JP2017504614A - ポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物及びメトキシ酢酸メチルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
CH3-O-(CO)-CH2-O-CH2-O-CH3、
CH3-O -CH2-(CO)-O-CH2-O-CH3、
CH3-O-(CO)-CH2-O-(CO)-CH2-O-CH3、及び
CH3-O-(CO)-CH2-O-CH2-(CO)-O-CH3。
1つの好ましい実施形態において、前記酸性分子篩触媒の構造種類はMWW、FER、MFI、MOR、FAU又はBEAである。
ポリオキシメチレンジメチルエーテルの転化率=[(供給材料におけるポリオキシメチレンジメチルエーテルの炭素のモル数)−(排出材料におけるポリオキシメチレンジメチルエーテルの炭素のモル数)]÷(供給材料におけるポリオキシメチレンジメチルエーテルの炭素のモル数)×(100%)
ポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物の選択率=(排出材料におけるポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物のカルボニル基を除去した炭素のモル数)÷[(供給材料におけるポリオキシメチレンジメチルエーテルの炭素のモル数)−(排出材料におけるポリオキシメチレンジメチルエーテルの炭素のモル数)]×(100%)
メチラールの転化率=[(供給材料におけるメチラールの炭素のモル数)−(排出材料におけるメチラールの炭素のモル数)]÷(供給材料におけるメチラールの炭素のモル数)×(100%)メトキシ酢酸メチルの選択率=(排出材料におけるメトキシ酢酸メチルのカルボニル基を除去した炭素のモル数)÷[(供給材料におけるメチラールの炭素のモル数)−(排出材料におけるメチラールの炭素のモル数)]×(100%)
ポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物の選択率=(排出材料におけるポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物のカルボニル基を除去した炭素のモル数)÷[(供給材料におけるメチラールの炭素のモル数)−(排出材料におけるメチラールの炭素のモル数)]×(100%)
CH3-O-(CO) -CH2-O-CH2-O-CH3 略称:C5-1、
CH3-O -CH2-(CO)-O-CH2-O-CH3略称:C5-2、
CH3-O-(CO) -CH2-O-(CO)-CH2-O-CH3略称:C6-1、
CH3-O-(CO) -CH2-O-CH2-(CO)-O-CH3略称:C6-2。
珪素アルミニウム比(Si:Al)=40:1である酸性MCM−22型分子篩触媒50gをマッフル炉の空気雰囲気下で550℃で5時間焼成し、その中の一部の粉末サンプルを取ってペレット化し、20〜40メッシュに粉砕し、活性測定に用いる。該酸性MCM−22型分子篩触媒サンプルを10g秤量し、内径が8.5mmのステンレス反応管内に装入し、常圧、550℃で窒素ガスを用いて4時間活性化させ、その後、反応温度(T)=90℃まで降温し、一酸化炭素:ジ(オキシメチレン)ジメチルエーテル:水素ガス(CO:DMM2:H2)=7:1:1を送入し、反応圧力(P)=10MPaまで徐々に昇圧し、ジ(オキシメチレン)ジメチルエーテルの質量空間速度(WHSV)=0.2h−1であり、ガスクロマトグラフで生成物を分析し、反応がほぼ安定になった後、ジ(オキシメチレン)ジメチルエーテルの転化率及びポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物の選択率を算出し、反応結果を表1に示す。
実施例1における触媒を酸性フェリエライト型分子篩に変更し、Si:Al=10:1、T=60℃、CO:DMM2:H2=13:1:3、P=4MPa、WHSV=1.5h−1とし、その他の実験工程が実施例1と一致し、反応結果を表1に示す。
実施例1における触媒を酸性ZSM−5型分子篩に変更し、Si:Al=150:1、T=140℃、CO:DMM2:H2=2:1:5、P=6.5MPa、WHSV=3.0h−1とし、その他の実験工程が実施例1と一致し、反応結果を表1に示す。
実施例1における触媒を酸性モルデナイト型分子篩に変更し、Si:Al=3:1、T=105℃、CO:DMM2:H2=20:1:1、P=5.0MPa、WHSV=1.0h−1とし、その他の実験工程が実施例1と一致し、反応結果を表1に示す。
実施例1における触媒を酸性Y型分子篩に変更し、Si:Al=20:1、T=73℃、CO:DMM2:H2=10:1:2、P=2MPa、WHSV=10.0h−1とし、その他の実験工程が実施例1と一致し、反応結果を表1に示す。
実施例1における触媒を酸性Beta型分子篩に変更し、Si:Al=15:1、T=120℃、CO:DMM2:H2=15:1:4、P=4.7MPa、WHSV=0.5h−1とし、その他の実験工程が実施例1と一致し、反応結果を表1に示す。
