JPH0791285B2 - 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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JPH0791285B2
JPH0791285B2 JP1283049A JP28304989A JPH0791285B2 JP H0791285 B2 JPH0791285 B2 JP H0791285B2 JP 1283049 A JP1283049 A JP 1283049A JP 28304989 A JP28304989 A JP 28304989A JP H0791285 B2 JPH0791285 B2 JP H0791285B2
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trioxane
distillation column
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formaldehyde
reaction tank
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真佐雄 近藤
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    • Y02P20/584Recycling of catalysts

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホルムアルデヒドを原料としてトリオキサンを
製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
トリオキサンはホルムアルデヒドを酸触媒の存在下に加
熱することにより生産される。この反応は平衡反応であ
るので生成したトリオキサンを反応系から除去しなけれ
ば反応は進行しない。
一方、気液平衡上ではトリオキサンが気相中に富化され
るため、一般に純粋なトリオキサンを製造する方法とし
ては従来より30〜70重量%のホルムアルデヒド水溶液を
酸触媒の存在下に蒸留をして、トリオキサン20〜55重量
%、ホルムアルデヒド17〜35重量%および水20〜50重量
%の組成の留出液を得た後、留出液を水に不溶ないしは
難溶の溶剤で抽出し、この抽出液を精留してトリオキサ
ンを分離する方法が用いられている。(特公昭41−6344
号) 〔発明が解決すべき課題〕 しかしながら、これらの方法においては次のような欠点
がある。すなわち、 1)ホルムアルデヒドからトリオキサンを生成する反応
は平衡反応である。ホルムアルデヒド濃度を高くするほ
ど反応液中のトリオキサン濃度は高くなるが、パラホル
ムアルデヒドが析出する等の問題があるため、平衡状態
に於ける反応液中のトリオキサン濃度は通常数パーセン
ト以下である。このためにトリオキサンの合成効率を高
めるためにトリオキサンを蒸気として反応系から取り出
しており、トリオキサンを製造するのに多大なエネルギ
ーを必要とする。
2)触媒として硫酸などの均一触媒を使用する場合で
は、通常蒸留塔底部で反応を行わせると同時に加熱蒸発
を行う。このため反応液中のトリオキサン濃度は平衡濃
度に近づけるためには触媒濃度を非常に大きくとらなけ
ればならず、材質の腐食等の問題がある。
3)固体酸触媒を使用する場合は蒸留塔底部へ反応槽循
環液を戻しリボイラーを通してトリオキサンを蒸気とし
て取り出す。このため効率を高めるために反応液中のト
リオキサン濃度を平衡濃度に近づける必要があり多量の
触媒を必要とし、また触媒充填槽のホルムアルデヒド水
溶液の循環液量を大きくとらなければならず、反応槽で
の圧力損失が大きい。またホルムアルデヒド濃度が高く
なったときにパラホルムアルデヒド析出による反応槽の
閉塞を起こし易い。
本発明の目的はこれらの欠点を克服し効率の良いトリオ
キサンの製造方法を提供することである。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本発明は、酸触媒の存在下にホルムアルデヒド水溶液か
らトリオキサンを製造する方法において、蒸留塔に30重
量%〜85重量%のホルムアルデヒド水溶液を供給し、蒸
留塔缶出液を酸触媒の存在する反応槽へ導き反応槽から
出てきたトリオキサンに富むホルムアルデヒド水溶液を
トリオキサン蒸留塔中段部に循環することを特徴とす
る。
本発明では、蒸留塔下部または底部より抜きだした缶出
液を反応槽へ導き、反応槽から得られた液を蒸留塔中段
部に還流させるため、反応槽出口での高いトリオキサン
濃度の反応液が蒸留塔中段に供給され、蒸留塔下部で蒸
留塔底部からの蒸気により蒸留される。この為反応槽循
環液供給段での蒸気組成は蒸留塔底部から反応槽循環液
供給段までの間に充分な段数をとることにより蒸気塔底
部の液組成の影響を受けず、蒸気中のトリオキサン濃度
を高くすることが可能である。すなわち、反応液から取
り出すトリオキサンの蒸気組成を反応槽出口でのトリオ
キサン濃度の高い液との平衡組成で取り出すことが可能
である。従って本発明により、トリオキサンを合成する
のに必要なエネルギーを大幅に削減することが可能とな
った。
また本発明においては、反応液から蒸発するガス組成は
蒸留塔底の液組成の影響が小さく、反応槽でのトリオキ
サンの濃度差を大きくとることができる。従って、均一
触媒系の場合には、、反応槽での滞留時間を大きくとる
ことにより触媒濃度の低減が可能となり、腐蝕に対して
有利となる。また固体酸触媒を用いた場合でも従来の方
法のように反応槽循環量を多くとる必要がない。このた
め反応槽に於ける圧力損失を少なくできる。また触媒量
当りのトリオキサンの合成量も多くなる。これに対し、
蒸留塔底部に反応混合液を循環させる場合では、反応槽
循環量をできる限り大きくしないと効率が悪く、反応槽
での圧力損失が非常に大きくなる。
