JP2016204329A - Method for producing diene compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はジオールの脱水反応によるジエン化合物、特にブタジエンに代表される1,3−ジエン化合物の効率的な製造方法に関する。より詳細には、本発明は特定の触媒存在下、ジオールの脱水反応を二段階で行うジエン化合物の製造方法に関する。 The present invention relates to an efficient method for producing a diene compound by a dehydration reaction of a diol, particularly a 1,3-diene compound typified by butadiene. More specifically, the present invention relates to a method for producing a diene compound in which a diol dehydration reaction is performed in two stages in the presence of a specific catalyst.
1,3−ブタジエン、イソプレンなどのジエンモノマーは、合成ゴムやプラスチックなどの樹脂原料としての工業的価値が高く、その効率的な製造法が求められている。 Diene monomers such as 1,3-butadiene and isoprene have high industrial value as resin raw materials such as synthetic rubbers and plastics, and their efficient production methods are required.
従来、ジエンモノマーはナフサの熱分解炉(クラッカー)の熱分解物を蒸留分離し、その一留分として得られている。しかしながら、この留分精製による方法では、ジエンモノマーを選択的に得たい場合であっても他のモノマー留分(エチレン、プロピレンなど)を含めた採算性を考慮せねばならず、工業的な製造の自由度が低かった。 Conventionally, the diene monomer is obtained as a fraction by distilling and separating a thermal decomposition product of a naphtha pyrolysis furnace (cracker). However, in this method of fraction purification, even when it is desired to selectively obtain a diene monomer, the profitability including other monomer fractions (ethylene, propylene, etc.) must be taken into consideration, and industrial production. The degree of freedom was low.
そこで、入手の容易なエチレンなどの低分子量の化合物を原料としたジエンモノマーの製造方法が検討されている。例えば低級オレフィンの二量化を行った後にMo−Bi−X系触媒の存在下で酸化脱水素処理を行うことによる製造法が特許文献1及び特許文献2に開示されている。しかしこの方法では、酸素を用いることによる爆発の危険性があるほか、未反応ブテンの分離などを行うための付帯設備などが必要となり、設備全体が大型化するという問題がある。 Therefore, a method for producing a diene monomer using a low molecular weight compound such as ethylene, which is easily available, as a raw material has been studied. For example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a production method in which a lower olefin is dimerized and then subjected to oxidative dehydrogenation in the presence of a Mo-Bi-X catalyst. However, in this method, there is a risk of explosion due to the use of oxygen, and incidental equipment for separating unreacted butene is required, resulting in an increase in the size of the entire equipment.
別の方法として、1,3−ブタンジオールなどの1,3−ジオールの脱水反応による製造法が挙げられる。このような1,3−ジオールの製造方法は、例えば特許文献3に開示されている。 As another method, a production method by dehydration reaction of 1,3-diol such as 1,3-butanediol can be mentioned. Such a method for producing 1,3-diol is disclosed in Patent Document 3, for example.
I.G.Farbenindustrieにより開示された方法(特許文献4)では、1,3−ブタンジオールに対しリン酸ナトリウム系触媒を用いた場合に85%以上の収率でブタジエンが得られることが報告されている。しかし、本発明者らが実際に検討を行ったところ、ブタジエンが得られるとともに、相当量のプロピレン、ブチルアルデヒドなどの不純物を生じることが分かった。 I. G. In the method disclosed by Farbenindustrie (Patent Document 4), it is reported that butadiene can be obtained in a yield of 85% or more when a sodium phosphate catalyst is used with respect to 1,3-butanediol. However, as a result of actual studies by the present inventors, it has been found that butadiene is obtained and a considerable amount of impurities such as propylene and butyraldehyde are produced.
最近、酵素反応により1,3−ブタンジオールからブタジエンを得る方法が開示されている(特許文献5)。しかし、この方法では、製造量のコントロールが難しい、酵素が働くために基質以外の消費剤を追加する必要があるなどの問題がある。 Recently, a method for obtaining butadiene from 1,3-butanediol by an enzymatic reaction has been disclosed (Patent Document 5). However, this method has problems that it is difficult to control the production amount and that it is necessary to add a consumer other than the substrate for the enzyme to work.
本発明の課題は、従来の技術課題を解決し、原料としての再使用が不可能な副生物(不純物)の生成が少なく、1,3−ジオール型の原料から対応するジエンを効率よく製造する方法を提供することである。 The object of the present invention is to solve the conventional technical problems, produce less by-products (impurities) that cannot be reused as raw materials, and efficiently produce the corresponding dienes from 1,3-diol type raw materials. Is to provide a method.
本発明者らは、鋭意検討の結果、一般式(1)で示されるジオールに対し、希土類元素の酸化物を触媒として、一般式(1)で示されるジオールから一般式(2)−1及び一般式(2)−2で示される不飽和アルコールを製造する第一脱水工程、及び脱水触媒の存在下、不飽和アルコールの脱水反応を同時に行い、一般式(3)で示されるジエン化合物を製造する第二脱水工程を順に実施することにより、対応するジエンを高選択的に製造できることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は以下の[1]〜[10]に関する。
[1]
少なくとも以下の2工程を含むことを特徴とするジエン化合物の製造方法。
希土類元素の酸化物を触媒として、一般式(1)で示されるジオールから一般式(2)−1及び一般式(2)−2で示される不飽和アルコールを製造する第一脱水工程
脱水触媒の存在下、前記一般式(2)−1及び一般式(2)−2で示される不飽和アルコールの脱水反応を同時に行い、一般式(3)で示されるジエン化合物を製造する第二脱水工程
[2]
第一脱水工程で用いる前記希土類元素がLa、Ce、Tb、Dy、Ho、Y、Er、Tm、Yb、Lu、及びScからなる群より選ばれる少なくとも一種である[1]に記載のジエン化合物の製造方法。
[3]
第一脱水工程で用いる前記希土類元素がCeである[1]に記載のジエン化合物の製造方法。
[4]
第一脱水工程で用いる前記希土類元素の酸化物が酸化セリウム(CeO2)である[1]に記載のジエン化合物の製造方法。
[5]
第二脱水工程の前記脱水触媒が金属リン酸塩、金属縮合リン酸塩、金属硫酸塩、金属塩酸塩、金属酸化物、及び無機酸からなる群より選ばれる少なくとも一種である[1]〜[4]のいずれかに記載のジエン化合物の製造方法。
[6]
前記金属リン酸塩、金属縮合リン酸塩、金属硫酸塩、又は金属塩酸塩の金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Al、B、及びSnからなる群より選ばれる少なくとも一種である[5]に記載のジエン化合物の製造方法。
[7]
前記金属酸化物がシリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ニオビア、シリカアルミナ、シリカマグネシア、及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも一種である[5]に記載のジエン化合物の製造方法。
[8]
第二脱水工程の前記脱水触媒が担体に担持された触媒である[5]〜[7]のいずれかに記載のジエン化合物の製造方法。
[9]
一般式(1)のR1〜R6がすべて水素原子である[1]〜[8]のいずれかに記載のジエン化合物の製造方法。
[10]
第一脱水工程での副生物である3−ブテン−1−オールの選択率が5.0%以下である[9]に記載のジエン化合物の製造方法。
That is, the present invention relates to the following [1] to [10].
