JP3939804B2

JP3939804B2 - アルキレンオキサイド付加物の製造方法

Info

Publication number: JP3939804B2
Application number: JP09462397A
Authority: JP
Inventors: 修田端; 義和小倉; 信博巽; 孝信片山
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JPH10273463A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物は、界面活性剤、トナーバインダー原料、消泡剤等に用いられるなど最近重要性を増してきており、またその用途の発展や性能の向上が期待されていることから、より低コストで製造する方法が求められている。油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物の中でも最も重要なものは、脂肪族アルコール、脂肪酸、脂肪族アミン、脂肪族アミド及びアルキルフェノール等にアルキレンオキサイドが付加してなるものである。それらは非常に重要なノニオン活性剤グループを形成している。
【０００３】
上記のような油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物は、例えば、油脂誘導体中へアルキレンオキサイドを噴射することにより、又はアルキレンオキサイドが充満した反応容器へ油脂誘導体をスプレーすることにより、アルキレンオキサイドと油脂誘導体とを接触させて付加反応を行わせることにより得ることができる。両者の場合において、アルキレンオキサイドは反応の経過に従って後添加され（セミバッチ運転）、目的量のアルキレンオキサイドが反応するまで液状の反応混合物は攪拌される。付加反応終了後、気相中、液相中のアルキレンオキサイドを除去するために、除去設備を設けたり、反応生成物を減圧処理に付す工程を設けている。
このように、従来の方法では、除去設備を設ける点、付加的工程を設ける点、さらにアルキレンオキサイドの利用効率の点において、低コスト化の足かせとなる要因が存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、未反応成分の除去設備の不要な、より生産コストの低減化の可能な油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、反応生成物中に残存する未反応アルキレンオキサイドが実質的に気化しない条件下で、反応生成物の熟成を行うことにより、得られる反応生成物中のアルキレンオキサイドの残存量を顕著に減少し得ることを見出し、本発明を完成させた。
【０００６】
即ち、本発明の要旨は、
〔１〕（Ａ）：油脂誘導体又は油脂誘導体と触媒の混合物とアルキレンオキサイドを接触させて該油脂誘導体とアルキレンオキサイドとの付加反応を行い、油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物及び未反応アルキレンオキサイドを含有する液体成分を得る工程、及び
（Ｂ）：工程（Ａ）で得られる液体成分を工程（Ａ）の反応器から取り出して、液体成分中に残存する未反応アルキレンオキサイドが実質的に気化しない条件下で、該液体成分の熟成反応を行う工程、
を含んでなる油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物の製造方法、
〔２〕工程（Ｂ）における熟成反応を、チューブタイプの反応管内で行う前記〔１〕記載の製造方法、に関するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
工程（Ａ）について
本発明の製造方法における工程（Ａ）は、油脂誘導体又は油脂誘導体と触媒の混合物とアルキレンオキサイドを接触させて該油脂誘導体とアルキレンオキサイドとの付加反応を行い、油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物及び未反応アルキレンオキサイドを含有する液体成分を得る工程、である。
【０００８】
本発明に用いられる油脂誘導体としては特に限定されないが、例えばアルコール、脂肪酸、アミン、アミド、アルキルフェノール等が挙げられる。さらには、より反応性が高いアルコラートも油脂誘導体に包含される。また、本発明において用いられる触媒としては、例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ触媒などの他、ＢＦ₃Ｏ（Ｃ₂Ｈ₅）₂錯体、アンチモンペンタハライド、五塩化スズなどの酸触媒等が挙げられる。触媒の使用量は特に限定されるものではなく、通常用いられる公知の程度で良い。好ましくは油脂誘導体１モルに対して０．００１〜０．１モルてあり、より好ましくは油脂誘導体１モルに対して０．００５〜０．０５モルである。
