JP4048549B1 - Method for producing tertiary butanol - Google Patents

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Abstract

【課題】少なくともイソブチレンと1−ブテンとを含有する炭化水素混合物から高濃度の第3級ブタノールを高収率で得ると同時に、その残渣から分離される1−ブテン中のイソブチレンの含量を最少にして品位を向上し、しかも使用した水和触媒中の第3級ブタノールを事実上完全に除去して反復使用可能にする第3級ブタノールの製造方法を提供する。
【解決手段】ヘテロポリ酸の水溶液をイソブチレンの水和触媒として使用した上で、加圧、加熱下、向流的に複数段階で炭化水素混合物と接触反応させて得られた第3級ブタノールを含有する触媒水溶液層から高濃度の第3級ブタノールを直列に配置された二個の蒸留器で完全に回収するか、または一個の蒸留器で残された触媒水溶液中の第3級ブタノールを昇温分解して、触媒水溶液を反復使用可能にする事を特徴とする第3級ブタノールの製造方法である。
【選択図】なし
To obtain a high concentration of tertiary butanol in a high yield from a hydrocarbon mixture containing at least isobutylene and 1-butene, while minimizing the content of isobutylene in 1-butene separated from the residue. Thus, the present invention provides a method for producing tertiary butanol which can be used repeatedly by removing the tertiary butanol from the used hydration catalyst virtually completely.
A solution containing tertiary butanol obtained by using an aqueous solution of a heteropoly acid as a hydration catalyst for isobutylene, and contacting and reacting with a hydrocarbon mixture in multiple stages countercurrently under pressure and heating. The high concentration of tertiary butanol is recovered from the aqueous catalyst solution layer by two distillers arranged in series, or the temperature of the tertiary butanol in the aqueous catalyst solution left by one distiller is increased. It is a method for producing tertiary butanol, characterized in that it is decomposed so that an aqueous catalyst solution can be used repeatedly.
[Selection figure] None

Description

本発明は第3級ブタノールの製造方法に関する。さらに詳細にはナフサの分解反応の生成物から分離された炭素数が4からなる炭化水素群から1,3−ブタジエンを選択的に分離除去した残渣中に含有されるイソブチレンを触媒存在下に効率的に水和させて、さらにこの炭化水素残渣中のイソブチレン含量を最少にする事の出来る第3級ブタノールの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing tertiary butanol. More specifically, the isobutylene contained in the residue obtained by selectively separating and removing 1,3-butadiene from the hydrocarbon group having 4 carbon atoms separated from the product of the naphtha decomposition reaction is efficiently produced in the presence of the catalyst. The present invention relates to a process for producing tertiary butanol which can be hydrated and minimize the isobutylene content in the hydrocarbon residue.

ナフサの分解生成物から分離された炭素数が4である炭化水素混合物には多種類の炭化水素類が含有されている。その中で産業上、殊に化学工業上有用なものとしては1,3−ブタジエン、イソブチレンおよび1−ブテンが挙げられる。ここで、1,3−ブタジエンは合成ゴムまたはプラスチックスの原料として既に古くから利用されてきた。また、イソブチレンからはブチルゴム、プラスチックの安定剤類、ガソリンのオクタン価向上剤、第3級ブタノール、メタクリル酸、メタクリル酸エステル類などが誘導され、広く利用されている。さらに、1−ブテンは2−ブテンと共に第2級ブタノールまたはメチルエチルケトンなどに誘導され利用されていたが、最近、これがポリオレフィンと称されるプラスチックスの原料として使用されるようになって、特に注目され、需要が漸次拡大されつつある状況である。しかし、この分野に使用される1−ブテンには比較的に高純度の品位が要求され、殊にイソブチレンの混在は嫌われている。従って、炭素数が4である炭化水素混合物から1−ブテンを高純度で分離回収する事は新しい課題となり、とりわけ、炭化水素混合物からイソブチレンを触媒の存在下で水和して第3級ブタノールに変換して分離除去する方法においては、その後で分離される1−ブテン中に混入するイソブチレンの量が特に多く、この課題が重要視されるようになっている。   The hydrocarbon mixture having 4 carbon atoms separated from the decomposition product of naphtha contains many kinds of hydrocarbons. Among them, those useful in industry, particularly in chemical industry, include 1,3-butadiene, isobutylene and 1-butene. Here, 1,3-butadiene has been used for a long time as a raw material for synthetic rubber or plastics. In addition, butyl rubber, plastic stabilizers, gasoline octane number improvers, tertiary butanol, methacrylic acid, methacrylic esters and the like are derived from isobutylene and widely used. Furthermore, 1-butene has been derived and used as a secondary butanol or methyl ethyl ketone together with 2-butene, but recently, it has been used as a raw material for plastics called polyolefin, and has attracted particular attention. This is a situation where demand is gradually expanding. However, the 1-butene used in this field is required to have a relatively high purity grade, and in particular, mixing of isobutylene is hated. Therefore, separation and recovery of 1-butene with high purity from a hydrocarbon mixture having 4 carbon atoms is a new issue. In particular, isobutylene is hydrated from a hydrocarbon mixture in the presence of a catalyst to form tertiary butanol. In the method of converting and separating and removing, the amount of isobutylene mixed in 1-butene separated thereafter is particularly large, and this problem is regarded as important.

ナフサの分解生成物から分離された炭素数が4である炭化水素混合物からは順次有用な炭化水素類が分離回収される。先ず、1,3−ブタジエンが分離回収される。これはジメチルホルムアミドなどの溶剤による選択的な抽出法が採用されていて、1,3−ブタジエンが分離除去された残渣には殆ど1,3−ブタジエンは含有されない。この残渣は当業界ではスペントBBまたはRaffinate−I(以下、本明細書においてはR−Iと称する。)と称されている。続いて、R−Iからはイソブチレンが除去される。イソブチレンはアルコール類、特にメタノールと反応させて第3級ブチルエーテルに変換してから分離除去されるか、これを水和させて第3級ブタノールにして分離除去されるかの二つの方法が取られている。イソブチレンが回収除去された残渣はRaffinate−II(以下、本明細書においてはR−IIと称する。)と称されていて1−ブテンが多く含有されている。既に説明した通り、高純度の1−ブテンはポリオレフィン類の原料として最近、需要を伸ばしつつあって重要である。これは通常、蒸留法によってR−IIから回収分離される。ただし、R−II中に含有されているイソブチレンは蒸留法では1−ブテンと分離する事が困難である。そして、R−I中のイソブチレンを第3級ブタノールに変換して除去する方法においては最終、1−ブテン中に残存するイソブチレンの量が比較的に多く、これを効率的に減少させる事は従来、さらに困難であった。   Useful hydrocarbons are sequentially separated and recovered from the hydrocarbon mixture having 4 carbon atoms separated from the decomposition product of naphtha. First, 1,3-butadiene is separated and recovered. This employs a selective extraction method using a solvent such as dimethylformamide, and the residue from which 1,3-butadiene has been separated and removed hardly contains 1,3-butadiene. This residue is referred to in the art as Spent BB or Raffinate-I (hereinafter referred to as R-I in this specification). Subsequently, isobutylene is removed from R-I. Isobutylene can be converted into tertiary butyl ether by reacting with alcohols, especially methanol, and then separated and removed, or it can be hydrated to form tertiary butanol and separated and removed. ing. The residue from which isobutylene has been recovered and removed is called Raffinate-II (hereinafter referred to as R-II in the present specification) and contains a large amount of 1-butene. As already explained, high-purity 1-butene is important as a raw material for polyolefins, which has recently been growing in demand. This is usually recovered and separated from R-II by distillation. However, isobutylene contained in R-II is difficult to separate from 1-butene by the distillation method. In the method of removing isobutylene in R-I by converting it to tertiary butanol, the amount of isobutylene remaining in 1-butene is relatively large. It was even more difficult.

