JP6538971B2 - エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造する方法 - Google Patents

エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造する方法 Download PDF

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Description

本発明は、エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造するプロセスに関する。
エチレングリコールは、国家にとって重要な化工原料及び戦略資材であり、ポリエステル(さらにポリエステル繊維、PETボトル、薄膜を生産できる)火薬、グリオキサールを製造するためであり、さらに、凍結防止剤、可塑剤、水力流体及び溶媒等とされてもよい。2009年、中国のエチレングリコール輸入量が580万トン超えであり、2015年、中国のエチレングリコール需要量が1120万トンとなり、生産能力が約500万トンとなり、需給ギャップが依然として620万トンに達する見込みであるので、中国においてエチレングリコールを生産する新規技術の開発応用は非常に良い市場展望がある。国外では、主に石油から分裂分解したエチレンを酸化することでエチレンオキシドを得、エチレンオキシドを水和してエチレングリコールを得る。中国の「石炭が豊かで、石油が足りず、ガスが少ない」というエネルギー資源構造及び原油価格が長期的に高価運行に維持されているなどの現状を鑑みて、石炭製エチレングリコールの新規石炭化工技術は国家のエネルギー安全を保障しながら、中国の石炭資源を十分に利用することができ、将来の石炭化工産業にとって最も現実的な選択である。
現在、中国国内において比較的に成熟した技術は中国科学院福建物質構造研究所により開発された「CO気相触媒によりシュウ酸エステルを合成し、シュウ酸エステルを触媒水素添加することでエチレングリコールを合成するセットプロセス技術」である。2009年12月上旬、業界に注目されている全世界初めの工業化示範装置―内モンゴル通遼石炭化工公司の「石炭からエチレングリコールを製造するプロジェクト」の第一期工程であって、年産量が20万トンの石炭製エチレングリコールプロジェクトは、全線プロセス流れが順調に打開され、合格なエチレングリコールを生産する。しかしながら、プロセスユニットが多く、工業ガスの純度への要求が高く、酸化カップリング過程において貴金属触媒を使用する必要があり、環境汚染の潜在性がある窒素酸化物を利用する必要があることなどにより、当該流れの経済性、環境保護性、省エネルギー性及び工程の更なる拡大が制限される。
近年、メトキシ酢酸メチルは、重要な有機中間体として広く注目され、それがメチラール気相カルボニル化法により製造可能である(Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 4813〜4815)。メトキシ酢酸メチルは、水素添加によってエチレングリコールモノメチルエーテルを製造することができ、エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造することができる。この点について、CN104119228Aは、その背景技術部分のみで言及しているが、その中のエチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造する具体的な工程及び方法についてはいかなる情報も提供していない。
本発明の目的は、エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造する斬新なプロセスを提供することにある。
そのために、本発明は、エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解することによりエチレングリコールを製造する方法を提供し、前記方法は、
新鮮な原料であるエチレングリコールモノメチルエーテルと水とを、固体酸触媒が担持された反応ゾーンに通過させ、以下の反応条件下で反応させ、反応後の混合物を分離システムにより分離させ、ターゲット生成物としてのエチレングリコール、副生成物としてのメタノール、ジメチルエーテル及びエチレングリコール系誘導体、ならびに未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水を得る工程と、
前記ターゲット生成物であるエチレングリコールを生成物収集システムに輸送し、前記副生成物中のメタノール及びジメチルエーテルを副生成物収集システムに輸送し、かつ前記副生成物中のエチレングリコール系誘導体及び未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテルと水とを循環させ、新鮮な原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水と混合した後に反応ゾーンに輸送して反応させることにより、エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造することを実現する工程と、を含み、
前記固体酸触媒が酸性分子篩触媒及び酸性樹脂触媒のうちの1種又は2種であり、
前記反応ゾーンは、1個又は直列及び/もしくは並列方式により接続されている複数個の反応器から構成され、
前記エチレングリコール系誘導体が、エチレングリコールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールからなる群より選ばれる1種又は複数種であり、
前記反応条件は、反応温度が100〜250℃であり、反応圧力が0.5MPa〜10MPaであり、かつ、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.1〜10h−1である。
前記酸性分子篩は、8〜12員環の細孔構造及び1〜3次元の細孔チャンネル系を有し、好ましくは、前記酸性分子篩の構造種類がMWW、FER、MFI、MOR、FAU又はBEAのうちの1種又は2種以上である。
前記酸性分子篩がMCM−22分子篩、ZSM−35分子篩、ZSM−5分子篩、モルデナイト分子篩、Y分子篩又はβ分子篩のうちの1種又は2種以上である。
前記酸性分子篩中のケイ素とアルミニウムとの原子比がSi/Al=2〜80であり、好ましくはSi/Al=5〜50である。
前記酸性分子篩中に質量分率が0.1〜15%、好ましくは0.1〜4%の金属を含有する。
前記金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属又は希土類金属のうちの1種又は2種以上である。
前記酸性分子篩中に質量分率が1〜40%の成形剤を含有し、好ましくは、前記成形剤が酸化アルミニウム、酸化ケイ素及びカオリンのうちの1種又は2種以上である。
前記酸性樹脂触媒が、パーフルオロスルホン酸Nafion(登録商標)樹脂及び強酸性陽イオン交換樹脂のうちの1種又は2種以上である。
前記反応条件は、反応温度が140〜200℃であり、反応圧力が2〜7MPaであり、かつ、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.5〜4.0h−1である。
前記反応器が、槽型反応器、固定床反応器、移動床反応器又は流動床反応器のうちの1種又は2種以上である。
