JPS60224641A - Production of isoprene - Google Patents

Production of isoprene

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JPS60224641A
JPS60224641A JP59081588A JP8158884A JPS60224641A JP S60224641 A JPS60224641 A JP S60224641A JP 59081588 A JP59081588 A JP 59081588A JP 8158884 A JP8158884 A JP 8158884A JP S60224641 A JPS60224641 A JP S60224641A
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JP
Japan
Prior art keywords
formaldehyde
reaction
isobutylene
diisobutylene
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP59081588A
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Japanese (ja)
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Masaaki Sasamoto
笹本 公明
Kinichi Okumura
奥村 欽一
Kimiaki Tanaka
公章 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60224641A publication Critical patent/JPS60224641A/en
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    • 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
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce isoprene, in high yield and selectivity, by reacting an isobutylene source with a formaldehyde source in liquid phase in the presence of an acidic catalyst, water and diisobutylene. CONSTITUTION:Isoprene is produced by the liquid-phase reaction of an isobutylene source selected from isobutylene, t-butanol and alkyl t-butyl ethers with a formaldehyde source in the presence of an acidic catalyst and water, using <=10mol of isobutylene per 1mol of formaldehyde. In the above process, the reaction is carried out in the presence of diisobutylene. The amount of diisobutylene is preferably 0.5-50pts.wt. per 1pt.wt. of the stoichiometric amount of formaldehyde, and the diisobutylene produced as a by-product during the reaction is preferably recycled. The acidic catalyst is preferably phosphoric acid, phosphoric acid salt, heteropolyacid, organic acid or their salt to prevent the corrosion of the apparatus.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液相一段法によるイソプレンの製造法に関し、
さらに詳しくは、インブチレン源とホルムアルデヒド源
とをジイソブチレンの存在下に液相反応せしめることに
より高収率でイノプレンを製造する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing isoprene by a liquid phase one-step process,
More specifically, the present invention relates to a method for producing inoprene in high yield by subjecting an inbutylene source and a formaldehyde source to a liquid phase reaction in the presence of diisobutylene.

イソブチレン、第3級ブタノール(以下、TDAと略称
する)、メチルターシャリ−ブチルエーテル(以下、M
TBEと略称する)などの如きイソブチレン源と、ホル
ムアルデヒド、パラホルムアルデヒドなどの如きホルム
アルデヒド源とから酸性触媒の存在下に液相一段反応に
よってイソプレンを製造する方法は従来から公知である
Isobutylene, tertiary butanol (hereinafter abbreviated as TDA), methyl tert-butyl ether (hereinafter M
A method for producing isoprene from an isobutylene source such as TBE (abbreviated as TBE) and a formaldehyde source such as formaldehyde, paraformaldehyde, etc. by a liquid phase one-step reaction in the presence of an acidic catalyst is conventionally known.

またかかる一段法の具体例として反応を有機溶剤の存在
下に反応する方法(例えば特公昭49−10927号、
同49−10928号)、水と炭化水素系溶剤の共存下
に反応させる方法(特開昭57−130928号)など
も知られている。さらに水と種々の有機溶剤の存在下に
44−ジメチル−L3−ジオキサンの分解によりイソプ
レンを製造する方法(特公昭49−10925号)も公
知である。
A specific example of such a one-step method is a method in which the reaction is carried out in the presence of an organic solvent (for example, Japanese Patent Publication No. 49-10927,
49-10928) and a method of reacting in the coexistence of water and a hydrocarbon solvent (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-130928) are also known. Furthermore, a method for producing isoprene by decomposing 44-dimethyl-L3-dioxane in the presence of water and various organic solvents (Japanese Patent Publication No. 10925/1982) is also known.

しかしながら、いずれの方法もイソプレンの収率及び選
択率の面で必ずしも満足できるものではなかった。
However, neither method was necessarily satisfactory in terms of yield and selectivity of isoprene.