[1]
The manufacturing method of the diene compound characterized by including the following 2 processes at least.
First dehydration step of producing unsaturated alcohol represented by general formula (2) -1 and general formula (2) -2 from diol represented by general formula (1) using rare earth element oxide as catalyst
A second process for producing a diene compound represented by the general formula (3) by simultaneously carrying out a dehydration reaction of the unsaturated alcohol represented by the general formula (2) -1 and the general formula (2) -2 in the presence of a dehydration catalyst. Dehydration process
[2]
The diene compound according to [1], wherein the rare earth element used in the first dehydration step is at least one selected from the group consisting of La, Ce, Tb, Dy, Ho, Y, Er, Tm, Yb, Lu, and Sc. Manufacturing method.
[3]
The method for producing a diene compound according to [1], wherein the rare earth element used in the first dehydration step is Ce.
[4]
The method for producing a diene compound according to [1], wherein the rare earth element oxide used in the first dehydration step is cerium oxide (CeO 2 ).
[5]
The dehydration catalyst in the second dehydration step is at least one selected from the group consisting of metal phosphates, metal condensed phosphates, metal sulfates, metal hydrochlorides, metal oxides, and inorganic acids [1] to [1] 4] The manufacturing method of the diene compound in any one of.
[6]
The metal phosphate, metal condensed phosphate, metal sulfate, or metal hydrochloride metal is made of alkali metal, alkaline earth metal, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Al, B, and Sn The method for producing a diene compound according to [5], which is at least one selected from the group consisting of:
[7]
The method for producing a diene compound according to [5], wherein the metal oxide is at least one selected from the group consisting of silica, alumina, magnesia, titania, zirconia, niobia, silica alumina, silica magnesia, and zeolite.
[8]
The method for producing a diene compound according to any one of [5] to [7], wherein the dehydration catalyst in the second dehydration step is a catalyst supported on a carrier.
[9]
Method for producing a diene compound according to any one of R 1 to R 6 in the general formula (1) are all hydrogen atoms [1] to [8].
[10]
The method for producing a diene compound according to [9], wherein the selectivity for 3-buten-1-ol as a by-product in the first dehydration step is 5.0% or less.
本発明によれば1,3−ジエン化合物を高効率で製造することができる。 According to the present invention, a 1,3-diene compound can be produced with high efficiency.
本発明は以下の2工程を少なくとも含む。
希土類元素の酸化物を触媒として、ジオールから不飽和アルコールを製造する第一脱水工程(式(4))
脱水触媒の存在下、不飽和アルコールの脱水反応によりジエン化合物を製造する第二脱水工程(式(5))
First dehydration step for producing unsaturated alcohol from diol using rare earth oxide as catalyst (formula (4))
Second dehydration step for producing diene compound by dehydration reaction of unsaturated alcohol in the presence of dehydration catalyst (Formula (5))
<第一脱水工程>
第一脱水工程で触媒として使用する希土類元素の酸化物は特に限定されない。希土類元素としてはLa、Ce、Tb、Dy、Ho、Y、Er、Tm、Yb、Lu、及びScが適しており、Ceが好ましい。希土類元素の酸化物として酸化セリウム(CeO2)が特に好適に使用される。これらはそれぞれ単独で用いられてもよく、複数種を併用することもできる。触媒としての希土類元素の酸化物は当該酸化物と希土類以外の金属(例えば、Al、Mg、Co、Ni、Feなど)の酸化物との複合体であってもよい。
<First dehydration process>
The rare earth element oxide used as a catalyst in the first dehydration step is not particularly limited. As the rare earth element, La, Ce, Tb, Dy, Ho, Y, Er, Tm, Yb, Lu, and Sc are suitable, and Ce is preferable. As the rare earth element oxide, cerium oxide (CeO 2 ) is particularly preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. The oxide of the rare earth element as the catalyst may be a composite of the oxide and an oxide of a metal other than the rare earth (for example, Al, Mg, Co, Ni, Fe, etc.).
第一脱水工程で希土類元素の酸化物を用いると一般式(2)−1及び(2)−2の化合物の選択率が高くなる。さらに副生物の一つであるδ−γ不飽和アルコールの選択率を低く押さえることができる。第二脱水工程での副生物の発生を低減するためには第一脱水工程でのδ−γ不飽和アルコールの選択率は5.0%以下であることが好ましく、1.0%以下であることが更に好ましい。一般式(1)のR1〜R6がすべて水素原子であるとき、式(4)の反応では主として3−ブテン−2−オール、クロチルアルコール(2−ブテン−1−オール)が生成する(特許第3800205号公報参照)。δ−γ不飽和アルコールは3−ブテン−1−オールとなる。3−ブテン−1−オールを更に脱水すると目的物の1,3−ブタジエンの他にn−ブチルアルデヒド、ホルムアルデヒド、プロピレンなどが副生して、精製が困難となるほか、反応全体としての選択率も低下する。第二脱水工程での副生物の発生を低減するためには第一脱水工程での3−ブテン−1−オールの選択率は5.0%以下であることが好ましく、1.0%以下であることが更に好ましい。3−ブテン−1−オールの選択率が5.0%以下であれば、第二脱水工程での1,3−ブタジエンの選択率の低下を抑えることができる。 When the rare earth element oxide is used in the first dehydration step, the selectivity of the compounds of the general formulas (2) -1 and (2) -2 is increased. Furthermore, the selectivity of δ-γ unsaturated alcohol which is one of by-products can be kept low. In order to reduce the generation of by-products in the second dehydration step, the selectivity of the δ-γ unsaturated alcohol in the first dehydration step is preferably 5.0% or less, and 1.0% or less. More preferably. When R 1 to R 6 in the general formula (1) are all hydrogen atoms, the reaction of the formula (4) mainly produces 3-buten-2-ol and crotyl alcohol (2-buten-1-ol). (See Japanese Patent No. 3800205). The δ-γ unsaturated alcohol is 3-buten-1-ol. When 3-buten-1-ol is further dehydrated, n-butyraldehyde, formaldehyde, propylene, and the like are by-produced in addition to the desired 1,3-butadiene, which makes purification difficult and selectivity as a whole reaction. Also decreases. In order to reduce the generation of by-products in the second dehydration step, the selectivity for 3-buten-1-ol in the first dehydration step is preferably 5.0% or less, and 1.0% or less. More preferably it is. If the selectivity of 3-buten-1-ol is 5.0% or less, a decrease in the selectivity of 1,3-butadiene in the second dehydration step can be suppressed.