本発明は、斬新なエチレングリコール製造方法を提供し、それが工業化メチラールカルボニル化、水素添加、加水分解によりエチレングリコールを製造するルートの重要な一環となることが可能となり、かつ、本発明の方法において触媒の寿命が長く、かつ、安定性に優れている。
本発明の1つの実施例に係るプロセス流れ概略図であり、Iは新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルであり、IIは新鮮な原料中の水であり、IIIはターゲット生成物であるエチレングリコールであり、IVは副生成物であるメタノール及びジメチルエーテルであり、V及びVIはそれぞれ未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水であり、VIIは副生成物であるエチレングリコール系誘導体である。
本発明の方法において、新鮮な原料であるエチレングリコールモノメチルエーテルと新鮮な原料である水を、固体酸触媒が担持されている反応ゾーン(又は反応器)に通過させ、一定の反応条件下で反応させ、排出材料を分離システムにより分離させ、ターゲット生成物であるエチレングリコール、副生成物であるメタノール、ジメチルエーテル及びエチレングリコール系誘導体、並びに未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル、未反応の原料である水を得、ターゲット生成物であるエチレングリコールを生成物収集システムに輸送し、副生成物であるメタノール及びジメチルエーテルを副生成物収集システムに輸送して、未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテルと、未反応の原料である水と、副生成物であるエチレングリコール系誘導体とを循環させ、新鮮な原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水と混合して反応ゾーンに輸送して反応させることにより、エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造することを実現した。
本発明において、前記反応ゾーンにおいて、主に以下の反応が発生した。
CHOCHCHOH+HO=HOCHCHOH+CHOH(すなわち、ターゲット生成物であるエチレングリコール及び副生成物であるメタノール。)
また、さらにその他の副反応が発生してエチレングリコール系誘導体を生成する可能性があり、それがエチレングリコールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールのうちの任意の1種又は2種以上を含む。
本発明によれば、未反応の原料は循環再利用可能であるので、反応ゾーンに入った新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルと水とのモル比については特に制限されないが、上述した反応、好ましくは反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルと水とのモル比が1:1であることが最も好ましい。なお、技術用語「新鮮な原料」とは、循環再利用される未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水に対して言うものであり、「新たに供給する原料」又は「外部から供給する原料」と互換して使用することができる。
本発明において、前記反応ゾーンは少なくとも1個の反応器又は直列及び/もしくは並列方式により接続されている複数個の反応器を含む。あるいは、前記反応ゾーンは、1個又は直列及び/もしくは並列方式により接続されている複数個の反応器から構成され、つまり、前記反応ゾーンは1個もしくは複数個の反応器であってもよい。好ましくは、本発明において、前記反応器は連続反応を実現する槽型反応器、固定床反応器、移動床反応器又は流動床反応器である。例えば、図1に示しているプロセス流れ概略図中、反応ゾーンは1個のステンレス鋼固定床反応器から構成されている。
本発明の方法に使用可能な分離システムは、本分野によく知られているものであり、例えば精留塔であり、それが2〜4個の精留塔により、本発明におけるターゲット生成物であるエチレングリコール、副生成物であるメタノール、ジメチルエーテル及びエチレングリコール系誘導体、並びに未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル、未反応の原料である水を分離させることができ、その後、輸送ポンプによってターゲット生成物であるエチレングリコールを生成物収集システムに輸送し、副生成物であるメタノール及びジメチルエーテルを副生成物収集システムに輸送し、高圧輸送ポンプによって未反応の原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル、未反応の原料である水、副生成物であるエチレングリコール系誘導体を循環させ、新鮮な原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水と混合して反応ゾーンに輸送して反応させた。
本発明の方法に使用可能な生成物収集システム及び副生成物収集システムは、本分野によく知られているものであり、例えば本分野に汎用な貯蔵タンク、貯蔵槽である。実際の生産過程において、副生成物であるメタノール及びジメチルエーテルが、一般的に上流側反応器、例えばメチラール合成反応器に直接輸送されて原料として使用される。
好ましくは、本発明において、反応条件は、反応温度が100〜250℃であり、反応圧力が0.5〜10MPaであり、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.1〜10h−1である。より好ましい反応条件は、反応温度が140〜200℃であり、反応圧力が2〜7MPaであり、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.5〜4.0h−1である。
好ましくは、本発明において、固体酸触媒が酸性分子篩触媒及び酸性樹脂触媒のうちの任意の1種又は2種の組み合わせである。より好ましくは、前記酸性分子篩が8〜12員環の細孔構造及び1〜3次元の細孔チャンネル系を有する。さらに好ましくは、前記酸性分子篩の8〜12員環の細孔構造とは、分子篩のチャンネルにおいて窓口が8〜12個のT原子によりT−O−Tを介して互いに接続されてなる環を指し、ここで、T原子がケイ素又はアルミニウム原子である。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩の構造種類が、好ましくはMWW、FER、MFI、MOR、FAU又はBEAのうちの任意の1種又は2種の組み合わせである。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩が、好ましくはMCM−22分子篩、ZSM−35分子篩、ZSM−5分子篩、モルデナイト分子篩、Y分子篩又はβ分子篩のうちの任意の1種又は2種の組み合わせである。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩中のケイ素とアルミニウムとの原子比がSi/Al=2〜80であり、より好ましくは、前記酸性分子篩中のケイ素とアルミニウムとの原子比がSi/Al=5〜50であることが好ましい。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩中に質量分率が0.1〜15%の金属を含有し、より好ましくは、前記酸性分子篩中に質量分率が好ましくは0.1〜4%の金属を含有する。
