JP2772524B2 - 1,4‐ブタンジオールの製造方法 - Google Patents

1,4‐ブタンジオールの製造方法

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JP2772524B2 JP63175062A JP17506288A JP2772524B2 JP 2772524 B2 JP2772524 B2 JP 2772524B2 JP 63175062 A JP63175062 A JP 63175062A JP 17506288 A JP17506288 A JP 17506288A JP 2772524 B2 JP2772524 B2 JP 2772524B2
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裕之 稲垣
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は1,4−ブタンジオールの製造方法に関し、さ
らに詳しくは、無水マレイン酸および/または無水コハ
ク酸を、触媒の存在下に気相で接触水素化して1,4−ブ
タンジオールを製造する方法に関する。
従来の技術 1,4−ブタンジオールはポリブチレンテレフタレート
樹脂やポリウレタン樹脂などの原料として有用な化合物
である。従つて、1,4−ブタンジオールの安価でかつ効
率のよい製造方法の開発が強く望まれている。
ところで従来、無水マレイン酸および/または無水コ
ハク酸またはそれらの誘導体を接触水素化して、γ−ブ
チロラクトンまたは1,4−ブタンジオールを製造する方
法として以下のようなものが開示されている。
(イ) 無水マレイン酸または無水コハク酸などを亜鉛
−銅−クロムからなる触媒を用い、気相にて接触水素化
するγ−ブチロラクトンの製造方法(特公昭44−32567
号公報)。
(ロ) 無水マレイン酸および/または無水コハク酸
を、酸化銅−酸化ベリリウム−酸化亜鉛還元触媒存在下
に、気相で接触水素化することによるγ−ブチロラクト
ンの製造方法(特公昭47−23294号公報)。
(ハ) 無水マレイン酸および/またはマレイン酸をVI
I亜族およびVIII亜族の元素または化合物を含む触媒の
存在下に、液相で水添することによる1,4−ブタンジオ
ールの製造方法(特開昭51−133212号公報)。
(ニ) マレイン酸ジエステルまたはフマル酸ジエステ
ルなどを亜クロム酸銅触媒の存在下に、気相で水素添加
分解して、1,4−ブタンジオールを製造する方法(特開
昭61−22035号公報、特表昭62−501702号公報)などで
ある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記に開示された製造方法では、以下の
ような問題点を有していた。すなわち、無水マレイン酸
および/または無水コハク酸を触媒の存在下、気相で接
触水添する方法においては、γ−ブチロラクトンしか生
成せず、目的とする1,4−ブタンジオールが得られない
という問題点があつた。また、無水マレイン酸および/
またはマレイン酸を触媒の存在下、液相で水添する方法
においては約200kg/cm2という高圧を必要とし、従つて
膨大な設備費および運転費が必要であるという問題点が
あつた。さらに、マレイン酸ジエステルなどを触媒の存
在下で、気相で水添分解する方法においては、上記のよ
うな高圧を必要としないが、無水マレイン酸をジエステ
ル化する工程が必要となりプロセスが極めて複雑になる
という問題点があつた。すなわち、モノエステルをジエ
ステルに変換する反応は平衡反応であるため、充分に反
応を進行させるためには2段階の反応工程が必要とな
り、モノエステル化の工程を含めると3段階の反応工程
の追加が必要である。
また従来、無水マレイン酸および/または無水コハク
酸を気相で接触水添し、1,4−ブタンジオールを製造す
る方法は知られていなかつた。
本発明は無水マレイン酸および/または無水コハク酸
から1,4−ブタンジオールを製造するに際し、設備費お
よび運転費が高い、プロセスが複雑化するという従来技
術に伴う問題点を解決しようとするものであり、1,4−
ブタンジオールの安価でかつ効率のよい製造方法を提供
することを目的としている。
課題を解決するための手段 発明の要旨 本発明者らは、ジエステルを経由せず、無水マレイン
酸および/または無水コハク酸の直接水添を低圧下で行
つて、1,4−ブタンジオールが製造できうればそのメリ
ツトを大きいと考え、その気相水添法を種々検討した。
また、従来、無水マレイン酸および/または無水コハ
