JPH0254836B2 - - Google Patents

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JPH0254836B2
JPH0254836B2 JP57214539A JP21453982A JPH0254836B2 JP H0254836 B2 JPH0254836 B2 JP H0254836B2 JP 57214539 A JP57214539 A JP 57214539A JP 21453982 A JP21453982 A JP 21453982A JP H0254836 B2 JPH0254836 B2 JP H0254836B2
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JP
Japan
Prior art keywords
butyl alcohol
aqueous solution
acidic aqueous
isobutene
crude
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57214539A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS59104376A (en
Inventor
Sunao Kyo
Tsumoru Tsureshita
Osamu Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP57214539A priority Critical patent/JPS59104376A/en
Publication of JPS59104376A publication Critical patent/JPS59104376A/en
Publication of JPH0254836B2 publication Critical patent/JPH0254836B2/ja
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  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はイソブテンとホルムアルデヒドを強酸
性水溶液中で反応させて4,4−ジメチル−1,
3−ジオキサンを製造する際に副生する大気圧下
75〜95℃の沸点を有するターシヤリーブチルアル
コールを含有する留分(以下これを粗ターシヤリ
ーブチルアルコールと称することがある)の処理
方法に関する。 イソブテンとホルムアルデヒドを硫酸水溶液中
で反応させて4,4−ジメチル−1,3−ジオキ
サンを合成し、該ジオキサンを分解してイソプレ
ンを製造する方法は周知であり(たとえば特公昭
37−18163号公報参照)、この工程中でターシヤリ
ーブチルアルコールが副生することもよく知られ
ている(特公昭44−20343号公報参照)。この方法
で得られるターシヤリーブチルアルコールは、通
常、ホルムアルデヒド、トリオキサンのほかター
シヤリーブチルメチルホルマール、メチラール、
ジメチレングリコールジメチルエーテル、4,4
−ジメチル−1,3−ジオキサン等のホルマール
類(本明細書においてはホルムアルデヒド、トリ
オキサンおよびホルマール類を総称してホルムア
ルデヒド系化合物という)を含有している。該タ
ーシヤリーブチルアルコールは一般には抽出、分
留等の分離操作によりホルムアルデヒド系化合物
を除去したのち、酸性触媒の存在下に分解してイ
ソブテンに変換され、4,4−ジメチル−1,3
−ジオキサンの製造における原料として再利用さ
れている。しかしながら、上記分離操作によつて
得られるターシヤリーブチルアルコールは純度が
低く、依然として上記ホルムアルデヒド系化合物
を含んでいるため、酸性触媒の存在下に該ターシ
ヤリーブチルアルコールを分解してイソブテンと
する際にタール性物質が副生し、収率の低下、触
媒の劣化等の好ましくない結果がもたらされる。 本発明者らはこのようなホルムアルデヒド系化
合物を含むターシヤリーブチルアルコールを有利
に活用しうる方法を開発すべく鋭意検討を重ねた
結果、本発明に到つた。すなわち本発明によれば
イソブテンとホルムアルデヒドを強酸性水溶液中
で反応させて4,4−ジメチル−1,3−ジオキ
サンを製造する際に副生する大気圧下75〜95℃の
沸点を有しかつホルムアルデヒド系化合物を含む
粗ターシヤリーブチルアルコールを、150〜210℃
の温度に保たれたPHが0.5〜2.5の酸性水溶液に連
続的又は間欠的に供給し分解すると同時に生成す
るイソブテン及びイソプレン、ならびに低沸点成
分を水と共に反応帯域外に留出させることによつ
て該粗ターシヤリーブチルアルコールを長時間に
わたつて安定に処理することができるだけでな
く、イソブテンとともにイソプレンを好収率で得
ることができる。本発明によれば粗ターシヤリー
ブチルアルコールの分解によつてイソブテンが生
成するだけでなく、該粗ターシヤリーブチルアル
コール中に含まれるホルムアルデヒド系化合物と
イソブテンからイソプレンが生成する結果、該ホ
ルムアルデヒド系化合物に由来するタール性物質
の副生量が減少するので、前記粗ターシヤリーブ
チルアルコールをイソブテンに変換して4,4−
ジメチル−1,3−ジオキサンの製造工程に循環
する際に従来必要とされていた頻繁な触媒の賦活
操作を省略することができ、長時間にわたる粗タ
ーシヤリーブチルアルコールの処理が可能とな
る。換言すれば本発明によれば粗ターシヤリーブ
チルアルコール中のホルムアルデヒド系化合物の
分離操作が緩和されると同時に、従来、該粗ター
シヤリーブチルアルコールの長時間にわたる安定