R−I中のイソブチレンを水和させて第3級ブタノールを製造するに際して使用される触媒としては、大別して二種類が知られている。その一つは硫酸またはスルホン酸類であり、これは特許文献1または特許文献2などの各公報に詳しい。他の一つはりんモリブデン酸またはりんタングステン酸などのヘテロポリ酸と称される強酸性物質であって、特許文献3、特許文献4または特許文献5などの各公報に詳しい。特に、特許文献6にはモリブデン、タングステンまたはバナジウムを縮合配位元素としたヘテロポリ酸のイソブチレンに対する水和触媒としての利点が詳述されていて、さらに、高価なヘテロポリ酸水溶液の反復使用についての説明もあるが、触媒の反復使用におけるR−II中のイソブチレン含量を減少させる対策に付いては認識されていない。また、特許文献7には連続蒸留法による第3級ブタノールの蒸留についての説明があるが、この方法によれば、蒸留塔頂から取り出す第3級ブタノールの濃度を充分に保ちながら、蒸留塔底から取り出す触媒水溶液中に残存する第3級ブタノール含量を0.2重量%以下にする事は困難であるとされている。そして、この方法によって回収された触媒水溶液を反復使用する時、R−II中のイソブチレン含有量を3重量%以下に保つ事の困難性は既に知られている。
特開平8−40956号公報 特開2005−220092号公報 特公昭58−39134号公報 特開2000−44497号公報 特開2000−44502号公報 特公昭58−39134号公報 特開2000−44502号公報
As the catalyst used in producing tertiary butanol by hydrating isobutylene in R-I, two types are roughly classified. One of them is sulfuric acid or sulfonic acid, which is detailed in each publication such as Patent Document 1 or Patent Document 2. The other is a strongly acidic substance called a heteropoly acid such as phosphomolybdic acid or phosphotungstic acid, and is well known in each publication such as Patent Document 3, Patent Document 4, or Patent Document 5. In particular, Patent Document 6 details the advantages of heteropolyacids using molybdenum, tungsten or vanadium as a condensed coordination element as a hydration catalyst for isobutylene, and further describes the repeated use of an expensive aqueous solution of heteropolyacids. However, no measures have been recognized for reducing the isobutylene content in R-II in repeated use of the catalyst. Patent Document 7 describes the distillation of tertiary butanol by a continuous distillation method. According to this method, the bottom of the distillation column is maintained while maintaining a sufficient concentration of the tertiary butanol taken out from the top of the distillation column. It is said that it is difficult to make the tertiary butanol content remaining in the catalyst aqueous solution taken out from 0.2% by weight or less. And the difficulty of keeping the isobutylene content in R-II below 3% by weight is already known when the catalyst aqueous solution recovered by this method is used repeatedly.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-40956 JP 2005-220092 A Japanese Patent Publication No.58-39134 JP 2000-44497 A JP 2000-44502 A Japanese Patent Publication No.58-39134 JP 2000-44502 A

ナフサ分解反応の生成物から分離された炭素数が4である炭化水素混合物から1,3−ブタジエンを選択的に回収除去した残渣すなわちR−I中に存在するイソブチレンを反復使用可能な水和触媒を反復使用し効率的に水和して第3級ブタノールを含有する触媒水溶液を蒸留する事によって、化学合成原料として有用な高濃度の第3級ブタノールを高収率で製造すると同時に、その炭化水素残渣すなわちR−II中に残存するイソブチレン量を最少にして、これから引き続き分離回収される1−ブテンの品位をポリオレフィン類の原料として好ましい程度に向上させる事が第一の課題であり、高濃度の第3級ブタノールの濃度は80重量%以上である事が好ましい。次に、反復使用される触媒水溶液に含有される第3級ブタノール量を第一の課題を満足させる事の出来る程度にまで減少させる事が第二の課題である。 A residue obtained by selectively recovering and removing 1,3-butadiene from a hydrocarbon mixture having 4 carbon atoms separated from the product of the naphtha decomposition reaction, that is, a hydration catalyst capable of repeatedly using isobutylene present in RI Is used to repeatedly hydrate the catalyst aqueous solution containing tertiary butanol efficiently, thereby producing high-concentration tertiary butanol useful as a chemical synthesis raw material in high yield, and at the same time, carbonizing it. The first problem is to minimize the amount of isobutylene remaining in the hydrogen residue, that is, R-II, and to improve the quality of 1-butene that is subsequently separated and recovered to a preferable level as a raw material for polyolefins. The concentration of tertiary butanol is preferably 80% by weight or more. Next, the second problem is to reduce the amount of tertiary butanol contained in the aqueous catalyst solution repeatedly used to such an extent that the first problem can be satisfied.

本発明は、モリブデンまたはタングステンを縮合配位元素とするヘテロポリ酸水溶液を水和触媒として使用した上で、触媒水溶液を加圧、加熱下、向流的に複数段階で、少なくともイソブチレンと1−ブテンとを含有する炭化水素類と接触反応させて得られる第3級ブタノールを含有する触媒水溶液から、直列的に配置された二個の連続蒸留器を使用することによって、高濃度の第3級ブタノールを取得すると同時に、第3級ブタノールを事実上完全に蒸留除去した触媒水溶液を反復使用する事を特徴とする第3級ブタノールの製造方法である。 The present invention uses a heteropoly acid aqueous solution containing molybdenum or tungsten as a condensed coordination element as a hydration catalyst, and then at least isobutylene and 1-butene at a plurality of countercurrents under pressure and heating in multiple stages. By using two continuous distillers arranged in series from an aqueous catalyst solution containing tertiary butanol obtained by catalytic reaction with hydrocarbons containing a high concentration of tertiary butanol Is obtained, and at the same time, a catalyst aqueous solution in which tertiary butanol has been distilled off completely completely is repeatedly used.

発明の実施態様、実施例、比較例および参考例から理解されるように、本発明は反復使用可能な触媒を使用して、R−Iから効率的に高濃度第3級ブタノールが製造されると同時に副生するR−II中のイソブチレンの含有量を最少にして、続いてこれから分離される1−ブテンの品位が向上される効果を有している。   As will be understood from the embodiments, examples, comparative examples and reference examples of the invention, the present invention efficiently produces a high concentration of tertiary butanol from R-I using a reusable catalyst. At the same time, it has the effect of minimizing the content of isobutylene in the by-produced R-II, and subsequently improving the quality of 1-butene separated therefrom.

