JPH05221929A - 炭酸エステルの製造方法 - Google Patents

炭酸エステルの製造方法

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JPH05221929A
JPH05221929A JP4057316A JP5731692A JPH05221929A JP H05221929 A JPH05221929 A JP H05221929A JP 4057316 A JP4057316 A JP 4057316A JP 5731692 A JP5731692 A JP 5731692A JP H05221929 A JPH05221929 A JP H05221929A
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JP
Japan
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catalyst
reaction
reactor
copper
alcohol
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JP4057316A
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English (en)
Inventor
Nobuhiro Yamada
伸広 山田
Hidekazu Nakamura
中村  英和
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JGC Corp
Original Assignee
JGC Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ハロゲン−銅系触媒の存在下で液
相でアルコールを酸素及び一酸化炭素と反応させて炭酸
エステルを製造する際に、活性が低下した触媒の活性を
ほぼ完全に回復させ繰り返し使用できる製造方法を提供
することを目的とする。 【構成】 本発明にかかわる炭酸エステルの製造方法
は、ハロゲン−銅系触媒の存在下でアルコールを液相で
酸素及び一酸化炭素と反応させて炭酸エステルを製造す
るに当り、液成分を反応器外へ流出させることなく反応
させ、反応後反応器内で液成分を蒸発除去し残留触媒を
乾燥状態とし、次いで原料アルコールを投入し、乾燥後
の触媒を反応に再使用することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルコールの酸化カルボ
ニル化による炭酸エステルの製造方法、特に活性が低下
した触媒を繰り返し使用できる製造方法に関するもので
ある。炭酸エステルは、ガソリンの増量剤、オクタン価
向上剤、有機溶剤として、またイソシアネート類、ポリ
カーボネ−ト類ならびに種々の農薬、医薬中間体の製造
におけるホスゲンに代る反応剤として重要な化合物であ
る。
【0002】
【従来の技術】アルコールと一酸化炭素及び酸素とを反
応させて炭酸エステルを液相合成する際に、銅とハロゲ
ンからなる触媒系を使用することは公知である。例え
ば、特公昭60−58739号公報にはCuCl,Cu
Br,CuClO4 ,CuCl2+ナトリウムメチラー
ト等の触媒を用いる方法、特開平1−287062号公
報には酢酸第2銅と塩化マグネシウム、或は塩化パラジ
ウム、酢酸第2銅と塩化マグネシウムとからなる触媒な
どのごとく、二価の銅塩とアルカリ土類金属塩或は二価
の銅塩と白金族化合物とアルカリ土類金属塩からなる触
媒を用いる方法が示されている。
【0003】また活性が低下した触媒の再利用方法も種
々提案されている。例えばCuClを触媒とした場合、
反応生成物を瀘過分離した触媒に新しい触媒CuClを
追加して使用する方法がある。特開昭62−81356
号にはアルコールにイミダゾール,ピリジン化合物又は
環式アミドを含む銅アルコキシハロゲン化物触媒系を加
え、これに一酸化炭素を導入して反応を行った後、反応
混合物を減圧下でフラッシュ又は常圧蒸留し、残留触媒
はアルコールの存在下酸素で再生し、前記の反応に再循
環する方法が述べられている。特開平2−169550
号には銅アルコキシハロゲン化物触媒を用い、反応器よ
りの流出物から触媒を、例えば触媒の還元及び瀘過によ
り分離し、水分を減少させて反応器へ循環させることが
記載されている。しかしこれらの方法によっては、触媒
の活性を十分に回復することはできない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ハロゲン−
銅系触媒の存在下で液相でアルコールを酸素及び一酸化
炭素と反応させて炭酸エステルを製造する際に、活性が
低下した触媒の活性をほぼ完全に回復させ繰り返し使用
できる製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明にかかわる炭酸エ
ステルの製造方法は、ハロゲン−銅系触媒の存在下でア
ルコールを液相で酸素及び一酸化炭素と反応させて炭酸
エステルを製造するに当り、液成分を反応器外へ流出さ
せることなく反応させ、反応後反応器内で液成分を蒸発
除去し残留触媒を乾燥状態とし、次いで原料アルコール
を投入し、乾燥後の触媒を反応に再使用することを特徴
とする。
【0006】本発明で使用するハロゲン−銅系触媒とし
ては、触媒系として銅及びハロゲンを含むものならばい
ずれでもよい。例えば、銅ハロゲン化物のほかに、金属
銅や酢酸銅、水酸化銅、酸化銅、硝酸銅、硫酸銅等の銅
化合物と塩酸などのハロゲン化水素とを組み合わせたも
の、トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリメチル、リ