珪素アルミニウム比(Si:Al)=40:1である酸性ZSM−5型分子篩触媒50gを、マッフル炉の空気雰囲気下で550℃で5時間焼成し、その中の一部の粉末サンプルを取ってペレット化し、20〜40メッシュに粉砕し、活性測定に用いる。該酸性ZSM−5型分子篩触媒サンプルを10g秤量し、内径が8.5mmのステンレス反応管内に装入し、常圧、550℃で窒素ガスを用いて4時間活性化させ、その後、反応温度(T)=88℃まで降温し、原料である一酸化炭素:ポリオキシメチレンジメチルエーテル:水素ガス(CO:DMMn:H2)=8:1:1を送入し、その中、DMMnの各成分の質量比がDMM2 :DMM3:DMM4:DMM5:DMM6=51.2:26.6:12.8:6.5:2.9であり、反応圧力(P)=8MPaまで徐々に昇圧し、ポリオキシメチレンジメチルエーテルの質量空間速度(WHSV)=1.5h−1であり、ガスクロマトグラフを用いて生成物を分析し、反応結果を表1に示す。
珪素アルミニウム比(Si:Al)=23:1である酸性Y型分子篩触媒50gをマッフル炉の空気雰囲気下で550℃で5時間焼成し、その中の一部の粉末サンプルを取ってペレット化し、20〜40メッシュに粉砕し、活性測定に用いる。該酸性Y型分子篩触媒サンプルを10g秤量し、内径が8.5mmのステンレス反応管内に装入し、常圧、550℃で窒素ガスを用いて4時間活性化させ、その後、反応温度(T)=95℃まで降温し、原料である一酸化炭素:ポリオキシメチレンジメチルエーテル:水素ガス(CO:DMMn:H2)=10:1:1を送入し、その中、DMMn各成分の質量比はDMM2:DMM3:DMM4:DMM5:DMM6=47.7:26.9:14.0:7.8:3.6であり、反応圧力(P)=7MPaまで徐々に昇圧し、ポリオキシメチレンジメチルエーテルの質量空間速度(WHSV)=2.0h−1であり、ガスクロマトグラフを用いて生成物を分析し、反応結果を表1に示す。
実施例4におけるガス割合をCO:DMM2:H2=20:1:0に変更し、その他の実験工程が実施例4と一致し、反応結果を表1に示す。
実施例5におけるガス割合をCO:DMM2:H2=10:1:0に変更し、その他の実験工程が実施例5と一致し、反応結果を表1に示す。
珪素アルミニウム比(Si:Al)=40:1の酸性MCM−22型分子篩触媒50gをマッフル炉の空気雰囲気下で550℃で5時間焼成し、その中の一部の粉末サンプルを取ってペレット化し、20〜40メッシュに粉砕し、活性測定に用いる。該酸性MCM−22分子篩触媒サンプルを10g秤量し、内径が8.5mmのステンレス反応管内に装入し、常圧、550℃で窒素ガスで4時間活性化させ、その後、反応温度(T)=90℃まで降温し、一酸化炭素:メチラール:水素ガス(CO:DMM:H2)=7:1:1を送入し、反応圧力(P)=10MPaまで徐々に昇圧し、メチラールの質量空間速度(WHSV)=0.2h−1であり、ガスクロマトグラフを用いて生成物を分析し、反応が安定になった後、メチラールの転化率及び生成物の選択率を算出し、反応結果を表2に示す。
実施例9における触媒を酸性フェリエライト型分子篩に変更し、Si:Al=10:1、T=60℃、CO:DMM:H2=13:1:3、P=4MPa、WHSV=1.5h−1、その他の実験工程が実施例9と一致し、反応結果を表2に示す。
実施例9における触媒を酸性ZSM−5型分子篩に変更し、Si:Al=150:1、T=140℃、CO:DMM:H2=2:1:5、P=6.5MPa、WHSV=3.0h−1とし、その他の実験工程が実施例9と一致し、反応結果を表2に示す。
実施例9における触媒を酸性モルデナイト型分子篩に変更し、Si:Al=3:1、T=105℃、CO:DMM:H2=20:1:1、P=5.0MPa、WHSV=1.0h−1とし、その他の実験工程が実施例9と一致し、反応結果を表2に示す。
実施例9における触媒を酸性Y型分子篩に変更し、Si:Al=20:1、T=73℃、CO:DMM:H2=10:1:2、P=2MPa、WHSV=10.0h−1とし、その他の実験工程が実施例9と一致し、反応結果を表2に示す。
実施例9における触媒を酸性Beta型分子篩に変更し、Si:Al=15:1、T=120℃、CO:DMM:H2=15:1:4、P=4.7MPa、WHSV=0.5h−1とし、その他の実験工程が実施例9と一致し、反応結果を表2に示す。
実施例12におけるガス割合をCO:DMM:H2=20:1:0に変更し、その他の実験工程が実施例12と一致し、反応結果を表2に示す。
実施例13におけるガス割合をCO:DMM:H2=10:1:0に変更し、その他の実験工程が実施例13と一致し、反応結果を表2に示す。
本発明は次のような有益な効果を有するが、これに限られない。本発明の方法で用いられる触媒が酸性分子篩、原料がポリオキシメチレンジメチルエーテル又はメチラールを一酸化炭素及び水素ガスとともに混合するガスである。本発明の反応条件下で、原料を触媒によって、エチレングリコールを生産する中間体としての生成物ポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物又はメトキシ酢酸メチルを安定して高効率に生産することができ、反応過程が気液固三相反応である。ポリオキシメチレンジメチルエーテル又はメチラールカルボニル化反応が強放熱反応であり、本発明において反応温度が比較的に低く、さらに液相熱容量が相転移潜熱よりも大きいため、反応温度を非常によく制御することができ、工業生産過程における温度の急激な上昇の問題を防止することができる。同時に、本発明で用いられる気液固三相反応により、高いポリオキシメチレンジメチルエーテル又はメチラール濃度での取扱いが可能となり、工業生産においてシングルパス反応の生産能を向上させ、圧縮、循環及び分離過程におけるエネルギー消耗を低減し、経済性を向上することができる。
