KR20080078601A - 1-메톡시-2-프로판올의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

높은 프로필렌옥시드의 전환율과 높은 1-메톡시-2-프로판올의 선택률을 나타내고, 부생성물의 함량이 감소 가능한 1-메톡시-2-프로판올의 제조 방법을 제공한다. 3급 아민의 존재 하에서, 메탄올과 프로필렌옥시드를 90 내지 110℃에서 반응시켜 반응조액을 얻는 반응 공정과, 반응조액을 증류하는 증류 공정을 거쳐서, 1-메톡시-2-프로판올을 제조한다. 이 방법에서는, 전열 매체를 유통 가능한 나선상의 관으로 구성된 온도 제어 유닛을 내부에 구비한 탑형 반응기에 메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민을 연속적으로 공급하고, 얻어지는 반응조액을, 연속적으로 규칙 충전물을 충전한 충전탑에서 증류하여 1-메톡시-2-프로판올을 제조한다.
프로필렌옥시드, 전환율, 3급 아민, 증류탑, 규칙 충전물, 온도 제어 유닛

Description

1-메톡시-2-프로판올의 제조 방법{PROCESS FOR PRODUCING 1-METHOXY-2-PROPANOL}
본 발명은 1-메톡시-2-프로판올의 제조 방법에 관한 것으로, 프로필렌옥시드의 전환율이 높고, 또한 높은 선택률로 1-메톡시-2-프로판올을 제조하는 방법에 관한 것이다.
1-알콕시-2-프로판올은, 다른 글리콜에테르류와 마찬가지로, 도료나 잉크의 수지 용제를 비롯하여, 브레이크유, 직물이나 가죽 제품의 염색 커플링제 등에도 사용되어, 소위 범용 용제와는 다른 시장성을 갖는 유용한 공업 용품이다.
1-알콕시-2-프로판올을 제조하는 관용의 방법으로서, 촉매 존재 하에서, 알코올과 프로필렌옥시드를 반응시켜 제조하는 방법이 알려져 있지만, 부생성물로서, 2-알콕시-1-프로판올 및 디프로필렌글리콜모노알킬에테르 등의 높은 비점을 나타내는 화합물이 생성되는 경우가 많다. 예를 들면, 알코올이 메탄올인 경우, 1-메톡시-2-프로판올과 부생성물을 분리하고 부생성물의 함량을 감소시키기 위해 증류하는 경우가 있지만, 1-메톡시-2-프로판올과 2-메톡시-1-프로판올은 비점이 유사하여 양자를 완전히 분리하기가 어렵다. 예를 들면, 공업 제품으로서 이용되고 있는 1- 메톡시-2-프로판올 내에는 약 300ppm의 2-메톡시-1-프로판올이 혼입되어 있는 것이 알려져 있다. 2-메톡시-1-프로판올은 강한 독성(생식 독성 등)을 갖는 것이 알려져 있어, 공업적으로 사용되는 제품에 있어서는 가능한 한 2-메톡시-1-프로판올의 함량을 낮추는 것이 중요한 과제이다.
일본 특허 공개 (소)56-15229호 공보(특허 문헌 1)에는, 3급 아민의 존재 하에, 프로필렌옥시드에 대한 알코올의 몰비를 약 2 이상으로 하고, 저급 1가 알코올을 프로필렌옥시드와 반응시켜, 1-알콕시-2-프로판올을 제조하는 방법이 기재되어 있다.
이 제조 방법에 있어서, 메탄올과 프로필렌옥시드를 3급 아민의 존재 하에 반응시키면, 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있다. 이 방법에서는, 1-메톡시-2-프로판올과 부생성물(2-메톡시-1-프로판올 등의 고비점을 나타내는 화합물 등)을 분리하고 부생성물(특히, 2-메톡시-1-프로판올)의 함량을 감소시키기 위해서 증류하고 있지만, 상기한 바와 같이, 1-메톡시-2-프로판올과 2-메톡시-1-프로판올은 비점이 유사하기 때문에, 증류에 의해 효율적으로 분리하기가 어렵다. 또한, 환류비를 크게 하거나, 증류탑의 높이를 높게 함으로써 증류의 효율을 향상시킬 수도 있지만, 비용이 높아, 실용적이지 않다.