本発明の第一脱水工程で用いる触媒である希土類元素の酸化物は市販品をそのまま用いることができる。代わりに、希土類元素の前駆体を必要に応じてバインダーなどを利用して成形後、高温で焼成して酸化する方法、前駆体の溶液を含浸後に焼成して酸化する方法、中和反応などで沈殿を形成した後、焼成して酸化する方法などにより当該触媒を調製することもできる。希土類元素の酸化物は必要に応じてペレット状、錠剤状、円盤状などに成形して使用することも可能である。希土類元素の酸化物を公知の担体に担持して使用してもよい。酸化セリウムとしては例えば特許第3800205号に開示されている触媒又は市販品を用いることができる。 Commercially available products can be used as they are for the rare earth element oxide used as the catalyst in the first dehydration step of the present invention. Instead, a rare earth element precursor may be molded using a binder, if necessary, and then baked at high temperature to oxidize, a precursor solution impregnated and baked to oxidize, a neutralization reaction, etc. The catalyst can also be prepared by a method of firing and oxidizing after forming a precipitate. Rare earth element oxides can be used after being formed into pellets, tablets, disks, or the like, if necessary. A rare earth element oxide may be supported on a known carrier. As the cerium oxide, for example, a catalyst disclosed in Japanese Patent No. 3800205 or a commercially available product can be used.
担体の例としてはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカアルミナ、ゼオライト、活性炭、グラファイトなどが挙げられるが、特に限定はされない。 Examples of the carrier include silica, alumina, titania, zirconia, silica alumina, zeolite, activated carbon, graphite and the like, but are not particularly limited.
第一脱水工程で使用する反応装置は連続式の気相流通反応装置が好適である。触媒は固定床又は流動床のいずれの方式でもよく、特にメンテナンスの面などから固定床が望ましい。 The reactor used in the first dehydration step is preferably a continuous gas phase flow reactor. The catalyst may be either a fixed bed or a fluidized bed, and a fixed bed is desirable from the standpoint of maintenance.
反応装置の一例として上部に反応原料であるジオールの気化器を備えた直管型反応器が挙げられる。反応器に触媒を充填し、原料のジオールを気化器で蒸発させて生じた原料ストリームを反応器に導入する。反応器下部の熱交換器で反応生成物を冷却し、目的の不飽和アルコールと未反応の原料を回収する。副反応を抑制するため、気化した原料ジオールを窒素、水蒸気などの不活性ガスで希釈して反応に供してもよい。 As an example of the reaction apparatus, a straight pipe type reactor having a diol vaporizer as a reaction raw material at the upper part can be mentioned. The reactor is filled with a catalyst, and a raw material stream generated by evaporating the raw diol in a vaporizer is introduced into the reactor. The reaction product is cooled in a heat exchanger at the bottom of the reactor, and the target unsaturated alcohol and unreacted raw material are recovered. In order to suppress side reactions, the vaporized raw material diol may be diluted with an inert gas such as nitrogen or water vapor and used for the reaction.
第一脱水工程の反応温度は100〜400℃の範囲が適している。100℃以上であると、反応が速やかに進む。また、400℃以下とすると副反応による選択率低下の影響が小さくなる。 The reaction temperature in the first dehydration step is suitably in the range of 100 to 400 ° C. If it is 100 ° C. or higher, the reaction proceeds promptly. On the other hand, when the temperature is 400 ° C. or less, the influence of the selectivity reduction due to the side reaction is reduced.
触媒充填容積当たりのジオールの導入量は0.1〜20kg/(h・L−cat)の範囲とすることができ、好ましくは0.2〜15kg/(h・L−cat)であり、最も好ましくは0.5〜10kg/(h・L−cat)である。導入量が少ない場合は十分な生産量を得ることができないことがある。多い場合には未反応の原料が増加し、分離・精製に余分な労力が必要となる他、原料からの副反応が進行しやすくなる。 The amount of diol introduced per catalyst packing volume can be in the range of 0.1 to 20 kg / (h · L-cat), preferably 0.2 to 15 kg / (h · L-cat). Preferably, it is 0.5 to 10 kg / (h · L-cat). When the introduction amount is small, a sufficient production amount may not be obtained. In many cases, unreacted raw materials increase, and extra labor is required for separation and purification, and side reactions from the raw materials are likely to proceed.
ジオール原料を含む原料ストリームの触媒充填容積に対する空間速度[SV]は100〜40000h−1の範囲とすることができ、特に500〜10000h−1が好適である。空間速度が低すぎる場合は接触時間の増加により、1,3−ジオール原料及び生成した不飽和アルコールから副生成物が生じる可能性がある。空間速度が高すぎる場合には転化率が低下し、未反応の原料が増加して、その分離に過剰なコストを要することがある。 The space velocity [SV] with respect to the catalyst filling volume of the raw material stream containing the diol raw material can be in the range of 100 to 40,000 h −1 , and 500 to 10000 h −1 is particularly preferable. When the space velocity is too low, by-products may be generated from the 1,3-diol raw material and the produced unsaturated alcohol due to an increase in contact time. If the space velocity is too high, the conversion rate decreases, the amount of unreacted raw material increases, and excessive cost may be required for the separation.
第一脱水工程により得られた不飽和アルコールを含む反応物は、そのまま次の第二脱水工程に使用することも可能であるが、さらに精製を行い、不飽和アルコールの含有量を高めた後に次の工程に使用することもできる。精製方法としては、蒸留、再結晶、その他の一般的な精製方法を適用することができる。この時点で副生成物を除去しておくことにより、後段の反応で、より不純物含有量の低いジエンを得ることが可能となる。 The reactant containing the unsaturated alcohol obtained in the first dehydration step can be used as it is in the next second dehydration step, but after further purification and increasing the content of unsaturated alcohol, It can also be used for these processes. As a purification method, distillation, recrystallization, and other general purification methods can be applied. By removing the by-products at this time, it is possible to obtain a diene having a lower impurity content in the subsequent reaction.
