JP3991650B2 - Method for simultaneous production of norbornene and tetracyclododecene - Google Patents

Method for simultaneous production of norbornene and tetracyclododecene Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンを連続的に反応器に供給し、反応器内で連続的に加熱反応させてノルボルネン及びテトラシクロドデセンを生成させるノルボルネン及びテトラシクロドデセンの連続的な同時製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光学特性、透明性、耐熱性、低吸湿性、電気的特性などに優れた樹脂材料として、環状オレフィン系樹脂が注目されている。環状オレフィン系樹脂としては、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、該開環重合体の水素添加物、付加重合体、エチレンとの付加共重合体などが知られている。ノルボルネン及びテトラシクロドデセンは、ノルボルネン系モノマーの代表的なものである。
【0003】
ノルボルネンは、エチレンとシクロペンタジエンとを加熱反応させることにより合成することができる。テトラシクロドデセンは、ノルボルネンとシクロペンタジエンとを加熱反応させることにより合成することができる。これらの反応は、一般にディ−ルス−アルダー反応と呼ばれている。シクロペンタジエンの代わりに、その二量体であるジシクロペンタジエンを使用することができる。ジシクロペンタジエンは、加熱反応条件下で容易に熱分解してシクロペンタジエンになる。
【0004】
前記2つの反応を一括して行うことにより、ノルボルネンとテトラシクロドデセンを同時に製造することができる。具体的には、エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンを反応器に連続的に供給し、反応器内で加熱反応させて、ノルボルネンとテトラシクロドデセンとを生成させ、生成したノルボルネンの少なくとも一部を反応器に循環させることにより、ノルボルネンとテトラシクロドデセンとを連続的に同時に製造することができる。
【0005】
反応開始時には、予め合成したノルボルネンを反応器に供給するが、その後の連続的な反応においては、エチレンとシクロペンタジエンとの反応により生成したノルボルネンの少なくとも一部を反応器に循環させることにより、外部からはエチレンとシクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエンを連続的に供給するだけで、所望の比率でノルボルネン及びテトラシクロドデセンを製造することができる。上記反応において、未反応エチレンも反応器に循環させることができる。
【0006】
特公平1−60011号公報には、2〜22個の炭素原子を有するオレフィン、シクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエン、及びノルボルネンを反応器内で加熱し、一部のノルボルネンを反応器に再循環させる工程を含むノルボルネンとテトラシクロドデセンを含む生成混合物を製造する方法が提案されている。エチレンの代わりに3個以上の炭素原子を有するオレフィンを使用すると、アルキル基またはアルキレン基を有する置換ノルボルネン類及び置換テトラシクロドデセン類が生成する。
【0007】
ところが、ノルボルネン(即ち、未置換の「2−ノルボルネン」)は、凝固点が高く(融点=44〜44.5℃)、かつ、沸点(98.5kPaで94〜97℃)との差が狭いため、反応混合物から蒸留によりノルボルネンを分離する際、ノルボルネンが蒸留塔の塔頂部のコンデンサー内で凝固し易いという問題があった。ノルボルネンは、循環ライン内での凝固も起こり易い。
【0008】
特開平4−9340号公報には、副生成物の析出や付着による反応装置内の閉塞などの障害が生じるのを防ぐために、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエンとオレフィン化合物とをディ−ルス−アルダー型の熱付加反応させて極性基を有するテトラシクロドデセン誘導体を製造する方法において、中間生成物として生成されるべき極性基を有するノルボルネン誘導体を反応系に供給する方法が提案されている。しかし、この方法は、煩雑であって、しかも極性基を有するテトラシクロドデセンの製造方法に限定されている。また、置換ノルボルネン類は、一般に、常温で液体であるため、その固化による閉塞等のおそれはない。
【0009】
ノルボルネンの凝固問題を解決するために、原料中に溶剤を添加して、ノルボルネンの分離の際に、蒸留塔のコンデンサー内での凝固を防止する方法が幾つか提案されている。
【0010】
特許第2904881号公報(特開平3−128333号公報)には、エチレン、シクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエン、及びノルボルネンの混合物を芳香族系溶剤とともに加熱して反応させて、テトラシクロドデセンを含む反応生成物を第1精製塔の塔底から回収するとともに、未反応ノルボルネンとシクロペンタジエンまたはジシクロペンタジエンとを芳香族系溶剤とともに塔頂部から回収して循環再使用する方法が提案されている。特開2000−26327号公報には、上記方法において、芳香族系溶剤に代えて、脂肪族溶媒を使用する方法が提案されている。
【0011】
特開2001−139500号公報には、エチレン、粗シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンを沸点50〜180℃の炭化水素溶剤とともに連続的に反応器に供給し、連続的な反応工程の後、エチレンを分離し、その後、ノルボルネンと溶剤を含む留分を分離して反応器に循環させる工程を含むノルボルネンとテトラシクロドデセンの同時製造方法が開示されている。該公報には、分離したエチレンを原料として再使用することが可能であると記載されている。
【0012】
特開2001−139502号公報にも、2−ノルボルネンを使用した場合の循環ノルボルネンの固化防止のために、沸点が50〜180℃の溶媒を使用する方法が示されている。該公報には、反応混合物から未反応のエチレンなどのオレフィンを分離して、その少なくとも一部を反応器に循環させる方法が提案されている。
【0013】
前記の溶媒を用いる方法によれば、循環ノルボルネンの凝固問題を軽減することができる。しかし、エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンからなる原料に溶媒を混合して反応させる方法は、以下のような問題点を有している。
【0014】
第一に、原料に溶媒を添加すると、原料のみの反応に比べて、反応速度の低下とバッチサイズの低下を招き、生産性が低下する。第二に、反応混合物から分離した未反応エチレンは、コンプレッサー(圧縮機)を用いてエチレンタンクに導入し、原料として再使用することができるものの、エチレン中に含まれるノルボルネンがコンプレッサー内で液凝縮して固化するという問題が発生する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、未反応のエチレン及びノルボルネンの循環工程を含むノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法において、原料に溶媒を添加することによる生産性の低下を防ぎ、かつ、反応工程後における未反応エチレン及びノルボルネンの回収工程での液凝固やそれに伴う装置の閉塞などを防ぐことができるノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法を提供することにある。
【0016】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、(i)原料の仕込み段階では溶媒を使用することなく、原料のみを反応器に仕込んで連続的な加熱反応を行い、(ii)反応工程後の未反応エチレンの回収工程において、エチレンを溶媒と接触させて、エチレン中に含まれるノルボルネンを除去し、(iii)エチレンと接触後の溶媒を液状反応混合物と混合し、混合物からノルボルネンと溶媒との混合溶液を分離し、さらに、(iv)混合溶液からノルボルネンと溶媒を分離して、分離したノルボルネンの少なくとも一部を加温しながら反応器に循環させる方法に想到した。分離した溶媒は、未反応エチレンとの接触工程に循環することができる。
【0017】
本発明の方法によれば、溶媒を添加することなく、エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンからなる原料を連続的に反応器に供給し、反応器内で連続的に加熱反応させるため、生産性の低下を招くことがない。また、未反応エチレンを溶媒と接触させて、溶媒によるノルボルネンの吸収を行うため、エチレン回収工程でのノルボルネンの液凝縮による凝固が防止される。
【0018】
