JPH0733762A - トリオキサンの製造方法 - Google Patents

トリオキサンの製造方法

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JPH0733762A
JPH0733762A JP5178888A JP17888893A JPH0733762A JP H0733762 A JPH0733762 A JP H0733762A JP 5178888 A JP5178888 A JP 5178888A JP 17888893 A JP17888893 A JP 17888893A JP H0733762 A JPH0733762 A JP H0733762A
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JP
Japan
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trioxane
membrane
reaction
reactor
formaldehyde
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Withdrawn
Application number
JP5178888A
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Inventor
Junzo Masamoto
順三 正本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Heterocyclic Compounds That Contain Two Or More Ring Oxygen Atoms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 酸触媒の存在下でホルムアルデヒド水溶液を
加熱し、トリオキサンに反応させ、該反応中に生成する
トリオキサンをホルムアルデヒドを含む水溶液からパー
ベーパレーション分離法によりトリオキサンを除去しな
がら分離することを特徴とするトリオキサンの製造方法
する。 【効果】 製造方法に従って、反応中に生成したトリオ
キサンはパーベーパレーション操作により分離される。
その結果、省エネルギー的に、かつ経済的にトリオキサ
ンを製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエンジニアリングプラス
チックであるポリアセタール樹脂のモノマーであるトリ
オキサンの省エネルギーかつ効率的な製造方法に関す
る。更に詳しくは、酸性の触媒の存在下でホルムアルデ
ヒド水溶液を加熱し、トリオキサンを製造する方法にお
いて、該反応中に生成するトリオキサンをホルムアルデ
ヒドを含む水溶液からトリオキサンをパーベーパレーシ
ョン分離法により除去しながら分離するトリオキサンの
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】トリオキサンはポリアセタール樹脂のモ
ノマーとして使用されている。従来のトリオキサンの製
造方法は硫酸等の酸性触媒の存在下でホルマリンを加熱
し、トリオキサンを含む成分を留出物として得、ついで
得られたトリオキサンを含むホルマリン水溶液から、ベ
ンゼン等の水に難溶性の溶剤によりトリオキサンを抽出
する方式が提案されている(特公昭48−11357号
公報)。
【0003】又、本発明者らは、硫酸触媒に代わり架橋
密度の高い硫酸基を有するカチオン交換樹脂を使用する
事を提案している(特公平1−11025号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、トリオキサンを留出物として得ており、塔底
から塔頂へ向かう蒸気中のトリオキサン濃度は約20重
量%であ。すなわち、1トンのトリオキサンを得ようと
すると、約5トンの水蒸気が熱源として使用される。従
って、トリオキサン製造には多くのエネルギーがかかる
という問題点があった。
【0005】本発明はトリオキサンの省エネルギー的な
製造法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は酸触
媒の存在下でホルムアルデヒド水溶液を加熱し、トリオ
キサンに反応させ、該反応中に生成するトリオキサンを
ホルムアルデヒドを含む水溶液からパーベーパレーショ
ン分離法によりトリオキサンを除去しながら分離するこ
とを特徴とするトリオキサンの製造方法である。
【0007】本発明の方法において用いられる疎水性分
離膜はトリオキサンに対して高い透過性を示し、水およ
びホルマリンに対してはできるだけ不透過性であること
が必要である。更に、経済的な反応速度を得るためには
加熱が必要であり、反応は、通常70〜110℃の範囲
で行なわれる。分離膜には耐熱性が要求される。分離性
能および耐熱性の要求に合えば、分離膜の素材はどんな
ものでも用い得る。
【0008】このような膜をして、通常は有機高分子膜
が用いられる。高分子膜として、シリコンゴム膜、ポリ
トリメチルシリル−プロピレン膜、ポリブチルアクリル
アミド膜、ポリエーテルブロックアミド膜等の高分子膜
が用いられる。これらは、トリオキサンの透過性を更に
大きくする目的で、高分子の主鎖、側鎖、または末端に
導入することによって変性されたものでもよい。膜の膨
潤を抑制するため、及び膜の強高の向上を図るために架
橋構造を導入した膜でも良い。