<第二脱水工程>
第二脱水工程で使用する脱水触媒は、一般式(2)−1及び(2)−2の不飽和アルコールの脱水能を示すものであれば限定されない。例えば金属リン酸塩、金属縮合リン酸塩、金属硫酸塩、金属塩酸塩、金属酸化物、無機酸などが挙げられる。これらの触媒は単独で使用してもよく、担体に担持して使用してもよい。例えば、脱水触媒の形状保持性が低い実施形態では、担体に担持させた触媒を脱水触媒として有利に使用することができる。
<Second dehydration process>
The dehydration catalyst used in the second dehydration step is not limited as long as it exhibits the dehydration ability of the unsaturated alcohol represented by the general formulas (2) -1 and (2) -2. For example, a metal phosphate, a metal condensed phosphate, a metal sulfate, a metal hydrochloride, a metal oxide, an inorganic acid, etc. are mentioned. These catalysts may be used alone or supported on a carrier. For example, in an embodiment in which the shape retention of the dehydration catalyst is low, the catalyst supported on the carrier can be advantageously used as the dehydration catalyst.
担体の例としてはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカアルミナ、ゼオライト、活性炭、グラファイトなどが挙げられるが、特に限定はされない。 Examples of the carrier include silica, alumina, titania, zirconia, silica alumina, zeolite, activated carbon, graphite and the like, but are not particularly limited.
金属リン酸塩、金属縮合リン酸塩、金属硫酸塩、及び金属塩酸塩の金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Al、B、Snなどが挙げられる。これら金属の中ではNa、Mg、及びAlが好ましい。 Examples of the metal phosphate, metal condensed phosphate, metal sulfate, and metal hydrochloride include alkali metal, alkaline earth metal, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Al, B, and Sn. It is done. Among these metals, Na, Mg, and Al are preferable.
金属酸化物としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、ニオビア、シリカアルミナ、シリカマグネシア、ゼオライトなどが挙げられる。 Examples of the metal oxide include silica, alumina, magnesia, titania, zirconia, niobia, silica alumina, silica magnesia, and zeolite.
無機酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸などが挙げられる。 Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and the like.
第二脱水工程で使用する触媒としては目的のジエン選択率が高いことから、硫酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、ポリリン酸ナトリウムがより好ましい。 As the catalyst used in the second dehydration step, magnesium sulfate, aluminum phosphate, and sodium polyphosphate are more preferable because the target diene selectivity is high.
第二脱水工程で使用する反応装置は第一脱水工程と同様に連続式の気相流通反応装置が好適である。触媒は固定床又は流動床のいずれの方式でもよく、特にメンテナンスの面などから固定床が望ましい。 As the reactor used in the second dehydration step, a continuous gas-phase flow reactor is suitable as in the first dehydration step. The catalyst may be either a fixed bed or a fluidized bed, and a fixed bed is desirable from the standpoint of maintenance.
反応装置の一例として上部に反応原料である不飽和アルコールの気化器を備えた直管型反応器が挙げられる。反応器に触媒を充填し、原料の不飽和アルコールを気化器で蒸発させて生じた原料ストリームを反応器に導入する。反応器下部の熱交換器で反応生成物を冷却し、目的のジエン化合物と未反応の原料を回収する。副反応を抑制するため、気化した原料不飽和アルコールを窒素、水蒸気などの不活性ガスで希釈して反応に供してもよい。 As an example of the reaction apparatus, a straight pipe type reactor having a vaporizer of unsaturated alcohol as a reaction raw material at the upper part can be mentioned. The reactor is filled with a catalyst, and a raw material stream generated by evaporating the raw material unsaturated alcohol with a vaporizer is introduced into the reactor. The reaction product is cooled in a heat exchanger at the bottom of the reactor, and the target diene compound and unreacted raw material are recovered. In order to suppress side reactions, the vaporized raw material unsaturated alcohol may be diluted with an inert gas such as nitrogen or water vapor and used for the reaction.
第二脱水工程の反応温度は200〜500℃の範囲が適している。200℃以上であると、反応が速やかに進む。500℃以下とすると副反応による選択率低下の影響が小さくなる。 The reaction temperature in the second dehydration step is suitably in the range of 200 to 500 ° C. If it is 200 ° C. or higher, the reaction proceeds promptly. When the temperature is 500 ° C. or less, the influence of the selectivity reduction due to the side reaction is reduced.
触媒充填容積当たりの不飽和アルコールの導入量は0.05〜20kg/(h・L−cat)の範囲とすることができ、好ましくは0.1〜10kg/(h・L−cat)であり、最も好ましくは0.2〜5kg/(h・L−cat)である。導入量が少ない場合は十分な生産量を得ることができないことがある。多い場合には未反応の原料が増加し、分離・精製に余分な労力が必要となる他、原料からの副反応が進行しやすくなる。 The amount of unsaturated alcohol introduced per catalyst filling volume can be in the range of 0.05 to 20 kg / (h · L-cat), preferably 0.1 to 10 kg / (h · L-cat). Most preferably, it is 0.2 to 5 kg / (h · L-cat). When the introduction amount is small, a sufficient production amount may not be obtained. In many cases, unreacted raw materials increase, and extra labor is required for separation and purification, and side reactions from the raw materials are likely to proceed.
不飽和アルコールを含む原料ストリームの触媒充填容積に対する空間速度[SV]は100〜40000h−1の範囲とすることができ、特に500〜10000h−1が好適である。空間速度が低すぎる場合は接触時間の増加により、不飽和アルコール原料及び生成したジエン化合物から副生成物が生じる可能性がある。空間速度が高すぎる場合には転化率が低下し、未反応の原料が増加して、その分離に過剰なコストを要することがある。 The space velocity [SV] with respect to the catalyst filling volume of the raw material stream containing the unsaturated alcohol can be in the range of 100 to 40000 h −1 , and 500 to 10000 h −1 is particularly preferable. When the space velocity is too low, by-products may be generated from the unsaturated alcohol raw material and the produced diene compound due to an increase in contact time. If the space velocity is too high, the conversion rate decreases, the amount of unreacted raw material increases, and excessive cost may be required for the separation.
第二脱水工程から得られたジエン化合物に対し、さらに蒸留塔による精製操作を行うことで、純度を高めたジエン化合物を入手することもできる。 The diene compound obtained from the second dehydration step can be further refined by a distillation column to obtain a diene compound having an increased purity.