그 때문에, 관용되는 증류 조작이 가능하고 또한 1-메톡시-2-프로판올과 부생성물을 효율적으로 분리하기 위해서, 다른 접근이 필요하게 된다. 다른 접근으로서는, 예를 들면, 프로필렌옥시드의 전환율 및 1-메톡시-2-프로판올의 선택률을 향상시켜서, 미리 부생성물의 함량을 감소시켜 증류하는 방법 등이 유효하다고 생 각된다. 특허 문헌 1에는, 메탄올과 프로필렌옥시드를 80℃ 이하에서 반응시켜 증류하면, 프로필렌옥시드의 전환율 93.2 내지 98.8％로, 또한, 92.9 내지 96.5％의 선택률로 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 (평)7-206744호 공보(특허 문헌 2)에는, 산화알킬렌과 알코올로부터 글리콜에테르를 제조하는 방법에 있어서, 3차 아민의 존재 하에서, 메탄올과 산화프로필렌을 80℃, 100℃, 120℃에서 반응시키면, 프로필렌옥시드의 전환율 97 내지 100％로, 또한, 94 내지 95％의 선택률로 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 문헌의 방법으로도, 선택률은 충분하지 않다.
상기한 바와 같이, 공업 용품으로서 1-메톡시-2-프로판올이 범용되고 있음과 동시에, 2-메톡시-1-프로판올이 매우 강한 독성을 갖는 점에서, 부생성물(특히, 2-메톡시-1-프로판올)의 함량의 추가적인 감소화, 환언하면, 프로필렌옥시드의 전환율 및 1-메톡시-2-프로판올의 선택률의 현격한 향상이 필요하다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (소)56-15229호 공보(특허 청구의 범위, 실시예)
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 (평)7-206744호 공보(특허 청구의 범위, 실시예)
따라서, 본 발명의 목적은 높은 전환율 및 높은 선택률로 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 유독한 부생성물의 함량이 감소된 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 공업적인 규모이어도 저비용으로 효율적으로 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 메탄올과 프로필렌옥시드를 특정한 온도에서 반응시켜 증류하면 1-메톡시-2-프로판올을 선택적으로 제조할 수가 있어, 유독한 부생성물의 함량이 감소된 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 방법에서는, 3급 아민의 존재 하에서 메탄올과 프로필렌옥시드를 90 내지 110℃에서 반응시켜 반응조액을 얻는 반응 공정과, 반응조액을 증류하는 증류 공정을 거쳐서, 1-메톡시-2-프로판올을 제조한다.
이 방법에 있어서, 메탄올과 프로필렌옥시드를, 프로필렌옥시드에 대하여 메탄올이 2 내지 10배몰 정도의 비율이 되도록 하여 반응시킬 수도 있다. 또한, 3급 아민을, 메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민의 합계에 대하여 0.1 내지 10중량％ 정도의 비율로 이용할 수도 있다.
또한, 이 방법에 있어서, 탑형 반응기를 이용할 수도 있고, 이 탑형 반응기는 전열 매체를 유통시킬 수 있는 나선상의 관으로 구성된 온도 제어 유닛을 내부에 구비하고 있을 수도 있다. 본 발명의 방법에서는, 상기 반응기에 메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민을 연속적으로 공급하고, 반응기로부터의 반응조액을 연속적으로 증류할 수도 있다. 또한, 복수의 반응기가 직렬로 배설될 수도 있다. 또한, 반응 공정에서 얻어지는 반응조액을, 규칙 충전물(structured packing)을 충전한 충전탑에서 증류할 수도 있다.