溶媒を混合した液状反応生成物を蒸留して、ノルボルネンと溶媒との混合溶液を分離するため、蒸留塔のコンデンサー内でのノルボルネンの凝固を抑制することができる。ノルボルネンの循環ラインを加温することにより、循環ラインでのノルボルネンの凝固を防ぐことができる。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
かくして、本発明によれば、エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンを連続的に反応器に供給し、反応器内で連続的に加熱反応させてノルボルネン及びテトラシクロドデセンを生成させるノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法において、
(1)エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンを連続的に反応器に供給し、反応器内で連続的に加熱反応させる工程1、
(2)工程1で得られた反応混合物を連続的に気液分離して、分離したエチレンを溶媒と接触させることにより、エチレン中に含まれるノルボルネンを溶媒中に移行させて分離し、かつ、エチレンと接触させた後の溶媒を液状反応混合物と混合する工程2、
(3)工程2の後、溶媒と接触させたエチレンを回収して反応器に循環させる工程3、
(4)工程2の後、溶媒が混合された液状反応混合物からノルボルネン及び溶媒を含む留分とその他の留分とを分離する工程4、
(5)工程4の後、その他の留分からテトラシクロドデセンを分離して回収する工程5、
(6)工程4の後、ノルボルネン及び溶媒を含む留分からノルボルネンと溶媒とを分離する工程6、
(7)工程6の後、ノルボルネンを回収して、その少なくとも一部を加温しながら反応器に循環させる工程7、並びに
(8)工程6の後、溶媒を回収して、工程2に循環させる工程8
の各工程を含むことを特徴とするノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法が提供される。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施態様のプロセスフロー図である。図1において、1は、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエンタンクを示す。シクロペンタジエンは、そのまま原料として反応器に供給することができるが、通常は、入手が容易なジシクロペンタジエンが用いられる。ジシクロペンタジエンは、加熱反応条件下で熱分解してシクロペンタジエンとなる。シクロペンタジエンとジシクロペンタジエンとの混合物を原料として用いてもよい。
【0021】
シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエンとしては、純度95重量%を超える高純度のものを用いることができるが(特開平6−9437号公報)、不純物を比較的多量に含有する粗シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン(特開2001−139500号公報、特開2001−139502号公報)を用いてもよい。
【0022】
図1において、2は、エチレンタンクを示す。エチレンとしては、例えば、ナフサや天然ガス、石油精製から得られるガス留分をスチームクラッキングして得られるエチレン;エタンの脱水素やエタノールの脱水により得られるエチレン;などを使用することができる。
【0023】
シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエンは、タンク1から供給ライン3を通して反応器5に送られる。エチレンは、タンク2から供給ライン4及び3を通して反応器5に送られる。各反応物を送付するのに使用される移送ポンプやコンプレッサーは、図示していない。
【0024】
反応開始時には、反応器5にノルボルネンを供給するが、該ノルボルネンとしては、別途、合成したものが用いられる。図1では、反応開始時に供給するノルボルネンの供給ラインを省略している。ノルボルネンは、エチレンとシクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエンとを加熱反応させることにより合成することができる。反応開始後は、反応系にエチレンとシクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエンが存在するため、テトラシクロドデセンの合成条件下でノルボルネンも生成する。生成したノルボルネンを反応器に循環して使用すれば、反応開始時を除いて、ノルボルネンを別途供給する必要はない。
【0025】
各反応物の反応器への供給割合(モル比)は、ジシクロペンタジエン1モル(シクロペンタジエンはジシクロペンタジエンに換算する)に対して、エチレンが通常0.5〜20モル、好ましくは1〜15モルであり、ノルボルネンが通常1〜20モル、好ましくは2〜15モルである。
【0026】
生成するノルボルネンとテトラシクロドデセンとの所望の割合に応じて、各反応物の割合を決定する。より具体的に、連続的なプロセスにおいて、循環するのに適当な過剰量のノルボルネンが生成し、かつ、シクロペンタジエンとの反応で所望割合のテトラシクロドデセンを生成するのに必要な量のノルボルネンが提供されるように、各反応物の割合を決定する。各反応物の所望の割合に応じて、それぞれの流量を制御する。生成するノルボルネンとテトラシクロドデセンとの割合は、モル比で5:95〜95:5の範囲から選択される。
【0027】
各反応物は、反応器5に連続的に供給される。反応器5に供給する前に、必要に応じて、各反応物またはそれらの混合物を予備加熱してもよい。反応器5での反応温度は、通常100〜400℃、好ましくは170〜280℃である。圧力は、通常1〜50MPa、好ましくは2〜20MPaである。滞留時間は、通常0.1〜10時間、好ましくは0.2〜5時間である。空間速度は、通常0.1〜50/h、好ましくは0.5〜20/hである。
【0028】
反応器としては、完全混合型やピストンフロー型など、いずれのタイプの反応器でも用いることができる。反応器は、一段でも多段でもよい。2つ以上の反応器を直列または並列に連結して使用してもよい。
【0029】
このようにして、エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンが連続的に反応器に供給され、反応器内で連続的に加熱反応させられる(工程1)。
【0030】
反応器5で反応して得られた反応混合物は、連続的にエチレン分離洗浄塔6に送られて、そこで未反応のエチレンを主成分とする気体成分(以下、「未反応エチレン」という)と、ノルボルネン、テトラシクロドデセン、ジシクロペンタジエンなどを含む液体成分(以下、「液状反応混合物」という)とに分離される。
【0031】
エチレン分離洗浄塔6は、典型的には、反応器5から送られてきた反応混合物をフラッシュにより気液分離し、そして、分離された未反応エチレンを塔上部のスクラバーで溶媒と接触させることにより、未反応エチレン中に含まれるノルボルネンを溶媒に吸収させて、未反応エチレンを洗浄する役割を果すものである。同時に、エチレン分離洗浄塔6では、洗浄後の溶媒を液状反応混合物と混合する。エチレン分離洗浄塔6は、上記一連の工程を連続的に行う設備である。
【0032】
エチレン分離洗浄塔6で気液分離するには、反応混合物を送液する前からエチレン分離洗浄塔6内の圧力を反応器5内の圧力より低くして差圧を設けておく。圧力差は、好ましくは2〜50MPa、より好ましくは5〜20MPaである。このようにして、工程1で得られた反応混合物が気液分離され、未反応エチレンと液状反応混合物とに分離される。
【0033】
分離された未反応エチレンには、少量のノルボルネンが含まれており、その他に、ごく少量のシクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、テトラシクロドデセンなどが含まれることがある。エチレン中にノルボルネンが数重量%程度含まれていると、連続的反応中にエチレン回収ラインでノルボルネンが凝固し易い。
【0034】
気液分離された未反応エチレンは、溶媒と接触させ、その中に含まれるノルボルネンを溶媒中に吸収させて洗浄する。エチレン中にシクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、及びテトラシクロドデセンが含まれている場合には、それらも溶媒中に吸収される。図1には、溶媒の供給ラインは、省略されている。
【0035】
エチレン分離洗浄塔6の上部には、スクラバーを配置して、未反応エチレンを該スクラバーに通し、その際、溶媒と接触させる方法を採用することが望ましい。スクラバーは、液を微細な液滴や液膜片としてガス中に分散させる形式の吸収装置である。サイクロンスクラバーやベンチュリースクラバーなどを用いて、塔内を上昇する未反応エチレンに溶媒を噴霧して接触させる方法を採用することが好ましい。
【0036】
溶媒としては、キシレン、ベンゼン、トルエンなどの芳香族系溶媒;エチルシクロペンタン、ジメチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサンなどの脂環族系溶媒;3−エチルペンタン、2,3−ジメチルペンタン、3,3−ジメチルペンタン、2,2,4−トリメチルペンタン、イソヘキサン、イソヘプタンなどの脂肪族系溶媒;などが挙げられる。これらの中でも、芳香族系溶媒が好ましく、キシレンがより好ましい。キシレンとしては、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、及びこれらの混合物を使用することができる。
