JP4936556B2 - 芳香族カーボネートの工業的製造法 - Google Patents
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Description
本発明に到達した。すなわち、本発明は、
1. 環状カーボネートと芳香族モノヒドロキシ化合物から芳香族カーボネートを連続的
に製造する方法であって、
(I)環状カーボネートと脂肪族1価アルコールとを触媒が存在する連続多段蒸留塔T0
内に連続的に供給し、該塔内で反応と蒸留を同時に行い、生成するジアルキルカーボネー
トを含む低沸点反応混合物を塔上部よりガス状で連続的に抜出し、ジオール類を含む高沸
点反応混合物を塔下部より液状で連続的に抜出す反応蒸留方式によって、ジアルキルカー
ボネートとジオール類を連続的に製造する工程(I)と、
(II)該ジアルキルカーボネートと芳香族モノヒドロキシ化合物とを原料とし、この原
料を触媒が存在する第1連続多段蒸留塔内に連続的に供給し、該第1塔内で反応と蒸留を
同時に行い、生成するアルコール類を含む第1塔低沸点反応混合物を該第1塔上部よりガ
ス状で連続的に抜出し、生成するアルキルアリールカーボネート類を含む第1塔高沸点反
応混合物を該第1塔下部より液状で連続的に抜出し、芳香族カーボネートを連続的に製造
する工程(II)と、を含み、
(a)該連続多段蒸留塔T0が、長さL0(cm)、内径D0(cm)の円筒形の胴部を
有し、内部に段数n0をもつインターナルを有する構造をしており、塔頂部又はそれに近
い塔の上部に内径d01(cm)のガス抜出し口、塔底部又はそれに近い塔の下部に内径
d02(cm)の液抜出し口、該ガス抜出し口より下部であって塔の上部及び/又は中間
部に1つ以上の第1の導入口、該液抜出し口より上部であって塔の中間部及び/又は下部
に1つ以上の第2の導入口を有するものであって、L0、D0、L0/D0、n0、D0
/d01、D0/d02 が、それぞれ式(1)〜(6)を満足するものであり、
2100 ≦ L0 ≦ 8000 式(1)
180 ≦ D0 ≦ 2000 式(2)
4 ≦ L0/D0 ≦ 40 式(3)
10 ≦ n0 ≦ 120 式(4)
3 ≦ D0/d01 ≦ 20 式(5)
5 ≦ D0/d02 ≦ 30 式(6)
(b)該第1連続多段蒸留塔が、長さL1(cm)、内径D1(cm)の円筒形の胴部を
有し、内部に段数n1をもつインターナルを有する構造をしており、塔頂部又はそれに近
い塔の上部に内径d11(cm)のガス抜出し口、塔底部又はそれに近い塔の下部に内径
d12(cm)の液抜出し口、該ガス抜出し口より下部であって塔の上部及び/又は中間
部に1つ以上の第3の導入口、該液抜出し口より上部であって塔の中間部及び/又は下部
に1つ以上の第4の導入口を有するものであって、L1、D1、L1/D1、n1、D1
/d11、D1/d12 がそれぞれ式(7)〜(12)を満足するものである、
1500 ≦ L1 ≦ 8000 式(7)
100 ≦ D1 ≦ 2000 式(8)
2 ≦ L1/D1 ≦ 40 式(9)
20 ≦ n1 ≦ 120 式(10)
5 ≦ D1/d11 ≦ 30 式(11)
3 ≦ D1/d12 ≦ 20 式(12)
ことを特徴とする芳香族カーボネートの工業的製造法、
2. 製造される芳香族カーボネートが1時間あたり1トン以上であることを特徴とする
前項1に記載の方法、
3. 工程(I)で用いられる該連続多段蒸留塔T0の該d01と該d02が式(13)
を満足することを特徴とする前項1又は2に記載の方法:
1 ≦ d01/d02 ≦ 5 式(13)
、
4. 該連続多段蒸留塔T0のL0、D0、L0/D0、n0、D0/d01、D0/d
02 がそれぞれ、 2300≦L0≦6000、 200≦D0≦1000、 5≦L
0/D0≦30、 30≦n0≦100、 4≦D0/d01≦15、 7≦D0/d0
2≦25であることを特徴とする前項1〜3のうち何れいずれか一項に記載の方法、
5. 該連続多段蒸留塔T0のL0、D0、L0/D0、n0、D0/d01、D0/d
02 がそれぞれ、 2500≦L0≦5000、 210≦D0≦800、 7≦L0
/D0≦20、 40≦n0≦90、 5≦D0/d01≦13、 9≦D0/d02≦
20であることを特徴とする前項1〜4のうち何れいずれか一項に記載の方法、
6. 該連続多段蒸留塔T0が、該インターナルとしてトレイ及び/又は充填物を有する