본 발명에서는, 3급 아민의 존재 하에서 메탄올과 프로필렌옥시드를 특정한 온도에서 반응시키기 때문에, 프로필렌옥시드의 전환율 및 1-메톡시-2-프로판올의 선택률을 향상시킬 수 있고, 강한 독성을 갖는 부생성물의 함량을 감소시켜서 1-메톡시-2-프로판올을 선택적으로 제조할 수 있다. 또한, 고비점의 부생성물(2-메톡시-1-프로판올 및 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등)의 생성을 억제할 수 있기 때문에, 관용되면서 온화한 조건 하에서의 증류 조작에서 효율적으로 1-메톡시-2-프로판올과 부생성물을 분리할 수 있다. 그 때문에, 공업적인 규모이어도, 저비용으로 효율적으로 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있다.
본 발명에서는, 3급 아민의 존재 하에서 메탄올과 프로필렌옥시드를 소정의 온도에서 반응시켜 반응조액을 얻는 반응 공정과, 반응조액을 증류하는 증류 공정을 거쳐서, 1-메톡시-2-프로판올을 제조한다.
[반응 공정]
반응 공정의 반응기는 통상 이용되는 반응기일 수 있고, 예를 들면, 탑형, 조형, 관형 등을 들 수 있다. 또한, 연속 조작이 가능한 연속식의 반응기일 수도 있고, 회분 조작(또는 반회분 조작)이 가능한 회분식의 반응기일 수도 있다. 또한, 사용하는 반응기는 반응에 따른 온도 변화를 완화하여 원하는 반응 온도를 유지하는 데 유용한 온도 제어 유닛을 구비하는 것이 바람직하다. 온도 제어 유닛으로서는, 예를 들면, 전열 매체(예를 들면, 물, 수증기, 오일 등)를 유통 가능하고, 나선상, 원통상 등의 관으로 구성된 유닛(코일상 온도 제어 유닛), 반응기를 수용 가능하고, 또한 반응기와의 사이에 상기 전열 매체를 유통 가능한 유닛(쟈켓) 등을 들 수 있다. 본 발명에서는, 온도 제어 효율, 생산 효율 면에서, 탑형 반응기(반응탑)을 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 반응기 내부에 온도 제어 유닛(예를 들면, 전열 매체를 유통 가능한 나선상의 관으로 구성된 온도 제어 유닛)을 구비한 탑형 반응기(반응탑)를 이용할 수도 있다.
반응기의 수는, 특별히 제한되지 않고, 1기일 수도 있고, 높은 반응 수율로 생성물을 얻기 위해서, 복수기(2기 이상)를 조합할 수도 있다. 반응 효율, 설비 및 에너지 비용 등의 면에서, 통상적으로, 반응기는 2 내지 3기(특히, 2기)이다. 복수의 반응기는 직렬로 배설(배치)할 수도 있고, 병렬로 배설할 수도 있고, 직렬과 병렬을 조합하여 배설할 수도 있다. 통상적으로, 복수의 반응기는 직렬로 배설된다. 또한, 복수의 반응기를 사용하는 경우, 복수의 반응기중, 적어도 1기(특히, 반응 성분이 공급되는 제1 반응기)에 코일상 온도 제어 유닛을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 반응 효율(반응 수율)을 향상시키기 위해서, 필요에 따라서 충전물을 충전한 탑형 반응기(반응탑)를 이용할 수도 있다. 충전물로서는, 예를 들면, 폴링, 라시히링, 레싱링 등의 링상 충전물, 새들, 맥마흔 패킹 등의 새들상 충전물, 볼상 충전물, 슐저 패킹 등의 다른 형상의 충전물 등을 들 수 있다. 이들 충전물은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 바람직한 충전물은, 링상 충전물(예를 들면, 라시히링 등)이다.
메탄올과 프로필렌옥시드의 비율은, 프로필렌옥시드에 대하여, 예를 들면, 메탄올을 2배몰 이상(예를 들면, 2 내지 10배몰)이고, 바람직하게는 3 내지 9배몰, 더욱 바람직하게는 4 내지 8배몰(특히 5 내지 7배몰) 정도일 수도 있다. 프로필렌옥시드에 대한 메탄올의 비율이 작으면, 프로필렌옥시드의 고차 부가물(예를 들면, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등) 등의 고비점 부생성물의 함량이 증대하는 경우가 있다.
