JPH0536423B2 - - Google Patents

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JPH0536423B2
JPH0536423B2 JP26471688A JP26471688A JPH0536423B2 JP H0536423 B2 JPH0536423 B2 JP H0536423B2 JP 26471688 A JP26471688 A JP 26471688A JP 26471688 A JP26471688 A JP 26471688A JP H0536423 B2 JPH0536423 B2 JP H0536423B2
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Japan
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reaction
catalyst
butanediol
hydrogenation
diester
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JP26471688A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Ito
Manabu Osada
Mikiro Nakazawa
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SHIN NIPPON RIKA KK
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SHIN NIPPON RIKA KK
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、1,4−ブタンジオールの製造に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to the production of 1,4-butanediol.

[従来の技術とその課題] 1,4−ブタンジオールは、ポリブチレンテレ
フタレート、ポリウレタン、γ−ブチロラクトン
及びテトラヒドロフラン等の製造原料として有用
なものである。
[Prior art and its problems] 1,4-butanediol is useful as a raw material for producing polybutylene terephthalate, polyurethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, and the like.

無水マレイン酸を原料として1,4−ブタンジ
オールを製造する方法は、これまでにも種々提案
されており、その具体的な例として、以下の方法
が提示できる。
Various methods for producing 1,4-butanediol using maleic anhydride as a raw material have been proposed so far, and the following method can be presented as a specific example.

(1) 無水マレイン酸と脂肪族アルコールとを常
圧、無触媒下に反応させてマレイン酸ジアルキ
ルを生成させ、これをバツチ反応で水素化する
方法(英国特許第1454440号)。
(1) A method in which maleic anhydride and aliphatic alcohol are reacted at normal pressure without a catalyst to produce dialkyl maleate, which is then hydrogenated by a batch reaction (British Patent No. 1454440).

この方法ではエステル化反応の後に酸性物質
であるマレイン酸モノエステルが多量に残存す
るため、次の水素化工程に先立ち、このモノエ
ステルを除去すべく反応生成物を多量の水で洗
浄後、更に蒸留処理してマレイン酸ジアルキル
を精製した後に水素化をする必要があり、製造
工程が煩雑である。
In this method, a large amount of maleic acid monoester, which is an acidic substance, remains after the esterification reaction, so the reaction product is washed with a large amount of water to remove this monoester before the next hydrogenation step. The production process is complicated, as it is necessary to refine the dialkyl maleate by distillation and then hydrogenate it.

(2) 無水マレイン酸を溶剤としての1価の脂肪族
アルコールの存在下に、180〜300℃、250〜350
バールで銅−クロム系固定床触媒を用いて水素
化し、一工程で1,4−ブタンジオールを連続
的に製造する方法(特開昭55−57528号)。
(2) Maleic anhydride in the presence of a monohydric aliphatic alcohol as a solvent at 180-300°C and 250-350°C.
A method for continuously producing 1,4-butanediol in one step by hydrogenation using a copper-chromium fixed bed catalyst in a bar (Japanese Patent Application Laid-open No. 57528/1983).

この方法によれば、酸性物質による触媒の短
期間での不活性化が避けられず、しかも反応混
合物の供給量は触媒1当り0.18/hと非常
に反応効率は悪い。
According to this method, deactivation of the catalyst by acidic substances in a short period of time is unavoidable, and furthermore, the reaction efficiency is very low, as the feed rate of the reaction mixture is 0.18/h per catalyst.

(3) C4−留分を空気酸化することにより得られ
た無水マレイン酸含有ガス状反応混合物を、
180℃以上の沸点を有する1価又は2価の脂肪
族アルコールを用いて洗浄し、このアルコール
とマレイン酸との混合物を液相で接触水素化す
る方法(特開昭57−156425号)。
(3) The maleic anhydride-containing gaseous reaction mixture obtained by air oxidation of the C 4 - fraction,
A method of washing with a monohydric or dihydric aliphatic alcohol having a boiling point of 180° C. or higher, and then catalytically hydrogenating a mixture of this alcohol and maleic acid in the liquid phase (Japanese Patent Application Laid-open No. 156425/1983).

この方法においても前記(2)の方法と同様、完
全にジエステル化することは不可能であり、未
反応のモノエステルによる触媒の不活性化は避
け難い。しかも、1,4−ブタンジオールの平
均空時収率は40g/・hと非常に生産性が悪
い。
In this method as well, as in method (2) above, complete diesterification is impossible, and deactivation of the catalyst by unreacted monoester is unavoidable. Moreover, the average space-time yield of 1,4-butanediol is 40 g/h, which is very poor productivity.

(4) マレイン酸ジアルキルエステルを銅−クロム
触媒を用いて連続的に気相で水素化して1,4
−ブタンジオールとγ−ブチロラクトンとの混
合物を得る方法(特開昭61−22035号)。
(4) Maleic acid dialkyl ester was continuously hydrogenated in the gas phase using a copper-chromium catalyst to obtain 1,4
- A method for obtaining a mixture of butanediol and γ-butyrolactone (JP-A-61-22035).

この方法は気相反応であるため、気化器を必
要とし、装置上煩雑である。
Since this method is a gas phase reaction, it requires a vaporizer and is complicated in terms of equipment.