ン酸トリエチルなどのようなフェニル基又はアルキル基
を有する第3級有機リン化合物とハロゲン化銅とからな
る錯体、銅アルコキシハロゲン化物、酢酸第2銅と塩化
マグネシウム或は酢酸第2銅と塩化マグネシウムと塩化
パラジウムとを組み合わせたものなどのごとく、銅化合
物と塩基性化合物や、更にこれらと白金族化合物とから
なるものなどが挙げられる。特に、塩化第1銅、臭化第
1銅等の銅ハロゲン物、又は酸化第1銅、水酸化第2銅
のような銅の無機化合物とハロゲン化水素からなる触媒
が好ましい。
【0007】ハロゲン−銅系触媒の使用量は、特に限定
されず、一般的に使用される量で良い。例えばアルコー
ル1リットル当り0.02〜3モル、好ましくは0.0
2〜2モルである。後述の実施例から明らかなように、
アルコール1リットル当り約20mモルから1.5モル
の幅広い範囲で本発明は効果が認められる。特に本発明
では触媒の繰り返し利用が可能なので、触媒を高濃度で
使用してもコスト増加要因とならずに高い収率を得るこ
とができる。
【0008】炭酸エステル製造用の反応原料であるアル
コールとしては炭素数1〜4の脂肪族アルコールが好ま
しく、特にメタノール、エタノールなどの1価アルコー
ルが好ましい。
【0009】アルコール、一酸化炭素及び酸素から液相
反応により炭酸エステルを製造する際の反応条件として
は、反応温度が80〜200℃、好ましくは100〜1
50℃、反応圧力が5〜50kg/cm2 G、好ましく
は10〜30kg/cm2 Gとするのが適当である。メ
タノールやエタノールなどのアルコールに対する一酸化
炭素及び酸素の供給速度も特に限定されず、一般に回分
式炭酸エステル製造法において採用される条件で良い。
【0010】本発明においては、液成分を反応器外へ流
出させることなく反応させ、反応終了後反応器内で液成
分を蒸発させて除去する。液成分の蒸発は、圧力を低下
させることにより、また更に適宜の温度に加熱すること
により行うことができる。例えば、反応器内の温度をア
ルコール沸点以下等、適宜の温度に下げ、次いで常圧ま
で落圧した後、再度加熱して蒸留する。液成分が十分に
除去されるように、例えば炭酸ジメチル等の製造におい
ては、最終的には生成水も除去されるように110℃付
近まで加熱する。また反応器内の圧力を段階的に又は連
続的に下げて、反応終了時に保有する液成分の熱量を蒸
発潜熱として有効に利用するようにしても良い。常圧に
達したら、液成分が十分に除去されるように適宜の温度
まで加熱する。反応器内から蒸発除去された液成分は、
更に蒸溜等により分離され、炭酸エステルが回収され
る。
【0011】液成分を蒸発させた後、残留触媒に付着し
ている液成分を除去するために残留触媒を乾燥させる。
残留触媒の乾燥は、反応器内で行われることを要する
が、乾燥の方法や条件は特に限定されない。例えば、1
00〜120℃、30分〜数時間程度で行うことができ
る。また、不活性ガスを導入しても良く、処理時間の短
縮や、低い温度での処理も可能となる。好ましくは触媒
に付着している水分が2重量%以下となるように乾燥す
るのが良い。
【0012】本発明においては、一つ又は複数の反応器
を別個に操作する方法のほか、反応器を複数用いて、例
えば、炭酸エステルの合成工程、液成分の蒸発・触媒乾
燥工程と順次切り換えて行うことにより、半連続的に炭
酸エステルを製造するようにしても良い。
【0013】以下実施例により本発明の実施態様及び効
果を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定
されるものではない。
【0014】
【実施例1】ガラスライニング製オートクレープに原料
メタノール2L(リットル)、及び触媒としてCuC
l:6g(30mモル/L)を投入し、N2 ガスで3O
気圧に加圧した後115℃まで昇温した。次に、原料ガ
スのCO,O2 を反応器下部からそれぞれ、50,1
2.5NL/hrの流量で順次供給開始した。反応器出
口ガスは反応器上部に設置した還流器で5℃に冷却して
液化還流させ、ガス成分は圧力調節弁を通じて系外に排
出した。反応中は500rpmの回転数で反応液を常時
撹拌し、また、液温度は120℃に維持した。
【0015】一定時間経過後、反応液の一部を採取して
ガスクロ法でジメチルカーボネート(以下DMCと言
う)生成量を分析した結果を表1−実験1に示す。反応
開始から4時間はDMC生成速度はほぼ一定であった
が、その後急激に生成速度が低下したので6時間で反応
を停止した。反応終了液を60℃まで冷却して圧力を常
圧まで低下させた後再度60℃から110℃まで加熱し
て蒸留操作を行い、未反応メタノール、DMC及び副生
したH2 Oを反応器外に取り除き、残った触媒残渣をそ
のまま120℃で30分間乾燥した。乾燥後の触媒への
水分付着量は1.5重量%であった。次に、この反応器
中の触媒残渣のみを触媒として用い、原料メタノールを
投入して1回目と同じ反応条件で反応を行ったところ表
1−実験2の結果を得た。実験1と実験2とでは反応開
始初期のDMC生成速度に大きな差は見られず、実験1
後半のDMC生成速度の低下は触媒の本質的な劣化によ
るものではない事が判明した。さらに、同様な操作を繰
り返して3回目を行ったところ表1−実験3の結果にな
り、このことが確認された。なお表1〜7に示すDMC
の生成量の単位はいずれもモルである。
【表1】
【0016】この時の反応終了後の触媒は、CuClで
はなく下記のような化合物の混合物に変化していた。 CuCl2 ・2H2 O CuCl2 ・3Cu(OH)2 複塩 2CuCl2 ・5Cu(OH)2 ・H2 O複塩
【0017】
