JP3221021B2 - ε−カプロラクタムの製造方法 - Google Patents
ε−カプロラクタムの製造方法Info
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
応条件下にシクロヘキサノンオキシムからε−カプロラ
クタムを製造する方法に関する。
プロラクタムはナイロン等の原料として用いられている
重要な基幹化学原料である。
条件下にシクロヘキサノンオキシムを転位(ベックマン
転位)させる方法を提案している(特開平2−2758
50号公報及び特開平2−250866号公報)。
キサノンオキシムの転位反応について、さらに優れたε
−カプロラクタムの製法を見出すべく鋭意検討を重ねた
結果、反応系にε−カプロラクタムを供給することによ
ってシクロヘキサノンオキシムの転化率が高レベルの条
件においても、極めて高い選択率でε−カプロラクタム
が得られ、しかも触媒の寿命も著しく向上することを見
出し、本発明を完成するに至った。
触媒を用いてシクロヘキサノンオキシムからε−カプロ
ラクタムを製造する方法において、反応系にε−カプロ
ラクタムを供給することを特徴とするε−カプロラクタ
ムの製造方法を提供するものである。
使用する固体触媒としては、例えばシリカ−アルミナ、
ゼオライト等が挙げられ、これらの中でもゼオライトが
好ましく、中でも結晶性シリカ、結晶性メタロシリケー
ト等がより好ましい。
質的にケイ素と酸素とからなるものであり、また、結晶
性メタロシリケートとしては、例えばSi/Me原子比
(ここにMeはAl,Ga,Fe,B,Zn,Cr,B
e,Co,La,Ge,Ti,Zr,Hf,V,Ni,
Sb,Bi,Cu,Nb等から選ばれる少なくとも1種
の金属元素を示す)が5以上、好ましくは500以上で
ある。Si/Me原子比は通常の分析手段、例えば原子
吸光法、螢光X線法等により求めることができる。
る。これらの結晶性シリカまたは結晶性メタロシリケー
トには種々の結晶型が知られているが、いわゆるペンタ
シル型構造に属するものが特に好ましい。
タムを供給することにある。
は、供給するシクロヘキサノンオキシムに対してモル比
で通常5倍以下が適当であり、好ましくは1倍以下、最
も好ましくは0.1〜0.8倍の範囲である。
タムとともにアルコールやエーテル化合物を共存させる
とさらに好ましい。共存させるアルコールやエーテル化
合物は一般式(1)で示される化合物である(特開平2
−275850号公報及び特開平2−250866号公
報)。 R1 −O−R2 (1) (式中、R1 はフッ素原子が置換していてもよい低級ア
ルキル基を表わし、R2 は水素原子、低級アルキル基ま
たはフェニル基を表わす。)共存させるアルコールとし
ては、炭素数6以下の低級アルコールが好ましく、例え
ばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプ
ロパノール、n−ブタノール、sec −ブタノール、イソ
ブタノール、n−アミルアルコール、n−ヘキサノー
ル、2,2,2−トリフルオロエタノール等の1種また
は2種以上用いることができる。中でもメタノール及び
エタノールがより好ましい。また、共存させるエーテル
化合物としては、例えばジメチルエーテル、メチルエチ
ルエーテル、ジエチルエーテル、メチル−n−プロピル
エーテル、メチルイソプロピルエーテル、メチル−tert
−ブチルエーテル、アニソール等の1種または2種以上
用いることができる。
ずれでもよく、通常0.05〜10kg/cm2 の反応条件
下で実施される。
て述べる。反応は通常の固定床方式または流動床方式の
気相接触反応で行なう。原料のシクロヘキサノンオキシ
ムは気体状態で触媒と接触させるが、ε−カプロラクタ
ム、アルコール、エーテル化合物等は別々に供給しても
よいし、予めシクロヘキサノンオキシムに混合して供給
してもよい。固定床反応の場合はシクロヘキサノンオキ
シムとε−カプロラクタムが十分混合された状態で触媒
層を通過させる。また、流動床反応の場合には必ずしも
シクロヘキサノンオキシムとε−カプロラクタムが予め
混合されている必要はなく、それぞれ別々に供給するこ
とができ、さらにε−カプロラクタムを分割して添加す
ることもできる。流動床反応の場合には、ε−カプロラ
クタムをシクロヘキサノンオキシムの供給位置より上流
側で反応器へ供給するのが好ましい。
ン、シクロヘキサン、トルエン等のような反応に不活性
な化合物の蒸気あるいは窒素、二酸化炭素等の不活性ガ
スを共存させることもできる。
℃の範囲がよい。250℃未満の温度では反応速度が十
分でなく、またε−カプロラクタムの選択率も低下する
傾向がある。一方、500℃を越えるとε−カプロラク
タムの選択率が低下する傾向がある。特に好ましい温度
範囲は300℃〜450℃であり、最も好ましい温度範
囲は300℃〜400℃である。
は、通常WHSV=0.1〜40hr -1(すなわち触媒1
kg当りのシクロヘキサノンオキシム供給速度が0.1〜
40kg/hr)である。好ましくは0.2〜20hr-1であ