即ち、従来知られている方法においては、 (1) ジエステルの酸価が高い、従つて、残存する
モノエステルを除去するために水素化の前処理
として水洗や蒸留等の精製工程が必要である。
That is, in the conventionally known methods, (1) the acid value of the diester is high; therefore, a purification process such as water washing or distillation is necessary as a pretreatment for hydrogenation to remove the remaining monoester; .

(2) ジエステルが高酸価であるため、水素化触媒
の活性低下が顕著であり、生産性が低い。
(2) Since the diester has a high acid value, the activity of the hydrogenation catalyst is significantly reduced, resulting in low productivity.

(3) 気相水素化の場合、水素化装置が煩雑とな
る。
(3) In the case of gas phase hydrogenation, the hydrogenation equipment is complicated.

等の諸欠点があり、工業的に不利であつた。There were various drawbacks such as, and it was industrially disadvantageous.

水素化触媒が失活する原因としては、前記のジ
エステルが高酸価であること以外に、エステル化
の触媒として使用される鉱酸や有機酸等による被
毒も考えられる。又、気相水素化の場合、生成す
る重質成分の触媒への沈着による触媒の失活も顕
著と考えられる。
In addition to the high acid value of the diester mentioned above, possible causes for the deactivation of the hydrogenation catalyst include poisoning by mineral acids, organic acids, etc. used as catalysts for esterification. In addition, in the case of gas phase hydrogenation, it is thought that the deactivation of the catalyst due to the deposition of produced heavy components on the catalyst is significant.

本発明者らは、これらの欠点を解消し、工業的
に有利に1,4−ブタンジオールを製造し得る方
法を開発すべく鋭意検討の結果、 (1) 無水マレイン酸のジアルキル化反応を1価の
脂肪族アルコールとともに、高温、加圧下、無
触媒にて行なうことにより、酸価の低いフマル
酸ジアルキルとマレイン酸ジアルキルとの混合
物を得ることができること、 (2) この混合物は、水洗や蒸留をせずに直接、次
の工程の連続水素化反応の原料として使用でき
ること、 (3) この混合物を原料とすれば、液相固定床にて
長時間触媒の失活もなく水素化でき、しかも、
高い選択率で目的とする1,4−ブタンジオー
ルを得ることができること、 を見い出し、斯かる知見に基づいて本発明を完成
するに至つた。
The present inventors have conducted intensive studies to solve these drawbacks and develop a method for industrially advantageous production of 1,4-butanediol. (1) The dialkylation reaction of maleic anhydride was (2) A mixture of dialkyl fumarate and dialkyl maleate with a low acid value can be obtained by carrying out the reaction at high temperature, under pressure, and without a catalyst. (3) If this mixture is used as a raw material for the continuous hydrogenation reaction in the next step, hydrogenation can be carried out in a liquid phase fixed bed for a long time without deactivation of the catalyst; ,
The inventors have discovered that the desired 1,4-butanediol can be obtained with high selectivity, and have completed the present invention based on this finding.

即ち、本発明は、工業的に優れた1,4−ブタ
ンジオールの製造方法を提供することを目的とす
る。
That is, an object of the present invention is to provide an industrially excellent method for producing 1,4-butanediol.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る1,4−ブタンジオールの製造方
法は、無水マレイン酸と1価の脂肪族アルコール
から得られるジエステルを水素化して1,4−ブ
タンジオールを製造するに際し、触媒を用いない
で加圧下にエステル化して酸化が5以下のジエス
テルを得、このジエステルを液相で連続的に水素
化することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The method for producing 1,4-butanediol according to the present invention involves hydrogenating a diester obtained from maleic anhydride and a monohydric aliphatic alcohol to produce 1,4-butanediol. The process is characterized in that a diester with an oxidation rate of 5 or less is obtained by esterification under pressure without using a catalyst, and this diester is continuously hydrogenated in a liquid phase.

エステル化工程 本発明に係るエステル化反応は、水素化反応
で用いる触媒の被毒物質となり得る触媒を全く
使用しない無触媒反応であり、未反応のモノエ
ステルの残存量を極力少なくするため、高温、
加圧の条件下で実施される。
Esterification process The esterification reaction according to the present invention is a non-catalytic reaction that does not use any catalyst that can poison the catalyst used in the hydrogenation reaction. ,
It is carried out under conditions of pressure.

ジエステル化は、生成してくる水を連続的に
系外に留去するために、使用する1価の脂肪族
アルコールを連続的に供給しつつ、かつ生成水
とともに連続的に反応釜から蒸気として抜き出
す方式が好ましく、そのアルコールの仕込量
は、無水マレイン酸に対して1時間当り0.2〜
2.0モル程度、好ましくは0.4〜1.0モルの範囲が
好適である。この範囲以下ではジエステル化の
速度が極端に遅くなり、一方、この範囲以上で
は反応速度に上限があるため、アルコールの消
費が必要以上に多くなり、好ましくない。
In diesterification, in order to continuously distill the produced water out of the system, the monohydric aliphatic alcohol used is continuously supplied and the produced water is continuously distilled from the reaction vessel as steam. The extraction method is preferable, and the amount of alcohol charged is 0.2 to 1 hour per hour based on maleic anhydride.
A suitable amount is about 2.0 mol, preferably in the range of 0.4 to 1.0 mol. Below this range, the rate of diesterification becomes extremely slow, while above this range, there is an upper limit to the reaction rate, which is undesirable, as alcohol consumption becomes unnecessarily large.

