JPH0725795A - Vapor phase one-step production of 1,4-butanediol and gamma-butyrolactone - Google Patents

Vapor phase one-step production of 1,4-butanediol and gamma-butyrolactone

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JPH0725795A
JPH0725795A JP5153778A JP15377893A JPH0725795A JP H0725795 A JPH0725795 A JP H0725795A JP 5153778 A JP5153778 A JP 5153778A JP 15377893 A JP15377893 A JP 15377893A JP H0725795 A JPH0725795 A JP H0725795A
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JP
Japan
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catalyst
butanediol
copper
butyrolactone
experimental example
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JP5153778A
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Japanese (ja)
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Shoyo Shu
小蓉 朱
Hakuu Chin
柏宇 陳
Kigen Kyo
希彦 許
Keido Rin
慶堂 林
Choryu Cho
澄龍 趙
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Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a process for simultaneous preparation of 1,4-butanediol and γ-butylolactone in one step by using a highly safe catalyst.
CONSTITUTION: The gas-phase one-step process for preparation of 1,4-butanediol and γ-butylolactone is characterized by hydrogenating cracking reaction in gas-phase in one step starting from dialkyl maleate, dialkyl succinate or a mixture thereof in the presence of a copper or a copper compound as a catalyst in an atmosphere containing hydrogen at a temperature of 160 to 250°C and under a pressure of 20 to 70 kg/cm2 adjusting the supplying rate of the starting material to be 0.05 to 3 hr-1 and the mole ratio of the starting ratio/hydrogen to be 20 to 500.
COPYRIGHT: (C)1995,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、1,4−ブタンジオー
ルおよびγ−ブチロラクトンの気相一段階製造法に関す
る。さらに詳しくは、たとえばエンジニアリング・プラ
スチックなどに好適に使用しうる1,4−ブタンジオー
ルおよびγ−ブチロラクトンを同時に製造しうる気相一
段階製造法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a gas-phase one-step process for producing 1,4-butanediol and γ-butyrolactone. More specifically, it relates to a gas-phase one-step production method capable of simultaneously producing 1,4-butanediol and γ-butyrolactone, which can be suitably used for, for example, engineering plastics.

【0002】[0002]

【従来の技術】1,4−ブタンジオールは、たとえばエ
ンジニアリングプラスチックなどとして用いられている
ポリブチレンテレフタレートなどの単量体として用いら
れている。
2. Description of the Related Art 1,4-Butanediol is used as a monomer such as polybutylene terephthalate which is used as an engineering plastic.

【0003】1,4−ブタンジオールを単量体として用
いたエンジニアリングプラスチックは、耐薬品性、耐熱
性などにすぐれるという特徴があるため、たとえば電子
部品、プリント回路、自動車部品などに広く用いられて
いる。
Since engineering plastics using 1,4-butanediol as a monomer have excellent chemical resistance and heat resistance, they are widely used in electronic parts, printed circuits, automobile parts and the like. ing.

【0004】1,4−ブタンジオールは、またジイソシ
アネートと反応して熱可塑性ポリウレタンや弾性ポリウ
レタンを生成するため、これらポリウレタンの基本原料
として用いられている。
Since 1,4-butanediol also reacts with diisocyanate to form thermoplastic polyurethane or elastic polyurethane, it is used as a basic raw material for these polyurethanes.

【0005】これらのほか、1,4−ブタンジオール
は、さらにγ−ブチロラクトンやテトラヒドロフランな
どの溶剤の中間体としても用いられており、またその脱
水素によってγ−ブチロラクトンを精製し、脱水によっ
てテトラヒドロフランを精製するものとして用いられて
いる。
In addition to these, 1,4-butanediol is also used as an intermediate for solvents such as γ-butyrolactone and tetrahydrofuran, and γ-butyrolactone is purified by dehydrogenation of the solvent to give tetrahydrofuran. It is used for purification.

【0006】従来、1,4−ブタンジオールの製法とし
ては、アセチレンを主要原料とするレッペ(Reppe )法
が知られており、かかる方法によれば、アセチレンとホ
ルムアルデヒドとをケイ酸マグネシウムまたは二酸化ケ
イ素を担体とする銅触媒の存在下で圧力15psia、かつ66
〜90℃で反応させてビチンジオールを生成させ、さらに
酸化アルミニウムを担体とするニッケル、銅、マンガン
触媒の存在下で水素添加することにより、1,4−ブタ
ンジオールが生成されていた。
Conventionally, as a method for producing 1,4-butanediol, a Reppe method using acetylene as a main raw material has been known. According to such a method, acetylene and formaldehyde are mixed with magnesium silicate or silicon dioxide. At a pressure of 15 psia and 66
1,4-Butanediol was produced by reacting at ˜90 ° C. to produce bitinediol and hydrogenating in the presence of nickel oxide, copper, and manganese catalyst using aluminum oxide as a carrier.

【0007】しかしながら、前記方法においては、アセ
チレンが銅を触媒として重合体を生成しやすいので、反
応の際に反応抑制剤を添加しなければならず、またアセ
チレンの処理が難しく、コストが高くなるなどの問題が
あり、これらの問題を解決しうる方法が検討されてい
る。
However, in the above method, since acetylene easily forms a polymer using copper as a catalyst, a reaction inhibitor must be added during the reaction, and the treatment of acetylene is difficult and the cost is high. There are problems such as the above, and methods for solving these problems are being studied.

【0008】これまで、新しい方法としては、ブタジエ
ン、アリルアルコールまたは無水マレイン酸を原料とす
る方法が知られている。
Heretofore, as a new method, a method using butadiene, allyl alcohol or maleic anhydride as a raw material has been known.

【0009】たとえば、特開昭53-68708号公報、特開昭
52-133912 号公報などには、ブタジエンを原料とし、液
相または気相反応中に、パラジウム−テルル/活性炭を
触媒とし、80〜106 ℃で20〜60気圧で酢酸とのアセチレ
ン酸化反応を進行させたのち、水素添加、加水分解など
を経て1,4−ブタンジオールを生成する方法が記載さ
れている。しかしながら、かかる方法には、腐食性が大
きい酢酸を原料としているので、反応容器の材質を耐腐
食性のものとしなければならず、設備コストが大きくな
るという問題があった。
For example, JP-A-53-68708 and JP-A-SHO
No. 52-133912 discloses that butadiene is used as a raw material and palladium-tellurium / activated carbon is used as a catalyst during a liquid phase or gas phase reaction to proceed an acetylene oxidation reaction with acetic acid at 80 to 106 ° C. at 20 to 60 atm. After that, a method of producing 1,4-butanediol through hydrogenation, hydrolysis, etc. is described. However, since acetic acid, which is highly corrosive, is used as a raw material in this method, there is a problem that the material of the reaction vessel must be made resistant to corrosion and the equipment cost increases.

【0010】また、欧州特許出願公開第151822号明細書
(1985)、欧州特許出願第0018163号明細書(1980)、
特開昭59-20238号公報、特開昭54-84508号公報、特開昭
53-68709号公報、特開昭52-78809号公報などには、エポ
キシプロパンを原料とし、異性化により、アリルアルコ
ールとしたのちに有機金属ロジウムを触媒として一酸化
炭素および水素を添加する反応を行ない、生成物をさら
に1,4−ブタンジオールとイソブチレンとに分解する
方法が記載されている。しかしながら、かかる方法に
は、工程中にイソブチレンを環流してアリルアルコール
を再製造しなければならないという問題があった。
Further, European Patent Application Publication No. 151822 (1985), European Patent Application No. 0018163 (1980),
JP-A-59-20238, JP-A-54-84508, JP-A-SHO
JP-A-53-68709, JP-A-52-78809, and the like, a reaction of adding carbon monoxide and hydrogen by using an organometallic rhodium as a catalyst after using epoxypropane as a raw material and isomerizing to make allyl alcohol. A method for further decomposing the product into 1,4-butanediol and isobutylene. However, such a method has a problem in that isobutylene must be refluxed during the process to reproduce allyl alcohol.