蒸留塔であることを特徴とする前項1〜5のうち何れいずれか一項に記載の方法、
7. 該連続多段蒸留塔T0が、該インターナルとしてトレイを有する棚段式蒸留塔であ
ることを特徴とする前項6記載の方法、
8. 該連続多段蒸留塔T0の該トレイが多孔板部とダウンカマー部を有する多孔板トレ
イであることを特徴とする前項6又は7記載の方法、
9. 該連続多段蒸留塔T0の該多孔板トレイが該多孔板部の面積1m2あたり100〜
1000個の孔を有するものであることを特徴とする前項8記載の方法、
10. 該連続多段蒸留塔T0の該多孔板トレイの孔1個あたりの断面積が0.5〜5c
m2であることを特徴とする前項8又は9記載の方法、
11. 該連続多段蒸留塔T0の該多孔板トレイの開口比が1.5〜15%の範囲である
ことを特徴とする前項8〜10のうち何れか一項に記載の方法、
12. 工程(II)で用いられる該第1連続多段蒸留塔の該d11と該d12が式(1
4)を満足することを特徴とする前項1〜11のうち何れか一項に記載の方法:
1 ≦ d12/d11 ≦ 5 式(14)、
13. 工程(II)で用いられる該第1連続多段蒸留塔のL1、D1、L1/D1、n
1、D1/d11、D1/d12 がそれぞれ、2000≦L1≦6000、 150≦
D1≦1000、 3≦L1/D1≦30、 30≦n1≦100、 8≦D1/d11
≦25、 5≦D1/d12≦18であることを特徴とする前項1ないし12のうち何れ
か一項に記載の方法、
14. 該第1連続多段蒸留塔のL1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/
d12 がそれぞれ、2500≦L1≦5000、 200≦D1≦800、 5≦L1
/D1≦15、 40≦n1≦90、 10≦D1/d11≦25、 7≦D1/d12
≦15であることを特徴とする前項1ないし13のうち何れか一項に記載の方法、
15. 該第1連続多段蒸留塔が、それぞれ該インターナルとしてトレイ及び/又は充填
物を有する蒸留塔であることを特徴とする前項1ないし14のうち何れか一項に記載の方
法、
16. 該第1連続多段蒸留塔が、該インターナルとしてトレイを有する棚段式蒸留塔で
あることを特徴とする前項15記載の方法、
17. 該第1連続多段蒸留塔の該トレイそれぞれが、多孔板部とダウンカマー部を有す
る多孔板トレイであることを特徴とする前項15又は16記載の方法、
18. 該第1連続多段蒸留塔の該多孔板トレイが該多孔板部の面積1m2あたり100
〜1000個の孔を有するものであることを特徴とする前項17記載の方法、
19. 該第1連続多段蒸留塔の該多孔板トレイの孔1個あたりの断面積が0.5〜5c
m2であることを特徴とする前項17又は18記載の方法、
を提供する。
20. ハロゲン含有量が0.1ppm以下である芳香族カーボネートを製造することを特徴とする前項1〜19のいずれか一項に記載の方法、
を提供する。
本発明では、先ず、環状カーボネートと脂肪族1価アルコール類とから、ジアルキルカーボネートとジオール類を工業的規模で連続的に製造する工程(I)が行われる。工程(I)の反応は、下記式で表わされる可逆的なエステル交換反応である。
リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属類;
アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水素化物、水酸化物、アルコキシド化物類、アリーロキシド化物類、アミド化物類等の塩基性化合物類;
アルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩類、重炭酸塩類、有機酸塩類等の塩基性化合物類;
トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、ベンジルジエチルアミン等の3級アミン類;
N−アルキルピロール、N−アルキルインドール、オキサゾール、N−アルキルイミダゾール、N−アルキルピラゾール、オキサジアゾール、ピリジン、アルキルピリジン、キノリン、アルキルキノリン、イソキノリン、アルキルイソキノリン、アクリジン、アルキルアクリジン、フェナントロリン、アルキルフェナントロリン、ピリミジン、アルキルピリミジン、ピラジン、アルキルピラジン、トリアジン、アルキルトリアジン等の含窒素複素芳香族化合物類;
ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジアザビシクロノネン(DBN)等の環状アミジン類;
酸化タリウム、ハロゲン化タリウム、水酸化タリウム、炭酸タリウム、硝酸タリウム、硫酸タリウム、タリウムの有機酸塩類等のタリウム化合物類;
トリブチルメトキシ錫、トリブチルエトキシ錫、ジブチルジメトキシ錫、ジエチルジエトキシ錫、ジブチルジエトキシ錫、ジブチルフェノキシ錫、ジフェニルメトキシ錫、酢酸ジブチル錫、塩化トリブチル錫、2−エチルヘキサン酸錫等の錫化合物類;
ジメトキシ亜鉛、ジエトキシ亜鉛、エチレンジオキシ亜鉛、ジブトキシ亜鉛等の亜鉛化合物類;
アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリブトキシド等のアルミニウム化合物類;
テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン、ジクロロジメトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、酢酸チタン、チタンアセチルアセトナート等のチタン化合物類;
トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリブチルメチルホスホニウムハライド、トリオクチルブチルホスホニウムハライド、トリフェニルメチルホスホニウムハライド等のリン化合物類;
ハロゲン化ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトナート、ジルコニウムアルコキシド、酢酸ジルコニウム等のジルコニウム化合物類;
鉛及び鉛を含む化合物類、例えば、PbO、PbO2、Pb3O4などの酸化鉛類;
PbS、Pb2S3、PbS2などの硫化鉛類;
Pb(OH)2、Pb3O2(OH)2、Pb2[PbO2(OH)2]、Pb2O(OH)2などの水酸化鉛類;
Na2PbO2、K2PbO2、NaHPbO2、KHPbO2などの亜ナマリ酸塩類;
Na2PbO3、Na2H2PbO4、K2PbO3、K2[Pb(OH)6]、K4PbO4、Ca2PbO4、CaPbO3などの鉛酸塩類;
PbCO3、2PbCO3・Pb(OH)2などの鉛の炭酸塩及びその塩基性塩類;
Pb(OCH3)2、(CH3O)Pb(OPh)、Pb(OPh)2などのアルコキシ鉛類、アリールオキシ鉛類;
Pb(OCOCH3)2、Pb(OCOCH3)4、Pb(OCOCH3)2・PbO・3H2Oなどの有機酸の鉛塩及びその炭酸塩や塩基性塩類;
Bu4Pb、Ph4Pb、Bu3PbCl、Ph3PbBr、Ph3Pb(又はPh6Pb2)、Bu3PbOH、Ph2PbOなどの有機鉛化合物類(Buはブチル基、Phはフェニル基を示す);
Pb−Na、Pb−Ca、Pb−Ba、Pb−Sn、Pb−Sbなどの鉛の合金類;
ホウエン鉱、センアエン鉱などの鉛鉱物類、及びこれらの鉛化合物の水和物類;
が挙げられる。
2100 ≦ L0 ≦ 8000 式(1)
180 ≦ D0 ≦ 2000 式(2)
4 ≦ L0/D0 ≦ 40 式(3)
10 ≦ n0 ≦ 120 式(4)
3 ≦ D0/d01 ≦ 20 式(5)
5 ≦ D0/d02 ≦ 30 式(6)。
なお、本発明で用いる用語「塔頂部又はそれに近い塔の上部」とは、塔頂部から下方に約0.25L0までの部分を意味し、用語「塔底部又はそれに近い塔の下部」とは、塔底部から上方に約0.25L0までの部分を意味する(第1連続多段蒸留塔においては、0.25L1である。)。
1 ≦ d01/d02 ≦ 5 式(7)。
R2OCOOR2
ここで、R2は前記のとおりである。
Ar3OH
ここで、Ar3は炭素数5〜30の芳香族基を表す。このようなAr3を有する芳香族モノヒドロキシ化合物としては、例えば、フェノール、クレゾール(各異性体)、キシレノール(各異性体)、トリメチルフェノール(各異性体)、テトラメチルフェノール(各異性体)、エチルフェノール(各異性体)、プロピルフェノール(各異性体)、ブチルフェノール(各異性体)、ジエチルフェノール(各異性体)、メチルエチルフェノール(各異性体)、メチルプロピルフェノール(各異性体)、ジプロピルフェノール(各異性体)、メチルブチルフェノール(各異性体)、ペンチルフェノール(各異性体)、ヘキシルフェノール(各異性体)、シクロヘキシルフェノール(各異性体)等の各種アルキルフェノール類;メトキシフェノール(各異性体)、エトキシフェノール(各異性体)等の各種アルコキシフェノール類;フェニルプロピルフェノール(各異性体)等のアリールアルキルフェノール類;ナフトール(各異性体)及び各種置換ナフトール類;ヒドロキシピリジン(各異性体)、ヒドロキシクマリン(各異性体)、ヒドロキシキノリン(各異性体)等のヘテロ芳香族モノヒドロキシ化合物類等が用いられる。これらの芳香族モノヒドロキシ化合物は、1種又はそれ以上の混合物として用いることができる。