な処理にとつて阻害要因となつていたホルムアル
デヒド系化合物が有効に活用されてイソプレンが
生成し長時間の安定な処理が可能になるという利
点がもたらされる。 従来、第三級アルコールを分解して対応するオ
レフインを得る方法としては、硫酸、燐酸、塩
酸、沃素、蓚酸、スルホン酸等の強酸性物質を触
媒として用いる液相反応、ならびにシリカ、シリ
カアルミナ、活性アルミナ、酸化トリウム、カオ
リナイト、固体リン酸等の固体酸を触媒として用
いる気相反応が広く知られている。しかしながら
本発明方法において用いられる粗ターシヤリーブ
チルアルコールをこれら公知の方法にしたがつて
分解処理した場合には、該粗ターシヤリーブチル
アルコールに含有されるホルムアルデヒド系化合
物のために、従来提示されている反応操作方法に
よる液相反応においてはイソブテンの収率が低下
し、また気相反応においては触媒上に炭素質が沈
着して短時間のうちに触媒活性が低下する。一
方、硫酸、燐酸その他の無機又は有機の強酸性物
質の水溶液中でイソブテンとホルムアルデヒドを
反応させると共役ジエンが生成することが知られ
ているが(米国特許第2350485号)、該米国特許の
実施例に記載されている生成物の収率は著しく低
い。しかるに本発明方法によれば前記粗ターシヤ
リーブチルアルコールを酸性水溶液に連続的又は
間欠的に供給しかつ生成物を水と共に該酸性水溶
液から留出させながら処理することにより粗ター
シヤリーブチルアルコールの分解反応とホルムア
ルデヒド系化合物の分解反応ならびにそれらの反
応生成物であるイソブテンとホルムアルデヒドと
のプリンス反応及びその生成物の分解反応が同時
に起こるとともに生成物がすみやかに反応帯域か
ら取り出される結果、高沸点物質の生成が抑制さ
れ、イソブテンのほかにイソプレンが好収率で得
られる。 本発明方法において用いられる粗ターシヤリー
ブチルアルコールは、イソブテンとホルムアルデ
ヒドを強酸性の水溶液で反応させて4,4−ジメ
チル−1,3−ジオキサンを製造する際に副生す
る大気圧下の沸点が75〜90℃でありかつターシヤ
リーブチルアルコール及びホルムアルデヒド系化
合物を含む混合物であり、このものは通常、ター
シヤリーブチルアルコールを65〜85重量%の割合
で含んでいる。粗ターシヤリーブチルアルコール
中に含まれるホルムアルデヒド系化合物の組成
は、イソブテンとホルムアルデヒドから4,4−
ジメチル−1,3−ジオキサンを組造する際の反
応条件ならびに反応混合物からの分離条件によつ
て変化するが、一般には粗ターシヤリーブチルア
ルコール中に5〜15重量%(ホルムアルデヒド系
化合物をホルムアルデヒドに換算すると3〜8重
量%に相当する)の割合で含まれる。粗ターシヤ
リーブチルアルコールの組成の一例を示すと下記
の通りである。 ターシヤリーブチルアルコール 70.52重量% ターシヤリーブチルメチルホルマール2.36 メチラール 2.14 ジメチレングリコールジメチルエーテル
1.10 トリオキサン 0.41 4,4−ジメチル−1,3−ジオキサン
0.30 ホルムアルデヒド 5.59 メチルターシヤリーブチルエーテル 2.02 メタノール 7.88 4−メチル−5,6−ジヒドロ−2H−ピラン
0.32 水 4.87 本発明方法において使用する酸性水溶液の濃度
は、該酸性水溶液のPHが0.5〜2.5となるように選
ばれる。該酸性水溶液のPHが2.5を越える場合は
実用的な反応速度が得られないばかりでなく、イ
ソプレンの収率が低下し、高沸点物質の生成量が
増大する。一方、該酸性水溶液のPHが0.5に満た
ない場合には、生成したイソブテン及びイソプレ
ンの逐次的副反応が増大してそれらの収率が低下
するばかりでなく装置の腐食が著しくなる。好適
な酸性水溶液の濃度は反応温度、粗ターシヤリー
ブチルアルコールの供給速度、水の供給速度など
に応じて選ばれる。一般に反応温度が低く、粗タ
ーシヤリーブチルアルコールの供給速度及び水の
供給速度が大きい場合は高い濃度が選ばれ、反応
温度が高く、粗ターシヤリーブチルアルコールの
供給速度及び水の供給速度が小さい場合は低い濃
度が選ばれる。酸性水溶液としては、反応条件下
で低揮発性もしくは非揮発性である酸性物質の水
溶液が用いられる。該酸性物質の具体例として
は、燐酸、硫酸、硼酸などの無機酸、ケイタング
ステン酸リンタングステン酸などのヘテロポリ
酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼルスルホン
酸、トリフルオロメタンスルホン酸、蓚酸などの
有機酸ならびに硫酸水素ナトリウムなどの酸性塩
を挙げることができる。低腐食性という観点から
は硼酸、燐酸又はケイタングステン酸が好まし
く、特に硼酸又は燐酸が好ましい。 本発明方法に従う粗ターシヤリーブチルアルコ
ールの処理は一般に150〜210℃の範囲内の温度下
に行うことができる。該温度が150℃に達しない
場合には実用的な反応速度が得られないばかりで
なく、目的物の収率が低下する。該温度が210℃
を越える場合には副反応が増大するほか、反応系
の圧力及び加熱源の面で不利益を招く。好適な温
度は酸性水溶液のPHに応じて選ばれる。通常、該
酸性水溶液のPHが低い場合には低い温度が、また
該酸性水溶液のPHが高い場合には高い温度が選ば
れる。 粗ターシヤリーブチルアルコールの処理は上記
温度に保たれた酸性水溶液中で行う必要があるの
で、反応帯域を液相に保つため通常、加圧下で実
施される。具体的には処理条件下で該液相が沸騰
する程度の圧力を負荷することが好ましく、一般
には処理温度で沸騰状態にある反応混合物の自圧
でよい。 本発明の方法に於いて、処理条件に保たれた酸
性水溶液への粗ターシヤリーブチルアルコールの