【0011】米国特許第4,001,282 号明細書には、無水
マレイン酸、マレイン酸などを原料とし、直接水素添加
してγ−ブチロラクトンを製造する方法が記載されてい
る。しかしながら、かかる方法では、触媒としてたとえ
ば銅−亜鉛などの金属が用いられているため、ブタンジ
オイン酸、プロピオン酸、酪酸、ブチルアルコールなど
の副生成物が発生するという問題があった。
US Pat. No. 4,001,282 describes a method for producing .gamma.-butyrolactone by directly hydrogenating maleic anhydride, maleic acid or the like as a raw material. However, in such a method, since a metal such as copper-zinc is used as a catalyst, there is a problem that by-products such as butanedioic acid, propionic acid, butyric acid, and butyl alcohol are generated.

【0012】これらのほか、特開昭63-313760 号公報、
特開平2-223627号公報、特開平2-235880号公報、特開平
2-233630号公報、特開平2-25434 号公報などには、無水
マレイン酸またはブタンジオイン酸とγ−ブチロラクト
ンとを同時に直接水素添加し、1,4−ブタンジオール
とテトラヒドロフランとを製造することが記載されてい
るが、触媒として銅−クロムまたは銅−亜鉛が用いられ
ているため、その製造過程でプロピオン酸などの副生成
物が発生するのみならず、その1,4−ブタンジオール
に対する選択性がわるいという問題があった。
In addition to these, JP-A-63-313760,
JP-A-2-223627, JP-A-2-235880, JP-A
JP-A-2-233630 and JP-A-2-25434 disclose that maleic anhydride or butanedioic acid and γ-butyrolactone are directly hydrogenated at the same time to produce 1,4-butanediol and tetrahydrofuran. However, since copper-chromium or copper-zinc is used as a catalyst, not only by-products such as propionic acid are generated in the production process, but also the selectivity for 1,4-butanediol is high. There was a problem of badness.

【0013】また、欧州特許出願公開第143,634 号明細
書(1985)、国際公開第88/00937号パンフレット(198
8)などには、無水マレイン酸と炭素数が1〜3のアル
コールとをエステル化反応させたのち、触媒として銅−
クロムを用いて気相で2段階または2段階以上の水素添
加反応を経て、1,4−ブタンジオールを生成すること
が記載されている。これらのうち、欧州特許出願公開第
143,634 号明細書に記載の方法を例にとれば、該方法に
おいては、原料としてマレイン酸ジエチルを用い、触媒
として銅−クロムの存在下で175 ℃、42bar の気圧、液
体供給速度LHSV:0.34hr-1の条件で水素とマレイン
酸ジエステルとをモル比359 :1の割合で反応させ、反
応の結果、コハク酸ジエチル95.5モル%を生成し、該コ
ハク酸ジエチルを銅−クロム触媒で179 ℃、液体供給速
度LHSV:0.16〜0.53hr-1の条件で反応させ、1,4
−ブタンジオールおよびγ−ブチロラクトンが生成して
いた。かかる反応の際の重合率は、86.6〜98.7モル%の
間にあり、1,4−ブタンジオールの選択率は、74.0〜
80.1モル%、γ−ブチロラクトンの選択率は、16.1〜2
1.4モル%であった。かかる方法によれば、水素の使用
比率が高く、毒性の強い金属クロムを触媒として用いて
いるのみならず、2段階反応となるので、設備コストが
高く、しかもその操作が不便であるなどといった問題が
あった。
Further, European Patent Application Publication No. 143,634 (1985) and International Publication No. 88/00937 (198)
8) and the like, maleic anhydride and an alcohol having 1 to 3 carbon atoms are subjected to an esterification reaction, and then copper-catalyzed
It is described that 1,4-butanediol is produced through a two-step or two-step or more hydrogenation reaction in the gas phase using chromium. Of these, European Patent Application Publication No.
Taking the method described in Japanese Patent No. 143,634 as an example, in this method, diethyl maleate is used as a raw material, 175 ° C in the presence of copper-chromium as a catalyst, a pressure of 42 bar, and a liquid supply rate LHSV: 0.34 hr. -1 under the conditions of hydrogen and maleic acid diester were reacted at a molar ratio of 359: 1, as a result of the reaction, diethyl succinate 95.5 mol% was produced, the diethyl succinate with a copper-chromium catalyst at 179 ℃, Liquid supply rate LHSV: Reacted under the condition of 0.16 to 0.53 hr -1 , 1,4
-Butanediol and γ-butyrolactone had formed. The polymerization rate in such a reaction is between 86.6 and 98.7 mol%, and the selectivity of 1,4-butanediol is 74.0-
80.1 mol%, γ-butyrolactone selectivity is 16.1-2
It was 1.4 mol%. According to such a method, not only is the use ratio of hydrogen high and the use of highly toxic metallic chromium as a catalyst, but also a two-step reaction results in high equipment cost and inconvenient operation. was there.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、安全性が高い触媒を用
い、1段階の反応により、1,4−ブタンジオールおよ
びγ−ブチロラクトンを同時に製造しうる方法を提供す
ることを目的とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, in which 1,4-butanediol and γ-butyrolactone are produced by a one-step reaction using a highly safe catalyst. It is intended to provide a method that can be manufactured at the same time.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、マ
レイン酸ジアルキルエステル、コハク酸ジアルキルエス
テルまたはそれらの混合物を原料とし、触媒として銅ま
たは銅化合物の存在下で、温度160 〜250 ℃および気圧
20〜70kg/cm2 を有する水素含有雰囲気中に、前記原料
の供給速度が0.05〜3hr-1、原料と水素とのモル比(原
料/水素)の値が20〜500 となるように調整して気相一
段階の水素添加クラッキング反応を行なうことを特徴と
する1,4−ブタンジオールおよびγ−ブチロラクトン
の気相一段階製造法に関する。
That is, the present invention uses a maleic acid dialkyl ester, a succinic acid dialkyl ester or a mixture thereof as a raw material, and in the presence of copper or a copper compound as a catalyst, at a temperature of 160 to 250 ° C. and atmospheric pressure.
In a hydrogen-containing atmosphere having 20 to 70 kg / cm 2 , the feed rate of the raw material is adjusted to 0.05 to 3 hr −1 , and the molar ratio of the raw material and hydrogen (raw material / hydrogen) is adjusted to 20 to 500. The present invention relates to a gas-phase one-step production method of 1,4-butanediol and γ-butyrolactone, which comprises performing a gas-phase one-step hydrogenation cracking reaction.

【0016】[0016]

【作用および実施例】本発明の1,4−ブタンジオール
およびγ−ブチロラクトンの気相一段製造法は、前記し
たように、マレイン酸ジアルキルエステル、コハク酸ジ
アルキルエステルまたはそれらの混合物を原料とし、触
媒として銅または銅化合物の存在下で、温度160 〜250
℃および気圧20〜70kg/cm2 を有する水素含有雰囲気中
に、前記原料の供給速度が0.05〜3hr-1、原料と水素と
のモル比(原料/水素)の値が20〜400 となるように調
整して気相一段階の水素添加クラッキング反応を行なう
ことを特徴とするものである。
OPERATION AND EXAMPLES As described above, the gas-phase one-step production method of 1,4-butanediol and γ-butyrolactone according to the present invention uses a maleic acid dialkyl ester, a succinic acid dialkyl ester or a mixture thereof as a raw material and a catalyst. In the presence of copper or a copper compound as a temperature of 160-250
In a hydrogen-containing atmosphere having a temperature of 20 ° C. and atmospheric pressure of 20 to 70 kg / cm 2 , the feed rate of the raw material is 0.05 to 3 hr −1 , and the molar ratio of the raw material and hydrogen (raw material / hydrogen) is 20 to 400. It is characterized in that the gas phase one-step hydrogenation cracking reaction is performed by adjusting to.