上記に述べた方法は、本発明の実施形態の一つであり、実施に当たってはその神髄に照らして、別の実施形態をとることもできるが、それらは全て本発明中の範疇に含まれる。 The method described above is one of the embodiments of the present invention, and in the light of its essence, other embodiments can be taken. However, they are all included in the scope of the present invention.
以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 Examples The effects of the present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[酸化セリウム触媒Aの調製]
市販の酸化セリウム(特級、和光純薬株式会社製)を塩化ビニル樹脂製のセル(10mmφ)に入れ、15MPaの圧力で1分間プレスした。得られたディスク状のセル(厚さ3mm)を破砕し、6.5〜12mmのメッシュ分を回収した。破砕物をマッフル炉(ADVANTEC製KM−280)で、空気中、500℃で3時間焼成を行い、酸化セリウム触媒Aを得た。
[Preparation of cerium oxide catalyst A]
Commercially available cerium oxide (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was placed in a vinyl chloride resin cell (10 mmφ) and pressed at a pressure of 15 MPa for 1 minute. The obtained disk-shaped cell (thickness 3 mm) was crushed, and 6.5 to 12 mm mesh was collected. The crushed material was calcined in air at 500 ° C. for 3 hours in a muffle furnace (ADVANTEC KM-280) to obtain a cerium oxide catalyst A.
[硫酸マグネシウム担持シリカ触媒Bの調製]
シリカ担体としてキャリアクトQ−15(登録商標、富士シリシア化学株式会社製)20gに対し、硫酸マグネシウム無水物(和光純薬株式会社製)0.4gを含む水溶液を含浸担持して、エバポレーターで大部分の水を除いたのちに80℃のオーブン中で12時間風乾を行った。その後、マッフル炉(ADVANTEC製KM−280)で空気中、400℃〜500℃で合計5時間加熱焼成し、硫酸マグネシウム担持シリカ触媒Bを得た。
[Preparation of magnesium sulfate-supported silica catalyst B]
An aqueous solution containing 0.4 g of magnesium sulfate anhydride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is impregnated and supported on 20 g of Carrieract Q-15 (registered trademark, manufactured by Fuji Silysia Chemical Co., Ltd.) as a silica carrier. After removing a portion of the water, it was air-dried in an oven at 80 ° C. for 12 hours. Thereafter, the mixture was heated and calcined in a muffle furnace (KM-280 manufactured by ADVANTEC) in the air at 400 ° C. to 500 ° C. for a total of 5 hours to obtain a magnesium sulfate-supported silica catalyst B.
[リン酸アルミニウム触媒Cの調製]
リン酸アルミニウム(和光純薬株式会社製)を塩化ビニル樹脂製のセル(30mmφ)に入れ、10MPaの圧力で1分間プレスした。得られたディスク状のセル(厚さ3mm)を破砕し、6.5〜12mmのメッシュ分を回収した。破砕物をマッフル炉(ADVANTEC製KM−280)で空気中、600℃で5時間焼成を行い、リン酸アルミニウム触媒Cを得た。
[Preparation of Aluminum Phosphate Catalyst C]
Aluminum phosphate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was placed in a vinyl chloride resin cell (30 mmφ) and pressed at a pressure of 10 MPa for 1 minute. The obtained disk-shaped cell (thickness 3 mm) was crushed, and 6.5 to 12 mm mesh was collected. The crushed material was calcined at 600 ° C. for 5 hours in air in a muffle furnace (KM-280 manufactured by ADVANTEC) to obtain an aluminum phosphate catalyst C.
[グラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dの調製]
リン酸ブチルアミン8.8g(85%リン酸とブチルアミンより調製)を40gの水に溶かし、撹拌しながら無水リン酸ナトリウム100gとグラファイト粉末(和光純薬株式会社製)20gを加えた。撹拌しながら蒸発乾固させて粉末を得たのち、80℃のオーブン中で12時間風乾を行った。塩化ビニル樹脂製のセル(30mmφ)に入れ、15MPaの圧力で1分間プレスした。得られたディスク状のセル(厚さ3mm)を破砕し、6.5〜12mmのメッシュ分を回収した。破砕物をマッフル炉(ADVANTEC製KM−280)で空気中、300℃で2時間焼成を行い、グラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dを得た。
[Preparation of graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D]
8.8 g of butylamine phosphate (prepared from 85% phosphoric acid and butylamine) was dissolved in 40 g of water, and 100 g of anhydrous sodium phosphate and 20 g of graphite powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added while stirring. The mixture was evaporated to dryness with stirring to obtain a powder, and then air-dried in an oven at 80 ° C. for 12 hours. It put into the cell (30 mmphi) made from a vinyl chloride resin, and pressed it for 15 minutes with the pressure of 15 MPa. The obtained disk-shaped cell (thickness 3 mm) was crushed, and 6.5 to 12 mm mesh was collected. The crushed material was calcined at 300 ° C. for 2 hours in air in a muffle furnace (KM-280 manufactured by ADVANTEC) to obtain a graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D.
[反応装置]
以下の実施例の第一脱水工程及び第二脱水工程、並びに比較例及び参考例の脱水反応には、いずれも固定床の常圧気相流通反応装置を使用した。反応管(ステンレス製)は内径16mm、全長300mmで、上部に原料を蒸発させるための気化器、及び希釈剤(窒素ガス)の導入口が接続され、下部には冷却器、及び気液分離器が設置されていた。反応によって生じたガス及び液はそれぞれ別々に回収し、ガスクロマトグラフィーにより定量をおこなった。
[Reactor]
For the first dehydration step and the second dehydration step of the following examples, and the dehydration reactions of the comparative example and the reference example, a fixed-bed atmospheric pressure gas flow reactor was used. The reaction tube (made of stainless steel) has an inner diameter of 16 mm and a total length of 300 mm. The vaporizer for evaporating the raw material and the diluent (nitrogen gas) inlet are connected to the upper part, and the lower part is a cooler and a gas-liquid separator. Was installed. The gas and liquid produced by the reaction were separately collected and quantified by gas chromatography.