供給速度は、該酸性水溶液のPH及び濃度に応じ
て、例えば該酸性水溶液のPHが高く、処理温度が
低い場合は小さい供給速度が、逆に該酸性水溶液
のPHが低く、処理温度が高い場合は大きい供給速
度が選ばれる。具体的には粗ターシヤリーブチル
アルコールの供給速度は、処理条件に応じて該酸
性水溶液1Kg当り1時間当り30g〜700gの範囲
から選ぶのが好ましい。該供給速度が上記上限値
を越えた場合は、未分解のままで留出する粗ター
シヤリーブチルアルコールの量が増大し、また該
供給速度が下限値を下まわる場合はイソブテン及
びイソプレンの逐次的反応が増大して高沸点物質
の生成量が増大するので好ましくない。 本発明方法に従う粗ターシヤリーブチルアルコ
ールの処理は、粗ターシヤリーブチルアルコール
の他に水及び/又は水蒸気を反応帯域に供給しな
がら行なうことができ、これにより処理過程の反
応で生成するイソブテン及びイソプレンをすみや
かに反応帯域外に取り出すことができるととも
に、高沸点物質の副生量を減少させることができ
る。粗ターシヤリーブチルアルコールとともに酸
性水溶液に供給される水及び/又は水蒸気の量は
粗ターシヤリーブチルアルコールに対する重量比
で少なくとも0.1、とくに少なくとも0.3であるこ
とが好ましい。水及び/又は水蒸気の供給量につ
いて厳密な意味での上限はないが、この量が極端
に多いと供給した粗ターシヤリーブチルアルコー
ルの分解率が低下ならびに消費されるエネルギー
の増大を招くので2以下、とくに1以下であるこ
とが好ましい。さらに本発明方法は粗ターシヤリ
ーブチルアルコールならびに水及び/又は水蒸気
の他に、イソブテンを反応帯域に供給しながら行
うことができ、これにより処理過程の反応で生成
するイソプレンの量を増大させることができると
同時に、高沸点物質の量を一層減少させることが
できる。供給されるイソブテンの量は、該粗ター
シヤリーブチルアルコールに対する重量比で2以
下であることが好ましい。この量が2を越えても
イソブテンの添加効果の増加は小さく、エネルギ
ー的にかえつて不利である。 本発明の方法は連続方式で実施するのが有利で
ある。好ましい連続操作の例は、所定の濃度、温
度および圧力に保たれた酸性水溶液を撹拌しなが
ら、これに粗ターシヤリーブチルアルコールを連
続的に装入して反応させると同時に生成物を水と
ともに留出させ、留出物を凝縮させたのち凝縮液
の水相の一部を反応系に循環させる方法である。
原料に一定割合の水を混合して供給した場合は、
反応帯域の酸性水溶液の量を一定に保つために、
供給した水と反応によつて生成した水を生成物と
ともに連続的に反応帯域外に取り出す必要があ
る。生成物とともに留出した未分解の粗ターシヤ
リーブチルアルコールは分離回収し、循環処理さ
れる。 粗ターシヤリーブチルアルコールの処理を長時
間にわたつて実施した場合は、処理期間中に僅か
に副生する高沸点物質、特にタール性物質が酸性
水溶液中に蓄積するが、該高沸点物質は酸性水溶
液の一部を連続的又は間欠的に反応帯域から取り
出してデカンテーシヨンしもしくは抽出時の通常
の分離操作を施すことによつて容易に分離除去す
ることができる。高沸点物質を分離したのちの酸
性水溶液は反応帯域に循環することができる。し
たがつて本発明の方法において触媒であると同時
に処理操作を液相で行うための溶媒でもある酸性
水溶液は特別な再生または精製工程を経ることな
く長期間にわたつて繰返し使用することができ
る。このことは工業上重要であり、粗ターシヤリ
ーブチルアルコールからイソブテンとともにイソ
プレンを良好な収率で安定に回収できることとな
らんで本発明方法の大きな特長である。 粗ターシヤリーブチルアルコールを処理して得
られた留出液から蒸留その他の操作により高純度
のイソブテン及びイソプレンを得ることができ
る。イソブテンは合成ゴム、メチルメタアクリレ
ート、アルキルフエノール、イソプレン等の合成
原料として有用であり、また所望により上記反応
帯域に循環することもできる。またイソプレンは
合成ゴムやテルペン系化合物の合成原料として極
めて有用である。 以下に本発明を実施例によつて具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によつて何ら制限
を受けるものではない。 実施例 1 粗ターシヤリーブチルアルコール導入管、温度
計および留出液受器に連結された凝縮管を装着
し、且つドライアイスアセトントラツプを通して
気相部をバージできる様にした電磁撹拌式の500
ml反応器に幅8mm×長さ60mmのバツフル2枚を装
入し、オルト硼酸180gおよび水120gを仕込み、
撹拌下に加熱溶解させ170℃に保つた。この硼酸
水溶液のPHは0.6であつた(155℃)。次にこの状
態に保たれた硼酸水溶液に表1に示した成分から
なる粗ターシヤリーブチルアルコールの59重量%
水溶液を耐圧定量ポンプによつて204g/時の速
度で前記粗ターシヤリーブチルアルコール導入管
から導入すると同時に、液面を一定に保つために
生成物及び水を主成分とするガス状混合物を凝縮
管に導きながら2時間にわたつて処理を行なつ
た。処理中の圧力は5.6Kg/cm2・Gであつた。凝
縮によつて受器に捕集した留出液の有機相と水相
を分離し、それぞれについてガスクロマトグラフ
イーで分析した。またドライアイス・アセトント
ラツプに捕集された液についてもガスクロマトグ
ラフイーで分析した。結果を表2に示す。 なお成績は次式にしたがつて算出した。 ターシヤリーブチルアルコールの転化率(%) =消費されたターシヤリーブチルアルコールのモル数
/供給された粗ターシヤリーブチルアルコール中のター