【0009】これらの膜は、平膜状、チューブラ状、あ
るいは中空繊維にしてもよい。これらの有機高分子膜は
膜は対称膜、非対称膜であっても良い。本発明で用いら
れる酸性触媒としては、硫酸、リン酸等の無機酸、スル
ホン酸基を有するカチオン交換樹脂、スルホン酸基を有
するフッ素樹脂、酸性のアルミノシリケート等が上げら
れるか、取り扱い上好ましいのは、固体酸触媒である。
固体酸触媒として、スルホン酸基を有するカチオン交換
樹脂、スルホン酸基を有するフッ素樹脂、酸性のアルミ
ノシリケート等が上げられる。具体的には、通常の市販
品であるスチレン−ジビニルベンゼン系およびパーフル
オロ系の樹脂を用いるが挙げられる。
【0010】本発明に於いて、反応系に供給されるホル
ムアルデヒド水溶液として、50〜70%のホルマリン
が上げられる。特に好ましいのは、メチラールを酸化す
ることにより得られる70%ホルマリンである。反応中
のホルムアルデヒド水溶液のホルムアルデヒド濃度は通
常45〜70%、好ましくは50〜65%である。
【0011】本発明は、回分式反応器でも連続式反応器
でも実施できる。連続式反応器の場合には、反応器は1
つ、あるいは2つ以上を直列または並列に使用すること
ができる。反応器が2つ以上、直列に使用される場合
に、原料は第一の反応器のみに供給してもよいし、第2
の反応器以降に分割して供給してもよい。一つの実施形
態は、反応器を出たホルムアルデヒドを含む水溶液は、
留出装置に導入し、留出物中のホルムアルデヒド濃度
が、供給液のホルムアルデヒド濃度より低くなることで
ある。このようにして、ホルムアルデヒド濃度の高めら
れた液相は含むが、反応器に戻される。留出した希薄ホ
ルマリンは系外へ抜き出され、次の処理に回される。
【0012】ホルマリンの留出は減圧下で行うことが好
ましい。減圧下では、よりホルムアルデヒド濃度の低い
水溶液が留去される。これは、この系全体にとって、ト
リオキサンへの収率を高めるために非常に有効である。
更に又、水を除去するために水選択透過膜を用いたパー
ベーパレーション分離法が実施される。該水選択透過膜
は無機多孔質膜、有機高分子膜および無機−有機複合膜
から選ばれる。
【0013】この場合には、水選択透過膜が無機多孔質
膜であり、それらが多孔質膜、多孔質シリカ膜、多孔質
アルミナ膜、及び多孔質セラミック膜からなる群から選
ばれた1種以上の膜である。又、場合により、水選択透
過膜が有機高分子膜であり、具体的には、イオン化多糖
類系膜、スチレン−ジビニルベンゼン系またはパーフル
オロ系イオン交換膜、ポリアミド膜、ポリイミド膜、ポ
リアミドイミド膜、ポリビニルアルコール膜、ポリ酢酸
ビニル膜、ポリアクリロニトリル膜からなる群から選ば
れた1種以上の膜である。
【0014】また、無機−有機複合膜による水選択透過
膜は、上記記載の中から選ばれた1種以上の有機高分子
膜を、上記記載の中から選ばれた1種以上の無機多孔質
膜に担持したものである。反応とトリオキサンの除去
は、同時あるいは交互に行われる。回分反応、あるい
は、連続式反応が一つの反応器で行われる場合には、反
応とトリオキサンの除去は同時に行うのが好ましい。2
つ以上の反応器を用いる場合には、反応とトリオキサン
の除去はパーベーパレーション分離膜の形状により同
時、あるいは、交互に行い得るが、同時に行うのが好ま
しい。
【0015】反応温度は、70〜110℃が適当な温度
範囲はであるが、80〜100℃の範囲が好ましい。反
応温度が低すぎる場合には、反応速度が遅く、また、あ
まり高い場合には、副生成物の生成が多くなるので好ま
しくない。反応時間は反応形式、特に反応温度によって
異なるが、例えば、触媒を固定床としたピストンフロー
型の連続式反応の場合には接触時間は0.01〜1hr
となるように調節するのが好ましい。
【0016】以下、図面に沿って本発明を説明する。反
応器の内部にホルムアルデヒド水溶液を導入し、ここに
触媒であるイオン交換樹脂を入れる。反応器の一部の壁
(図1では底部であり、図2は減圧管外壁)は本願で用
いるトリオキサン選択的分離膜2で構成する。反応器内
部の温度は反応器外部の温水3によって調整される。分
離膜外部からの減圧により、反応により内部で生成した
トリオキサンは反応器外部へ除去される。
【0017】図5は、減圧管外壁の例である。反応器の
内部1にホルムアルデヒド水溶液を導入し、ここに触媒
であるイオン交換樹脂を入れる。反応器の一部の壁はト
リオキサン選択的分離膜2で、又、他の壁は水選択的分
離膜12で構成する。反応器内部の温度は反応器外部の
温水6によって調整される。分離膜外部からの減圧によ
り、反応により内部で生成したトリオキサンは反応器外
部4へ除去される。又、水も分離膜外部からの減圧によ
り、反応器外部5へ除去される。
【0018】図面は、本願の効果をモデル的に説明する
ためのものであり、本願の実施態様の全てを表わしたも
ので高いことは、詳細な説明より明らかである。本発明
の方法により得られたトリオキサンは、更に他の工程で
精製した後、製品とすることも出来るし、あるいは、ポ
リアセタール樹脂のモノマーとして用いることも出来
る。
【0019】
【実施例1】図1に示す反応器にポリエーテルブロック
アミド膜を設定し、70%ホルマリン95部、触媒用強
酸性イオン交換樹脂5部を仕込み、100℃に加熱し、
膜の下流側を減圧にし、パーベーパレーション分離法に
よるトリオキサンの分離を行った。トリオキサンの収率
は図4(a)に示すように、4時間後に40%に達し
た。又トリオキサンへの選択率は98%であった。