ク酸の気相水添においてγ−ブチロラクトンしか得られ
ていないものは、いずれも低い水素/原料比かつ常圧近
辺で反応を行つているためであると考え、従来より高い
水素/原料比および気相を保てる範囲内の加圧下で水素
化反応を行つたところ高収率で1,4−ブタンジオールを
製造しうることを見出し、本発明を完成するに至つた。
すなわち、本発明は無水マレイン酸および/または無
水コハク酸を接触水素化して1,4−ブタンジオールを製
造する方法において、酸化銅−酸化亜鉛触媒の存在下
に、反応圧力を20〜70kg/cm2G、無水マレイン酸および
/または無水コハク酸に対する水素ガスのモル比を100
〜1,500として気相で反応を行うことを特徴とする1,4−
ブタンジオールの製造方法に関するものである。
触 媒 本発明で用いられる触媒は通常は予め酸化銅−酸化亜
鉛触媒を還元したものである。このような触媒は、たと
えば水酸化ナトリウム水溶液に銅化合物の水溶液、例え
ば硫酸銅および硝酸銅の水溶液を混合し、酸化亜鉛を加
えてよく撹拌後、過により回収し、乾燥、粉砕工程を
経た後、成形機を用いて所定の形状に成形することによ
り調製する。この調製法では酸化第二銅を酸化亜鉛に担
持した担持触媒が得られる。
本発明の触媒の還元は、たとえば、2容量%の水素を
含む窒素ガスを触媒に対して、常温・常圧換算でのガス
空間速度(G.H.S.V.、以下、G.H.S.V.は、すべて常温・
常圧換算値で示す。)2,400時間-1程度で数十kg/cm2Gの
加圧下に170℃にて1昼夜流通後、さらに水素濃度を徐
々に上げ100容量%として、触媒床温度200℃にて数時間
流通することにより処理を行なう。
溶 媒 本発明で用いられる溶媒は特に限定しないが、たとえ
ば、γ−ブチロラクトン、テロラヒドロフラン、ジメチ
ルエーテル、ジエチルエーテル、1,4−ジオキサンなど
が用いられる。このうちγ−ブチロラクトンは、無水マ
レイン酸および無水コハク酸の良溶媒であるとともに水
添生成物の一つであり、かつ1,4−ブタンジオールの中
間体と考えられるので特に好ましい。また溶媒は用いな
くともよい。
接触条件 無水マレイン酸および/または無水コハク酸と水素ガ
スとの混合気体と触媒との接触は、従来から知られてい
る方法の中から適宜選択できる。たとえば、混合気体と
触媒とを固定床方式で接触させる方法、移動床方式で接
触させる方法、流動床方式で接触させる方法などを採用
することができる。また場合によつては、混合気体と触
媒を回分方式で接触させることもできる。
無水マレイン酸および/または無水コハク酸と水素ガ
スとの混合気体と触媒との接触時間は、G.H.S.V.で1,00
0〜100,000時間-1,好ましくは4,000〜20,000時間-1程度
である。
本発明における反応温度は180〜280℃程度であり、反
応圧力は20〜70kg/cm2G程度であり、無水マレイン酸お
よび/または無水コハク酸に対する水素ガスのモル比は
100〜1,500程度である。反応温度、反応圧力および水素
ガス/原料モル比は系を気相に保ちうる範囲から適宜選
択される。
但し、水素ガス/原料モル比が1000未満であると、反
応速度の低下および炭素状物質の生成による触媒劣化を
引起し易く、一方1,500を超えると大量の水素をリサイ
クルしなければならないので経済的に不利となりいずれ
も好ましくない。
発明の効果 本発明の方法により、無水マレイン酸および/または
無水コハク酸から1,4−ブタンジオールを1段反応にて
高収率で得ることができる。また、無水マレイン酸およ
び/または無水コハク酸のジエステル化工程を経由しな
いため、プロセスを著しく簡略化できうる。さらに、液
相水添技術と比較して、はるかに低圧下で1,4−ブタン
ジオールを製造することができるので、設備費および運
転費を低減できるという効果が得られる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。
実施例1 酸化銅(II)/酸化亜鉛の重量比が50/45である市販
の触媒(日揮化学(株)製商品名N−211)10CC.を固定
床反応器(15mmφ×600mm)に充填し、窒素気流下で40k
g/cm2Gに加圧するとともに170℃に加熱した。その後、
窒素気流中に水素を徐々に添加して、2容量%の水素を
含む窒素ガスを40kg/cm2G、170℃、G.H.S.V.2,400時間
-1にて1晩流通した。さらに触媒床温度が200℃を超え
ないように注意しながら、水素濃度を徐々に上げ100容
量%の水素とし、40kg/cm2G、200℃、G.H.S.V.2,400時