【0017】本発明においては、原料として、マレイン
酸ジアルキルエステルおよびコハク酸ジアルキルエステ
ルのいずれを用いたばあいであっても、一段階反応によ
り、直接収率よく1,4−ブタンジオールおよびγ−ブ
チロラクトンをうることができる。すなわち、本発明
は、先にマレイン酸ジアルキルエステルに水素添加して
コハク酸ジアルキルエステルとし、さらにコハク酸ジア
ルキルエステルに水素添加して1,4−ブタンジオール
とする2段階反応という操作が不要であり、生産効率に
すぐれた方法である。
In the present invention, regardless of whether a maleic acid dialkyl ester or a succinic acid dialkyl ester is used as a raw material, 1,4-butanediol and γ- Butyrolactone can be obtained. That is, the present invention does not require the operation of a two-step reaction of hydrogenating maleic acid dialkyl ester to give succinic acid dialkyl ester, and further hydrogenating succinic acid dialkyl ester to give 1,4-butanediol. It is a method with excellent production efficiency.

【0018】前記マレイン酸ジアルキルエステルとして
は、たとえばマレイン酸と炭素数が1〜4のアルコール
とを反応させてえられたマイレン酸ジアルキルエステな
どがあげられる。前記炭素数が1〜4のアルコールとし
ては、たとえば炭素数が1〜4の低級脂肪族アルコール
などがあげられる。前記マレイン酸ジアルキルエステル
の代表例としては、たとえばマレイン酸ジメチル、マレ
イン酸ジエチルなどがあげられる。なお、前記マレイン
酸ジアルキルエステルは、単独でまたは2種以上を混合
して用いることができる。
Examples of the maleic acid dialkyl ester include maleic acid dialkyl ester obtained by reacting maleic acid with an alcohol having 1 to 4 carbon atoms. Examples of the alcohol having 1 to 4 carbon atoms include lower aliphatic alcohol having 1 to 4 carbon atoms. Representative examples of the maleic acid dialkyl ester include dimethyl maleate and diethyl maleate. The maleic acid dialkyl esters may be used alone or in combination of two or more.

【0019】前記コハク酸ジアルキルエステルとして
は、たとえば前記マレイン酸ジアルキルエステルに水素
添加することによってえられるもの、コハク酸と炭素数
が1〜4の低級脂肪族アルコールなどのアルコールとを
反応させてえられるものなどがあげられる。前記コハク
酸ジアルキルエステルの代表例としては、たとえばコハ
ク酸ジメチル、コハク酸ジエチルなどがあげられる。な
お、前記コハク酸ジアルキルエステルは、単独でまたは
2種以上を混合して用いることができる。
The succinic acid dialkyl ester can be obtained, for example, by hydrogenating the maleic acid dialkyl ester, or by reacting succinic acid with an alcohol such as a lower aliphatic alcohol having 1 to 4 carbon atoms. Some of them are listed. Representative examples of the succinic acid dialkyl ester include dimethyl succinate and diethyl succinate. In addition, the said succinic acid dialkyl ester can be used individually or in mixture of 2 or more types.

【0020】前記マレイン酸ジアルキルエステルおよび
コハク酸ジアルキルエステルは、それぞれ単独でまたは
混合して用いられる。
The maleic acid dialkyl ester and the succinic acid dialkyl ester may be used alone or as a mixture.

【0021】本発明においては、触媒として銅または銅
化合物が用いられる。
In the present invention, copper or a copper compound is used as the catalyst.

【0022】前記触媒としては、担体に銅または銅化合
物を担持させたものを用いることができる。前記銅化合
物としては、たとえば酸化銅、硝酸銅、硫酸銅、塩化銅
などがあげられる。担体としては、たとえばHo値が−
3〜+3の間の酸化物やそれらの混合物があげられる。
前記担体の代表例としては、たとえば酸化ケイ素、酸化
ジルコニウム、酸化チタンなどがあげられ、これらは単
独でまたは2種以上を混合して用いられる。
As the catalyst, a carrier in which copper or a copper compound is supported can be used. Examples of the copper compound include copper oxide, copper nitrate, copper sulfate, and copper chloride. As the carrier, for example, the Ho value is −
Examples thereof include oxides between 3 and +3 and mixtures thereof.
Representative examples of the carrier include, for example, silicon oxide, zirconium oxide, titanium oxide and the like, which may be used alone or in admixture of two or more.

【0023】前記触媒における銅の含有量は、20〜80重
量%、なかんづく45〜65重量%であることが好ましい。
かかる銅の含有量が前記範囲よりも少ないばあいには、
1,4−ブタンジオールの選択率が低くなり、また前記
範囲よりも多いばあいには、触媒が焼結しやすくなるた
め、活性がなくなる傾向がある。
The content of copper in the catalyst is preferably 20 to 80% by weight, more preferably 45 to 65% by weight.
When the content of such copper is less than the above range,
When the selectivity of 1,4-butanediol is low, and when it is more than the above range, the catalyst tends to sinter, so that the activity tends to be lost.

【0024】また、本発明においては、1,4−ブタン
ジオールまたはγ−ブチロラクトンの選択率を調整する
ために、カリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属、カ
ルシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属、亜鉛、マ
ンガン、パラジウム、ニッケルおよびそれらの塩化物を
性質改善用触媒として用いることができる。
In the present invention, in order to adjust the selectivity of 1,4-butanediol or γ-butyrolactone, alkali metals such as potassium and sodium, alkaline earth metals such as calcium and barium, zinc and manganese. , Palladium, nickel and their chlorides can be used as catalysts for property improvement.

【0025】前記触媒における性質改善用触媒の含有量
は、0〜10重量%、なかんづく0〜5重量%であること
が好ましい。かかる性質改善用触媒の含有量が前記範囲
よりも多いばあいには、転換率が低くなる傾向がある。
The content of the property improving catalyst in the catalyst is preferably 0 to 10% by weight, more preferably 0 to 5% by weight. When the content of the property improving catalyst is more than the above range, the conversion rate tends to be low.

【0026】前記触媒の製造方法としては、たとえばケ
イ素、ジルコニウムまたはチタンの塩または酸化物を、
沈殿法、共沈法、共研磨法などによって触媒担体とし、
沈殿法または浸漬法により、銅または銅化合物を該触媒
担体に担持させる方法などがあげられる。その一例とし
ては、たとえば銅塩の10〜40重量%水溶液を調製し、該
水溶液のpHを、たとえばアンモニア水、炭酸ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウムなどを用いて7〜11、なかんづ
く8〜10となるように調整し、該水溶液を担体に付着さ
せたり、該水溶液中に担体を浸漬させたのち、乾燥させ
ることにより付着させたり、あるいは銅を直接担体に付
着させることにより、触媒がえられる。
As the method for producing the catalyst, for example, a salt or oxide of silicon, zirconium or titanium is used.
As a catalyst carrier by precipitation method, coprecipitation method, copolishing method, etc.
Examples thereof include a method of supporting copper or a copper compound on the catalyst carrier by a precipitation method or an immersion method. As an example, for example, a 10 to 40 wt% aqueous solution of a copper salt is prepared, and the pH of the aqueous solution is adjusted to 7 to 11, particularly 8 to 10 by using aqueous ammonia, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or the like. The catalyst can be obtained by adhering the aqueous solution to a carrier, immersing the carrier in the aqueous solution and then drying it, or by directly adhering copper to the carrier.

【0027】前記性質改善用触媒を用いるばあいには、
該性質改善用触媒を5〜20重量%の水溶液とし、たとえ
ば前記したように、銅塩の水溶液に配合して使用すれば
よい。
When the above-mentioned property improving catalyst is used,
The property-improving catalyst may be used as an aqueous solution of 5 to 20% by weight, for example, as described above, used by being mixed with an aqueous solution of copper salt.

【0028】前記触媒は、使用する前に、400 〜600 ℃
の通気ベーキングおよび成形を施すことにより、粒子の
大きさが0.3 〜0.5 mm程度となるように調整することが
好ましい。また、触媒には、あらかじめ、たとえば水素
とチッ素との比率(容量比)が1:1〜1:10、加熱温
度が180 〜300 ℃、活性化時間が4〜24時間の適当な還
元条件下で水素還元処理を施すことが好ましい。
The catalyst is used at 400 to 600 ° C. before use.
It is preferable to adjust the particle size to about 0.3 to 0.5 mm by subjecting to aeration baking and molding. In addition, the catalyst is preliminarily provided with suitable reducing conditions such as a ratio of hydrogen to nitrogen (volume ratio) of 1: 1 to 1:10, a heating temperature of 180 to 300 ° C., and an activation time of 4 to 24 hours. It is preferable to apply a hydrogen reduction treatment below.

