたバイオマス資源は、通常、更に前処理・糖化の工程を経て炭素源へと誘導される。その具体的な方法としては、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸などの強酸による酸処理、アルカリ処理、アンモニア凍結蒸煮爆砕法、溶媒抽出、超臨界流体処理、酸化剤処理などの化学的方法;微粉砕、蒸煮爆砕法、マイクロ波処理、電子線照射等の物理的方法;微生物や酵素処理による加水分解等の生物学的処理などが挙げられる。
The method of these biomass resources is not particularly limited. For example, the biomass resources are subjected to known pretreatment and saccharification processes such as chemical treatment with acids and alkalis, biological treatment using microorganisms, physical treatment, and the like. Induced to carbon source. The process often includes a refinement process by pretreatment such as chipping, scraping, or crushing biomass resources, and further includes a grinding process by a grinder or a mill as necessary.
The refined biomass resources are usually guided to a carbon source through further pretreatment and saccharification steps. Specific methods include chemical methods such as acid treatment with strong acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid, alkali treatment, ammonia freeze steaming explosion method, solvent extraction, supercritical fluid treatment, oxidizing agent treatment; Examples thereof include physical methods such as pulverization, steam explosion, microwave treatment, and electron beam irradiation; biological treatments such as hydrolysis by microorganisms and enzyme treatment.

上記のバイオマス資源から誘導される炭素源としては、通常、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトースなどのヘキソース;アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、リブロース等のペントース;ペントサン、サッカロース、澱粉、セルロース等の2糖・多糖類;酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルチミン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リレノン酸、モノクチン酸、アラキジン酸、エイコセン酸、アラキドン酸、ベヘニン酸、エルカ酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸、セラコレン酸等の油脂;グリセリン、マンニトール、キシリトール、リビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質が用いられる。このうち、グルコース、フルクトース、キシロース、サッカロース等のヘキソース、ペントース又は2糖類が好ましく、特にグルコース、キシロースが好ましい。より広義の植物資源由来の炭素源としては、紙の主成分であるセルロースも好ましい。   Carbon sources derived from the above biomass resources usually include hexoses such as glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, tagatose; pentoses such as arabinose, xylose, ribose, xylulose, ribulose; pentose, saccharose, starch, cellulose Disaccharides and polysaccharides such as butyric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, renolenic acid, monoctinic acid, arachidic acid, eicosene Fats and oils such as acid, arachidonic acid, behenic acid, erucic acid, docosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, lignoceric acid, ceracolonic acid; polyalcohols such as glycerin, mannitol, xylitol, ribitol Sex sugar is used. Of these, hexoses such as glucose, fructose, xylose, and saccharose, pentose, and disaccharides are preferable, and glucose and xylose are particularly preferable. As a carbon source derived from a broader plant resource, cellulose which is a main component of paper is also preferable.

(2)ジオール
本発明で製造されるジオールとしては、特に限定されないが、芳香族炭化水素系ジオールや脂肪族炭化水素系ジオールなどが好適なものとして挙げられる。脂肪族炭化水素系ジオールとしては、直鎖の脂肪族炭化水素系ジオール、分岐鎖を有する脂肪族炭化水素系ジオール又は脂環式炭化水素系ジオールなどが好適なものとして挙げられる。これらの中でも直鎖の脂肪族炭化水素系ジオールが好ましく、より好ましくは、主鎖の炭素原子数が2〜10の直鎖の脂肪族炭化水素系ジオールであり、特に好ましくは主鎖の炭素原子数が2〜6の直鎖の脂肪族炭化水素系ジオールである。なお、これらのジオールは置換基を有していてもよく、置換基としては分子量が100〜400程度のものが好ましい。
(2) Diol Although it does not specifically limit as diol manufactured by this invention, Aromatic hydrocarbon type diol, aliphatic hydrocarbon type diol, etc. are mentioned as a suitable thing. Preferred examples of the aliphatic hydrocarbon diol include linear aliphatic hydrocarbon diols, branched aliphatic hydrocarbon diols, and alicyclic hydrocarbon diols. Among these, linear aliphatic hydrocarbon diols are preferred, more preferred are linear aliphatic hydrocarbon diols having 2 to 10 carbon atoms in the main chain, and particularly preferred are main chain carbon atoms. It is a linear aliphatic hydrocarbon diol having 2 to 6 numbers. These diols may have a substituent, and the substituent preferably has a molecular weight of about 100 to 400.

ジオールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,10−デカンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、1,9−ノナンジオール、及び1,4−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
これらのうち、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール(1,4BG)、1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオールが好ましく、その中でも、1,4−ブタンジオールが特に好ましい。
Specific examples of the diol include, for example, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 3- Methyl-1,5-pentanediol, 1,10-decanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,6-hexanediol, decamethylene glycol, 1, Examples include 9-nonanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol.
Of these, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol (1,4BG), 1,3-propanediol, 1,6-hexanediol, and 1,10-decanediol are preferable. 1,4-butanediol is particularly preferred.

本発明において、上記のジオールを含む粗ジオール含有液は、上記のバイオマス資源より得られるグルコース等の炭素源から発酵法により直接製造されたものであってもよいし、発酵法により得られたジカルボン酸、ジカルボン酸無水物又は環状エーテルを化学反応によりジオールに変換したものであってもよい。
例えば、ジオールが1,4−ブタンジオールの場合に、粗ジオール含有液を得る手段としては、上記のバイオマス資源より得られるグルコース等の炭素源から発酵法により得られたコハク酸、コハク酸無水物、コハク酸エステル、マレイン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸エステル、テトラヒドロフラン(THF)及びγ−ブチロラクトン等から化学合成により製造してもよいし、上記のバイオマス資源より得られるグルコース等の炭素源から発酵法で直接1,4−ブタンジオールを製造してもよいし、上記のバイオマス資源より得られるグルコース等の炭素源から発酵法により得られた1,3−ブタジエンから1,4−ブタンジオールを製造してもよい。この中でも発酵法で直接1,4−ブタンジオールを製造する方法とコハク酸を還元触媒により水添して1,4−ブタンジオールを得る方法が効率的で好ましい。
In the present invention, the crude diol-containing liquid containing the above diol may be produced directly from a carbon source such as glucose obtained from the above biomass resource by a fermentation method, or a dicarboxylic acid obtained by a fermentation method. The acid, dicarboxylic acid anhydride, or cyclic ether may be converted into a diol by a chemical reaction.
For example, when the diol is 1,4-butanediol, as a means for obtaining a crude diol-containing liquid, succinic acid and succinic anhydride obtained by fermentation from a carbon source such as glucose obtained from the above biomass resources , Succinic acid ester, maleic acid, maleic anhydride, maleic acid ester, tetrahydrofuran (THF), γ-butyrolactone, etc. may be produced by chemical synthesis, or from a carbon source such as glucose obtained from the above biomass resources 1,4-butanediol may be produced directly by fermentation, or 1,4-butanediol may be obtained from 1,3-butadiene obtained by fermentation from a carbon source such as glucose obtained from the above biomass resources. It may be manufactured. Among them, a method of directly producing 1,4-butanediol by a fermentation method and a method of obtaining 1,4-butanediol by hydrogenating succinic acid with a reduction catalyst are efficient and preferable.

前記の炭素源を用いて、ジカルボン酸生産能を有する微生物を用いた微生物変換による発酵法によりジカルボン酸を得、これをジオールに変換する場合、ジカルボン酸生産能を有する微生物はジカルボン酸生産能を有する微生物である限り特に制限されないが、例えば、エシェリヒア・コリ等の腸内細菌、バチルス属細菌及びコリネ型細菌などが挙げられる。これらの中でも、好気性微生物、通性嫌気性微生物又は微好気性微生物を使用することが好ましい。
好気性微生物としては、例えば、コリネ型細菌(Coryneform Bacterium)、バチルス(Bacillus)属細菌、リゾビウム(Rhizobium)属細菌、アースロバクター(Arthrobacter)属細菌、マイコバクテリウム(Mycobacterium)属細菌、ロドコッカス(Rhodococcus)属細菌、ノカルディア(Nocardia)属細菌及びストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌などが挙げられ、コリネ型細菌がより好ましい。
コリネ型細菌は、これに分類されるものであれば特に制限されないが、例えば、コリネバクテリウム属に属する細菌、ブレビバクテリウム属に属する細菌又はアースロバクター属に属する細菌などが挙げられる。このうち、コリネバクテリウム属又はブレビバクテリウム属に属するものが好ましく、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacteriumglutamicum)、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacteriumflavum)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス(Brevibacteriumammoniagenes)又はブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacteriumlactofermentum)に分類される細菌が更に好ましい。
ジカルボン酸生産能を有する微生物としてコハク酸生産菌を用いる場合、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が増強され、ラクテートデヒドロゲナーゼ活性が低下した株を用いることが好ましい。
When the above carbon source is used to obtain a dicarboxylic acid by a fermentation method by microbial conversion using a microorganism having a dicarboxylic acid-producing ability, and this is converted to a diol, the microorganism having the dicarboxylic acid-producing ability has a dicarboxylic acid-producing ability. The microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism, and examples thereof include enterobacteria such as Escherichia coli, Bacillus bacteria, and coryneform bacteria. Among these, it is preferable to use an aerobic microorganism, a facultative anaerobic microorganism, or a microaerobic microorganism.
Examples of the aerobic microorganism include Coryneform Bacterium, Bacillus genus bacteria, Rhizobium genus bacteria, Arthrobacter genus bacteria, Mycobacterium genus bacteria, Rhodococcus genus bacteria, Examples include Rhodococcus bacteria, Nocardia bacteria, and Streptomyces bacteria, with coryneform bacteria being more preferred.
The coryneform bacterium is not particularly limited as long as it is classified as such, and examples thereof include bacteria belonging to the genus Corynebacterium, bacteria belonging to the genus Brevibacterium, and bacteria belonging to the genus Arthrobacter. Among these, those belonging to the genus Corynebacterium or Brevibacterium are preferred, and Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum, Brevibacterium ammoniagenes or Brevibacterium ammoniagenes More preferred is a bacterium classified as a lactofermentum (Brevacterium lactofermentum).
When a succinic acid-producing bacterium is used as a microorganism having dicarboxylic acid-producing ability, it is preferable to use a strain having enhanced pyruvate carboxylase activity and reduced lactate dehydrogenase activity.