3급 아민으로서는, 통상적으로, 3급 지방족 아민, 3급 방향족 아민, 3급 복소환 아민 등을 예시할 수 있다. 3급 지방족 아민으로서는, 예를 들면, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리-n-프로필아민 등의 트리알킬아민(특히 트리C1 - 6알킬아민), 디메틸에틸아민 등의 디알킬알킬아민(특히 디C1 - 6알킬C1 - 6알킬아민) 등을 들 수 있다. 3급 방향족 아민으로서는, 예를 들면, N,N-디메틸아닐린, N,N-디에틸아닐린 등의 N-알킬-N-알킬아닐린(특히, N-C1 - 6알킬-N-C1 - 6알킬아닐린) 등을 들 수 있다. 3 급 복소환 아민으로서는, 예를 들면, 피리딘, 피콜린, 퀴놀린 등을 들 수 있다. 이들 3급 아민은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는, 1-메톡시-2-프로판올의 비점보다 낮은 비점을 갖고 있는 3급 아민을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 디메틸에틸아민 등의 트리C1 - 3알킬아민, 피리딘 등일 수도 있다. 특히 바람직한 3급 아민은 트리에틸아민이다.
3급 아민의 비율은, 메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민의 합계에 대하여 0.1 내지 10중량％, 바람직하게는 0.2 내지 7중량％, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5중량％, 특히 0.7 내지 2중량％(예를 들면, 0.8 내지 1.5중량％) 정도일 수도 있다.
메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민은, 상기 반응기에, 회분식(또는 반회 분식)으로 공급할 수도 있지만, 공업 생산성 면에서, 통상적으로, 연속적으로 공급된다. 메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민의 반응기로의 공급의 속도는, 선속으로서, 2.0 내지 5.0m/h, 바람직하게는 2.1 내지 4.6m/h, 더욱 바람직하게는 2.2 내지 4.2m/h 정도일 수도 있다.
본 발명의 방법에서는, 3급 아민의 존재 하에서, 메탄올과 프로필렌옥시드를, 90 내지 110℃, 바람직하게는 95 내지 110℃, 더욱 바람직하게는 95 내지 105℃ 정도에서 반응시킨다. 상기 온도 범위보다 낮은 온도에서 반응시키면, 프로필렌옥시드의 전환율이 낮아지는 경향이 있다. 한편, 상기 온도 범위보다 높은 온도 에서 반응시키면, 부생성물인 2-메톡시-1-프로판올 및 디프로필렌글리콜모노메틸에테르의 함량이 증대하는 경향이 있다.
프로필렌옥시드의 전환율이 높고, 또한 상기 부생성물의 함량이 감소된 1-메톡시-2-프로판올을 제조하기 위해서는, 상술한 바와 같이, 반응 온도를 특정한 온도(90 내지 110℃)로 유지하는 것이 바람직하고, 그것을 위해서는 반응 온도(반응계의 온도)를 제어하는 것이 유효하다. 반응 온도의 제어에는, 상기 온도 제어 유닛, 특히, 상기 코일상 온도 제어 유닛을 이용할 수 있다. 예를 들면, 코일상 온도 제어 유닛(특히, 나선상의 관으로 구성된 온도 제어 유닛)에서는, 상기 코일상 온도 제어 유닛 내에 전열 매체를 유통시키면, 전열 효율을 향상시킬 수 있어, 간편하고 효율적으로 반응 온도를 제어할 수 있다. 또한, 반응 물질을 반응기에 연속적으로 공급하여 반응시키는 경우에는, 통상적으로, 반응계의 조성의 변동 및 반응에 기인하는 온도 변화가 커서, 반응 온도(반응계의 온도)를 제어 및 유지하는 것이 곤란하지만, 이와 같은 경우에도, 상기 코일상 온도 제어 유닛(특히, 나선상의 관으로 구성된 온도 제어 유닛) 내에 전열 매체(특히, 물)를 유통시키면 용이하게 온도 제어할 수 있어, 반응 온도(반응계의 온도)를 특정한 온도로 유지하는 것이 가능해진다. 상기 전열 매체로서는, 오일(실리콘 오일 등) 등도 이용할 수 있지만, 통상적으로, 물이 이용된다. 