【0029】本発明においては、原料の供給は、直接気
化させて行なってもよく、また原料と溶剤とを混合した
のちに気化させて行なってもよい。
In the present invention, the raw materials may be supplied by directly vaporizing them, or by mixing the raw materials and the solvent and then vaporizing them.

【0030】溶剤を使用するばあい、適当な溶剤として
は、たとえばアルコール類、ケトン類、アルデヒド類な
どがあげられる。溶剤の混合量は、原料に対して60モル
%以下であることが好ましい。
When a solvent is used, suitable solvents include alcohols, ketones and aldehydes. The amount of the solvent mixed is preferably 60 mol% or less based on the raw materials.

【0031】原料を気化させる方法としては、熱水素に
原料の飽和蒸気を伴わせる方法、直接、原料を霧状に吹
き付けて熱水素中で気化させ、その温度を適当な気化温
度、たとえば180 〜300 ℃とする方法などがあげられ
る。
As a method of vaporizing the raw material, a method of causing hot hydrogen to be accompanied by saturated vapor of the raw material, or directly spraying the raw material in a mist state to vaporize in the hot hydrogen, and the temperature is set to an appropriate vaporization temperature, for example, 180 to Examples include a method of setting the temperature to 300 ° C.

【0032】原料の供給速度は、あまりにも低いばあい
には、収率が低くなって不経済となり、またあまりにも
高いばあいには、転化が不完全となるので、0.05〜3hr
-1、好ましくは0.1 〜3hr-1である。
If the feed rate of the raw material is too low, the yield will be low and it will be uneconomical, and if it is too high, the conversion will be incomplete, so 0.05 to 3 hr.
-1 , preferably 0.1 to 3 hr -1 .

【0033】反応は、固定ベッド管式反応器で行なうこ
とができ、気化した原料を反応器に入れるとすみやかに
触媒と接触して反応が進行する。適当な反応温度は、16
0 〜250 ℃、好ましくは170 〜200 ℃である。かかる反
応温度は、前記範囲よりも高いばあいには、触媒が焼結
しやすくなって活性が低下するようになり、前記範囲よ
りも低いばあいには、1,4−ブタンジオールの選択率
が低くなる。また、反応圧力は、気圧が20〜70kg/c
m2 、好ましくは30〜50kg/cm2 となるように調整す
る。かかる反応圧力は、前記範囲よりも高いばあいに
は、設備費用が高くなるとともに反応への影響が小さく
なり、前記範囲よりも低いばあいには、えられる生成物
がγ−ブチロラクトンを主体とするものとなる。
The reaction can be carried out in a fixed bed tube type reactor, and when the vaporized raw material is put into the reactor, it is immediately brought into contact with the catalyst and the reaction proceeds. A suitable reaction temperature is 16
The temperature is 0 to 250 ° C, preferably 170 to 200 ° C. When the reaction temperature is higher than the above range, the catalyst tends to sinter and the activity decreases, and when the reaction temperature is lower than the above range, the selectivity of 1,4-butanediol is low. Will be lower. The reaction pressure is 20 to 70 kg / c.
It is adjusted to be m 2 , preferably 30 to 50 kg / cm 2 . When the reaction pressure is higher than the above range, the equipment cost is high and the influence on the reaction is small, and when the reaction pressure is lower than the range, the obtained product is mainly γ-butyrolactone. It will be done.

【0034】原料と水素とのモル比(原料/水素)の値
は、あまりにも小さいばあいには、回流の水素が増大す
るようになり、またあまりにも大きいばあいには、1,
4−ブタンジオールの選択率が低くなるので、20〜500
、好ましくは20〜400 、さらに好ましくは30〜300 で
ある。
When the value of the molar ratio of the raw material and hydrogen (raw material / hydrogen) is too small, the hydrogen in the circulating flow increases, and when it is too large, 1,
Since the selectivity of 4-butanediol is low, 20-500
, Preferably 20 to 400, more preferably 30 to 300.

【0035】また、水素の適当な空間流速は、1000〜35
000 hr-1、なかんづく1500〜20000hr-1であることが好
ましい。
A suitable space velocity of hydrogen is 1000 to 35.
000 hr -1, it is preferable that inter alia 1500~20000hr -1.

【0036】注入した水素は、マレイン酸ジアルキルエ
ステル、コハク酸ジアルキルエステルと速やかに反応
し、1,4−ブタンジオールを生成するが、該1,4−
ブタンジオールから重合体が生成するのを防止するため
に、不活性ガスを水素中に混合して供給してもよい。
The injected hydrogen rapidly reacts with maleic acid dialkyl ester and succinic acid dialkyl ester to form 1,4-butanediol.
An inert gas may be mixed with hydrogen and supplied to prevent the formation of a polymer from butanediol.

【0037】前記不活性ガスの代表例としては、たとえ
ばチッ素、アルゴン、ヘリウム、メタンなどがあげられ
る。
Typical examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium and methane.

【0038】完全に反応しなかったマレイン酸ジアルキ
ルエステルおよびコハク酸ジアルキルエステルや、γ−
ブチロラクトンは、分離して還流により、再度反応に供
することができる。
Maleic acid dialkyl ester and succinic acid dialkyl ester which have not completely reacted, and γ-
Butyrolactone can be separated and reused for the reaction by refluxing.

【0039】つぎに、本発明の1,4−ブタンジオール
およびγ−ブチロラクトンの気相一段階製造法を実施例
にもとづいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる
実施例のみに限定されるものではない。
Next, the gas phase one-step production method of 1,4-butanediol and γ-butyrolactone of the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is limited to these examples. Not a thing.

【0040】実施例 反応は3/8インチのステンレス管式の反応器内部で行
ない、固定ベッド連続反応を採用した。触媒は粉砕した
のち、20〜30メッシュのふるいを通過した触媒顆粒15ml
を取り、反応条件を各実験例のように設定し、反応によ
る生成物を冷却凝縮により集めたあと、Shimadz
u GC−14Aのガスクロマトグラフィ((株)島津
製作所製)により分析した。使用した分析管はHP−F
FAP(クロスリンクされたFFAP)の30m×0.53mm
×1.0 μmの毛細ガラス管で、FID検出測定器を用い
た。
Example The reaction was carried out inside a 3/8 inch stainless steel tube type reactor, and a fixed bed continuous reaction was adopted. After crushing the catalyst, 15 ml of catalyst granules that passed through a 20-30 mesh sieve
, The reaction conditions were set as in each experimental example, the products of the reaction were collected by cooling condensation, and then Shimadz
u GC-14A was analyzed by gas chromatography (Shimadzu Corporation). The analysis tube used is HP-F
30m x 0.53mm of FAP (cross-linked FFAP)
A FID detection measuring device was used with a x1.0 μm capillary glass tube.

【0041】各実験例における重合率は、式:The polymerization rate in each experimental example is expressed by the formula:

【0042】[0042]

【数1】 [Equation 1]

【0043】で求められ、1,4−ブタンジオールの選
択率は、式:
The selectivity of 1,4-butanediol obtained by

【0044】[0044]

【数2】 [Equation 2]

【0045】で求められ、またγ−ブチロラクトンの選
択率は、式:
The selectivity of γ-butyrolactone obtained by the formula:

【0046】[0046]

【数3】 [Equation 3]

【0047】で求められ、コハク酸ジアルキルエステル
の選択率は式:
The selectivity of the dialkyl succinate ester is calculated by the formula:

【0048】[0048]

【数4】 [Equation 4]

【0049】で求められる。It is obtained by

【0050】実験例1 硝酸銅196.85gを蒸留水500 gに溶解させて硝酸銅水溶
液をえた。これとは別に100 gの二酸化ケイ素(BET
表面積:100 m2 /g)粉末を1リットルのガラス製フ
ラスコに入れ、200 mlの蒸留水を注入して撹拌し、かつ
50℃まで加熱し、前記でえられた硝酸銅水溶液をゆっく
りと滴下するとともに、pH値を8に調整して触媒をえ
た。
Experimental Example 1 196.85 g of copper nitrate was dissolved in 500 g of distilled water to obtain a copper nitrate aqueous solution. Separately, 100 g of silicon dioxide (BET
Surface area: 100 m 2 / g) The powder is placed in a 1 liter glass flask, 200 ml of distilled water is added and stirred, and
The catalyst was obtained by heating to 50 ° C., slowly adding the copper nitrate aqueous solution obtained above, and adjusting the pH value to 8.