反復使用可能な触媒を反復使用して、R−I中のイソブチレンを選択的に水和させ、その結果、R−IIに残存するイソブチレンの含有量を最少にする事が本発明の第一の課題である。ここで、イソブチレンの最少の含有量とはR−IIに対して1重量%以下、より好ましくは0.7重量%以下、最も好ましくは0.5重量%以下である。ちなみに、R−Iの代表的な組成はイソブチレン42重量%(以下、重量を省略する。)、1−ブテン30%、2−ブテン15%、n−ブタン7%、イソブタン2%およびその他合計で4%である。従って、この組成のR−Iを水和処理して、R−II中のイソブチレンの残存量を0.5%にしたと仮定すれば、このR−IIの組成はイソブチレン0.5%、1−ブテン51.5%、2−ブテン25.7%、n−ブタン12%、イソブタン3.4%およびその他合計で6.9%であると算出される。実験結果もこれと相似であって、このR−IIから蒸留法によって分離回収される1−ブテンの純度は99%以上が保たれる。   The first use of the present invention is to repeatedly hydrate the isobutylene in R-I by repeatedly using a reusable catalyst so that the content of isobutylene remaining in R-II is minimized. It is a problem. Here, the minimum content of isobutylene is 1% by weight or less, more preferably 0.7% by weight or less, and most preferably 0.5% by weight or less based on R-II. Incidentally, the typical composition of R-I is 42% by weight of isobutylene (hereinafter, weight is omitted), 30% of 1-butene, 15% of 2-butene, 7% of n-butane, 2% of isobutane and other totals. 4%. Therefore, assuming that RI of this composition is hydrated and the residual amount of isobutylene in R-II is 0.5%, the composition of R-II is 0.5% isobutylene, -Butene 51.5%, 2-butene 25.7%, n-butane 12%, isobutane 3.4% and other total 6.9%. The experimental result is similar to this, and the purity of 1-butene separated and recovered from this R-II by distillation is maintained at 99% or more.

イソブチレンの水和反応によって第3級ブタノールを生成させる反応は可逆反応であり、触媒の種類の如何に関わらず、平衡関係は一定である。その化学量論的な平衡点は反応温度に支配される。そして、この反応は発熱反応であり、反応温度の低い方が平衡点は生成系側に移動する。ただ、低過ぎる温度での反応は反応速度が小さいので工業的な採用は困難である。本発明の実施においての好ましい反応温度は30ないし80℃さらに好ましくは、40ないし70℃の範囲である。反応温度が30℃未満の時は水和反応速度が極めて緩慢であり、80℃を超える時には少量の第2級ブタノールの生成が認められ、さらに触媒寿命が短縮される傾向があり、不利である。   The reaction for generating tertiary butanol by the hydration reaction of isobutylene is a reversible reaction, and the equilibrium relationship is constant regardless of the type of catalyst. Its stoichiometric equilibrium point is governed by the reaction temperature. This reaction is an exothermic reaction, and the lower the reaction temperature, the more the equilibrium point moves to the production system side. However, the reaction at a temperature that is too low is difficult to employ industrially because the reaction rate is small. The preferred reaction temperature in the practice of the present invention is in the range of 30 to 80 ° C, more preferably 40 to 70 ° C. When the reaction temperature is less than 30 ° C., the hydration reaction rate is extremely slow, and when it exceeds 80 ° C., a small amount of secondary butanol is observed, and the catalyst life tends to be shortened, which is disadvantageous. .

通常、R−Iと触媒水溶液との水和反応は複数段階で向流接触的に行なわれる。ここで、反復再使用される触媒水溶液中の第3級ブタノールの残存量が多い時には、R−Iと触媒水溶液との量比の如何、向流的接触反応の段数の如何に関わらず、本発明が課題としているR−II中のイソブチレンの量を最少にする事は困難である。反復使用される触媒水溶液の第3級ブタノールの望ましい含有量は0.2ないし0.01重量%、さらに好ましくは0.1ないし0.01重量%である。またR−Iと触媒水溶液の向流的接触反応の実効段数は3段階以上、好ましくは4段階以上である。実効段数が3段階未満である時、R−II中のイソブチレンの量を最少にしようとするにはR−Iに対する触媒水溶液の使用量を過大にする必要があって、実際的ではない。   Usually, the hydration reaction between R-I and the aqueous catalyst solution is carried out countercurrently in a plurality of stages. Here, when there is a large amount of tertiary butanol remaining in the aqueous catalyst solution that is repeatedly reused, the present ratio is not limited regardless of the quantity ratio of RI to the aqueous catalyst solution and the number of countercurrent catalytic reactions. It is difficult to minimize the amount of isobutylene in R-II, which is the subject of the invention. The desirable content of tertiary butanol in the aqueous catalyst solution used repeatedly is 0.2 to 0.01% by weight, more preferably 0.1 to 0.01% by weight. Further, the effective number of counter-current contact reactions between R-I and the aqueous catalyst solution is 3 or more, preferably 4 or more. When the number of effective stages is less than 3, in order to minimize the amount of isobutylene in R-II, it is necessary to excessively use the aqueous catalyst solution relative to R-I, which is not practical.

本発明の実施に好ましい水和触媒はヘテロポリ酸と称されるもののすべてが包含され得るが、実際にはりんモリブデン酸またはりんタングステン酸の二種類が安定性が良く最も好ましく使用される。そしてこの水和触媒として使用されるヘテロポリ酸水溶液の濃度は20ないし75重量%の範囲である事が好ましく、さらに触媒活性の安定性を向上させると共に、反応機器の腐食を防止する目的で少量のりん酸を加える事は好ましい。   Preferred hydration catalysts for the practice of this invention can include all of the so-called heteropolyacids, but in practice, two types of phosphomolybdic acid or phosphotungstic acid are most preferred because of their good stability. The concentration of the aqueous heteropolyacid solution used as the hydration catalyst is preferably in the range of 20 to 75% by weight. Further, a small amount is used for the purpose of improving the stability of the catalytic activity and preventing corrosion of the reaction equipment. It is preferable to add phosphoric acid.