一方、1,4BGを直接製造する方法には、遺伝子を組み替えた大腸菌、コリネ菌、酵母などが使用可能である。例えば、特表2010−521182号公報に記載された方法で、有機体の発酵培地から生物学的に1,4BGを生産することができる。   On the other hand, Escherichia coli, Corynebacterium, yeast, etc., in which the genes are modified can be used for the method for directly producing 1,4BG. For example, 1,4BG can be biologically produced from an organic fermentation medium by the method described in JP-T-2010-521182.

(3)ジオールの精製方法
上記のバイオマス資源より得られるグルコース等の炭素源から発酵法により直接ジオールを得る場合、発酵培地から菌体と塩分を分離除去した後のジオール含有組成物には、多量の水が含まれている場合がある。この水を除去する方法は、特に制限されないが、連続又は回分蒸留により除去することが好ましい。この水の蒸留除去に用いる蒸留塔としては、理論段として2段以上、100段以下の蒸留塔を用いることが好ましく、この理論段はより好ましくは5段以上、50段以下である。還流比は任意であるが、0.01以上、100以下が好ましく、この還流比はより好ましくは0.1以上、50以下であり、特に0.2以上、20以下の還流比が好ましい。
(3) Purification method of diol When obtaining diol directly by fermentation from a carbon source such as glucose obtained from the above biomass resources, the diol-containing composition after separating and removing cells and salt from the fermentation medium contains a large amount. Of water may be included. The method for removing the water is not particularly limited, but it is preferably removed by continuous or batch distillation. As the distillation column used for distilling off the water, it is preferable to use a distillation column having 2 or more and 100 or less theoretical plates, more preferably 5 or more and 50 or less. The reflux ratio is arbitrary, but is preferably 0.01 or more and 100 or less, more preferably 0.1 or more and 50 or less, and particularly preferably 0.2 or more and 20 or less.

この蒸留塔の加熱部位であるリボイラーは特に限定されるものではないが、好ましくは強制循環型リボイラー又は薄膜流下式のリボイラーである。特に塔底での加熱源との接触部位での滞留時間は短いほど汚れ回避の観点から好ましく、更に加熱源が気相部と接触しない構造あるいは接触量を最小化した構造が好ましい。   The reboiler which is the heating part of the distillation column is not particularly limited, but is preferably a forced circulation type reboiler or a thin film flow down type reboiler. In particular, a shorter residence time at the site of contact with the heating source at the bottom of the column is preferable from the viewpoint of avoiding contamination, and a structure in which the heating source does not contact the gas phase part or a structure in which the contact amount is minimized is preferable.

この蒸留塔の塔頂圧力は好ましくは絶対圧として1kPa以上、200kPa以下であり、より好ましくは2kPa以上、100kPa以下であり、特に好ましくは5kPa以上、50kPa以下である。塔頂圧力が低いほど、塔内温度を低減して糖類由来の汚れを回避できるが、低すぎると冷却が非効率となる。また、塔頂圧力が高いほど、塔自体の容量を低減することができるが、高すぎると塔底温度が上昇して汚れや不純物が生成しやすくなる。   The top pressure of this distillation column is preferably 1 kPa or more and 200 kPa or less as an absolute pressure, more preferably 2 kPa or more and 100 kPa or less, and particularly preferably 5 kPa or more and 50 kPa or less. The lower the pressure at the top of the column, the lower the temperature inside the column and avoiding saccharide-derived dirt, but if it is too low, cooling becomes inefficient. Moreover, the capacity | capacitance of tower | column itself can be reduced, so that tower | column top pressure is high, but when too high, tower | floor bottom temperature will rise and it will become easy to produce | generate dirt and an impurity.

この蒸留内の温度は組成と圧力により決められるが、最も高温となる塔底の温度は110℃以上、200℃以下であることが好ましく、より好ましくは120℃以上、190℃以下であり、特に好ましくは140℃以上、180℃以下である。この蒸留塔の塔底の温度が上記下限よりも低い場合には、塔頂温度も低くなり冷却コストが増大する。上記上限よりも高いとバイオマス資源由来成分、特に糖類の副反応による汚れや不純物が増大する。また、塔頂の温度は40℃以上、100℃以下であることが好ましく、より好ましくは40℃以上、80℃以下であり、特に好ましくは40℃以上、60℃以下である。塔頂温度が上記下限よりも低いと冷却コストが増加し、上記上限よりも高いと塔内の汚れや副反応が増加する。   The temperature in this distillation is determined by the composition and pressure, but the temperature at the bottom of the column that is the highest is preferably 110 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or higher and 190 ° C. or lower, Preferably they are 140 degreeC or more and 180 degrees C or less. When the temperature at the bottom of this distillation column is lower than the above lower limit, the temperature at the top of the column is lowered and the cooling cost is increased. If it is higher than the above upper limit, the biomass resources-derived components, particularly dirt and impurities due to side reactions of sugars increase. The temperature at the top of the column is preferably 40 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, more preferably 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, and particularly preferably 40 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. When the column top temperature is lower than the above lower limit, the cooling cost increases, and when it is higher than the above upper limit, dirt and side reactions in the column increase.

また、この蒸留塔での好ましい塔頂分配率(=(塔頂留出液流量/フィード流量)×100)はジオール含有組成物中の水分濃度により変化するが、好ましくは2〜40%であり、更に好ましくは5〜30%、特に好ましくは8〜25%である。塔頂分配率を上げすぎるとジオールのロスが多くなり、少なすぎると次工程に送られるジオール含有液中に水分及び軽沸の酸が持ち込まれる。   Further, the preferred distribution at the top of this distillation column (= (column top distillate flow rate / feed flow rate) × 100) varies depending on the water concentration in the diol-containing composition, but is preferably 2 to 40%. More preferably, it is 5 to 30%, particularly preferably 8 to 25%. If the distribution at the top of the column is too high, the loss of diol increases, and if it is too low, moisture and lightly boiling acid are brought into the diol-containing liquid that is sent to the next step.

また、この蒸留塔において、塔底のpHは4〜9に管理されることが好ましく、特に好ましくは5〜8である。pHが低すぎると蒸留塔内で汚れや脱水副生物が多くなり、運転が困難となる。pHが高過ぎると高沸化などの副反応が促進される。   In this distillation column, the pH at the bottom of the column is preferably controlled to 4 to 9, and particularly preferably 5 to 8. If the pH is too low, dirt and dehydration by-products increase in the distillation tower, making operation difficult. If the pH is too high, side reactions such as high boiling are promoted.

発酵法により得られたジカルボン酸、ジカルボン酸無水物又は環状エーテルを化学反応によりジオールに変換する場合、化学反応前に水を除去してもよいし、ジオールに変換した後に脱水操作を行ってもよい。   When dicarboxylic acid, dicarboxylic acid anhydride or cyclic ether obtained by fermentation is converted to diol by chemical reaction, water may be removed before chemical reaction, or dehydration may be performed after conversion to diol. Good.

本発明では、上述の操作などによって必要に応じて処理されたジオール含有組成物を、蒸留塔に供給してジオールよりも高沸点の成分を分離して精製するジオール含有液(以下「粗ジオール含有液」と称す場合がある。)とすることが好ましい。
以下において、本発明により、粗ジオール含有液を蒸留して、ジオールよりも高沸点の成分を分離する蒸留塔を「蒸留塔(a)」と称す場合がある。
In the present invention, a diol-containing composition (hereinafter referred to as "crude diol-containing liquid") is supplied to a distillation column to separate and purify components having a higher boiling point than the diol by treating the diol-containing composition treated as necessary by the above-described operation. It is sometimes referred to as “liquid”.
In the following, according to the present invention, a distillation column that distills a crude diol-containing liquid and separates components having a boiling point higher than that of the diol may be referred to as “distillation column (a)”.

本発明においては、このような粗ジオール含有液を蒸留塔(a)で蒸留し、粗ジオール含有液中のジオールよりも高沸点の成分を除去する工程を経由して高純度の精製ジオールを得る。
以下の説明において、特に記載の無い限り、蒸留塔における蒸留操作は回分式、連続式のいずれでも差し支えなく、生産性の観点から連続式の蒸留操作が好ましい。また単蒸留でも多段蒸留でも差し支えないが、分離性能の観点から多段蒸留が好ましく、蒸留塔には、棚段あるいは規則及び/又は不規則充填物のいずれをも使用することができる。
In the present invention, such a crude diol-containing liquid is distilled in the distillation column (a), and a purified diol having a high purity is obtained through a step of removing components having a higher boiling point than the diol in the crude diol-containing liquid. .
In the following description, unless otherwise specified, the distillation operation in the distillation column may be either a batch type or a continuous type, and a continuous type distillation operation is preferable from the viewpoint of productivity. Although single distillation or multistage distillation may be used, multistage distillation is preferable from the viewpoint of separation performance, and either a plate or a regular and / or irregular packing can be used for the distillation column.

本発明では、蒸留塔(a)に粗ジオール含有液を供給し、塔底における加熱温度110℃以上、塔底のジオール含有液中の糖類濃度0.5〜25質量%に制御して蒸留を行うことにより、粗ジオール含有液中のジオールよりも沸点が高い成分(高沸成分)を除去して高沸成分が除去されたジオールを蒸留塔(a)の塔頂留出液として得る。蒸留塔(a)では、糖類及びその分解物、その他アミノ酸及び蛋白由来の窒素含有成分などの発酵法特有のジオールよりも沸点の高い成分の除去が行われる。   In the present invention, the crude diol-containing liquid is supplied to the distillation tower (a), and the distillation is carried out by controlling the heating temperature at the tower bottom to 110 ° C. or higher and the saccharide concentration in the diol-containing liquid at the tower bottom to 0.5 to 25% by mass. By performing, a component having a higher boiling point than the diol in the crude diol-containing liquid (high-boiling component) is removed, and a diol from which the high-boiling component has been removed is obtained as a column top distillate of the distillation column (a). In the distillation column (a), components having a boiling point higher than that of a diol peculiar to a fermentation method such as saccharides and decomposition products thereof, and other nitrogen-containing components derived from amino acids and proteins are removed.

