JP2016034916A - 不飽和炭化水素の水和反応方法 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕
不飽和炭化水素、水、及び触媒を含む混合物を、シングルモードのマイクロ波を用いて加熱して、不飽和炭化水素の水和物を得る加熱工程を有する、不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔2〕
前記触媒が、酸性固体物質を含む、前項〔1〕に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔3〕
前記酸性固体物質が、結晶性シリカアルミナを含む、前項〔2〕に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔4〕
前記結晶性シリカアルミナが、ZSM−5型ゼオライトを含む、前項〔3〕に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔5〕
前記不飽和炭化水素が、環状不飽和炭化水素を含む、前項〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔6〕
前記不飽和炭化水素が、シクロヘキセンを含む、前項〔5〕に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔7〕
前記触媒が、ヘテロポリ酸水溶液を含む、前項〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔8〕
前記不飽和炭化水素が、イソブテンを含む、前項〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
〔9〕
前記水和物が、アルコールを含む、前項〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
本実施形態の不飽和炭化水素の水和反応方法は、不飽和炭化水素、水、及び触媒を含む混合物を、シングルモードのマイクロ波を用いて加熱して、不飽和炭化水素の水和物を得る加熱工程を有する。
加熱工程は、不飽和炭化水素、水、及び触媒の混合物を、シングルモードのマイクロ波を用いて加熱して、不飽和炭化水素の水和物を得る工程である。
不飽和炭化水素としては、特に限定されないが、例えば、シクロペンテン、メチルシクロペンテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、シクロオクテン、シクロドデセン、ノルボルネンのような環状不飽和炭化水素;エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、1,3−ブタジエン、1−ペンテン、1−ヘキセンのような直鎖状又は分岐状不飽和炭化水素等が挙げられる。不飽和炭化水素は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。
混合物は、有機溶媒を含んでもよい。有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、アセトン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、ヘキサン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、フェネチルアルコール、エチレングリコールモノフェニルエーテル、αイソホロン(3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン)、βイソホロン(3,5,5−トリメチル−3−シクロヘキセン−1−オン)、2,4,4−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、3,5,5−トリメチルシクロヘキサノン、3,3,5,5−テトラメチルシクロヘキサノンなどが挙げられる。有機溶媒を用いることにより、転化率がより向上する傾向にある。有機溶媒は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
触媒としては、特に限定されないが、例えば、酸性水溶液、酸性固体物質が挙げられる。このなかでも、生成物と触媒の分離の容易さの観点から、酸性固体物質が好ましい。触媒は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
不飽和炭化水素の水和物としては、特に限定されず、例えば、上記不飽和炭化水素の不飽和結合基に、HないしOHが付加した水和物が挙げられる。不飽和炭化水素の水和物は、アルコールであることが好ましい。不飽和炭化水素の水和物がアルコールである場合、本実施形態の不飽和炭化水素の水和反応方法は、アルコールの製造方法となる。
加熱工程における加熱はシングルモードのマイクロ波照射によって行われる。加熱にマイクロ波を用いることにより、不飽和炭化水素の水和反応の転化率が向上する。このメカニズムについては、明確ではないが、不飽和炭化水素及び生成する水和物よりも水の方が、マイクロ波吸収効率が高く、選択的に加熱される。そのため、生成した水和物の脱水反応よりも、不飽和炭化水素と水の平衡反応である、活性化される水分子による水和反応が、より活発になる。その結果、水和反応の転化率が上がるものと発明者は推測している。さらに、シングルモードのマイクロ波を用いると反応場へのマイクロ波照射効率が向上するため、水分子の活性化と水和反応がさらに活発になり、水和反応の転化率がさらに上げるものと発明者は推測している。
加熱工程において用い得るマイクロ波反応装置について、以下例を挙げて説明するが、マイクロ波反応装置はこれらに限定されない。
本実施形態の不飽和炭化水素の水和反応方法は、その他の工程を含むことができる。その他の工程としては、特に限定されないが、例えば、水−触媒スラリー撹拌工程、原料−水−触媒スラリー予備加熱工程、油層−水−触媒分離工程、蒸留工程などが挙げられる。
SiO2/Al2O3比が28であるH型のZSM−5ゼオライト(日揮触媒化成社製)を触媒として、図2に示した回分式シングルモードマイクロ波反応装置を用いて、シクロヘキセンの水和反応を行った。反応器としては100mLの石英製円筒型耐圧容器1を用いた。
カラム :Agilent Technologies社製の「HP−INNOWAX」(商品名)[内径0.32mm、長さ60m]
サンプリングラインの温度:250℃に保持
サンプル液量:1μL
キャリアガス:He
カラム流量 :0.29mL/分
スプリット比:400
カラムの昇温プログラム:分析開始から5分間は80℃に保持、その後10℃/分で220℃まで昇温した後、220℃で10分保持した。
回分式マイクロ波反応装置を用いずに実施例1の反応器をオイルバスに入れ加熱した以外は、実施例1と同じ条件でシクロヘキセンの水和反応を行った。その結果、シクロヘキセンの転化率は8.2%、シクロヘキサノールの選択率は99.8%であった。
シングルモードではないマイクロ波(マルチモードのマイクロ波)を照射して加熱した以外は、実施例1と同じ条件でシクロヘキセンの水和反応を行った。その結果、シクロヘキセンの転化率は8.9%、シクロヘキサノールの選択率は99.8%であった。
2:マイクロ波導入部
3:非接触短絡プランジャー
4:反応管
11:回分式シングルモードマイクロ波反応装置
12:回分型反応器
13:マイクロ波照射装置
14:高周波電源
15:攪拌機
16:原料タンク
17:送液ポンプ
18:水タンク
19:水を送液するポンプ
Claims (9)
- 不飽和炭化水素、水、及び触媒を含む混合物を、シングルモードのマイクロ波を用いて加熱して、不飽和炭化水素の水和物を得る加熱工程を有する、不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記触媒が、酸性固体物質を含む、請求項1に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記酸性固体物質が、結晶性シリカアルミナを含む、請求項2に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記結晶性シリカアルミナが、ZSM−5型ゼオライトを含む、請求項3に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記不飽和炭化水素が、環状不飽和炭化水素を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記不飽和炭化水素が、シクロヘキセンを含む、請求項5に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記触媒が、ヘテロポリ酸水溶液を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記不飽和炭化水素が、イソブテンを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
- 前記水和物が、アルコールを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の不飽和炭化水素の水和反応方法。
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