JP5755995B2 - Reaction process using supercritical water - Google Patents

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Description

本発明はグリセリンから1,3−プロパンジオールを製造するための方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for producing 1,3-propanediol from glycerin.

1,3−プロパンジオールは、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)をはじめとする高品質なポリエステル繊維の原料であるため、近年需要が増大している。1,3−プロパンジオールの合成方法の一つとしては、非特許文献1に示すアクロレイン水和・水添法が知られている。この方法は、石油原料であるプロピレンを触媒存在下で空気酸化してアクロレインを合成し、これを水和・水添反応するものであり、工業的製造方法として確立している。しかしながら、近年の原油価格の高騰から、バイオ原料から1,3−プロパンジオールを合成する方法が望まれている。   Since 1,3-propanediol is a raw material for high-quality polyester fibers such as polytrimethylene terephthalate (PTT), demand has increased in recent years. As one method for synthesizing 1,3-propanediol, an acrolein hydration / hydrogenation method shown in Non-Patent Document 1 is known. In this method, propylene, which is a petroleum raw material, is oxidized in air in the presence of a catalyst to synthesize acrolein, which is hydrated and hydrogenated, and is established as an industrial production method. However, due to the recent rise in crude oil prices, a method for synthesizing 1,3-propanediol from bio raw materials is desired.

バイオ原料から1,3−プロパンジオールを化学合成する方法は報告されていないが、その前駆体であるアクロレインを合成する技術は存在しており、その一つとして非特許文献2が挙げられる。非特許文献2は、バイオ原料であるグリセリンを出発物質とし、400℃、35MPaの超臨界水を用いてアクロレインを合成する方法を開示しており、超臨界水に微量添加した硫酸によるプロトンがグリセリンの脱水反応を加速させる助触媒として機能する点に特徴がある。   Although a method for chemically synthesizing 1,3-propanediol from a bio raw material has not been reported, there is a technique for synthesizing a precursor, acrolein, and one of them is Non-Patent Document 2. Non-Patent Document 2 discloses a method of synthesizing acrolein using glycerol, which is a bio raw material, using supercritical water at 400 ° C. and 35 MPa, and protons by sulfuric acid added in a small amount to supercritical water are glycerol. It is characterized by functioning as a co-catalyst that accelerates the dehydration reaction.

特許第3486195号Japanese Patent No. 3486195 特許第2735717号Japanese Patent No. 2735717

1,3-PDO、PTTの製造 用途および経済性 (株)シーエムシープラネット事業部 2000年8月Manufacturing of 1,3-PDO and PTT Applications and economics CM Planet Division, August 2000 Acrolein synthesis from glycerol in hot-compressed water., Bioresource Technology 98 (2007) 1285-1290Acrolein synthesis from glycerol in hot-compressed water., Bioresource Technology 98 (2007) 1285-1290

非特許文献2に記載された方法は、アクロレインに加えて、副生成物であるアリルアルコールを生成する。例えば特許文献1及び2にはアクロレインを1,3−プロパンジオールに転化する方法が開示されているが、これらの方法を用いてアリルアルコール含むアクロレインを1,3−プロパンジオールに転化した場合、アリルアルコールは1,2−プロパンジオールに転化する。1,2−プロパンジオールが含まれる1,3−プロパンジオールを原料としてPTTを重合した場合、得られるポリマーの結晶性が悪化するなどして、物性が低下するという問題が存在する。   The method described in Non-Patent Document 2 generates allyl alcohol, which is a by-product, in addition to acrolein. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose methods for converting acrolein to 1,3-propanediol, but when these methods are used to convert acrolein containing allyl alcohol to 1,3-propanediol, allyl The alcohol is converted to 1,2-propanediol. When PTT is polymerized using 1,3-propanediol containing 1,2-propanediol as a raw material, there is a problem that the physical properties are deteriorated due to deterioration of crystallinity of the obtained polymer.

そのため、本発明は、グリセリンから1,3−プロパンジオールを製造する際に、副生成物を効率良く除去することにより、高純度の1,3−プロパンジオールを製造することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to produce high-purity 1,3-propanediol by efficiently removing by-products when producing 1,3-propanediol from glycerin.

上記の目的を達成するために本発明者らが鋭意検討した結果、グリセリンから1,3−プロパンジオールを製造するプロセスにおいて、アクロレインを水和反応させて3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(3−HPA)を生成した後にアリルアルコールを除去し、更に3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを水素添加反応させて1,3−プロパンジオールを生成した後に1,2−プロパンジオールを除去することにより、高純度の1,3−プロパンジオールを製造できることを見出した。   As a result of intensive studies by the present inventors in order to achieve the above object, in the process of producing 1,3-propanediol from glycerol, acrolein is hydrated to give 3-hydroxypropionaldehyde (3-HPA). After the formation, allyl alcohol is removed, and further, 3-hydroxypropionaldehyde is subjected to a hydrogenation reaction to produce 1,3-propanediol, and then 1,2-propanediol is removed. It has been found that propanediol can be produced.

すなわち、本発明は以下を包含する。
(1)グリセリンを超臨界水及び酸と反応させてアクロレインを生成する超臨界反応工程;
超臨界反応工程で生成したアクロレインを水和反応させて3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを生成する水和反応工程;
水和反応工程で生成した3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドから、副生成物として存在するアリルアルコールを除去する第1除去工程;
第1除去工程後の3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを水素添加反応させて1,3−プロパンジオールを生成する水素添加反応工程;及び
水素添加反応工程で生成した1,3−プロパンジオールから、副生成物として存在する1,2−プロパンジオールを除去する第2除去工程;
を含む、1,3−プロパンジオールの製造方法。
That is, the present invention includes the following.
(1) A supercritical reaction step in which glycerol is reacted with supercritical water and an acid to produce acrolein;
A hydration reaction step in which acrolein produced in the supercritical reaction step is hydrated to produce 3-hydroxypropionaldehyde;
A first removal step of removing allyl alcohol present as a by-product from 3-hydroxypropionaldehyde produced in the hydration reaction step;
A hydrogenation reaction step of producing 1,3-propanediol by hydrogenation reaction of 3-hydroxypropionaldehyde after the first removal step; and a by-product from 1,3-propanediol produced in the hydrogenation reaction step A second removal step of removing 1,2-propanediol present as
A process for producing 1,3-propanediol, comprising:

(2)第1除去工程及び第2除去工程を蒸留によって実施する、(1)に記載の製造方法。
(3)水和反応工程を、アクロレインが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で実施する、(1)又は(2)に記載の製造方法。
(2) The production method according to (1), wherein the first removal step and the second removal step are performed by distillation.
(3) The production method according to (1) or (2), wherein the hydration reaction step is performed under conditions in which acrolein is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state.

(4)水和反応工程及び第1除去工程を、アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で同時に実施する、(2)に記載の製造方法。
(5)前記条件が、水が気体状態で存在する条件である、(4)に記載の製造方法。
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法により得られる1,3−プロパンジオールを重合することを含む、ポリマーの製造方法。
(4) The production method according to (2), wherein the hydration reaction step and the first removal step are simultaneously performed under conditions in which allyl alcohol is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state. .
(5) The manufacturing method according to (4), wherein the condition is a condition in which water exists in a gaseous state.
(6) A method for producing a polymer, comprising polymerizing 1,3-propanediol obtained by the production method according to any one of (1) to (5).

(7)グリセリンを超臨界水及び酸と反応させてアクロレインを生成する超臨界反応器;
アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で、超臨界反応器で生成したアクロレインを水和反応させて3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを生成させ、且つ該3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを、副生成物として存在するアリルアルコールから分離する水和反応蒸留器;
水和反応蒸留器中を、アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件に制御する制御手段;
水和反応蒸留器で分離された3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを水素添加反応させて1,3−プロパンジオールを生成する水素添加反応器;及び
水素添加反応器で生成した1,3−プロパンジオールから、副生成物として存在する1,2−プロパンジオールを除去する蒸留塔;
を備える、1,3−プロパンジオールの製造装置。
(7) A supercritical reactor that reacts glycerin with supercritical water and acid to produce acrolein;
Under conditions where allyl alcohol is present in a gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state, acrolein produced in a supercritical reactor is hydrated to produce 3-hydroxypropionaldehyde, and A hydration distiller that separates 3-hydroxypropionaldehyde from allyl alcohol present as a by-product;
Control means for controlling the hydration reactor to conditions where allyl alcohol is present in the gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in the liquid state;
A hydrogenation reactor for producing 1,3-propanediol by hydrogenation reaction of 3-hydroxypropionaldehyde separated by a hydration reactor; and 1,3-propanediol produced by the hydrogenation reactor, A distillation column to remove 1,2-propanediol present as a by-product;
An apparatus for producing 1,3-propanediol.

(8)水和反応器中の条件を検出するための検出手段;及び
アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件が記憶された記憶手段;
を更に備え、
前記制御手段が、前記検出手段により検出された条件を取得し、取得した条件を前記記憶手段に記憶された条件と比較し、記憶された条件と一致するように水和反応器中の条件を制御する、(7)に記載の製造装置。
(8) detection means for detecting conditions in the hydration reactor; and storage means in which allyl alcohol is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state;
Further comprising
The control means acquires the condition detected by the detection means, compares the acquired condition with the condition stored in the storage means, and sets the condition in the hydration reactor so as to match the stored condition. The manufacturing apparatus according to (7), which is controlled.