このような蒸留条件で蒸留を行う本発明によれば、精製プロセス内の汚れや熱暴走を防止して安定的に高品質のジオールを得ることができるが、蒸留塔(a)などの後段の精製工程での汚れや発熱による熱暴走をより一層確実に回避するためには、蒸留塔(a)に供給して精製する粗ジオール含有液中の糖類の濃度を低減しておくことが好ましい。   According to the present invention in which distillation is performed under such distillation conditions, it is possible to stably obtain a high-quality diol while preventing contamination and thermal runaway in the purification process. In order to more reliably avoid thermal runaway due to dirt and heat generation in the purification process, it is preferable to reduce the concentration of saccharides in the crude diol-containing liquid that is supplied to the distillation column (a) for purification.

本発明において、蒸留塔(a)に供給して精製する粗ジオール含有液に含まれる糖類とは、上記のバイオマス資源由来の糖類とその誘導体(以下、これらを「糖類」と総称する。)を示し、ポリヒドロキシケトン又はポリヒドロキシアルデヒド骨格を持つ化合物を示す。即ち、2分子以上のヒドロキシ基と1分子以上のアルデヒド基又はケトン基を含む有機化合物を示す。具体的には、例えば、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、タガトース等のヘキソース、アラビノース、キシロース、リボース、キシルロース、リブロース等のペントース、スクロース、ラフィノース、デンプン等の2糖又は多糖類が挙げられる。また、本発明における糖誘導体とは、糖アルコール類、デオキシ糖、糖を脱水素して得られる糖脱水素体、糖を脱水して得られる糖脱水体のことであり、糖が化学変換、熱分解、発酵などの工程を経て誘導される化合物である。具体的に、例えば、デオキシリボース、フコース、フクロース、ラムノース、キノボース、パラトース等のデオキシ糖、ソルビトール、マンニトール、キシリトール等の糖アルコール類、グルコノラクトン等の糖脱水素体、レボグルコサン、4−デオキシ−3−ヘキソスロース等の1分子脱水体が挙げられる。   In the present invention, the saccharide contained in the crude diol-containing liquid to be purified by supplying to the distillation column (a) is a saccharide derived from the biomass resources and derivatives thereof (hereinafter collectively referred to as “saccharide”). And a compound having a polyhydroxyketone or polyhydroxyaldehyde skeleton. That is, it represents an organic compound containing two or more molecules of a hydroxy group and one or more molecules of an aldehyde group or a ketone group. Specific examples include hexoses such as glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose and tagatose, pentoses such as arabinose, xylose, ribose, xylulose and ribulose, and disaccharides or polysaccharides such as sucrose, raffinose and starch. . The sugar derivative in the present invention is a sugar alcohol, deoxy sugar, a sugar dehydrogenated product obtained by dehydrogenating a sugar, a sugar dehydrated product obtained by dehydrating a sugar, and the sugar is chemically converted, It is a compound derived through processes such as pyrolysis and fermentation. Specifically, for example, deoxy sugars such as deoxyribose, fucose, fucose, rhamnose, quinobose, and paratose, sugar alcohols such as sorbitol, mannitol, and xylitol, sugar dehydrogenated substances such as gluconolactone, levoglucosan, 4-deoxy- Single-molecule dehydrates such as 3-hexosulose are listed.

本発明において、蒸留塔(a)に供給して精製する精製前の粗ジオール含有液中の糖類濃度の値は、0.1〜1500質量ppmであり、好ましくは1〜1200質量ppm、特に好ましくは10〜800質量ppmである。糖類をこの濃度範囲にすることにより、加熱部における汚れや熱暴走を回避することができる他、得られるジオールの色調の制御やカルボニル不純物、脱水生成物の濃度を低減することができる。糖類濃度の値が低いほど、本発明の精製コストを低減することができ、経済的に望ましいが、精製前の粗ジオール含有液の糖類濃度を0.1質量ppmより低くするには発酵時間の延長などによる効率低下、発酵生成物の逐次反応による選択率の低下などの問題がある。   In the present invention, the value of the saccharide concentration in the crude diol-containing liquid before purification that is supplied to the distillation column (a) and purified is 0.1 to 1500 ppm by mass, preferably 1 to 1200 ppm by mass, and particularly preferably. Is 10 to 800 ppm by mass. By making the saccharide within this concentration range, it is possible not only to avoid dirt and thermal runaway in the heating section, but also to control the color tone of the diol obtained and the concentration of carbonyl impurities and dehydrated products. A lower saccharide concentration value can reduce the purification cost of the present invention, which is economically desirable. However, in order to lower the saccharide concentration of the crude diol-containing liquid before purification to less than 0.1 mass ppm, the fermentation time is reduced. There are problems such as a decrease in efficiency due to extension and a decrease in selectivity due to sequential reaction of fermentation products.

この粗ジオール含有液中の糖類濃度の値を低減する方法は、特に限定されないが、発酵工程において糖類を消費する方法、発酵後に膜分離や晶析などの精製操作を行う方法、水素化分解、又は加熱分解を行う方法などが挙げられる。   The method of reducing the value of the saccharide concentration in the crude diol-containing liquid is not particularly limited, but a method of consuming saccharides in the fermentation process, a method of performing purification operations such as membrane separation and crystallization after fermentation, hydrocracking, Or the method of performing thermal decomposition etc. are mentioned.

また、この粗ジオール含有液の水分濃度は、特に限定されないが、通常、上限としては、20質量%以下、好ましくは18質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。また、一方で下限としては、通常0.01質量%以上であり、好ましくは0.02質量%以上、更に好ましくは0.03質量%以上である。粗ジオール含有液の水分濃度が高過ぎると、後述のように、後工程の蒸留塔で塔頂部位からの蒸気回収温度が下がり、好ましくない。例えば、蒸留塔(a)では、塔頂温度が低下し、冷却コンデンサーから蒸気が回収できなくなる。従って、粗ジオール含有液の水分濃度が上記上限よりも多い場合には、更に蒸留を繰り返すことなどにより水分を除去した後、蒸留塔(a)に導入することが好ましい。一方、粗ジオール含有液の水分濃度を過度に低くするためには、水分除去のための蒸留の負荷が大きくなり好ましくない。更には糖類の脱水反応が進行し易くなり、汚れや発熱のリスクとなり、好ましくない。   The water concentration of the crude diol-containing liquid is not particularly limited, but usually the upper limit is 20% by mass or less, preferably 18% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less. On the other hand, the lower limit is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.02% by mass or more, and more preferably 0.03% by mass or more. If the water content of the crude diol-containing liquid is too high, the steam recovery temperature from the top of the tower is lowered in the subsequent distillation tower as described later, which is not preferable. For example, in the distillation column (a), the temperature at the top of the column decreases, and steam cannot be recovered from the cooling condenser. Therefore, when the water concentration of the crude diol-containing liquid is higher than the above upper limit, it is preferable to introduce the water into the distillation column (a) after removing water by repeating distillation. On the other hand, in order to make the water concentration of the crude diol-containing liquid excessively low, the distillation load for removing water becomes large, which is not preferable. Furthermore, the dehydration reaction of saccharides tends to proceed, resulting in a risk of contamination and heat generation, which is not preferable.

また、粗ジオール含有液のpHは、4.5以上であることが好ましく、より好ましくは5.0〜9.0、特に好ましくは5.2〜8.0である。粗ジオール含有液のpHが低いことは、水分除去のための蒸留塔の塔底液のpHが低いことを意味し、前述の如く、汚れや脱水副生物の問題がある。また、粗ジオール含有液のpHは高いほど、蒸留塔(a)での熱暴走リスクを低減することができる。一方、前述の如く、粗ジオール含有液のpHが高過ぎる、即ち、水分除去のための蒸留塔の塔底液のpHが高過ぎると、高沸化などの副反応が促進される。   Moreover, it is preferable that pH of a crude diol containing liquid is 4.5 or more, More preferably, it is 5.0-9.0, Most preferably, it is 5.2-8.0. The low pH of the crude diol-containing liquid means that the pH of the bottom liquid of the distillation column for removing water is low, and there are problems of dirt and dehydration by-products as described above. Moreover, the risk of thermal runaway in the distillation column (a) can be reduced as the pH of the crude diol-containing liquid is higher. On the other hand, as described above, when the pH of the crude diol-containing liquid is too high, that is, when the pH of the bottom liquid of the distillation column for removing water is too high, side reactions such as high boiling are promoted.

塔底液のpHを調整する手段は特に限定されないが、pHを低減するには、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸、陽イオン交換樹脂等を添加する方法、塔底液中の糖類を加熱分解して酸性化する方法、他工程の酸性液を添加する方法等が挙げられ、pHを高くするためには、アクリル型、スチレン系ポリアミン型などの弱塩基性陰イオン交換樹脂や、トリメチルアンモニウム基やジメチルエタノールアンモニウム基等を持つ強塩基性陰イオン交換樹脂の添加、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物や、水酸化バリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリム等の炭酸塩、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリムブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムブトキシドの金属アルコキシド、メチルアミン、エーテルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジイソプロピルエチルアミン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、キヌクリジン、1,4−ジアザビシクロオクタン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、エチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、アニリン、カテコールアミン、フェネチルアミン、1,8−ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン(プロトンスポンジ)等の有機アミンを添加する方法、他工程の塩基性溶液を添加する方法などが挙げられる。   The means for adjusting the pH of the bottom liquid is not particularly limited, but to reduce the pH, organic acids such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, lactic acid, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid In order to increase the pH, a method of adding an inorganic acid such as cation exchange resin or the like, a method of thermally decomposing sugars in the column bottom liquid and acidifying, a method of adding an acidic liquid in other steps, etc. The addition of weakly basic anion exchange resins such as acrylic and styrenic polyamine types, strong basic anion exchange resins with trimethylammonium groups and dimethylethanolammonium groups, lithium hydroxide, sodium hydroxide, Alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as barium hydroxide and calcium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, charcoal Carbonate such as sodium hydrogen, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, metal alkoxide of potassium butoxide, methylamine, etheramine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, tributylamine, triethanolamine N, N-diisopropylethylamine, piperidine, piperazine, morpholine, quinuclidine, 1,4-diazabicyclooctane, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, ethylenediamine, tetramethylethylenediamine, hexamethylenediamine, aniline, catecholamine, phenethylamine, 1 , 8-bis (dimethylamino) naphthalene (proton sponge) or other organic amine addition method, basicity of other steps And a method of adding a liquid.