以上のように、本発明の方法においては、 1)生産性が高く、生産に要するエネルギーが少なくて
よい。
2)触媒濃度あるいは触媒量を低減できる。
3)固体酸触媒を用いた場合に反応槽での圧損が少な
い。
等の実用上有利な点が多い。
本発明に於て供給するホルムアルデヒド水溶液の濃度は
30〜85重量%、好ましくは60〜75重量%であり、ホルム
アルデヒド濃度が高いほどトリオキサン合成の効率が良
くなるが、ホルムアルデヒド濃度が高くなるほどパラホ
ルムアルデヒドの析出により装置の運転が困難となる。
本発明に用いられる酸触媒としては、硫酸、リン酸、ホ
ウ酸、ヘテロポリ酸などの鉱酸、p−トルエンスルホン
酸、1,5−ナフタリンジスルホン酸などの有機酸も使用
できるが、無機及び有機の固体酸触媒が好適に使用され
る。
無機固体酸触媒としては、酸性白土、水素化粘土、シリ
カ、アルミナ、シリカマグネシア、アルミナボリア等の
無機酸化物複合体、これらに硫酸、リン酸、ホウ酸など
を含浸あるいは混合したもの、ニッケル、鉄、カドミウ
ム、カリウムなどの金属の硫酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩
などの無機酸の塩、これらをシリカゲル、ケイソウ土、
炭化ケイ素などに含浸したもの、モンモリロナイト(H
型)、Ti−モンモリロナイトなどがある。
有機固体酸触媒としては、スルホン酸基、フルオロアル
カンスルホン酸基等を有するイオン交換樹脂が例示され
る。
これらの触媒の使用量は特に限定されるものではないが
通常触媒量が多くなる程、副生物が増加する傾向があ
る。反応槽での滞留時間は反応槽循環液供給段のトリオ
キサン濃度がほぼ平衡濃度に近い組成となるように設定
され、通常2秒〜25分の滞留時間が好ましい。
本発明に於いて使用する蒸留塔は一般のバブルキャップ
型、多孔板型、フレキシトレー型等の棚段塔及びラシヒ
リング、マクマホン等の充填塔を使用することができ
る。
次に図面により本発明を説明する。
第1図は本発明の一態様を示すフローシートである。ホ
ルムアルデヒド水溶液を流路1より蒸留塔2へ供給す
る。蒸留塔2の底部より抜き出したホルムアルデヒドに
富んだ溶液は蒸発器4により一部気化し蒸留塔2の底部
へ流路3を通して戻されると同時に流路5を通して反応
槽6に於て酸触媒と接触させ流路7を通して蒸留塔2の
中段部に供給する。
塔頂部より得られる蒸気を流路8より凝縮器9に導く。
凝縮した液の一部は流路11より系外に抜き出し、残りは
流路10を通して蒸留塔2へ還流される。
原料供給段および反応器循環液供給段の位置は特に限定
されるものではないが供給する液の組成と蒸留塔内各段
で予想される液組成により適宜決定する。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を具体的に説明するが本発明は
実施例により限定されるものではない。
実施例、比較例中の%は重量%を示す。
実施例1 第1図に示した如き装置によりトリオキサンを製造し
た。
蒸留塔2としては内径30mmφのシーブトレイ40段を用い
た。反応器6には触媒として強酸性イオン交換樹脂を12
0mlを充填し反応器出の溶液を蒸留塔の塔頂部より25段
目に循環するようにした。反応槽入口部にホルムアルデ
ヒド濃度64.8%の水溶液を56.0g/hrの速度で供給し、蒸
発器4に於いてスチームで加熱した。このときの反応器
の循環液量は1.4L/hrであり定常運転時の蒸留塔底部の
液組成はホルムアルデヒド68.3%、トリオキサン2.7%
であった。一方、経路8より得られた蒸気は冷却器9で
凝縮させ、流路11より原料供給量に見合う分だけ系外へ
抜き出し、残りを流路10より塔内に還流した。安定運転
時の流路11からの抜き出し液のトリオキサン濃度は45.7
%であり、ホルムアルデヒドのトリオキサンへの転化率
は70.4%であった。また蒸留塔底の蒸発器を加熱するた
めに使用したスチームはトリオキサン1g当り5.9gであっ
た。これらの結果より以下に示す比較例1に対して大幅
な転化率とエネルギー使用量の向上が見られる。
比較例1 第1図において反応器出の経路7を蒸留塔2の塔底部へ
循環し、この循環液量を2.8L/hrとした。蒸留塔からの
留出蒸気量を実施例1と同量となるように蒸発器4で炊
きあげ、蒸留塔底部でのホルムアルデヒド濃度を実施例
1と同じになるように原料の供給量を調節した。上記以
外の条件を実施例1と同様にしトリオキサンの製造を行
った。定常運転時の蒸留塔底部の液組成はホルムアルデ
ヒド68.4%、トリオキサン3.2%であった。またこのと
きの原料供給量は50.9g/hrであった。流路11からの抜き
出し液のトリオキサン濃度は33.1%であった。
定常運転時のトリオキサンの転化率は51.1%であり、ま
た蒸留塔底の蒸発器を加熱するのに使用したスチームは
トリオキサン1g当り8.9gであった。
〔発明の効果〕
本発明においては、 1)生産性が高く、生産に要するエネルギーが少なくて
よい。
2)触媒濃度あるいは触媒量を低減できる。
3)固体酸触媒を用いた場合に反応槽での圧損が少な
い。
等の実用上有利な点が多い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1例を示すフローシートである。2は
蒸留塔、4は蒸発器、6は反応槽、9は凝縮器を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ホルムアルデヒド水溶液からトリオキサン
    を製造する方法において、蒸留塔に30重量%〜85重量%
    のホルムアルデヒド水溶液を供給し、蒸留塔下部または
    底部から抜きだした液を酸触媒の存在する反応槽へ導き
    反応槽から出てきたトリオキサンに富むホルムアルデヒ
    ド水溶液をトリオキサン蒸留塔中段部に循環することを
    特徴とするトリオキサンの製造方法。
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