【0037】
溶媒の使用量は、特に限定されないが、未反応エチレン中に含まれるノルボルネンの含有量が通常1重量%以下、好ましくは0.7重量%以下にまで低減される量で使用される。溶媒の流量は、エチレン分離洗浄塔6に導入される未反応エチレンの流量とエチレン中のノルボルネン含有量に応じて、純度が99重量%以上、好ましくは99.3重量%以上、特に好ましくは99.5重量%以上の高純度のエチレンが回収されるように調整することが望ましい。
【0038】
溶媒量は、反応混合物に対して、好ましくは1〜50重量%、より好ましくは5〜30重量%となるように、その流量を制御することが望ましい。溶媒量が少なすぎると、未反応エチレン中に含まれるノルボルネンを充分に吸収することができず、エチレン回収ライン等の詰まりが生じ易くなる。溶媒量が多すぎると、生産性が低下する。
【0039】
エチレン分離洗浄塔6の下部には、未反応エチレンと気液分離された液状反応混合物が導かれる。そこに、塔上部で未反応エチレンと接触させた後の溶媒が落下して、溶媒と液状反応混合物とが混合される。
【0040】
エチレン分離洗浄塔6の温度条件は、塔底部が好ましくは50〜200℃、より好ましくは100〜170℃であり、塔頂部が好ましくは0〜70℃、より好ましくは20〜50℃である。塔底部の温度が高すぎると、反応が進行して、液状反応混合物の組成が変動する。塔頂部の温度が高すぎると、溶媒の蒸気がエチレン回収ライン7に混入し、ライン中で液凝縮して、詰まりの原因になることがある。塔頂部の温度が低すぎると、溶媒によるノルボルネンの吸収率が低下したり、溶媒が液状反応混合物と混合するときに液状反応混合物を固化させることがある。
【0041】
このようにして、気液分離した未反応エチレンが溶媒と接触させられて、エチレン中に含まれるノルボルネンが溶媒中に吸収されて洗浄され、かつ、未反応エチレンと接触させた後の溶媒が液状反応混合物と混合される(工程2)。
【0042】
工程2の後、洗浄により精製されたエチレンがエチレン分離洗浄塔6の塔頂部からエチレン回収ライン7を経てエチレンタンク2に移送され、反応器5に循環される。エチレンの移送には、コンプレッサーが使用されるが、図1にはコンプレッサーが省略されている。エチレンタンク2からは、回収したエチレンと新たなエチレンとが合計で所定の量となるように反応器5に送られる。このようにして、回収されたエチレンが反応器に循環させられる(工程3)。
【0043】
エチレン分離洗浄塔6の塔底からは、溶媒と混合された液状反応混合物が第1精製塔8に移送される。第1精製塔8では、溶媒と液状反応混合物とを含む混合液が蒸留されて、塔頂部からはノルボルネン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、及び溶媒を含む留分が留出される。第1精製塔8の塔頂部から留出される留分は、ノルボルネンと溶媒が主成分であるが、その他に、分子量が140以下の成分を留出させることが望ましい。
【0044】
第1精製塔8での蒸留条件は、塔底部圧力が好ましくは1〜40kPa、より好ましくは10〜20kPaであり、塔底部温度が好ましくは80〜190℃、より好ましくは120〜170℃である。また、塔頂部圧力が好ましくは1〜40kPa、より好ましくは10〜20kPaであり、塔頂部温度が好ましくは10〜170℃、より好ましくは40〜80℃である。塔頂部から留出される留分以外のその他の留分は、第1精製塔8の塔底に残る。このようにして、工程2の後、溶媒が混合された液状反応混合物からノルボルネン及び溶媒を含む留分とその他の留分とが分離される(工程4)。
【0045】
第1精製塔8の塔底からの留分は、第2精製塔9に移送させられる。第2精製塔9では、蒸留が行われ、塔頂からテトラシクロドデセン留分が抜き出される。塔底からは、シクロペンタジエンがディ−ルス・アルダー反応により付加したシクロペンタジエン三量体などの重質成分が抜き出される。
【0046】
第2精製塔9の運転条件は、塔底部温度が好ましくは80〜190℃、より好ましくは120〜170℃であり、塔底部圧力が好ましくは0.05〜20kPa、より好ましくは0.1〜5kPaである。また、塔頂部温度が好ましくは10〜150℃、より好ましくは60〜100℃であり、塔頂部圧力が好ましくは0.05〜20kPaであり、より好ましくは0.1〜5kPaである。このようにして、工程4の後、その他の留分(塔底成分)からテトラシクロドデセンが分離回収される(工程5)。
【0047】
一方、第1精製塔8の塔頂部からは、ノルボルネンと溶媒とを含む留分が第3精製塔10に移送される。第3精製塔10では、蒸留が行われ、塔頂部からはノルボルネンが分離回収され、塔中部からは溶媒が分離回収される。
【0048】
第3精製塔10の運転条件は、塔頂部温度が好ましくは10〜150℃、より好ましくは30〜70℃であり、塔頂部圧力が好ましくは5〜50kPa、より好ましくは20〜35kPaである。また、塔底温度が好ましくは60〜170℃、より好ましくは100〜150℃であり、塔底部圧力が好ましくは5〜50kPa、より好ましくは20〜35kPaである。このようにして、工程4の後、ノルボルネン及び溶媒を含む留分からノルボルネンと溶媒とが分離される(工程6)。
【0049】
第3精製塔10の塔頂部から回収されたノルボルネンの少なくとも一部は、ノルボルネン循環ライン11を通して反応器5に循環される。残りのノルボルネンは、第3精製塔10の塔頂部から反応系外に抜き出される。ノルボルネン循環ライン11は、その一部または全体を加温して、該ライン11内でノルボルネンが固化しないようにする。循環ライン11の温度は、好ましくは30〜97℃、より好ましくは35〜60℃に調整する。循環ライン11の加温は、例えば、その上に配置したジャケット(図示せず)に温水などの熱媒を通すことにより行うことができる。回収ノルボルネンには、少量のシクロペンタジエンが含まれるが、ノルボルネンとともに原料として再使用される。このようにして、工程6の後、ノルボルネンを回収して、その少なくとも一部を加温しながら反応器に循環させる(工程7)。
【0050】
第3精製塔10の塔中部から回収された溶媒は、溶媒循環ライン12を通して、エチレン分離洗浄塔6の塔頂部に循環させられ、そこで、未反応エチレンと接触させられる。回収した溶媒の量が損失のために減少している場合には、損失した量と同量の溶媒を追加する。溶媒の追加は、溶媒供給ライン(図示せず)から行う。このようにして、工程6の後、溶媒を回収して、工程2に循環させる(工程8)。第3精製塔10の塔底部からは、未反応ジシクロペンタジエンを抜き取る。
【0051】
本発明の製造方法は、上記工程1乃至8を含んでいるが、必要に応じて付加的な工程や設備が存在していてもよい。例えば、エチレン分離洗浄塔6から第1精製塔8への配管や第1精製塔8から第3精製塔10への配管などに、加温設備を設置することができる。このような加温設備の設置により、反応混合物の固化をより効果的に防止することができる。加温条件は、好ましくは10〜90℃、より好ましくは20〜70℃である。また、反応物(原料)中に酸化防止剤や重合禁止剤などを添加してもよい。
【0052】
本発明の製造方法によれば、1000時間以上、さらには5000時間以上の長時間にわたる連続運転でも、回収エチレン流量、回収ノルボルネン流量に変化がなく、コンプレッサーの停止や循環ラインの閉塞が起こらない。また、本発明によれば、ジシクロペンタジエンの転化率が通常70〜100%、好ましくは90〜100%で、精製後のテトラシクロドデセンとノルボルネンとの合計収率が通常50〜100%、好ましくは80〜100%(仕込みジシクロペンタジエン基準)を達成することができる。
【0053】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。以下の実施例及び比較例において、特に断りのない限り、%は、重量基準である。
【0054】
[実施例1]
<工程1>
ジシクロペンタジエンタンク1からのジシクロペンタジエン(DCP)と、ノルボルネン供給ライン(図示せず)からのノルボルネン(NB)との混合液(DCP/NB=1/8モル比)を反応器5に供給する途中で、エチレンタンク2からエチレン(Et)を149NM3/hの速度で該混合液に接触させて、原料混合液組成がDCP/NB/Et(1/8/4モル比)になるように調整した。この原料混合液を400kg/hの流量で容量200Lの反応器5内に連続的に送液した。反応器5内では、滞留時間30分間、反応温度210℃、反応圧力7MPaの運転条件で連続的に加熱反応を行った。
【0055】
<工程2>
反応器5から反応混合物をエチレン分離洗浄塔6に送液し、気体成分と液体成分とに分離した。気液分離後、気体成分(未反応エチレン)の組成は、Etが95.5%、シクロペンタジエン(CPD)が0.2%、NBが4.0%、テトラシクロドデセン(TCD)が0.3%であった。液体成分(液状反応混合物)の組成は、CPDが0.3%、DCPが0.6%、TCDが7.4%、NBが89.9%、及び重質成分が0.5%であった。
【0056】