反応温度としては、無触媒のためマレイン酸
モノアルキルが異性化する程度の高温を選択す
る必要がある。具体的には、180℃〜280℃程
度、好ましくは200℃〜260℃の範囲が適当であ
り、180℃未満では未反応のモノエステルの残
存量が増大し、一方、280℃を越えると副反応
が顕著となり、目的とするジエステルの収率が
低下する傾向が認められる。
As the reaction temperature, it is necessary to select a high temperature that is high enough to cause isomerization of monoalkyl maleate since there is no catalyst. Specifically, a temperature range of about 180°C to 280°C, preferably 200°C to 260°C, is appropriate; below 180°C, the amount of unreacted monoester increases, while above 280°C, the amount of unreacted monoester increases. There is a tendency that the reaction becomes significant and the yield of the desired diester decreases.

反応時間は、他の条件によつて変動するもの
の、低酸価のジエステル粗物を得るには、通
常、5〜10時間程度、好ましくは7〜8時間の
範囲が適当であり、このとき、最終粗物の酸価
は5以下となる。5時間以下では酸価の低下は
不十分であり、10時間以上となると殆んどそれ
以上の酸価の低下は期待できない。
Although the reaction time varies depending on other conditions, in order to obtain a crude diester with a low acid value, a range of about 5 to 10 hours, preferably 7 to 8 hours is appropriate. The final crude product has an acid value of 5 or less. If the time is less than 5 hours, the reduction in the acid value is insufficient, and if the time is more than 10 hours, no further reduction in the acid value can be expected.

5を越える酸価を有するジエステルを次の水
素化工程の原料として供した場合には、本発明
本来の水素化触媒の延命効果が認められない。
When a diester having an acid value exceeding 5 is used as a raw material for the next hydrogenation step, the life-extending effect of the hydrogenation catalyst inherent in the present invention is not observed.

反応圧力は、液相で1価の脂肪族アルコール
濃度を高め、エステル化速度を増大させる目的
で1〜30Kg/cm2G程度、特に3〜15Kg/cm2Gの
範囲が適当である。
The reaction pressure is suitably in the range of about 1 to 30 kg/cm 2 G, particularly 3 to 15 kg/cm 2 G, for the purpose of increasing the concentration of monohydric aliphatic alcohol in the liquid phase and increasing the esterification rate.

1価の脂肪族アルコールとしては、炭素数が
1から6までのものを使用することができる
が、特にn−ブタノールが好ましい。n−ブタ
ノールは、エステル化により生成する水と共沸
混合物を形成し、この共沸混合物は分層可能な
ため、水と容易に分離できる。この分離された
n−ブタノールは再使用が容易で経済的であ
る。しかも、生成するフマル酸ジブチルやマレ
イン酸ジブチルは液状であるため、工業的に取
り扱いも容易である。更に、n−ブタノールは
安価であり、コスト的にも有利である。一方、
炭素数が7以上の長鎖のアルコールになると、
高価であり、エステル化速度は遅くなり、しか
も生成したジエステルの水素化反応も極端に遅
くなるため不利である。又、水素化工程におけ
る1,4−ブタンジオールへの歩留が極端に低
下し、生産効率も悪い。
As the monohydric aliphatic alcohol, those having 1 to 6 carbon atoms can be used, and n-butanol is particularly preferred. n-Butanol forms an azeotrope with water produced by esterification, and since this azeotrope can be separated into layers, it can be easily separated from water. This separated n-butanol is easy and economical to reuse. Moreover, since the produced dibutyl fumarate and dibutyl maleate are liquid, they are easy to handle industrially. Furthermore, n-butanol is inexpensive and advantageous in terms of cost. on the other hand,
When it comes to long chain alcohols with carbon numbers of 7 or more,
It is disadvantageous because it is expensive, the esterification rate is slow, and the hydrogenation reaction of the produced diester is also extremely slow. Furthermore, the yield of 1,4-butanediol in the hydrogenation step is extremely reduced, resulting in poor production efficiency.

水素化工程 水素化反応としては、原料のジエステルを一
段で目的の1,4−ブタンジオールに水素化す
る一段法と、前段で中間体のコハク酸ジアルキ
ルとした後、後段でこの中間体を1,4−ブタ
ンジオールにする二段法があるが、いずれの方
法とも可能である。反応原料となるジエステル
としては、前工程で得られた粗物(酸価5以
下)を直接原料として使用することができ、水
洗や蒸留をする必要はない。
Hydrogenation process The hydrogenation reaction includes a one-step method in which diester as a raw material is hydrogenated to the target 1,4-butanediol in one step, and a dialkyl succinate intermediate in the first step, and then this intermediate is converted into 1,4-butanediol in the second step. , 4-butanediol, but either method is possible. As the diester serving as a reaction raw material, the crude product (acid value 5 or less) obtained in the previous step can be used directly as a raw material, and there is no need to wash with water or distill it.