상기 매체(특히, 물)의 온도는, 반응 온도에 따라서 선택할 수 있지만, 반응 온도보다 낮은 온도인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 매체의 온도와, 원하는 반응 온도와의 차이는, 5 내지 30℃, 바람직하게는 7 내지 25℃, 더욱 바람직하게는 10 내지 20℃ 정도일 수도 있다. 상기 매체의 온도와 원하는 반응 온도와의 차이가 너무 크면, 반응계의 온도를 일정(거의 일정)하게 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
반응계의 압력, 반응 물질의 조성 및 반응 온도로부터 결정되는 증기압과, 안전하게 반응을 행하기 위해서 압봉(또는 압입)하는 불활성 가스(질소 가스 등)의 가스압과의 합으로 규정되고, 1 내지 20㎏/㎠G(≒1.0×105 내지 20×105Pa) 정도일 수도 있고, 바람직하게는 2 내지 15㎏/㎠G(≒2.0×105 내지 15×105pa), 더욱 바람직하게는 3 내지 10㎏/㎠G(≒3.0×105 내지 10×105pa) 정도일 수도 있다.
[증류 공정]
증류 공정에서는, 반응 공정을 거쳐 얻어지는 반응조액을 증류한다.
증류하기 위한 장치(증류 장치)는, 통상 이용되는 증류 장치(증류탑), 예를 들면, 붕단탑(다공판탑, 포종탑 등), 충전탑 등일 수도 있다. 본 발명에서는, 장치내의 압력 손실을 억제하기 위해서, 충전탑을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 충전탑의 충전물로서는, 불규칙 충전물(random packing)일 수도 있지만, 장치 내의 압력 손실을 더욱 억제하고, 또한 증류의 효율을 향상시키기 위해서, 규칙 충전물(structured packing)를 이용하는 것이 바람직하다. 규칙 충전물로서는, 범용되는 규칙 충전물일 수도 있고, 예를 들면, 티탄, 지르코늄 등의 금속 또는 이들의 합금, 스테인레스강(에를 들면, 오스테나이트계 스테인레스강 등), 세라믹 등으로 구성할 수도 있다. 또한, 규칙 충전물은 시트상(판상), 메쉬상(망상), 그리드상(격자상) 등일 수도 있다. 이들 규칙 충전물은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
증류탑은, 증류탑의 단수(이론 단수)의 증대에 따라, 분리 성능이 향상되기 때문에, 단수(이론 단수)가 30단 이상(예를 들면, 30 내지 60단, 바람직하게는 32 내지 55단, 더욱 바람직하게는 35 내지 50단 정도)의 증류탑을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 증류탑의 수는, 특별히 제한하는 것은 아니고, 1기일 수도 있고, 복수기(2기 이상)를 조합할 수도 있지만, 반응 수율, 설비 및 에너지 비용 등의 면에서, 통상적으로, 증류탑은 1 내지 2기(특히, 2기) 사용할 수 있다. 또한, 증류 효율(분리 효율)을 향상시키기 위해서, 증류는 다단계로 행하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 목적의 생성물의 회수 효율면에서, 증류는 2 내지 3 단계(특히, 2단계)로 행한다. 각 단계에서, 이용하는 증류탑의 수는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 1번째 단계에서는, 2기의 증류탑을 이용하고, 2번째 단계 이후에는, 1기의 증류탑을 이용할 수도 있다. 본 발명에서는, 예를 들면, 1번째 단계의 증류 조작에서, 저비점 성분(미반응된 메탄올, 3급 아민 등)을 유출시키고, 2번째 단계의 증류 조작에서, 고비점 성분(2-메톡시-1-프로판올, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 부생성물 등)을 제거할 수도 있다. 또한, 1번째 단계의 증류 조작으로 유출되는 메탄올 및 3급 아민은, 재차, 반응 물질로서 재이용할 수도 있다.