そこで本発明者らは従来技術に見られるこれらの欠点を
改良すべく鋭意検討を進めた結果、ジイソブチレンの存
在下に液相反応させることにより高選択率かつ高収率で
イソプレンが得られること、4IKイソプチレ/、イソ
プレンのオリゴマー化の抑制がなされ、イソブチレン基
準の選択率が大幅に向上することを見い出し、本発明を
完成するに到った。
Therefore, the present inventors conducted intensive studies to improve these drawbacks seen in the conventional technology, and as a result, they discovered that isoprene can be obtained with high selectivity and high yield by carrying out a liquid phase reaction in the presence of diisobutylene. , 4IK isoptile/isoprene is suppressed from oligomerization, and the selectivity based on isobutylene is significantly improved, and the present invention has been completed.

かくして本発明によれば、インブチレン、第3級ブタノ
ールおよびアルキルターシャリ−ブチルエーテルから選
ばれた少なくとも一つのイソブチレン源と、ホルムアル
デヒド源を酸性触媒および水の存在下に液相反応してイ
ソプレンを製造するに際し、反応系にジイソブチレンを
存在せしめることを特徴とするイソプレンの製造法が提
供されるO 本発明において反応原料として用いられるイソブチレン
源は、インブチレン、TBAまたはアルキルターシャリ
−ブチルエーテルであり、アルキルターシャリ−ブチル
エーテルの具体例としては、MTBEが例示される。こ
れらのイソブチレン源は単独で使用してもよい力瓢二穫
以上の混合物の形で使用することが好ましい。
Thus, according to the present invention, isoprene is produced by liquid-phase reaction of at least one isobutylene source selected from inbutylene, tertiary-butanol, and alkyl tertiary-butyl ether and a formaldehyde source in the presence of an acidic catalyst and water. Provided is a method for producing isoprene, characterized in that diisobutylene is present in the reaction system. A specific example of the alkyl tert-butyl ether is MTBE. These isobutylene sources may be used alone or preferably in the form of a mixture of two or more parts.

一方、用いられるホルムアルデヒド源は反応系内におい
てホルムアルデヒドを発生し得るものであればいずれで
もよく、その具体例として、メタノールの酸化によって
得られたホルムアルデヒドを含むガス、ホルムアルデヒ
ド水溶液、ホルムアルデヒドの重合物(例えば5バラホ
ルムアルデヒド、トリオキサン)、ホルムアルデヒドの
前駆体(例えばメチシール。44−ジメチル−L3−ジ
オキサン、グリコールホルマール)などが挙げられる。
On the other hand, the formaldehyde source used may be any source that can generate formaldehyde in the reaction system, and specific examples thereof include a formaldehyde-containing gas obtained by oxidizing methanol, an aqueous formaldehyde solution, and a formaldehyde polymer (e.g. For example, formaldehyde precursors (for example, methisil, 44-dimethyl-L3-dioxane, glycol formal), etc. may be mentioned.

またホルムアルデヒド水溶液にバラホルムアルデヒドを
溶解してホルムアルデヒド濃度を高めたものや、安定剤
としてメタノールを含むホルムアルデヒド水溶液であっ
ても同様に使用することができる、 なかでも取扱いの容易さ、入手の容易さ、反応系に水が
必要なことなどの見地からホルムアルデヒド水溶液が賞
月される。
In addition, formaldehyde in which rose formaldehyde is dissolved in an aqueous formaldehyde solution to increase the formaldehyde concentration, or an aqueous formaldehyde solution containing methanol as a stabilizer can be used in the same way. Formaldehyde aqueous solutions are preferred because of the need for water in the reaction system.

かかるイソブチレン源とホルムアルデヒド源の使用比率
は反応条件に応じて適宜選択されるが。
The ratio of the isobutylene source and formaldehyde source to be used is appropriately selected depending on the reaction conditions.