ジオールとして1,3−ブタンジオールを用いる場合、不飽和アルコールを製造する第一脱水工程における転化率及び選択率の計算には以下の式を用いた。
不飽和アルコールから1,3−ブタジエンを製造する第二脱水工程における転化率及び選択率の計算には以下の式を用いた。「不飽和アルコール導入量」及び「不飽和アルコール消費量」は3−ブテン−2−オール、クロチルアルコール、3−ブテン−1−オールの合計量である。
副生成物の選択率計算には炭素数の違いを考慮し、以下の式を用いた。分母の「4」は1,3−ブタンジオールの炭素数、分子の「1分子中の炭素数」は計算対象の副生物の炭素数を意味する。
(実施例1)
[第一脱水工程]
酸化セリウム触媒Aを用い、1,3−ブタンジオールを基質、窒素ガスを希釈剤として脱水反応を行った。1,3−ブタンジオールの導入量は触媒1mLあたり毎時6.32g、希釈用の窒素ガスの導入量は触媒1mLあたり毎時6.4Lで、気化器温度は260℃、反応器内温度は325℃に設定した(SV=8000h−1)。反応開始から2時間後の反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。なお、気相中には生成物はほとんど含まれていなかった。
1,3−ブタンジオール転化率 :41.8%
3−ブテン−2−オール選択率 :58.0%
クロチルアルコール選択率 :38.3%
3−ブテン−1−オール選択率 :0.1%
Example 1
[First dehydration process]
Using cerium oxide catalyst A, dehydration reaction was carried out using 1,3-butanediol as a substrate and nitrogen gas as a diluent. The amount of 1,3-butanediol introduced was 6.32 g / mL of catalyst, the amount of nitrogen gas for dilution was 6.4 L / mL of catalyst, the vaporizer temperature was 260 ° C., and the temperature in the reactor was 325 ° C. (SV = 8000 h −1 ). The reaction results 2 hours after the start of the reaction were as follows. The gas phase contained almost no product.
1,3-butanediol conversion: 41.8%
3-Buten-2-ol selectivity: 58.0%
Crotyl alcohol selectivity: 38.3%
3-Buten-1-ol selectivity: 0.1%
[蒸留工程]
第一脱水工程で得られた反応液(凝縮液)2250gに対し、オルダーショウ型の蒸留装置を用いて蒸留操作を行った。充填剤としてマクマホンパッキンを使用し、理論段数10段、還流比R/R=1、圧力50kPaの条件で運転を行い、不飽和アルコール水溶液1285g(3−ブテン−2−オール濃度48.0質量%、クロチルアルコール濃度32.0質量%、3−ブテン−1−オール濃度0.0質量%、水濃度20.2質量%)と、未反応の1,3−ブタンジオール898g(1,3−ブタンジオール濃度97.0質量%、水濃度0.2質量%)を回収した。
[Distillation process]
Distillation operation was performed on 2250 g of the reaction liquid (condensate) obtained in the first dehydration step using an Oldershaw type distillation apparatus. Using McMahon packing as a filler, operation was performed under the conditions of 10 theoretical plates, reflux ratio R / R = 1, pressure 50 kPa, and 1285 g of unsaturated alcohol aqueous solution (3-buten-2-ol concentration 48.0% by mass). , Crotyl alcohol concentration 32.0 mass%, 3-buten-1-ol concentration 0.0 mass%, water concentration 20.2 mass%) and unreacted 1,3-butanediol 898 g (1,3- Butanediol concentration 97.0 mass%, water concentration 0.2 mass%) was recovered.
[第二脱水工程]
硫酸マグネシウム担持シリカ触媒Bを用い、上記の手順により得られた蒸留後の不飽和アルコール水溶液を原料とし、窒素ガス及び水蒸気を希釈剤として脱水反応を行った。不飽和アルコール(合計)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.32g、水蒸気(ガス)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.30L、窒素ガスの導入量は触媒1mLあたり毎時0.60Lで、気化器温度は120℃、反応器内温度は350℃に設定した(SV=1000h−1)。反応開始から7.5時間後までの平均反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
不飽和アルコール転化率 :99.8%
1,3−ブタジエン選択率 :95.0%
[Second dehydration process]
A magnesium sulfate-supported silica catalyst B was used, and an unsaturated alcohol aqueous solution obtained by the above procedure was used as a raw material, and a dehydration reaction was performed using nitrogen gas and water vapor as a diluent. The amount of unsaturated alcohol (total) introduced is 0.32 g / mL of catalyst, the amount of steam (gas) introduced is 0.30 L / mL of catalyst, and the amount of nitrogen gas introduced is 0.60 L / mL of catalyst. The reactor temperature was set to 120 ° C., and the reactor internal temperature was set to 350 ° C. (SV = 1000 h −1 ). The average reaction results from 7.5 hours after the start of the reaction were as follows.
Unsaturated alcohol conversion: 99.8%
1,3-butadiene selectivity: 95.0%
また、主な副生成物は以下のとおりとなった。この時、第一脱水工程及び第二脱水工程を合わせた1,3−ブタンジオールからの1,3−ブタジエン合計選択率は91.5%であった。
プロピレン選択率 :0.9%
ブテン選択率 :0.5%
n−ブチルアルデヒド選択率:0.3%
The main by-products were as follows. At this time, 1,3-butadiene total selectivity from 1,3-butanediol combined with the first dehydration step and the second dehydration step was 91.5%.
Propylene selectivity: 0.9%
Butene selectivity: 0.5%
n-Butyraldehyde selectivity: 0.3%
(実施例2)
実施例1の第一脱水工程後、蒸留精製して得られた蒸留後の不飽和アルコール水溶液(以下、「実施例1の不飽和アルコール水溶液」という。)を原料とし、触媒としてリン酸アルミニウム触媒Cを用い、実施例1の第二脱水工程と同様にして脱水反応を行った。不飽和アルコール(合計)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.32g、水蒸気(ガス)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.30L、窒素ガスの導入量は触媒1mLあたり毎時0.60Lで、気化器温度は120℃、反応器内温度は350℃に設定した(SV=1000h−1)。反応開始から4時間後までの平均反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
不飽和アルコール転化率 :99.7%
1,3−ブタジエン選択率 :89.7%
(Example 2)
After the first dehydration step of Example 1, an unsaturated alcohol aqueous solution after distillation (hereinafter referred to as “unsaturated alcohol aqueous solution of Example 1”) obtained by distillation purification is used as a raw material, and an aluminum phosphate catalyst as a catalyst. Using C, the dehydration reaction was performed in the same manner as in the second dehydration step of Example 1. The amount of unsaturated alcohol (total) introduced is 0.32 g / mL of catalyst, the amount of steam (gas) introduced is 0.30 L / mL of catalyst, and the amount of nitrogen gas introduced is 0.60 L / mL of catalyst. The reactor temperature was set to 120 ° C., and the reactor internal temperature was set to 350 ° C. (SV = 1000 h −1 ). The average reaction results from the start of the reaction to 4 hours later were as follows.
