JPH1087611A - ε−カプロラクタムの製法 - Google Patents

ε−カプロラクタムの製法

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JPH1087611A
JPH1087611A JP8241911A JP24191196A JPH1087611A JP H1087611 A JPH1087611 A JP H1087611A JP 8241911 A JP8241911 A JP 8241911A JP 24191196 A JP24191196 A JP 24191196A JP H1087611 A JPH1087611 A JP H1087611A
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JP
Japan
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caprolactam
cyclohexanone oxime
zeolite
reaction
catalyst
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JP8241911A
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English (en)
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Takashi Tatsumi
敬 辰巳
Renkin Tai
連欣 戴
Tokuo Matsuzaki
徳雄 松崎
Tsunemi Sugimoto
常実 杉本
Hiroyuki Fukushima
博之 福嶋
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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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

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  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、シクロヘキサノンオキシムからε
−カプロラクタムを気相反応で製造する方法において、
製造が容易で安価であり(即ち、Si/Al原子比が小
さく)、しかも構造上の問題のない(即ち、触媒寿命の
短くなる子が懸念されない)結晶性メタロシリケートを
用いて、高転化率及び高選択率でかつ転化率の低下を抑
えて(即ち、触媒の寿命を向上させて)、ε−カプロラ
クタムを製造できる方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明の課題は、シクロヘキサノンオキ
シムを、炭素数7以上の脂肪族アルコールの存在下で、
Si/Al原子比が100より小さいZSM−5型ゼオ
ライトや、モルデナイト型ゼオライトや、Y型ゼオライ
トと気相接触させることを特徴とするε−カプロラクタ
ムの製法によって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ナイロン原料とし
て非常に有用なε−カプロラクタムを、シクロヘキサノ
ンオキシムから気相反応により製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シクロヘキサノンオキシムから気相反応
(気相ベックマン転位反応)によりε−カプロラクタム
を製造する方法として、シクロヘキサノンオキシムを気
相でゼオライト系触媒と接触させる方法が知られてい
る。(特開昭57−139062号公報、特開昭62−
123167号公報)。これらの方法においては、ZS
M系ゼオライトやシリカライト系ゼオライトなどがゼオ
ライト系触媒として使用されているが、触媒活性及び選
択性が満足できるものではなく、数時間の反応で実質的
な触媒活性の低下も起こる。
【0003】このため、酸化ケイ素含有触媒、特に結晶
性メタロシリケート、特にペンタシル型結晶性メタロシ
リケートを用いて気相反応条件下にシクロヘキサノンオ
キシムからε−カプロラクタムを製造するに際し、反応
系に炭素数6以下の低級アルコールを共存させることに
よって、高選択率でしかも触媒の寿命を向上させて、ε
−カプロラクタムを製造する方法が開示されている(特
開平2−275850号公報)。
【0004】しかしながら、この方法では、結晶性メタ
ロシリケートとしてSi/Me原子比の大きいものが好
ましく、Si/Me原子比が小さくなると(例えば、S
i/Al原子比が50のペンタシル型結晶性メタロシリ
ケートの場合など)、シクロヘキサノンオキシムの転化
率が著しく低くなり、ε−カプロラクタムの選択率も低