通常はホルムアルデヒド源から生じる理論量のホルムア
ルデヒド1モル当り、インブチレン源から生じる理論量
のイソブチレ/1モル以上、好ましくは2モル以上であ
り、イソブチレン源の使用量が少ない場合にはホルムア
ルデヒドの転化率が低下し、また副生物の生成も増加す
る傾向を示す。
Usually, the theoretical amount of isobutylene from the inbutylene source per mole of formaldehyde from the formaldehyde source is at least 1 mole, preferably at least 2 moles, and when the amount of isobutylene source used is small, the conversion rate of formaldehyde is There is also a tendency for the production of by-products to decrease and the production of by-products to increase.

一方、インブチレン源の使用量が過度に大きくなると未
反応インブチレン源の回収に要する経費が嵩むため、こ
の見地からホルムアルデヒド1モル当りイソブチレン2
0モル以下、好ましくは10モル以下とするのが適切で
あろう また反応で使用される酸性触媒は水が存在する反応条件
下で酸性を示す物質であればいずれでもよく、その具体
例として塩酸、硫酸、硝酸、リン酸 次亜リン酸、亜す
ン酸、タングステン酸、モリブデン酸、テルル酸、臭化
水素酸、クロルスルホ/酸、ケイタングステン酸、スズ
酸、次亜塩素酸などのごとき無機酸、ギ酸、シュウ酸、
コハク酸、クエン酸、フタル酸、パラトルエ/スルホン
酸、トリフルオロメタンスルホン酸、スルホン酸系イオ
ン交換樹脂などのごとき有機酸、カリ明パン、クロム明
パンなどのどとき複塩、硫酸アンモニウム、リン酸アン
モニウム、塩化アンチモンなどのごとき非金属無機強酸
塩、硫酸第二鉄、硫酸ニッケル、塩化スズ、ピロリン酸
第二銅、リン酸ホウ素、すyI!ジルコニウムなどのご
とき金属塩などがあげられる。なかでもリン酸、リン酸
塩などのごときリン化合物、ヘテロポリ酸、有機酸及び
それらの塩が装置の腐食防止の見地から賞月される。
On the other hand, if the amount of inbutylene source used becomes excessively large, the cost required to recover the unreacted inbutylene source will increase, so from this point of view, 2
The acidic catalyst used in the reaction may be any substance that exhibits acidity under the reaction conditions in the presence of water, and a specific example thereof is hydrochloric acid. Inorganic substances such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, sulfurous acid, tungstic acid, molybdic acid, telluric acid, hydrobromic acid, chlorosulfo/acid, silicotungstic acid, stannic acid, hypochlorous acid, etc. acid, formic acid, oxalic acid,
Organic acids such as succinic acid, citric acid, phthalic acid, paratoluene/sulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, sulfonic acid type ion exchange resins, dodoki double salts such as potassium light bread and chromium light bread, ammonium sulfate, ammonium phosphate, Non-metallic inorganic strong acid salts such as antimony chloride, ferric sulfate, nickel sulfate, tin chloride, cupric pyrophosphate, boron phosphate, SyI! Examples include metal salts such as zirconium. Among these, phosphorus compounds such as phosphoric acid and phosphates, heteropolyacids, organic acids, and their salts are prized for their ability to prevent corrosion of equipment.

これらの酸性触媒は通常単独で使用されるが、必要に応
じて二種以上の触媒を適宜併用することもできる。触媒
の使用量は触媒の種類や反応温度、反応時間などの条件
によって必ずしも一定ではないが、簡単な予備実験を行
うことにより適宜決定することができる。
These acidic catalysts are usually used alone, but two or more types of catalysts can be used in combination as necessary. The amount of catalyst to be used is not necessarily constant depending on conditions such as the type of catalyst, reaction temperature, and reaction time, but can be appropriately determined by conducting a simple preliminary experiment.

本発明における反応は水及びジイソブチレンの存在下に
行われる。水の使用量は適宜選択しうるが、通常ホルム
アルデヒド源から生じるホルムアルデヒド1重量部当り
0.5重量部以上、好ましくは1〜50重量部である。
The reaction in the present invention is carried out in the presence of water and diisobutylene. The amount of water used can be selected as appropriate, but is usually at least 0.5 parts by weight, preferably from 1 to 50 parts by weight, per 1 part by weight of formaldehyde produced from the formaldehyde source.