Unsaturated alcohol conversion: 99.7%
1,3-butadiene selectivity: 89.7%
また、主な副生成物は以下のとおりとなった。この時、第一脱水工程及び第二脱水工程を合わせた1,3−ブタンジオールからの1,3−ブタジエン合計選択率は86.4%であった。
プロピレン選択率 :0.1%
ブテン選択率 :1.0%
n−ブチルアルデヒド選択率:0.4%
The main by-products were as follows. At this time, the 1,3-butadiene total selectivity from 1,3-butanediol combined with the first dehydration step and the second dehydration step was 86.4%.
Propylene selectivity: 0.1%
Butene selectivity: 1.0%
n-Butyraldehyde selectivity: 0.4%
(実施例3)
実施例1の不飽和アルコール水溶液を原料とし、触媒としてグラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dを用い、実施例1の第二脱水工程と同様にして脱水反応を行った。不飽和アルコール(合計)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.31g、水蒸気(ガス)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.30L、窒素ガスの導入量は触媒1mLあたり毎時0.62Lで、気化器温度は120℃、反応器内温度は280℃に設定した(SV=1000h−1)。反応開始から6時間後の反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
不飽和アルコール転化率 :99.8%
1,3−ブタジエン選択率 :92.1%
Example 3
A dehydration reaction was carried out in the same manner as in the second dehydration step of Example 1, using the unsaturated alcohol aqueous solution of Example 1 as a raw material and using graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D as a catalyst. The amount of unsaturated alcohol (total) introduced is 0.31 g / mL of catalyst, the amount of steam (gas) introduced is 0.30 L / mL of catalyst, and the amount of nitrogen gas introduced is 0.62 L / mL of catalyst. The reactor temperature was set to 120 ° C., and the reactor internal temperature was set to 280 ° C. (SV = 1000 h −1 ). The reaction results 6 hours after the start of the reaction were as follows.
Unsaturated alcohol conversion: 99.8%
1,3-butadiene selectivity: 92.1%
また、主な副生成物は以下のとおりとなった。この時、第一脱水工程及び第二脱水工程を合わせた1,3−ブタンジオールからの1,3−ブタジエン合計選択率は88.6%であった。
プロピレン選択率 :0.1%
ブテン選択率 :1.0%
n−ブチルアルデヒド選択率:0.3%
The main by-products were as follows. At this time, the 1,3-butadiene total selectivity from 1,3-butanediol combined with the first dehydration step and the second dehydration step was 88.6%.
Propylene selectivity: 0.1%
Butene selectivity: 1.0%
n-Butyraldehyde selectivity: 0.3%
(比較例1)
グラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dを用い、1,3−ブタンジオールを基質、水蒸気及び窒素ガスを希釈剤とし、一段で1,3−ブタジエンを製造する脱水反応を行った。1,3−ブタンジオールの導入量は触媒1mLあたり毎時0.081g、水蒸気(ガス)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.025L、窒素ガスの導入量は触媒1mLあたり毎時0.140Lで、気化器温度は260℃、反応器内温度は270℃に設定した(SV=185h−1)。反応開始から6時間後の反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
1,3−ブタンジオール転化率 :100%
1,3−ブタジエン選択率 :82.3%
3−ブテン−2−オール選択率 :0.0%
クロチルアルコール選択率 :0.0%
3−ブテン−1−オール選択率 :1.8%
(Comparative Example 1)
A graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D was used, and 1,3-butanediol was used as a substrate, and water vapor and nitrogen gas were used as diluents. The amount of 1,3-butanediol introduced was 0.081 g / mL of the catalyst, the amount of steam (gas) introduced was 0.025 L / mL of the catalyst, and the amount of nitrogen gas introduced was 0.140 L / mL of the catalyst. The reactor temperature was set to 260 ° C., and the reactor internal temperature was set to 270 ° C. (SV = 185 h −1 ). The reaction results 6 hours after the start of the reaction were as follows.
1,3-butanediol conversion rate: 100%
1,3-butadiene selectivity: 82.3%
3-Buten-2-ol selectivity: 0.0%
Crotyl alcohol selectivity: 0.0%
3-Buten-1-ol selectivity: 1.8%
また、主な副生成物は以下のとおりとなった。
プロピレン選択率 :3.1%
ブテン選択率 :0.2%
n−ブチルアルデヒド選択率 :5.3%
The main by-products were as follows.
Propylene selectivity: 3.1%
Butene selectivity: 0.2%
n-Butyraldehyde selectivity: 5.3%
ただし、転化率と選択率の計算には以下の式を用いた。
また、副生成物の選択率計算には炭素数の違いを考慮し、以下の式を用いた。分母の「4」は1,3−ブタンジオールの炭素数、分子の「1分子中の炭素数」は計算対象の副生物の炭素数を意味する。
(比較例2)
比較例1と同様にして、グラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dを用いて、一段で1,3−ブタジエンを製造する脱水反応を行った。ただし、1,3−ブタンジオールの導入量は触媒1mLあたり毎時0.485g、水蒸気(ガス)の導入量は触媒1mLあたり毎時0.15L、窒素の導入量は触媒1mLあたり毎時0.84Lに変更した(SV=1110h−1)。反応開始から6時間後の反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
1,3−ブタンジオール転化率 :99.9%
1,3−ブタジエン選択率 :71.6%
3−ブテン−2−オール選択率 :0.0%
クロチルアルコール選択率 :0.1%
3−ブテン−1−オール選択率 :12.2%
(Comparative Example 2)
In the same manner as in Comparative Example 1, a dehydration reaction for producing 1,3-butadiene was carried out in one step using the graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D. However, the amount of 1,3-butanediol introduced was changed to 0.485 g / mL of the catalyst, the amount of steam (gas) introduced was changed to 0.15 L / mL of the catalyst, and the amount of nitrogen introduced was changed to 0.84 L / mL of the catalyst. (SV = 1110 h −1 ). The reaction results 6 hours after the start of the reaction were as follows.
1,3-butanediol conversion: 99.9%
1,3-butadiene selectivity: 71.6%
3-Buten-2-ol selectivity: 0.0%
Crotyl alcohol selectivity: 0.1%
3-buten-1-ol selectivity: 12.2%
また、主な副生成物は以下のとおりとなった。
プロピレン選択率 :2.6%
ブテン選択率 :0.1%
n−ブチルアルデヒド選択率 :4.6%
The main by-products were as follows.