R−Iと触媒水溶液との向流的な接触水和反応において、イソブチレンの最終水和段階、つまり回収再使用触媒水溶液中の第3級ブタノール含有量とR−II中のイソブチレンとの量的な関係は簡単に割り出せそうではあるが、反応の平衡論的な議論は反応系が均一である時にのみ正確であって、本発明の実施形態のように油層と水層とに分離する反応系では、多くの実験結果からしか正確には知りえない事である。本発明者等の多くの実験によれば、向流的な複数段階の水和反応において、R−Iからのイソブチレンの最終水和段階、すなわち回収触媒水溶液の最初の使用段階で回収触媒水溶液中に残存する第3級ブタノールの量が0.2重量%を超える時には、複数段階の向流的な水和反応の段数の多さに関わらず、本発明が目指しているR−II中のイソブチレンの含量を1重量%以下、つまり、R−II中の1−ブテン100重量部に対して、イソブチレンを1.5重量部以下に保つのは困難である。本発明が目指しているR−II中の残存イソブチレンの含有量は1重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下、最も好ましくは0.3重量%以下であって、これを実現するには反復使用する触媒水溶液中に残存する第3級ブタノールの量は0.2重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以下、最も好ましくは0.05重量%以下であるべきである。これは、多くの実験結果によって判明した平衡関係に関わる量的な関係である。   In the counter-current catalytic hydration reaction between R-I and aqueous catalyst solution, the final hydration stage of isobutylene, that is, the amount of tertiary butanol in the recovered reused aqueous catalyst solution and the amount of isobutylene in R-II However, the reaction equilibrium theory is accurate only when the reaction system is uniform, and the reaction system is separated into an oil layer and an aqueous layer as in the embodiment of the present invention. Then, it can only be known accurately from many experimental results. According to many experiments by the present inventors, in the countercurrent multi-stage hydration reaction, the final hydration stage of isobutylene from R-I, that is, in the recovered catalyst aqueous solution at the first use stage of the recovered catalyst aqueous solution. When the amount of tertiary butanol remaining in the water exceeds 0.2% by weight, the isobutylene in R-II aimed by the present invention is used regardless of the number of countercurrent hydration reactions in multiple stages. It is difficult to keep isobutylene at 1.5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of 1-butene in R-II. The content of residual isobutylene in R-II targeted by the present invention is 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and most preferably 0.3% by weight or less. The amount of tertiary butanol remaining in the aqueous catalyst solution to be used repeatedly should be 0.2% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less, and most preferably 0.05% by weight or less. This is a quantitative relationship related to the equilibrium relationship found by many experimental results.

以上の理由から、本発明の第一の課題と第二の課題は不可分であり、本発明の第二の課題は効率的に高濃度の第3級ブタノールを採取すると同時に、回収触媒水溶液に残存する第3級ブタノールの量を最少にする事である。   For the above reasons, the first and second problems of the present invention are inseparable, and the second problem of the present invention is to efficiently collect a high concentration of tertiary butanol and at the same time remain in the recovered catalyst aqueous solution. To minimize the amount of tertiary butanol.

この課題の解決方法の一つは蒸留方法の工夫である。水和反応の完結した触媒水溶液から一挙に蒸留して高濃度の第3級ブタノールを得ると同時に触媒水溶液に残存する第3級ブタノールの量を第一の課題を満足させる程度迄に減少させる事は困難である。その理由は、この課題を満足させるには過大な精留塔とこれを運転するための過大な還流比とが必要であって、装置の建設コストおよび運転の熱効率の二点で得策でないからである。故に、本発明では触媒水溶液からの第3級ブタノールの蒸留を二段階に分けて行なう事によって、この課題を解決する方法を見い出した。すなわち、最初の蒸留器では蒸留塔頂から高濃度の第3級ブタノールが得られる範囲の蒸留を行い、塔底から排出される触媒水溶液に残存する少々の第3級ブタノールは次の蒸留器に導いて蒸留し、この蒸留塔頂から得られる比較的に低濃度の第3級ブタノールは最初の蒸留器に返して、塔底から排出される触媒水溶液に残存する第3級ブタノールの量を最少にする方法である。この二段階の蒸留設備は連続式にも回分式にも設計する事が出来るが、大規模な工業生産では連続式である事が好ましい。また、この課題の解決方法の他の一つは、第3級ブタノールを含有する触媒水溶液から得られる第3級ブタノールが高濃度である範囲に蒸留をとどめ、塔底から排出される触媒水溶液中に残存する第3級ブタノールは加熱してイソブチレンに変換する事によって、第一の課題の解決に適した反復使用可能な第3級ブタノールの含有量が最少である触媒水溶液を得る方法であるが、この方法では更に一つの工程が必要であり、第3級ブタノールのロスもあって好ましくない。大規模な工業生産に最も好ましい方法は、向流的な連続接触水和反応に連結して直列的に配置された二個の連続蒸留器を使用して、高濃度の第3級ブタノールを取得すると同時に、触媒水溶液中の第3級ブタノールを事実上完全に蒸留除去して、触媒水溶液を反復使用可能にする事であるOne solution to this problem is to devise a distillation method. A high concentration of tertiary butanol is obtained by distilling from the aqueous catalyst solution after the hydration reaction is completed, and at the same time, the amount of the tertiary butanol remaining in the aqueous catalyst solution is reduced to the extent that the first problem is satisfied. It is difficult. The reason for this is that an excessive rectification column and an excessive reflux ratio for operating the rectification column are necessary to satisfy this problem, and it is not a good idea in terms of the construction cost of the apparatus and the thermal efficiency of the operation. is there. Therefore, in the present invention, a method for solving this problem has been found by carrying out distillation of tertiary butanol from an aqueous catalyst solution in two stages. That is, in the first distiller, distillation is performed in such a range that a high concentration of tertiary butanol can be obtained from the top of the distillation column, and a small amount of tertiary butanol remaining in the aqueous catalyst solution discharged from the bottom of the column is transferred to the next distiller. The relatively low concentration of tertiary butanol obtained from the top of the distillation column is returned to the first distiller to minimize the amount of tertiary butanol remaining in the aqueous catalyst solution discharged from the bottom of the column. It is a method to make. This two-stage distillation facility can be designed either continuously or batchwise, but is preferably continuous for large-scale industrial production. Another solution to this problem is that the distillation of the tertiary butanol obtained from the aqueous catalyst solution containing tertiary butanol is stopped in a high concentration range and the catalyst aqueous solution discharged from the bottom of the column is discharged. by tertiary butanol the remaining possible to convert heat to isobutylene, although the content of tertiary butanol repeatable available suitable for solving the first problem is how to obtain a catalyst solution is minimal This method requires one more step and is not preferable because of the loss of tertiary butanol. The most preferred method for large-scale industrial production is to obtain a high concentration of tertiary butanol using two continuous distillers arranged in series connected to a countercurrent continuous catalytic hydration reaction At the same time, the tertiary butanol in the catalyst aqueous solution is virtually completely distilled off, so that the catalyst aqueous solution can be used repeatedly .

既に述べたように、R−I中に含有されるイソブチレンを触媒水溶液を使用して、複数段階での向流的水和反応で得られた第3級ブタノールは蒸留によって触媒水溶液から分離回収される。蒸留は通常、100ないし500ヘクトパスカルの減圧下で実施される。100ヘクトパスカル未満の圧力での蒸留ではその操作温度も低く逆反応による第3級ブタノールのイソブチレンへの分解反応が防止されて好ましいが、過度の減圧による蒸留設備の精留塔やコンデンサーが過大となって、必ずしも得策とは言えない。また、500ヘクトパスカルを超える圧力での蒸留では操作温度も高く、第3級ブタノールのイソブチレンへの分解反応が促進されると同時に触媒寿命を短縮させる傾向があって、好ましくない。   As described above, the tertiary butanol obtained by the countercurrent hydration reaction in multiple stages using the aqueous solution of isobutylene contained in R-I is separated and recovered from the aqueous catalyst solution by distillation. The The distillation is usually carried out under a reduced pressure of 100 to 500 hectopascals. Distillation at a pressure of less than 100 hectopascals is preferable because the operation temperature is low and the decomposition reaction of tertiary butanol to isobutylene due to the reverse reaction is prevented, but the rectifying column and condenser of the distillation facility due to excessive decompression become excessive. This is not always a good idea. Further, distillation at a pressure exceeding 500 hectopascals is not preferable because the operation temperature is high, and the decomposition reaction of tertiary butanol to isobutylene is promoted and the catalyst life tends to be shortened.

