JPWO2018021271A1 - プロピレンオキサイドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]下記の(1)〜(4)の工程を含むプロピレンオキサイドの製造方法。
(1)酸化工程: クメンと、酸素を含有するガスとを接触させ、クメンと、上記ガス中の酸素とを反応させることにより、クメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を得る工程
(2)蒸留工程: 上記酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を蒸留することにより、クメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、留出物とに分離する工程であって、
蒸留される上記反応混合物の流量(F)に対する留出物の流量(D)の比(D/F)が0.037以上0.13以下となる条件で、上記反応混合物を連続的に蒸留する工程
(ただし、上記反応混合物の流量は、単位時間あたりに蒸留される反応混合物の重量であり、上記留出物の流量は、単位時間あたりに留出する留出物の重量である。)
(3)エポキシ化工程: 触媒の存在下、上記蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを1以上の反応器内で接触させ、プロピレンと、上記濃縮液中のクメンハイドロパーオキサイドとを反応させることにより、プロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を得る工程であって、
上記1以上の反応器のうちの最終の反応器の出口温度を115℃以上140℃未満とする工程
(4)分離工程: 上記エポキシ化工程で得たプロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を蒸留することにより、粗プロピレンオキサイドを分離する工程
[2]上記エポキシ化工程において、プロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物がギ酸メチルを含有し、かつ該反応混合物中のギ酸メチルの濃度が、当該反応混合物中のプロピレンオキサイドの重量に対して10重量ppm以上30重量ppm未満である[1]に記載のプロピレンオキサイドの製造方法。
[3]上記エポキシ化工程において、触媒がチタン含有ケイ素酸化物からなる[1]または[2]に記載のプロピレンオキサイドの製造方法。
本発明に係るプロピレンオキサイドの製造方法は、以下に詳細を示す、(1)酸化工程、(2)蒸留工程、(3)エポキシ化工程、および、(4)分離工程を含む。
酸化工程は、クメンと、酸素を含有するガスとを接触させ、クメンと、前記ガス中の酸素とを反応させることにより、クメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を得る工程である。
酸化工程からの水溶液の回収は、酸化工程で生じた液相を油相と水相とに分離し、該水相を回収することにより行うことができる。酸化反応温度は、通常50〜200℃であり、好ましくは60〜180℃であり、より好ましくは70〜150℃である。反応圧力は、通常大気圧から5000kPa−Gの間であり、好ましくは10〜2000kPa−Gであり、より好ましくは20〜1000kPa−Gである。
上記アルカリ化合物の水溶液としては、NaOH、KOHのようなアルカリ金属化合物や、Mg(OH)2、Ca(OH)2のようなアルカリ土類金属化合物、Na2CO3、NaHCO3のようなアルカリ金属炭酸塩、アンモニア、(NH4)2CO3、アルカリ金属炭酸アンモニウム塩等を水に溶解させて調製した水溶液が通常用いられる。使用したアルカリ化合物は、下記蒸留工程の蒸留前に除去することが好ましく、通常水を添加して洗浄することにより除去される。下記蒸留工程に供されるクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物中のアルカリ化合物の濃度は、クメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物100重量%あたり、アルカリ金属として1000重量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは500重量ppm以下である。
蒸留工程は、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を蒸留することにより、クメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、留出物とに分離する工程であって、上記蒸留される上記反応混合物の流量(F)に対する留出物の流量(D)の比(D/F)が0.037以上0.13以下となる条件にて連続的に上記反応混合物を蒸留する工程である。ただし、反応混合物の流量(F)は、単位時間あたりに蒸留される反応混合物の重量であり、留出物の流量(D)は、単位時間あたりに留出する留出物の重量である。なお、流量(F)と流量(D)との間で、単位時間の長さと、重量の単位とは同じである。
上記のようにして調整した留出物の流量(D)と、蒸留される反応混合物の流量(F)とを調整することにより、D/Fを調整することができる。
エポキシ化工程は、触媒の存在下、蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを1以上の反応器内で接触させ、プロピレンと、上記濃縮液中のクメンハイドロパーオキサイドとを反応させることにより、プロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を得る工程であって、上記1以上の反応器のうちの最終の反応器の出口温度を115℃以上140℃未満とする工程である。
なお、最終の反応器の出口付近における、プロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物の温度は、熱交換器や温度調節器による当該反応混合物の加熱または冷却を行わない状態で測定される。
分離工程は、上記エポキシ化工程で得たプロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を蒸留することにより、粗プロピレンオキサイドを分離する工程である。
本発明のプロピレンオキサイドの製造方法の一形態では、必要に応じて、以下に記すクメン変換工程やクメン回収工程をさらに備えていてもよい。
クメン変換工程は、(4)分離工程で得たクミルアルコールを含有する上記残留混合物中のクミルアルコールをクメンに変換し、クメンを含有する反応混合物を得る工程である。
一つの態様において、クメン変換工程は、触媒の存在下、分離工程で得たクミルアルコールを含有する上記残留混合物中のクミルアルコールを脱水してα−メチルスチレンを含有する混合物を得る工程(以下、”脱水工程”という)と、触媒の存在下、脱水工程で得たα−メチルスチレンを含有する上記混合物と水素とを接触させて、上記混合物中のα−メチルスチレンと水素とを反応させることにより、クメンを含有する反応混合物を得る工程(以下、”水添工程”という)とを含む。
クメン回収工程は、水素化工程で得たクメンを含有する反応混合物を蒸留することにより、蒸留する前よりも高純度のクメンを含有する回収混合物を得る工程である。ここで得られたクメンを含有する回収混合物は、上記した酸化工程の原料として酸化工程へリサイクルすることができる。
本明細書記載の方法に従って、酸化工程、蒸留工程、エポキシ化工程およびプロピレンオキサイド分離工程を実施し、プロピレンオキサイドの製造を行った。