本発明によれば、グリセリンから高純度の1,3−プロパンジオールを製造することができる。   According to the present invention, highly pure 1,3-propanediol can be produced from glycerin.

1,3−プロパンジオールの製造装置の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of an apparatus for producing 1,3-propanediol. 水和反応蒸留器の一実施形態を示す。1 illustrates one embodiment of a hydration reactor still. 水和反応蒸留器の一実施形態を示す。1 illustrates one embodiment of a hydration reactor still. 水和反応蒸留器を備えた1,3−プロパンジオールの製造装置の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of an apparatus for producing 1,3-propanediol equipped with a hydration reaction distillation apparatus. 水和反応蒸留器を備えた1,3−プロパンジオールの製造装置の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of an apparatus for producing 1,3-propanediol equipped with a hydration reaction distillation apparatus. 水和反応蒸留器を備えた1,3−プロパンジオールの製造装置の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of an apparatus for producing 1,3-propanediol equipped with a hydration reaction distillation apparatus. 水和反応蒸留器を備えた1,3−プロパンジオールの製造装置の一実施形態を示す。1 shows an embodiment of an apparatus for producing 1,3-propanediol equipped with a hydration reaction distillation apparatus. 制御手段46、検出手段47、及び記憶手段48を備えた水和反応蒸留器を示す。A hydration reaction distiller provided with a control means 46, a detection means 47, and a storage means 48 is shown. 1,3−プロパンジオールの製造方法のフローチャートを示す。The flowchart of the manufacturing method of 1, 3- propanediol is shown. 1,3−プロパンジオールの製造方法のフローチャートを示す。The flowchart of the manufacturing method of 1, 3- propanediol is shown.

以下、本発明について詳細に説明する。
(1)1,3−プロパンジオールの製造方法
本発明の1,3−プロパンジオールの製造方法は:
グリセリンを超臨界水及び酸と反応させてアクロレインを生成する超臨界反応工程;
超臨界反応工程で生成したアクロレインを水和反応させて3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを生成する水和反応工程;
水和反応工程で生成した3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドから、副生成物として存在するアリルアルコールを除去する第1除去工程;
第1除去工程後の3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを水素添加反応させて1,3−プロパンジオールを生成する水素添加反応工程;及び
水素添加反応工程で生成した1,3−プロパンジオールから、副生成物として存在する1,2−プロパンジオールを除去する第2除去工程;
を包含する(図9)。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(1) Method for producing 1,3-propanediol The method for producing 1,3-propanediol of the present invention is:
A supercritical reaction step of reacting glycerin with supercritical water and acid to produce acrolein;
A hydration reaction step in which acrolein produced in the supercritical reaction step is hydrated to produce 3-hydroxypropionaldehyde;
A first removal step of removing allyl alcohol present as a by-product from 3-hydroxypropionaldehyde produced in the hydration reaction step;
A hydrogenation reaction step of producing 1,3-propanediol by hydrogenation reaction of 3-hydroxypropionaldehyde after the first removal step; and a by-product from 1,3-propanediol produced in the hydrogenation reaction step A second removal step of removing 1,2-propanediol present as
(FIG. 9).

本発明の製造方法は上記の工程に限定されるわけではなく、任意の工程を更に含んでいてもよい。例えば、冷却工程、減圧工程、加熱工程、沈殿物除去工程などを適宜実施してもよい。   The production method of the present invention is not limited to the above-described steps, and may further include arbitrary steps. For example, a cooling process, a decompression process, a heating process, a precipitate removing process, and the like may be appropriately performed.

超臨界反応工程
超臨界反応工程では、グリセリンを超臨界水及び酸と反応させることにより、アクロレインに転換する。
Supercritical reaction step In the supercritical reaction step, glycerol is converted to acrolein by reacting with supercritical water and acid.

超臨界反応工程の条件は、水が超臨界状態となる条件であれば特に限定されない。水の臨界点は374℃、22.1MPaであるため、反応温度を374℃以上、より好ましくは400℃以上、最も好ましくは453℃以上、反応圧力を22.1MPa以上、より好ましくは34.5MPa以上とする。反応温度の上限は特に限定されないが、600℃以下であることが好ましく、500℃以下であることがより好ましい。反応圧力の上限は特に限定されないが、50MPa以下であることが好ましい。   The conditions for the supercritical reaction step are not particularly limited as long as water is in a supercritical state. Since the critical point of water is 374 ° C. and 22.1 MPa, the reaction temperature is 374 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher, most preferably 453 ° C. or higher, and the reaction pressure is 22.1 MPa or higher, more preferably 34.5 MPa. That's it. Although the upper limit of reaction temperature is not specifically limited, It is preferable that it is 600 degrees C or less, and it is more preferable that it is 500 degrees C or less. The upper limit of the reaction pressure is not particularly limited, but is preferably 50 MPa or less.

水及びグリセリンの両方が超臨界状態となる反応条件で超臨界反応工程を実施することも好ましい。この条件ではグリセリンの水への溶解度が増加し、グリセリンを高濃度で反応させることができる。これにより、原料当たりのエネルギー量を減らし、製造コストを下げることが可能となる。グリセリンの臨界点は、453℃、6.68MPaである。   It is also preferable to carry out the supercritical reaction step under reaction conditions in which both water and glycerin are in a supercritical state. Under these conditions, the solubility of glycerin in water increases, and glycerin can be reacted at a high concentration. Thereby, the amount of energy per raw material can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. The critical point of glycerin is 453 ° C. and 6.68 MPa.

超臨界反応工程の反応時間は、生成したアクロレインの分解が進行しない範囲であれば特に限定されない。例えば、0.1秒〜60秒が好ましく、0.5秒〜30秒がより好ましく、1〜10秒が最も好ましい。   The reaction time in the supercritical reaction step is not particularly limited as long as the generated acrolein is not decomposed. For example, 0.1 second to 60 seconds are preferable, 0.5 second to 30 seconds are more preferable, and 1 to 10 seconds are most preferable.

グリセリンの量は、グリセリン、水、及び酸の混合物に対して、好ましくは14重量%以上、より好ましくは20重量%以上、最も好ましくは50重量%以上であり、好ましくは70重量%以下である。   The amount of glycerin is preferably at least 14% by weight, more preferably at least 20% by weight, most preferably at least 50% by weight, preferably at most 70% by weight, based on the mixture of glycerin, water and acid. .

酸の種類は特に限定されない。例えば、無機酸や有機酸を挙げることができ、より具体的には硫酸、塩酸、硝酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸などを挙げることができる。   The kind of acid is not particularly limited. For example, an inorganic acid and an organic acid can be mentioned, More specifically, a sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid etc. can be mentioned.

酸の量は、水素イオン濃度に換算して、グリセリンmol濃度の6.3×10−3〜1.8×10-1倍であることが好ましい。具体的には、グリセリン濃度が14重量%(1.57mol/L)の場合における硫酸濃度は0.005〜0.142mol/L、グリセリン濃度が50重量%(6.11mol/L)の場合における硫酸濃度は0.0193〜0.549mmol/Lが好ましい。 The amount of the acid is preferably 6.3 × 10 −3 to 1.8 × 10 −1 times the glycerin mol concentration in terms of hydrogen ion concentration. Specifically, when the glycerin concentration is 14% by weight (1.57 mol / L), the sulfuric acid concentration is 0.005 to 0.142 mol / L, and when the glycerin concentration is 50% by weight (6.11 mol / L). The sulfuric acid concentration is preferably 0.0193 to 0.549 mmol / L.

水和反応工程
水和反応工程では、超臨界反応工程で得られたアクロレインを3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(3−HPA)に転換する。
Hydration reaction step In the hydration reaction step, acrolein obtained in the supercritical reaction step is converted into 3-hydroxypropionaldehyde (3-HPA).

水和反応は金属触媒を用いて実施することができる。金属触媒の金属種としては、例えば、水銀、イリジウム、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、バナジウム、モリブデンなどを挙げることができる。金属触媒は上記金属を1種のみ含有していてもよいし、複数種を組み合わせて含有していてもよい。また、イオン交換樹脂を用いて水和反応を実施することもできる。   The hydration reaction can be carried out using a metal catalyst. Examples of the metal species of the metal catalyst include mercury, iridium, platinum, palladium, rhodium, nickel, cobalt, chromium, vanadium, and molybdenum. The metal catalyst may contain only one kind of the above metals, or may contain a plurality of kinds in combination. Moreover, a hydration reaction can also be carried out using an ion exchange resin.

水和反応工程の条件は、特に限定されないが、例えば、30〜120℃、0.1〜0.2MPaの条件を挙げることができる。アクロレインと水との重量比も特に限定されないが、例えば、1:2〜1:20の範囲を挙げることができる。   Although the conditions of a hydration reaction process are not specifically limited, For example, the conditions of 30-120 degreeC and 0.1-0.2 MPa can be mentioned. The weight ratio of acrolein and water is not particularly limited, and examples thereof include a range of 1: 2 to 1:20.

