JP5774463B2 - ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法 - Google Patents
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Description
酸素を供給して前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを酸素酸化させてポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩を製造するポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法であって、
前記攪拌翼が、切り欠き部を有する平板状部材を含んで構成され、
前記攪拌槽中で前記液相部が占める領域の垂直面の最大断面積(S1)と、前記攪拌翼の前記シャフトの回転軸に対して直角の方向からみた最大投影面積(S2)との比率(S2/S1)を、0.10以上0.50以下とする、
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法に関する。
RO−(AO)n−H (I)
〔式中、Rは炭素数4〜30の炭化水素基、AOは炭素数2〜4のアルキレンオキシ基、nはAOの平均付加モル数であり、1〜100の数である。〕
原料、触媒等の仕込み量、反応装置、S2/S1、d/D、h/Z等を表1の通りとして、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及びその塩を製造した。それぞれの反応速度(5時間平均)及び反応開始から1時間ごとの反応率を表1に示した。なお、用いた原料及び反応条件を以下に示す。
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル:ラウリルアルコールにエチレンオキサイドを平均で4モル付加したもの(以下、POEアルキルエーテルと表記する)
・アルキルエーテルカルボン酸ナトリウム塩:エチレンオキサイド平均付加モル数が3のポリオキシエチレンラウリルエーテルカルボン酸ナトリウム(以下、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムと表記する)
・担持触媒:Pd含有量4%、Pt含有量1%、Bi含有量5%の活性炭担持触媒(エボニックデグサ社、固形分率42.8質量%、含水率57.2質量%)
・温度:70℃
・圧力:0MPa(ゲージ圧)
・酸素供給速度:仕込んだPOEアルキルエーテルのモルに対して0.15当量/hr
・酸素含有混合ガス中の酸素濃度:90体積%
・酸素含有混合ガス中の窒素濃度:10体積%
・NaOH:仕込んだPOEアルキルエーテルのモルに対して100モル%
・攪拌槽(容量0.5L又は1L):ガラス製攪拌槽
・攪拌槽(容量3L):SUS304製攪拌槽
図4の形状の1L攪拌槽(D=83mm、Z=128mm)に図2の攪拌翼マックスブレンド翼を攪拌槽の中心にシャフト22がくるように取り付けて325rpmにて1時間回転させた後にトルクを測定し、このトルク値が0.000N・mとなるようにゼロ点を調整した。その後、POEアルキルエーテル96.1g、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液258.7g(POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液中のPOEアルキエルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度は25.5質量%)、48%水酸化ナトリウム水溶液23.3g、担持触媒18.9g、イオン交換水259.4gを仕込み、325rpmで攪拌させながら70℃まで昇温させた。内容物が70℃に到達した時点から窒素ガスを内径2mmφのSUS316管よりマスフローコントローラーを用いて21.9mL/minで15分間供給した。このとき、攪拌軸にかかるトルクは0.020N・mであった。その後、窒素ガスの供給を止めて、酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)をマスフローコントローラーを用いて29.3mL/minで6時間供給した。1時間ごとに内容物を採取して、EPTON(METTLER TOLEDO社製)を用いて目的とする酸化物の濃度を測定し、反応率に換算した。0.0時間(開始時)は35.9%、1.0時間後は46.8%、2.0時間後は58.5%、3.0時間後は68.5%、4.0時間後は76.6%、5.0時間後は84.3%であり、6.0時間後は92.3%であった。開始から5時間の平均反応速度は9.68mol%/hrであった。6時間後酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)の供給をやめ、ポア径0.2μmのPTFEメンブレンろ紙を用いて担持触媒とPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムを含有する反応物をろ別し、該反応物の色相(APHA)を測定したところ60であった。
図4の形状の3L攪拌槽(D=150mm、Z=95mm)に図2の攪拌翼マックスブレンド翼を攪拌槽の中心にシャフト22がくるように取り付けて440rpmにて1時間回転させた後にトルクを測定し、このトルク値が0.000N・mとなるようにゼロ点を調整した。その後、POEアルキルエーテル230.0g、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液710.8g(POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液中のPOEアルキエルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度は19.75質量%)、48%水酸化ナトリウム水溶液55.7g、担持触媒43.3g、イオン交換水460.3gを仕込み、440rpmで攪拌させながら70℃まで昇温させた。内容物が70℃に到達した時点から窒素ガスを内径2mmφのSUS316管よりマスフローコントローラーを用いて50.0mL/minで15分間供給した。このとき、攪拌軸にかかるトルクは0.034N・mであった。その後、窒素ガスの供給を止めて、酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)をマスフローコントローラーを用いて67.0mL/minで5時間供給した。1時間ごとに内容物を採取して、EPTON(METTLER TOLEDO社製)を用いて目的とする酸化物の濃度を測定し、反応率に換算した。0.0時間(開始時)は34.1%、1.0時間後は44.3%、2.0時間後は58.9%、3.0時間後は73.7%、4.0時間後は86.7%、5.0時間後は93.9%であり、開始から5時間の平均反応速度は11.97mol%/hrであった。5時間後酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)の供給をやめ、ポア径0.2μmのPTFEメンブレンろ紙を用いて担持触媒とPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムを含有する反応物をろ別し、該反応物の色相(APHA)を測定したところ25であった。