シヤリーブチルアルコールのモル数×100 ターシヤリーブチルアルコール基準のイソブテンの選択
率(%) =生成したイソブテンのモル数/消費されたターシヤ
リーブチルアルコールのモル数×100 ホルムアルデヒド系化合物の転化率(%) =消費された(++×2+×3++)の
全モル数/供給された粗ターシヤリーブチルアルコール
中の(++×2+×3++)の全モル数
×100 ホルムアルデヒド系化合物基準のイソプレンの選択率(
%) =生成したイソプレンのモル数/消費された(+
+×2+×3++)の全モル数×100 (但し上記式における〜の番号は表1に示し
た原料中の相当する番号の各成分を表わす。)
In the present invention, 4,4-dimethyl-1,
Atmospheric pressure as a by-product when manufacturing 3-dioxane
The present invention relates to a method for treating a fraction containing tertiary-butyl alcohol having a boiling point of 75 to 95°C (hereinafter sometimes referred to as crude tertiary-butyl alcohol). The method of reacting isobutene and formaldehyde in an aqueous sulfuric acid solution to synthesize 4,4-dimethyl-1,3-dioxane and then decomposing the dioxane to produce isoprene is well known (for example, as described in
It is also well known that tertiary butyl alcohol is produced as a by-product during this process (see Japanese Patent Publication No. 44-20343). Tertiary-butyl alcohol obtained by this method usually contains formaldehyde, trioxane, tertiary-butyl methyl formal, methylal,
Dimethylene glycol dimethyl ether, 4,4
- Contains formals such as dimethyl-1,3-dioxane (formaldehyde, trioxane, and formals are collectively referred to as formaldehyde-based compounds in this specification). The tertiary-butyl alcohol is generally decomposed in the presence of an acidic catalyst after removing formaldehyde-based compounds by separation operations such as extraction and fractional distillation, and converted to isobutene to produce 4,4-dimethyl-1,3
- Reused as a raw material in the production of dioxane. However, the tertiary-butyl alcohol obtained by the above separation operation has low purity and still contains the formaldehyde-based compounds, so when the tertiary-butyl alcohol is decomposed into isobutene in the presence of an acidic catalyst, A tar substance is produced as a by-product, resulting in undesirable results such as a decrease in yield and deterioration of the catalyst. The present inventors have conducted intensive studies to develop a method that can advantageously utilize tertiary butyl alcohol containing such formaldehyde-based compounds, and as a result, they have arrived at the present invention. That is, according to the present invention, isobutene and formaldehyde are reacted in a strongly acidic aqueous solution to produce 4,4-dimethyl-1,3-dioxane. Crude tertiary butyl alcohol containing formaldehyde-based compounds was heated at 150 to 210℃.