水和反応工程は、アクロレインが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で実施することが好ましい。この条件下では、水和反応により生成した3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドは液体となって落下し、気体状態のアクロレインと分離される。水和反応は平衡反応であるため、生成した3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが連続的に分離されることによって、反応を促進させることができ、更に副生成物の生成を抑制することができる。   The hydration reaction step is preferably carried out under conditions where acrolein is present in a gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state. Under this condition, 3-hydroxypropionaldehyde produced by the hydration reaction falls as a liquid and is separated from gaseous acrolein. Since the hydration reaction is an equilibrium reaction, the produced 3-hydroxypropionaldehyde is continuously separated, whereby the reaction can be promoted, and the production of by-products can be further suppressed.

沸点は圧力によって変化するが、常圧においてアクロレインの沸点は3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドの沸点よりも低い。当業者であれは圧力及び温度を適宜調節して所望の条件を設定することが可能である。   Although the boiling point varies depending on the pressure, the boiling point of acrolein is lower than that of 3-hydroxypropionaldehyde at normal pressure. Those skilled in the art can set desired conditions by appropriately adjusting the pressure and temperature.

第1除去工程
第1除去工程では、水和反応工程で得られた3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドから、副生成物のアリルアルコールを除去する。
First Removal Step In the first removal step, allyl alcohol as a by-product is removed from 3-hydroxypropionaldehyde obtained in the hydration reaction step.

アリルアルコールを除去する方法は特に限定されないが、蒸留により除去することが好ましい。アリルアルコールの沸点は3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドの沸点よりも低いため、アリルアルコールのみを気化させて分離することができる。   The method for removing allyl alcohol is not particularly limited, but it is preferably removed by distillation. Since the boiling point of allyl alcohol is lower than that of 3-hydroxypropionaldehyde, only allyl alcohol can be vaporized and separated.

第1除去工程は水和反応工程と同時に実施することもできる(図10)。例えば、アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下、より具体的には水が気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で水和反応を行うことにより、生成した3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを液体として落下させ、気体状態のアリルアルコールから分離することができる。また、これらの条件下では、アクロレインも気体として存在するため、3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドをアクロレインから分離することができる。   The first removal step can be performed simultaneously with the hydration reaction step (FIG. 10). For example, under conditions where allyl alcohol is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state, more specifically, water is present in a gas state, and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state. By performing a hydration reaction under the conditions, the produced 3-hydroxypropionaldehyde can be dropped as a liquid and separated from gaseous allyl alcohol. Under these conditions, acrolein also exists as a gas, so that 3-hydroxypropionaldehyde can be separated from acrolein.

従って、上記の通り、水和反応の促進、及び副生成物の生成抑制を図ることができる。また、水和反応工程用の反応器、及び第1除去工程用の蒸留器を別々に設置する必要が無くなり、設備コストを抑えることができる。   Therefore, as described above, the promotion of the hydration reaction and the suppression of the production of by-products can be achieved. Moreover, it is not necessary to separately install a reactor for the hydration reaction step and a distiller for the first removal step, and the equipment cost can be suppressed.

沸点は圧力によって変化するが、常圧における沸点はアクロレイン、アリルアルコール、水、3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドの順に高くなる。当業者であれは圧力及び温度を適宜調節して所望の条件を設定することが可能である。   Although the boiling point varies depending on the pressure, the boiling point at normal pressure increases in the order of acrolein, allyl alcohol, water, and 3-hydroxypropionaldehyde. Those skilled in the art can set desired conditions by appropriately adjusting the pressure and temperature.

水素添加反応工程
水素添加反応では、第1除去工程後の3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを1,3−プロパンジオールに転換する。
Hydrogenation reaction step In the hydrogenation reaction, 3-hydroxypropionaldehyde after the first removal step is converted to 1,3-propanediol.

水素添加反応は、水素雰囲気下で触媒を用いて実施することができる。触媒としては、例えば、不均一系触媒(懸濁系触媒、固定床触媒など)、均一系触媒などを挙げることができる。   The hydrogenation reaction can be performed using a catalyst under a hydrogen atmosphere. Examples of the catalyst include heterogeneous catalysts (suspension catalysts, fixed bed catalysts, etc.), homogeneous catalysts, and the like.

水素添加反応工程の条件は、特に限定されないが、例えば、30〜150℃、特に60〜130℃であることが好ましく、また、2〜20MPa、特に5〜16MPaであることが好ましい。   The conditions for the hydrogenation reaction step are not particularly limited, but are preferably 30 to 150 ° C, particularly 60 to 130 ° C, and preferably 2 to 20 MPa, particularly 5 to 16 MPa.

第2除去工程
第2除去工程では、水素添加反応工程で生成した1,3−プロパンジオールから、副生成物の1,2−プロパンジオールを除去する。
Second Removal Step In the second removal step, 1,2-propanediol as a by-product is removed from 1,3-propanediol produced in the hydrogenation reaction step.

1,2−プロパンジオールを除去する方法は特に限定されないが、蒸留により除去することが好ましい。1,2−プロパンジオールの沸点は1,3−プロパンジオールの沸点よりも低いため、1,2−プロパンジオールのみを気化させて分離することができる。   The method for removing 1,2-propanediol is not particularly limited, but it is preferably removed by distillation. Since the boiling point of 1,2-propanediol is lower than that of 1,3-propanediol, only 1,2-propanediol can be vaporized and separated.

第1除去工程及び第2除去工程において副生成物を除去することによって、高純度の1,3−プロパンジオールを製造することができる。高純度の1,3−プロパンジオールを重合させることによって高品質のポリマーを製造することができる。本発明における「重合」とは単重合及び共重合のいずれも包含する。   By removing the by-product in the first removal step and the second removal step, high-purity 1,3-propanediol can be produced. A high-quality polymer can be produced by polymerizing high-purity 1,3-propanediol. “Polymerization” in the present invention includes both monopolymerization and copolymerization.

高純度の1,3−プロパンジオールを使用して製造する好ましいポリマーとしては、例えば、1,3−プロパンジオールとテレフタル酸とのコポリマーであるポリトリメチレンテレフタレート(PTT)を挙げることができる。   As a preferable polymer produced using high-purity 1,3-propanediol, for example, polytrimethylene terephthalate (PTT) which is a copolymer of 1,3-propanediol and terephthalic acid can be exemplified.

(2)1,3−プロパンジオールの製造装置
本発明の1,3−プロパンジオールの製造装置は:
グリセリンを超臨界水及び酸と反応させてアクロレインを生成する超臨界反応器(例えば、配管);
アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下(好ましくは、水が気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下)で、超臨界反応器で生成したアクロレインを水和反応させて3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを生成させ、且つ該3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを、副生成物として存在するアリルアルコールから分離する水和反応蒸留器;
水和反応蒸留器中を、アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件(好ましくは、水が気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件)に制御する制御手段;
水和反応蒸留器で分離された3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを水素添加反応させて1,3−プロパンジオールを生成する水素添加反応器;及び
水素添加反応器で生成した1,3−プロパンジオールから、副生成物として存在する1,2−プロパンジオールを除去する蒸留塔;
を備える。
(2) 1,3-propanediol production apparatus The 1,3-propanediol production apparatus of the present invention is:
A supercritical reactor (eg, piping) that reacts glycerin with supercritical water and acid to produce acrolein;
Conditions under which allyl alcohol is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state (preferably under conditions where water is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state). Hydration reaction distiller which hydrates acrolein produced in a supercritical reactor to produce 3-hydroxypropionaldehyde and separates 3-hydroxypropionaldehyde from allyl alcohol present as a by-product ;
A condition in which allyl alcohol is present in a gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state (preferably water is present in a gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is liquid Control means to control the condition existing in the state);
A hydrogenation reactor for producing 1,3-propanediol by hydrogenation reaction of 3-hydroxypropionaldehyde separated by a hydration reactor; and 1,3-propanediol produced by the hydrogenation reactor, A distillation column to remove 1,2-propanediol present as a by-product;
Is provided.

好適な一実施形態では、1,3−プロパンジオールの製造装置は、図8に示すように、
水和反応器中の条件を検出するための検出手段47;及び
アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件(例えば、温度及び圧力)、及び/又は水が気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件が記憶された記憶手段48;
を更に備える。
In a preferred embodiment, the apparatus for producing 1,3-propanediol is as shown in FIG.
Detection means 47 for detecting conditions in the hydration reactor; and conditions in which allyl alcohol is present in the gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in the liquid state (eg temperature and pressure), and / or Storage means 48 in which the condition that water exists in a gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde exists in a liquid state is stored;
Is further provided.

制御手段46は、検出手段47により検出された条件を取得し、取得した条件を記憶手段48に記憶された条件と比較し、記憶された条件と一致するように水和反応器中の条件を制御する。   The control unit 46 acquires the condition detected by the detection unit 47, compares the acquired condition with the condition stored in the storage unit 48, and sets the condition in the hydration reactor so as to match the stored condition. Control.

水和反応器中の条件は、例えば、制御手段が流量調節手段49(例えば、バルブ)を制御してアクロレインや水の供給量を調節することにより変化させることができる。また、水和反応器に対して加熱手段50や冷却手段51を設け、制御手段がこれらを制御することによって水和反応器中の条件を変化させることもできる。   The conditions in the hydration reactor can be changed, for example, when the control means controls the flow rate adjusting means 49 (for example, a valve) to adjust the supply amount of acrolein or water. Moreover, the heating means 50 and the cooling means 51 are provided with respect to the hydration reactor, and the conditions in the hydration reactor can be changed by the control means controlling them.