【比較例1】実験1と全く同様に反応を行い(実験
4)、固体触媒を回収する方法として通常行われている
瀘過操作を用いて比較を行った。6時間の反応終了後、
室温まで冷却した触媒混合液を反応器外に抜き出し瀘過
して沈殿物を全量回収し(東洋瀘紙No.5Bを使
用)、瀘過残渣を120℃で30分間乾燥して反応器に
もどした。原料メタノール2Lを投入して同様に反応し
たところ、表2−実験5に示すようにDMC生成速度が
非常に低かった。この方法では初期に投入したCuCl
の一部はCuCl2 になって瀘液中に損失するので性能
が悪くなってしまうことがわかった。
【表2】
【0018】
【実施例2】CuClの代りにCu2 O:5.4g(1
9mモル/L)と市販濃塩酸7.7mL(46mモル/
L)の混合系を使用し、反応圧力20気圧、反応温度1
30℃とした他は実験1と同様に行った(実験6)。こ
の場合、約4時間後にDMC生成速度の急激な低下が見
られたので6時間で反応を停止した。この触媒系での触
媒の繰り返し使用の可能性を検討するため、実験1と同
様に蒸溜操作及び触媒残渣の乾燥を行って再び反応に用
いた(実験7)ところ、表3に示すように、実施例1と
同様に初期の反応速度は回復することがわかった。
【表3】
【0019】
【実施例3】触媒としてCu(OH)2 :6.5g(3
3mモル/L)とHCl:5.5mL(33mモル/
L)の混合系を用い、圧力30気圧、温度135℃とし
た他は実施例1と同様に行った結果を表4に示す。この
場合も同様に再使用可能であることがわかった。
【表4】
【0020】
【実施例4】触媒としてCu2 O:108.8g(38
0mモル/L)と市販濃塩酸128mL(760mモル
/L)の混合系を使用し、、反応圧力20気圧,反応温
度130℃で行った。CO,O2 供給速度は、それぞれ
50,16.7NL/hrとして行った。その他は実施
例1と同様とした。結果を表5に示す。実験11終了後
の触媒中にCu2 Oは含まれず、実施例1と同様な形態
を示していた。また、2,3回目に比較して1回目のD
MC生成速度が小さい理由は、本条件下では添加した塩
酸中に含まれるH2 Oが反応阻害を起こす領域にあると
見られる。しかし2,3回目では含まれるH2 Oは蒸留
操作でほとんど除去されるのでほぼ同一な結果を示し
た。実験13における6時間後でのメタノールからDM
Cへの転化率は約24%に相当し、触媒濃度を上げるこ
とにより高転化率下でも繰り返し反応が可能であること
がわかる。
【表5】
【0021】
【実施例5】触媒にCuCl:300g(1.5モル/
L)を用い、CO,O2 供給速度をそれぞれ60,25
NL/hrとして反応圧力20気圧,反応温度130℃
とした他は実施例1と同様の条件で反応を行った。実験
14終了後の触媒の形態は他の実験と同様に変化してお
り、CuClはほとんど検出されなかった。6時間後の
メタノールからDMCへの反応率は約34%であり、こ
のような高転化率下でも本実施形態が有効であることが
わかる。
【表6】
【0022】
【比較例2】実験14と全く同様な実験を終了後、比較
例1と同様に瀘過操作による触媒回収を行い再使用の可
否を検討した。その結果、繰り返し使用するうちに反応
率が徐々に低下した。比較例2は比較例1に比べて触媒
濃度が高いので、2回目の再生率は比較例1より高かっ
た。これに比べて実施例5による実施形態によれば触媒
の損失が少なくてすむことがわかる。
【表7】
【0023】
【発明の効果】触媒は、再生処理工程なしで再使用可能
なので効果的な炭酸エステルの製造が可能となる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハロゲン−銅系触媒の存在下でアルコー
    ルを液相で酸素及び一酸化炭素と反応させて炭酸エステ
    ルを製造するに当り、液成分を反応器外へ流出させるこ
    となく反応させ、反応後反応器内で液成分を蒸発除去し
    残留触媒を乾燥状態とし、次いで原料アルコールを投入
    し、乾燥後の触媒を反応に再使用することを特徴とする
    炭酸エステルの製造方法。
JP4057316A 1992-02-12 1992-02-12 炭酸エステルの製造方法 Pending JPH05221929A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7799940B2 (en) 2007-02-16 2010-09-21 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Process for manufacturing dimethyl carbonate
US7803961B2 (en) 2007-02-16 2010-09-28 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Process for manufacturing dimethyl carbonate

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63503460A (ja) * 1986-06-06 1988-12-15 ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー ジヒドロカルビルカーボネートの接触気相製造法
JPH03240756A (ja) * 1990-02-15 1991-10-28 Daicel Chem Ind Ltd 炭酸エステルの製造法

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19951114