<鉛化合物>PbO、PbO2、Pb3O4等の酸化鉛類;
PbS、Pb2S等の硫化鉛類;
Pb(OH)2、Pb2O2(OH)2等の水酸化鉛類;
Na2PbO2、K2PbO2、NaHPbO2、KHPbO2等の亜ナマリ酸塩類;
Na2PbO3、Na2H2PbO4、K2PbO3、K2[Pb(OH)6]、K4PbO4、Ca2PbO4、CaPbO3等の鉛酸塩類;
PbCO3、2PbCO3・Pb(OH)2等の鉛の炭酸塩及びその塩基性塩類;
Pb(OCOCH3)2、Pb(OCOCH3)4、Pb(OCOCH3)2・PbO・3H2O等の有機酸の鉛塩及びその炭酸塩や塩基性塩類;
Bu4Pb、Ph4Pb、Bu3PbCl、Ph3PbBr、Ph3Pb(又はPh6Pb2)、Bu3PbOH、Ph3PbO等の有機鉛化合物類(Buはブチル基、Phはフェニル基を示す。);
Pb(OCH3)2、(CH3O)Pb(OPh)、Pb(OPh)2等のアルコキシ鉛類、アリールオキシ鉛類;
Pb−Na、Pb−Ca、Pb−Ba、Pb−Sn、Pb−Sb等の鉛の合金類;
ホウエン鉱、センアエン鉱等の鉛鉱物類、及びこれらの鉛化合物の水和物;
<銅族金属の化合物>CuCl、CuCl2、CuBr、CuBr2、CuI、CuI2、Cu(OAc)2、Cu(acac)2、オレフイン酸銅、Bu2Cu、(CH3O)2Cu、AgNO3、AgBr、ピクリン酸銀、AgC6H6ClO4、[AuC≡C−C(CH3)3]n、[Cu(C7H8)Cl]4等の銅族金属の塩及び錯体(acacはアセチルアセトンキレート配位子を表す。);
<アルカリ金属の錯体>Li(acac)、LiN(C4H9)2等のアルカリ金属の錯体;
<亜鉛の錯体>Zn(acac)2等の亜鉛の錯体;
<カドミウムの錯体>Cd(acac)2等のカドミウムの錯体;
<鉄族金属の化合物>Fe(C10H8)(CO)5、Fe(CO)5、Fe(C4H6)(CO)3、Co(メシチレン)2(PEt2Ph)2、CoC5F5(CO)7、Ni−π−C5H5NO、フェロセン等の鉄族金属の錯体;
<ジルコニウム錯体>Zr(acac)4,ジルコノセン等のジルコニウムの錯体;
<ルイス酸類化合物>AlX3、TiX3,TiX4、VOX3、VX5、ZnX2、FeX3、SnX4 (ここでXはハロゲン、アセトキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基である。)等のルイス酸及びルイス酸を発生する遷移金属化合物;
<有機スズ化合物>(CH3)3SnOCOCH3、(C2H5)3SnOCOC6H5、Bu3SnOCOCH3、Ph3SnOCOCH3、Bu2Sn(OCOCH3)2、Bu2Sn(OCOC11H23)2、Ph3SnOCH3、(C2H5)3SnOPh、Bu2Sn(OCH3)2、Bu2Sn(OC2H5)2、Bu2Sn(OPh)2、Ph2Sn(OCH3)2、(C2H5)3SnOH、Ph3SnOH、Bu2SnO、(C8H17)2SnO、Bu2SnCl2、BuSnO(OH)等の有機スズ化合物;
等の金属含有化合物が触媒として用いられる。これらの触媒は多段蒸留塔内に固定された固体触媒であってもいいし、反応系に溶解する可溶性触媒であってもよい。
1500 ≦ L1 ≦ 8000 式(7)
100 ≦ D1 ≦ 2000 式(8)
2 ≦ L1/D1 ≦ 40 式(9)
20 ≦ n1 ≦ 120 式(10)
5 ≦ D1/d11 ≦ 30 式(11)
3 ≦ D1/d12 ≦ 20 式(12)。
1≦d12/d11≦5 式(14)。
ハロゲンはイオンクロマト法で測定された。
(1)ジメチルカーボネートとエチレングリコールを連続的に製造する工程(I)
<連続多段蒸留塔T0>
図1に示されるようなL0=3300cm、D0=300cm、L0/D0=11、n0=60、D0/d01=7.5、D0/d02=12 である連続多段蒸留塔を用いた。なお、この実施例では、インターナルとして、多孔板部の孔1個あたりの断面積=約1.3cm2、孔数=約180〜320個/m2を有する多孔板トレイを用いた。