Propylene selectivity: 2.6%
Butene selectivity: 0.1%
n-Butyraldehyde selectivity: 4.6%
(参考例1)
グラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dを用い、3−ブテン−1−オールを基質、水蒸気及び窒素ガスを希釈剤とし、比較例1と同様の条件下にて脱水反応を行った。反応開始から6時間後の反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
3−ブテン−1−オール転化率 :96%
1,3−ブタジエン選択率 :79.4%
(Reference Example 1)
A graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D was used, and 3-buten-1-ol was used as a substrate, water vapor and nitrogen gas as diluents, and a dehydration reaction was performed under the same conditions as in Comparative Example 1. The reaction results 6 hours after the start of the reaction were as follows.
3-Buten-1-ol conversion: 96%
1,3-butadiene selectivity: 79.4%
(参考例2)
グラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dを用い、3−ブテン−2−オールを基質、水蒸気及び窒素ガスを希釈剤とし、比較例1と同様の条件下にて脱水反応を行った。反応開始から7時間後の反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
3−ブテン−2−オール転化率 :99.9%
1,3−ブタジエン選択率 :90.2%
(Reference Example 2)
A graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D was used, and 3-buten-2-ol was used as a substrate, water vapor and nitrogen gas as diluents, and a dehydration reaction was performed under the same conditions as in Comparative Example 1. The reaction results 7 hours after the start of the reaction were as follows.
Conversion of 3-buten-2-ol: 99.9%
1,3-butadiene selectivity: 90.2%
(参考例3)
グラファイト担持ポリリン酸ナトリウム触媒Dを用い、クロチルアルコールを基質、水蒸気及び窒素ガスを希釈剤とし、比較例1と同様の条件下にて脱水反応を行った。反応開始から7時間後の反応成績は、それぞれ以下のとおりとなった。
クロチルアルコール転化率 :99.9%
1,3−ブタジエン選択率 :90.8%
(Reference Example 3)
A graphite-supported sodium polyphosphate catalyst D was used, and dehydration reaction was performed under the same conditions as in Comparative Example 1 using crotyl alcohol as a substrate and water vapor and nitrogen gas as diluents. The reaction results 7 hours after the start of the reaction were as follows.
Crotyl alcohol conversion: 99.9%
1,3-butadiene selectivity: 90.8%
参考例1〜参考例3の結果に基づき、比較例で回収された不飽和アルコール(3−ブテン−2−オール、クロチルアルコール、3−ブテン−1−オール)を1,3−ブタジエン製造に使用したと仮定した場合、それらの分も足し合わせた1,3−ブタンジオールからの1,3−ブタジエンの合計選択率は比較例1で83.7%、比較例2で81.5%と計算された。 Based on the results of Reference Example 1 to Reference Example 3, unsaturated alcohol (3-buten-2-ol, crotyl alcohol, 3-buten-1-ol) recovered in Comparative Example was used to produce 1,3-butadiene. Assuming that it was used, the total selectivity of 1,3-butadiene from 1,3-butanediol combined with these components was 83.7% in Comparative Example 1 and 81.5% in Comparative Example 2. calculated.
実施例1〜3、並びに比較例1及び2の結果を表1〜3に示す。実施例の1,3−ブタジエンの合計選択率の値は、比較例の1,3−ブタジエンの合計選択率に比べていずれも高くなっている。なお、実施例1〜3では第一脱水工程の後に蒸留操作を行っており、ここで生じた不純物は完全なロス分として計算されているにもかかわらず、実施例1〜3は比較例1及び2に対して明らかに優位性を示している。また、比較例で副生した三種の不飽和アルコール(3−ブテン−2−オール、クロチルアルコール、3−ブテン−1−オール)は分離して更に脱水反応を施せば1,3−ブタジエンに転換することが可能であるが、この操作を行ったとしてもなお、実施例1〜3の1,3−ブタジエンの合計選択率のほうが高いことが表2及び3からわかる。比較例は一段階で目的のジエン化合物を製造することができるが、一見効率の悪い二段階脱水反応を行う本発明(実施例)のほうが逆に効率的であることは予想外である。表3に示したプロピレン、ブテン、n−ブチルアルデヒドは脱水反応の副生物(不純物)である。これらの副生物は前記三種の不飽和アルコールのように1,3−ブタジエンに変換することはもはやできず、全くのロスとなる。これら不純物も実施例のほうが少ないことから、本発明の方法によりジオールから目的のジエン化合物への変換が高選択的になされることがわかる。 The results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Tables 1 to 3. The value of the total selectivity of 1,3-butadiene in Examples is higher than the total selectivity of 1,3-butadiene in Comparative Examples. In Examples 1 to 3, the distillation operation was performed after the first dehydration step, and Examples 1 to 3 are Comparative Example 1 although the impurities generated here are calculated as complete loss. And clearly show an advantage over 2. In addition, if the three unsaturated alcohols (3-buten-2-ol, crotyl alcohol, 3-buten-1-ol) by-produced in the comparative example are separated and subjected to a dehydration reaction, 1,3-butadiene is obtained. Although conversion is possible, it can be seen from Tables 2 and 3 that even if this operation is performed, the total selectivity of 1,3-butadiene in Examples 1 to 3 is higher. In the comparative example, the target diene compound can be produced in one step, but it is unexpected that the present invention (Examples) in which the two-step dehydration reaction is seemingly inefficient is conversely more efficient. Propylene, butene and n-butyraldehyde shown in Table 3 are by-products (impurities) of the dehydration reaction. These by-products can no longer be converted to 1,3-butadiene like the three unsaturated alcohols, which is a complete loss. Since these impurities are also less in the examples, it can be seen that the conversion of the diol to the target diene compound is highly selective by the method of the present invention.
Claims (10)
希土類元素の酸化物を触媒として、一般式(1)で示されるジオールから一般式(2)−1及び一般式(2)−2で示される不飽和アルコールを製造する第一脱水工程
脱水触媒の存在下、前記一般式(2)−1及び一般式(2)−2で示される不飽和アルコールの脱水反応を同時に行い、一般式(3)で示されるジエン化合物を製造する第二脱水工程
First dehydration step of producing unsaturated alcohol represented by general formula (2) -1 and general formula (2) -2 from diol represented by general formula (1) using rare earth element oxide as catalyst
A second process for producing a diene compound represented by the general formula (3) by simultaneously carrying out a dehydration reaction of the unsaturated alcohol represented by the general formula (2) -1 and the general formula (2) -2 in the presence of a dehydration catalyst. Dehydration process
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