り、より好ましくは0.5〜10hr-1の範囲から選ばれ
る。
離は、通常の方法で実施できる。例えば反応生成ガスを
冷却して凝縮させ、次いで抽出、蒸留あるいは晶析等に
より精製されたε−カプロラクタムを得ることができ
る。
触媒は、酸素含有ガス中、例えば空気気流中で焼成する
か、またはアルコールを加えた空気気流中で焼成するこ
とにより容易に元の性能に賦活でき、繰り返し使用でき
る。
クロヘキサノンオキシムの転化率が高レベルの条件にお
いても、ε−カプロラクタムが極めて高い選択率で製造
される。また本発明の方法では、触媒の寿命が従来の方
法に比べて著しく改良される。
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
オルソシリケート(Si(OC2 H5)4 、Al含有量1
0ppm 以下)100g、10%水酸化テトラ−n−プロ
ピルアンモニウム水溶液224.0g、エタノール21
4gを仕込み、30分間激しく攪拌した。混合溶液のp
Hは13であった。オートクレーブの蓋を締めた後、油
浴に浸し内温を105℃に保ち400rpm 以上の回転数
で撹拌を行ないながら、120時間の水熱合成を行なっ
た。この間オートクレーブ内の圧力は2〜3kg/cm2に
達した。水熱合成終了時のpHは11.8であった。白
色の固体生成物を濾別し、ついで濾液のpHが7付近に
なるまで蒸留水で連続的に洗浄した。白色固体を乾燥後
530℃で4時間、空気流通下に焼成し、27gの粉末
状白色結晶を得た。該結晶を粉末X線回折で分析した結
果、ペンタシル型ゼオライトと同定された。また、原子
吸光分光法による元素分析の結果、Alの含有量は3p
pmであった。この結晶10gに5%塩化アンモニウム
水溶液100gを加え、50〜60℃で1時間イオン交
換処理を行ない、続いて濾別した。このイオン交換処理
操作を4回行なった後、結晶をCl- イオンが検出され
なくなるまで蒸留水で洗浄した続いて該結晶を120℃
で16時間乾燥した。得られたアンモニウム塩型の結晶
を加圧成形後、24〜48メッシュに篩分けした。さら
に該結晶を500℃で1時間窒素ガス流通下に焼成し、
触媒を得た。
製反応管中に参考例1で調製した触媒を0.375g
(0.6ml)充填し、窒素気流下(4.2l/hr)に3
50℃で1時間予熱処理した。反応雰囲気を窒素気流下
(4.0l/hr)とし、次いでシクロヘキサノンオキシ
ム/メタノール重量比1/1.2の混合液を6.6g/
hrの供給速度で、さらにε−カプロラクタム/メタノー
ル重量比1/2の混合液を2.7g/hrの供給速度で反
応管に供給し反応させた。このときの空間速度WHSV
は8hr-1であり、触媒層の温度(反応温度)は350℃
であった。反応は45.25時間継続した。反応生成物
は定期的に水冷下に捕集し、ガスクロマトグラフで分析
した。
またシクロヘキサノンオキシムの転化率及びε−カプロ
ラクタムの選択率もそれぞれ次式で算出した。 WHSV(hr-1)=O/C シクロヘキサノンオキシムの転化率(%)=〔(X−
Y)/X〕×100 ε−カプロラクタムの選択率(%)=〔(Z−F)/
(X−Y)〕×100 なお、O、C、X、Y及びZはそれぞれ次のとおりであ
る。 O=シクロヘキサノンオキシム供給速度(kg/hr) C=触媒重量(kg) X=供給した原料シクロヘキサノンオキシムのモル数 Y=未反応のシクロヘキサノンオキシムのモル数 Z=生成物中のε−カプロラクタムのモル数 F=反応系内に供給したε−カプロラクタムのモル数
メタノール溶液及びε−カプロラクタムのメタノール溶
液の供給を止め、窒素ガス2.5l/hr、空気2.5l
/hrを混合して0℃に保持したメタノール中にバブリン
グし、メタノール(3.8容量%、0℃飽和濃度)を窒
素、空気混合ガス中に気化同伴させて反応管に供給し、
触媒層を430℃まで昇温し、96時間処理した。この
操作により触媒上に析出した炭素質物質を除去した。
しながら、温度を350℃まで下げた。続いて前記反応
条件と同様に反応を行なった。
触媒上に析出した炭素質物質を除去した。
を累計で4回繰り返し実施した。各回の反応結果を表1
に示す。
比1/2の混合液2.7g/hrの代わりにメタノール
1.8g/hrを供給し、窒素気流を4.2l/hrに変更
した以外は、実施例1と同様の条件で反応と炭素質物質
の除去操作を累計で4回繰り返し実施した。各回の反応
結果を表2に示す。
Claims (1)
- 【請求項1】固体触媒を用いて気相反応条件下にシクロ
ヘキサノンオキシムからε−カプロラクタムを製造する
方法において、反応系にε−カプロラクタムを供給する
ことを特徴とするε−カプロラクタムの製造方法。
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1991
- 1991-11-27 JP JP31249391A patent/JP3221021B2/ja not_active Expired - Fee Related
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