【０００９】
本発明に用いられるアルキレンオキサイドとしては、例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等が挙げられる。これらは単独で用いても良く、混合して用いても良い。また、液体で供給しても良く、気体で供給しても良い。さらに、アルキレンオキサイドは窒素ガス等の不活性ガスと共に供給しても良い。
【００１０】
工程（Ａ）においては、上記の原料を用いて、公知の製造方法により油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物を製造する。例えば、バッチ式の製造方法としては、攪拌タイプのリアクターを用いる方法、アルキレンオキサイドガス中に油脂誘導体の液滴を分散させる方法、反応液を外部熱交換器に液循環させて、インジェクターよりアルキレンオキサイドを供給させる方法等が挙げられる。また、連続式の製造方法としては、例えばＤＥ−４１２８８２７Ａ１号公報に記載のフォーリングフィルムリアクターを用いる方法や、特公昭５２−３９２３号公報に記載の反応蒸留塔による連続的製造方法等が挙げられる。
【００１１】
このようにして製造される油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物は、液体成分中に含有される。通常、この液体成分中には、付加反応に関与しなかった未反応アルキレンオキサイドが残存する。本発明では、工程（Ａ）で得られる、油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物及び未反応アルキレンオキサイドを含有する液体成分を、工程（Ｂ）において熟成することにより該未反応アルキレンオキサイドの量を減少させる。
【００１２】
工程（Ｂ）について
本発明の製造方法における工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で得られる液体成分に残存する未反応アルキレンオキサイドが実質的に気化しない条件下で、工程（Ａ）で得られる液体成分の熟成反応を行う工程、である。
工程（Ｂ）における熟成反応は、工程（Ａ）で得られる液体成分中の未反応アルキレンオキサイドが実質的に気化しない条件下で行われる。アルキレンオキサイドが気相に存在しないことにより、アルキレンオキサイドの気液平衡の影響を受けることがなく、効率良く残存するアルキレンオキサイドを除去することができる。
液体成分の熟成により、液体成分に含まれる油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物又は油脂誘導体と、未反応アルキレンオキサイドとの付加反応がさらに進み、液体成分中の未反応アルキレンオキサイドの量が減少する。
【００１３】
工程（Ｂ）における熟成反応は、具体的には、工程（Ａ）で得られる液体成分を反応管に導くことで達成される。反応管の形状は、例えばチューブタイプ、コイル型チューブタイプ等が挙げられる。
工程（Ｂ）における温度、圧力は、液体成分中の未反応アルキレンオキサイドが液体で存在する条件であれば任意に設定できる。本工程における温度、圧力の好適な条件としては、溶存アルキレンオキサイドがガス化しない程度であれば良いので、例えば、温度が主反応と同じであるならば主反応の圧力と同等、もしくは高い方が良い。通常、かかる条件ではアルキレンオキサイドの付加反応は容易に起こる。工程（Ｂ）における温度は、例えば温水等で加熱したり、液の余熱を利用して調製すれば良い。
【００１４】
また、反応管中の滞留時間としては、液体成分中に溶解しているアルキレンオキサイドを熟成反応により減少させるために充分な時間であれば良く、例えば０．５〜３０分間が好ましく、１〜１５分間がより好ましい。工程（Ｂ）の熟成反応をチューブタイプの反応管を用いて行う場合、反応管の内径や長さは特に限定されず、上記の滞留時間を満たす程度であることが好ましい。具体的には、反応管の内径は１０〜２００ｍｍが好ましく、２０〜８０ｍｍがより好ましい。また、反応管の長さは３０ｃｍ〜１０ｍが好ましく、３０〜５００ｃｍがより好ましい。
【００１５】
工程（Ｂ）における圧力を工程（Ａ）における圧力と同じ圧力とする場合、工程（Ｂ）における温度を工程（Ａ）における温度以下とすることが好ましい。これによって、圧力調節を行うことなくアルキレンオキサイドを液体で存在させることができる。また、工程（Ｂ）における温度を工程（Ａ）における温度以上とする場合、工程（Ｂ）における圧力を工程（Ａ）における圧力以上とすることが好ましい。工程（Ｂ）における温度を工程（Ａ）における温度以上とすることにより、熟成反応が迅速に進行し、液体成分の滞留時間を短縮できる等の効果がある。