【0051】えられた触媒を500 ℃で8時間の通気ベー
キングを経て、錠剤製造器で0.3 mm×0.5 mmの顆粒に成
形したのち、20〜30メッシュを通過した顆粒を15ml容の
反応管に入れて、水素:チッ素=1:3(モル比)の混
合気体中で180 ℃で8時間還元した。
The obtained catalyst was subjected to aeration baking at 500 ° C. for 8 hours to form granules of 0.3 mm × 0.5 mm in a tablet making machine, and the granules passing through 20-30 mesh were put into a 15 ml reaction tube. Then, the mixture was reduced in a mixed gas of hydrogen: nitrogen = 1: 3 (molar ratio) at 180 ° C. for 8 hours.

【0052】マレイン酸ジチメルを0.5 hr-1の速度で高
圧ポンプにより気化区域に注入し、あらかじめ220 ℃に
加熱した水素を9420hr-1の速度で気化区域に注入してエ
ステルと混合気化させるとともに、180 ℃、42気圧で触
媒とベッド接触反応を行なわせた。
[0052] Jichimeru maleate was injected into the vaporization zone by the high pressure pump at a rate of 0.5 hr -1, with mixing vaporized ester was injected into a vaporization zone hydrogen preheated to 220 ° C. at a rate of 9420hr -1, A bed contact reaction was carried out with the catalyst at 180 ° C and 42 atm.

【0053】生成物を収集し、分析した結果は、表1に
示すとおりであるが、重合率が100モル%、1,4−ブ
タンジオールの選択率が82.7モル%、γ−ブチロラクト
ンの選択率が10モル%となっており、一般に商品化され
ている銅−クロムまたは銅−亜鉛触媒を用いたばあいよ
りもいずれの点においてもすぐれていた。
The results of collecting and analyzing the products are shown in Table 1. The polymerization rate is 100 mol%, the 1,4-butanediol selectivity is 82.7 mol%, and the γ-butyrolactone selectivity is Was 10 mol%, which was superior in all respects to the case of using a commercially available copper-chromium or copper-zinc catalyst.

【0054】実験例2 塩酸化ジルコニウム(ZrOCl2 ・8H2 O)2.615
kgを蒸留水10リットルに入れ、撹拌しながら溶解させて
ジルコニウム水溶液をえたのち、該ジルコニウム水溶液
に撹拌しながら、アンモニア10%水溶液をゆっくりと滴
下し、pH値が10となるように調整して白色沈殿物(水
酸化ジルコニウム)をえた。
[0054] Experimental Example 2 hydrochloride zirconium (ZrOCl 2 · 8H 2 O) 2.615
After adding kg to distilled water 10 liters and dissolving with stirring to obtain a zirconium aqueous solution, a 10% aqueous ammonia solution is slowly added dropwise to the zirconium aqueous solution with stirring to adjust the pH value to 10. A white precipitate (zirconium hydroxide) was obtained.

【0055】えられた白色沈殿物129.2 gを濾過したの
ち、水洗いし、ついで乾燥させ、550 ℃で4時間、通気
ベーキングし、酸化ジルコニウムとした。
129.2 g of the obtained white precipitate was filtered, washed with water, then dried, and subjected to aeration baking at 550 ° C. for 4 hours to obtain zirconium oxide.

【0056】つぎに、実験例1において、二酸化ケイ素
100 gのかわりに前記酸化ジルコニウム100 gを用いた
ほかは、実験例1と同様にして行ない、銅−酸化ジルコ
ニウム担体の触媒を調製した。
Next, in Experimental Example 1, silicon dioxide was used.
A catalyst of copper-zirconium oxide carrier was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 g of the zirconium oxide was used instead of 100 g.

【0057】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果を表1に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 1.

【0058】実験例3 チタン・イソプロピル酸[Ti(OC3 7 4 ]207.
2 gおよびケイ酸テトラブチル151.9 gを混合したの
ち、蒸留水500 mlを入れたフラスコ中にゆっくりと滴下
して撹拌するとともに、アンモニア10%水溶液でpH値
を10に調整して、白色沈殿を発生させた。
Experimental Example 3 Titanium isopropyl acid [Ti (OC 3 H 7 ) 4 ] 207.
After mixing 2 g and 151.9 g of tetrabutyl silicate, slowly add dropwise to a flask containing 500 ml of distilled water and stir, and adjust the pH value to 10 with 10% aqueous ammonia solution to generate a white precipitate. Let

【0059】沈殿後に濾過、水洗い、乾燥させ、400
℃、16時間の通気ベーキングにより二酸化ケイ素および
二酸化チタンの混合物100 gを生成した。
After precipitation, filtration, washing with water and drying, 400
Aeration baking at 16 ° C. for 16 hours produced 100 g of a mixture of silicon dioxide and titanium dioxide.

【0060】つぎに実験例1と同様にして、銅−二酸化
ケイ素−二酸化チタン担体触媒を調製した。
Then, in the same manner as in Experimental Example 1, a copper-silicon dioxide-titanium dioxide carrier catalyst was prepared.

【0061】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果を表1に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 1.

【0062】実験例4 チタン・イソプロピル酸[Ti(OC3 7 4 ]3.63
kg をゆっくりと蒸留水10リットル入れたフラスコに添
加し、撹拌するとともに、アンモニア10%水溶液を注入
してpH値を10に調整して白色沈殿を発生させ、白色沈
殿は濾過したのちに水洗い、乾燥させて水酸化チタンの
粉末とした。
Experimental Example 4 Titanium isopropyl acid [Ti (OC 3 H 7 ) 4 ] 3.63
Slowly add kg to a flask containing 10 liters of distilled water, stir, and inject 10% aqueous ammonia solution to adjust the pH value to 10 to generate a white precipitate.The white precipitate is filtered and washed with water. It was dried to obtain titanium hydroxide powder.

【0063】えられた水酸化チタン粉末151.4 gを500
℃、6時間の通気ベーキングし、二酸化チタンをえた。
151.4 g of the obtained titanium hydroxide powder was added to 500
Aerated baking was performed at 6 ° C for 6 hours to obtain titanium dioxide.

【0064】つぎに、実験例1において、二酸化ケイ素
100 gのかわりに前記でえられた二酸化チタン100 gを
用い、硫酸銅水溶液208.3 gをゆっくりと滴下したほか
は実験例1と同様にして行ない、銅−二酸化チタン担体
触媒を調製した。
Next, in Experimental Example 1, silicon dioxide was used.
A copper-titanium dioxide carrier catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 100 g of the titanium dioxide obtained above was used instead of 100 g and 208.3 g of an aqueous copper sulfate solution was slowly added dropwise.

【0065】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果を表1に示す。
Using the obtained catalyst, a reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 1.

【0066】実験例5 実験例4でえられた水酸化チタン粉末75.7gおよび実験
例2でえられた水酸化ジルコニウム粉末64.5gを均一な
組成となるように混合し、ついで水150 mlを添加して4
時間研磨し、さらに蒸発乾燥および550 ℃、10時間の通
気ベーキングにより、二酸化チタンおよび二酸化ジルコ
ニウムの混合物をえた。
Experimental Example 5 75.7 g of the titanium hydroxide powder obtained in Experimental Example 4 and 64.5 g of the zirconium hydroxide powder obtained in Experimental Example 2 were mixed so as to have a uniform composition, and 150 ml of water was added. Then 4
The mixture of titanium dioxide and zirconium dioxide was obtained by polishing for an hour, evaporative drying and aeration baking at 550 ° C. for 10 hours.