-1にて2時間還元処理を行つた。
上記の固定床反応器を230℃に加熱した後、無水コハ
ク酸のγ−ブチロラクトン溶液(無水コハク酸/γ−ブ
チロラクトン=1/4モル比)および水素を無水コハク酸
およびγ−ブチロラクトンの和1モルに対し200モルの
割合で40kg/cm2Gの加圧下G.H.S.V.9,000時間-1の条件下
で流通した。生成物はガスクロマトグラフイーにより分
析し、生成物の同定はGC−MSによつて行つた。
結果を第1表に示す。
実施例2 実施例1の実験に続けて、反応温度を210℃とした以
外は同様の条件で反応を継続した。反応温度変更後16時
間経過した時点(反応開始後59時間経過後)の無水コハ
ク酸およびγ−ブチロラクトンの添加率はそれぞれ100
および25.6モル%であり1,4−ブタンジオールの生成率
は37.9モル%であつた。
実施例3 実施例2の実験に続けて、反応温度を190℃とした以
外は同様の条件で反応を継続した。反応温度変更後23時
間経過した時点(反応開始後82時間経過後)の無水コハ
ク酸およびγ−ブチロラクトンの転化率はそれぞれ100
および5.5モル%であり1,4−ブタンジオールの生成率は
14.2モル%であつた。
比較例1 酸化銅(II)/酸化クロム(II)/酸化バリウムの重
量比が40/37/12である市販の触媒(日産ガードラー
(株)製商品名G−22)を用いたこと以外は実施例1と
同様の触媒還元処理および同様の条件で1,4−ブタンジ
オールの製造を行つた。
結果を第2表に示す。
実施例4 無水コハク酸を無水マレイン酸に代えた以外は実施例
1と同様にして触媒の還元処理および1,4−ブタンジオ
ールの製造を行つた。
結果を第3表に示す。
実施例5 硫酸銅(II)0.3モルおよび硝酸銅(II)0.15モルを
含有する水溶液0.5を70℃で撹拌しながら、1モル/
の水酸化ナトリウム溶液1に徐々に添加後、1時間
70℃に保持した。析出物を過後、60℃の温水1で通
水洗浄した。ケーキを60℃の水1に再分散した後、市
販の酸化亜鉛50gを分散し1時間撹拌した。固体を過
後、60℃の温水5で通水洗浄した。得られた固体を14
0℃で空気を送気しながら12時間乾燥した。乾燥固体を
粉砕後、10〜20メツシユをふるいとり触媒とした。得ら
れた触媒の銅の含有量は36%であつた。
得られた触媒10CC.について実施例1と同様にして還
元処理を行つた。無水コハク酸を無水コハク酸と無水マ
レイン酸の混合物(1:1モル比)に代えた以外は実施例
1と同様にして1,4−ブタンジオールの製造を行つた。
反応開始20時間経過後の無水コハク酸および無水マレ
イン酸の転化率は100モル%、γ−ブチロラクトンの転
化率は25.6モル%であり、1,4−ブタンジオールの生成
率は34.0モル%であつた。
実施例6 実施例5で使用した還元触媒を用い、触媒を使用せず
に、無水マレイン酸と水素の混合気体(1:600モル比)
を220℃、40kg/cm2Gの加圧下、G.H.S.V.5,400時間-1
条件下で流通した。
反応開始15時間経過後の無水マレイン酸の転化率は10
0モル%であり、1,4−ブタンジオールおよびγ−ブチロ
ラクトンの生成率はそれぞれ53.5モル%および40.2モル
%であつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 廣 埼玉県入間郡大井町西鶴ケ岡1丁目3番 1号 東亜燃料工業株式会社総合研究所 内 (56)参考文献 特開 昭54−32191(JP,A) 特開 昭58−500993(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 29/143 C07C 31/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無水マレイン酸および/または無水コハク
    酸を接触水素化して1,4−ブタンジオールを製造する方
    法において、酸化銅−酸化亜鉛触媒の存在下に、反応圧
    力を20〜70kg/cm2G、無水マレイン酸および/または無
    水コハク酸に対する水素ガスのモル比を100〜1,500とし
    て気相で反応を行うことを特徴とする1,4−ブタンジオ
    ールの製造方法。
  2. 【請求項2】酸化銅−酸化亜鉛触媒が酸化第二銅を酸化
    亜鉛に担持した担持触媒である特許請求の範囲第(1)
    項に記載の方法。
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