By continuously or intermittently supplying the acidic aqueous solution with a pH of 0.5 to 2.5 and decomposing it at a temperature of Not only can the crude tertiary butyl alcohol be treated stably over a long period of time, but also isoprene and isoprene can be obtained in good yields along with isobutene. According to the present invention, not only isobutene is produced by the decomposition of crude tertiary-butyl alcohol, but also isoprene is produced from the formaldehyde-based compound and isobutene contained in the crude tertiary-butyl alcohol. Since the amount of by-products of tar-like substances derived from 4,4-
It is possible to omit the frequent catalyst activation operations conventionally required when circulating the dimethyl-1,3-dioxane production process, and it becomes possible to treat crude tert-butyl alcohol over a long period of time. In other words, according to the present invention, the separation operation of formaldehyde-based compounds in crude tertiary-butyl alcohol is eased, and at the same time, it is possible to ease the separation operation of formaldehyde-based compounds in crude tertiary-butyl alcohol, which has conventionally been an inhibiting factor for stable treatment of the crude tertiary-butyl alcohol over a long period of time. The advantage is that the formaldehyde-based compounds that were previously stored are effectively utilized to produce isoprene, which enables stable processing over a long period of time. Conventionally, methods for decomposing tertiary alcohols to obtain the corresponding olefins include liquid phase reactions using strong acidic substances such as sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, iodine, oxalic acid, and sulfonic acids as catalysts, as well as silica, silica alumina, Gas phase reactions using solid acids such as activated alumina, thorium oxide, kaolinite, and solid phosphoric acid as catalysts are widely known. However, when the crude tertiary-butyl alcohol used in the method of the present invention is decomposed according to these known methods, due to the formaldehyde-based compounds contained in the crude tertiary-butyl alcohol, In a liquid phase reaction using a reaction operation method, the yield of isobutene decreases, and in a gas phase reaction, carbonaceous substances are deposited on the catalyst, resulting in a decrease in catalytic activity within a short period of time. On the other hand, it is known that conjugated dienes are produced when isobutene and formaldehyde are reacted in an aqueous solution of sulfuric acid, phosphoric acid, or other inorganic or organic strong acid substances (U.S. Patent No. 2,350,485). The yields of the products described in the examples are significantly lower. However, according to the method of the present invention, the crude tertiary butyl alcohol is decomposed by continuously or intermittently supplying the crude tertiary butyl alcohol to an acidic aqueous solution and treating the product while distilling it out from the acidic aqueous solution together with water. The reaction and the decomposition reaction of formaldehyde-based compounds, the Prins reaction between the reaction products isobutene and formaldehyde, and the decomposition reaction of the products occur simultaneously, and the products are quickly removed from the reaction zone, resulting in high boiling point substances. The production of isoprene is suppressed, and in addition to isobutene, isoprene can be obtained in good yield. The crude tertiary-butyl alcohol used in the method of the present invention has a boiling point at atmospheric pressure that is produced as a by-product when producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane by reacting isobutene and formaldehyde in a strongly acidic aqueous solution. It is a mixture having a temperature of 75 to 90°C and containing tertiary butyl alcohol and a formaldehyde compound, and usually contains tertiary butyl alcohol in a proportion of 65 to 85% by weight. The composition of formaldehyde compounds contained in crude tert-butyl alcohol is 4,4-
Although it varies depending on the reaction conditions when assembling dimethyl-1,3-dioxane and the separation conditions from the reaction mixture, generally 5 to 15% by weight (formaldehyde-based compounds are mixed with formaldehyde in crude tert-butyl alcohol). (corresponding to 3 to 8% by weight). An example of the composition of crude tertiary butyl alcohol is as follows. Tertiary butyl alcohol 70.52% by weight Tertiary butyl methyl formal 2.36 Methyral 2.14 Dimethylene glycol dimethyl ether
1.10 trioxane 0.41 4,4-dimethyl-1,3-dioxane
0.30 Formaldehyde 5.59 Methyl tert-butyl ether 2.02 Methanol 7.88 4-Methyl-5,6-dihydro-2H-pyran
0.32 Water 4.87 The concentration of the acidic aqueous solution used in the method of the present invention is selected such that the pH of the acidic aqueous solution is 0.5 to 2.5. If the pH of the acidic aqueous solution exceeds 2.5, not only will a practical reaction rate not be obtained, but the yield of isoprene will decrease and the amount of high-boiling substances produced will increase. On the other hand, if the pH of the acidic aqueous solution is less than 0.5, successive side reactions of the produced isobutene and isoprene increase, resulting in not only a decrease in their yield but also significant corrosion of the equipment. A suitable concentration of the acidic aqueous solution is selected depending on the reaction temperature, the feed rate of crude tert-butyl alcohol, the feed rate of water, etc. Generally, a high concentration is selected when the reaction temperature is low and the crude tert-butyl alcohol feed rate and water feed rate are high, and when the reaction temperature is high and the crude tertiary-butyl alcohol feed rate and water feed rate are low A low concentration is selected. As the acidic aqueous solution, an aqueous solution of an acidic substance having low volatility or non-volatility under the reaction conditions is used. Specific examples of the acidic substances include inorganic acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, and boric acid, heteropolyacids such as phosphotungstic acid, and organic acids such as p-toluenesulfonic acid, benzelsulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, and oxalic acid. and acid salts such as sodium hydrogen sulfate. From the viewpoint of low corrosion resistance, boric acid, phosphoric acid, or tungstic silicoic acid is preferred, and boric acid or phosphoric acid is particularly preferred. The treatment of crude tertiary butyl alcohol according to the process of the invention can generally be carried out at temperatures within the range of 150 DEG to 210 DEG C. If the temperature does not reach 150°C, not only a practical reaction rate cannot be obtained, but also the yield of the target product decreases. The temperature is 210℃