制御手段46としては、例えば、コンピュータを挙げることができる。コンピュータのRAM、ROM、HDDなどに記憶されたプログラムが動作することによって、制御手段の機能が実現できる。   An example of the control means 46 is a computer. The function of the control means can be realized by the operation of a program stored in a RAM, ROM, HDD or the like of the computer.

検出手段47としては、例えば、慣用の温度計や圧力計などを挙げることができる。
記憶手段48としては、例えば、RAM、ROM、HDDなどを挙げることができる。
Examples of the detection means 47 include a conventional thermometer and pressure gauge.
Examples of the storage means 48 include RAM, ROM, HDD, and the like.

以下、1,3−プロパンジオールの製造装置の一実施形態を図1に基づいて詳細に説明する。なお、図1では、水和反応蒸留器45は使用されておらず、代わりに水和反応器16、及び蒸留塔17が設置されている。一方、図4〜7の1,3−プロパンジオールの製造装置は水和反応蒸留器45を備えている。   Hereinafter, an embodiment of a production apparatus for 1,3-propanediol will be described in detail with reference to FIG. In addition, in FIG. 1, the hydration reaction distiller 45 is not used, and the hydration reactor 16 and the distillation column 17 are installed instead. On the other hand, the apparatus for producing 1,3-propanediol shown in FIGS.

製造装置は反応経路上流側から、ポンプ1、ポンプ2、ヒーター3、ヒーター4、ヒーター5、フィルタ6、冷却器7、減圧弁8、冷却器9、冷却器10、減圧弁11、蒸留塔12、熱交換器13、蒸留塔14、リボイラー15、水和反応器16、蒸留塔17、リボイラー18、水素添加反応器19、水素分離器20、蒸発器21、蒸留塔22、リボイラー23、熱交換器24、蒸留塔25、リボイラー26、熱交換器27、蒸留塔28、熱交換器29の順番で配置されて成る。   From the upstream side of the reaction path, the production apparatus is pump 1, pump 2, heater 3, heater 4, heater 5, filter 6, cooler 7, pressure reducing valve 8, cooler 9, cooler 10, pressure reducing valve 11, distillation column 12. , Heat exchanger 13, distillation tower 14, reboiler 15, hydration reactor 16, distillation tower 17, reboiler 18, hydrogenation reactor 19, hydrogen separator 20, evaporator 21, distillation tower 22, reboiler 23, heat exchange The unit 24, the distillation column 25, the reboiler 26, the heat exchanger 27, the distillation column 28, and the heat exchanger 29 are arranged in this order.

ポンプ1及び2で22〜50MPaに加圧した超臨界水及び酸をグリセリンに作用させた後、冷却を複数回に分けて実施する。   Supercritical water and acid pressurized to 22 to 50 MPa with pumps 1 and 2 are allowed to act on glycerin, and then cooling is performed in a plurality of times.

グリセリンに超臨界水と酸を作用させて得られる反応液を、主反応が停止する温度であり、且つ反応液中に含まれるタール等の高粘度成分の粘度が十分に低い温度まで反応クエンチ用冷却水を注入し、冷却する(第一の冷却)。これにより、副生成物の発生量を低減しつつ、タール等の高粘度成分の粘度及び付着性の上昇を抑え、カーボン粒子等の固形分が凝集しない状態を維持できる。凝集しない状態では固形分の粒径は数μm〜数十μmであり、付着性も極めて小さいので、配管を閉塞させることはない。また、固形物を分離除去する操作の時にも、分離面に固形物が付着して差圧上昇する効果を低減できる。このため、プラント運転系統の切り替え、フィルタ逆洗操作等の分離装置のメンテナンス頻度が著しく低減し、停止と再起動に伴うエネルギー損失が低減するので運転コストを低減できる。あわせて、400℃等の高温の反応液を冷却した後に固形分の分離を行うため、分離装置の熱劣化を防ぐことができる。   For reaction quenching to a reaction liquid obtained by allowing supercritical water and acid to act on glycerin to a temperature at which the main reaction stops and the viscosity of high viscosity components such as tar contained in the reaction liquid is sufficiently low Cooling water is injected and cooled (first cooling). Thereby, an increase in the viscosity and adhesion of high viscosity components such as tar can be suppressed while reducing the amount of by-product generated, and a state where solid contents such as carbon particles are not aggregated can be maintained. In the state of not agglomerating, the particle size of the solid content is several μm to several tens of μm and the adhesion is extremely small, so that the piping is not blocked. Also, the effect of increasing the differential pressure due to the solid matter adhering to the separation surface can be reduced during the operation of separating and removing the solid matter. For this reason, the maintenance frequency of the separation apparatus such as switching of the plant operation system and filter backwash operation is remarkably reduced, and the energy loss due to the stop and restart is reduced, so that the operation cost can be reduced. In addition, since the solid content is separated after the high-temperature reaction liquid such as 400 ° C. is cooled, the thermal degradation of the separation device can be prevented.

第一の冷却後における反応液の粘度は0.1Pa・s以下が望ましく、この程度の低粘度を実現できる温度、具体的には100℃以上が望ましい。その一方、合成反応、熱分解反応を完全に停止させるには200℃以下の温度が望ましい。そのため、第一の冷却温度は100〜200℃であることが望ましい。第一の冷却方法として反応液に冷却水を直接混合することにより、ジャケット等による配管周辺からの熱交換と比べて温度変化が高速化する。これにより熱分解反応を高速停止することができ、生成したアクロレインがタール、カーボン粒子等の副生成物に変化するのを停止できるため、原料収率の向上が期待できる。また、副生成物発生量が低減するので、これに伴う配管及び機器の閉塞、エロージョン発生の抑制、精密な圧力制御に資することができる。   The viscosity of the reaction liquid after the first cooling is desirably 0.1 Pa · s or less, and a temperature at which such low viscosity can be realized, specifically, 100 ° C. or more is desirable. On the other hand, a temperature of 200 ° C. or lower is desirable to completely stop the synthesis reaction and the thermal decomposition reaction. Therefore, the first cooling temperature is desirably 100 to 200 ° C. As a first cooling method, the cooling water is directly mixed with the reaction liquid, thereby speeding up the temperature change compared to heat exchange from the periphery of the pipe by a jacket or the like. As a result, the thermal decomposition reaction can be stopped at a high speed, and the generated acrolein can be stopped from changing to by-products such as tar and carbon particles, so that an improvement in raw material yield can be expected. Moreover, since the amount of by-products generated is reduced, it is possible to contribute to blockage of piping and equipment, suppression of erosion, and precise pressure control.

次に、反応液から固形分を分離除去した後で反応液を水の沸点以下でかつ反応液中のタール分が機器に固着しない温度まで冷却器7を用いて冷却する(第二の冷却)。その後に減圧弁8を用いて減圧することで、配管、弁での固形分による閉塞が回避できるとともに、タール分の付着も低減できるので、減圧弁8における圧力制御の精度が向上する。特に、減圧弁の間口は極めて狭いので、固形分だけでなくタール分の付着を抑制することで、弁の開閉操作が容易、安定化することは非常に有効である。また、冷却温度が水の沸点以下に設定されることで、減圧後に反応液が気化して体積が急激に膨張するのを抑制できるため、反応装置の安全性を向上させることができる。   Next, after the solid content is separated and removed from the reaction solution, the reaction solution is cooled using the cooler 7 to a temperature below the boiling point of water and the tar content in the reaction solution is not fixed to the equipment (second cooling). . By reducing the pressure using the pressure reducing valve 8 after that, it is possible to avoid clogging due to the solid content in the pipe and the valve and to reduce the adhesion of the tar content, so that the pressure control accuracy in the pressure reducing valve 8 is improved. In particular, since the opening of the pressure reducing valve is extremely narrow, it is very effective that the opening / closing operation of the valve is easy and stabilized by suppressing the adhesion of not only the solid content but also the tar content. In addition, since the cooling temperature is set to be equal to or lower than the boiling point of water, it is possible to suppress the reaction liquid from being vaporized and the volume from rapidly expanding after depressurization, so that the safety of the reaction apparatus can be improved.

第二の冷却後における反応液の粘度は10Pa・s以下であることが望ましく、この程度の低粘度を実現できる温度、具体的には53℃以上、特に80℃以上が望ましい。その一方、減圧後における反応液の気化、急激な膨張を抑制する観点からは温度は100℃以下が望ましい。このため、第二の冷却温度は、少なくともアクロレインの沸点以上であることを考慮して、53〜100℃、望ましくは80〜100℃となる。   The viscosity of the reaction liquid after the second cooling is desirably 10 Pa · s or less, and a temperature at which such low viscosity can be realized, specifically 53 ° C. or more, particularly 80 ° C. or more is desirable. On the other hand, the temperature is preferably 100 ° C. or less from the viewpoint of suppressing vaporization and rapid expansion of the reaction solution after decompression. For this reason, the second cooling temperature is 53-100 ° C., preferably 80-100 ° C., considering that it is at least the boiling point of acrolein.