また、粗ジオール含有液のジオール濃度は、特に限定されないが、通常、下限としては、80質量%以上、好ましくは82質量%以上、更に好ましくは85質量%以上である。また、一方で上限としては、通常99.5質量%以下であり、好ましくは99.0質量%以下、更に好ましくは98.0質量%以下である。   Further, the diol concentration of the crude diol-containing liquid is not particularly limited, but usually, the lower limit is 80% by mass or more, preferably 82% by mass or more, and more preferably 85% by mass or more. On the other hand, the upper limit is usually 99.5% by mass or less, preferably 99.0% by mass or less, and more preferably 98.0% by mass or less.

蒸留塔(a)としては、好ましくは理論段として3段以上、100段以下の蒸留塔を用いることが好ましく、更に好ましくは5段以上、50段以下である。
還流比は任意であるが、0.01以上、100以下が好ましく、更に好ましくは0.1以上、50以下である。特に0.2以上、20以下の還流比が好ましい。
蒸留塔(a)の加熱部位であるリボイラーは特に限定されるものではないが、好ましくは強制循環型リボイラー又は薄膜流下式のリボイラーである。特に塔底での加熱源との接触部位での滞留時間は短いほど汚れ回避の観点から好ましく、更に加熱源が気相部と接触しない構造あるいは接触量を最小化した構造が好ましい。蒸留塔(a)の塔頂の冷却コンデンサーからは蒸気を回収することも可能である。
As the distillation column (a), it is preferable to use a distillation column having 3 or more and 100 or less theoretical plates, and more preferably 5 or more and 50 or less.
The reflux ratio is arbitrary, but is preferably 0.01 or more and 100 or less, more preferably 0.1 or more and 50 or less. A reflux ratio of 0.2 or more and 20 or less is particularly preferable.
Although the reboiler which is a heating part of the distillation column (a) is not particularly limited, it is preferably a forced circulation reboiler or a thin film falling reboiler. In particular, a shorter residence time at the site of contact with the heating source at the bottom of the column is preferable from the viewpoint of avoiding contamination, and a structure in which the heating source does not contact the gas phase part or a structure in which the contact amount is minimized is preferable. It is also possible to recover steam from the cooling condenser at the top of the distillation column (a).

蒸留塔(a)の塔頂圧力は好ましくは絶対圧として1kPa以上、200kPa以下であり、より好ましくは2kPa以上、100kPa以下であり、特に好ましくは5kPa以上、50kPa以下である。塔頂圧力が低いほど、塔内温度を低減してアミノ酸や糖類などのバイオマス資源由来の成分から新たな不純物が生成することを回避できる。また、塔頂圧力が高いほど、塔頂部位からの蒸気回収に好適となり、更に塔自体の容量を低減することができる。   The top pressure of the distillation column (a) is preferably 1 kPa or more and 200 kPa or less as an absolute pressure, more preferably 2 kPa or more and 100 kPa or less, and particularly preferably 5 kPa or more and 50 kPa or less. The lower the pressure at the top of the tower, the lower the temperature in the tower, and it can be avoided that new impurities are generated from components derived from biomass resources such as amino acids and sugars. Moreover, the higher the tower top pressure, the more suitable for steam recovery from the tower top part, and the capacity of the tower itself can be reduced.

本発明において、蒸留塔(a)の塔底温度(塔底における加熱温度)は110℃以上であり、220℃以下であることが好ましい。塔底温度はより好ましくは130℃以上、210℃以下であり、特に好ましくは140℃以上、200℃以下である。蒸留塔(a)の塔底温度が上記下限以上であると塔頂部位からの蒸気回収が適当となり、上記上限以下であると副生成物の生成を抑え、また、熱暴走のリスクを低減することができる。   In the present invention, the column bottom temperature (heating temperature at the column bottom) of the distillation column (a) is 110 ° C. or higher, and preferably 220 ° C. or lower. The tower bottom temperature is more preferably 130 ° C. or more and 210 ° C. or less, and particularly preferably 140 ° C. or more and 200 ° C. or less. When the bottom temperature of the distillation column (a) is not less than the above lower limit, steam recovery from the top of the column is appropriate, and if it is not more than the above upper limit, the production of by-products is suppressed and the risk of thermal runaway is reduced. be able to.

また、蒸留塔(a)での塔底液の滞留時間は10分以上、100時間以下が好ましく、より好ましくは30分以上、50時間以下であり、更に好ましくは1時間以上30時間以下であり、特に好ましくは1時間以上20時間以下である。滞留時間が長い方が過剰な抜出流量を必要としないことや液面制御の容易性等の点で好ましいが、過度に長いとラジカル等の自己反応性物質が生成しやすく、熱暴走に至るリスクが高くなる。   Further, the residence time of the bottom liquid in the distillation column (a) is preferably 10 minutes or more and 100 hours or less, more preferably 30 minutes or more and 50 hours or less, and further preferably 1 hour or more and 30 hours or less. Especially preferably, it is 1 hour or more and 20 hours or less. A longer residence time is preferable in terms of not requiring an excessive extraction flow rate and ease of liquid level control. However, if it is excessively long, self-reactive substances such as radicals are likely to be generated, leading to thermal runaway. Risk increases.

蒸留塔(a)の塔底にある粗ジオール含有液の糖類の濃度は熱暴走を回避するために、0.5〜25質量%に制御される。好ましくはこの糖類濃度は20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下に制御することが好ましい。この濃度が高いほど熱暴走リスクと熱暴走時の発熱量が大きくなる。また、グルコース等のC6糖よりもキシロース等のC5糖類の方が熱暴走リスクは高いため、より厳しい濃度管理が求められる。非可食原料由来のバイオマス資源を用いる場合、本発明による精製により、大きな効果を得ることができる。   The concentration of the saccharide in the crude diol-containing liquid at the bottom of the distillation column (a) is controlled to 0.5 to 25% by mass in order to avoid thermal runaway. The saccharide concentration is preferably controlled to 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less. The higher this concentration, the greater the risk of thermal runaway and the amount of heat generated during thermal runaway. In addition, since C5 saccharides such as xylose have a higher risk of thermal runaway than C6 saccharides such as glucose, stricter concentration management is required. When using biomass resources derived from non-edible raw materials, a large effect can be obtained by the purification according to the present invention.

ジオールよりも高沸点の成分を除去する蒸留塔(a)で得られた留出液は次の蒸留工程で更に蒸留することが好ましい。またジオールよりも高沸点の成分を多く含む缶出液はそのまま廃棄しても差し支えないが、更に精製して純度の高いジオールを回収する蒸留塔(以下、「蒸留塔(b)」と称す場合がある。)に送給することが好ましい。   It is preferable that the distillate obtained in the distillation column (a) that removes components having a boiling point higher than that of the diol is further distilled in the next distillation step. The bottoms containing a higher boiling point component than the diol may be discarded as it is, but the distillation column (hereinafter referred to as “distillation column (b)”) that is further purified to recover the highly purified diol. Is preferred).

この蒸留塔(a)の缶出液中のジオール濃度を高く保持することで、蒸留塔(a)の塔底の汚れ速度を大幅に低減できる。これは、過度の高沸点の成分の濃縮は糖類由来の固形成分の析出を促進するためである。そのため、蒸留塔(a)の塔底から抜き出される缶出液は、ジオールをある程度含むことが好ましく、好ましくは該缶出液中のジオール濃度は30〜99.5質量%であり、更に好ましくは50〜99.0質量%であり、特に好ましくは55〜98.5質量%である。尚、蒸留塔(a)での塔頂分配率(=(塔頂留出液流量/フィード流量)×100)は好ましくは50〜98%であり、更に好ましくは60〜95%、特に好ましくは70〜90%である。   By keeping the diol concentration in the bottoms of the distillation column (a) high, the dirt rate at the bottom of the distillation column (a) can be greatly reduced. This is because concentration of an excessively high-boiling component promotes precipitation of a solid component derived from saccharides. Therefore, the bottoms extracted from the bottom of the distillation column (a) preferably contains diol to some extent, preferably the diol concentration in the bottoms is 30 to 99.5% by mass, and more preferably Is from 50 to 99.0% by mass, particularly preferably from 55 to 98.5% by mass. In addition, the column top distribution ratio (= (column top distillate flow rate / feed flow rate) × 100) in the distillation column (a) is preferably 50 to 98%, more preferably 60 to 95%, particularly preferably. 70-90%.

蒸留塔(b)により、蒸留塔(a)で分離されたジオールよりも高沸点の成分中に含まれるジオールを更に回収できるという観点から、本発明では、蒸留塔(a)の缶出液を蒸留塔(b)で更に蒸留することが好ましい。
蒸留塔(b)では、蒸留塔(a)で分離されたジオールよりも高沸点の成分、即ち、蒸留塔(a)の缶出液を、蒸留してジオールを分離して回収する。
From the viewpoint that the diol contained in the component having a higher boiling point than the diol separated in the distillation column (a) can be further recovered by the distillation column (b), in the present invention, the bottoms of the distillation column (a) are removed. Further distillation in the distillation column (b) is preferred.
In the distillation column (b), a component having a higher boiling point than that of the diol separated in the distillation column (a), that is, the bottoms of the distillation column (a) is distilled to separate and recover the diol.

蒸留塔(b)としては、好ましくは理論段として2段以上、50段以下の蒸留塔の使用が好ましく、更に好ましくは5段以上、30段以下である。
還流比は任意であるが、0.01以上、100以下が好ましく、更に好ましくは0.1以上、50以下である。特に0.2以上、20以下の還流比が好ましい。
この蒸留塔(b)の塔頂の冷却コンデンサーからは蒸気を回収することも可能である。
The distillation column (b) is preferably a distillation column having 2 or more and 50 or less theoretical plates, more preferably 5 or more and 30 or less.
The reflux ratio is arbitrary, but is preferably 0.01 or more and 100 or less, more preferably 0.1 or more and 50 or less. A reflux ratio of 0.2 or more and 20 or less is particularly preferable.
Vapor can also be recovered from the cooling condenser at the top of the distillation column (b).