If it exceeds 20%, side reactions will increase and there will be disadvantages in terms of the pressure and heat source of the reaction system. A suitable temperature is selected depending on the pH of the acidic aqueous solution. Usually, a low temperature is selected when the pH of the acidic aqueous solution is low, and a high temperature is selected when the pH of the acidic aqueous solution is high. Since the treatment of crude tertiary butyl alcohol needs to be carried out in an acidic aqueous solution maintained at the above-mentioned temperature, it is usually carried out under pressure in order to keep the reaction zone in a liquid phase. Specifically, it is preferable to apply a pressure to the extent that the liquid phase boils under the treatment conditions, and generally, the pressure of the reaction mixture which is in a boiling state at the treatment temperature may be applied. In the method of the present invention, the feed rate of crude tert-butyl alcohol to the acidic aqueous solution maintained under the treatment conditions depends on the pH and concentration of the acidic aqueous solution, for example, if the pH of the acidic aqueous solution is high and the treatment temperature When the pH of the acidic aqueous solution is low, a low feed rate is selected, and conversely, when the pH of the acidic aqueous solution is low and the treatment temperature is high, a high feed rate is selected. Specifically, the feed rate of crude tertiary butyl alcohol is preferably selected from the range of 30 to 700 g per hour per 1 kg of the acidic aqueous solution depending on the processing conditions. If the feed rate exceeds the above upper limit, the amount of crude tert-butyl alcohol distilled out without being decomposed increases, and if the feed rate falls below the lower limit, isobutene and isoprene are sequentially reduced. This is not preferable because the reaction increases and the amount of high-boiling substances produced increases. The treatment of crude tertiary-butyl alcohol according to the method of the present invention can be carried out while supplying water and/or steam to the reaction zone in addition to the crude tertiary-butyl alcohol. can be quickly taken out of the reaction zone, and the amount of by-products of high-boiling substances can be reduced. Preferably, the amount of water and/or steam fed to the acidic aqueous solution together with the crude tertiary-butyl alcohol is at least 0.1, in particular at least 0.3, in weight ratio to the crude tertiary-butyl alcohol. There is no upper limit in the strict sense of the amount of water and/or steam supplied, but if this amount is extremely large, the decomposition rate of the supplied crude tertiary butyl alcohol will decrease and the energy consumed will increase, so it is less than 2. , particularly preferably 1 or less. Furthermore, the process of the present invention can be carried out while supplying isobutene to the reaction zone in addition to crude tertiary butyl alcohol and water and/or steam, thereby increasing the amount of isoprene produced in the reaction during the process. At the same time, the amount of high-boiling substances can be further reduced. The amount of isobutene supplied is preferably 2 or less in weight ratio to the crude tertiary butyl alcohol. Even if this amount exceeds 2, the increase in the effect of adding isobutene is small, which is rather disadvantageous in terms of energy. The method of the invention is advantageously carried out in continuous mode. An example of a preferred continuous operation is to continuously charge crude tert-butyl alcohol to an aqueous acidic solution maintained at a predetermined concentration, temperature, and pressure while stirring and react, while simultaneously distilling the product together with water. This is a method in which a portion of the aqueous phase of the condensate is circulated to the reaction system after the distillate is condensed.
When raw materials are mixed with a certain proportion of water and supplied,
In order to keep the amount of acidic aqueous solution in the reaction zone constant,
It is necessary to continuously take out the supplied water and the water produced by the reaction together with the products out of the reaction zone. The undecomposed crude tertiary butyl alcohol distilled out together with the product is separated and recovered and recycled. When crude tertiary butyl alcohol is processed for a long period of time, a small amount of high-boiling substances, especially tar substances, which are produced as by-products during the processing period, accumulate in the acidic aqueous solution; It can be easily separated and removed by continuously or intermittently taking out a portion of the aqueous solution from the reaction zone and decanting it or by performing a usual separation operation during extraction. The acidic aqueous solution after separation of high-boiling substances can be recycled to the reaction zone. Therefore, in the method of the present invention, the acidic aqueous solution, which is both the catalyst and the solvent for carrying out the treatment operation in the liquid phase, can be used repeatedly over a long period of time without undergoing any special regeneration or purification steps. This is industrially important and is a major feature of the method of the present invention, along with the ability to stably recover isoprene together with isobutene from crude tertiary butyl alcohol in good yields. High purity isobutene and isoprene can be obtained from the distillate obtained by treating crude tertiary butyl alcohol by distillation or other operations. Isobutene is useful as a raw material for the synthesis of synthetic rubber, methyl methacrylate, alkylphenol, isoprene, etc., and can also be recycled to the reaction zone if desired. Isoprene is also extremely useful as a synthetic raw material for synthetic rubber and terpene compounds. EXAMPLES The present invention will be specifically explained below using Examples, but the present invention is not limited in any way by these Examples. Example 1 A magnetic stirring type 500 was equipped with a crude tertiary butyl alcohol inlet pipe, a thermometer, and a condensing pipe connected to a distillate receiver, and was able to purge the gas phase through a dry ice acetone trap.
ml reactor was charged with two Batsuful sheets of width 8 mm x length 60 mm, and 180 g of orthoboric acid and 120 g of water were charged.
The mixture was heated and dissolved while stirring and maintained at 170°C. The pH of this boric acid aqueous solution was 0.6 (155°C). Next, 59% by weight of crude tertiary butyl alcohol consisting of the ingredients shown in Table 1 was added to the boric acid aqueous solution maintained in this state.