減圧した後に、反応液を目的物質の沸点まで冷却器9及び10を用いて冷却する(第三の冷却)。言い換えれば第三の冷却工程の温度を目的物質の沸点以上に維持する。これにより、排出した反応液から目的物質が容易に気化してくる。このため、後段の蒸留工程で再加熱する際のエネルギー効率を向上することができる。アクロレインの沸点以上であることを考慮して、第三の冷却温度は53℃〜第二の冷却温度の範囲となる。冷却した反応液は減圧弁11で減圧した後、蒸留塔12へ送られる。   After reducing the pressure, the reaction solution is cooled to the boiling point of the target substance using the coolers 9 and 10 (third cooling). In other words, the temperature of the third cooling step is maintained above the boiling point of the target substance. Thereby, the target substance is easily vaporized from the discharged reaction solution. For this reason, the energy efficiency at the time of reheating in the latter distillation process can be improved. Considering that the boiling point is higher than the boiling point of acrolein, the third cooling temperature is in the range of 53 ° C. to the second cooling temperature. The cooled reaction liquid is depressurized by the pressure reducing valve 11 and then sent to the distillation column 12.

超臨界反応から固形分の分離除去までを弁で仕切られた鉛直な配管内で実施することにより、副生成物を含む反応液は重力により配管の周方向に対して均一に流下する。水平な系の場合には、発生した副生成物中の固形分が配管底部に堆積し、流れに伴う摩擦で、配管、減圧弁等の底部でエロージョンが発生する。配管の周方向に対して均一に流下することで、配管内面における固形物粒子との接触は平滑化され、さらなるエロージョンの低減効果が得られる。また、ヒーター3からフィルタ6までの反応装置及び固形分分離装置を二系統以上用意することで、交互運転、副生成物粒子の交互排出が可能となる。これにより、ある系統でメンテナンス作業を実施している際には少なくとも他の一つ以上の系統が運転している状態を維持できるので、プラント全体を停止する必要がなく、連続運転性が向上する。その際、反応装置前段のヒーター3は反応配管のヒーター5に比べて滞留時間が長く設備規模が大きい。また、ヒーター3には原料であるグリセリン等の有機物がないので副生成物の発生がない。このことは、ヒーター3では全体工程の中でエネルギー使用の割合が大きい一方、その下流側工程と比べて副生成物によるトラブルの心配が極めて小さいことがわかる。そこで、複数系統の方式を考える上で、ヒーター3を各系統共通で使用して反応配管から複数系統に分岐することで、ヒーター3はその下流側工程においてメンテナンス作業をしている系統があっても連続運転が可能となる。これにより、停止・再起動でのエネルギー損失が最小限にできるので、設備コスト、運転コストの両方を低減することができる。   By carrying out from the supercritical reaction to the separation and removal of solids in a vertical pipe partitioned by a valve, the reaction liquid containing by-products flows down uniformly in the circumferential direction of the pipe by gravity. In the case of a horizontal system, the solid content in the generated by-product accumulates at the bottom of the pipe, and erosion occurs at the bottom of the pipe, pressure reducing valve, etc. due to friction accompanying the flow. By flowing down uniformly with respect to the circumferential direction of the piping, the contact with the solid particles on the inner surface of the piping is smoothed, and a further erosion reduction effect is obtained. In addition, by preparing two or more reactors and solid content separators from the heater 3 to the filter 6, alternating operation and alternate discharge of by-product particles are possible. As a result, when maintenance work is being performed in a certain system, it is possible to maintain a state in which at least one other system is operating, so it is not necessary to stop the entire plant, and continuous operability is improved. . At that time, the heater 3 in the previous stage of the reaction apparatus has a longer residence time and a larger equipment scale than the heater 5 of the reaction pipe. Further, since there is no organic material such as glycerin as a raw material in the heater 3, no by-product is generated. This shows that while the heater 3 has a large energy use ratio in the entire process, there is very little concern about troubles caused by by-products compared to the downstream process. Therefore, when considering a system of multiple systems, there is a system in which the heater 3 performs maintenance work in the downstream process by using the heater 3 in common with each system and branching from the reaction piping to the multiple systems. Can be operated continuously. As a result, energy loss due to stop / restart can be minimized, so that both the equipment cost and the operation cost can be reduced.

蒸留塔12へ流入した反応液は蒸留により分離され、頂部からアクロレイン、水、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、アリルアルコール等を含む反応液を排出し、底部から水、硫酸、タール等を含む廃水を排出する。反応液は熱交換器13で冷却された後、蒸留塔14に流入する。蒸留塔14に流入した反応液は蒸留により分離され、頂部からアセトアルデヒド及びホルムアルデヒド等を含む廃液を、底部からアクロレイン、水及びアリルアルコール等を含む反応液を排出する。蒸留塔14から排出された反応液はリボイラー15に流入し、アクロレインを水和反応させるため、水和反応の反応温度近傍の40〜110℃、望ましくは50〜70℃に昇温される。   The reaction solution flowing into the distillation column 12 is separated by distillation, and the reaction solution containing acrolein, water, acetaldehyde, formaldehyde, allyl alcohol and the like is discharged from the top, and the waste water containing water, sulfuric acid, tar and the like is discharged from the bottom. The reaction solution is cooled by the heat exchanger 13 and then flows into the distillation column 14. The reaction solution flowing into the distillation column 14 is separated by distillation, and a waste solution containing acetaldehyde and formaldehyde is discharged from the top, and a reaction solution containing acrolein, water, allyl alcohol, and the like is discharged from the bottom. The reaction liquid discharged from the distillation column 14 flows into the reboiler 15 and is heated to 40 to 110 ° C., preferably 50 to 70 ° C. near the reaction temperature of the hydration reaction in order to hydrate the acrolein.

水を加えられた後、水和反応器16に流入した反応液は水和反応により主として3−ヒドロキシプロピオンアルデヒド(3−HPA)に転換される。水和反応には、1種又は複数種の金属、例えば水銀、イリジウム、白金、パラジウム、ロジウム、ニッケル、コバルト、クロム、バナジウム、モリブデンを含む触媒、あるいはイオン交換樹脂を用い、反応温度30〜120℃及び圧力0.1〜0.2MPaでアクロレインと水の重量比1:2〜1:20の範囲で行うことができる。水和反応器から排出された反応液は蒸留塔17に流入して蒸留により分離され、頂部からアクロレイン、水、アリルアルコール等を含む廃液を排出し、底部から3−HPA,水等を含む反応液を排出する。廃液は熱交換器36で冷却された後、一部は水和反応器16に還流される。反応液はリボイラー18で3−HPAを水素添加反応させるため、水素添加反応の反応温度近傍の30〜150℃、望ましくは60〜130℃に昇温される。   After adding water, the reaction liquid flowing into the hydration reactor 16 is mainly converted into 3-hydroxypropionaldehyde (3-HPA) by a hydration reaction. In the hydration reaction, a catalyst containing one or more kinds of metals, for example, mercury, iridium, platinum, palladium, rhodium, nickel, cobalt, chromium, vanadium, molybdenum, or an ion exchange resin is used, and the reaction temperature is 30 to 120. The weight ratio of acrolein to water can be in the range of 1: 2 to 1:20 at a pressure of 0.1 to 0.2 MPa. The reaction liquid discharged from the hydration reactor flows into the distillation column 17 and is separated by distillation. The waste liquid containing acrolein, water, allyl alcohol, and the like is discharged from the top, and the reaction containing 3-HPA, water, and the like from the bottom. Drain the liquid. After the waste liquid is cooled by the heat exchanger 36, a part thereof is refluxed to the hydration reactor 16. The reaction solution is heated to 30 to 150 ° C., preferably 60 to 130 ° C., in the vicinity of the reaction temperature of the hydrogenation reaction in order to cause hydrogenation reaction of 3-HPA with the reboiler 18.

必要に応じて水を加えられた後、水素添加反応器19に流入した反応液は、触媒により水素添加される。触媒は不均一系で、それ自体又は担体に担持して使用され、固定床であることが望ましいが、均一系触媒を用いることもできる。懸濁系触媒を用いる場合は、ラネー−ニッケル触媒や担体上に微分散担持された貴金属触媒が好適である。固定床触媒を用いる場合には、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属、ニッケル、銅、クロム、亜鉛等の金属を酸化チタン、アルミナ、シリカ、ゼオライト等の担体上に微分散して担持させた触媒又はZSM−5等のゼオイトが好適である。反応温度は30〜150℃、特に60〜130℃が望ましく、圧力は2〜20MPa、特に5〜16MPaが望ましい。   After water is added as necessary, the reaction liquid flowing into the hydrogenation reactor 19 is hydrogenated by a catalyst. The catalyst is heterogeneous and is used by itself or supported on a support and is preferably a fixed bed, but a homogeneous catalyst can also be used. When a suspension catalyst is used, a Raney-nickel catalyst or a noble metal catalyst finely dispersed and supported on a carrier is suitable. In the case of using a fixed bed catalyst, a catalyst in which a noble metal such as platinum, palladium, rhodium or the like, a metal such as nickel, copper, chromium or zinc is finely dispersed and supported on a support such as titanium oxide, alumina, silica or zeolite. Alternatively, a zeolite such as ZSM-5 is preferable. The reaction temperature is preferably 30 to 150 ° C, particularly 60 to 130 ° C, and the pressure is preferably 2 to 20 MPa, particularly 5 to 16 MPa.

