JP5736251B2 - エリスリトールの水素化分解物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、触媒の存在下、エリスリトールを水素化分解してブタン−モノ、ジ、及びトリオールから選択される少なくとも１種の化合物を製造するエリスリトールの水素化分解物の製造方法に関する。

現在、化学製品は主に原油が出発原料になっている。化学製品は炭素原子を主な構成成分とする。その炭素の流れを地球規模でみると、原油として地中に眠っていた炭素が、化学製品として地上にもたらされ、様々な用途で使用され、使用が終われば燃焼廃棄処分される。その際、炭素は二酸化炭素となり大気中に蓄積される。ガソリン、軽油等のように、燃焼そのものが使用目的である化学製品も多数存在する。この炭素の流れにより大気中に蓄積される二酸化炭素は、地球温暖化を引き起こし、異常気候や海面上昇等様々な害悪を引き起こすとされ、二酸化炭素排出量の削減が叫ばれている。

その解決策の１つとして、植物由来の資源であるバイオマス（例えば、セルロース、グルコース、植物油等）を化学製品の出発原料に用いることが挙げられる。バイオマスの元となる植物は、その成長過程において光合成により二酸化炭素を吸収するため、その二酸化炭素の吸収量により化学製品の燃焼による二酸化炭素の排出量が相殺されるからである。

化学製品の原料のうち、エチレンに代表される炭素数２の化合物はバイオエタノールの脱水により製造されることが知られており、プロピレン、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール等の炭素数３の化合物はバイオディーゼル製造の際に副生するグリセリンを水素化分解及び脱水することにより製造できることが知られている（非特許文献１等）。

一方、炭素数４の化合物としては、グルコース等の糖類から発酵技術で誘導されるエリスリトール、コハク酸、１，４−ブタンジオール、及び１−ブタノール等がある。なかでも、エリスリトールは４つの炭素すべてに水酸基を有するため、ブタン−モノ、ジ、及びトリオール（具体的には、エンジニアリングプラスチックや繊維の原料として有用な１，４−ブタンジオールや、優れた燃料である１−ブタノール、火薬の原料として有用な１，２，３−ブタントリオール、１，２，４−ブタントリオール、医薬・化粧品原料、食品添加物、各種溶剤の原料として有用な１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール等）へ誘導できる可能性を持つ。しかし、未だ、実用化されていない。その理由としては、エリスリトールが４つの炭素すべてに水酸基を有するため、様々な化合物への変換が可能であり、高度な選択性を有する変換技術を必要とすること、エリスリトールの沸点が３３０℃と非常に高く、水素化分解において、グリセリンを水素化分解する際に使用する気相反応を採用すると、反応系を３３０℃以上の高温に加熱する必要があり、このような高温では炭素同士の結合開裂が自発的に起こり、分解生成物が多数副生するため、後処理のコストが嵩むことが問題であった。

Yoshinao Nakagawa,et al."Direct hydrogenolysis of glycerol into 1,3-propanediol over rhenium-modified iridium catalyst",Journal of Catalysis,2010,272,p.191-194.

従って、本発明の目的は、温和な条件下でエリスリトールを水素化分解することにより、効率よく、ブタン−モノ、ジ、又はトリオールを選択的に得ることができるエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供することにある。

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、触媒として、イリジウムを担体に担持した触媒を使用し、且つ、トリクルベッド反応器中で反応を行うと、原料であるエリスリトールを気化することなく、気液固三相で反応を進行させることができ、温和な条件下で、エリスリトールを効率よく水素化分解して、ブタン−モノ、ジ、又はトリオールを選択的に得ることができることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。

すなわち、本発明は、反応器にエリスリトールを含む原料液及び水素を供給し、前記反応器中において、触媒の存在下で前記エリスリトールと水素とを反応させ、エリスリトールの水素化分解物を得るエリスリトールの水素化分解物の製造方法であって、前記触媒としてイリジウムを担体に担持した触媒を使用し、前記反応器としてトリクルベッド反応器を使用することを特徴とするエリスリトールの水素化分解物の製造方法を提供する。

触媒としては、イリジウムを担体に担持した触媒と共に、レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも１種の金属成分を併用することが好ましく、イリジウムを担体に担持した触媒と、レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも１種の金属成分とを、［イリジウム／レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも１種の金属成分］（モル比：金属換算）が、５０／１〜１／６となる範囲で併用することが好ましい。

レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも１種の金属成分は、担体に担持した状態で使用することが好ましい。

イリジウムを担持する担体、レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも１種の金属成分を担持する担体は、無機酸化物が好ましく、特に、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、及びゼオライトから選択される少なくとも１種の化合物が好ましい。

本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、酸の共存下で反応させることが好ましい。

本発明に係るエリスリトールの水素化分解物の製造方法によれば、温和な条件下で、ブタン−モノ、ジ、又はトリオールを効率よく且つ選択的に製造することができ、生産性に優れる。また、本発明に係るエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、水素化分解反応をトリクルベッド反応器中で行うため、反応生成物から触媒を分離するプロセスが不要で、触媒の再生処置も容易であるため、製造プロセスを簡略化することができコスト面で有利である。更に、従来は原油を出発原料として合成していた、ブタン−モノ、ジ、又はトリオールを、植物由来の資源であるエリスリトールから温和な条件で効率よく製造することができるため、大気中の二酸化炭素総量の増減に影響を与えず、カーボンニュートラルであり、二酸化炭素排出量の削減に大いに貢献することができる。更にまた、工業製品原料を石油由来からバイオマス由来に転換することができ、石油資源枯渇した後の化学産業の存続にも大いに貢献することができる。

図１は、本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法の一例を示すフロー図である。

本発明に係るエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、反応器にエリスリトールを含む原料液及び水素を供給し、前記反応器中において、触媒の存在下で前記エリスリトールと水素とを反応させ、エリスリトールの水素化分解物を得るエリスリトールの水素化分解物の製造方法であって、前記触媒としてイリジウムを担体に担持した触媒を使用し、前記反応器としてトリクルベッド反応器を使用することを特徴とする。

［触媒］
本発明の触媒としては、イリジウム（Ｉｒ）を担体に担持した触媒を使用する。イリジウムは反応活性に優れ、工業上特に有用な１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオールを優れた選択率で生成させることができる。イリジウムが担体に担持される状態としては、特に限定されることがなく、例えば、金属単体、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物又は金属錯体の状態等を挙げることができる。

イリジウムを担持する担体としては、例えば、無機酸化物や活性炭等の無機物担体、イオン交換樹脂等の有機物担体等を挙げることができる。本発明におけるイリジウムを担持する担体としては、なかでも、反応活性に優れる点で、無機酸化物が好ましい。無機酸化物としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ₂）、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、マグネシア（ＭｇＯ）、及びこれらの無機酸化物の２種以上の複合体（例えば、ゼオライト等）等を挙げることができる。本発明においては、特に、反応活性に優れる点で、シリカ（ＳｉＯ₂）、又はゼオライトが好ましい。

また、担体の比表面積としては、イリジウムを高分散に配置でき、イリジウムの凝集を抑制することができ、単位重量当たりの触媒活性を向上することができる点で、５０ｍ²／ｇ以上程度（例えば、５０〜１５００ｍ²／ｇ程度、好ましくは１００〜１０００ｍ²／ｇ程度）が好ましい。担体の比表面積が上記範囲を下回ると、単位重量当たりの触媒活性が低下する傾向がある。

担体の平均粒径としては、特に限定されないが、過剰な圧力損失を伴わない点で、１００〜１００００μｍが好ましく、より好ましくは１０００〜１００００μｍである。また、担体の形状は、粉末状、粒状、成型（成型体状）等、特に限定されない。

イリジウムの担体への担持量としては、特に限定されないが、イリジウムと担体の総量（１００重量％）に対して、０．０１〜２０重量％程度が好ましく、特に好ましくは０．５〜１５重量％程度、最も好ましくは１．０〜１０重量％程度である。イリジウムの担持量が０．０１重量％未満であると、エリスリトールの転化率が低下する傾向がある。一方、イリジウムの担持量が５０重量％を超えると、不経済となる場合がある。

イリジウムの担体への担持方法としては、特に限定されず、公知乃至慣用の担持方法により行うことができ、例えば、イリジウムを含有する溶液（例えば、塩化イリジウム酸水溶液等）を担体に含浸させた後、乾燥させ、次いで焼成する方法により担持させることができる。尚、イリジウムを含有する溶液の濃度や、担体への含浸、及び乾燥処理の施用回数を調整することにより、イリジウムの担持量を制御することができる。また、イリジウムを含有する溶液を含浸させる際の温度、該溶液を含浸させた担体を乾燥させる際の温度は、特に限定されない。