An aqueous solution is introduced into the crude tertiary butyl alcohol inlet tube at a rate of 204 g/hour using a pressure-resistant metering pump, and at the same time, a gaseous mixture mainly composed of product and water is introduced into the condensation tube in order to keep the liquid level constant. The treatment was carried out for 2 hours while being guided. The pressure during treatment was 5.6 Kg/cm 2 ·G. The organic phase and aqueous phase of the distillate collected in the receiver by condensation were separated and each was analyzed by gas chromatography. The liquid collected in the dry ice/acetone trap was also analyzed using gas chromatography. The results are shown in Table 2. The results were calculated according to the following formula. Conversion rate of tertiary-butyl alcohol (%) = Number of moles of tertiary-butyl alcohol consumed/number of moles of tertiary-butyl alcohol in the supplied crude tertiary-butyl alcohol x 100 Selection of isobutene based on tertiary-butyl alcohol Rate (%) = Number of moles of isobutene produced/Number of moles of tertiary butyl alcohol consumed x 100 Conversion rate (%) of formaldehyde-based compounds = Total number of moles of (++ x 2+ x 3++) consumed/Supplied Total number of moles of (++×2+×3++) in the crude tertiary butyl alcohol x 100 Selectivity of isoprene based on formaldehyde compounds (
%) = Number of moles of isoprene produced/consumed (+
+×2+×3++) total number of moles×100 (However, the numbers ~ in the above formula represent the components with corresponding numbers in the raw materials shown in Table 1.)

【表】【table】

【表】 実施例 2 実施例1と同じ装置を用い、粗ターシヤリーブ
チルアルコール水溶液の供給速度を255g/時と
した以外は実施例1と同様に処理して表3に示す
結果を得た。
[Table] Example 2 Using the same apparatus as in Example 1, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the feed rate of the crude tertiary butyl alcohol aqueous solution was changed to 255 g/hour, and the results shown in Table 3 were obtained.

【表】 実施例 3 実施例1と同じ装置を用い、原料水溶液の供給
速度を335g/時とする以外は実施例1と同様に
処理して表4に示す結果を得た。
[Table] Example 3 Using the same equipment as in Example 1, the same procedure as in Example 1 was performed except that the feed rate of the raw material aqueous solution was 335 g/hour, and the results shown in Table 4 were obtained.

【表】 実施例 4〜6 バツフルを使用しない以外は実施例1と同じ装
置を用い、表5に示した成分からなる粗ターシヤ
リーブチルアルコールの50重量%水溶液を360
g/時で供給し、表6に示した条件を用いた以外
は実施例1と同様に処理して表6に示す結果を得
た。
[Table] Examples 4 to 6 Using the same equipment as in Example 1 except that Batsuful was not used, a 50% by weight aqueous solution of crude tertiary butyl alcohol containing the components shown in Table 5 was heated to 360% by weight.
The results shown in Table 6 were obtained by processing in the same manner as in Example 1, except that the conditions shown in Table 6 were used.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 実施例 7〜9 バツフルを使用しない以外は実施例1と同じ装
置を用い、表7に示した成分からなる粗ターシヤ
リーブチルアルコールの50重量%水溶液を360
g/時で供給し、表8に示した条件を用いた以外
は実施例1と同様に処理した。結果を表8に示
す。
[Table] Examples 7 to 9 Using the same equipment as in Example 1 except that Batsuful was not used, a 50% by weight aqueous solution of crude tertiary butyl alcohol containing the components shown in Table 7 was heated to 360% by weight.
The process was as in Example 1, except that the conditions shown in Table 8 were used. The results are shown in Table 8.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 実施例 10 実施例1と同じ装置を用い、表7に示した成分
からなる粗ターシヤリーブチルアルコールの70重
量%水溶液を257g/時で供給した以外は実施例
1と同様に処理した。結果を表9に示す。
[Table] Example 10 Using the same equipment as in Example 1, the same process as in Example 1 was carried out except that a 70% by weight aqueous solution of crude tertiary butyl alcohol containing the components shown in Table 7 was supplied at a rate of 257 g/hour. . The results are shown in Table 9.

【表】 実施例 11 粗ターシヤリーブチルアルコール導入管、温度
計、電磁式撹拌機、冷却器および三方コツクで連
結されかつ気相部をドライアイス−アセトントラ
ツプを通してパージできる様にした二つの留出液
受器を装着した容積300mlの耐圧ガラス製反応器
に、オルト硼酸60gおよび水40gを仕込み、撹拌
下に加熱溶解させた。この硼酸水溶液のPHは0.6
であつた(155℃)。次にこの水溶液を190℃に保
ちながら撹拌下に表10に示した成分からなる粗タ
ーシヤリーブチルアルコールの50重量%水溶液を
105g/時の速度で反応器に導入しながら70時間
連続的に処理した。その間、適宜3時間分の留出
液を捕集し、実施例1と同様に分析したところ表
11に示す結果が得られた。但し表中の成績は導入
した粗ターシヤリーブチルアルコール中のターシ
ヤリーブチルアルコールを基準として計算した。
[Table] Example 11 Crude tertiary butyl alcohol inlet pipe, thermometer, electromagnetic stirrer, condenser, and two distillates connected by a three-way kettle so that the gas phase could be purged through a dry ice-acetone trap. 60 g of orthoboric acid and 40 g of water were charged into a 300 ml pressure-resistant glass reactor equipped with a receiver, and heated and dissolved while stirring. The pH of this boric acid aqueous solution is 0.6
It was hot (155℃). Next, while maintaining this aqueous solution at 190°C and stirring, add a 50% by weight aqueous solution of crude tertiary butyl alcohol containing the ingredients shown in Table 10.