気体成分(未反応エチレン)をエチレン分離洗浄塔6の上部にあるスクラバーを通し、その際、キシレンを56L/hの流速で噴霧して未反応エチレンと接触させて、エチレン中のNB、CPD及びTCDをキシレンに吸収させて、エチレンを洗浄した。エチレン分離洗浄塔6から回収したエチレンは、純度が99.5%に上昇しており、流量は29NM3/hであった。
【0057】
<工程3>
エチレン分離洗浄塔6から回収したエチレンは、コンプレッサー(昇圧機;図示せず)により昇圧して、エチレン循環ライン7を経てエチレンタンク2に戻した。回収エチレンは、エチレンタンクから追加のエチレンとともに反応器5に供給して再使用するようにした。
【0058】
<工程4>
エチレン分離洗浄塔6の塔底では、未反応エチレンと接触した後のキシレンを液体成分(液状反応混合物)と混合した。この時の混合液の組成比は、NBが77.2%、TCDが6.4%、CPDが0.2%、DCPが0.5%、重質成分が0.4%、キシレンが14.1%であった。
【0059】
この混合液からTCDとNBを分離するため、反応混合液を第1精製塔8に移送した。第1精製塔8では塔頂部からNB、CPD、DCP及びキシレンを含む分子量140以下の化合物(留分)を分離し、塔底部からはTCDを含む残りの化合物(その他の留分)を抜き出した。第1精製塔8は、塔底部温度154℃、塔底部圧力17kPaで運転した。この時の塔頂部圧力は、16kPaであった。
【0060】
<工程5>
第1精製塔8の塔底部から抜き出した混合液(その他の留分)を第2精製塔9に移送し、第2精製塔9において塔頂部からTCDを分離回収した。分離回収したTCDの純度は、99.2%であった。塔底から回収した重質成分は廃棄した。
【0061】
<工程6>
第1精製塔8の塔頂部から蒸留した混合液を第3精製塔10に移送した。第3精製塔10では、圧力28kPa、塔底温度125℃の条件で運転し、塔頂部からNB、塔中部からキシレンをそれぞれ分離回収した。この時の塔頂温度は53℃、圧力は27kPaであった。第3精製塔10で分離したNBの純度は97%であり、キシレンが3%混入していた。塔底から回収したDCPは、廃棄した。
【0062】
<工程7>
第3精製塔10で分離回収したNBの一部は、40℃に加温したノルボルネン循環ライン11を通して、反応器5へ戻し、原料として再使用するようにした。回収NB中には、若干量のCPDが含まれているが、NBとともに原料として再使用できる。
【0063】
<工程8>
一方、第3精製塔10から分離回収したキシレンは、溶媒循環ライン12を通して、エチレン分離洗浄塔6の塔頂部へ戻し、エチレン洗浄用溶媒として再使用するようにした。回収キシレンは、エチレン分離洗浄塔6で添加すべきキシレン量56L/hより、少なかったので、損失したキシレン量を溶媒供給ライン(図示せず)から添加した。
【0064】
<結果>
上記運転を5,000時間以上にわたり連続的に実施したが、回収エチレン流量、回収ノルボルネン流量等に変化はなく、かつ、コンプレッサーの停止やノルボルネン循環ラインの閉塞なども起こらず、安定的な運転が行われた。
【0065】
DCP転化率は98.4%であり、精製後のTCD及びNBのトータル収率は85.0%(仕込みDCPD基準)あり、NB/TCDの生産比率は1.34/1.0であった。TCD及びNBのトータルの生産レートは、340kg/hであった。
【0066】
[比較例1]
実施例1において、エチレン分離洗浄塔6に代えて、通常の溶媒洗浄を行わない蒸留塔を用いてエチレンを分離したこと以外は、実施例1と同様に連続運転を行った。連続運転開始から70時間経過後に、回収エチレンの循環ができなくなった。運転を停止し、コンプレッサー内を点検したところ、固着したノルボルネンの堆積が確認された。
【0067】
[比較例2]
実施例1において、ノルボルネン循環ライン11を加温せず、常温(約25℃)のままで、反応器5にノルボルネンを循環したこと以外は、実施例1と同様に連続運転を行った。連続運転開始から20時間経過後に、回収ノルボルネンの循環流量は、120kg/hに低下し、40時間経過後には、ノルボルネンの循環が停止し、ノルボルネンの反応器5への供給が止まった。運転を停止して、ノルボルネン循環ライン11内を点検したところ、固着したノルボルネンの堆積が確認された。
【0068】
【発明の効果】
本発明によれば、未反応のエチレン及びノルボルネンの循環工程を含むノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法において、原料に溶媒を添加することによる生産性の低下を防ぎ、かつ、反応工程後における未反応エチレン及びノルボルネンの回収工程での液凝固やそれに伴う装置の閉塞などを防ぐことができるノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法が提供される。
【0069】
即ち、本発明の製造方法によれば、従来のノルボルネンとテトラシクロドデセンと連続的な同時製造方法において課題となっていた蒸留工程や回収工程におけるノルボルネンの凝固を防止し、しかも反応速度低下(生産性の低下)をさせることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法一実施態様のプロセスフロー図である。
【符号の説明】
1:シクロペンタジエン/ジシクロペンタジエンタンク
2:エチレンタンク
3:供給ライン
4:エチレン供給ライン
5:反応器
6:エチレン分離洗浄塔
7:エチレン循環ライン
8:第1精製塔
9:第2精製塔
10:第3精製塔
11:ノルボルネン循環ライン
12:溶媒循環ライン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene are continuously supplied to a reactor, and the reaction is continuously heated in the reactor to form norbornene and tetracyclododecene. The present invention relates to a continuous simultaneous production method of cyclododecene.
[0002]
[Prior art]
As a resin material excellent in optical characteristics, transparency, heat resistance, low hygroscopicity, electrical characteristics, and the like, cyclic olefin-based resins have attracted attention. As the cyclic olefin-based resin, a ring-opening polymer of a norbornene-based monomer, a hydrogenated product of the ring-opening polymer, an addition polymer, an addition copolymer with ethylene, and the like are known. Norbornene and tetracyclododecene are typical norbornene-based monomers.
[0003]
Norbornene can be synthesized by reacting ethylene and cyclopentadiene with heat. Tetracyclododecene can be synthesized by heating and reacting norbornene and cyclopentadiene. These reactions are generally called Diels-Alder reactions. Instead of cyclopentadiene, the dimer dicyclopentadiene can be used. Dicyclopentadiene is easily pyrolyzed to cyclopentadiene under heating reaction conditions.
[0004]
By carrying out the two reactions collectively, norbornene and tetracyclododecene can be produced simultaneously. Specifically, ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene were continuously supplied to the reactor, and heated and reacted in the reactor to generate norbornene and tetracyclododecene. By circulating at least a part of norbornene through the reactor, norbornene and tetracyclododecene can be produced simultaneously and continuously.