イリジウムを含有する溶液を含浸させ、乾燥させた後の担体を焼成する際の温度としては、例えば、大気中において４００〜７００℃程度、好ましくは４５０〜５５０℃程度である。また、焼成する際の雰囲気は、上述のように大気中に限定されず、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気、水素等の還元性ガス雰囲気等で焼成することもできる。

本発明の触媒は、イリジウムを担体に担持した触媒と共に、レニウム、モリブデン、タングステン、及びマンガンからなる群より選択される少なくとも１種の金属成分（以後、「レニウム等」と称する場合がある）を併用することが好ましい。レニウム等を併用することにより、エリスリトールの転化率を向上することができ、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオールの選択率を高めることができる。選択率が高まる理由は明らかではないが、イリジウムとレニウム等との何らかの相互作用により、レニウム等がエリスリトールの一つの水酸基と相互作用を持った状態でイリジウムが隣接する水酸基を還元すると考えられる。また、イリジウムとレニウム等の相互作用により、イリジウムの酸化還元状態が変化してそのイリジウムの還元能力が高まるとも考えられる。

触媒として、イリジウムを担体に担持した触媒と共にレニウム等を併用する場合、レニウム等の使用量が増加するにつれて、エリスリトールの転化率を向上することができる。また、レニウム等の使用量が増加するにつれて、トリオールの選択率が減少し、ジオール、及びモノオールの選択率が高くなる傾向がある。イリジウムとレニウム等（２種類以上含有する場合は合計量）とのモル比（金属換算）（前者／後者）は、例えば、５０／１〜１／６程度（好ましくは４／１〜１／４、特に好ましくは３／１〜１／３）の範囲内であることが好ましい。レニウム等の使用量は、反応温度、反応時間、及び目的とする生成化合物によって、前記範囲内で適宜調整することができる。

触媒に含まれるレニウム等の態様としては、特に限定されることがなく、例えば、金属単体、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物又は金属錯体の状態で含まれる態様や、金属単体、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物又は金属錯体として担体に担持された状態で含まれる態様等を挙げることができる。

レニウム等を担持する担体としては、上記イリジウムを担持する担体と同様の例を挙げることができる。本発明におけるレニウム等を担持する担体としては、なかでも、反応活性に優れる点で、無機酸化物が好ましく、特に好ましくは、シリカ（ＳｉＯ₂）、チタニア（ＴｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、マグネシア（ＭｇＯ）、及びこれらの無機酸化物の２種以上の複合体（例えば、ゼオライト等）から選択される少なくとも１種の化合物であり、最も好ましくは、シリカ（ＳｉＯ₂）、又はゼオライトである。また、レニウム等を担持する担体はイリジウムを担持する担体と同一であってもよく異なっていてもよい。本発明においては、なかでも、より優れた触媒作用を発揮することができる点で、レニウム等を担持する担体とイリジウムを担持する担体が同一であること（すなわち、イリジウムとレニウム等が同一の担体に担持されていること）が好ましい。

レニウム等を担体に担持させる場合、その方法は特に限定されず、公知乃至慣用の担持方法を利用することができる。具体的には、例えば、レニウム等含有溶液を担体に含浸し、乾燥させた後、焼成する方法等を挙げることができる。また、レニウム等を、上記イリジウムと同じ担体に担持させる場合は、例えば、イリジウムを含有する溶液を含浸させ、乾燥させた後の担体にレニウム等含有溶液を含浸し、乾燥させた後、焼成する方法等を挙げることができる。尚、上記レニウム等含有溶液を含浸させる際の温度、該溶液を含浸させた担体を乾燥させる際の温度、及び上記担体を焼成する際の温度は特に限定されない。

本発明における触媒としては、なかでも、イリジウムを担体に担持した触媒と共に、レニウム（Ｒｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、及びマンガン（Ｍｎ）からなる群より選択された少なくとも１種以上の金属成分［特に、レニウム（Ｒｅ）］を、担体に担持した状態（好ましくは、イリジウムとレニウム等を同一の担体に担持した状態であり、特に好ましくはイリジウムとレニウムを同一の担体に担持した状態）で使用することが、より優れた触媒作用を発揮することができる点、及び反応後の触媒を容易に回収することができる点で好ましい。