【0020】
【実施例2】実施例1と同じ条件で分離膜としてポリエ
ーテルブロックアミド膜を使用し、図2に示す反応装置
を用いてパーベーパレーション分離法によるトリオキサ
ンの除去を行ったところ、トリオキサンの収率は4時間
後に40%となった。又、選択率は98%であった。
【0021】
【比較例1】実施例2と同じ条件で、パーベーパレーシ
ョン分離法によるトリオキサンの除去を行わずに反応を
行った。図4(b)に示すように、4時間後のトリオキ
サンの収率は10%であり、選択率は92%であった。
【0022】
【実施例3】図3に示した反応器を使用した。固定床5
にスルホン酸基を有する架橋ポリスチレンを充填し、反
応液は固定床を循環し、反応器1に戻される。70%ホ
ルマリンが導入口11を通して、毎時1Kg反応器に供
給される。反応器の温度は温水3により、80℃に調節
される。反応器1内のホルムアルデヒド濃度は55%で
あり、トリオキサン濃度は2%であった。反応器1の反
応液は導管6を通して留出器7に導かれる。留出器は温
水管9より、内部の温度が80℃に維持され、減圧下で
ホルムアルデヒドと水とが留去される。この留出物は系
外へ抜き出された。留出物のホルムアルデヒド濃度は3
6%で、留出量は260g/hrあった。又、留出器7
のホルマリン水溶液中のホルムアルデヒド濃度は60%
であった。留出器7で濃縮されたホルマリンは再び反応
器1へ再循環された。
【0023】反応器1で生成するトリオキサンはシリコ
ンゴム膜2を通して、減圧下でパーベーパレーション分
離法により除去され導管4より除去された。除去したト
リオキサンは590g/hr、トリオキサン濃度は70
%、収率は84%、選択率は98%であり、スチーム消
費量は1.2kg/kgートリオキサンであった。
【0024】
【実施例4】図5に示す反応器1に疎水選択膜(ポリエ
ーテルブロックアミド膜)を2に設定し、70%ホルマ
リン95部、触媒用強酸性イオン交換樹脂5部を仕込
み、10℃に加熱し、膜2の下流側4を減圧にし、パー
ベーパレーション分離法によるトリオキサンの分離を行
った。又、水選択性分離膜(4,4′−オキシジフェニ
レンピロメリットイミド膜12を装置し、膜の下流側1
3を減圧にしてパーベーパレーション法による水分の分
離を行った。
【0025】トリオキサンの収率は図7(c)に示すよ
うに、4時間後に50%に達した。又、トリオキサンへ
の選択率は98%であった。
【0026】
【実施例5】実施例4と同じ条件で疎水選択膜としてポ
リエーテルブロックアミド膜を使用してパーベーパレー
ション分離法によるトリオキサンの除去を行った。水選
択分離膜として多孔質アルミナ管にゾルーゲル法でアル
ミナ膜をコートした無機膜を用いてパーベーパレーショ
ン法による水分の除去を行った。トリオキサンの収率は
4時間後に50%となった。又、選択率は98%であっ
た。
【0027】
【比較例2】実施例4と同じ条件で、パーベーパレーシ
ョン分離法によるトリオキサンの除去を行わずに反応を
行った。図7(d)に示すように、4時間後のトリオキ
サンの収率は10%であり、選択率は92%であった。
【0028】
【実施例6】図2に示した反応器を使用した。導管7よ
り固定床8にスルホン酸基を有する架橋ポリスチレンを
充填し、反応液は固定床15を循環し、導管16を通し
て反応器1に戻される。70%ホルマリンが導入口17
を通して、毎時1Kg反応器に供給される。反応器の温
度は温水3により、80℃に調節される。反応器1内の
ホルムアルデヒド濃度は66%であり、トリオキサン濃
度は2%であった。系外へ抜き出された留出物のホルム
アルデヒド濃度は30%留出量は240g/hrあっ
た。
【0029】反応器1で生成するトリオキサンはポリエ
ーテルブロックアミド2を通して、減圧下でパーベーパ
レーション分離法により除去され導管4より除去され
た。又、反応器1内の水は、多孔質アルミナ管にゾルー
ゲル法でアルミナ膜をフートした無機膜3より減圧導管
Bより除去された。除去したトリオキサンは610g/
hr、トリオキサン濃度は70%、収率は87%、選択
率は98%であり、スチーム消費量は1.1kg/kg
ートリオキサンであった。
【0030】
【発明の効果】本発明は、上記の構成をとるので、反応
で生成したトリオキサンは、反応と同時に、あるいは、
反応と交互にパーベーパレーション分離操作により直ち
に除かれ、ホルムアルデヒド水溶液から高選択率、高収
率、低エネルギーコストでトリオキサンを製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で用いた合成装置の概略図である。
【図2】実施例2で用いた合成装置の概略図である。
【図3】実施例3で用いた合成装置の概略図である。
【図4】実施例1および比較例1における製品収率の経
時変化を示す。
【図5】実施例4で用いた合成装置の概略図である。
【図6】実施例6で用いた合成装置の概略図である。
【図7】実施例4および比較例2における製品収率の経
時変化を示す。
【符号の説明】
1 床反応器 2 疎水性分離膜 3 温調用温水 4 減圧管 5 固定床 6 導管 7 留出器 8 減圧管 9 温調温水 10 導管 11 導管 12 水選択透過膜 13 減圧管 14 循環用導管 15 固体酸固定床 16 循環用導管 17 導入管 a 実施例1における製品収率の経時変化 b 比較例1における製品収率の経時変化 c 実施例4における製品収率の経時変化 d 比較例2における製品収率の経時変化