水素化反応の方式は、触媒として銅−クロム
触媒を用い、固定床の液相連続反応が工業的に
有利であり、原料及び水素ガスの供給方法とし
ては、上昇法、流下法が共に可能である。
The hydrogenation reaction method uses a copper-chromium catalyst as a catalyst, and a fixed bed liquid phase continuous reaction is industrially advantageous, and both the ascending method and the descending method are possible as a method for supplying raw materials and hydrogen gas. be.

又、液相反応であるため、気相反応で往々に
して認められる重質成分の触媒への沈着が無
く、長期間の反応が可能である。
Furthermore, since it is a liquid phase reaction, there is no deposition of heavy components on the catalyst, which is often observed in gas phase reactions, and the reaction can be carried out for a long period of time.

本発明の液相固定床による連続水素化反応に
おいて使用できる触媒としては、通常市販され
ている錠剤型の銅−クロム系触媒が適当であ
り、又、マンガン、カルシウム及びバリウム等
の化合物で変性したものも使用できる。本触媒
は、酸化物の形態となつており、連続水素化反
応塔に充填後、水素ガスで予備還元してジエス
テルの水素化触媒として使用できる。
Suitable catalysts that can be used in the continuous hydrogenation reaction using a liquid-phase fixed bed of the present invention are commonly commercially available tablet-shaped copper-chromium catalysts, and catalysts modified with compounds such as manganese, calcium and barium. You can also use things. This catalyst is in the form of an oxide, and after being filled into a continuous hydrogenation reaction tower, it can be used as a hydrogenation catalyst for diesters by preliminary reduction with hydrogen gas.

原料の供給速度としては、充填触媒1当り
ジエステルを毎時0.2から2の範囲が好ま
しい。0.2未満では生産効率が悪く、しかも
副生物が増大する。一方、2以上となると、
原料の反応率が低下する傾向があるため不都合
である。
The feeding rate of the raw material is preferably in the range of 0.2 to 2 diesters per hour of packed catalyst. If it is less than 0.2, production efficiency will be poor and by-products will increase. On the other hand, if it is 2 or more,
This is disadvantageous because the reaction rate of the raw materials tends to decrease.

又、触媒活性の持続及び反応熱の除去のた
め、原料のジエステルとともに炭素数が1から
6までの1価の脂肪族アルコールを同時に添加
することが好ましく、その添加量は、ジエステ
ルに対して200重量%程度までであり、必要以
上に多くすると生産効率は低下する。
In addition, in order to maintain the catalytic activity and remove the heat of reaction, it is preferable to add a monohydric aliphatic alcohol having 1 to 6 carbon atoms together with the raw material diester, and the amount added is 200 The amount is limited to about % by weight, and if the amount is more than necessary, production efficiency will decrease.

水素化圧力は、一段法の場合、30〜300Kg/
cm2G程度、好ましくは100〜200Kg/cm2Gの範囲
が適当である。一方、二段法の場合、前段は10
〜200Kg/cm2G、特に20〜50Kg/cm2Gの範囲が
好ましく、後段は30〜300Kg/cm2G程度、特に
100〜200Kg/cm2Gの範囲が好ましい。
Hydrogenation pressure is 30 to 300Kg/in the case of one-stage method.
About cm 2 G, preferably in the range of 100 to 200 Kg/cm 2 G is appropriate. On the other hand, in the case of the two-stage method, the first stage is 10
The range of ~200Kg/ cm2G , especially 20~50Kg/ cm2G is preferable, and the latter stage is about 30~300Kg/ cm2G , especially
A range of 100 to 200 Kg/cm 2 G is preferred.

一方、水素ガス流量としては、空間ガス線速
度が0.5〜10cm/秒程度、好ましくは1〜5
cm/秒の範囲が適当であり、これらの範囲では
原料エステルに対して大過剰量となり、しかも
充填している銅−クロム触媒の物理的破損が少
ないという利点がある。
On the other hand, as for the hydrogen gas flow rate, the space gas linear velocity is about 0.5 to 10 cm/sec, preferably 1 to 5 cm/sec.
A suitable range is cm/sec, and in these ranges there is a large excess amount relative to the raw material ester, and there is an advantage that physical damage to the copper-chromium catalyst packed therein is small.

反応温度の適性範囲は、水素化圧力によつて
変動するが、一段反応では160〜260℃程度が好
ましい。160℃未満では未反応のフマル酸ジア
ルキル及びコハク酸ジアルキルの残存が顕著と
なり、260℃以上では副生物のテトラヒドロフ
ランあるいはn−ブタノールの副生が顕著とな
る。一方、二段反応の場合、前段は80〜220℃
程度、好ましくは120〜180℃の範囲であり、後
段は160〜260℃程度、好ましくは180〜230℃で
ある。前段、後段とも上記の適性範囲以下では
未反応物の残存が顕著となり、一方、適性範囲
以上となる副生物の生成が顕著となり、いずれ
においても不都合である。
The appropriate range of reaction temperature varies depending on the hydrogenation pressure, but is preferably about 160 to 260°C in a one-stage reaction. Below 160°C, residual unreacted dialkyl fumarate and dialkyl succinate become noticeable, and above 260°C, by-product tetrahydrofuran or n-butanol becomes noticeable. On the other hand, in the case of a two-stage reaction, the first stage is 80 to 220℃.
The temperature is preferably in the range of 120 to 180°C, and the temperature in the latter stage is about 160 to 260°C, preferably 180 to 230°C. In both the first and second stages, if the reaction is below the above-mentioned suitable range, unreacted substances will remain prominently, while if it is above the suitable range, by-products will be produced significantly, which is disadvantageous in both cases.