図4の形状の3L攪拌槽(D=150mm、Z=95mm)に図3の攪拌翼マックスブレンド翼を攪拌槽の中心にシャフト32がくるように取り付けて525rpmにて1時間回転させた後にトルクを測定し、このトルク値が0.000N・mとなるようにゼロ点を調整した。その後、POEアルキルエーテル230.0g、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液710.8g(POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液中のPOEアルキエルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度は19.75質量%)、48%水酸化ナトリウム水溶液55.7g、担持触媒43.3g、イオン交換水460.3gを仕込み、525rpmで攪拌させながら70℃まで昇温させた。内容物が70℃に到達した時点から窒素ガスを内径2mmφのSUS316管よりマスフローコントローラーを用いて50.0mL/minで15分間供給した。このとき、攪拌軸にかかるトルクは0.028N・mであった。その後、窒素ガスの供給を止めて、酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)をマスフローコントローラーを用いて67.0mL/minで5時間供給した。1時間ごとに内容物を採取して、EPTON(METTLER TOLEDO社製)を用いて目的とする酸化物の濃度を測定し、反応率に換算した。0.0時間(開始時)は32.9%、1.0時間後は37.4%、2.0時間後は54.1%、3.0時間後は63.8%、4.0時間後は76.3%、5.0時間後は87.6%であり、開始から5時間の平均反応速度は10.95mol%/hrであった。5時間後酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)の供給をやめ、ポア径0.2μmのPTFEメンブレンろ紙を用いて担持触媒とPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムを含有する反応物をろ別し、該反応物の色相(APHA)を測定したところ60であった。
図4の形状の0.5L攪拌槽(D=74mm、Z=57mm)に図2の攪拌翼マックスブレンド翼を攪拌槽の中心にシャフト22がくるように取り付けて170rpmにて1時間回転させた後にトルクを測定し、このトルク値が0.000N・mとなるようにゼロ点を調整した。その後、POEアルキルエーテル33.7g、POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液104.2g(POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液中のPOEアルキエルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度は19.75質量%)、48%水酸化ナトリウム水溶液8.2g、担持触媒6.3g、イオン交換水67.5gを仕込み、170rpmで攪拌させながら70℃まで昇温させた。内容物が70℃に到達した時点から窒素ガスを内径2mmφのSUS316管よりマスフローコントローラーを用いて7.3mL/minで15分間供給した。このとき、攪拌軸にかかるトルクは0.013N・mであった。その後、窒素ガスの供給を止めて、酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)をマスフローコントローラーを用いて9.8mL/minで6時間供給した。1時間ごとに内容物を採取して、EPTON(METTLER TOLEDO社製)を用いて目的とする酸化物の濃度を測定し、反応率に換算した。0.0時間(開始時)は35.9%、1.0時間後は40.7%、2.0時間後は48.0%、3.0時間後は56.7%、4.0時間後は66.8%、5.0時間後は71.2%であり、6.0時間後は81.6%であり、開始から5時間の平均反応速度は7.07mol%/hrであった。6時間後酸素含有混合ガス(酸素濃度90体積%、窒素濃度10体積%)の供給をやめ、ポア径0.2μmのPTFEメンブレンろ紙を用いて担持触媒とPOEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムを含有する反応物をろ別し、該反応物の色相(APHA)を測定したところ80であった。
液相部中の(I)の濃度(質量%)=〔(I)+(II)×(III)/379.9×343.9〕/〔(I)+(II)+(IV)+(V)×0.572+(VI)〕×100
ここで、(I)〜(VI)は以下の意味である。
(I):POEアルキルエーテルの使用量(g)
(II):POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液の使用量(g)
(III):POEアルキルエーテルカルボン酸ナトリウム水溶液中のアルキルエーテルカルボン酸ナトリウムの濃度(質量%)
(IV):48%水酸化ナトリウム水溶液の使用量(g)
(V):担持触媒の使用量(g)
(VI):イオン交換水の使用量(g)
12 攪拌槽
13 シャフト
14 液相部
15 ガス吹き込み手段
Claims (7)
- 有底円筒状の攪拌槽と、該攪拌槽の中心近傍に配置された回転駆動するシャフトと、該シャフトに連結された攪拌翼とを備えた攪拌槽型反応器を用いて、貴金属触媒、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、及び、アルカリ物質、を含有する液相部に、酸素を供給して前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを酸素酸化させてポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩を製造するポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法であって、
前記攪拌翼が、切り欠き部を有する平板状部材を含んで構成され、
前記攪拌槽中で前記液相部が占める領域の垂直面の最大断面積(S1)と、前記攪拌翼の前記シャフトの回転軸に対して直角の方向からみた最大投影面積(S2)との比率(S2/S1)を、0.10以上0.50以下とし、
反応原料を含む液相部中にポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩を予め仕込んでおく、
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法。 - 前記攪拌翼として、2枚の平板がシャフトを含んで同一直線上に設置された2枚翼型の攪拌翼を少なくとも1つ用いる、請求項1記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法。
- 前記攪拌槽の攪拌領域において、前記シャフトの回転軸の半径方向からみた前記攪拌槽の内径と(D)と、前記シャフトの回転軸の半径方向からみた前記攪拌翼の翼径(d)との比率(d/D)を、0.30以上0.80以下とする、請求項1又は2記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法。
- 前記攪拌槽が略円筒形であり、該攪拌槽の底部から液面までの距離(Z)と、前記攪拌翼の垂直方向での最大長さ(h)との比率(h/Z)を、0.50以上0.99以下とする、請求項1〜3の何れか1項記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法。
- ポリオキシアルキレンアルキルエーテルが、下記一般式(I)で表される化合物である、請求項1〜4の何れか1項記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法。
RO−(AO)n−H (I)
〔式中、Rは炭素数4〜30の炭化水素基、AOは炭素数2〜4のアルキレンオキシ基、nはAOの平均付加モル数であり、1〜100の数である。〕 - 貴金属触媒が、白金族元素から選ばれる1種以上の元素を含有する、請求項1〜5の何れか1項記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法。
- 液相部中に予め仕込む前記ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩が、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボンの酸化により得られるポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸の塩と同じ構造の化合物である、請求項1〜6の何れか1項記載のポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸及び/又はその塩の製造方法。
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