【００１６】
また、工程（Ｂ）はチューブタイプの反応管を設けることにより実施できるため、通常用いられている公知の反応器に容易に組み込むことができる。したがって、本発明において、工程（Ｂ）を設けることは工程（Ａ）で用いられる反応器を何ら限定するものでない。
【００１７】
例えば、本発明の一実施態様として、攪拌型バッチ反応器にチューブタイプの反応管を設けた態様を図１に示す。アルキレンオキサイドは、アルキレンオキサイドフィードライン１から供給される。また、窒素を供給する場合、窒素ライン２から窒素を供給する。油脂誘導体又は油脂誘導体と触媒の混合物は、反応槽３に投入される。モーターＭにより、攪拌羽根８を攪拌させ、アルキレンオキサイドと油脂誘導体又は油脂誘導体と触媒の混合物とを混合させる。また、反応槽３の圧力調製のために、バキュームライン５から気体成分を吸引する。工程（Ａ）の付加反応の終了後、槽底バルプ６を開けて液体成分をチューブ型反応管４に供給する。バルブ７の開き具合を調節すること等により、液体成分のチューブ型反応管４における滞留時間を調製する。このようにして、アルキレンオキサイドの除去操作が不要な程度にまでその残存量が減少された油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物を得ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はかかる実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
図１に示す攪拌型バッチ反応器を用いて、油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物を製造した。具体的な操作を以下に示す。
ラウリルアルコール１００ｋｇを反応槽３に仕込み、ここに、ラウリルアルコール１モルに対して０．０５モルのＫＯＨを添加した。次いで、１１０℃、１０Ｔｏｒｒの条件で、バキュームライン５を通して減圧操作を行いつつ脱水反応を行った。その後、７１ｋｇのエチレンオキサイドをアルキレンオキサイドフィードライン１より供給し、１８０℃、８ｋｇ／ｃｍ²Ｇで、エチレンオキサイド付加反応を行った。
【００１９】
反応終了直後、槽底バルブ６を開け、槽内圧によってチューブ型反応管４へ供給した。槽内を一定圧に保つ為、窒素を窒素ライン２からを随時供給した。
チューブ型反応管４は内径２８ｍｍ、長さ４ｍとした。チューブ型反応管４の温度を１５０℃、圧力を８ｋｇ／ｃｍ²Ｇとし、管内の液滞留時間を３分間とした。その結果、チューブ型反応管４の入口にをいては、液体成分中のエチレンオキサイド濃度が５０ｐｐｍであったのに対し、チューブ型反応管４の出口においては、エチレンオキサイドは検出されなかった。エチレンオキサイド濃度の測定は、分取した各液体成分を脱気後、該液体成分を３０ｔｏｒｒ、９０℃、１２０分間加熱し、脱気・加熱処理前後の液体成分の重量の差からエチレンオキサイド濃度をもとめた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の製造方法により、得られる反応生成物中のアルキレンオキサイドの残存量を、除去不要な程度にまで低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、攪拌型バッチ反応器に、本発明のチューブタイプの反応管を設けた態様を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１アルキレンオキサイドフィードライン
２窒素ライン
３反応槽
４チューブ型反応管
５バキュームライン
６槽底バルブ
７バルブ
８攪拌羽根
Ｍモーター

Claims

（Ａ）：油脂誘導体又は油脂誘導体と触媒の混合物とアルキレンオキサイドを接触させて該油脂誘導体とアルキレンオキサイドとの付加反応を行い、油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物及び未反応アルキレンオキサイドを含有する液体成分を得る工程、及び
（Ｂ）：工程（Ａ）で得られる液体成分を工程（Ａ）の反応器から取り出して、液体成分中に残存する未反応アルキレンオキサイドが実質的に気化しない条件下で、該液体成分の熟成反応を行う工程、
を含んでなる油脂誘導体のアルキレンオキサイド付加物の製造方法。
工程（Ｂ）における熟成反応を、チューブタイプの反応管内で行う請求項１記載の製造方法。