<反応蒸留>
液状のエチレンカーボネート3.27トン/hrが下から55段目に設置された導入口(3−a)から蒸留塔T0に連続的に導入された。ガス状のメタノール(ジメチルカーボネートを8.96質量%含む)3.238トン/hrと液状のメタノール(ジメチルカーボネートを6.66質量%含む)7.489トン/hrが、下から31段目に設置された導入口(3−b及び3−c)から蒸留塔T0に連続的に導入された。蒸留塔T0に導入された原料のモル比は、メタノール/エチレンカーボネート=8.36であった。
触媒はKOH(48質量%の水溶液)2.5トンにエチレングリコール4.8トンを加え、約130℃に加熱し、徐々に減圧にし、約1300Paで約3時間加熱処理し、均一溶液にしたものを用いた。この触媒溶液を、下から54段目に設けられた導入口(3−e)から、蒸留塔T0に連続的に導入した(K濃度:供給エチレンカーボネートに対して0.1質量%)。塔底部の温度が98℃で、塔頂部の圧力が約1.118×105Pa、還流比が0.42の条件下で連続的に反応蒸留が行われた。
<第1連続多段蒸留塔101>
図2に示されるようなL1=3300cm、D1=500cm、L1/D1=6.6、n1=80、D1/d11=17、D1/d12=9(図面の符号に合わせました。ご確認下さい。)である連続多段蒸留塔を用いた。なお、この実施例では、インターナルとして、孔1個あたりの断面積=約1.5cm2、孔数=約250個/m2 を有する多孔板トレイを用いた。
<反応蒸留>
フェノール/ジメチルカーボネート=1.9(重量比)からなる原料1を第1連続多段蒸留塔101(図3)の上部導入口11から液状で50トン/hrの流量で連続的に導入した。一方、ジメチルカーボネート/フェノール=3.6(重量比)からなる原料2を第1連続多段蒸留塔101の下部導入口12からガス状で50トン/hrの流量で連続的に導入した。第1連続多段蒸留塔101に導入された原料のモル比は、ジメチルカーボネート/フェノール=1.35であった。この原料にはハロゲンは実質的に含まれていなかった(イオンクロマトグラフィーでの検出限界外で1ppb以下)。触媒はPb(OPh)2として、反応液中に約100ppmとなるように第1連続多段蒸留塔101の上部導入口11から導入された。第1連続多段蒸留塔101では塔底部の温度が225℃で、塔頂部の圧力が7×105Pa、還流比が0の条件下で連続的に反応蒸留が行われた。メチルアルコール、ジメチルカーボネート、フェノール等を含む第1塔低沸点反応混合物を第1塔の塔頂部13よりガス状で連続的に抜き出し、熱交換器14を経て、抜出し口16から34トン/hrの流量で抜出した。一方、メチルフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、フェノール、ジフェニルカーボネート、触媒等を含む第1塔高沸点反応混合物を第1塔底部17を経て20より液状で連続的に抜き出した。
この条件で長期間の連続運転を行った。500時間後、2000時間後、4000時間後、5000時間後、6000時間後のメチルフェニルカーボネートの生産量は1時間あたり12.012トン、12.013トン、12.012トン、12.013トン、12.012トンであり、ジフェニルカーボネートの生産量は、1時間あたり0.53トン、0.528トン、0.529トン、0.528トン、0.528トンであり、選択率は98%、98%、98%、98%、98%、であり、非常に安定していた。また、製造された芳香族カーボネートには、ハロゲンは実質的に含まれていなかった(1ppb以下)。
なお、第1連続多段蒸留塔の塔頂部13を経て16より液状で連続的に抜き出されているメチルアルコール、ジメチルカーボネート、フェノール等を含む第1塔低沸点反応混合物は、フェノール等を除去した後、工程(I)の原料メタノールとして用いられた。
(1)ジメチルカーボネートとエチレングリコールを連続的に製造する工程(I)
実施例1と同じ連続多段蒸留塔を用いて、下記の条件で反応蒸留を行った。
液状のエチレンカーボネート2.61トン/hrが下から55段目に設置された導入口(3−a)から蒸留塔に連続的に導入された。ガス状のメタノール(ジメチルカーボネートを2.41質量%含む)4.233トン/hrと液状のメタノール(ジメチルカーボネートを1.46質量%含む)4.227トン/hrが、下から31段目に設置された導入口(3−b及び3−c)から蒸留塔に連続的に導入された。蒸留塔に導入された原料のモル比は、メタノール/エチレンカーボネート=8.73であった。触媒は実施例1と同様にして、蒸留塔に連続的に供給された。塔底部の温度が93℃で、塔頂部の圧力が約1.046×105Pa、還流比が0.48の条件下で連続的に反応蒸留が行われた。