【0067】実験例1において、二酸化ケイ素100 gの
かわりに、前記でえられた二酸化チタンおよび二酸化ジ
ルコニウムの混合物102.1 gを用いたほかは、実験例1
と同様にして行ない、銅−二酸化チタン/二酸化ジルコ
ニウム担体触媒を調製した。
Experimental Example 1 except that 102.1 g of the mixture of titanium dioxide and zirconium dioxide obtained above was used in place of 100 g of silicon dioxide in Experimental Example 1.
A copper-titanium dioxide / zirconium dioxide carrier catalyst was prepared in the same manner as in.

【0068】えられた触媒を用いて実験例5と同様にし
て反応を行なった。その結果を表1に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 5 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 1.

【0069】比較例1 商品化されている銅−クロム触媒(銅含量:35重量%、
クロム含量:25重量%)50gを粉砕したのち、20〜30メ
ッシュを通過した15mlを反応管に入れて、水素:チッ素
=1:3(モル比)の混合気体中で180 ℃で8時間還元
した。
Comparative Example 1 Commercialized copper-chromium catalyst (copper content: 35% by weight,
Chromium content: 25% by weight) After crushing 50 g, put 15 ml that passed through 20-30 mesh into the reaction tube and in a mixed gas of hydrogen: nitrogen = 1: 3 (molar ratio) at 180 ° C for 8 hours. Reduced.

【0070】マレイン酸ジメチルを0.5 hr-1の速度で高
圧ポンプにより気化区域に注入し、あらかじめ220 ℃に
加熱した水素と混合気化させたのち、実験例1とまった
く同じ反応条件で反応を進行させた。その結果を表1に
示す。
Dimethyl maleate was injected into the vaporizing zone by a high-pressure pump at a rate of 0.5 hr -1 , and was mixed and vaporized with hydrogen preheated to 220 ° C. Then, the reaction was allowed to proceed under exactly the same reaction conditions as in Experimental Example 1. It was The results are shown in Table 1.

【0071】比較例2 実験例1において、触媒として商品化されている銅−亜
鉛触媒(日産ガードラー社製、G−66B、酸化銅含量:
30重量%、酸化亜鉛含量:60重量%)を用いたほかは、
実験例1と同様にして反応を行なった。その結果を表1
に示す。
Comparative Example 2 In Experimental Example 1, a copper-zinc catalyst commercialized as a catalyst (manufactured by Nissan Gardler, G-66B, copper oxide content:
30% by weight, zinc oxide content: 60% by weight)
The reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1. The results are shown in Table 1.
Shown in.

【0072】[0072]

【表1】 [Table 1]

【0073】表1に示された結果から明らかなように、
実験例1〜5でえられた触媒を用いたばあい、従来技術
の比較例1〜2におけるように銅−クロム触媒や銅−亜
鉛触媒を用いたばあいと対比して、マレイン酸ジアルキ
ルエステルやコハク酸ジアルキルエステルの水素添加ク
ラッキングにすぐれていることがわかる。
As is clear from the results shown in Table 1,
In the case of using the catalyst obtained in Experimental Examples 1 to 5, as compared with the case of using the copper-chromium catalyst or the copper-zinc catalyst as in Comparative Examples 1 and 2 of the prior art, maleic acid dialkyl ester was used. It can be seen that hydrogenation cracking of succinic acid dialkyl ester is excellent.

【0074】また、本発明の実験例1〜5のように、一
段階水素添加クラッキング反応により、本発明における
特定の触媒で1,4−ブタンジオールおよびγ−ブチロ
ラクトンを調製したばあいには、1,4−ブタンジオー
ルの選択率がいずれも80モル%以上と高いのに対して、
比較例1〜2のように従来の触媒を用いたばあいには、
生成物のほとんど(約60モル%)がいずれもコハク酸ジ
メチルにとどまり、1,4−ブタンジオールの選択率が
30モル%よりも低いことがわかる。
When 1,4-butanediol and γ-butyrolactone were prepared with the specific catalyst of the present invention by the one-step hydrogenation cracking reaction as in Experimental Examples 1 to 5 of the present invention, While the selectivity of 1,4-butanediol is as high as 80 mol% or more,
When a conventional catalyst is used as in Comparative Examples 1 and 2,
Most of the product (about 60 mol%) remained in dimethyl succinate, and the selectivity of 1,4-butanediol was
It can be seen that it is lower than 30 mol%.

【0075】実験例6 実験例1において、硝酸銅水溶液として、硝酸銅114.1
gを蒸留水500 gに溶解させた硝酸銅水溶液を用いたほ
かは、実験例1と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 6 In Experimental Example 1, copper nitrate 114.1 was used as the aqueous copper nitrate solution.
A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that an aqueous solution of copper nitrate in which 500 g of water was dissolved in 500 g of distilled water was used.

【0076】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果、重合率が100 モル%、
1,4−ブタンジオールの選択率が83.2モル%、γ−ブ
チロラクトンの選択率が15.2モル%であった。
A reaction was performed in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained catalyst. As a result, the polymerization rate is 100 mol%,
The selectivity of 1,4-butanediol was 83.2 mol% and the selectivity of γ-butyrolactone was 15.2 mol%.

【0077】実験例7 実験例1において、硝酸銅水溶液として、硝酸銅285.1
gを蒸留水500 gに溶解させた硝酸銅水溶液を用いたほ
かは、実験例1と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 7 In Experimental Example 1, copper nitrate 285.1 was used as the aqueous copper nitrate solution.
A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that an aqueous solution of copper nitrate in which 500 g of water was dissolved in 500 g of distilled water was used.

【0078】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果、重合率が100 モル%、
1,4−ブタンジオールの選択率が91.2モル%、γ−ブ
チロラクトンの選択率が8.2 モル%であった。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained catalyst. As a result, the polymerization rate is 100 mol%,
The selectivity of 1,4-butanediol was 91.2 mol% and the selectivity of γ-butyrolactone was 8.2 mol%.

【0079】実験例8 実験例3において、硝酸銅水溶液のかわりに、炭酸銅1
0.7gを蒸留水500 gに溶解させた炭酸銅水溶液を用い
たほかは、実験例3と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 8 In Experimental Example 3, instead of the copper nitrate aqueous solution, copper carbonate 1
A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 3 except that an aqueous solution of copper carbonate in which 0.7 g was dissolved in 500 g of distilled water was used.

【0080】えられた触媒を用いて実験例3と同様にし
て反応を行なった。その結果、重合率が100 モル%、
1,4−ブタンジオールの選択率が84.2モル%、γ−ブ
チロラクトンの選択率が10.7モル%であった。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 3 using the obtained catalyst. As a result, the polymerization rate is 100 mol%,
The selectivity of 1,4-butanediol was 84.2 mol% and the selectivity of γ-butyrolactone was 10.7 mol%.

【0081】実験例9 実験例1において、触媒を調製する際に、性質改善用触
媒として塩化カルシウム6gを添加したほかは、実験例
1と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 9 A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 6 g of calcium chloride was added as a property-improving catalyst in Preparation of the catalyst.

【0082】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果を表2に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 2.

【0083】実験例10 実験例4において、触媒を調製する際に、性質改善用触
媒として硝酸ナトリウム3gを添加したほかは、実験例
4と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 10 A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 4 except that 3 g of sodium nitrate was added as a property-improving catalyst when the catalyst was prepared in Experimental Example 4.

【0084】えられた触媒を用いて実験例4と同様にし
て反応を行なった。その結果を表2に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 4 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 2.

【0085】実験例11 実験例5において、触媒を調製する際に、性質改善用触
媒として硫酸ニッケル15gを添加したほかは、実験例5
と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 11 Experimental Example 5 was repeated except that 15 g of nickel sulfate was added as a property improving catalyst when the catalyst was prepared.
A catalyst was prepared in the same manner as in.

【0086】えられた触媒を用いて実験例5と同様にし
て反応を行なった。その結果を表2に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 5 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 2.

【0087】実験例12 実験例1において、触媒を調製する際に、性質改善用触
媒として硝酸バリウム5gおよび硝酸マンガン10gを添
加したほかは、実験例1と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 12 A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 5 g of barium nitrate and 10 g of manganese nitrate were added as catalysts for improving the properties in Experimental Example 1.