本発明の工業的な実施においては、触媒水溶液とR−Iとの複数段階での向流的接触水和反応の設備および第3級ブタノールを含有した触媒水溶液からの高濃度の第3級ブタノールの蒸留設備の二つが必要である。これらは非連続式または連続式の二様に設計する事が出来るが、運転の経済性の見地からは両設備共に連続式である事が好ましく、さらにこの二つの設備は連結して運転されるように、その処理能力を同等に設計される事が好ましい。故に、この見地に立てば触媒水溶液からの第3級ブタノールの連続蒸留は二段階で直列的に連結されている事が最も好ましい。ちなみに、向流的接触水和反応の設備およびそれに続いた直列的に配置された二個の連続蒸留器の概略図は図1で示される。図中、1は向流的接触水和反応の設備、2および3は直列的に配置された二個の連続蒸留器、aはR−Iの入り口、bはR−IIの出口、cは第3級ブタノールを含有した触媒水溶液の入り口、dは高濃度第3級ブタノールの出口、eは少し第3級ブタノールを含有した触媒水溶液の入り口、fは希薄な第3級ブタノールの入り口、gは反復使用される触媒水溶液の入り口そしてhは補充する純水の入り口である。 In the industrial practice of the present invention, a multi-stage counter-current catalytic hydration reaction equipment of an aqueous catalyst solution and R-I and a high concentration of tertiary butanol from an aqueous catalyst solution containing tertiary butanol Two distillation facilities are required. These can be designed in two ways, discontinuous or continuous, but from the standpoint of economics of operation, it is preferable that both facilities are continuous, and the two facilities are operated in conjunction. Thus, it is preferable to design the processing capacity equally. Therefore, from this viewpoint, it is most preferable that the continuous distillation of the tertiary butanol from the aqueous catalyst solution is connected in series in two stages. Incidentally, a schematic diagram of a countercurrent catalytic hydration reaction facility followed by two serial stills arranged in series is shown in FIG. In the figure, 1 is a counter-current catalytic hydration equipment, 2 and 3 are two continuous distillers arranged in series, a is the inlet of R-I, b is the outlet of R-II, c is Inlet of catalyst aqueous solution containing tertiary butanol, d is outlet of high concentration tertiary butanol, e is inlet of aqueous catalyst solution containing a little tertiary butanol, f is inlet of diluted tertiary butanol, g Is the inlet of the re-used catalyst aqueous solution and h is the inlet of pure water to be replenished.

触媒水溶液とR−Iとの複数段階での向流的接触水和反応では実効段数が3以上、より好ましくは4以上である事が求められる。これは、本発明がR−Iからイソブチレンを水和抽出した残渣、すなわちR−II中のイソブチレンの含有量を最少にする課題を掲げている特殊性に原因している。ちなみに、従来この課題は無視されていて、通常、二段階の向流的接触水和反応が実施されていて、R−II中のイソブチレンの含量を3重量%以下に抑える事は困難であった。さらに、この課題を無視すれば、回収反復使用される触媒水溶液中の第3級ブタノールの含有量についても問題視する必要はなく、引いては触媒水溶液からの第3級ブタノールの蒸留にも特別の配慮の必要がなかった。向流的接触水和反応の実効段数が3未満である時には、通常実施されるR−Iと触媒水溶液の量比および反応条件の範囲内ではR−II中に残存するイソブチレンの含有量を本発明が求めている範囲内に収める事は出来ない。   In the countercurrent catalytic hydration reaction of the catalyst aqueous solution and R-I in a plurality of stages, the effective number of stages is required to be 3 or more, more preferably 4 or more. This is due to the particularity that the present invention addresses the problem of minimizing the content of isobutylene in the residue obtained by hydrating and extracting isobutylene from R-I, that is, R-II. Incidentally, this problem has been ignored in the past, and usually a two-stage countercurrent catalytic hydration reaction has been carried out, and it has been difficult to keep the isobutylene content in R-II below 3% by weight. . Furthermore, if this problem is ignored, there is no need to consider the content of tertiary butanol in the aqueous catalyst solution that is repeatedly used for recovery, and in particular, the distillation of tertiary butanol from the aqueous catalyst solution is also special. There was no need for consideration. When the effective number of counter-current catalytic hydration reactions is less than 3, the amount of isobutylene remaining in R-II within the range of the ratio of the R-I and aqueous catalyst solution and the reaction conditions that are usually carried out is It cannot be kept within the range required by the invention.

触媒水溶液とR−Iとの向流的接触水和反応は両者が共に液体である必要から加圧出来る設備内で行なわれる。触媒はヘテロポリ酸と称されるもので、りんモリブデン酸またはりんタングステン酸が使用されるが、触媒の回収反復使用においてりんタングステン酸がより長寿命であり最も好ましい。この触媒水溶液の濃度は30ないし75重量%であり、より好ましくは40ないし70重量%の範囲である。そして、接触するR−Iと触媒水溶液の量比は1対1ないし1対5の範囲である事が好ましい。接触を密にする目的で両者は充分にかきまぜられる。反応温度は30ないし80℃より好ましくは40ないし70℃の範囲である。各段階でのR−Iと触媒水溶液との接触時間はイソブチレン量と第3級ブタノールがほぼ平衡値に達する事が好ましく、反応温度がより高い程短時間であり、より低い程長時間が必要であって、0.5ないし6時間である事が好ましい。R−IまたはR−IIと触媒水溶液は静置すれば二層に分離するので、それぞれを採取する事は容易である。連続式の向流的接触水和反応装置は二つの方式が採用しうる。その一つは攪拌機付きの反応器と静置分離槽とを交互に必要な段数だけ組み合わせた設備であり、R−Iと触媒水溶液とを向流的に接触反応させる事が出来る。他の一つは連続向流抽出器と類似の装置であって、その装置上部から重液である触媒水溶液を注入し、下部から軽液であるR−Iを注入して、途中二液が充分に接触するようにかきまぜられる。こうして、装置上部からはイソブチレンが除去されたR−IつまりR−IIが排出され、装置下部からは、第3級ブタノールを含有した触媒水溶液が排出される。二液の排出はその比重差を利用して自動的に行なわれ、且つ装置内に滞留するR−Iと触媒水溶液の量比を一定に保つ事が出来る。前者は装置の設計が容易であり、さらに各段階の水和反応温度が変えられる利点があるが、その運転はやや複雑である。一方、後者は設備の設計がやや複雑ではあるが、その運転は一旦その条件を設定すれば容易である。   The counter-current catalytic hydration reaction between the aqueous catalyst solution and R-I is carried out in a facility that can be pressurized because both must be liquid. The catalyst is referred to as a heteropolyacid, and phosphomolybdic acid or phosphotungstic acid is used, but phosphotungstic acid has the longer life and is most preferred for repeated use of the catalyst. The concentration of the catalyst aqueous solution is 30 to 75% by weight, more preferably 40 to 70% by weight. And it is preferable that the quantity ratio of R-I and catalyst aqueous solution to contact is the range of 1: 1 to 1: 5. Both are sufficiently agitated for the purpose of close contact. The reaction temperature is in the range of 30 to 80 ° C, more preferably 40 to 70 ° C. The contact time between RI and the aqueous catalyst solution at each stage is preferably such that the amount of isobutylene and tertiary butanol reach an equilibrium value. The higher the reaction temperature, the shorter the time, and the lower, the longer the time required. It is preferable that the time is 0.5 to 6 hours. Since R-I or R-II and the catalyst aqueous solution are separated into two layers when allowed to stand, it is easy to collect each of them. Two types of continuous countercurrent catalytic hydration reactors can be employed. One of them is equipment in which a reactor equipped with a stirrer and a stationary separation tank are alternately combined in a necessary number of stages, and R-I and an aqueous catalyst solution can be reacted counter-currently. The other is a device similar to a continuous countercurrent extractor, in which a catalyst aqueous solution that is a heavy liquid is injected from the upper part of the apparatus, and RI that is a light liquid is injected from the lower part. Stir to ensure full contact. Thus, R-I from which isobutylene has been removed, that is, R-II, is discharged from the upper part of the apparatus, and an aqueous catalyst solution containing tertiary butanol is discharged from the lower part of the apparatus. The discharge of the two liquids is automatically performed using the difference in specific gravity, and the ratio of the amount of RI and the catalyst aqueous solution staying in the apparatus can be kept constant. The former has the advantage that the design of the apparatus is easy and the hydration reaction temperature of each stage can be changed, but its operation is somewhat complicated. On the other hand, the latter is a little complicated in equipment design, but its operation is easy once the conditions are set.