［反応器］
本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法においては、反応器としてトリクルベッド反応器を使用する。トリクルベッド反応器とは、トリクルベッド法を採用した固定床反応器であり、固体触媒が充填された触媒充填層を内部に有し、該触媒充填層に対して液体（本発明では、原料液）と気体（本発明では、水素）とを共に、反応器の上方から下向流（気液下向並流）で流通する形式の反応器（固定床連続反応装置）である。

図１は、本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法の一例を示すフロー図である。図１において、１は反応器（トリクルベッド反応器）、２は原料液の供給ライン、３は水素の供給ラインを示す。また、４は反応混合物取り出しライン、５は高圧気液分離器、６は水素リサイクルラインを示す。以下、図１を参照しながら、トリクルベッド反応器を使用したエリスリトールの水素化分解物の製造方法を簡単に説明する。

まず、トリクルベッド反応器１の上方から原料液と水素とを連続的に供給し、その後、反応器の内部で原料液中のエリスリトールと水素とを、触媒充填層における触媒の存在下で反応させ、エリスリトールの水素化分解物（反応生成物）を生成させる。そして、当該エリスリトールの水素化分解物を含む反応混合物をトリクルベッド反応器１の下方の反応混合物取り出しライン４から連続的に取り出し、その後、必要に応じて、高圧気液分離器５により該反応混合物から水素を分離した後、精製工程にてエリスリトールの水素化分解物を精製・単離する。また、高圧気液分離器５により分離した水素は、水素リサイクルライン６を通じて、再度トリクルベッド反応器１に供給して反応に再利用することもできる。

トリクルベッド反応器の材質としては、触媒活性の低下を引き起こさない材質であることが好ましく、例えば、ガラスや、チタン、モリブデン、クロム等の金属成分やこれらの合金等を挙げることができる。本発明においては、なかでも、強靱性に優れ、スケールアップに対応することができる点で、チタン、モリブデン、クロム、及びこれらの合金（特に、チタン、モリブデン、及びこれらの合金）が好ましい。

トリクルベッド反応器の形状、サイズ（例えば、塔径や塔長等）等は、特に限定されず、公知乃至慣用のトリクルベッド反応器の中から、反応の規模等に応じて適宜選択することができる。また、上記トリクルベッド反応器は、単一の反応管により構成されるものであってもよいし、複数の反応管により構成された多段反応器であってもよい。上記トリクルベッド反応器が多段反応器である場合の反応管の数は、適宜選択でき、特に限定されない。また、上記トリクルベッド反応器が多段反応器である場合には、当該反応器は、複数の反応管が直列に設置されたものであってもよいし、複数の反応管が並列に配置されたものであってもよい。

更に、トリクルベッド反応器の内部における触媒充填層は、必要に応じて、例えば、反応熱による過熱を抑制するために触媒充填層を２以上の位置に分割（分離）して配置してもよい。

原料液の液基準空間速度（ＬＨＳＶ）としては、特に限定されることがなく、例えば０．０５〜１００ｈｒ^-1程度、好ましくは０．１〜５０ｈｒ^-1、特に好ましくは０．５〜２０ｈｒ^-1である。原料液の液基準空間速度が０．０５ｈ^-1未満であると、エリスリトールの水素化分解物の生産性が低下する場合がある。一方、原料液の液基準空間速度が１００ｈｒ^-1を超えると、エリスリトールの反応率（転化率）が低下する場合がある。尚、上記液基準空間速度は、反応器への原料液の供給速度（体積流量）の触媒充填体積に対する比［原料液の供給速度（Ｌ／ｈｒ^-1）／触媒充填体積（Ｌ）］で表される。

本発明においては、反応器としてトリクルベッド反応器を採用するため、原料であるエリスリトールを気化することなく、気液固三相で反応を進行させることができ、コスト面で有利である。また、トリクルベッド反応器中では、エリスリトールを含有する原料液が触媒表面に薄膜を形成しながら下方に流通するため、原料液と水素の界面（気液界面）から触媒表面までの距離が短く、原料液に溶解した水素の触媒表面への拡散が容易となり、エリスリトールの水素化分解物を効率的に生成することができる。また、反応生成物からの触媒の分離プロセスが不要で、触媒の再生処置も容易であるため、製造プロセスが簡便でありコスト面で優れる。