[0005]
At the beginning of the reaction, pre-synthesized norbornene is supplied to the reactor. In the subsequent continuous reaction, at least a part of norbornene generated by the reaction of ethylene and cyclopentadiene is circulated to the reactor, thereby allowing external reaction. Can produce norbornene and tetracyclododecene at a desired ratio simply by continuously supplying ethylene and cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene. In the above reaction, unreacted ethylene can also be circulated to the reactor.
[0006]
Japanese Patent Publication No. 1-60011 discloses a process in which an olefin having 2 to 22 carbon atoms, cyclopentadiene or dicyclopentadiene, and norbornene are heated in a reactor, and a part of norbornene is recycled to the reactor. A process for producing a product mixture comprising norbornene and tetracyclododecene containing has been proposed. When an olefin having 3 or more carbon atoms is used instead of ethylene, substituted norbornenes and substituted tetracyclododecenes having an alkyl group or an alkylene group are formed.
[0007]
However, norbornene (that is, unsubstituted “2-norbornene”) has a high freezing point (melting point = 44 to 44.5 ° C.) and a small difference from the boiling point (94 to 97 ° C. at 98.5 kPa). When norbornene is separated from the reaction mixture by distillation, there is a problem that norbornene is easily solidified in a condenser at the top of the distillation column. Norbornene is also prone to solidification in the circulation line.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-9340 discloses cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene and an olefin compound in order to prevent the occurrence of obstruction such as blockage in the reaction apparatus due to precipitation or adhesion of by-products. In a method for producing a tetracyclododecene derivative having a polar group by an alder-type thermal addition reaction, a method for supplying a norbornene derivative having a polar group to be produced as an intermediate product to a reaction system has been proposed. However, this method is complicated and is limited to a method for producing tetracyclododecene having a polar group. Substituted norbornenes are generally liquid at room temperature, so there is no risk of clogging due to solidification.
[0009]
In order to solve the norbornene solidification problem, several methods have been proposed in which a solvent is added to the raw material to prevent solidification in the condenser of the distillation column during the separation of norbornene.
[0010]
Japanese Patent No. 290481 (JP-A-3-128333) discloses a reaction containing tetracyclododecene by reacting a mixture of ethylene, cyclopentadiene or dicyclopentadiene and norbornene with an aromatic solvent by heating. A method has been proposed in which the product is recovered from the bottom of the first purification tower, and unreacted norbornene and cyclopentadiene or dicyclopentadiene are recovered together with an aromatic solvent from the top of the tower and recycled. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-26327 proposes a method using an aliphatic solvent instead of an aromatic solvent in the above method.
[0011]
JP-A-2001-139500 discloses that ethylene, crude cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene are continuously supplied to a reactor together with a hydrocarbon solvent having a boiling point of 50 to 180 ° C. Subsequently, a method for simultaneous production of norbornene and tetracyclododecene is disclosed, which includes a step of separating ethylene and then separating a fraction containing norbornene and a solvent and circulating it to a reactor. This publication describes that the separated ethylene can be reused as a raw material.
[0012]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-139502 also discloses a method of using a solvent having a boiling point of 50 to 180 ° C. in order to prevent solidification of circulating norbornene when 2-norbornene is used. The publication proposes a method of separating unreacted olefins such as ethylene from the reaction mixture and circulating at least a part thereof into the reactor.
[0013]
According to the above method using a solvent, the problem of solidification of circulating norbornene can be reduced. However, the method of mixing and reacting a raw material comprising ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene has the following problems.
[0014]
First, when a solvent is added to the raw material, the reaction rate is lowered and the batch size is reduced as compared with the reaction using only the raw material, and the productivity is lowered. Second, unreacted ethylene separated from the reaction mixture can be introduced into an ethylene tank using a compressor and reused as a raw material, but norbornene contained in ethylene is liquid condensed in the compressor. Then the problem of solidification occurs.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to prevent a decrease in productivity due to the addition of a solvent to a raw material in a simultaneous production process of norbornene and tetracyclododecene including a circulation step of unreacted ethylene and norbornene, and after the reaction step An object of the present invention is to provide a method for simultaneous production of norbornene and tetracyclododecene, which can prevent liquid coagulation in the recovery step of unreacted ethylene and norbornene and the accompanying blockage of the apparatus.
[0016]
As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have carried out a continuous heating reaction by charging only the raw material into the reactor without using a solvent in the raw material charging stage, and ( ii) In the step of recovering unreacted ethylene after the reaction step, ethylene is contacted with a solvent to remove norbornene contained in ethylene, and (iii) the solvent after contact with ethylene is mixed with the liquid reaction mixture, Then, a mixed solution of norbornene and a solvent was separated from the mixture, and (iv) the norbornene and the solvent were separated from the mixed solution, and at least a part of the separated norbornene was circulated to the reactor while heating. The separated solvent can be recycled to the contact step with unreacted ethylene.
[0017]
According to the method of the present invention, a raw material composed of ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene is continuously supplied to the reactor without adding a solvent, and the heating reaction is continuously performed in the reactor. Therefore, productivity is not reduced. Moreover, since the unreacted ethylene is brought into contact with the solvent and norbornene is absorbed by the solvent, coagulation due to liquid condensation of norbornene in the ethylene recovery step is prevented.
[0018]
Since the liquid reaction product mixed with the solvent is distilled to separate the mixed solution of norbornene and the solvent, the solidification of norbornene in the condenser of the distillation tower can be suppressed. By heating the norbornene circulation line, it is possible to prevent the norbornene from solidifying in the circulation line. The present invention has been completed based on these findings.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
Thus, according to the present invention, ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene are continuously supplied to the reactor, and are continuously heated and reacted in the reactor to form norbornene and tetracyclododecene. In the method for simultaneously producing norbornene and tetracyclododecene,
(1) Step 1, in which ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene are continuously supplied to the reactor, and are continuously heated and reacted in the reactor.
(2) The reaction mixture obtained in step 1 is continuously gas-liquid separated, and the separated ethylene is brought into contact with a solvent to transfer norbornene contained in ethylene into the solvent to be separated; and Mixing the solvent after contact with ethylene with the liquid reaction mixture, step 2,
(3) After step 2, recovering ethylene brought into contact with the solvent and circulating it to the reactor 3,
(4) Step 4 of separating the fraction containing norbornene and the solvent and the other fraction from the liquid reaction mixture in which the solvent is mixed after Step 2.
(5) Step 5 after Step 4, in which tetracyclododecene is separated and recovered from other fractions,
(6) Step 6 of separating norbornene and the solvent from the fraction containing norbornene and the solvent after Step 4.
(7) After step 6, recovering norbornene and circulating at least part of the norbornene to the reactor while heating, and
(8) After step 6, the solvent is recovered and recycled to step 2
A process for simultaneous production of norbornene and tetracyclododecene is provided.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a process flow diagram of one embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 indicates a cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene tank. Cyclopentadiene can be supplied to the reactor as a raw material as it is, but usually dicyclopentadiene, which is easily available, is used. Dicyclopentadiene is thermally decomposed into a cyclopentadiene under heating reaction conditions. A mixture of cyclopentadiene and dicyclopentadiene may be used as a raw material.
[0021]
As cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, one having a high purity exceeding 95% by weight can be used (Japanese Patent Laid-Open No. 6-9437), but crude cyclopentadiene containing a relatively large amount of impurities and / or Alternatively, dicyclopentadiene (JP 2001-139500 A, JP 2001-139502 A) may be used.
[0022]
In FIG. 1, 2 indicates an ethylene tank. Examples of ethylene include naphtha, natural gas, ethylene obtained by steam cracking a gas fraction obtained from petroleum refining; ethylene obtained by ethane dehydrogenation or ethanol dehydration; and the like.
[0023]
Cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene is sent from the tank 1 through the supply line 3 to the reactor 5. Ethylene is sent from the tank 2 through the supply lines 4 and 3 to the reactor 5. The transfer pump and compressor used to deliver each reactant are not shown.