設備の運転に際しては高濃度の第3級ブタノールを蒸留して残った触媒水溶液には、イソブチレンの水和に消費された水と高濃度の第3級ブタノールに含有されている水とが不足している。触媒水溶液を反復使用するには不足した水を補給する事が必要である。水の補給は触媒水溶液の比重を測定しながら、正確に行なう事が出来る。ちなみに、65重量%のりんタングステン酸の比重は2.22である。   During the operation of the equipment, the aqueous catalyst solution remaining after distillation of the high concentration of tertiary butanol lacks the water consumed for the hydration of isobutylene and the water contained in the high concentration of tertiary butanol. ing. In order to repeatedly use the catalyst aqueous solution, it is necessary to replenish the insufficient water. Water can be replenished accurately while measuring the specific gravity of the catalyst aqueous solution. Incidentally, the specific gravity of 65% by weight of phosphotungstic acid is 2.22.

本発明をさらに明確にするために、具体的な実施例、比較例および参考例を挙げて説明する。ただし、実施例は説明の明確さと理解の容易さに資するために非連続的な方法についてのみ説明するが、これは本発明を限定するものではない。なお、例中、「%」は重量%を表すものとする。   In order to further clarify the present invention, specific examples, comparative examples, and reference examples will be described. However, in order to contribute to clarity of explanation and ease of understanding, the examples will be described only for a discontinuous method, but this does not limit the present invention. In the examples, “%” represents weight%.

(実施例1)
(実施例1−1)
かきまぜ機、温度計、圧力計、液体注入口および底部に排出口の付いた内容積20,000mlのステンレススチール製のオートクレーブにその組成がイソブチレン:42%、1−ブテン:30%、2−ブテン:15%、n−ブタン:7%、イソブタン:2%およびその他:4%であるR−Iを4,338g圧入した。これをかきまぜながら、反応機内の温度を60℃にした。この中にりんタングステン酸9,100g、85%りん酸91gおよび水4,809gからなる触媒水溶液を毎分673.9gの速度で機内の温度を60℃に保ちながら圧入した。その後30分間かきまぜてから、かきまぜ機を停止して30分間静置した。分離した触媒水溶液層だけを注意深く底部から排出して、これを3回使用済みの触媒水溶液として密閉出来る内容積10,000mlの容器に保存した。反応機の中にはR−Iからイソブチレンが1回水和除去されたR−I’と仮称する炭化水素が残されている。これをかきまぜながら、反応機を60℃に保ちつつ、先に調製したのと同じ触媒水溶液を同じ速度で圧入した。その後、同様に30分間かきまぜてから、30分間静置して、下層の触媒水溶液を排出して、これを2回使用済みの触媒水溶液として別の内容積10,000mlの容器に保存した。反応機の中にはR−I’からイソブチレンがさらに1回水和除去されたR−I’’と仮称する炭化水素が残されている。再びこれをかきまぜながら、反応機を40℃に保ちつつ、先に調製したのと同じ触媒水溶液を同じ速度で圧入した。その後、90分かきまぜてから、30分間静置した。下層の触媒水溶液を排出して、これを1回使用済みの触媒水溶液として内容積10,000mlの容器に保存した。反応機内に残された炭化水素はR−IIとして、−10℃に冷却した容器に取出し、その組成の分析に供した。分析の結果はイソブチレン:0.28%、1−ブテン:51%、2−ブテン:26%、n−ブタン:12%、イソブタン:3.6%そしてその他:7%であった。
Example 1
(Example 1-1)
The composition is isobutylene: 42%, 1-butene: 30%, 2-butene in a 20,000 ml stainless steel autoclave with a stirrer, thermometer, pressure gauge, liquid inlet and outlet at the bottom. 4,338 g of R-I, which was 15%, n-butane: 7%, isobutane: 2%, and others: 4%, were injected. While stirring this, the temperature in the reactor was set to 60 ° C. A catalyst aqueous solution consisting of 9,100 g of phosphotungstic acid, 91 g of 85% phosphoric acid and 4,809 g of water was injected into this at a rate of 673.9 g / min while maintaining the temperature inside the apparatus at 60 ° C. After stirring for 30 minutes, the agitator was stopped and allowed to stand for 30 minutes. Only the separated aqueous catalyst solution layer was carefully discharged from the bottom and stored in a container with an internal volume of 10,000 ml that can be sealed as a used aqueous catalyst solution three times. In the reactor, a hydrocarbon temporarily named RI ′ from which isobutylene is dehydrated once from RI is left. While stirring this, while keeping the reactor at 60 ° C., the same aqueous catalyst solution prepared previously was injected at the same rate. Thereafter, the mixture was stirred for 30 minutes in the same manner, and then allowed to stand for 30 minutes. The lower layer catalyst aqueous solution was discharged, and this was stored twice as a used catalyst aqueous solution in another 10,000 ml container. In the reactor, there remains a hydrocarbon temporarily named RI ″ in which isobutylene is further hydrated once from RI ′. While stirring this again, while keeping the reactor at 40 ° C., the same aqueous catalyst solution prepared previously was injected at the same rate. Then, after stirring for 90 minutes, it left still for 30 minutes. The lower layer catalyst aqueous solution was discharged and stored as a used catalyst aqueous solution in a container having an internal volume of 10,000 ml. The hydrocarbon remaining in the reactor was taken out as R-II into a container cooled to −10 ° C. and subjected to analysis of its composition. The results of the analysis were isobutylene: 0.28%, 1-butene: 51%, 2-butene: 26%, n-butane: 12%, isobutane: 3.6%, and others: 7%.