実施例1と同じ装置を用いて、下記の条件で反応蒸留を行った。
フェノール/ジメチルカーボネート=1.1(重量比)からなる原料1を第1連続多段蒸留塔101(図3)の上部導入口11から液状で40トン/hrの流量で連続的に導入した。一方、ジメチルカーボネート/フェノール=3.9(重量比)からなる原料2を第1連続多段蒸留塔101の下部導入口12からガス状で43トン/hrの流量で連続的に導入した。第1連続多段蒸留塔101に導入された原料のモル比は、ジメチルカーボネート/フェノール=1.87であった。この原料にはハロゲンは実質的に含まれていなかった(イオンクロマトグラフィーでの検出限界外で1ppb以下)。触媒はPb(OPh)2として、反応液中に約250ppmとなるように第1連続多段蒸留塔101の上部導入口11から導入された。第1連続多段蒸留塔101では塔底部の温度が235℃で、塔頂部の圧力が9×105Pa、還流比が0の条件下で連続的に反応蒸留が行われた。メチルアルコール、ジメチルカーボネート、フェノール等を含む第1塔低沸点反応混合物を第1塔の塔頂部13よりガス状で連続的に抜き出し、熱交換器14を経て、抜出し口16から43トン/hrの流量で抜出した。一方、メチルフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、フェノール、ジフェニルカーボネート、触媒等を含む第1塔高沸点反応混合物を第1塔底部17を経て20より液状で連続的に抜き出した。
この条件で長期間の連続運転を行った。500時間後、2000時間後、4000時間後、5000時間後、6000時間後のメチルフェニルカーボネートの生産量は1時間あたり8.28トン、8.28トン、8.29トン、8.28トン、8.28トンであり、ジフェニルカーボネートの生産量は、1時間あたり0.4トン、0.41トン、0.41トン、0.4トン、0.4トンであり、選択率は97%、98%、97%、97%、98%、であり、非常に安定していた。また、製造された芳香族カーボネートには、ハロゲンは実質的に含まれていなかった(1ppb以下)。
なお、第1連続多段蒸留塔の塔頂部13を経て16より液状で連続的に抜き出されているメチルアルコール、ジメチルカーボネート、フェノール等を含む第1塔低沸点反応混合物は、フェノール等を除去した後、工程(I)の原料メタノールとして用いられた。
(1)ジメチルカーボネートとエチレングリコールを連続的に製造する工程(I)
図1に示されるようなL0=3300cm、D0=300cm、L0/D0=11、n0=60、D0/d01=7.5、D0/d02=12 である連続多段蒸留塔を用いた。なお、この実施例では、インターナルとして、多孔板部の孔1個あたりの断面積=約1.3cm2、孔数=約220〜340個/m2を有する多孔板トレイを用いた。
液状のエチレンカーボネート3.773トン/hrが下から55段目に設置された導入口(3−a)から蒸留塔に連続的に導入された。ガス状のメタノール(ジメチルカーボネートを8.97質量%含む)3.736トン/hrと液状のメタノール(ジメチルカーボネートを6.65質量%含む)8.641トン/hrが、下から31段目に設置された導入口(3−b及び3−c)から蒸留塔に連続的に導入された。蒸留塔に導入された原料のモル比は、メタノール/エチレンカーボネート=8.73であった。触媒は実施例1と同様にして、蒸留塔に連続的に供給された。塔底部の温度が98℃で、塔頂部の圧力が約1.118×105Pa、還流比が0.42の条件下で連続的に反応蒸留が行われた。
実施例1と同じ装置を用いて、下記の条件で反応蒸留を行った。