[0024]
At the start of the reaction, norbornene is supplied to the reactor 5, and a separately synthesized one is used as the norbornene. In FIG. 1, the supply line of norbornene supplied at the start of the reaction is omitted. Norbornene can be synthesized by heating and reacting ethylene with cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene. After the reaction starts, ethylene and cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene are present in the reaction system, so norbornene is also generated under the synthesis conditions of tetracyclododecene. If the produced norbornene is used after being circulated in the reactor, it is not necessary to supply norbornene separately except at the start of the reaction.
[0025]
The supply ratio (molar ratio) of each reactant to the reactor is usually 0.5 to 20 mol, preferably 1 to 1 mol of dicyclopentadiene (cyclopentadiene is converted to dicyclopentadiene). 15 mol, and norbornene is usually 1 to 20 mol, preferably 2 to 15 mol.
[0026]
The proportion of each reactant is determined according to the desired proportion of norbornene and tetracyclododecene produced. More specifically, in a continuous process, an excess of norbornene suitable for circulation is formed and the amount of norbornene required to produce the desired proportion of tetracyclododecene upon reaction with cyclopentadiene. To determine the proportion of each reactant. Depending on the desired proportion of each reactant, the respective flow rate is controlled. The ratio of norbornene and tetracyclododecene produced is selected from the range of 5:95 to 95: 5 in molar ratio.
[0027]
Each reactant is continuously supplied to the reactor 5. Prior to feeding to the reactor 5, each reactant or a mixture thereof may be preheated as necessary. The reaction temperature in the reactor 5 is usually 100 to 400 ° C, preferably 170 to 280 ° C. The pressure is usually 1 to 50 MPa, preferably 2 to 20 MPa. The residence time is usually 0.1 to 10 hours, preferably 0.2 to 5 hours. The space velocity is usually 0.1 to 50 / h, preferably 0.5 to 20 / h.
[0028]
As the reactor, any type of reactor such as a complete mixing type or a piston flow type can be used. The reactor may be a single stage or a multistage. Two or more reactors may be used connected in series or in parallel.
[0029]
In this way, ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene are continuously supplied to the reactor, and are continuously heated and reacted in the reactor (step 1).
[0030]
The reaction mixture obtained by the reaction in the reactor 5 is continuously sent to the ethylene separation / washing tower 6, where a gaseous component mainly composed of unreacted ethylene (hereinafter referred to as “unreacted ethylene”) and , Norbornene, tetracyclododecene, dicyclopentadiene and the like liquid components (hereinafter referred to as “liquid reaction mixture”).
[0031]
The ethylene separation / washing tower 6 typically gas-liquid-separates the reaction mixture sent from the reactor 5 by flashing, and contacts the separated unreacted ethylene with a solvent with a scrubber at the top of the tower. In this case, norbornene contained in the unreacted ethylene is absorbed by the solvent, and the unreacted ethylene is washed. At the same time, in the ethylene separation / washing tower 6, the solvent after washing is mixed with the liquid reaction mixture. The ethylene separation / washing tower 6 is a facility for continuously performing the above series of steps.
[0032]
In order to perform gas-liquid separation in the ethylene separation / washing tower 6, the pressure in the ethylene separation / washing tower 6 is made lower than the pressure in the reactor 5 before the reaction mixture is fed to provide a differential pressure. The pressure difference is preferably 2 to 50 MPa, more preferably 5 to 20 MPa. In this way, the reaction mixture obtained in step 1 is separated into gas and liquid and separated into unreacted ethylene and a liquid reaction mixture.
[0033]
The separated unreacted ethylene contains a small amount of norbornene and may contain a very small amount of cyclopentadiene, dicyclopentadiene, tetracyclododecene, and the like. When norbornene is contained in ethylene by about several percent by weight, norbornene is easily solidified in the ethylene recovery line during the continuous reaction.
[0034]
The unreacted ethylene subjected to gas-liquid separation is brought into contact with a solvent, and norbornene contained therein is absorbed in the solvent and washed. When ethylene contains cyclopentadiene, dicyclopentadiene, and tetracyclododecene, these are also absorbed in the solvent. In FIG. 1, the solvent supply line is omitted.
[0035]
It is desirable to employ a method in which a scrubber is disposed in the upper part of the ethylene separation / washing tower 6 and unreacted ethylene is passed through the scrubber and then brought into contact with a solvent. A scrubber is an absorption device of a type in which liquid is dispersed in gas as fine droplets or liquid film pieces. It is preferable to employ a method in which a solvent is sprayed and brought into contact with unreacted ethylene rising in the column using a cyclone scrubber or a venturi scrubber.
[0036]
Solvents include aromatic solvents such as xylene, benzene and toluene; alicyclic solvents such as ethylcyclopentane, dimethylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane and dimethylcyclohexane; 3-ethylpentane and 2,3-dimethylpentane. , 3,3-dimethylpentane, 2,2,4-trimethylpentane, isohexane, isoheptane and other aliphatic solvents; Among these, aromatic solvents are preferable, and xylene is more preferable. As xylene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, and a mixture thereof can be used.
[0037]
The amount of the solvent used is not particularly limited, but it is used in such an amount that the content of norbornene contained in the unreacted ethylene is usually reduced to 1% by weight or less, preferably 0.7% by weight or less. The solvent flow rate is 99% by weight or more, preferably 99.3% by weight or more, and particularly preferably 99% by weight or more, depending on the flow rate of unreacted ethylene introduced into the ethylene separation / washing tower 6 and the norbornene content in ethylene. It is desirable to adjust so that high purity ethylene of 5% by weight or more is recovered.
[0038]
It is desirable to control the flow rate so that the amount of the solvent is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, based on the reaction mixture. If the amount of the solvent is too small, norbornene contained in the unreacted ethylene cannot be sufficiently absorbed, and the ethylene recovery line or the like is likely to be clogged. When the amount of the solvent is too large, productivity is lowered.
[0039]
A liquid reaction mixture separated from the unreacted ethylene and gas and liquid is guided to the lower part of the ethylene separation and washing tower 6. The solvent after making it contact with unreacted ethylene in the tower upper part falls, and a solvent and a liquid reaction mixture are mixed there.
[0040]
The temperature condition of the ethylene separation and washing tower 6 is preferably 50 to 200 ° C., more preferably 100 to 170 ° C. at the bottom, and preferably 0 to 70 ° C., more preferably 20 to 50 ° C. at the top. If the temperature at the bottom of the column is too high, the reaction proceeds and the composition of the liquid reaction mixture varies. If the temperature at the top of the column is too high, solvent vapor may enter the ethylene recovery line 7 and liquid condense in the line, causing clogging. If the temperature at the top of the column is too low, the absorption rate of norbornene by the solvent may decrease, or the liquid reaction mixture may solidify when the solvent is mixed with the liquid reaction mixture.
[0041]
In this way, the unreacted ethylene that has been gas-liquid separated is brought into contact with the solvent, norbornene contained in the ethylene is absorbed into the solvent and washed, and the solvent after being brought into contact with the unreacted ethylene is liquid. Mixed with the reaction mixture (step 2).
[0042]
After step 2, ethylene purified by washing is transferred from the top of the ethylene separation and washing tower 6 to the ethylene tank 2 through the ethylene recovery line 7 and circulated to the reactor 5. A compressor is used to transfer ethylene, but the compressor is omitted in FIG. From the ethylene tank 2, the recovered ethylene and new ethylene are sent to the reactor 5 so that the total amount becomes a predetermined amount. In this way, the recovered ethylene is circulated to the reactor (step 3).