水素添加反応器から排出された反応液は水素分離器20に流入して水素と反応液が分離される。分離された水素は水素添加反応器に還流される。反応液は蒸発器21に流入し、一部の水と分離される。分離された水は水和反応器又は水素添加反応器に還流される。反応液は蒸留塔22に流入して蒸留により分離され、頂部から水等を含む廃液を排出し、底部から1,3−プロパンジオール(1,3−PDO)、1,2−プロパンジオール(1,2−PDO)、4−オキサ−1,7ヘプタンジオール等を含む反応液を排出する。廃液は熱交換器37で冷却された後、一部は水和反応器16や水素添加反応器19に還流される。反応液はリボイラー23及び熱交換器24を経て蒸留塔25に流入して蒸留により分離され、頂部から1,2−プロパンジオールを含む廃液を排出し、底部から1,3−プロパンジオール、4−オキサ−1,7ヘプタンジオール等を含む反応液を排出する。反応液はリボイラー26及び熱交換器27を経て蒸留塔28に流入して蒸留により分離され、頂部から1,3−プロパンジオールを排出し、底部から4−オキサ−1,7ヘプタンジオール等を含む廃液を排出する。   The reaction liquid discharged from the hydrogenation reactor flows into the hydrogen separator 20 to separate the hydrogen and the reaction liquid. The separated hydrogen is refluxed to the hydrogenation reactor. The reaction liquid flows into the evaporator 21 and is separated from some water. The separated water is refluxed to the hydration reactor or hydrogenation reactor. The reaction liquid flows into the distillation column 22 and is separated by distillation. The waste liquid containing water and the like is discharged from the top, and 1,3-propanediol (1,3-PDO) and 1,2-propanediol (1 , 2-PDO), 4-oxa-1,7heptanediol and the like are discharged. After the waste liquid is cooled by the heat exchanger 37, a part thereof is refluxed to the hydration reactor 16 and the hydrogenation reactor 19. The reaction liquid flows into the distillation column 25 through the reboiler 23 and the heat exchanger 24 and is separated by distillation. The liquid waste containing 1,2-propanediol is discharged from the top, and 1,3-propanediol, 4- The reaction solution containing oxa-1,7heptanediol and the like is discharged. The reaction liquid flows into the distillation column 28 through the reboiler 26 and the heat exchanger 27 and is separated by distillation. 1,3-propanediol is discharged from the top, and 4-oxa-1,7heptanediol and the like are contained from the bottom. Drain the waste liquid.

廃液はリボイラー39及び熱交換器40を経て蒸留塔41に流入して蒸留により分離され、頂部から4−オキサ−1,7ヘプタンジオールを排出し、底部から重質分を排出する。4−オキサ−1,7ヘプタンジオールは熱交換器42、43を経て加水分解反応器44で触媒により加水分解され、1,3−プロパンジオールとなる。触媒は不均一系で、それ自体又は担体に担持して使用され、固定床であることが望ましいが、均一系触媒を用いることもできる。懸濁系触媒を用いる場合は、担体上に微分散担持された貴金属触媒が好適である。固定床触媒を用いる場合には、白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属、ニッケル、銅、クロム、亜鉛等の金属を酸化チタン、アルミナ、シリカ、ゼオライト等の担体上に微分散して担持させた触媒又はZSM−5等のゼオイトが好適である。反応温度は30〜300℃、特に60〜260℃が望ましく、圧力は0.1〜10MPa、特に1〜6MPaが望ましい。   The waste liquid flows into the distillation column 41 through the reboiler 39 and the heat exchanger 40 and is separated by distillation. The 4-oxa-1,7heptanediol is discharged from the top and the heavy component is discharged from the bottom. 4-Oxa-1,7heptanediol is hydrolyzed by the catalyst in the hydrolysis reactor 44 through the heat exchangers 42 and 43 to become 1,3-propanediol. The catalyst is heterogeneous and is used by itself or supported on a support and is preferably a fixed bed, but a homogeneous catalyst can also be used. When a suspension catalyst is used, a noble metal catalyst finely dispersed and supported on a support is suitable. In the case of using a fixed bed catalyst, a catalyst in which a noble metal such as platinum, palladium, rhodium or the like, a metal such as nickel, copper, chromium or zinc is finely dispersed and supported on a support such as titanium oxide, alumina, silica or zeolite. Alternatively, a zeolite such as ZSM-5 is preferable. The reaction temperature is preferably 30 to 300 ° C, particularly 60 to 260 ° C, and the pressure is preferably 0.1 to 10 MPa, particularly 1 to 6 MPa.

リボイラー30で保温されたタール及び硫酸等を含む廃水は固形分除去装置31に流入し、固形分が除去される。廃水は流動性を維持できる温度範囲である50〜100℃、望ましくは80〜100℃に保たれているため、固形分除去装置ではカーボン粒子等の固形物を捕集し、タール等の高粘度成分の付着は抑制される。固形分の除去にはフィルタ、サイクロン、沈殿槽等を用いることができる。   Waste water containing tar, sulfuric acid, and the like kept warm by the reboiler 30 flows into the solid content removing device 31, and the solid content is removed. Since the waste water is maintained at a temperature range of 50 to 100 ° C., preferably 80 to 100 ° C. in which the fluidity can be maintained, the solid content removing device collects solids such as carbon particles and has a high viscosity such as tar. Adhesion of components is suppressed. A filter, a cyclone, a sedimentation tank, etc. can be used for removal of solid content.

固形分除去装置31から排出された廃水は有機物除去装置32に流入し、廃水中の有機物が除去される。有機物の除去は吸着により行い、吸着材として活性炭、ゼオライト等を用いることができる。これにより、廃水中に含まれるタールやその他の有機物が除去される。   The waste water discharged from the solid content removing device 31 flows into the organic matter removing device 32, and the organic matter in the waste water is removed. Removal of organic substances is performed by adsorption, and activated carbon, zeolite, or the like can be used as an adsorbent. Thereby, tar and other organic substances contained in the wastewater are removed.

有機物除去装置32から排出された廃水はイオン交換塔33に流入し、イオン交換樹脂により廃水中に含まれる硫酸等の酸が除去される。   Waste water discharged from the organic substance removing device 32 flows into the ion exchange tower 33, and an acid such as sulfuric acid contained in the waste water is removed by the ion exchange resin.

固形分除去装置31からイオン交換塔33までで精製された水は水タンク34に流入し、原料水もしくは反応クエンチ用の冷却水として再利用される。これにより、水の使用量が低減でき、プラント運転コストを抑制することが可能となる。また、アクロレインやホルムアルデヒドといった毒物指定の化学物質を含む廃水を系外に排出するために必要な廃水処理施設が不要となるため、設備費用及び運転費用の低減に資することができる。   Water purified from the solid content removing device 31 to the ion exchange tower 33 flows into the water tank 34 and is reused as raw water or cooling water for reaction quenching. Thereby, the usage-amount of water can be reduced and it becomes possible to suppress plant operation cost. In addition, a wastewater treatment facility necessary for discharging wastewater containing chemical substances designated as poisonous substances such as acrolein and formaldehyde to the outside of the system becomes unnecessary, which can contribute to reduction of equipment cost and operation cost.

固形分除去装置31からイオン交換塔33までを二系統以上用意することで、交互運転、不純物の交互排出が可能となる。これにより、ある系統でメンテナンス作業を実施している際には少なくとも他の一つ以上の系統が運転している状態を維持できるので、プラント全体を停止する必要がなくなり、連続運転性が向上する。   By preparing two or more systems from the solid content removing device 31 to the ion exchange column 33, it is possible to perform alternate operation and alternate discharge of impurities. As a result, when performing maintenance work in a certain system, it is possible to maintain a state in which at least one other system is operating, so it is not necessary to stop the entire plant, and continuous operability is improved. .

水和反応において、図2に示すような水和反応蒸留器を用いることができる。アクロレイン及び水を気体として水和反応蒸留器内に流入させ、水和反応を行うことにより生成した3−HPAは、水及びアクロレインより沸点が高いため液体となって水和反応蒸留器底部に落下する。水和反応は平衡反応であるため、雰囲気中から3−HPAが液体となって連続的に取り除かれることにより反応が促進され、滞留時間を従来の装置より短縮することが可能となる。また、滞留時間を短縮することで、副生成物の生成を抑制することができる。また、水和反応蒸留器内で3−HPAと水及びアクロレインとを分離するため、図1における蒸留塔17のような水和反応下流側の蒸留塔を省略することができ、設備コストの低減に資する。加えて、図1における蒸留塔14のような水和反応上流側の蒸留塔を省略することも可能となる。   In the hydration reaction, a hydration distillation apparatus as shown in FIG. 2 can be used. The 3-HPA produced by flowing acrolein and water into the hydration reactor as a gas and performing the hydration reaction becomes liquid because it has a higher boiling point than water and acrolein and falls to the bottom of the hydration reactor. To do. Since the hydration reaction is an equilibrium reaction, the 3-HPA is continuously removed from the atmosphere as a liquid, whereby the reaction is promoted and the residence time can be shortened compared to the conventional apparatus. Moreover, the production | generation of a by-product can be suppressed by shortening residence time. Further, since 3-HPA and water and acrolein are separated in the hydration reaction distillation apparatus, the distillation tower on the downstream side of the hydration reaction such as the distillation tower 17 in FIG. 1 can be omitted, and the equipment cost is reduced. Contribute to In addition, it is possible to omit the distillation column upstream of the hydration reaction such as the distillation column 14 in FIG.