一方、ジイソブチレンの使用量はホルムアルデヒド源か
ら生ずるホルムアルデヒドの理論量1重量部に対して1
通常、01〜100重量部、好ましくは0.5〜50重
量部である。このジイソブチレンは系外から新たに導入
してもよいが、反応工程中で副生ずるジイソブチレンを
循環して用いることが好ましい。また必要に応じて水、
ジインブチレンに加えてアルコール、ケトンなどの極性
溶剤や脂肪族または芳香族系の炭化水素溶剤を共存させ
ることもできる。
On the other hand, the amount of diisobutylene used is 1 part by weight of the theoretical amount of formaldehyde generated from the formaldehyde source.
Usually, it is 01 to 100 parts by weight, preferably 0.5 to 50 parts by weight. Although this diisobutylene may be newly introduced from outside the system, it is preferable to circulate and use diisobutylene produced as a by-product during the reaction process. Also, water if necessary.
In addition to diynbutylene, a polar solvent such as alcohol or ketone, or an aliphatic or aromatic hydrocarbon solvent may also be present.

また反応温度は、通常、60〜230℃の範囲内で選択
されるが、温度条件を2段階に分けて実施することもで
きる。反応圧力は反応系が液相を形成するに必要な範囲
であればよ(、そのため使用する原料、溶剤、採用する
温度等の条件により必ずしも一定ではないが、通常10
〜150kg/dの範囲であり1反応時間は通常0.0
5〜5時間の範囲である。
Further, the reaction temperature is usually selected within the range of 60 to 230°C, but the reaction can also be carried out by dividing the temperature conditions into two stages. The reaction pressure may be within the range necessary for the reaction system to form a liquid phase (for this reason, it is not necessarily constant depending on conditions such as the raw materials, solvent, and temperature employed, but it is usually within the range of 10
~150 kg/d, and one reaction time is usually 0.0
It is in the range of 5 to 5 hours.

さらに本発明の実施形態としては、攪拌翼つき反応槽、
外部循環型反応器、充填型反応塔、回転円板基型反応塔
、多段塔型反応器、多管式反応器などのいずれの形式で
も、また回分、半回分、連続のいずれの操作方式でも採
用することができる。
Furthermore, as an embodiment of the present invention, a reaction tank with stirring blades,
Any type of reactor such as external circulation type reactor, packed type reaction tower, rotating disk base type reaction tower, multi-column type reactor, multi-tube type reactor, etc., and any type of operation such as batch, semi-batch, or continuous. Can be adopted.

本発明によれば、イソブチレン、イソプレンのオリゴマ
ー化の抑制がなされ、取り扱いの厄介なゲラニオーレ/
の生成を大幅に抑えることができる。同時にインプレン
を高収率で得ることができ、とくにインブチレン基準の
選択率を大幅に高めることができる。またホルムアルデ
ヒドが反応によってほとんど消費されるため反応液から
回収する必要がなく、かつ処理の困難な副生物の生成を
大幅に抑制することができる。さらにジイソブチレンの
共存によりイソブチレン、イソプレンなどの低沸点物の
反応器内でのガス化が大幅に減じ、熱エネルギーの消費
量を抑制することができ、加えて反応によって副生する
ジイソブチレンを有効に活用することができる。
According to the present invention, oligomerization of isobutylene and isoprene is suppressed, and geraniole/
The generation of can be significantly suppressed. At the same time, imprene can be obtained in high yield, and in particular, the selectivity based on inbutylene can be greatly increased. Furthermore, since most of the formaldehyde is consumed by the reaction, there is no need to recover it from the reaction solution, and the production of by-products that are difficult to treat can be significantly suppressed. Furthermore, the coexistence of diisobutylene greatly reduces the gasification of low-boiling substances such as isobutylene and isoprene in the reactor, reducing thermal energy consumption. It can be used for

次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

なお、実施例及び比較例中の部及びチはとくに断りのな
いかぎり重量基準である。
Note that parts and parts in Examples and Comparative Examples are based on weight unless otherwise specified.