γ−ブチロラクトンを主生成物として得たい
場合は、一段反応において水素化の圧力を低く
し(30〜50Kg/cm2G程度)、反応温度を高く
(220〜260℃程度)すればよい。
If it is desired to obtain γ-butyrolactone as the main product, the hydrogenation pressure may be lowered (approximately 30 to 50 kg/cm 2 G) and the reaction temperature may be increased (approximately 220 to 260° C.) in the one-step reaction.

水素化で得られた最終反応生成物は、分別蒸
留によつて、目的の1,4−ブタンジオールと
他の成分であるテトラヒドロフラン、1価の脂
肪族アルコール、γ−ブチロラクトン及び未反
応のコハク酸ジアルキルを分離精製できる。
The final reaction product obtained by hydrogenation is separated by fractional distillation into the desired 1,4-butanediol and other components such as tetrahydrofuran, monohydric aliphatic alcohol, γ-butyrolactone, and unreacted succinic acid. Dialkyl can be separated and purified.

触媒の活性を持続せしめ、反応熱を除くため
に添加したアルコールとジエステルを構成して
いたアルコールは、それぞれ回収して、再使用
が可能である。但し、両アルコールが同一の場
合は系が簡単であり、工業的にも有利である。
The alcohol added to sustain the activity of the catalyst and remove the heat of reaction and the alcohol constituting the diester can be recovered and reused. However, when both alcohols are the same, the system is simple and industrially advantageous.

[実施例] 以下、実施例を掲げ、本発明を詳しく説明す
る。尚、ガスクロマトグラフイーにより求めた組
成は、重量基準である。
[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in detail by giving examples. Note that the composition determined by gas chromatography is based on weight.

実施例 1 無水マレイン酸15Kg(0.153キロモル)とn−
ブタノール11.3Kg(0.153キロモル)とをステン
レス製の撹拌装置付きの耐圧反応缶に仕込み、80
℃まで混合物を加熱後、撹拌を開始し、100℃で
30分間反応させてマレイン酸モノブチルを得た。
その後、撹拌しながら反応系を240℃まで昇温し、
反応圧を5Kg/cm2Gに維持しながらn−ブタノー
ルを6.78Kg/時(0.092キロモル)の速度で連続
的に供給し、生成水は連続的にn−ブタノールと
ともに反応缶上部の冷却器付きの留出ラインから
抜き出しつつジブチルエステル化反応を実施し
た。n−ブタノールの供給を開始してから8時間
後に加熱及びn−ブタノールの供給を停止し、反
応缶の圧力を1Kg/cm2G程度になるように気相部
をパージした後、反応混合物を撹拌しながら冷却
した。
Example 1 Maleic anhydride 15Kg (0.153kmol) and n-
11.3 kg (0.153 kmol) of butanol was charged into a pressure-resistant reaction vessel equipped with a stainless steel stirrer.
Start stirring after heating the mixture to 100°C.
Monobutyl maleate was obtained by reacting for 30 minutes.
After that, the temperature of the reaction system was raised to 240°C while stirring,
While maintaining the reaction pressure at 5 Kg/cm 2 G, n-butanol was continuously supplied at a rate of 6.78 Kg/hour (0.092 kmol), and the produced water was continuously fed with n-butanol into the reactor equipped with a cooler at the top of the reactor. The dibutyl esterification reaction was carried out while drawing out the distillate from the distillation line. Eight hours after starting the supply of n-butanol, the heating and supply of n-butanol were stopped, and after purging the gas phase so that the pressure in the reactor was approximately 1 kg/cm 2 G, the reaction mixture was Cool while stirring.

冷却終了後、反応混合物を反応缶から抜き出
し、酸価1.5のジブチルエステル粗物を31.4Kg
(粗収率90%)得た。この粗物のガスクロマトグ
ラフイーにより求めた組成は次の通りであつた。
After cooling, the reaction mixture was extracted from the reaction vessel, and 31.4 kg of dibutyl ester crude material with an acid value of 1.5 was extracted.
(crude yield 90%). The composition of this crude product determined by gas chromatography was as follows.

n−ブタノール 4.1% フマル酸ジブチル 89.9% マレイン酸ジブチル 3.0% 高沸点化合物 3.0% 一方、n−ブタノールとともに反応中に留出し
てきたフマル酸ジブチル及びマレイ酸ジブチルの
量は2.9Kgであり、従つて、上記のジエステルの
総量は、34.3Kg(収率98.3%)であつた。
n-Butanol 4.1% Dibutyl fumarate 89.9% Dibutyl maleate 3.0% High boiling point compounds 3.0% On the other hand, the amount of dibutyl fumarate and dibutyl maleate distilled out during the reaction together with n-butanol was 2.9 kg, so The total amount of the above diester was 34.3Kg (yield 98.3%).

当該ジブチルエステルを原料として1,4−ブ
タンジオールへの連続固定床の液相一段水素化反
応を実施した。
Using the dibutyl ester as a raw material, a continuous fixed bed liquid phase one-stage hydrogenation reaction to 1,4-butanediol was carried out.