フェノール/ジメチルカーボネート=1.7(重量比)からなる原料1を第1連続多段蒸留塔101の上部導入口11から液状で86トン/hrの流量で連続的に導入した。一方、ジメチルカーボネート/フェノール=3.5(重量比)からなる原料2を第1連続多段蒸留塔101の下部導入口12からガス状で90トン/hrの流量で連続的に導入した。第1連続多段蒸留塔101に導入された原料のモル比は、ジメチルカーボネート/フェノール=1.44であった。この原料にはハロゲンは実質的に含まれていなかった(イオンクロマトグラフィーでの検出限界外で1ppb以下)。触媒はPb(OPh)2として、反応液中に約150ppmとなるように第1連続多段蒸留塔101の上部導入口11から導入された。第1連続多段蒸留塔101では塔底部の温度が220℃で、塔頂部の圧力が8×105Pa、還流比が0の条件下で連続的に反応蒸留が行われた。メチルアルコール、ジメチルカーボネート、フェノール等を含む第1塔低沸点反応混合物を第1塔の塔頂部13よりガス状で連続的に抜き出し、熱交換器14を経て、抜出し口16から82トン/hrの流量で抜出した。一方、メチルフェニルカーボネート、ジメチルカーボネート、フェノール、ジフェニルカーボネート、触媒等を含む第1塔高沸点反応混合物を第1塔底部17を経て20より液状で連続的に抜き出した。
この条件で長期間の連続運転を行った。500時間後、2000時間後、4000時間後、5000時間後、6000時間後のメチルフェニルカーボネートの生産量は1時間あたり15.04トン、15.04トン、15.05トン、15.05トン、15.04トンであり、ジフェニルカーボネートの生産量は、1時間あたり0.47トン、0.47トン、0.48トン、0.48トン、0.47トンであり、選択率は97%、97%、98%、98%、97%、であり、非常に安定していた。また、製造された芳香族カーボネートには、ハロゲンは実質的に含まれていなかった(1ppb以下)。
なお、第1連続多段蒸留塔の塔頂部13を経て16より液状で連続的に抜き出されているメチルアルコール、ジメチルカーボネート、フェノール等を含む第1塔低沸点反応混合物は、フェノール等を除去した後、工程(I)の原料メタノールとして用いられた。
Claims (20)
- 環状カーボネートと芳香族モノヒドロキシ化合物から芳香族カーボネートを連続的に製
造する方法であって、
(I)環状カーボネートと脂肪族1価アルコールとを触媒が存在する連続多段蒸留塔T0内に連続的に供給し、該塔内で反応と蒸留を同時に行い、生成するジアルキルカーボネートを含む低沸点反応混合物を塔上部よりガス状で連続的に抜出し、ジオール類を含む高沸点反応混合物を塔下部より液状で連続的に抜出す反応蒸留方式によって、ジアルキルカーボネートとジオール類を連続的に製造する工程(I)と、
(II)該ジアルキルカーボネートと芳香族モノヒドロキシ化合物とを原料とし、この原料を触媒が存在する第1連続多段蒸留塔内に連続的に供給し、該第1塔内で反応と蒸留を同時に行い、生成するアルコール類を含む第1塔低沸点反応混合物を該第1塔上部よりガス状で連続的に抜出し、生成するアルキルアリールカーボネート類を含む第1塔高沸点反応混合物を該第1塔下部より液状で連続的に抜出し、芳香族カーボネートを連続的に製造する工程(II)と、を含み、
(a)該連続多段蒸留塔T0が、長さL0(cm)、内径D0(cm)の円筒形の胴部を有し、内部に段数n0をもつインターナルを有する構造をしており、塔頂部又はそれに近い塔の上部に内径d01(cm)のガス抜出し口、塔底部又はそれに近い塔の下部に内径d02(cm)の液抜出し口、該ガス抜出し口より下部であって塔の上部及び/又は中間部に1つ以上の第1の導入口、該液抜出し口より上部であって塔の中間部及び/又は下部に1つ以上の第2の導入口を有するものであって、L0、D0、L0/D0、n0、D0/d01、D0/d02 が、それぞれ式(1)〜(6)を満足するものであり、
2100 ≦ L0 ≦ 8000 式(1)
180 ≦ D0 ≦ 2000 式(2)
4 ≦ L0/D0 ≦ 40 式(3)
10 ≦ n0 ≦ 120 式(4)
3 ≦ D0/d01 ≦ 20 式(5)
5 ≦ D0/d02 ≦ 30 式(6)
(b)該第1連続多段蒸留塔が、長さL1(cm)、内径D1(cm)の円筒形の胴部を有し、内部に段数n1をもつインターナルを有する構造をしており、塔頂部又はそれに近い塔の上部に内径d11(cm)のガス抜出し口、塔底部又はそれに近い塔の下部に内径d12(cm)の液抜出し口、該ガス抜出し口より下部であって塔の上部及び/又は中間部に1つ以上の第3の導入口、該液抜出し口より上部であって塔の中間部及び/又は下部に1つ以上の第4の導入口を有するものであって、L1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12 がそれぞれ式(7)〜(12)を満足するものである、
1500 ≦ L1 ≦ 8000 式(7)
100 ≦ D1 ≦ 2000 式(8)
2 ≦ L1/D1 ≦ 40 式(9)