蒸留塔(b)の加熱部位であるリボイラーは特に限定されるものではないが、好ましくは強制循環型リボイラー又は薄膜流下式のリボイラーである。特に塔底での加熱源との接触部位での滞留時間は短いほど汚れ回避の観点から好ましく、更に加熱源が気相部と接触しない構造あるいは接触量を最小化した構造が好ましい。尚、前記の蒸留塔(a)と異なり、蒸留塔(a)を含むジオール製造プロセスの連続運転中であっても、蒸留塔(b)内が汚れた場合は、蒸留塔(b)のみを一旦停止して、その間バイパス運転することも可能である。   The reboiler which is a heating part of the distillation column (b) is not particularly limited, but is preferably a forced circulation type reboiler or a thin film flow down type reboiler. In particular, a shorter residence time at the site of contact with the heating source at the bottom of the column is preferable from the viewpoint of avoiding contamination, and a structure in which the heating source does not contact the gas phase part or a structure in which the contact amount is minimized is preferable. Unlike the distillation column (a), only the distillation column (b) is used when the inside of the distillation column (b) becomes dirty even during continuous operation of the diol production process including the distillation column (a). It is also possible to temporarily stop and perform bypass operation during that time.

蒸留塔(b)の塔頂圧力は好ましくは絶対圧として0.1kPa以上、100kPa以下であり、より好ましくは0.2kPa以上、50kPa以下であり、特に好ましくは1kPa以上、20kPa以下である。塔頂圧力が低いほど、塔内温度を低減して塔底での熱暴走や重合進行による閉塞、更には糖の分解によるガス発生などを回避することができる。また、塔頂圧力が高いほど、塔自体の容量を低減することができる。   The top pressure of the distillation column (b) is preferably from 0.1 kPa to 100 kPa as an absolute pressure, more preferably from 0.2 kPa to 50 kPa, and particularly preferably from 1 kPa to 20 kPa. The lower the pressure at the top of the column, the lower the temperature inside the column, so that thermal runaway at the bottom of the column, blockage due to the progress of polymerization, and gas generation due to decomposition of sugar can be avoided. Moreover, the capacity | capacitance of tower itself can be reduced, so that tower top pressure is high.

蒸留塔(b)の塔底の温度は110℃以上であり、220℃以下であることが好ましい。より好ましくは140℃以上、200℃以下であり、特に好ましくは160℃以上、190℃以下である。蒸留塔(b)の塔底温度が上記下限よりも低いと塔頂部位から蒸気回収を行う場合に回収が困難となり、上記上限よりも高いと汚れの原因となる他、熱暴走のリスクが高くなる。   The temperature at the bottom of the distillation column (b) is 110 ° C. or higher, and preferably 220 ° C. or lower. More preferably, it is 140 degreeC or more and 200 degrees C or less, Most preferably, it is 160 degreeC or more and 190 degrees C or less. If the bottom temperature of the distillation column (b) is lower than the lower limit, recovery is difficult when steam is recovered from the top of the column, and if it is higher than the upper limit, it causes contamination and increases the risk of thermal runaway. Become.

また、蒸留塔(b)での塔底液の滞留時間は10分以上、100時間以下が好ましく、より好ましくは30分以上、50時間以下であり、更に好ましくは1時間以上30時間以下であり、特に好ましくは1時間以上20時間以下である。滞留時間が長い方が過剰な抜出流量を必要としないことや液面制御の容易性等の点で好ましいが、過度に長いとラジカル等の自己反応性物質が生成しやすく、熱暴走に至るリスクが高くなる。   The residence time of the bottom liquid in the distillation column (b) is preferably 10 minutes or more and 100 hours or less, more preferably 30 minutes or more and 50 hours or less, and further preferably 1 hour or more and 30 hours or less. Especially preferably, it is 1 hour or more and 20 hours or less. A longer residence time is preferable in terms of not requiring an excessive extraction flow rate and ease of liquid level control. However, if it is excessively long, self-reactive substances such as radicals are likely to be generated, leading to thermal runaway. Risk increases.

蒸留塔(b)の塔底の糖類濃度は熱暴走を回避するために、0.5〜25質量%に制御されることが好ましい。この糖類濃度は、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下に制御することが好ましい。また、糖類濃度の下限は、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である。糖類濃度が高いほど熱暴走リスクと熱暴走時の発熱量が大きくなるが、高沸点成分とともにロスするジオールが少なくなる。また、グルコース等のC6糖よりもキシロース等のC5糖類の方が熱暴走リスクは高いため、より厳しい濃度管理が求められる。   The saccharide concentration at the bottom of the distillation column (b) is preferably controlled to 0.5 to 25% by mass in order to avoid thermal runaway. The saccharide concentration is more preferably controlled to 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less. Further, the lower limit of the saccharide concentration is more preferably 1% by mass or more, and still more preferably 5% by mass or more. The higher the sugar concentration, the greater the risk of thermal runaway and the amount of heat generated during thermal runaway, but the less diol is lost along with the high-boiling components. In addition, since C5 saccharides such as xylose have a higher risk of thermal runaway than C6 saccharides such as glucose, stricter concentration management is required.

蒸留塔(b)の塔底の糖類濃度は蒸留塔(a)の塔底の糖類濃度よりも濃縮されるため、蒸留塔(b)の塔頂圧力を蒸留塔(a)よりも低くして塔底温度を下げることで、塔底での汚れや熱暴走のリスクを下げることが望ましい。   Since the saccharide concentration at the bottom of the distillation column (b) is concentrated more than the saccharide concentration at the bottom of the distillation column (a), the top pressure of the distillation column (b) is set lower than that of the distillation column (a). It is desirable to reduce the risk of dirt and thermal runaway at the bottom of the tower by lowering the tower bottom temperature.

蒸留塔(b)の塔底のpHは4〜9に管理されることが好ましく、特に好ましくは5〜8である。pHが低すぎると蒸留塔(b)内で汚れや脱水副生物が多くなり、運転が困難となる他、熱暴走リスクが高くなる。pHが高過ぎると高沸化などの副反応が促進される。   The pH at the bottom of the distillation column (b) is preferably controlled to 4 to 9, particularly preferably 5 to 8. If the pH is too low, dirt and dehydration by-products increase in the distillation column (b), which makes operation difficult and increases the risk of thermal runaway. If the pH is too high, side reactions such as high boiling are promoted.

蒸留塔(b)で分離されたジオールを含む留出液は前記蒸留塔(a)に循環してジオールを回収することが好ましい。蒸留塔(b)で濃縮した高沸点の成分を更に多く含む缶出液はそのまま廃棄されるが、焼却により熱回収することが好ましい。   The distillate containing the diol separated in the distillation column (b) is preferably circulated to the distillation column (a) to recover the diol. The bottoms containing more of the high boiling point component concentrated in the distillation column (b) is discarded as it is, but it is preferable to recover the heat by incineration.

上記の蒸留操作により、粗ジオール含有液中のほとんどの高沸点成分を分離して系外へ排出することが可能であるが、蒸留塔(b)の理論段を上記範囲内とすることにより、より多くの高沸点成分を更に廃棄することが可能である。また、高沸点成分中の窒素分や硫黄分を多く排出することが可能である。   By the above distillation operation, it is possible to separate and discharge most of the high boiling point components in the crude diol-containing liquid out of the system, but by setting the theoretical stage of the distillation column (b) within the above range, More high boiling components can be further discarded. Further, it is possible to discharge a large amount of nitrogen and sulfur in the high boiling point component.

発酵法で製造したジオール含有組成物中の不純物には塩素、硫黄などを含有する成分が含まれており、ジオール含有液のpHを下げる要因となる。このため、これらの塩素、硫黄成分を除去するための塩基処理工程(以下、「工程(c)」と称す場合がある。)を行うことが好ましい。この塩基処理は、前記の脱水処理後、蒸留塔(a)に供給される粗ジオール含有液に対して行ってもよいし、脱水処理前の粗ジオール含有液に対して行ってもよい。また、蒸留塔(a)で高沸成分が除去されたジオール含有留出液に対して行ってもよい。   Impurities in the diol-containing composition produced by the fermentation method contain components containing chlorine, sulfur, and the like, which becomes a factor for lowering the pH of the diol-containing liquid. For this reason, it is preferable to perform a base treatment step (hereinafter sometimes referred to as “step (c)”) for removing these chlorine and sulfur components. This base treatment may be performed on the crude diol-containing liquid supplied to the distillation column (a) after the dehydration treatment or on the crude diol-containing liquid before the dehydration treatment. Moreover, you may carry out with respect to the diol containing distillate from which the high boiling component was removed by the distillation column (a).

この工程(c)で使用可能な塩基としては、各種アミンなどのジオール含有液に溶解する塩基を使用しても良く、このような塩基としては、具体的にはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリデカニルアミン、トリフェニルアミン、ジフェニルメチルアミン、ジフェニルエチルアミン、ジフェニルブチルアミン、ジメチルフェニルアミン、ジエチルフェニルアミン、ジブチルフェニルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリシクロヘプチルアミン、ピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデカン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、2,5−ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタンなどが好ましく、更に好ましくはトリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルフェニルアミン、トリシクロヘキシルアミン、ピリジン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデカン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネンであり、特に好ましくはトリオクチルアミン、ピリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデカン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンである。   As the base that can be used in this step (c), a base that dissolves in a diol-containing liquid such as various amines may be used. Specific examples of such a base include trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, Tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, tridecanylamine, triphenylamine, diphenylmethylamine, diphenylethylamine, diphenylbutylamine, dimethylphenylamine, diethylphenylamine, dibutylphenylamine, tributylamine Cyclopentylamine, tricyclohexylamine, tricycloheptylamine, pyridine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecane, 1, -Diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 2,5-diazabicyclo [2.2.1] heptane, etc. are preferable, and tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, tri Octylamine, dimethylphenylamine, tricyclohexylamine, pyridine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecane, 1,5-diazabicyclo [ 4.3.0] -5-nonene, particularly preferably trioctylamine, pyridine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecane, 1,4-diazabicyclo [2.2.2]. ] Octane.

ただし、工程(c)では、上述のジオール含有液又は粗ジオール含有液に溶解する塩基よりもジオール含有液又は粗ジオール含有液と接触後に容易に分離できる固体塩基を用いることが好ましい。この固体塩基とは、塩基性を有する固体状の化合物であれば効果を発揮し使用可能であるが、好ましくは陰イオン交換樹脂、アミノ基又は置換アミノ基を有するトリアジン環含有化合物、ポリアミド、及び無機塩基より選ばれた少なくとも1種が挙げられる。   However, in the step (c), it is preferable to use a solid base that can be easily separated after contact with the diol-containing liquid or the crude diol-containing liquid rather than the base dissolved in the diol-containing liquid or the crude diol-containing liquid. The solid base is effective and usable as long as it is a solid compound having basicity, but preferably an anion exchange resin, a triazine ring-containing compound having an amino group or a substituted amino group, polyamide, and Examples include at least one selected from inorganic bases.