実施例1 反応器として内径6目、長さ2mの蛇管状ステンレス管
を使用し、油浴に浸すことKより所定温度に維持される
。次いでこの反応器にホルムアルデヒド2.4チ、水6
6.3チ、TBA5,7チ、リン酸2s、s%からなる
水溶液及びイソブチレン及びジイソブチレンをそれぞれ
所定流量でポンプにより供給し、201v/cdGの圧
力下で連続的に反応を行った。反応器からの導出液は耐
圧製のガラス容器に捕集され、有機層に含まれるイソプ
レン及び水層に残る未反応ホルムアルデヒドをガスクロ
マトグラフィーによって分析した。また比較のためジイ
ソブチレンな供給しない場合についても同様にして実験
を行った。結果を表1に示す。
Example 1 A serpentine stainless steel tube with an inner diameter of 6 mm and a length of 2 m is used as a reactor, and is maintained at a predetermined temperature by immersing it in an oil bath. Next, 2.4 g of formaldehyde and 6 g of water were added to this reactor.
An aqueous solution consisting of 6.3% TBA, 5.7% TBA, 2s% phosphoric acid, and isobutylene and diisobutylene were each supplied at predetermined flow rates by pumps, and the reaction was continuously carried out under a pressure of 201v/cdG. The liquid discharged from the reactor was collected in a pressure-resistant glass container, and the isoprene contained in the organic layer and the unreacted formaldehyde remaining in the aqueous layer were analyzed by gas chromatography. For comparison, a similar experiment was conducted in the case where diisobutylene was not supplied. The results are shown in Table 1.

実施例2 反応器として内径6關、長さ9.1mの蛇管状ステンレ
ス管を使用し、その入口方向から7.1mの部分を12
0℃に維持し、残りの1.7mの部分を170”CK維
持した以外は実施例1に準じて反応を行った。その結果
を表2に示す、また比較例としてジイソプチレ/を供給
しない場合についても同様にして実験を行い、その結果
を表2に併記したり 比較例3 ジイソブチレンの代わりに他の有機溶剤を21017H
の割合で供給する以外は、実施例1の実験番号1−1に
準じて反応を行った。その結果を表3に示す。
Example 2 A serpentine stainless steel tube with an inner diameter of 6 mm and a length of 9.1 m was used as a reactor, and a 7.1 m section from the inlet direction was 12 mm long.
The reaction was carried out according to Example 1, except that the temperature was maintained at 0°C and the remaining 1.7 m section was maintained at 170"CK. The results are shown in Table 2, and as a comparative example, when diisoptylene/ was not supplied. An experiment was conducted in the same manner for
The reaction was carried out in accordance with Experiment No. 1-1 of Example 1, except for supplying at the ratio of . The results are shown in Table 3.

表3 この結果と実施例1の結果を比較することにより、有機
溶剤のなかでジイソブチレンの添加効果が特異的に優れ
ていることがわかる。
Table 3 By comparing these results with the results of Example 1, it can be seen that the effect of adding diisobutylene is uniquely superior among organic solvents.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 イソブチレン、第3級ブタノールおよびアルキルタ
ーシャリ−ブチルエーテルから選ばれた少なくとも一つ
のインブチレン源と、ホルムアルデヒド源を酸性触媒お
よび水の存在下に液相反応してインプレンを製造するに
際し、反応系にジインブチレンを存在せしめることを特
徴とするイソプレンの製造法。
1. When manufacturing imprene by carrying out a liquid phase reaction of at least one imbutylene source selected from isobutylene, tertiary butanol, and alkyl tertiary butyl ether and a formaldehyde source in the presence of an acidic catalyst and water, A method for producing isoprene, characterized by the presence of diynbutylene.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106278790A (en) * 2015-06-05 2017-01-04 中国科学院大连化学物理研究所 A kind of method preparing isoprene

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106278790A (en) * 2015-06-05 2017-01-04 中国科学院大连化学物理研究所 A kind of method preparing isoprene

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