下する傾向にある。また、この方法では、低級アルコー
ルとして炭素数6以下の低級アルコールが使用されてい
るが、実際に選択率及び触媒寿命の向上に効果を示して
いるものは炭素数が3以下の低級アルコールであり、炭
素数6の1−ヘキサノールでは、シクロヘキサノンオキ
シムの転化率が著しく低くなり、その低下割合も大き
く、かつε−カプロラクタムの選択率も高いものではな
い。
【0005】Si/Me原子比が大きい結晶性メタロシ
リケートを製造するには、Si源として不純物含量の低
い高純度の原料を用いることが必要になり、更に製造の
過程においてもSi源以外からの不純物の混入を防がな
ければならない。このため、Si/Me原子比が大きい
結晶性メタロシリケートは工業的な生産が簡単ではな
く、製造コストも高くなるという問題がある。
【0006】その他、Si/Me原子比の大きくないゼ
オライトとしてβ型ゼオライトも知られているが、β型
ゼオライトはその構造に起因する積層欠陥等を多く含ん
だ結晶であるため、長時間の反応により、欠陥部分から
結晶構造が壊れて、触媒寿命が短くなることが懸念され
る。
【0007】このような状況から、シクロヘキサノンオ
キシムからε−カプロラクタムを気相反応で製造する方
法において、製造が容易で安価であり(即ち、Si/M
e原子比の小さい)、しかも構造的に問題のない(即
ち、触媒寿命の短くなることが懸念されない)結晶性メ
タロシリケートを用いて、高転化率及び高選択率でかつ
転化率の低下を抑えて(即ち、触媒の寿命を向上させ
て)、ε−カプロラクタムを製造する方法が望まれてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、シクロヘキ
サノンオキシムからε−カプロラクタムを気相反応で製
造する方法において、製造が容易で安価であり(即ち、
Si/Me原子比が小さく)、しかも構造的に問題のな
い(即ち、触媒寿命の短くなることが懸念されない)結
晶性メタロシリケートを用いて、高転化率及び高選択率
でかつ転化率の低下を抑えて(即ち、触媒の寿命を向上
させて)、ε−カプロラクタムを製造できる方法を提供
することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、シクロヘ
キサノンオキシムからε−カプロラクタムを気相接触反
応で製造する方法について鋭意検討した結果、意外に
も、Si/Al原子比が100より小さいZSM−5型
ゼオライトや、モルデナイト型ゼオライトや、Y型ゼオ
ライトを触媒として使用し、炭素数7以上の脂肪族アル
コールの存在下で反応を行うことによって、高転化率及
び高選択率でかつ転化率の低下を抑えて(即ち、触媒の
寿命を向上させて)、ε−カプロラクタムを製造できる
ことを見いだした。即ち、本発明の課題は、シクロヘキ
サノンオキシムを、炭素数7以上の脂肪族アルコールの
存在下で、Si/Al原子比が100より小さいZSM
−5型ゼオライトや、モルデナイト型ゼオライトや、Y
型ゼオライトと気相接触させることを特徴とするε−カ
プロラクタムの製法によって達成される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳しく説明する。
本発明では、Si/Al原子比が100より小さいZS
M−5型ゼオライト、好ましくはSi/Al原子比が1
〜100、更に好ましくは1〜50のZSM−5型ゼオ
ライトが触媒として使用される。本発明では、また、モ
ルデナイト型ゼオライトや、Y型ゼオライトが触媒とし
て使用される。これらのゼオライトのSi/Al原子比
は50以下、好ましくは1〜50、更に好ましくは1〜
30である。
【0011】前記のZSM−5型ゼオライトは、例え
ば、Si源、Al源、結晶化調整剤としての有機アンモ
ニウム塩を混合し、適当な塩基又は酸でpHを調整した
後、水熱合成することによって製造される。水熱合成後
のゼオライトには有機アンモニウム塩や、Na+ 、K+
等の金属カチオンが含まれるので、このゼオライトを、
空気中で焼成して有機アンモニウム塩を分解・除去した
後に、硝酸アンモニウム水又は希塩酸等でイオン交換
し、次いで焼成することによって、Na+ 、K+ 等を除
いてH+ 型に変換して使用することが好ましい。
【0012】なお、前記のSi源としては、ケイ酸エチ
ル、ケイ酸ソーダ、コロイダルシリカ等が用いられ、A
l源としては、アルミン酸ソーダ、コロイダルアルミ等
が用いられるが、特に限定されるものではない。また、
有機アンモニウム塩としては、テトラプロピルアンモニ
ウムクロライド、テトラプロピルアンモニウムブロマイ
ド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキサイドなどが
用いられる。
【0013】モルデナイト型ゼオライト及びY型ゼオラ
イトは、例えば、Si源、Al源、及びアルカリ源を適
当な割合で混合して水熱合成することによって製造され