水和反応において、アクロレインの沸点以上、水の沸点未満で反応を行う場合には、図3に示すような水和反応蒸留器を用いることができる。アクロレインは気体として水和反応蒸留器下部から、水は液体として水和反応蒸留器上部から流入させる。水は雰囲気中に均一に分布させることが望ましいため、シャワー等を用いて水和反応蒸留器内に散布することができる。水和反応により生成した3−HPAは液体となり、水とともに水和反応蒸留器底部に落下する。水和反応は平衡反応であるため、雰囲気中から3−HPAが液体となって連続的に取り除かれることにより反応が促進され、滞留時間を従来の装置より短縮することが可能となる。また、滞留時間を短縮することで、副生成物の生成を抑制することができる。また、反応器内で3−HPA及び水とアクロレインを分離するため、図1における蒸留塔17のような水和反応下流側の蒸留塔を省略することができ、設備コストの低減に資する。加えて、図1における蒸留塔14のような水和反応上流側の蒸留塔を省略することも可能となる。3−HPAへの水の混入は、下流の水素添加反応で水が必要とされるため問題とならない。   In the hydration reaction, when the reaction is carried out at a boiling point of acrolein or more and less than the boiling point of water, a hydration reaction distillation apparatus as shown in FIG. 3 can be used. Acrolein is introduced as a gas from the lower part of the hydration reactor, and water is introduced as a liquid from the upper part of the hydration reactor. Since it is desirable to distribute water uniformly in the atmosphere, it can be sprayed into the hydration reactor using a shower or the like. 3-HPA produced by the hydration reaction becomes a liquid and falls to the bottom of the hydration reaction still with water. Since the hydration reaction is an equilibrium reaction, the 3-HPA is continuously removed from the atmosphere as a liquid, whereby the reaction is promoted and the residence time can be shortened compared to the conventional apparatus. Moreover, the production | generation of a by-product can be suppressed by shortening residence time. Further, since 3-HPA and water and acrolein are separated in the reactor, a distillation column on the downstream side of the hydration reaction such as the distillation column 17 in FIG. 1 can be omitted, which contributes to a reduction in equipment cost. In addition, it is possible to omit the distillation column upstream of the hydration reaction such as the distillation column 14 in FIG. The mixing of water into 3-HPA is not a problem because water is required in the downstream hydrogenation reaction.

以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, the scope of the present invention is not limited to this.

(実施例1)
図1に示す装置を用いて、超臨界反応を原料グリセリン濃度15wt%、反応温度400℃、反応圧力35MPa、反応時間2sの条件で実施した後、冷却水注入によるクエンチで200℃、冷却器7で200℃から125℃へ冷却、減圧弁8で35MPaから0.35MPaに減圧、冷却器9で125℃から95℃へ冷却、冷却器10で95℃から60℃へ冷却、減圧弁11で大気圧まで減圧した。水和反応を反応温度60℃、反応圧力0.1MPa、反応時間1hの条件で実施した後、水素添加反応を反応温度60〜120℃、反応圧力15MPa、反応時間1hの条件にて実施し、1,3−プロパンジオールの合成を行った。その結果、得られた反応液において、1,3−プロパンジオールの収率は52%、1,2−プロパンジオールは検出されなかった。
Example 1
Using the apparatus shown in FIG. 1, a supercritical reaction was carried out under the conditions of a raw material glycerin concentration of 15 wt%, a reaction temperature of 400 ° C., a reaction pressure of 35 MPa, and a reaction time of 2 s. From 200 ° C. to 125 ° C., pressure reducing valve 8 from 35 MPa to 0.35 MPa, cooling device 9 from 125 ° C. to 95 ° C., cooling device 10 from 95 ° C. to 60 ° C., pressure reducing valve 11 large The pressure was reduced to atmospheric pressure. After performing the hydration reaction under the conditions of a reaction temperature of 60 ° C., a reaction pressure of 0.1 MPa, and a reaction time of 1 h, the hydrogenation reaction is performed under the conditions of a reaction temperature of 60 to 120 ° C., a reaction pressure of 15 MPa, and a reaction time of 1 h. 1,3-propanediol was synthesized. As a result, in the obtained reaction solution, the yield of 1,3-propanediol was 52%, and 1,2-propanediol was not detected.

(実施例2)
図4に示す水和反応蒸留器45を含む装置を用いて、超臨界反応を原料グリセリン濃度15wt%、反応温度400℃、反応圧力35MPa、反応時間2sの条件で実施した後、冷却水注入によるクエンチで200℃、冷却器7で200℃から125℃へ冷却、減圧弁8で35MPaから0.35MPaに減圧、冷却器9で125℃から95℃へ冷却、冷却器10で95℃から60℃へ冷却、減圧弁11で大気圧まで減圧した。水和反応を反応温度60℃、反応圧力0.1MPa、反応時間1hの条件で実施した後、水素添加反応を反応温度60〜120℃、反応圧力15MPa、反応時間1hの条件にて実施し、1,3−プロパンジオールの合成を行った。その結果、得られた反応液において、1,3−プロパンジオールの収率は55%、1,2−プロパンジオールは検出されなかった。
(Example 2)
A supercritical reaction was carried out under the conditions of a raw material glycerin concentration of 15 wt%, a reaction temperature of 400 ° C., a reaction pressure of 35 MPa, and a reaction time of 2 s using an apparatus including the hydration distillation apparatus 45 shown in FIG. 200 ° C by quenching, cooling from 200 ° C to 125 ° C by cooler 7, reducing pressure from 35 MPa to 0.35 MPa by pressure reducing valve 8, cooling from 125 ° C to 95 ° C by cooler 9, and 95 ° C to 60 ° C by cooler 10 The pressure was reduced to atmospheric pressure with the pressure reducing valve 11. After performing the hydration reaction under the conditions of a reaction temperature of 60 ° C., a reaction pressure of 0.1 MPa, and a reaction time of 1 h, the hydrogenation reaction is performed under the conditions of a reaction temperature of 60 to 120 ° C., a reaction pressure of 15 MPa, and a reaction time of 1 h. 1,3-propanediol was synthesized. As a result, in the obtained reaction solution, the yield of 1,3-propanediol was 55%, and 1,2-propanediol was not detected.

(実施例3)
図5に示す水和反応蒸留器45を含む装置を用いて、超臨界反応を原料グリセリン濃度15wt%、反応温度400℃、反応圧力35MPa、反応時間2sの条件で実施した後、冷却水注入によるクエンチで200℃、冷却器7で200℃から125℃へ冷却、減圧弁8で35MPaから0.35MPaに減圧、冷却器9で125℃から95℃へ冷却、冷却器10で95℃から60℃へ冷却、減圧弁11で大気圧まで減圧した。水和反応を反応温度60℃、反応圧力0.1MPa、反応時間1hの条件で実施した後、水素添加反応を反応温度60〜120℃、反応圧力15MPa、反応時間1hの条件にて実施し、1,3−プロパンジオールの合成を行った。その結果、得られた反応液において、1,3−プロパンジオールの収率は57%、1,2−プロパンジオールは検出されなかった。
(Example 3)
A supercritical reaction was carried out under the conditions of a raw material glycerin concentration of 15 wt%, a reaction temperature of 400 ° C., a reaction pressure of 35 MPa, and a reaction time of 2 s using an apparatus including the hydration distillation apparatus 45 shown in FIG. 200 ° C by quenching, cooling from 200 ° C to 125 ° C by cooler 7, reducing pressure from 35 MPa to 0.35 MPa by pressure reducing valve 8, cooling from 125 ° C to 95 ° C by cooler 9, and 95 ° C to 60 ° C by cooler 10 The pressure was reduced to atmospheric pressure with the pressure reducing valve 11. After performing the hydration reaction under the conditions of a reaction temperature of 60 ° C., a reaction pressure of 0.1 MPa, and a reaction time of 1 h, the hydrogenation reaction is performed under the conditions of a reaction temperature of 60 to 120 ° C., a reaction pressure of 15 MPa, and a reaction time of 1 h. 1,3-propanediol was synthesized. As a result, in the obtained reaction solution, the yield of 1,3-propanediol was 57%, and 1,2-propanediol was not detected.

(実施例4)
図6に示す水和反応蒸留器45を含む装置を用いて、超臨界反応を原料グリセリン濃度15wt%、反応温度400℃、反応圧力35MPa、反応時間2sの条件で実施した後、冷却水注入によるクエンチで200℃、冷却器7で200℃から125℃へ冷却、減圧弁8で35MPaから0.35MPaに減圧、冷却器9で125℃から95℃へ冷却、冷却器10で95℃から60℃へ冷却、減圧弁11で大気圧まで減圧した。水和反応を反応温度60℃、反応圧力0.1MPa、反応時間1hの条件で実施した後、水素添加反応を反応温度60〜120℃、反応圧力15MPa、反応時間1hの条件にて実施し、1,3−プロパンジオールの合成を行った。その結果、得られた反応液において、1,3−プロパンジオールの収率は55%、1,2−プロパンジオールは検出されなかった。
Example 4
A supercritical reaction was carried out under the conditions of a raw material glycerin concentration of 15 wt%, a reaction temperature of 400 ° C., a reaction pressure of 35 MPa, and a reaction time of 2 s using an apparatus including the hydration distillation apparatus 45 shown in FIG. 200 ° C by quenching, cooling from 200 ° C to 125 ° C by cooler 7, reducing pressure from 35 MPa to 0.35 MPa by pressure reducing valve 8, cooling from 125 ° C to 95 ° C by cooler 9, and 95 ° C to 60 ° C by cooler 10 The pressure was reduced to atmospheric pressure with the pressure reducing valve 11. After performing the hydration reaction under the conditions of a reaction temperature of 60 ° C., a reaction pressure of 0.1 MPa, and a reaction time of 1 h, the hydrogenation reaction is performed under the conditions of a reaction temperature of 60 to 120 ° C., a reaction pressure of 15 MPa, and a reaction time of 1 h. 1,3-propanediol was synthesized. As a result, in the obtained reaction solution, the yield of 1,3-propanediol was 55%, and 1,2-propanediol was not detected.