好ましくは、本発明において、前記金属がアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属のうちの1種又は2種以上であり、ここで、前記アルカリ金属としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)等が挙げられる。前記アルカリ土類金属としては、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等が挙げられる。前記希土類金属としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミニウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等が挙げられる。
好ましくは、本発明において、前記金属の導入方式が原位置合成、浸漬又はイオン交換のうちの1種又は2種以上である。前記金属は、イオン状態でイオン交換位置に存在しているか、あるいは金属酸化物の状態で分子篩のチャンネル又は表面上に存在している。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩とは、水素型分子篩又は金属変性の水素型分子篩を指す。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩が、脱ケイ素又は脱アルミニウム後処理されるか、あるいは後処理されない。ここで、前記脱ケイ素後処理はアルカリ溶液処理であり、かつ、常用するアルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの水溶液が挙げられる。前記脱アルミニウム後処理は酸溶液処理又は水蒸気処理であり、かつ、常用する酸溶液としては、塩酸、硝酸、シュウ酸、クエン酸、酢酸の水溶液が挙げられ、常用する水蒸気処理の温度が400〜700℃である。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩はミクロン構造、ナノ構造、マイクロ孔構造、メソ孔−マイクロ孔構造のうちの1種又は2種以上を有する。
好ましくは、本発明において、前記酸性分子篩の触媒中に含有される成形剤の質量分率が1〜40%である。さらに好ましくは、前記酸性分子篩中の成形剤が酸化アルミニウム、酸化ケイ素、カオリンのうちの1種又は2種以上である。
好ましくは、本発明において、前記酸性樹脂触媒は、好ましくはパーフルオロスルホン酸Nafion(登録商標)樹脂又は強酸性陽イオン交換樹脂のうちの任意の1種又は任意の2種以上の組み合わせであり、ここで、前記強酸性陽イオン交換樹脂は、スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体をまず硫酸スルホン化及び任意のF、Cl又はBrにより変性させて製造される。
以下、具体的な実施例に結び付け、本発明をさらに説明する。これらの実施例は本発明の範囲を制限するためではなく、単に例を挙げて本発明を説明するためであると理解し得るであろう。
特に説明がない限り、本願の実施例における原料及び触媒がいずれも商業ルートから購入されてそのまま使用される。
[触媒の製造]
以下の実施例において使用する全てのナトリウム型分子篩及び樹脂も商業から購入されてそのまま使用される。
実施例1
Si/Al=5のナトリウム型MCM−22分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型モルデナイトを得た。空気雰囲気下で500℃で4h仮焼して水素型MCM−22分子篩を得、その後、打錠成形、粉砕、篩分して、5〜10メッシュの粒子に作製し、触媒Aとした。
実施例2
Si/Al=30のナトリウム型ZSM−35分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型ZSM−35分子篩を得た。空気雰囲気下で500℃で4h仮焼して水素型ZSM−35分子篩を得、その後、打錠成形、粉砕、篩分して、5〜10メッシュの粒子に作製し、触媒Bとした。
実施例3
Si/Al=50のナトリウム型ZSM−5分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型ZSM−5分子篩を得た。空気雰囲気下で500℃で4h仮焼して水素型ZSM−5分子篩を得、その後、打錠成形、粉砕、篩分して、5〜10メッシュの粒子に作製し、触媒Cとした。
実施例4
Si/Al=15のナトリウム型モルデナイト分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型モルデナイト分子篩を得た。空気雰囲気下で500℃で4h仮焼して水素型モルデナイト分子篩を得、その後、打錠成形、粉砕、篩分して、5〜10メッシュの粒子に作製し、触媒Dとした。
実施例5
Si/Al=2のナトリウム型Y分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型Y分子篩を得た。空気雰囲気下で500℃で4h仮焼して水素型Y分子篩を得、その後、打錠成形、粉砕、篩分して、5〜10メッシュの粒子に作製し、触媒Eとした。
実施例6
Si/Al=80のナトリウム型β分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型β分子篩を得た。空気雰囲気下で500℃で4h仮焼して水素型β分子篩を得、その後、打錠成形、粉砕、篩分して、5〜10メッシュの粒子に作製し、触媒Fとした。
実施例7
Si/Al=50のナトリウム型ZSM−5分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型ZSM−5分子篩を得た。硝酸ランタン水溶液により等体積でアンモニウム型ZSM−5分子篩を浸漬し、室温で24h放置し、乾燥させた後、空気雰囲気下で500℃で4h仮焼してランタンを1%(質量分率)含有する水素型ZSM−5分子篩を得、その後、20%酸化アルミニウムにより押出成形してФ3mm×3mmの棒状のランタン含有酸性ZSM−5分子篩に作製し、触媒Gとした。
実施例8
Si/Al=80のナトリウム型β分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型β分子篩を得た。硝酸カルシウム水溶液により等体積でアンモニウム型β分子篩を浸漬し、室温で24h放置し、乾燥させた後、空気雰囲気下で500℃で4h仮焼してカルシウムを1%(質量分率)含有する水素型β分子篩を得た。その後、20%酸化アルミニウムにより押出成形してФ3mm×3mmの棒状のカルシウム含有酸性β分子篩に作製し、触媒Hとした。
実施例9
Si/Al=2のナトリウム型Y分子篩を0.8mol/Lの硝酸アンモニウム水溶液により80℃で3回交換してアンモニウム型Y分子篩を得た。硝酸セシウム水溶液により等体積でアンモニウム型Y分子篩を浸漬し、室温で24h放置し、乾燥させた後、空気雰囲気下で500℃で4h仮焼してセシウムを0.5%(質量分率)含有する水素型Y分子篩を得た。その後、20%酸化アルミニウムにより押出成形してФ3mm×3mmの棒状のセシウム含有酸性Y分子篩に作製し、触媒Iとした。
実施例10
D005マクロ孔強酸性陽イオン交換樹脂(丹東明珠特種樹脂有限公司)を0.1mol/Lの硫酸水溶液により室温で4h含浸し、濾過後、100℃で乾燥させ、酸性樹脂を得、触媒Jとした。
実施例11