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸触媒の存在下でホルムアルデヒド水溶
    液を加熱し、トリオキサンに反応させ、該反応中に生成
    するトリオキサンをホルムアルデヒドを含む水溶液から
    パーベーパレーション分離法によりトリオキサンを除去
    しながら分離することを特徴とするトリオキサンの製造
    方法
JP5178888A 1993-07-20 1993-07-20 トリオキサンの製造方法 Withdrawn JPH0733762A (ja)

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JP5178888A JPH0733762A (ja) 1993-07-20 1993-07-20 トリオキサンの製造方法

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JP5178888A JPH0733762A (ja) 1993-07-20 1993-07-20 トリオキサンの製造方法

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JPH0733762A true JPH0733762A (ja) 1995-02-03

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999005137A1 (de) * 1997-07-26 1999-02-04 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur abtrennung von trioxan
JP2008515837A (ja) * 2004-10-08 2008-05-15 ティコナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 環状ホルマールの製造及び脱水法
JP2012224584A (ja) * 2011-04-20 2012-11-15 Asahi Kasei Chemicals Corp 環状ホルマールの精製方法

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WO1999005137A1 (de) * 1997-07-26 1999-02-04 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur abtrennung von trioxan
JP2008515837A (ja) * 2004-10-08 2008-05-15 ティコナ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 環状ホルマールの製造及び脱水法
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