固体塩基としての陰イオン交換樹脂は特に限定されるものではなく、市販品を使用することができる。また、構造の種類は特に限定されるものではないが、ゲル型、MR型(macroreticular)型、ポーラス型、ハイポーラス型のいずれも用いることができるが、特に4級アンモニウム塩を官能基に持つスチレン系又はアクリル系の樹脂が好ましい。   The anion exchange resin as the solid base is not particularly limited, and a commercially available product can be used. Further, the type of structure is not particularly limited, and any of gel type, MR type (macroreticular) type, porous type and high porous type can be used, and in particular, it has a quaternary ammonium salt as a functional group. Styrenic or acrylic resins are preferred.

また、アミノ基又は置換アミノ基を有するトリアジン環含有化合物としては、好ましくはメラミン樹脂、CTUグアナミン(3,9−ビス[2−(3,5−ジアミノ−2,4−6−トリアザフェニル)エチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン)、CMTUグアナミン(3,9−ビス[1−(3,5−ジアミノ−2,4,6−トリアザフェニル)メチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン)などが挙げられる。これらは2種以上を併用しても差し支えない。   The triazine ring-containing compound having an amino group or a substituted amino group is preferably a melamine resin or CTU guanamine (3,9-bis [2- (3,5-diamino-2,4-6-triazaphenyl)]. Ethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane), CMTU guanamine (3,9-bis [1- (3,5-diamino-2,4,6-triazaphenyl) Methyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane). Two or more of these may be used in combination.

ポリアミドとしては、例えばナイロン6、ナイロン12、ナイロン4/6、ナイロン6/6、ナイロン6/10、ナイロン6/12などが挙げられる。これらは2種以上を併用しても差し支えない。   Examples of the polyamide include nylon 6, nylon 12, nylon 4/6, nylon 6/6, nylon 6/10, nylon 6/12 and the like. Two or more of these may be used in combination.

無機塩基としては、アルカリ又はアルカリ土類金属化合物が挙げられ、具体的にはCaO、MgOなどの金属酸化物、Ca(OH)、Mg(OH)などの金属水酸化物、NaCO、KCO、CaCO、MgCOなどの金属炭酸塩やそれらのホウ酸塩やリン酸塩などの金属無機酸塩などが挙げられ、これらは2種以上を併用しても差し支えない。 Examples of the inorganic base include alkali or alkaline earth metal compounds. Specifically, metal oxides such as CaO and MgO, metal hydroxides such as Ca (OH) 2 and Mg (OH) 2 , Na 2 CO 2 , metal carbonates such as K 2 CO 2 , CaCO 2 , and MgCO 2, and metal inorganic acid salts such as borates and phosphates thereof. These may be used in combination of two or more. .

上記、固体塩基の中でより好ましくはアミノ基又は置換アミノ基を有するトリアジン環含有化合物、及び陰イオン交換樹脂であり、特に好ましくは陰イオン交換樹脂である。   Among the above solid bases, a triazine ring-containing compound having an amino group or a substituted amino group and an anion exchange resin are particularly preferred, and an anion exchange resin is particularly preferred.

工程(c)における塩基とジオール含有液又は粗ジオール含有液とを接触する際の温度は−20〜200℃が好ましく、より好ましくは0〜120℃であり、特に好ましくは30〜100℃である。この温度が低すぎると冷凍器など特殊装置が必要となりプロセス競争力が低下し、高すぎると固体塩基の劣化が進行する。   The temperature at the time of contacting the base and the diol-containing liquid or the crude diol-containing liquid in the step (c) is preferably -20 to 200 ° C, more preferably 0 to 120 ° C, and particularly preferably 30 to 100 ° C. . If this temperature is too low, a special device such as a freezer is required and process competitiveness is lowered. If it is too high, deterioration of the solid base proceeds.

また、接触時間は1分〜100時間が好ましく、より好ましくは10分〜20時間であり、特に好ましくは20分〜10時間である。接触時間が短かすぎると塩素、硫黄成分を十分に除去することが困難であり、長すぎると効率の悪いプロセスとなってしまう。   The contact time is preferably 1 minute to 100 hours, more preferably 10 minutes to 20 hours, and particularly preferably 20 minutes to 10 hours. If the contact time is too short, it is difficult to sufficiently remove chlorine and sulfur components. If the contact time is too long, the process becomes inefficient.

また、ジオール含有液又は粗ジオール含有液と接触させる固体塩基は、ジオール含有液又は粗ジオール含有液に対する質量比で0.01〜100の範囲で使用することが可能であり、より好ましくは0.1〜20であり、特に好ましくは0.2〜10である。   Moreover, the solid base brought into contact with the diol-containing liquid or the crude diol-containing liquid can be used in a mass ratio of 0.01 to 100 with respect to the diol-containing liquid or the crude diol-containing liquid. It is 1-20, Most preferably, it is 0.2-10.

ジオール含有液又は粗ジオール含有液と固体塩基との接触方法は回分式、連続式のいずれでも差し支えないが、運転の簡便さから連続流通式が特に好ましい。   The contact method between the diol-containing liquid or the crude diol-containing liquid and the solid base may be either a batch type or a continuous type, but a continuous flow type is particularly preferable from the viewpoint of easy operation.

上記蒸留塔(a)、蒸留塔(b)、場合により工程(c)を経由して得られたジオール含有液はそのまま製品とすることもできるが、更に以下の蒸留塔(以下、「蒸留塔(d)」と称す場合がある。)により精製することが好ましい。   The diol-containing liquid obtained through the distillation column (a), the distillation column (b), and optionally the step (c) can be used as a product as it is, but the following distillation column (hereinafter referred to as “distillation column” (D) "may be referred to)).

蒸留塔(d)では、蒸留塔(a)、蒸留塔(b)、場合により工程(c)を経由して得られたジオール含有液を蒸留して、塔頂又は側留から精製ジオールを製品として抜き出す。また、上記工程に加えて軽沸点成分を分離する蒸留塔や水素化反応工程を経由してから蒸留塔(d)で蒸留してもよい。蒸留塔(d)の側留として精製ジオールを得る場合、蒸留塔(d)の塔頂からは軽沸カルボン酸や水、ジオールの脱水生成物などの少量の軽沸点成分を含むジオールを留出させ、塔底から少量の高沸点成分を含むジオール含有液を排出する。これら蒸留塔(d)の塔頂留出液並びに塔底缶出液は、それぞれ個別あるいは混合して、前工程に回収することが好ましい。   In the distillation column (d), the diol-containing liquid obtained through the distillation column (a), the distillation column (b), and optionally the step (c) is distilled to produce purified diol from the top or side fraction. Extract as Further, in addition to the above steps, the distillation may be performed in a distillation column (d) after passing through a distillation column or a hydrogenation reaction step for separating light boiling components. When a purified diol is obtained as a side distillation of the distillation column (d), a diol containing a small amount of light-boiling components such as a light-boiling carboxylic acid, water, and a dehydration product of the diol is distilled from the top of the distillation column (d). The diol-containing liquid containing a small amount of high-boiling components is discharged from the bottom of the tower. It is preferable that the column top distillate and the column bottom distillate of these distillation columns (d) are collected individually or mixed and recovered in the previous step.

蒸留塔(d)としては、これらの品質項目を満たすことができる蒸留塔であれば、任意の段数及び条件で蒸留を行って、精製ジオールを得ることができるが、精製ジオールを得る蒸留塔(d)は、好ましくは理論段として5段以上、100段以下の蒸留塔の使用が好ましく、更に好ましくは10段以上、50段以下である。   As the distillation column (d), as long as the distillation column can satisfy these quality items, distillation can be performed at an arbitrary number of stages and conditions to obtain a purified diol. d) is preferably a distillation column having 5 or more and 100 or less theoretical plates, more preferably 10 or more and 50 or less.

側留として精製ジオールを得る場合の側留抜出位置は、原料液フィード段よりも上部に位置することが好ましく、原料液フィード段と側留抜出位置の間隔は理論段として2段以上、好ましくは3段以上、例えば3〜20段であることが望ましい。尚、塔頂部分から側留抜出位置までの理論段数は1段以上、50段以下が好ましく、更に好ましくは2段以上、20段以下であり、特に好ましくは3段以上、10段以下である。   In the case of obtaining purified diol as a side distillation, the side distillation extraction position is preferably located above the raw material liquid feed stage, and the interval between the raw material liquid feed stage and the side distillation extraction position is two or more as the theoretical stage, Preferably, it is 3 or more stages, for example, 3 to 20 stages. The number of theoretical plates from the top of the column to the side distillation position is preferably 1 or more and 50 or less, more preferably 2 or more and 20 or less, and particularly preferably 3 or more and 10 or less. .

蒸留塔(d)の還流比は任意であるが、0.01以上、100以下が好ましく、更に好ましくは0.1以上、50以下である。特に0.2以上、20以下の還流比が好ましい。   The reflux ratio of the distillation column (d) is arbitrary, but is preferably 0.01 or more and 100 or less, more preferably 0.1 or more and 50 or less. A reflux ratio of 0.2 or more and 20 or less is particularly preferable.

また、蒸留塔(d)の加熱部位であるリボイラーは特に限定されるものではないが、好ましくは強制循環型リボイラー又は薄膜流下式のリボイラーである。特に塔底での加熱源との接触部位での滞留時間は短いほど汚れ回避の観点から好ましく、更に加熱源が気相部と接触しない構造あるいは接触量を最小化した構造が好ましい。蒸留塔(d)の塔頂の冷却コンデンサーからは蒸気を回収することも可能である。   Moreover, the reboiler which is the heating part of the distillation column (d) is not particularly limited, but is preferably a forced circulation reboiler or a thin-film reboiler. In particular, a shorter residence time at the site of contact with the heating source at the bottom of the column is preferable from the viewpoint of avoiding contamination, and a structure in which the heating source does not contact the gas phase part or a structure in which the contact amount is minimized is preferable. Steam can also be recovered from the cooling condenser at the top of the distillation column (d).