[0043]
From the bottom of the ethylene separation / washing tower 6, the liquid reaction mixture mixed with the solvent is transferred to the first purification tower 8. In the first purification column 8, a mixed solution containing the solvent and the liquid reaction mixture is distilled, and a fraction containing norbornene, cyclopentadiene, dicyclopentadiene, and the solvent is distilled from the top of the column. The fraction distilled from the top of the first purification column 8 is mainly composed of norbornene and a solvent, but in addition, it is desirable to distill a component having a molecular weight of 140 or less.
[0044]
The distillation conditions in the first purification column 8 are such that the column bottom pressure is preferably 1 to 40 kPa, more preferably 10 to 20 kPa, and the column bottom temperature is preferably 80 to 190 ° C, more preferably 120 to 170 ° C. . The tower top pressure is preferably 1 to 40 kPa, more preferably 10 to 20 kPa, and the tower top temperature is preferably 10 to 170 ° C, more preferably 40 to 80 ° C. Other fractions other than the fraction distilled from the top of the column remain at the bottom of the first purification column 8. Thus, after step 2, the fraction containing norbornene and the solvent and the other fraction are separated from the liquid reaction mixture in which the solvent is mixed (step 4).
[0045]
The fraction from the bottom of the first purification column 8 is transferred to the second purification column 9. In the second purification column 9, distillation is performed, and a tetracyclododecene fraction is extracted from the top of the column. From the bottom of the column, heavy components such as cyclopentadiene trimer to which cyclopentadiene is added by Diels-Alder reaction are extracted.
[0046]
The operating conditions of the second purification tower 9 are such that the tower bottom temperature is preferably 80 to 190 ° C., more preferably 120 to 170 ° C., and the tower bottom pressure is preferably 0.05 to 20 kPa, more preferably 0.1 to 0.1. 5 kPa. The tower top temperature is preferably 10 to 150 ° C., more preferably 60 to 100 ° C., and the tower top pressure is preferably 0.05 to 20 kPa, more preferably 0.1 to 5 kPa. Thus, after Step 4, tetracyclododecene is separated and recovered from other fractions (column bottom components) (Step 5).
[0047]
On the other hand, a fraction containing norbornene and a solvent is transferred to the third purification tower 10 from the top of the first purification tower 8. In the third purification tower 10, distillation is performed, and norbornene is separated and recovered from the top of the tower, and the solvent is separated and recovered from the middle of the tower.
[0048]
The operating conditions of the third purification tower 10 are such that the tower top temperature is preferably 10 to 150 ° C., more preferably 30 to 70 ° C., and the tower top pressure is preferably 5 to 50 kPa, more preferably 20 to 35 kPa. The tower bottom temperature is preferably 60 to 170 ° C, more preferably 100 to 150 ° C, and the tower bottom pressure is preferably 5 to 50 kPa, more preferably 20 to 35 kPa. Thus, after Step 4, norbornene and the solvent are separated from the fraction containing norbornene and the solvent (Step 6).
[0049]
At least a part of norbornene recovered from the top of the third purification column 10 is circulated to the reactor 5 through the norbornene circulation line 11. The remaining norbornene is extracted from the top of the third purification column 10 to the outside of the reaction system. The norbornene circulation line 11 is partially or wholly heated so that the norbornene does not solidify in the line 11. The temperature of the circulation line 11 is preferably adjusted to 30 to 97 ° C, more preferably 35 to 60 ° C. The circulation line 11 can be heated, for example, by passing a heating medium such as warm water through a jacket (not shown) disposed thereon. The recovered norbornene contains a small amount of cyclopentadiene, but is reused as a raw material together with norbornene. In this way, after step 6, norbornene is recovered and at least part of it is circulated to the reactor while heating (step 7).
[0050]
The solvent recovered from the middle part of the third purification column 10 is circulated through the solvent circulation line 12 to the top of the ethylene separation / washing tower 6 where it is brought into contact with unreacted ethylene. If the amount of solvent recovered is reduced due to loss, add the same amount of solvent as lost. The addition of the solvent is performed from a solvent supply line (not shown). Thus, after step 6, the solvent is recovered and recycled to step 2 (step 8). Unreacted dicyclopentadiene is extracted from the bottom of the third purification column 10.
[0051]
Although the manufacturing method of the present invention includes the above steps 1 to 8, additional steps and equipment may exist as necessary. For example, heating equipment can be installed in the piping from the ethylene separation and cleaning tower 6 to the first purification tower 8, the piping from the first purification tower 8 to the third purification tower 10, and the like. By installing such heating equipment, solidification of the reaction mixture can be more effectively prevented. The heating condition is preferably 10 to 90 ° C, more preferably 20 to 70 ° C. Moreover, you may add antioxidant, a polymerization inhibitor, etc. in a reaction material (raw material).
[0052]
According to the production method of the present invention, there is no change in the recovered ethylene flow rate and the recovered norbornene flow rate even during continuous operation for 1000 hours or longer, or even 5000 hours or longer, and the compressor is not stopped or the circulation line is not blocked. Further, according to the present invention, the conversion rate of dicyclopentadiene is usually 70 to 100%, preferably 90 to 100%, and the total yield of tetracyclododecene and norbornene after purification is usually 50 to 100%, Preferably, 80 to 100% (based on charged dicyclopentadiene) can be achieved.
[0053]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. In the following Examples and Comparative Examples,% is based on weight unless otherwise specified.
[0054]
[Example 1]
<Step 1>
A mixed liquid (DCP / NB = 1/8 molar ratio) of dicyclopentadiene (DCP) from the dicyclopentadiene tank 1 and norbornene (NB) from a norbornene supply line (not shown) is supplied to the reactor 5. On the way, 149 NM of ethylene (Et) from the ethylene tank 2 Three The raw material mixture composition was adjusted to DCP / NB / Et (1/8/4 molar ratio) by contacting with the mixture solution at a rate of / h. This raw material mixture was continuously fed into the reactor 5 having a capacity of 200 L at a flow rate of 400 kg / h. In the reactor 5, the heating reaction was continuously carried out under the operating conditions of a residence time of 30 minutes, a reaction temperature of 210 ° C., and a reaction pressure of 7 MPa.
[0055]
<Step 2>
The reaction mixture was sent from the reactor 5 to the ethylene separation and washing tower 6 and separated into a gas component and a liquid component. After gas-liquid separation, the composition of the gas component (unreacted ethylene) is 95.5% for Et, 0.2% for cyclopentadiene (CPD), 4.0% for NB, and 0 for tetracyclododecene (TCD). 3%. The composition of the liquid component (liquid reaction mixture) was 0.3% CPD, 0.6% DCP, 7.4% TCD, 89.9% NB, and 0.5% heavy component. It was.
[0056]
A gaseous component (unreacted ethylene) is passed through a scrubber at the top of the ethylene separation and washing tower 6, in which xylene is sprayed at a flow rate of 56 L / h to come into contact with unreacted ethylene, and NB, CPD in ethylene and TCD was absorbed into xylene and the ethylene was washed. Ethylene recovered from the ethylene separation and washing tower 6 has a purity of 99.5% and a flow rate of 29 NM. Three / H.
[0057]
<Step 3>
The ethylene recovered from the ethylene separation / washing tower 6 was pressurized by a compressor (a booster; not shown), and returned to the ethylene tank 2 through the ethylene circulation line 7. The recovered ethylene was supplied from the ethylene tank together with additional ethylene to the reactor 5 for reuse.
[0058]
<Step 4>
At the bottom of the ethylene separation and washing tower 6, xylene after contacting with unreacted ethylene was mixed with a liquid component (liquid reaction mixture). The composition ratio of the liquid mixture at this time was 77.2% for NB, 6.4% for TCD, 0.2% for CPD, 0.5% for DCP, 0.4% for heavy components, and 14% for xylene. It was 1%.