［原料液］
本発明に係るエリスリトールの水素化分解物の製造方法において用いられる原料液は、エリスリトールを必須成分として含有する。上記原料液は、エリスリトールの他に水や有機溶媒等の溶媒を含有してもよく、溶媒を実質的に含有しなくてもよい。上記有機溶媒としては、特に限定されることがなく、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等を挙げることができる。本発明の原料液としては、なかでも、反応性に優れる点、及び取り扱いや廃棄が容易である点で、溶媒として水を含有することが好ましい。

上記原料液に用いられるエリスリトールとしては、特に限定されず、例えば、グルコース等の糖類から発酵技術で誘導されるエリスリトールを使用することができる。

上記原料液におけるエリスリトールの濃度（原料液１００重量％に対するエリスリトールの含有量）は、特に限定されることがなく、例えば２０〜９８重量％程度、好ましくは２０〜９０重量％、さらに好ましくは４０〜９０重量％、特に好ましくは６０〜８０重量％である。エリスリトールの濃度が２０重量％を下回ると、エリスリトールの反応率（転化率）が低下する場合がある。一方、エリスリトールの濃度が９８重量％を上回ると、粘度が高くなり、操作が煩雑になる場合がある。

上記原料液には、上述のエリスリトール、溶媒のほか、例えば、酸を添加してもよい。上記酸としては、特に限定されず、公知乃至慣用の酸、例えば、硫酸、リン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等を挙げることができる。酸を添加することにより水素化分解反応を促進することができる。

酸の使用量としては、触媒に含有するイリジウム（金属換算）に対して、例えば、０．１〜１０モル倍程度、好ましくは０．５〜３モル倍程度である。酸を添加した場合は、反応終了後、中和工程を設けることが好ましい。

上記原料液には、本発明の効果を阻害しない範囲でその他の成分（例えば、アルコール類等）を含有させてもよい。また、上記原料液には、例えば、エリスリトールの原料に由来する不純物（例えば、長鎖脂肪酸、金属塩、チオールやチオエーテル等の含硫黄化合物、アミン等の含窒素化合物等）が含まれる場合があるが、このような不純物は触媒を劣化させる恐れがあるため、公知乃至慣用の方法（例えば、蒸留、吸着、イオン交換、晶析、抽出等）により、原料液から除去することが好ましい。

上記原料液は、特に限定されないが、エリスリトールと、必要に応じて溶媒、その他の成分を均一に混合することにより得られる。混合には、公知乃至慣用の撹拌機等を使用してもよい。

［水素］
本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法において使用する水素（水素ガス）としては、実質的に水素のみの状態でもよく、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス等により希釈した状態でもよい。また、本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法により得られた反応混合物から回収した水素を再利用することもできる。

［エリスリトールの水素化分解物の製造方法］
本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、反応器にエリスリトールを含む原料液及び水素を供給し、前記反応器中において、触媒の存在下で前記エリスリトールと水素とを反応させ、エリスリトールの水素化分解物を得るエリスリトールの水素化分解物の製造方法であって、前記触媒としてイリジウムを担体に担持した触媒を使用し、前記反応器としてトリクルベッド反応器を使用することを特徴とする。

反応に付す水素とエリスリトールのモル比［水素（ｍｏｌ）／エリスリトール（ｍｏｌ）］としては、例えば、１〜１００程度、好ましくは１．５〜５０程度、特に好ましくは２〜３０程度である。上記水素とエリスリトールのモル比が１を下回ると、エリスリトールの反応率（転化率）が低下する場合がある。一方、上記水素とエリスリトールのモル比が１００を上回ると、未反応水素回収のための用役コストが増加する傾向がある。

上記反応におけるエリスリトールと水素の反応温度は、特に限定されることがなく、例えば５０〜２００℃程度、好ましくは６０〜１５０℃、特に好ましくは７０〜１３０℃である。反応温度が５０℃未満であると、エリスリトールの反応率（転化率）が低下する場合がある。一方、反応温度が２００℃を超えると、エリスリトールの分解（例えば、炭素−炭素結合の開裂等）が生じやすく、ブタン−モノ、ジ、又はトリオールの選択率が低下する場合がある。

上記反応におけるエリスリトールと水素の反応時間は、特に限定されないが、０．１〜１００時間が好ましく、より好ましくは０．２〜５時間、さらに好ましくは０．５〜３時間である。反応時間が０．１時間未満であると、エリスリトールの反応率（転化率）が低下する場合がある。一方、反応時間が１００時間を超えると、エリスリトールが完全に水素化分解されたブタンの生成が急激に増える場合がある。