【0088】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果を表2に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 2.

【0089】実験例13 実験例2において、触媒を調製する際に、性質改善用触
媒として硝酸パラジウム1gを添加したほかは、実験例
2と同様にして触媒を調製した。
Experimental Example 13 A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 2 except that 1 g of palladium nitrate was added as a property-improving catalyst when the catalyst was prepared in Experimental Example 2.

【0090】えられた触媒を用いて実験例2と同様にし
て反応を行なった。その結果を表2に示す。
A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 2 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 2.

【0091】実験例14 実験例1において、触媒を調製する際に、性質改善用触
媒として塩化亜鉛7gを添加したほかは、実験例1と同
様にして触媒を調製した。
Experimental Example 14 A catalyst was prepared in the same manner as in Experimental Example 1 except that 7 g of zinc chloride was added as a property improving catalyst when the catalyst was prepared.

【0092】えられた触媒を用いて実験例1と同様にし
て反応を行なった。その結果を表2に示す。
A reaction was performed in the same manner as in Experimental Example 1 using the obtained catalyst. The results are shown in Table 2.

【0093】比較例3 比較例1で用いたものと同じ触媒を用意し、該触媒を細
かく砕いてから100 メッシュを通過したもの100 gを20
0 mlの硝酸バリウム5gおよび硝酸マンガン10gを含む
水溶液中に入れて撹拌したのち、10時間の静置、蒸発乾
燥、および500℃で6時間の通気ベーキングを行なっ
た。
Comparative Example 3 The same catalyst as used in Comparative Example 1 was prepared, and the catalyst was finely crushed and then passed through 100 mesh to obtain 20 g of 100 g.
After stirring in an aqueous solution containing 5 g of barium nitrate (5 g) and manganese nitrate (10 g), the mixture was stirred, allowed to stand for 10 hours, evaporated to dryness, and subjected to aeration baking at 500 ° C. for 6 hours.

【0094】えられた触媒を用いて比較例1と同様の方
法により反応を行なった。その結果を表2に示す。
Using the obtained catalyst, a reaction was carried out in the same manner as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 2.

【0095】[0095]

【表2】 [Table 2]

【0096】表2に示された結果より、性質改善用触媒
として、アルカリ土類金属、パラジウム、亜鉛、ニッケ
ルなどの金属を用いたばあいには、1,4−ブタンジオ
ールの選択率を向上させ、たとえばアルカリ金属やマン
ガン、バリウムなどを用いたばあいにはγ−ブチルラク
トンの選択率を向上させることができることがわかる。
From the results shown in Table 2, when a metal such as an alkaline earth metal, palladium, zinc or nickel was used as the property improving catalyst, the selectivity of 1,4-butanediol was improved. Therefore, it is understood that the selectivity of γ-butyl lactone can be improved by using, for example, alkali metal, manganese, barium or the like.

【0097】実験例15 実験例1において、水素とマレイン酸ジメチルとの供給
比率(モル比)を水素:マレイン酸ジメチル=30:1に
かえたほかは実験例1と同様に反応を行なった。その結
果、重合率が100 モル%、1,4−ブタンジオールの選
択率が83.0モル%、γ−ブチロラクトンの選択率が5.2
モル%で、コハク酸ジメチルはわずかに0.3 モル%だけ
であった。
Experimental Example 15 A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the supply ratio (molar ratio) of hydrogen and dimethyl maleate was changed to hydrogen: dimethyl maleate = 30: 1. As a result, the polymerization rate was 100 mol%, the 1,4-butanediol selectivity was 83.0 mol%, and the γ-butyrolactone selectivity was 5.2 mol%.
At mol%, dimethyl succinate was only 0.3 mol%.

【0098】実験例16 実験例1において、水素とマレイン酸ジメチルとの供給
比率(モル比)を水素:マレイン酸ジメチル=75:1に
かえたほかは実験例1と同様に反応を行なった。その結
果、重合率が100 モル%、1,4−ブタンジオールの選
択率が84.0モル%、γ−ブチロラクトンの選択率が7.1
モル%で、コハク酸ジメチルはわずかに0.3 モル%だけ
であった。
Experimental Example 16 A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the feed ratio (molar ratio) of hydrogen to dimethyl maleate was changed to hydrogen: dimethyl maleate = 75: 1. As a result, the polymerization rate was 100 mol%, the 1,4-butanediol selectivity was 84.0 mol%, and the γ-butyrolactone selectivity was 7.1.
At mol%, dimethyl succinate was only 0.3 mol%.

【0099】実験例17 実験例9において、水素とマレイン酸ジメチルとの供給
比率(モル比)を水素:マレイン酸ジメチル=300 :1
にかえたほかは実験例9と同様にして反応を行なった。
その結果、重合率が100 モル%、1,4−ブタンジオー
ルの選択率が87.9モル%、γ−ブチロラクトンの選択率
が10.3モル%で、コハク酸ジメチルはわずかに1.2 モル
%だけであった。
Experimental Example 17 In Experimental Example 9, the supply ratio (molar ratio) of hydrogen and dimethyl maleate was hydrogen: dimethyl maleate = 300: 1.
The reaction was performed in the same manner as in Experimental Example 9 except that the above was changed.
As a result, the polymerization rate was 100 mol%, the 1,4-butanediol selectivity was 87.9 mol%, the γ-butyrolactone selectivity was 10.3 mol%, and the dimethyl succinate was only 1.2 mol%.

【0100】実験例18 実験例1において、触媒の還元条件を水素とチッ素との
比率(モル比)を1:10、220 ℃で16時間の還元とした
ほかは実験例1と同様に反応を行なった。その結果、重
合率が100 モル%、1,4−ブタンジオールの選択率が
83.2モル%、γ−ブチロラクトンの選択率が13.7モル%
で、コハク酸ジメチルはわずかに1.7 モル%だけであっ
た。
Experimental Example 18 Reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reduction condition of the catalyst was a hydrogen-to-nitrogen ratio (molar ratio) of 1:10 and reduction at 220 ° C. for 16 hours. Was done. As a result, the polymerization rate was 100 mol% and the selectivity of 1,4-butanediol was
83.2 mol%, γ-butyrolactone selectivity is 13.7 mol%
So, dimethyl succinate was only 1.7 mol%.

【0101】実験例19 実験例1において、マレイン酸ジメチルのかわりにマレ
イン酸ジエチルを用いたほかは実験例1と同様に反応を
行なった。その結果、重合率が100 モル%、1,4−ブ
タンジオールの選択率が80.3モル%、γ−ブチロラクト
ンの選択率が14.7モル%で、コハク酸ジエチルはわずか
に1.9 モル%だけであった。
Experimental Example 19 The reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that diethyl maleate was used instead of dimethyl maleate. As a result, the polymerization rate was 100 mol%, the 1,4-butanediol selectivity was 80.3 mol%, the γ-butyrolactone selectivity was 14.7 mol%, and the amount of diethyl succinate was only 1.9 mol%.

【0102】実験例20 実験例1において、マレイン酸ジメチルのかわりにマレ
イン酸ジエチルを用いたほかは実験例1と同様に反応を
行なった。その結果、重合率が97.5モル%、1,4−ブ
タンジオールの選択率が75.3モル%、γ−ブチロラクト
ンの選択率が20.1モル%で、コハク酸ジメチルはわずか
に3.3 モル%だけであった。
Experimental Example 20 The reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that diethyl maleate was used instead of dimethyl maleate. As a result, the polymerization rate was 97.5 mol%, the selectivity of 1,4-butanediol was 75.3 mol%, the selectivity of γ-butyrolactone was 20.1 mol%, and the content of dimethyl succinate was only 3.3 mol%.

【0103】実験例21 実験例1において、原料の供給速度を0.29hr-1にかえた
ほかは、実験例1と同様に反応を行なった。その結果、
重合率が100 モル%、1,4−ブタンジオールの選択率
が84.7モル%、γ−ブチロラクトンの選択率が7.9 モル
%で、コハク酸ジメチルは発生しなかった。
Experimental Example 21 A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the raw material supply rate was changed to 0.29 hr −1 . as a result,
The polymerization rate was 100 mol%, the selectivity of 1,4-butanediol was 84.7 mol%, the selectivity of γ-butyrolactone was 7.9 mol%, and dimethyl succinate was not generated.