パーフルオロスルホン酸Nafion(登録商標)樹脂(デュポン社)を0.1mol/Lの硫酸水溶液により室温で4h含浸し、濾過後、100℃で乾燥させ、酸性樹脂を得、触媒Kとした。
[エチレングリコールの製造及び触媒性能の測定]
実施例12
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Aを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が140℃であり、反応圧力が2MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が20Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が2.0h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が4.7Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が10Kg/hであり、循環原料水の流量が7.1Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が1.2Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.03Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が16.3Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が8.2Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例13
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Bを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が200℃であり、反応圧力が7MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が40Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が4.0h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が9.5Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が15Kg/hであり、循環原料水の流量が10Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が1.0Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が32.6Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が16.6Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例14
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Cを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が250℃であり、反応圧力が0.5MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が1Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.1h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が0.24Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が4Kg/hであり、循環原料水の流量が3Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が0.82Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が0.40Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例15
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Dを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が100℃であり、反応圧力が10MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が5Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.5h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が1.18Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が5Kg/hであり、循環原料水の流量が4Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.4Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.05Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.03Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が4.08Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が2.0Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例16
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Eを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が250℃であり、反応圧力が10MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が100Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が10h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が23.7Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が50Kg/hであり、循環原料水の流量が100Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が4.0Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が1.3Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.8Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.3Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が81.6Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が42.0Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例17
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Fを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が220℃であり、反応圧力が3MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が50Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が5h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が11.8Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が20Kg/hであり、循環原料水の流量が70Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が2.0Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.3Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.4Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が40.8Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が20.9Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例18
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Gを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が160℃であり、反応圧力が2MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が20Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が2.0h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が4.7Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が9Kg/hであり、循環原料水の流量が6Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が1.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.03Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が16.3Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が8.2Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例19
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Hを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が170℃であり、反応圧力が3MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が20Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が2.0h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が4.7Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が8.8Kg/hであり、循環原料水の流量が5.7Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が1.0Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.3Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.3Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.04Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が16.2Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が8.1Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例20
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Iを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が180℃であり、反応圧力が3MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が50Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が5h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が11.8Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が18Kg/hであり、循環原料水の流量が60Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が1.7Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.3Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.4Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が40.8Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が20.9Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例21
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Jを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が120℃であり、反応圧力が6MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が30Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が3.0h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が7.1Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が11Kg/hであり、循環原料水の流量が8Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.7Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.02Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が24.4Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が12.5Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