る。水熱合成後のゼオライトには有機アンモニウム塩
や、Na+ 、K+ 等の金属カチオンが含まれるので、こ
のゼオライトを、空気中で焼成して有機アンモニウム塩
を分解・除去した後に、硝酸アンモニウム水又は希塩酸
等でイオン交換し、次いで焼成することによって、Na
+ 、K+ 等を除いてH+ 型に変換して使用することが好
ましい。
【0014】なお、前記のSi源としては、ケイ酸エチ
ル、ケイ酸ソーダ、コロイダルシリカ等が用いられ、A
l源としては、アルミン酸ソーダ、コロイダルアルミ等
が用いられるが、特に限定されるものではない。また、
アルカリ源としては、水酸化ナトリウム等の無機塩基、
ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジル
トリメチルアンモニウムクロライド、トリブチルアミ
ン、ネオペンチルアミン等の有機塩基が用いられる。
【0015】前記のZSM−5型ゼオライト、モルデナ
イト型ゼオライト及びY型ゼオライトのサイズは、粉末
であっても、粉砕したものであっても、一定の大きさに
成型したものであっても、固定床又は流動床で使用でき
る範囲であれば特に限定されない。
【0016】次に、気相反応によりε−カプロラクタム
を製造する方法について説明する。反応は、前記ゼオラ
イトを充填した通常の固定床又は流動床の反応器に、脂
肪族アルコールを供給しながら、原料気化器で気化させ
たシクロヘキサノンオキシムを、重量空間速度(WHS
V)0.01〜100hr-1、好ましくは1〜10hr
-1で供給することによって行われる。このとき、反応温
度は200〜500℃、特に300〜400℃であるこ
とが好ましく、脂肪族アルコールはシクロヘキサノンオ
キシムに対して0.01〜100重量倍、特に0.1〜
10重量倍供給されることが好ましい。
【0017】シクロヘキサノンオキシムと脂肪族アルコ
ールは、それぞれ単独で原料気化器に導入されるか、又
は両者の混合物として原料気化器に導入される。シクロ
ヘキサノンオキシムと脂肪族アルコールが混合物として
導入される場合は、両者の割合を調節するために、反応
に影響しない有機溶媒(ベンゼン、トルエン等の非極性
芳香族炭化水素など)で混合物を更に希釈して導入する
ことができる。気化したシクロヘキサノンオキシムと脂
肪族アルコールは、通常、反応に不活性なキャリアーガ
スと共に反応器に導入される。キャリアーガスとして
は、N2、He、Ar、CO2 、H2 などが挙げられ
る。キャリアーガスの量は、シクロヘキサノンオキシム
と脂肪族アルコールが前記の重量空間速度(WHSV)
の範囲内で供給されるならば特に制限されるものではな
い。
【0018】前記の脂肪族アルコールとしては、1−ヘ
プタノール、1−オクタノール、1−ナナノール、1−
ドデカノール等の炭素数7以上の脂肪族アルコール、好
ましくは炭素数7〜10の脂肪族アルコールが挙げられ
る。これらの脂肪族アルコールの中では、炭素数8の1
−オクタノールが好ましい。
【0019】生成したε−カプロラクタムは、反応器か
ら導出された反応ガスを冷却・凝縮させた後、蒸留ある
いは再結晶等により、脂肪族アルコールや未反応原料及
び副生物と分離されて回収される。そして、脂肪族アル
コールは回収されて反応系に循環・供給される。
【0020】
【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を具
体的に説明する。 実施例1 長さ50cm、内径1.0cmの石英製反応管に、Si
/Al原子比が8.5のZSM−5型ゼオライト(東ソ
ー製)を14〜20メッシュに破砕したもの1ml
(0.42g)を充填し、N2 気流中、400℃で30
分加熱した。次いで、常圧下、N2 (20ml/mi
n)と共に、シクロヘキサノンオキシムを8.8モル%
含有する1−オクタノールを気化器を通して供給し〔シ
クロヘキサノンオキシム:1−オクタノール:N2 (モ
ル比)=1:8:23〕、350℃で反応させた。な
お、シクロヘキサノンオキシムはWHSV=0.62h
-1で供給した。反応管から導出された反応ガスを氷冷
し、得られた凝縮物を1時間ごとにガスクロマトグラフ
ィーにより分析した。その結果、反応8時間目でも、シ
クロヘキサノンオキシムの転化率は67.2モル%で、
ε−カプロラクタムの選択率(生成物中の割合)は9
5.8モル%であった。結果を表1に示す。
【0021】比較例1 1−オクタノールをメタノールに代えたほかは、実施例
1と同様に反応と分析を行った。その結果、反応8時間
目で、シクロヘキサノンオキシムの転化率は42.6モ
ル%で反応開始から著しく低下し、ε−カプロラクタム
の選択率(生成物中の割合)は90.0モル%であっ
た。結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】実施例2 ZSM−5型ゼオライトをSi/Al原子比が9.2の