蒸留塔(d)の塔頂圧力は好ましくは絶対圧として1kPa以上、200kPa以下であり、より好ましくは2kPa以上、100kPa以下であり、特に好ましくは2kPa以上、50kPa以下である。塔頂圧力が低いほど、塔内温度を低減して、塔内での不純物の反応による新たな不純物の生成を回避できる。一方、塔頂圧力が高いほど、塔頂部位からの蒸気回収が好適となり、更に塔自体の容量を低減することができる。   The top pressure of the distillation column (d) is preferably 1 kPa or more and 200 kPa or less as an absolute pressure, more preferably 2 kPa or more and 100 kPa or less, and particularly preferably 2 kPa or more and 50 kPa or less. The lower the pressure at the top of the column, the lower the temperature in the column, and the generation of new impurities due to the reaction of impurities in the column can be avoided. On the other hand, the higher the tower top pressure, the better the steam recovery from the tower top site, and the capacity of the tower itself can be further reduced.

蒸留塔(d)内の温度は組成と圧力により決められるが、最も高温となる塔底の温度は好ましくは120℃以上、200℃以下であり、更に好ましくは130℃以上、180℃以下であり、特に好ましくは140℃以上、170℃以下である。また、最も低温となる塔頂部は40℃以上であり、更に好ましくは50℃以上であり、特に好ましくは60℃以上である。塔底温度が高過ぎると塔底でジオール並びに微量の不純物が反応してしまい、精製ジオールの品質が低下することがある。塔底温度が低過ぎる場合には、高度の真空を必要として経済的に好ましくない。
The temperature in the distillation column (d) is determined by the composition and pressure, but the temperature at the highest column bottom is preferably 120 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. Particularly preferably, it is 140 ° C. or higher and 170 ° C. or lower. Moreover, the tower | column top part used as the lowest temperature is 40 degreeC or more, More preferably, it is 50 degreeC or more, Especially preferably, it is 60 degreeC or more. If the tower bottom temperature is too high, the diol and a small amount of impurities react at the tower bottom, and the quality of the purified diol may deteriorate. If the bottom temperature is too low, a high vacuum is required, which is economically undesirable.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.

なお、以下において、1,4−ブタンジオール(1,4BG)、テトラヒドロフラン(THF)の分析は島津製作所製ガスクロマト分析装置「島津GC−2014型」にて、GLサイエンス社製「PEG−20Mカラム(極性)」を用い、ガスクロマトグラフィーにより行った。
留出液の色調は、島津製作所製のUV−2400を用い波長260nmの紫外線(UV)吸光度を測定することにより評価した。尚、ブランク測定には純水を用いた。UV吸光度が高いほど色調が悪いことを示す。
pHは、東亜ディーケーケー(株)製「TOA−DKKHM−25G」を用い、サンプル10gを、イソプロピルアルコールと水(体積比で10:6)の混合溶液(pH7)に溶解して測定した。
示差走査熱量分析(DSC)は、メトラー・トレド社製「DSC1」を使用し、測定セルはSUS316L製密封セル(スイス製)「F−40」を用いた。測定温度範囲は25℃〜450℃で10℃/minで窒素雰囲気下に昇温して測定した。
In the following, the analysis of 1,4-butanediol (1,4BG) and tetrahydrofuran (THF) was carried out using a gas chromatographic analyzer “Shimadzu GC-2014 type” manufactured by Shimadzu Corporation, and “PEG-20M column manufactured by GL Science Co., Ltd.” (Polarity) "and performed by gas chromatography.
The color tone of the distillate was evaluated by measuring ultraviolet (UV) absorbance at a wavelength of 260 nm using UV-2400 manufactured by Shimadzu Corporation. Note that pure water was used for the blank measurement. The higher the UV absorbance, the worse the color tone.
The pH was measured by using “TOA-DKKHM-25G” manufactured by Toa DKK Co., Ltd. and dissolving 10 g of a sample in a mixed solution (pH 7) of isopropyl alcohol and water (10: 6 by volume).
For differential scanning calorimetry (DSC), a “DSC1” manufactured by METTLER TOLEDO was used, and a sealed cell (manufactured by Switzerland) “F-40” manufactured by SUS316L was used. The measurement temperature range was 25 ° C. to 450 ° C. and the temperature was increased in a nitrogen atmosphere at 10 ° C./min.

〔蒸留塔(a)における高沸点成分の蒸留分離〕
[実施例1]
市販の1,4BGにグルコース濃度が1000質量ppmになるようにグルコースを添加して粗1,4BG含有液を調製し、この粗1,4BG含有液から、グルコースを含む高沸点成分を蒸留塔(a)で除去した。この粗1,4BG含有液の水分濃度は0.03質量%で、pHは4.64であった。
蒸留塔(a)として、理論段30段のオルダーショウ蒸留塔(加熱源が実質的に塔底液のみと接触し、気相部への接触を伴わない)を使用した。塔頂圧力は15.7kPa、還流比を1.0、塔頂温度は176℃、塔底温度は184℃、塔頂分配率86%、滞留時間10hrで一定となるように制御し、塔底から10段の位置に粗1,4BG含有液を86mL/hrの流量で連続導入し、塔頂部から74mL/hrで連続留出を行い、塔底から12mL/hrで連続抜き出しを行なった。このとき、蒸留塔(a)の塔底部の1,4BG含有液中のグルコース濃度は、0.5質量%に制御された。缶出液中の1,4BG濃度は99.0質量%であった。
その結果、200hrの連続運転を固形物の生成無く、安定して実施することができた。また、留出液の色調や不純物であるTHF濃度も良好であった。
[Distillation separation of high boiling point components in distillation column (a)]
[Example 1]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 1000 ppm by mass to prepare a crude 1,4BG-containing liquid. From this crude 1,4BG-containing liquid, a high-boiling component containing glucose was distilled ( Removed in a). The crude 1,4BG-containing liquid had a water concentration of 0.03% by mass and a pH of 4.64.
As the distillation column (a), an Oldershaw distillation column having 30 theoretical plates (the heating source substantially contacts only the bottom liquid and does not involve contact with the gas phase portion) was used. The pressure at the top of the column is 15.7 kPa, the reflux ratio is 1.0, the column top temperature is 176 ° C., the column bottom temperature is 184 ° C., the distribution at the column top is 86%, and the residence time is 10 hours. The crude 1,4BG-containing liquid was continuously introduced at a flow rate of 86 mL / hr at 10 positions from the top, continuously distilled at 74 mL / hr from the top of the column, and continuously extracted at 12 mL / hr from the bottom. At this time, the glucose concentration in the 1,4BG-containing liquid at the bottom of the distillation column (a) was controlled to 0.5% by mass. The 1,4BG concentration in the bottoms was 99.0% by mass.
As a result, continuous operation for 200 hours could be carried out stably without producing solids. Moreover, the color tone of the distillate and the concentration of THF as impurities were also good.

[実施例2]
市販の1,4BGにグルコース濃度が1000質量ppmになるようにバガスを糖化した水溶液を添加して粗1,4BG含有液を調製した以外は、実施例1と同様に蒸留精製を実施した。このときの蒸留塔(a)の塔底液のグルコース濃度は1.1質量%であり、200hrの連続運転を実施した結果、固形物の生成はなかった。また、留出液の色調は実施例1よりやや悪化したものの、THF濃度は実施例1よりも低かった。
[Example 2]
Distillation purification was carried out in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution obtained by saccharifying bagasse so that the glucose concentration was 1000 ppm by mass was added to commercially available 1,4BG to prepare a crude 1,4BG-containing solution. At this time, the glucose concentration in the bottom liquid of the distillation column (a) was 1.1% by mass, and as a result of continuous operation for 200 hours, no solid matter was produced. Moreover, although the color tone of the distillate was slightly worse than that of Example 1, the THF concentration was lower than that of Example 1.

[比較例1]
市販の1,4BGにグルコース濃度が2000質量ppmになるようにグルコースを添加して粗1,4BG含有液を調製した以外は、実施例1と同様に蒸留精製を実施した。このときの蒸留塔(a)の塔底液のグルコース濃度は1.0質量%であり、200hrの連続運転を実施した結果、2mgの固形物が塔底に付着した。また、留出液の色調やTHF濃度は実施例1より悪化した。
[Comparative Example 1]
Distillation purification was performed in the same manner as in Example 1 except that glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 2000 mass ppm to prepare a crude 1,4BG-containing liquid. At this time, the glucose concentration in the bottom liquid of the distillation column (a) was 1.0 mass%, and as a result of continuous operation for 200 hr, 2 mg of solid matter adhered to the bottom of the column. Further, the color tone and THF concentration of the distillate were worse than those of Example 1.

[比較例2]
市販の1,4BGにグルコース濃度が4000質量ppmになるようにグルコースを添加して粗1,4BG含有液を調製し、加熱源が塔底液に加えて気相部への接触を伴うように蒸留を実施した以外は、実施例1と同様に蒸留精製を実施した。このときの塔底温度は186℃、塔底液のグルコース濃度は1.8質量%であり、200hrの連続運転を実施した結果、235mgの固形物が塔底に付着した。また、留出液の色調やTHF濃度は実施例1より悪化した。
[Comparative Example 2]
Prepare a crude 1,4BG-containing liquid by adding glucose to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration is 4000 ppm by mass, so that the heating source is in addition to the tower bottom liquid and comes into contact with the gas phase. Distillation purification was performed in the same manner as in Example 1 except that distillation was performed. The tower bottom temperature at this time was 186 ° C., the glucose concentration in the tower bottom liquid was 1.8% by mass, and as a result of continuous operation for 200 hours, 235 mg of solid matter adhered to the tower bottom. Further, the color tone and THF concentration of the distillate were worse than those of Example 1.

以上の結果を表1にまとめた。   The above results are summarized in Table 1.

Figure 2015017087
Figure 2015017087

〔糖類含有1,4BG溶液の熱評価〕
[参考例1]
市販の1,4BGの示差走査熱量分析を実施した結果、発熱は検知されなかった。
[Thermal evaluation of sugar-containing 1,4BG solution]
[Reference Example 1]
As a result of conducting differential scanning calorimetry of commercially available 1,4BG, no exotherm was detected.

[参考例2]
市販の1,4BGにグルコース濃度が1質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、発熱は検知されなかった。
[Reference Example 2]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 1% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetry of this saccharide-containing 1,4BG solution, no exotherm was detected.