【0104】実験例22 実験例3において、エステル類の供給速度を2.0 hr-1
かえたほかは、実験例3と同様に反応を行なった。その
結果、重合率が100 モル%、1,4−ブタンジオールの
選択率が67.2モル%、γ−ブチロラクトンの選択率が2
2.0モル%で、コハク酸ジメチルは9.0 モル%だけであ
った。
Experimental Example 22 A reaction was performed in the same manner as in Experimental Example 3 except that the feeding rate of the esters was changed to 2.0 hr −1 . As a result, the polymerization rate was 100 mol%, the selectivity of 1,4-butanediol was 67.2 mol%, and the selectivity of γ-butyrolactone was 2 mol%.
At 2.0 mol%, dimethyl succinate was only 9.0 mol%.

【0105】実験例23 実験例1において、反応温度を160 ℃にかえたほかは実
験例1と同様に反応を行なった。その結果を表3に示
す。
Experimental Example 23 A reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was changed to 160 ° C. The results are shown in Table 3.

【0106】実験例24 実験例1において、反応温度を200 ℃にかえたほかは実
験例1と同様に反応を行なった。その結果を表3に示
す。
Experimental Example 24 The reaction was performed in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction temperature was changed to 200 ° C. in Experimental Example 1. The results are shown in Table 3.

【0107】実験例25 実験例1において、反応気圧を20気圧にかえたほかは実
験例1と同様に反応を行なった。その結果を表3に示
す。
Experimental Example 25 The reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction atmospheric pressure was changed to 20 atm. The results are shown in Table 3.

【0108】実験例26 実験例1において、反応気圧を10気圧にかえたほかは実
験例1と同様に反応を行なった。その結果を表3に示
す。
Experimental Example 26 The reaction was carried out in the same manner as in Experimental Example 1 except that the reaction atmospheric pressure was changed to 10 atm. The results are shown in Table 3.

【0109】[0109]

【表3】 [Table 3]

【0110】表3に示された結果から、実験例23〜26に
よれば、1,4−ブタンジオールおよひγ−ブチロラク
トンを収率よくうることができ、しかもたとえば圧力や
温度などの反応条件を調整することにより、生成する各
化合物の選択率を調整することができることがわかる。
From the results shown in Table 3, according to Experimental Examples 23 to 26, 1,4-butanediol and γ-butyrolactone can be obtained in good yield, and the reaction such as pressure and temperature can be performed. It is understood that the selectivity of each compound produced can be adjusted by adjusting the conditions.

【0111】[0111]

【発明の効果】本発明の気相一段製造法によれば、エン
ジニアリング・プラスチックに好適に使用しうる1,4
−ブタンジオールおよびγ−ブチロラクトンを1段階の
反応で同時に製造することができ、活性が高く毒性物質
を含まない触媒を用いることができ、しかもアルカリ金
属、アルカリ土類金属、亜鉛ニッケル、マンガンあるい
はパラジウムなどを性質改良用触媒として用いたばあい
には、1,4−ブタンジオールまたはγ−ブチロラクト
ンの選択率を調整することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the gas-phase one-step manufacturing method of the present invention, 1,4 which can be suitably used for engineering plastics
-Butanediol and γ-butyrolactone can be produced simultaneously in a one-step reaction, and a catalyst having high activity and containing no toxic substance can be used, and alkali metal, alkaline earth metal, zinc nickel, manganese or palladium can be used. When the above is used as a property improving catalyst, the selectivity of 1,4-butanediol or γ-butyrolactone can be adjusted.

【0112】また、反応温度や反応圧力をかえるだけで
1,4−ブタンジオールおよびγ−ブチロラクトンの収
率分布を調整することができる。
Further, the yield distribution of 1,4-butanediol and γ-butyrolactone can be adjusted only by changing the reaction temperature and the reaction pressure.

【0113】したがって、本発明の製造法は、設備コス
トの制御、操作の簡略化および生産量の調整を容易に実
現しうることから、産業上の利用価値がきわめて高い方
法である。
Therefore, the production method of the present invention is a method having an extremely high industrial utility value because it can easily realize the control of the equipment cost, the simplification of the operation, and the adjustment of the production amount.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C07B 61/00 300 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location // C07B 61/00 300

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マレイン酸ジアルキルエステル、コハク
酸ジアルキルエステルまたはそれらの混合物を原料と
し、触媒として銅または銅化合物の存在下で、温度160
〜250 ℃および気圧20〜70kg/cm2 を有する水素含有雰
囲気中に、前記原料の供給速度が0.05〜3hr-1、原料と
水素とのモル比(原料/水素)の値が20〜500 となるよ
うに調整して気相一段階の水素添加クラッキング反応を
行なうことを特徴とする1,4−ブタンジオールおよび
γ−ブチロラクトンの気相一段階製造法。
1. A maleic acid dialkyl ester, a succinic acid dialkyl ester, or a mixture thereof is used as a raw material in the presence of copper or a copper compound as a catalyst at a temperature of 160 ° C.
In a hydrogen-containing atmosphere having a temperature of up to 250 ° C. and a pressure of 20 to 70 kg / cm 2 , the feed rate of the raw material is 0.05 to 3 hr −1 and the molar ratio of the raw material and hydrogen (raw material / hydrogen) is 20 to 500. A method for producing 1,4-butanediol and γ-butyrolactone in a vapor phase in which the hydrogenation cracking reaction is carried out in a vapor phase in a single step.
【請求項2】 原料がマレイン酸と炭素数が1〜4のア
ルコールとを反応させてなるマレイン酸ジアルキルエス
テル、マレイン酸ジアルキルエステルに水素添加してな
るコハク酸ジアルキルエステルまたはそれらの混合物で
ある請求項1記載の1,4−ブタンジオールおよびγ−
ブチロラクトンの気相一段階製造法。
2. The raw material is maleic acid dialkyl ester prepared by reacting maleic acid with an alcohol having 1 to 4 carbon atoms, succinic acid dialkyl ester prepared by hydrogenating maleic acid dialkyl ester, or a mixture thereof. Item 1,4-butanediol and γ-
Gas-phase one-step method for producing butyrolactone.
【請求項3】 触媒が酸化ケイ素、酸化ジルコニウムお
よび酸化チタンから選ばれた少なくとも1種の担体に銅
または銅化合物を担持させたものである請求項1または
2記載の1,4−ブタンジオールおよびγ−ブチロラク
トンの気相一段階製造法。
3. The 1,4-butanediol according to claim 1 or 2, wherein the catalyst is one in which at least one carrier selected from silicon oxide, zirconium oxide and titanium oxide is supported with copper or a copper compound. A gas-phase one-step method for producing γ-butyrolactone.
【請求項4】 触媒がカルシウム、塩化カルシウム、亜
鉛、塩化亜鉛、カリウム、塩化カリウム、ナトリウム、
塩化ナトリウム、マンガン、塩化マンガン、パラジウ
ム、バリウム、酸化バリウム、ニッケルおよび塩化ニッ
ケルから選ばれた少なくもと1種を含有したものである
請求項1、2または3記載の1,4−ブタンジオールお
よびγ−ブチロラクトンの気相一段階製造法。
4. The catalyst is calcium, calcium chloride, zinc, zinc chloride, potassium, potassium chloride, sodium,
The 1,4-butanediol according to claim 1, 2 or 3, which contains at least one selected from sodium chloride, manganese, manganese chloride, palladium, barium, barium oxide, nickel and nickel chloride. A gas-phase one-step method for producing γ-butyrolactone.
【請求項5】 触媒が銅または銅化合物を20〜80重量%
含有したものである請求項1、2、3または4記載の
1,4−ブタンジオールおよびγ−ブチロラクトンの気
相一段階製造法。
5. The catalyst comprises 20 to 80% by weight of copper or a copper compound.
The gas-phase one-step production method of 1,4-butanediol and γ-butyrolactone according to claim 1, 2, 3 or 4, which is contained.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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