モルデナイト型ゼオライト(東ソー製)を14〜20メ
ッシュに破砕したもの1ml(0.42g)に代えたほ
かは、と同様に反応と分析を行った。その結果、反応8
時間目でも、シクロヘキサノンオキシムの転化率は7
4.7モル%で、ε−カプロラクタムの選択率(生成物
中の割合)は95.6モル%であった。結果を表2に示
す。
【0024】比較例2 1−オクタノールをメタノールに代えたほかは、実施例
2と同様に反応と分析を行った。その結果、反応8時間
目で、シクロヘキサノンオキシムの転化率は47.0モ
ル%で反応開始から著しく低下し、ε−カプロラクタム
の選択率(生成物中の割合)は85.8モル%であっ
た。結果を表2に示す。
【0025】
【表2】
【0026】実施例3 ZSM−5型ゼオライトをSi/Al原子比が30のY
型ゼオライト(NEケムキャット製)を14〜20メッ
シュに破砕したもの1ml(0.42g)に代えたほか
は、と同様に反応と分析を行った。その結果、反応6時
間目でも、シクロヘキサノンオキシムの転化率は97.
1モル%で、ε−カプロラクタムの選択率(生成物中の
割合)は97.2モル%であった。結果を表3に示す。
【0027】比較例3 1−オクタノールをメタノールに代えたほかは、実施例
3と同様に反応と分析を行った。その結果、反応6時間
目で、シクロヘキサノンオキシムの転化率は81.6モ
ル%で反応開始から著しく低下し、ε−カプロラクタム
の選択率(生成物中の割合)は85.5モル%であっ
た。結果を表3に示す。
【0028】
【表3】
【0029】
【発明の効果】本発明により、シクロヘキサノンオキシ
ムからε−カプロラクタムを気相反応で製造する方法に
おいて、製造が容易で安価であり(即ち、Si/Me原
子比が小さく)、しかも構造的に問題のない結晶性メタ
ロシリケートを用いて、高転化率及び高選択率でかつ転
化率の低下を抑えて(即ち、触媒の寿命を向上させ
て)、ε−カプロラクタムを製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 常実 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社宇部研究所内 (72)発明者 福嶋 博之 山口県宇部市大字小串1978番地の5 宇部 興産株式会社宇部研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロヘキサノンオキシムを、炭素数7
    以上の脂肪族アルコールの存在下で、Si/Al原子比
    が100より小さいZSM−5型ゼオライトと気相接触
    させることを特徴とするε−カプロラクタムの製法。
  2. 【請求項2】 シクロヘキサノンオキシムを、炭素数7
    以上の脂肪族アルコールの存在下で、モルデナイト型ゼ
    オライトと気相接触させることを特徴とするε−カプロ
    ラクタムの製法。
  3. 【請求項3】 シクロヘキサノンオキシムを、炭素数7
    以上の脂肪族アルコールの存在下で、Y型ゼオライトと
    気相接触させることを特徴とするε−カプロラクタムの
    製法。
  4. 【請求項4】 脂肪族アルコールが炭素数7〜10の脂
    肪族アルコールであることを特徴とする請求項1、2、
    3又は4記載のε−カプロラクタムの製法。
JP8241911A 1996-09-12 1996-09-12 ε−カプロラクタムの製法 Pending JPH1087611A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894163B2 (en) 2001-02-14 2005-05-17 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Process for preparation of epsilon-caprolactam

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894163B2 (en) 2001-02-14 2005-05-17 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Process for preparation of epsilon-caprolactam
EP1741699A2 (en) 2001-02-14 2007-01-10 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Method for producing E-caprolactam
JP2009114219A (ja) * 2001-02-14 2009-05-28 Asahi Kasei Chemicals Corp ε−カプロラクタムの製造方法

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