[0059]
In order to separate TCD and NB from this mixed solution, the reaction mixed solution was transferred to the first purification tower 8. In the first purification column 8, a compound (fraction) having a molecular weight of 140 or less containing NB, CPD, DCP and xylene was separated from the top of the column, and the remaining compounds (other fractions) containing TCD were extracted from the bottom of the column. . The first purification tower 8 was operated at a tower bottom temperature of 154 ° C. and a tower bottom pressure of 17 kPa. The tower top pressure at this time was 16 kPa.
[0060]
<Step 5>
The liquid mixture (other fractions) extracted from the bottom of the first purification tower 8 was transferred to the second purification tower 9, and TCD was separated and recovered from the top of the tower in the second purification tower 9. The purity of the separated and recovered TCD was 99.2%. Heavy components recovered from the bottom of the tower were discarded.
[0061]
<Step 6>
The liquid mixture distilled from the top of the first purification tower 8 was transferred to the third purification tower 10. The third purification tower 10 was operated under the conditions of a pressure of 28 kPa and a tower bottom temperature of 125 ° C., and NB was separated and recovered from the tower top and xylene from the middle of the tower. At this time, the tower top temperature was 53 ° C., and the pressure was 27 kPa. The purity of NB separated by the third purification tower 10 was 97%, and xylene was mixed 3%. The DCP recovered from the tower bottom was discarded.
[0062]
<Step 7>
A part of the NB separated and recovered in the third purification tower 10 was returned to the reactor 5 through the norbornene circulation line 11 heated to 40 ° C. and reused as a raw material. Although some amount of CPD is contained in the recovered NB, it can be reused as a raw material together with NB.
[0063]
<Step 8>
On the other hand, xylene separated and recovered from the third purification tower 10 was returned to the top of the ethylene separation and washing tower 6 through the solvent circulation line 12 and reused as an ethylene washing solvent. Since the recovered xylene was less than the amount of xylene to be added in the ethylene separation and washing tower 6, the amount of lost xylene was added from a solvent supply line (not shown).
[0064]
<Result>
The above operation was carried out continuously for over 5,000 hours, but there was no change in the recovered ethylene flow rate, recovered norbornene flow rate, etc., and the compressor was not stopped or the norbornene circulation line was not blocked. It was conducted.
[0065]
The DCP conversion was 98.4%, the total yield of TCD and NB after purification was 85.0% (based on the charged DCPD), and the production ratio of NB / TCD was 1.34 / 1.0. . The total production rate of TCD and NB was 340 kg / h.
[0066]
[Comparative Example 1]
In Example 1, continuous operation was performed in the same manner as in Example 1 except that ethylene was separated using a distillation tower that did not perform ordinary solvent washing instead of the ethylene separation and washing tower 6. After 70 hours from the start of continuous operation, the recovered ethylene could not be circulated. When the operation was stopped and the inside of the compressor was inspected, accumulation of stuck norbornene was confirmed.
[0067]
[Comparative Example 2]
In Example 1, continuous operation was performed in the same manner as in Example 1 except that norbornene circulation line 11 was not heated and norbornene was circulated in reactor 5 while maintaining the room temperature (about 25 ° C.). After 20 hours from the start of continuous operation, the recovered norbornene circulation flow rate decreased to 120 kg / h, and after 40 hours, the circulation of norbornene was stopped and the supply of norbornene to the reactor 5 was stopped. The operation was stopped and the inside of the norbornene circulation line 11 was inspected. As a result, deposition of the adhered norbornene was confirmed.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the simultaneous production method of norbornene and tetracyclododecene, including a step of circulating unreacted ethylene and norbornene, it is possible to prevent a decrease in productivity due to the addition of a solvent to the raw material and Provided is a method for simultaneous production of norbornene and tetracyclododecene, which can prevent liquid coagulation in the recovery step of unreacted ethylene and norbornene and the accompanying blockage of the apparatus.
[0069]
That is, according to the production method of the present invention, it is possible to prevent coagulation of norbornene in the distillation step and the recovery step, which has been a problem in the conventional simultaneous production method of norbornene and tetracyclododecene, and to reduce the reaction rate ( No reduction in productivity).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process flow diagram of one embodiment of a production method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Cyclopentadiene / dicyclopentadiene tank
2: Ethylene tank
3: Supply line
4: Ethylene supply line
5: Reactor
6: Ethylene separation washing tower
7: Ethylene circulation line
8: First purification tower
9: Second purification tower
10: Third purification tower
11: Norbornene circulation line
12: Solvent circulation line

Claims (3)

エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンを連続的に反応器に供給し、反応器内で連続的に加熱反応させてノルボルネン及びテトラシクロドデセンを生成させるノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法において、
(1)エチレン、シクロペンタジエン及び/またはジシクロペンタジエン、並びにノルボルネンを連続的に反応器に供給し、反応器内で連続的に加熱反応させる工程1、
(2)工程1で得られた反応混合物を連続的に気液分離して、分離したエチレンを溶媒と接触させることにより、エチレン中に含まれるノルボルネンを溶媒中に移行させて分離し、かつ、エチレンと接触させた後の溶媒を液状反応混合物と混合する工程2、
(3)工程2の後、溶媒と接触させたエチレンを回収して反応器に循環させる工程3、
(4)工程2の後、溶媒が混合された液状反応混合物からノルボルネン及び溶媒を含む留分とその他の留分とを分離する工程4、
(5)工程4の後、その他の留分からテトラシクロドデセンを分離して回収する工程5、
(6)工程4の後、ノルボルネン及び溶媒を含む留分からノルボルネンと溶媒とを分離する工程6、
(7)工程6の後、ノルボルネンを回収して、その少なくとも一部を加温しながら反応器に循環させる工程7、並びに
(8)工程6の後、溶媒を回収して、工程2に循環させる工程8
の各工程を含むことを特徴とするノルボルネン及びテトラシクロドデセンの同時製造方法。
Ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene are continuously supplied to the reactor, and are continuously heated and reacted in the reactor to form norbornene and tetracyclododecene. In the simultaneous manufacturing method,
(1) Step 1, in which ethylene, cyclopentadiene and / or dicyclopentadiene, and norbornene are continuously supplied to the reactor, and are continuously heated and reacted in the reactor.
(2) The reaction mixture obtained in step 1 is continuously gas-liquid separated, and the separated ethylene is brought into contact with a solvent to transfer norbornene contained in ethylene into the solvent to be separated; and Mixing the solvent after contact with ethylene with the liquid reaction mixture, step 2,
(3) After step 2, recovering ethylene brought into contact with the solvent and circulating it to the reactor 3,
(4) Step 4 of separating the fraction containing norbornene and the solvent and the other fraction from the liquid reaction mixture in which the solvent is mixed after Step 2.
(5) Step 5 after Step 4, in which tetracyclododecene is separated and recovered from other fractions,
(6) Step 6 of separating norbornene and the solvent from the fraction containing norbornene and the solvent after Step 4.
(7) After step 6, norbornene is recovered and at least a part of the norbornene is heated and circulated to the reactor, and (8) after step 6, the solvent is recovered and circulated to step 2. Step 8
A process for simultaneously producing norbornene and tetracyclododecene, comprising the steps of:
前記工程2において、気液分離した未反応エチレンをスクラバーを供えた吸収塔に導入して、エチレンを吸収塔上部にあるスクラバーを通し、その際、溶媒と接触させる請求項1記載の製造方法。The production method according to claim 1, wherein, in the step 2, unreacted ethylene which has undergone gas-liquid separation is introduced into an absorption tower provided with a scrubber, and ethylene is passed through a scrubber at the top of the absorption tower, and in that case, contacted with a solvent. 前記工程7において、ノルボルネンを反応器に循環させるラインの温度を30〜97℃に調整して、ノルボルネンを加温しながら反応器に循環させる請求項1記載の製造方法。The process according to claim 1, wherein, in the step 7, the temperature of the line for circulating norbornene to the reactor is adjusted to 30 to 97 ° C and the norbornene is circulated to the reactor while heating.
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