上記反応におけるエリスリトールと水素の反応圧力（エリスリトールと水素の反応における水素圧）は、特に限定されないが、１〜５０ＭＰａが好ましく、より好ましくは３〜３０ＭＰａ、さらに好ましくは５〜１５ＭＰａである。反応圧力が１ＭＰａ未満であると、エリスリトールの反応率（転化率）が低下する場合がある。一方、反応圧力が５０ＭＰａを超えると、反応器が高度な耐圧性を備える必要があるため、製造コストが高くなる傾向がある。

本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、回分形式、半回分形式、連続流通形式等を任意に選択した形式により実施することができる。また、所定量のエリスリトールから得られるエリスリトールの水素化分解物の量を増加させたい場合には、水素化分解実施後の未反応エリスリトールを分離回収してリサイクルするプロセスを採用してもよい。このリサイクルプロセスを採用すれば、エリスリトールを所定量使用したときのエリスリトールの水素化分解物の生成量を高めることができる。

本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、上記エリスリトールを含む原料液と水素の反応工程以外にも、必要に応じて他の工程を含んでいてもよい。他の工程としては、例えば、原料液と水素を反応器に供給する前に、原料液を調製・精製する工程、反応器から排出（流出）された反応混合物（例えば、エリスリトール、水素、及びエリスリトールの水素化分解物等の混合物）を分離・精製する工程等を挙げることができる。尚、これらの工程は、本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法の反応工程とは別ラインで実施してもよく、上記反応工程と一連の工程として実施してもよい。

本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、エリスリトールの水素化分解反応を、トリクルベッド反応器中にて、上記特定の触媒を使用して行うため、気液固三相で反応を進行させることができ、原料のエリスリトールを気化する必要がなく経済的であり、ブタン−モノ、ジ、及びトリオールから選択される化合物を高い選択率で得ることができる。また、反応終了後は、反応生成物と触媒の分離プロセスが不要であり、その上、使用後の触媒は容易に再生できる。以上より、本発明のエリスリトールの水素化分解物の製造方法は、温和な条件下、簡便なプロセスにより、経済的に有利にブタン−モノ、ジ、及びトリオールから選択される化合物を選択的に製造することができるため、工業化に極めて有利であり、大幅な二酸化炭素排出量の削減に貢献することができると共に、石油資源枯渇した後の化学産業の存続にも大いに貢献することができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

実施例１
（触媒の調製）
二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）（商品名「ＣＡＲＩＡＣＴ Ｑ−６」、富士シリシア化学（株）製、比表面積：４００〜５００ｍ²／ｇ）を担体とした。上記担体に、塩化イリジウム酸（Ｈ₂ＩｒＣｌ₆）を使用して調整したイリジウム濃度４．４７重量％の水溶液を滴下して、上記担体全体を湿潤させた後、該担体を１１０℃で、２時間乾燥させた。そして、このような塩化イリジウム酸水溶液の滴下・乾燥を繰り返した（最後の乾燥時間は１２時間とした）。
次に上記担体に対し、過レニウム酸アンモニウム（ＮＨ₄ＲｅＯ₄）水溶液の滴下・乾燥を、先の塩化イリジウム酸水溶液の滴下・乾燥と同様にして行い、イリジウム（Ｉｒ）およびレニウム（Ｒｅ）の量がＳｉＯ₂に対してそれぞれ４重量％となるように担持させた。乾燥後の担体を、空気雰囲気下（大気中）、５００℃、３時間の条件で焼成して、触媒（１）（Ｉｒ／Ｒｅ／ＳｉＯ₂、Ｉｒ／Ｒｅ＝１／１）を得た。