(実施例5)
図7に示す水和反応蒸留器45を含む装置を用いて、超臨界反応を原料グリセリン濃度15wt%、反応温度400℃、反応圧力35MPa、反応時間2sの条件で実施した後、冷却水注入によるクエンチで200℃、冷却器7で200℃から125℃へ冷却、減圧弁8で35MPaから0.35MPaに減圧、冷却器9で125℃から95℃へ冷却、冷却器10で95℃から60℃へ冷却、減圧弁11で大気圧まで減圧した。水和反応を反応温度60℃、反応圧力0.1MPa、反応時間1hの条件で実施した後、水素添加反応を反応温度60〜120℃、反応圧力15MPa、反応時間1hの条件にて実施し、1,3−プロパンジオールの合成を行った。その結果、得られた反応液において、1,3−プロパンジオールの収率は57%、1,2−プロパンジオールは検出されなかった。
(Example 5)
A supercritical reaction was carried out under the conditions of a raw material glycerin concentration of 15 wt%, a reaction temperature of 400 ° C., a reaction pressure of 35 MPa, and a reaction time of 2 s using an apparatus including the hydration distillation apparatus 45 shown in FIG. 200 ° C by quenching, cooling from 200 ° C to 125 ° C by cooler 7, reducing pressure from 35 MPa to 0.35 MPa by pressure reducing valve 8, cooling from 125 ° C to 95 ° C by cooler 9, and 95 ° C to 60 ° C by cooler 10 The pressure was reduced to atmospheric pressure with the pressure reducing valve 11. After performing the hydration reaction under the conditions of a reaction temperature of 60 ° C., a reaction pressure of 0.1 MPa, and a reaction time of 1 h, the hydrogenation reaction is performed under the conditions of a reaction temperature of 60 to 120 ° C., a reaction pressure of 15 MPa, and a reaction time of 1 h. 1,3-propanediol was synthesized. As a result, in the obtained reaction solution, the yield of 1,3-propanediol was 57%, and 1,2-propanediol was not detected.

(比較例)
実施例1と同様のパラメータで1,3−プロパンジオール合成を行った。ただし、蒸留塔17でのアリルアルコール回収及び蒸留塔25での1,2−プロパンジオール回収は行わなかった。その結果、反応液から1%の1,2−プロパンジオールが検出された。
(Comparative example)
1,3-propanediol synthesis was performed using the same parameters as in Example 1. However, allyl alcohol recovery in the distillation column 17 and 1,2-propanediol recovery in the distillation column 25 were not performed. As a result, 1% of 1,2-propanediol was detected from the reaction solution.

1,2 ポンプ
3,4,5 ヒーター
6 フィルタ
7,9,10 冷却器
8,11 減圧弁
12,14,17,22,25,28,41 蒸留塔
13,24,27,29,35,36,37,38,40,42,43 熱交換器
15,18,23,26,30,39 リボイラー
16 水和反応器
19 水素添加反応器
20 水素分離器
21 蒸発器
31 固形分除去装置
32 有機分除去装置
33 イオン交換塔
34 水タンク
44 加水分解反応器
45 水和反応蒸留器
46 制御手段
47 検出手段
48 記憶手段
49 流量調節手段
50 加熱手段
51 冷却手段
1, 2 Pump 3, 4, 5 Heater 6 Filter 7, 9, 10 Cooler 8, 11 Pressure reducing valve 12, 14, 17, 22, 25, 28, 41 Distillation tower 13, 24, 27, 29, 35, 36 , 37, 38, 40, 42, 43 Heat exchanger 15, 18, 23, 26, 30, 39 Reboiler 16 Hydration reactor 19 Hydrogenation reactor 20 Hydrogen separator 21 Evaporator 31 Solid content removal device 32 Organic content Removal device 33 Ion exchange tower 34 Water tank 44 Hydrolysis reactor 45 Hydration reaction distiller 46 Control means 47 Detection means 48 Storage means 49 Flow rate adjustment means 50 Heating means 51 Cooling means

Claims (8)

グリセリンを超臨界水及び酸と反応させてアクロレインを生成する超臨界反応工程;
超臨界反応工程で生成したアクロレインを水和反応させて3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを生成する水和反応工程;
水和反応工程で生成した3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドから、副生成物として存在するアリルアルコールを除去する第1除去工程;
第1除去工程後の3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを水素添加反応させて1,3−プロパンジオールを生成する水素添加反応工程;及び
水素添加反応工程で生成した1,3−プロパンジオールから、副生成物として存在する1,2−プロパンジオールを除去する第2除去工程;
を含む、1,3−プロパンジオールの製造方法。
A supercritical reaction step of reacting glycerin with supercritical water and acid to produce acrolein;
A hydration reaction step in which acrolein produced in the supercritical reaction step is hydrated to produce 3-hydroxypropionaldehyde;
A first removal step of removing allyl alcohol present as a by-product from 3-hydroxypropionaldehyde produced in the hydration reaction step;
A hydrogenation reaction step of producing 1,3-propanediol by hydrogenation reaction of 3-hydroxypropionaldehyde after the first removal step; and a by-product from 1,3-propanediol produced in the hydrogenation reaction step A second removal step of removing 1,2-propanediol present as
A process for producing 1,3-propanediol, comprising:
第1除去工程及び第2除去工程を蒸留によって実施する、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 which implements a 1st removal process and a 2nd removal process by distillation. 水和反応工程を、アクロレインが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で実施する、請求項1又は2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the hydration reaction step is performed under conditions in which acrolein is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state. 水和反応工程及び第1除去工程を、アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で同時に実施する、請求項2に記載の製造方法。   The production method according to claim 2, wherein the hydration reaction step and the first removal step are simultaneously performed under conditions in which allyl alcohol is present in a gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state. 前記条件が、水が気体状態で存在する条件である、請求項4に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 4, wherein the condition is a condition in which water exists in a gaseous state. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法により得られる1,3−プロパンジオールを重合することを含む、ポリマーの製造方法。   The manufacturing method of a polymer including superposing | polymerizing the 1, 3- propanediol obtained by the manufacturing method of any one of Claims 1-5. グリセリンを超臨界水及び酸と反応させてアクロレインを生成する超臨界反応器;
アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件下で、超臨界反応器で生成したアクロレインを水和反応させて3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを生成させ、且つ該3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを、副生成物として存在するアリルアルコールから分離する水和反応蒸留器;
水和反応蒸留器中を、アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件に制御する制御手段;
水和反応蒸留器で分離された3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドを水素添加反応させて1,3−プロパンジオールを生成する水素添加反応器;及び
水素添加反応器で生成した1,3−プロパンジオールから、副生成物として存在する1,2−プロパンジオールを除去する蒸留塔;
を備える、1,3−プロパンジオールの製造装置。
A supercritical reactor that reacts glycerin with supercritical water and acid to produce acrolein;
Under conditions where allyl alcohol is present in a gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in a liquid state, acrolein produced in a supercritical reactor is hydrated to produce 3-hydroxypropionaldehyde, and A hydration distiller that separates 3-hydroxypropionaldehyde from allyl alcohol present as a by-product;
Control means for controlling the hydration reactor to conditions where allyl alcohol is present in the gaseous state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in the liquid state;
A hydrogenation reactor for producing 1,3-propanediol by hydrogenation reaction of 3-hydroxypropionaldehyde separated by a hydration reactor; and 1,3-propanediol produced by the hydrogenation reactor, A distillation column to remove 1,2-propanediol present as a by-product;
An apparatus for producing 1,3-propanediol.
水和反応器中の条件を検出するための検出手段;及び
アリルアルコールが気体状態で存在し、且つ3−ヒドロキシプロピオンアルデヒドが液体状態で存在する条件が記憶された記憶手段;
を更に備え、
前記制御手段が、前記検出手段により検出された条件を取得し、取得した条件を前記記憶手段に記憶された条件と比較し、記憶された条件と一致するように水和反応器中の条件を制御する、請求項7に記載の製造装置。
Detection means for detecting conditions in the hydration reactor; and storage means in which allyl alcohol is present in the gas state and 3-hydroxypropionaldehyde is present in the liquid state;
Further comprising
The control means acquires the condition detected by the detection means, compares the acquired condition with the condition stored in the storage means, and sets the condition in the hydration reactor so as to match the stored condition. The manufacturing apparatus according to claim 7, which is controlled.
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