用いた反応器は内径25mm、塔長1000mmのステン
レス製(SUS316)の同筒状のものであり、市販
の銅−クロム触媒(酸化銅38重量%、酸化クロム
37重量%、酸化マンガン2.0重量%、円筒状成型
品、直径5mm×高さ5mm)を1充填し、予め還
元処理して水素化反応用の触媒とした。
The reactor used was a cylindrical one made of stainless steel (SUS316) with an inner diameter of 25 mm and a tower length of 1000 mm.
37% by weight of manganese oxide, 2.0% by weight of manganese oxide, cylindrical molded product, 5 mm in diameter x 5 mm in height), and was previously subjected to reduction treatment to prepare a catalyst for hydrogenation reaction.

原料であるジブチルエステル(酸価1.5)及び
それと同じ重量のn−ブタノールとの混合物[供
給速度:334ml/h(空間速度0.68/・h)]
及び水素ガス[導入速度:5Nm3/h(対エステル
モル比=349:1)]を塔頂から同時に供給し、
220℃、200Kg/cm2Gの条件にて反応し、塔底から
連続的に液状の反応混合物を抜き出した。
A mixture of raw material dibutyl ester (acid value 1.5) and the same weight of n-butanol [feed rate: 334 ml/h (space velocity 0.68/h)]
and hydrogen gas [introduction rate: 5Nm 3 /h (molar ratio to ester = 349:1)] were simultaneously supplied from the top of the column,
The reaction was carried out at 220° C. and 200 Kg/cm 2 G, and a liquid reaction mixture was continuously extracted from the bottom of the column.

反応混合物のガスクロマトグラフイーによるn
−ブタノール以外の組成は、 1,4−ブタンジオール 93.0% コハク酸ジブチル 2.4% γ−ブチロラクトン 2.4% テトラヒドロフラン 1.0% その他 1.8% となり、未反応のフマル酸ジブチル及びマレイン
酸ジブチルは検出されなかつた。
n by gas chromatography of the reaction mixture
The composition other than -butanol was 1,4-butanediol 93.0% dibutyl succinate 2.4% γ-butyrolactone 2.4% tetrahydrofuran 1.0% others 1.8%, and unreacted dibutyl fumarate and dibutyl maleate were not detected.

更に、同一条件で反応を1080時間続行したが、
触媒の失活は認められなかつた。
Furthermore, the reaction was continued for 1080 hours under the same conditions, but
No deactivation of the catalyst was observed.

実施例 2 実施例1と同一の装置、同一の触媒及び原料を
用いて二段水素化反応を実施した。
Example 2 A two-stage hydrogenation reaction was carried out using the same apparatus, catalyst, and raw materials as in Example 1.

前段の水素化反応は、実施例1と同様のジブチ
ルエステルとn−アルコールとの混合物[供給速
度:501ml/h(空間速度1.02/・h)]及び
水素ガス[導入速度:4Nm2/h(対エステルモル
比=165:1)]を塔底から同時供給し、160℃、
20Kg/cm2Gの条件にて反応し、塔頂から連続的に
液状反応混合物を抜き出した。
The first hydrogenation reaction was carried out using the same mixture of dibutyl ester and n-alcohol as in Example 1 [feed rate: 501 ml/h (space velocity 1.02/h)] and hydrogen gas [introduction rate: 4 Nm 2 /h ( to ester molar ratio = 165:1)] were simultaneously fed from the bottom of the column, and
The reaction was carried out under conditions of 20 kg/cm 2 G, and a liquid reaction mixture was continuously extracted from the top of the column.

反応混合物のガスクロマトグラフイーによるn
−ブタノール以外の組成は、 コハク酸ジブチル 94.9% 1,4−ブタンジオール 1.0% γ−ブチロラクトン 0.8% 高沸点化合物 3.1% であり、未反応のフマル酸ジブチル及びマレイン
酸ジブチルは検出されなかつた。
n by gas chromatography of the reaction mixture
The composition other than -butanol was 94.9% dibutyl succinate, 1.0% 1,4-butanediol, 0.8% γ-butyrolactone, and 3.1% high boiling point compounds, and unreacted dibutyl fumarate and dibutyl maleate were not detected.

更に、後段の加水素分解反応は、同一装置、同
一触媒を用い、以下の条件にて行なつた。反応原
料は、前段で得られたコハク酸ジブチルのn−ブ
タノール溶液をそのまま使用し、501ml/h(空間
速度1.02/・h)の速度で水素ガス4Nm2
h(対エステルモル比=165:1)とともに反応塔
の塔底から同時に仕込み、200℃、200Kg/cm2Gの
条件にて反応させ、塔頂から連続的に液状反応混
合物を抜き出した。
Furthermore, the subsequent hydrolysis reaction was carried out using the same apparatus and the same catalyst under the following conditions. The n-butanol solution of dibutyl succinate obtained in the previous step was used as the reaction raw material, and hydrogen gas was added at a rate of 501 ml/h (space velocity 1.02/·h) to 4 Nm 2 /h.
h (molar ratio to ester = 165:1) was charged simultaneously from the bottom of the reaction tower, and the reaction was carried out at 200° C. and 200 Kg/cm 2 G, and the liquid reaction mixture was continuously extracted from the top of the tower.