（水素化分解反応）
エリスリトール ７２００重量部、硫酸 １０重量部、及び水 １８００重量部を混合して、９０℃まで加熱し、エリスリトール ８０重量％の原料液を調製した。
内径９ｍｍの反応管を有するチタン（Ｔｉ）製のトリクルベッド反応器（固定床連続反応装置）に、上記触媒（１）１．２Ｋｇ（０．８Ｌ）を充填し、触媒充填部を１００℃に加熱した（反応温度：１００℃）。この触媒充填部分に上記原料液を９００ｇ／時間（ＬＨＳＶ＝１．０ｈｒ^-1）で供給し、水素を２Ｌ／分で供給して、反応を開始させた（水素とエリスリトールの供給モル比：水素／エリスリトール＝４．０）。反応中、反応管内の圧力は１２ＭＰａ（ゲージ圧）に保持した。そして、反応物取り出しラインから連続的に反応混合物（反応液）を排出（流出）させ、原料液及び水素の供給開始から５時間後、反応物取り出しラインから流出する反応混合物を１時間かけて捕集し、その捕集液（反応生成物を含む）の分析を行った。その結果、エリスリトールの転化率は６５．４％で、各生成物の選択率は１，２，３−ブタントリオールが１７．３％、１，２，４−ブタントリオールが４．９％、１，４−ブタンジオールが３５．４％、１，３−ブタンジオールが１３．５％、１，２−ブタンジオールが２．１％、２，３−ブタンジオールが２．１％、１−ブタノールが１．１％、２−ブタノールが１．５％であった。

比較例１
（触媒の調製）
塩化イリジウム酸に代えて、塩化白金酸を使用した以外は実施例１（触媒の調整）と同様にして、触媒（２）（Ｐｔ／Ｒｅ／ＳｉＯ₂、Ｐｔ／Ｒｅ＝１／１）を得た。

（水素化分解反応）
触媒（１）に代えて、上記触媒（２）を使用した以外は実施例１（水素化分解反応）と同様の反応を行った。その結果、エリスリトールの転化率は２３．５％で、各生成物の選択率は１，２，３−ブタントリオールが２３．２％、１，２，４−ブタントリオールが３０．１％、１，４−ブタンジオールが２３．１％、１，３−ブタンジオールが６．４％、１，２−ブタンジオールが１．７％、２，３−ブタンジオールが１．９％、１−ブタノールが０．９％、２−ブタノールが１．３％であった。

尚、上記エリスリトールの転化率（％）は、捕集液中のエリスリトール量を測定し、単位時間あたりのエリスリトール減少量を仕込んだエリスリトール量で割ったものである。また、各生成物（１，２，３−ブタントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，２−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１−ブタノールおよび２−ブタノール）の選択率（％）は、単位時間あたりの各生成物生成量を、当該単位時間当たりのエリスリトール減少量で割ったものである。
捕集液中の各成分の含有量は、ガスクロマトグラフィー（ガスクロマトグラフ装置：商品名「ＧＣ−２０１０」、（株）島津製作所製）を使用し、下記条件で測定した。
測定条件
カラム：ＦＦＡＰ（ＱＵＡＤＲＥＸ製）
検出器：ＦＩＤ

１：トリクルベッド反応器
２：原料液供給ライン
３：水素供給ライン
４：反応混合物取り出しライン
５：高圧気液分離器
６：水素リサイクルライン

Claims (8)

1. 反応器にエリスリトールを含む原料液及び水素を供給し、前記反応器中において、触媒の存在下で前記エリスリトールと水素とを反応させ、エリスリトールの水素化分解物を得るエリスリトールの水素化分解物の製造方法であって、前記触媒としてイリジウムを担体に担持した触媒とレニウムを、［イリジウム／レニウム］（モル比：金属換算）が３／１〜１／３となる範囲で使用し、前記反応器としてトリクルベッド反応器を使用し、エリスリトールの水素化分解物としてブタン−モノ、ジ、及びトリオールから選択される化合物を得ることを特徴とするエリスリトールの水素化分解物の製造方法。
2. 原料液の液基準空間速度が０．０５〜１００ｈｒ ^-1 である請求項１に記載のエリスリトールの水素化分解物の製造方法。
3. 反応に付す水素とエリスリトールのモル比［水素／エリスリトール］が１〜１００である請求項１又は２に記載のエリスリトールの水素化分解物の製造方法。
4. レニウムを担体に担持した状態で使用する請求項１〜３の何れかの項に記載のエリスリトールの水素化分解物の製造方法。
5. イリジウムを担持する担体が無機酸化物である請求項１〜４の何れかの項に記載のエリスリトールの水素化分解物の製造方法。
6. レニウムを担持する担体が無機酸化物である請求項４又は５に記載のエリスリトールの水素化分解物の製造方法。
7. 無機酸化物が、シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ、マグネシア、及びゼオライトから選択される少なくとも１種の化合物である請求項５又は６に記載のエリスリトールの水素化分解物の製造方法。
8. 酸の共存下で反応させる請求項１〜７の何れかの項に記載のエリスリトールの水素化分解物の製造方法。

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