温度計および実効段数が約20段の充填式蒸留塔の付いた内容積15,000mlの硬質ガラス製の蒸留器に保存していた3回使用済みの触媒水溶液および純水1,250gを仕込んだ。蒸留塔の上部には精密温度計、冷却器および還流比が変化されるような装置を取り付けた。また冷却器は真空器につないで、蒸留操作を200ヘクトパスカルの減圧下で確実に実施されるようにした。還流比を1対7にして蒸留を開始して、蒸留塔頂の温度が最初から7℃だけ上昇した点で第3級ブタノールのレシーバーを切り替えた。続いて第二のレシーバーに同じ還流比で蒸留塔頂の温度が59℃になるまでの留分を採取した。但し、第二段階の蒸留では、触媒水溶液の濃度の上昇と共に蒸留器内の温度が上昇したので、適宜純水を補った。最初のレシーバーの第3級ブタノールの濃度は82%であり、約2,500gが得られた。第二のレシーバーの第3級ブタノールの濃度は23%であって約1,100gが得られた。これを希薄第3級ブタノールとして、容器に保存した。蒸留器に残留した触媒水溶液は余分に濃縮されていたので、純水を補充して最初に調製した触媒水溶液と同じ比重に調整して、再生触媒水溶液として容器に保存した。この第3級ブタノール含有量は0.039%であった。   The catalyst aqueous solution used three times and 1,250 g of pure water stored in a 15,000 ml hard glass distiller with a thermometer and a packed distillation column having an effective number of plates of about 20 were charged. . At the top of the distillation column, a precision thermometer, a condenser, and a device for changing the reflux ratio were attached. The cooler was connected to a vacuum chamber to ensure that the distillation operation was performed under a reduced pressure of 200 hectopascals. Distillation was started at a reflux ratio of 1: 7, and the tertiary butanol receiver was switched at the point where the temperature at the top of the distillation column rose by 7 ° C. from the beginning. Subsequently, a fraction from the second receiver until the temperature at the top of the distillation column reached 59 ° C. was collected at the same reflux ratio. However, in the second stage distillation, the temperature in the distiller increased as the concentration of the aqueous catalyst solution increased, so pure water was appropriately supplemented. The concentration of tertiary butanol in the first receiver was 82%, yielding about 2,500 g. The concentration of tertiary butanol in the second receiver was 23%, resulting in about 1,100 g. This was stored in a container as dilute tertiary butanol. Since the catalyst aqueous solution remaining in the distiller was excessively concentrated, it was adjusted to the same specific gravity as the catalyst aqueous solution prepared first by replenishing pure water and stored in a container as a regenerated catalyst aqueous solution. The tertiary butanol content was 0.039%.

(実施例1−2)
実施例1−1で使用した反応機にR−Iを4,338g圧入した。これをかきまぜながら反応機内の温度を60℃にした。ここで、実施例1−1で保存していた2回使用済みの触媒水溶液に純水86gを加えてから、実施例1−1と同様に毎分673.9gの速度で60℃の温度を保ちながら反応機に圧入した。その後30分かきまぜ、30分静置した。触媒水溶液だけを排出して3回使用済みの触媒水溶液として保存した。続いて、反応機内を60℃に保って、実施例1−1の1回使用済み触媒水溶液を同じ速度で圧入してから30分かきまぜ、30分静置した。触媒水溶液だけを排出して2回使用済みの触媒水溶液として保存した。反応機内の温度を40℃に保ちながら、実施例1−1の再生触媒水溶液を実施例1−1と同様に圧入して、その後、60分かきまぜ、30分静置した。触媒水溶液を排出して、1回使用済みの触媒水溶液として保存した。反応機に残されたR−II中のイソブチレン含量は0.32%であった。
(Example 1-2)
4,338 g of R-I was injected into the reactor used in Example 1-1. While stirring this, the temperature in the reactor was set to 60 ° C. Here, 86 g of pure water was added to the twice-used catalyst aqueous solution stored in Example 1-1, and then a temperature of 60 ° C. was applied at a rate of 673.9 g / min as in Example 1-1. While maintaining, it was press-fitted into the reactor. Thereafter, the mixture was stirred for 30 minutes and allowed to stand for 30 minutes. Only the aqueous catalyst solution was discharged and stored as a used aqueous catalyst solution three times. Subsequently, while maintaining the inside of the reactor at 60 ° C., the once-used catalyst aqueous solution of Example 1-1 was injected at the same speed, stirred for 30 minutes, and allowed to stand for 30 minutes. Only the aqueous catalyst solution was discharged and stored as a used aqueous catalyst solution twice. While maintaining the temperature in the reactor at 40 ° C., the regenerated catalyst aqueous solution of Example 1-1 was injected in the same manner as in Example 1-1, and then stirred for 60 minutes and allowed to stand for 30 minutes. The aqueous catalyst solution was discharged and stored as an aqueous catalyst solution once used. The isobutylene content in R-II remaining in the reactor was 0.32%.

ここの3回使用済みの触媒水溶液に実施例1−1の希薄第3級ブタノールおよび純水400gを加えて、実施例1−1の蒸留操作と全く同様にして82%の高濃度第3級ブタノールが約2,900gおよび25%の希薄第3級ブタノールが約1,000g得られた。なお、82%の第3級ブタノール約2,900gは使用したR−Iから得られる理論量にほぼ同じであった。蒸留器に残された触媒水溶液には純水を加えて濃度を調整して、再生触媒水溶液として保存した。なお、この第3級ブタノール含量は0.043%であった。   The diluted aqueous tertiary butanol of Example 1-1 and 400 g of pure water were added to the aqueous catalyst solution used three times here, and the 82% high-concentration tertiary was exactly the same as the distillation operation of Example 1-1. About 2,900 g of butanol and about 1,000 g of 25% dilute tertiary butanol were obtained. In addition, about 2,900 g of 82% tertiary butanol was almost the same as the theoretical amount obtained from R-I used. Pure water was added to the catalyst aqueous solution remaining in the distiller to adjust the concentration, and the solution was stored as a regenerated catalyst aqueous solution. The tertiary butanol content was 0.043%.

(実施例1−3)
実施例1−2と全く同様にして、実施例1−2で得られた2回使用済みの触媒水溶液に純水86gを加えてから、実施例1−2と同じ反応機に仕込まれたR−I中に温度60℃で圧入した。以降、実施例1−2と同じく、1回使用済みおよび再生触媒水溶液を用いて操作を行なった。ここで得られたR−IIのイソブチレンの含有量は0.31%であった。3回使用済みの触媒水溶液に実施例1−2で得られた希薄第3級ブタノールおよび純水500gを加えて実施例1−2と同じ条件で蒸留して、82%の第3級ブタノールが約2,900gと25%の第3級ブタノール約1,000gが得られた。蒸留器に残された触媒水溶液に純水を加えて濃度の調整を行った。この第3級ブタノールの含有量は0.036%であった。なお、さらに実施例1を続けたが、実施例1−3で完全に定常状態になったと認められ、同等の実験結果が得られた。
(Example 1-3)
In exactly the same manner as in Example 1-2, 86 g of pure water was added to the twice-used catalyst aqueous solution obtained in Example 1-2, and then R was charged into the same reactor as in Example 1-2. Press-fit into -I at a temperature of 60 ° C. Thereafter, the same operation as in Example 1-2 was performed using the used once-used and regenerated catalyst aqueous solution. The content of R-II isobutylene obtained here was 0.31%. The diluted aqueous tertiary butanol obtained in Example 1-2 and 500 g of pure water were added to the catalyst aqueous solution used three times and distilled under the same conditions as in Example 1-2. As a result, 82% of tertiary butanol was obtained. About 2,900 grams and about 1,000 grams of 25% tertiary butanol were obtained. The concentration was adjusted by adding pure water to the catalyst aqueous solution remaining in the distiller. The tertiary butanol content was 0.036%. In addition, although Example 1 was further continued, it was recognized that it was in a steady state in Example 1-3, and an equivalent experimental result was obtained.