反応混合物のガスクロマトグラフイーによるn
−ブタノール以外の粗成は、 1,4−ブタンジオール 95.3% コハク酸ジブチル 3.0% γ−ブチロラクトン 0.7% テトラヒドロフラン 0.6% 高沸点化合物 0.4% であつた。
n by gas chromatography of the reaction mixture
The crude products other than -butanol were 1,4-butanediol 95.3% dibutyl succinate 3.0% γ-butyrolactone 0.7% tetrahydrofuran 0.6% high boiling point compounds 0.4%.

更に、前段反応400時間、後段反応400時間、そ
れぞれ実施したが、触媒の失活は認められなかつ
た。
Furthermore, although the first stage reaction was carried out for 400 hours and the second stage reaction was carried out for 400 hours, no deactivation of the catalyst was observed.

実施例 3 1価の脂肪族アルコールとしてエタノールを使
用し、反応圧力を10Kg/cm2Gとした以外は実施例
1と同様にして無水マレイン酸のジエステル化を
行なつた。
Example 3 Maleic anhydride was diesterized in the same manner as in Example 1, except that ethanol was used as the monohydric aliphatic alcohol and the reaction pressure was 10 Kg/cm 2 G.

得られた反応粗物の酸価は1.2であり、そのガ
スクロマトグラフイーによる粗成は、次の通りで
あつた。
The acid value of the resulting reaction crude product was 1.2, and its crude formation by gas chromatography was as follows.

エタノール 3.2% フマル酸ジエチル 90.5% マレイン酸ジエチル 3.8% 高沸点化合物 2.5% 上記のジエチルエステルを原料として、固定床
による連続液相一段水素化を実施例1と同一の反
応器及び触媒を用いて行なつた。
Ethanol 3.2% Diethyl fumarate 90.5% Diethyl maleate 3.8% High-boiling point compounds 2.5% Using the above diethyl ester as a raw material, continuous liquid phase one-stage hydrogenation in a fixed bed was carried out using the same reactor and catalyst as in Example 1. Summer.

ジエチルエステル及びそれと同重量のエタノー
ルとの混合物を水素ガスと共に塔頂から実施例1
と同じ速度(原料334ml/、水素ガス5Nm2
h)で供給し、210℃、200Kg/cm2Gの条件下にて
反応し、塔底から連続的に液状の反応物を抜き出
した。
Example 1 A mixture of diethyl ester and the same weight of ethanol was added from the top of the column together with hydrogen gas.
Same speed as (raw material 334ml/, hydrogen gas 5Nm 2 /
h) and reacted under the conditions of 210° C. and 200 Kg/cm 2 G, and a liquid reactant was continuously extracted from the bottom of the column.

反応混合物のエタノール以外の組成は、以下の
通りであつた。
The composition of the reaction mixture other than ethanol was as follows.

1,4−ブタンジオール 93.5% コハク酸ジエチル 1.5% γ−ブチロラクトン 2.0% テトラヒドロフラン 1.0% n−ブタノール 0.8% その他 1.2% 更に、同一条件で920時間反応を続行したが、
触媒の失活は認められなかつた。
1,4-Butanediol 93.5% Diethyl succinate 1.5% γ-Butyrolactone 2.0% Tetrahydrofuran 1.0% n-Butanol 0.8% Others 1.2% Furthermore, the reaction was continued for 920 hours under the same conditions.
No deactivation of the catalyst was observed.

比較例 1 原料のジエステルとして、無触媒エステル化反
応で得た高酸価(7.0)のフマル酸ジブチルとマ
レイン酸ジブチルとの混合物を使用した以外は実
施例1と同様に水素化した。その結果、反応粗物
のn−ブタノールを除く組成は、 1,4−ブタンジオール 92.5% コハク酸ジブチル 3.2% γブチロラクトン 2.0% テトラヒドロフラン 0.8% その他 1.5% となり、実施例1とほぼ同一の結果であつた。
Comparative Example 1 Hydrogenation was carried out in the same manner as in Example 1, except that a mixture of dibutyl fumarate and dibutyl maleate with a high acid value (7.0) obtained by non-catalytic esterification reaction was used as the raw material diester. As a result, the composition of the reaction crude product excluding n-butanol was 1,4-butanediol 92.5% dibutyl succinate 3.2% γ-butyrolactone 2.0% tetrahydrofuran 0.8% others 1.5%, which is almost the same result as Example 1. Ta.

しかしながら、更に同一条件で反応を162時間
続行したところ、粗物の組成は、 1,4−ブタンジオール 55.0% コハク酸ジブチル 38.1% γ−ブチロラクトン 3.5% テトラヒドロフラン 1.8% その他 1.6% となり、明らかな触媒の失活を認めた。
However, when the reaction was further continued for 162 hours under the same conditions, the composition of the crude product was 1,4-butanediol 55.0% dibutyl succinate 38.1% γ-butyrolactone 3.5% tetrahydrofuran 1.8% others 1.6%, which clearly showed that the catalyst was not present. Deactivation was recognized.