次に、エポキシ化工程において、日本国特許第3797107号公報の実施例1に記載の方法で製造したチタン含有ケイ素酸化物からなる触媒の存在下、蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を130℃とする条件で反応器内で接触させることにより、プロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を得た。最終の反応器の入口温度は、最終の反応器の入口の上流側に接続された熱交換器により調整した。このときの最終の反応器の出口温度は130℃であった。次に、分離工程において、エポキシ化工程で得たプロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を蒸留することにより、粗プロピレンオキサイドを分離した。分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して25ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.062である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において、蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を130℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は131℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して26重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.084である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において、蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を135℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は136℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して27重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.099である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を132℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は133℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して19重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.11である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を104℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は119℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して13重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.13である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を109℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は120℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して24重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.033である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を121℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は136℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して147重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.035である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を114℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は132℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して140重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.063である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を129℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は141℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して123重量ppmであった。
蒸留工程において、酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を、D/Fが0.073である条件で蒸留し、かつエポキシ化工程において蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを、最終の反応器の入口温度を135℃とする条件で反応器内で接触させる以外は実施例1と同様にプロピレンオキサイドの製造を実施した。このときの最終の反応器の出口温度は142℃であった。分離工程において、分離した粗プロピレンオキサイド中のギ酸メチル濃度は、ガスクロマトグラフィー分析によりプロピレンオキサイド100重量%に対して127重量ppmであった。
Claims (3)
- 下記の(1)〜(4)の工程を含むプロピレンオキサイドの製造方法。
(1)酸化工程: クメンと、酸素を含有するガスとを接触させ、クメンと、上記ガス中の酸素とを反応させることにより、クメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を得る工程
(2)蒸留工程: 上記酸化工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する反応混合物を蒸留することにより、クメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、留出物とに分離する工程であって、
蒸留される上記反応混合物の流量(F)に対する留出物の流量(D)の比(D/F)が0.037以上0.13以下となる条件で、上記反応混合物を連続的に蒸留する工程
(ただし、上記反応混合物の流量は、単位時間あたりに蒸留される反応混合物の重量であり、上記留出物の流量は、単位時間あたりに留出する留出物の重量である。)
(3)エポキシ化工程: 触媒の存在下、上記蒸留工程で得たクメンハイドロパーオキサイドを含有する濃縮液と、プロピレンとを1以上の反応器内で接触させ、プロピレンと、上記濃縮液中のクメンハイドロパーオキサイドとを反応させることにより、プロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を得る工程であって、
上記1以上の反応器のうちの最終の反応器の出口温度を115℃以上140℃未満とする工程
(4)分離工程: 上記エポキシ化工程で得たプロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物を蒸留することにより、粗プロピレンオキサイドを分離する工程 - 上記エポキシ化工程において、プロピレンオキサイドとクミルアルコールとを含有する反応混合物がギ酸メチルを含有し、かつ該反応混合物中のギ酸メチルの濃度が、当該反応混合物中のプロピレンオキサイドの重量に対して10重量ppm以上30重量ppm未満である請求項1に記載のプロピレンオキサイドの製造方法。
- 上記エポキシ化工程において、触媒がチタン含有ケイ素酸化物からなる請求項1または2に記載のプロピレンオキサイドの製造方法。
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