The treatment was continued for 70 hours while being introduced into the reactor at a rate of 105 g/h. During that time, the distillate for 3 hours was collected and analyzed in the same manner as in Example 1.
The results shown in 11 were obtained. However, the results in the table were calculated based on the tertiary-butyl alcohol in the crude tertiary-butyl alcohol introduced.

【表】【table】

【表】 * ターシヤリーブチルアルコール基準
なお処理終了時に反応器に滞留していたタール
性物質は反応温度において撹拌を停止したところ
1分以内で相分離し、その量は供給した原料に対
して0.18重量%であり、反応器中の硼酸水溶液に
対して6.5重量%であつた。 実施例 12 実施例1と同じ装置にオルト硼酸150gおよび
水150gを仕込み、180℃で表12に示した成分から
なる粗ターシヤリーブチルアルコールの59重量%
水溶液を254g/時の速度で供給した以外は実施
例1と同様に処理して表13に示す結果を得た。な
お処理に用いた硼酸水溶液のPHは0.8であつた
(155℃)。
[Table] * Tertiary butyl alcohol standard Note that the tarry substances that remained in the reactor at the end of the treatment phase separated within 1 minute when stirring was stopped at the reaction temperature, and the amount was 0.18% of the supplied raw material. It was 6.5% by weight based on the boric acid aqueous solution in the reactor. Example 12 150 g of orthoboric acid and 150 g of water were charged in the same equipment as in Example 1, and at 180°C, 59% by weight of crude tertiary butyl alcohol consisting of the components shown in Table 12 was prepared.
The results shown in Table 13 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous solution was fed at a rate of 254 g/hour. The pH of the boric acid aqueous solution used for the treatment was 0.8 (155°C).

【表】【table】

【表】 実施例 13 実施例1と同じ装置を用い、1.0重量%の燐酸
水溶液(PH=1.6、、25℃)300g中に180℃で表14
に示した原料を14g/時の速度で、水を28g/時
の速度で、またイソブテンを6.5g/時の速度で
供給した以外は実施例1と同様に処理して表15に
示す結果を得た。
[Table] Example 13 Using the same equipment as in Example 1, Table 14 was added to 300 g of a 1.0% by weight phosphoric acid aqueous solution (PH = 1.6, 25°C) at 180°C.
The results shown in Table 15 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials shown in Table 1 were fed at a rate of 14 g/hour, water at a rate of 28 g/hour, and isobutene at a rate of 6.5 g/hour. Obtained.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 イソブテンとホルムアルデヒドを強酸性水溶
液中で反応させて4,4−ジメチル−1,3−ジ
オキサンを製造する際に副生する大気圧下75〜95
℃の沸点を有しかつホルムアルデヒド系化合物を
含む粗ターシヤリーブチルアルコールを、150〜
210℃の温度に保たれたPHが0.5〜2.5である酸性
水溶液に連続的又は間欠的に供給し分解すると同
時に生成するイソブテン及びイソプレン、ならび
に低沸点成分を水と共に反応帯域外に留出させる
ことを特徴とする粗ターシヤリーブチルアルコー
ルの処理方法。 2 蒸留により留出液からイソブテン及びイソプ
レンをそれぞれ分離する特許請求の範囲第1項記
載の方法。 3 酸性水溶液の一部を連続的又は間欠的に反応
帯域から取り出し、該酸性水溶液中に含まれる高
沸点物質を除去したのち、該酸性水溶液を反応帯
域に循環する特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 分離したイソブテンの一部を反応帯域に循環
させる特許請求の範囲第2項記載の方法。
[Claims] 1. 75-95 at atmospheric pressure, which is produced as a by-product when producing 4,4-dimethyl-1,3-dioxane by reacting isobutene and formaldehyde in a strongly acidic aqueous solution.
Crude tert-butyl alcohol having a boiling point of 150 °C and containing formaldehyde-based compounds is
Continuously or intermittently supplied to an acidic aqueous solution with a pH of 0.5 to 2.5 maintained at a temperature of 210°C and decomposed, simultaneously producing isobutene and isoprene and low boiling point components to distill out of the reaction zone together with water. A method for treating crude tertiary butyl alcohol, characterized by: 2. The method according to claim 1, wherein isobutene and isoprene are each separated from the distillate by distillation. 3. According to claim 1, a part of the acidic aqueous solution is continuously or intermittently taken out from the reaction zone, and after removing high-boiling substances contained in the acidic aqueous solution, the acidic aqueous solution is recycled to the reaction zone. the method of. 4. The method according to claim 2, wherein a part of the separated isobutene is recycled to the reaction zone.
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