比較例 2 原料のジエステルとしてフマル酸ジエチル(酸
価1.5)(空間速度:360ml/・h)]及び水素ガ
ス[導入速度:15Nm3/h(対エステルモル比=
310:1)]を塔頂から同時に供給し、175℃、42
Kg/cm2Gの気相条件下に水素化し、塔底から連続
的に液状の反応物を抜き出した。
Comparative Example 2 Diethyl fumarate (acid value 1.5) (space velocity: 360 ml/h)] and hydrogen gas [introduction rate: 15 Nm 3 /h (molar ratio to ester =
310:1)] were simultaneously supplied from the top of the tower, and the temperature was 175°C and 42°C.
Hydrogenation was carried out under gas phase conditions of Kg/cm 2 G, and a liquid reactant was continuously extracted from the bottom of the column.

この反応物のガスクロマトグラフイーによるn
−ブタノールを除く組成は、 1,4−ブタンジオール 73.8% コハク酸ジエチル 7.9% γ−ブチロラクトン 15.5% テトラヒドロフラン 2.7% であつた。更に、同一条件で反応を184時間続行
したところ、粗物組成は、 1,4−ブタンジオール 48.8% コハク酸ジエチル 27.9% γ−ブチロラクトン 20.5% テトラヒドロフラン 2.7% となり、明らかな触媒の失活を認めた。
n of this reactant by gas chromatography
The composition excluding -butanol was 1,4-butanediol 73.8% diethyl succinate 7.9% γ-butyrolactone 15.5% tetrahydrofuran 2.7%. Furthermore, when the reaction was continued for 184 hours under the same conditions, the crude composition was 48.8% 1,4-butanediol, 27.9% diethyl succinate, 20.5% γ-butyrolactone, and 2.7% tetrahydrofuran, and clear deactivation of the catalyst was observed. .

比較例 3 エステル化触媒として濃硫酸を無水マレイン酸
に対し0.5重量%添加して、n−ブタノールで120
℃、8時間かけて通常の方法に従つてジエステル
化し、その後、水洗して酸価1.5のマレイン酸ジ
ブチルを得、その後、実施例1に準じて水素化し
て1,4−ブタンジオールを調製した。その結
果、反応粗物のn−ブタノールを除く組成は、 1,4−ブタンジオール 91.3% コハク酸ジエチル 3.9% γ−ブチロラクトン 2.1% テトラヒドロフラン 0.9% その他 1.8% となり、実施例1とほぼ同一の結果であつた。
Comparative Example 3 0.5% by weight of concentrated sulfuric acid was added to maleic anhydride as an esterification catalyst, and n-butanol was added to 120% by weight of maleic anhydride.
℃ for 8 hours according to a conventional method, then washed with water to obtain dibutyl maleate with an acid value of 1.5, and then hydrogenated according to Example 1 to prepare 1,4-butanediol. . As a result, the composition of the reaction crude product excluding n-butanol was 1,4-butanediol 91.3% diethyl succinate 3.9% γ-butyrolactone 2.1% tetrahydrofuran 0.9% others 1.8%, which is almost the same result as Example 1. It was hot.

しかしながら、更に同一条件で反応を58時間続
行したところ、粗物の組成は、 1,4−ブタンジオール 51.0% コハク酸ジエチル 42.1% γ−ブチロラクトン 3.8% テトラヒドロフラン 1.9% その他 1.2% となり、明らかな触媒の失活も認めた。
However, when the reaction was further continued for 58 hours under the same conditions, the composition of the crude product was 1,4-butanediol 51.0% diethyl succinate 42.1% γ-butyrolactone 3.8% tetrahydrofuran 1.9% others 1.2%, which clearly showed that the catalyst was not present. It was also recognized that it was deactivated.

[発明の効果] 無水マレイン酸を原料とし、1価の脂肪族アル
コールとを、無触媒で加圧下にエステル化するこ
とにより、低酸価の粗ジエステルを得ることがで
きる。このものは、水洗、蒸留等の処理を必要と
せずに、そのまま次の連続水素化反応の原料とす
ることができるため、高収率、高効率で1,4−
ブタンジオールが得られる。しかも水素化触媒は
長時間活性の低下が認められず、非常に工業的に
有利な方法である。
[Effects of the Invention] A crude diester with a low acid value can be obtained by esterifying maleic anhydride as a raw material and a monohydric aliphatic alcohol under pressure without a catalyst. This product can be used as a raw material for the next continuous hydrogenation reaction without the need for treatments such as water washing or distillation, so it can be used in high yields and with high efficiency.
Butanediol is obtained. Moreover, the hydrogenation catalyst does not show any decrease in activity over a long period of time, making it a very industrially advantageous method.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 無水マレイン酸と1価の脂肪族アルコールか
ら得られるジエステルを水素化して1,4−ブタ
ンジオールを製造するに際し、触媒を用いないで
加圧下にエステル化して酸価が5以下のジエステ
ルを得、このジエステルを液相で連続的に水素化
することを特徴とする1,4−ブタンジオールの
製造方法。
1 When hydrogenating a diester obtained from maleic anhydride and a monovalent aliphatic alcohol to produce 1,4-butanediol, esterification is performed under pressure without using a catalyst to obtain a diester with an acid value of 5 or less. A method for producing 1,4-butanediol, which comprises continuously hydrogenating this diester in a liquid phase.
JP26471688A 1988-10-20 1988-10-20 Production of 1,4-butanediol Granted JPH02111735A (en)

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