(比較例1)
実施例1と同じ方法で得られた3回使用済みの触媒水溶液を実施例1で使用した蒸留器に仕込み、同じ条件で還流比1対0、つまり、還流しないで蒸留したところ、触媒水溶液中の第3級ブタノールの含有量を0.05%以下に抑えるには大量の留出量が必要であり、蒸留途中で蒸留器にしばしば純水を補充しなければならなかった。ここで得られた第3級ブタノールの濃度は31%であり、高濃度の第3級ブタノールを得るには再度の蒸留が必要であった。
(Comparative Example 1)
The aqueous solution of the catalyst used three times obtained in the same manner as in Example 1 was charged into the distiller used in Example 1 and distilled under the same conditions at a reflux ratio of 1 to 0, that is, distilled without reflux. In order to keep the content of the tertiary butanol to 0.05% or less, a large amount of distillate was required, and it was often necessary to replenish the distiller with pure water during the distillation. The concentration of the tertiary butanol obtained here was 31%, and a second distillation was required to obtain a high concentration of tertiary butanol.

(参考例1)
実施例1−1で使用した3段階の触媒水溶液はそれぞれ新しく調製したものであって、当然第3級ブタノールは含有されていない。故にこれを本発明の参考例として考える事が出来る。なぜなら、本発明の課題の一つは第3級ブタノールを含有している触媒水溶液から、効率的に反復使用可能な触媒水溶液を再生する事であり、実施例1の各実施例の成果はほぼ同等であり、実施例1の方法が本発明の課題解決の手段として適切である事を示している。
(Reference Example 1)
Each of the three-stage aqueous catalyst solutions used in Example 1-1 was newly prepared and naturally does not contain tertiary butanol. Therefore, this can be considered as a reference example of the present invention. This is because one of the problems of the present invention is to regenerate an aqueous catalyst solution that can be used repeatedly and efficiently from an aqueous catalyst solution containing tertiary butanol. This shows that the method of Example 1 is suitable as a means for solving the problems of the present invention.

向流的接触水和反応の設備およびそれに続いた直列的に配置された二個の連続蒸留器の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a countercurrent catalytic hydration reaction facility followed by two serial stills arranged in series.

Claims (8)

モリブデンまたはタングステンを縮合配位元素とするヘテロポリ酸水溶液を水和触媒として使用した上で、触媒水溶液を加圧、加熱下、向流的に複数段階で、少なくともイソブチレンと1−ブテンとを含有する炭化水素類と接触反応させて得られる第3級ブタノールを含有する触媒水溶液から、直列的に配置された二個の連続蒸留器を使用することによって、高濃度の第3級ブタノールを取得すると同時に、第3級ブタノールを事実上完全に蒸留除去した触媒水溶液を反復使用する事を特徴とする第3級ブタノールの製造方法。 A heteropolyacid aqueous solution containing molybdenum or tungsten as a condensed coordination element is used as a hydration catalyst, and the catalyst aqueous solution contains at least isobutylene and 1-butene in multiple stages countercurrently under pressure and heating. At the same time as obtaining a high concentration of tertiary butanol from an aqueous catalyst solution containing tertiary butanol obtained by catalytic reaction with hydrocarbons , using two continuous distillers arranged in series the method of tertiary butanol, characterized in that repeated use of the catalyst solution with tertiary butanol was virtually completely distilled off. 事実上完全に第3級ブタノールが蒸留除去されて、反復使用する触媒水溶液の第3級ブタノールの含有量が0.2ないし0.01重量%である請求項1に記載の第3級ブタノールの製造方法。 And virtually completely tertiary butanol is distilled off, the content of tertiary butanol aqueous catalyst solution to be repeated use of tertiary butanol according to claim 1 which is 0.2 to 0.01 wt% Production method. ヘテロポリ酸がりんモリブデン酸またはりんタングステン酸である請求項1に記載の第3級ブタノールの製造方法。   The method for producing tertiary butanol according to claim 1, wherein the heteropolyacid is phosphomolybdic acid or phosphotungstic acid. 少なくともイソブチレンと1−ブテンとを含有する炭化水素類がナフサの分解反応の生成物から分離された炭素数が4である炭化水素群から1,3−ブタジエンを選択的に回収除去した残渣である請求項1に記載の第3級ブタノールの製造方法。   A hydrocarbon containing at least isobutylene and 1-butene is a residue obtained by selectively recovering and removing 1,3-butadiene from a hydrocarbon group having 4 carbon atoms separated from the product of the decomposition reaction of naphtha. The method for producing tertiary butanol according to claim 1. 触媒水溶液と少なくともイソブチレンと1−ブテンとを含有する炭化水素類との接触反応温度が30ないし80℃である請求項1に記載の第3級ブタノールの製造方法。   The method for producing tertiary butanol according to claim 1, wherein the catalytic reaction temperature between the aqueous catalyst solution and a hydrocarbon containing at least isobutylene and 1-butene is 30 to 80 ° C. 向流的な複数段階の接触反応が少なくとも実効3段階である請求項1に記載の第3級ブタノールの製造方法。   The method for producing tertiary butanol according to claim 1, wherein the countercurrent multistage catalytic reaction is at least effective in three stages. 3級ブタノールの蒸留操作を100ないし500ヘクトパスカルの減圧下で行なう請求項1に記載の第3級ブタノールの製造方法。   The method for producing tertiary butanol according to claim 1, wherein the distillation operation of tertiary butanol is performed under reduced pressure of 100 to 500 hectopascals. 少なくともイソブチレンと1−ブテンとを含有する炭化水素類から反復使用した触媒水溶液によってイソブチレンを水和して第3級ブタノールとして分離除去した炭化水素残渣に含有されるイソブチレン量が1−ブテン100重量部に対して1.5ないし0.2重量部である事を特徴とする請求項1に記載の第3級ブタノールの製造方法。   The amount of isobutylene contained in the hydrocarbon residue obtained by separating and removing isobutylene as tertiary butanol by hydrating isobutylene with a catalytic aqueous solution repeatedly used from hydrocarbons containing at least isobutylene and 1-butene is 100 parts by weight of 1-butene. The method for producing tertiary butanol according to claim 1, characterized in that the amount is 1.5 to 0.2 parts by weight based on the weight.
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