実施例22
図1に示すプロセス流れに従い、10kgの触媒Kを内径が20cm、高さが60cmのステンレス鋼固定床反応器中に入れ、デッドボリュームを低減させて流体分布を均一にするために、反応器の空き体積部分を石英砂で充填した。反応器における反応温度が125℃であり、反応圧力が1MPaであり、反応システムの定常操作時に、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの供給流量が15Kg/hであり、すなわち、新鮮な原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が1.5h−1であり、新鮮な原料中の水の供給流量が3.6Kg/hである。反応排出材料は、主に4つの精留塔からなる分離システムにより分離された。循環原料エチレングリコールモノメチルエーテルの流量が2.0Kg/hであり、循環原料水の流量が3.5Kg/hであり、循環副生成物エチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.4Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.2Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、循環副生成物ジエチレングリコールの流量が0.04Kg/hであり、循環副生成物1,4−ジオキサンの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールモノメチルエーテルの流量が0.01Kg/hであり、循環副生成物トリエチレングリコールジメチルエーテルの流量が0.01Kg/hである。生成物エチレングリコールの流量が12.2Kg/hであり、副生成物メタノールの流量が6.2Kg/hであり、副生成物ジメチルエーテルの流量が0.1Kg/hであり、2000h定常操作しても、催化性能がほとんど変化しない。
以上、本発明を詳しく説明しているが、本発明は本明細書に説明している具体的な実施形態に制限されない。当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない限り、その他の変更及び変形を行うことができると理解し得るであろう。本発明の範囲は添付する請求項により限定される。

Claims (14)

  1. エチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解することによりエチレングリコールを製造する方法であって、
    外部供給原料であるエチレングリコールモノメチルエーテルと水を、固体酸触媒が担持された反応ゾーンに通過させ、以下の反応条件下で反応させ、反応後の混合物を分離システムにより分離させ、ターゲット生成物としてのエチレングリコール、副生成物としてのメタノール、ジメチルエーテル及びエチレングリコール系誘導体ならびに未反応料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水を得る工程と、
    前記ターゲット生成物であるエチレングリコールを生成物収集システムに輸送し前記副生成物中のメタノール及びジメチルエーテルを副生成物収集システムに輸送しかつ前記副生成物中のエチレングリコール系誘導体、ならびに前記未反応料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び循環させ、外部供給原料であるエチレングリコールモノメチルエーテル及び水と混合した後に反応ゾーンに輸送して反応させることによりエチレングリコールモノメチルエーテルを加水分解してエチレングリコールを製造することを実現する工程と、を含み、
    前記固体酸触媒が酸性分子篩触媒及び酸性樹脂触媒からなる群から選択される1種又は2種であり、
    前記反応ゾーンは、1個又は直列及び/もしくは並列方式により接続されている複数個の反応器から構成され、
    前記エチレングリコール系誘導体が、エチレングリコールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールからなる群より選ばれる1種又は複数種であり、
    前記反応条件は、反応温度が100〜250℃であり、反応圧力が0.5MPa〜10MPaであり、かつ、前記外部供給原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.1〜10h−1である方法。
  2. 前記酸性分子篩は、8〜12員環の細孔構造及び1〜3次元の細孔チャンネル系を有する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記酸性分子篩の構造種類は、MWW、FER、MFI、MOR、FAU及びBEAからなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項1に記載の方法。
  4. 前記酸性分子篩は、MCM−22分子篩、ZSM−35分子篩、ZSM−5分子篩、モルデナイト分子篩、Y分子篩及びβ分子篩からなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項2に記載の方法。
  5. 前記酸性分子篩中のケイ素とアルミニウムとの原子比がSi/Al=2〜80であ、請求項1に記載の方法。
  6. 前記酸性分子篩中のケイ素とアルミニウムとの原子比がSi/Al=5〜50である、請求項1に記載の方法。
  7. 前記酸性分子篩中に質量分率が0.1〜15%金属を含有する、請求項1に記載の方法。
  8. 前記酸性分子篩中に質量分率が0.1〜4%の金属を含有する、請求項1に記載の方法。
  9. 前記金属が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類金属からなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項7または8に記載の方法。
  10. 前記酸性分子篩中に質量分率が1〜40%の成形剤を含有する、請求項1に記載の方法。
  11. 前記成形剤が酸化アルミニウム、酸化ケイ素及びカオリンからなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記酸性樹脂触媒が、パーフルオロスルホン樹脂及び強酸性陽イオン交換樹脂からなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項1に記載の方法。
  13. 前記反応条件は、反応温度が140〜200℃であり、反応圧力が2〜7MPaであり、かつ、前記外部供給原料中のエチレングリコールモノメチルエーテルの重量空間速度が0.5〜4.0h−1である、請求項1に記載の方法。
  14. 前記反応器は、槽型反応器、固定床反応器、移動床反応器及び流動床反応器からなる群から選択される1種又は2種以上である、請求項1に記載の方法。
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