20 ≦ n1 ≦ 120 式(10)
5 ≦ D1/d11 ≦ 30 式(11)
3 ≦ D1/d12 ≦ 20 式(12)
ことを特徴とする芳香族カーボネートの工業的製造法。 - 製造される芳香族カーボネートが1時間あたり1トン以上であることを特徴とする請求
項1に記載の方法。 - 工程(I)で用いられる該連続多段蒸留塔T0の該d01と該d02が式(13)を満
足することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法:
1 ≦ d01/d02 ≦ 5 式(13)
。 - 該連続多段蒸留塔T0のL0、D0、L0/D0、n0、D0/d01、D0/d02 がそれぞれ、 2300≦L0≦6000、 200≦D0≦1000、 5≦L0/D0≦30、 30≦n0≦100、 4≦D0/d01≦15、 7≦D0/d02≦25であることを特徴とする請求項1〜3のうち何れいずれか一項に記載の方法。
- 該連続多段蒸留塔T0のL0、D0、L0/D0、n0、D0/d01、D0/d02 がそれぞれ、 2500≦L0≦5000、 210≦D0≦800、 7≦L0/D0≦20、 40≦n0≦90、 5≦D0/d01≦13、 9≦D0/d02≦20であることを特徴とする請求項1〜4のうち何れいずれか一項に記載の方法。
- 該連続多段蒸留塔T0が、該インターナルとしてトレイ及び/又は充填物を有する蒸留塔であることを特徴とする請求項1〜5のうち何れいずれか一項に記載の方法。
- 該連続多段蒸留塔T0が、該インターナルとしてトレイを有する棚段式蒸留塔であることを特徴とする請求項6記載の方法。
- 該連続多段蒸留塔T0の該トレイが多孔板部とダウンカマー部を有する多孔板トレイであることを特徴とする請求項6又は7記載の方法。
- 該連続多段蒸留塔T0の該多孔板トレイが該多孔板部の面積1m2あたり100〜1000個の孔を有するものであることを特徴とする請求項8記載の方法。
- 該連続多段蒸留塔T0の該多孔板トレイの孔1個あたりの断面積が0.5〜5cm2であることを特徴とする請求項8又は9記載の方法。
- 該連続多段蒸留塔T0の該多孔板トレイの開口比が1.5〜15%の範囲であることを特徴とする請求項8〜10のうち何れか一項に記載の方法。
- 工程(II)で用いられる該第1連続多段蒸留塔の該d11と該d12が式(14)を満足することを特徴とする請求項1〜11のうち何れか一項に記載の方法:
1 ≦ d12/d11 ≦ 5 式(14)。 - 工程(II)で用いられる該第1連続多段蒸留塔のL1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12 がそれぞれ、2000≦L1≦6000、 150≦D1≦1000、 3≦L1/D1≦30、 30≦n1≦100、 8≦D1/d11≦25、 5≦D1/d12≦18であることを特徴とする請求項1ないし12のうち何れか一項に記載の方法。
- 該第1連続多段蒸留塔のL1、D1、L1/D1、n1、D1/d11、D1/d12 がそれぞれ、2500≦L1≦5000、 200≦D1≦800、 5≦L1/D1≦15、 40≦n1≦90、 10≦D1/d11≦25、 7≦D1/d12≦15であることを特徴とする請求項1ないし13のうち何れか一項に記載の方法。
- 該第1連続多段蒸留塔が、それぞれ該インターナルとしてトレイ及び/又は充填物を有する蒸留塔であることを特徴とする請求項1ないし14のうち何れか一項に記載の方法。
- 該第1連続多段蒸留塔が、該インターナルとしてトレイを有する棚段式蒸留塔であることを特徴とする請求項15記載の方法。
- 該第1連続多段蒸留塔の該トレイそれぞれが、多孔板部とダウンカマー部を有する多孔板トレイであることを特徴とする請求項15又は16記載の方法。
- 該第1連続多段蒸留塔の該多孔板トレイが該多孔板部の面積1m2あたり100〜1000個の孔を有するものであることを特徴とする請求項17記載の方法。
- 該第1連続多段蒸留塔の該多孔板トレイの孔1個あたりの断面積が0.5〜5cm2であることを特徴とする請求項17又は18記載の方法。
- ハロゲン含有量が0.1ppm以下である芳香族カーボネートを製造することを特徴とする請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法。
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