Claims (10)
- 原料であるポリオキシメチレンジメチルエーテルCH3O(CH2O)nCH3(ただし、n≧2かつ整数である)を一酸化炭素及び水素ガスとともに、酸性分子篩触媒が担持された反応器を通過させ、反応温度が60〜140℃、反応圧力が2〜10MPa、ポリオキシメチレンジメチルエーテルの質量空間速度が0.2〜10.0h−1、且つその他の溶剤を添加しない条件下で反応させて生成物であるポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物を製造し、
前記反応条件下で、前記原料と前記生成物のうちの少なくとも1種が液相、前記酸性分子篩触媒が固相、一酸化炭素及び水素ガスが気相であることにより、反応過程を気液固三相反応にし、
一酸化炭素と前記原料とのモル比が2:1〜20:1、水素ガスと前記原料とのモル比が1:1〜5:1であることを特徴とする、エチレングリコールを生産する中間体としてのポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物をカルボニル化によって製造する方法。 - 原料であるメチラールCH3O−CH2−OCH3を一酸化炭素及び水素ガスとともに、酸性分子篩触媒が担持された反応器を通過させ、反応温度が60〜140℃、反応圧力が2〜10MPa、メチラールの質量空間速度が0.2〜10.0h−1、且つその他の溶剤を添加しない条件下で反応させて生成物であるメトキシ酢酸メチル及びポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物を製造し、
前記反応条件下で、前記原料と前記生成物のうちの少なくとも1種が液相、前記酸性分子篩触媒が固相、一酸化炭素及び水素ガスが気相であることにより、反応過程を気液固三相反応にし、
一酸化炭素と前記原料とのモル比が2:1〜20:1、水素ガスと前記原料とのモル比が1:1〜5:1であることを特徴とする、エチレングリコールを生産する中間体としてのメトキシ酢酸メチル及びポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物をカルボニル化によって製造する方法。 - 前記生成物であるポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物は、ポリオキシメチレンジメチルエーテルCH3O(CH2O)nCH3(n≧2)の分子鎖の−O−CH2−O−構造単位中に1個又は2個以上のカルボニル基−CO−を挿入して形成される、−O−(CO)−CH2−O−又は−O−CH2−(CO)−O−構造単位を有する生成物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記ポリオキシメチレンジメチルエーテルは、ジ(オキシメチレン)ジメチルエーテルCH3O(CH2O)2CH3であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ポリオキシメチレンジメチルエーテルカルボニル化物は、以下の1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
CH3−O−(CO)−CH2−O−CH2−O−CH3、
CH3−O−CH2−(CO)−O−CH2−O−CH3、
CH3−O−(CO)−CH2−O−(CO)−CH2−O−CH3、及び
CH3−O−(CO)−CH2−O−CH2−(CO)−O−CH3。 - 前記酸性分子篩触媒の構造種類はMWW、FER、MFI、MOR、FAU又はBEAであることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記酸性分子篩触媒がMCM−22型分子篩、フェリエライト、ZSM−5型分子篩、モルデナイト、Y型ゼオライト又はBeta型分子篩のうちの任意の1種又は任意の2種以上の混合物であることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 反応温度が60〜120℃、反応圧力が4〜10MPa、前記原料の質量空間速度が0.5〜3.0h−1であり、一酸化炭素と前記原料とのモル比が2:1〜15:1、水素ガスと前記原料とのモル比が1:1〜3:1であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 反応温度が60〜90℃、反応圧力が5〜10MPa、前記原料の質量空間速度が0.5〜1.5h−1であり、一酸化炭素と前記原料とのモル比が2:1〜10:1、水素ガスと前記原料とのモル比が1:1〜2:1であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記反応器は、連続反応を実現する固定床反応器、槽型反応器、移動床反応器又は流動化床反応器であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
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