[参考例3]
市販の1,4BGにグルコース濃度が8質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、248℃で発熱が検知され、発熱量は27J/gであった。
[Reference Example 3]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 8% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, an exotherm was detected at 248 ° C., and the exotherm was 27 J / g.

[参考例4]
市販の1,4BGにグルコース濃度が15質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、244℃で発熱が検知され、発熱量は43J/gであった。
[Reference Example 4]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 15% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 244 ° C., and the heat generation amount was 43 J / g.

[参考例5]
市販の1,4BGにグルコース濃度が20質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、243℃で発熱が検知され、発熱量は51J/gであった。
[Reference Example 5]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 20% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 243 ° C., and the heat generation amount was 51 J / g.

[参考例6]
市販の1,4BGにグルコース濃度が25質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、237℃で発熱が検知され、発熱量は57J/gであった。
[Reference Example 6]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 25% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, an exotherm was detected at 237 ° C., and the exotherm was 57 J / g.

以上の結果を表2にまとめた。   The above results are summarized in Table 2.

Figure 2015017087
Figure 2015017087

[参考例7]
市販の1,4BGにキシロース濃度が1質量%になるようにキシロースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、230℃で発熱が検知され、発熱量は44J/gであった。
[Reference Example 7]
Xylose was added to commercially available 1,4BG so that the xylose concentration was 1% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 230 ° C., and the heat generation amount was 44 J / g.

[参考例8]
市販の1,4BGにキシロース濃度が8質量%になるようにキシロースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、223℃で発熱が検知され、発熱量は73J/gであった。
[Reference Example 8]
Xylose was added to commercially available 1,4BG so that the xylose concentration was 8% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 223 ° C., and the heat generation amount was 73 J / g.

[参考例9]
市販の1,4BGにキシロース濃度が10質量%になるようにキシロースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、227℃で発熱が検知され、発熱量は84J/gであった。
[Reference Example 9]
Xylose was added to commercially available 1,4BG so that the xylose concentration was 10% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 227 ° C., and the heat generation amount was 84 J / g.

[参考例10]
市販の1,4BGにキシロース濃度が15質量%になるようにキシロースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、219℃で発熱が検知され、発熱量は88J/gであった。
[Reference Example 10]
Xylose was added to commercially available 1,4BG so that the xylose concentration was 15% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, an exotherm was detected at 219 ° C., and the exotherm was 88 J / g.

[参考例11]
市販の1,4BGにキシロース濃度が20質量%になるようにキシロースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、227℃で発熱が検知され、発熱量は89J/gであった。
[Reference Example 11]
Xylose was added to commercially available 1,4BG so that the xylose concentration was 20% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, an exotherm was detected at 227 ° C., and the exotherm was 89 J / g.

[参考例12]
市販の1,4BGにキシロース濃度が25質量%になるようにキシロースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、209℃で発熱が検知され、発熱量は82J/gであった。
[Reference Example 12]
Xylose was added to commercially available 1,4BG so that the xylose concentration was 25% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 209 ° C., and the heat generation amount was 82 J / g.

以上の結果を表3にまとめた。   The above results are summarized in Table 3.

Figure 2015017087
Figure 2015017087

[参考例13]
市販の1,4BGにグルコース濃度が15質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製し、pHが3.5になるようにパラトルエンスルホン酸を添加した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、215℃で発熱が検知され、発熱量は60J/gであった。
[Reference Example 13]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 15% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution, and paratoluenesulfonic acid was added so that the pH was 3.5. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 215 ° C., and the heat generation amount was 60 J / g.

[参考例14]
市販の1,4BGにグルコース濃度が15質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製し、pHが4.5になるようにパラトルエンスルホン酸を添加した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、221℃で発熱が検知され、発熱量は53J/gであった。
[Reference Example 14]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 15% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution, and paratoluenesulfonic acid was added so that the pH was 4.5. As a result of differential scanning calorimetric analysis of the saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 221 ° C., and the heat generation amount was 53 J / g.

[参考例15]
市販の1,4BGにグルコース濃度が15質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製し、pHが5.5になるようにパラトルエンスルホン酸を添加した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、220℃で発熱が検知され、発熱量は55J/gであった。
[Reference Example 15]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 15% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution, and paratoluenesulfonic acid was added so that the pH was 5.5. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 220 ° C., and the heat generation amount was 55 J / g.

[参考例16]
市販の1,4BGにグルコース濃度が15質量%になるようにグルコースを添加し、糖類含有1,4BG溶液を調製し、pHが6.5になるように水酸化ナトリウムを添加した。この糖類含有1,4BG溶液の示差走査熱量分析を実施した結果、222℃で発熱が検知され、発熱量は48J/gであった。
[Reference Example 16]
Glucose was added to commercially available 1,4BG so that the glucose concentration was 15% by mass to prepare a saccharide-containing 1,4BG solution, and sodium hydroxide was added so that the pH was 6.5. As a result of differential scanning calorimetric analysis of this saccharide-containing 1,4BG solution, heat generation was detected at 222 ° C., and the heat generation amount was 48 J / g.

以上の結果を表4にまとめた。   The above results are summarized in Table 4.

Figure 2015017087
Figure 2015017087

表1から、粗1,4BG含有液中の糖類濃度が上昇するほど蒸留塔の塔底が汚れることが分かる。更に、気相部を加熱すると汚れの付着量が増大することが分かる。
また、糖類濃度の制御で留出液(ジオール)の色調や不純物濃度を改善することができ、特に不純物の低減において、比可食原料由来のバイオマス資源を用いる場合に有効であることが分かる。
From Table 1, it can be seen that the bottom of the distillation tower becomes dirty as the saccharide concentration in the crude 1,4BG-containing liquid increases. Further, it can be seen that the amount of dirt attached increases when the gas phase part is heated.
In addition, it can be seen that the color tone and impurity concentration of the distillate (diol) can be improved by controlling the saccharide concentration, and it is particularly effective in the case of using biomass resources derived from specific edible raw materials in reducing impurities.

表2及び表3から、糖類含有1,4BG溶液中の糖類濃度が上昇するほど、発熱開始温度が低下し、発熱量も増えるため、熱暴走リスクが高いことが分かる。特に、糖類濃度が25質量%まで高くなると、一般的に示差走査熱量分析の発熱開始温度から必要とされる100℃の余裕を取るには熱源温度100℃以下が必要となり、糖類含有1,4BG溶液の蒸留は不可能となる。尚、示差走査熱量分析は断熱条件下での測定ではないため、実スケールにおいては参考例で検知した発熱開始温度よりも低い温度で発熱することが一般的に知られている。殆どのジオールは100℃以下で蒸留することは困難であるため、本発明に従って糖類濃度の管理が重要となる。
更に、表4から、1,4BG溶液のpHが高いほど、発熱量を低減できることが分かる。
以上より、1,4BG含有液中の糖類濃度を一定濃度以下に制御し、糖類濃度に応じた熱源を用い、また、pHを調整することにより、蒸留塔での熱暴走リスクを低減でき、蒸留塔塔底での汚れも低減するとともに得られるジオールの品質を高めることが可能となることが分かる。
From Tables 2 and 3, it can be seen that the higher the saccharide concentration in the saccharide-containing 1,4BG solution, the lower the heat generation start temperature and the more the heat generation amount. In particular, when the saccharide concentration is increased to 25% by mass, a heat source temperature of 100 ° C. or less is required to obtain a margin of 100 ° C., which is generally required from the heat generation start temperature of differential scanning calorimetry, and saccharide-containing 1,4BG Distillation of the solution becomes impossible. Since differential scanning calorimetry is not a measurement under adiabatic conditions, it is generally known that heat is generated at a temperature lower than the heat generation start temperature detected in the reference example in an actual scale. Since most diols are difficult to distill below 100 ° C., management of the sugar concentration is important according to the present invention.
Furthermore, it can be seen from Table 4 that as the pH of the 1,4BG solution is higher, the calorific value can be reduced.
As mentioned above, the risk of thermal runaway in the distillation tower can be reduced by controlling the saccharide concentration in the 1,4BG-containing liquid below a certain concentration, using a heat source according to the saccharide concentration, and adjusting the pH. It can be seen that contamination at the bottom of the tower can be reduced and the quality of the diol obtained can be improved.

Claims (6)

ジオール含有液を蒸留塔に供給して、蒸留により該ジオール含有液中のジオールよりも高沸点の成分を分離してジオールを製造する方法において、該ジオール含有液が0.1〜1500質量ppmの糖及び/又は糖誘導体を含有し、該蒸留塔の塔底における加熱温度が110℃以上であって、該蒸留塔の塔底の該ジオール含有液中の糖及び/又は糖誘導体濃度を0.5〜25質量%に制御することを特徴とするジオールの製造方法。   In the method of supplying a diol-containing liquid to a distillation tower and separating a component having a higher boiling point than the diol in the diol-containing liquid by distillation to produce a diol, the diol-containing liquid is 0.1 to 1500 ppm by mass. It contains sugar and / or a sugar derivative, the heating temperature at the bottom of the distillation column is 110 ° C. or higher, and the sugar and / or sugar derivative concentration in the diol-containing liquid at the bottom of the distillation column is 0. A method for producing a diol, which is controlled to 5 to 25% by mass. 前記糖及び/又は糖誘導体の炭素数が5であることを特徴とする請求項1に記載のジオールの製造方法。   The method for producing a diol according to claim 1, wherein the sugar and / or sugar derivative has 5 carbon atoms. 前記蒸留塔に供給するジオール含有液のpHが4.5以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のジオールの製造方法。   The method for producing a diol according to claim 1 or 2, wherein the pH of the diol-containing liquid supplied to the distillation column is 4.5 or more. 前記蒸留塔の塔底における加熱温度が140〜200℃であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のジオールの製造方法。   The method for producing a diol according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating temperature at the bottom of the distillation column is 140 to 200 ° C. 前記蒸留塔の加熱源が実質的に塔底液のみと接触し、気相部への接触を伴わない、請求項1〜4のいずれか1項に記載のジオールの製造方法。   The method for producing a diol according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating source of the distillation column is substantially in contact with only the bottom liquid and is not accompanied by contact with the gas phase. 前記ジオールが1,4−ブタンジオールであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のジオールの製造方法。   The said diol is 1, 4- butanediol, The manufacturing method of the diol of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
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