상기 반응 공정과 증류 공정은, 개별적으로 행할 수도 있지만, 공업적 생산성 면에서 상기 2개의 공정을 연속적으로 행하는 것이 유리하다. 상기 반응 공정과 증류 공정을 연속적으로 행하면, 프로필렌옥시드의 전환율이 99몰％ 이상(예를 들면, 99.1 내지 99.9몰％, 바람직하게는 99.2 내지 99.8몰％, 더욱 바람직하게는 99.3 내지 99.7몰％, 특히 99.4 내지 99.6몰％ 정도)으로 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있다. 또한, 1-메톡시-2-프로판올의 선택률(프로필렌옥시드 기준)은, 99.9몰％ 이상(예를 들면, 99.910 내지 99.999몰％, 바람직하게는 99.930 내지 99.995몰％, 더욱 바람직하게는 99.950 내지 99.992몰％, 특히 99.960 내지 99.990몰％ 정도)이다. 또한, 2-메톡시-1-프로판올의 선택률(프로필렌옥시드 기준)은, 0.001 내지 0.03몰％(예를 들면, 0.002 내지 0.028몰％, 특히 0.003 내지 0.026몰％) 정도이다. 본 발명의 방법에 의해, 강한 독성을 갖는 2-메톡시-1-프로판올의 함량이 매우 감소된 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수 있다.
[실시예]
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에서는 이하의 조성의 반응 물질, 반응기, 증류 장치를 이용하였다.
반응 물질; 메탄올: 3462㎏/h(108.1kmol/h)
프로필렌옥시드: 1046㎏/h(18.0kmol/h)
트리에틸아민: 45.5㎏/h(0.45kmol/h)
[메탄올/프로필렌옥시드(몰비)=6, 트리에틸아민의 농도= 1.0중량％]
반응기 1; 라시히링을 내부 충전한 탑형 반응기(미쯔이 조센(주) 제조, 내경 1450㎜φ, 높이 14698㎜)
반응기 2; 라시히링을 내부 충전한 탑형 반응기(미쯔이 조센(주) 제조, 내경 500㎜φ, 높이 15708㎜)
증류탑 1; 규칙 충전물(스미주 플랜트 엔지니어링(주) 제조, 스미토모 SFLOW 250MY)를 20200㎜ 높이로 충전한 충전탑(미쯔이 조센(주) 제조, 내경 1100㎜φ, 높이 30948㎜, 이론 단수 45)
증류탑 2; 포종탑(미쯔이 조센(주) 제조, 내경 1100㎜φ, 높이 30948㎜, 실단수 60, 이론 단수 36).
또한, 실시예 및 비교예에 있어서, 프로필렌옥시드의 전환율 및 각 성분의 선택률은 이하의 방법으로 구하였다.
[전환율]
프로필렌옥시드의 전환율은, 반응 생성물을 가스 크로마토그래피 분석하고, 반응액 내의 프로필렌옥시드의 함량을 측정하고, 반응 전의 프로필렌옥시드의 함량과의 비율로서 구하였다. 즉, 반응 전의 프로필렌옥시드의 함량(몰수)을 C, 반응액 내의 프로필렌옥시드의 함량(몰수)를 C'로 하면, 전환율(몰％)=(1-(C'/C))×100으로 표시된다.
[각 성분의 선택률]
각 성분의 선택률, 예를 들면, 1-메톡시-2-프로판올의 선택률은, 반응 생성물을 가스 크로마토그래피 분석하고, 반응액 내의 1-메톡시-2-프로판올의 함량을 측정하고, 반응 생성물의 총량과의 비율로서 구하였다. 즉, 반응액 내의 1-메톡시-2-프로판올의 함량(몰수)를 S, 반응 생성물의 총량(총몰수)을 S'로 하면, 선택률 (몰％)=(S/S')×100로 표시된다. 또한, 다른 성분에 대해서도 마찬가지로 구해진다.
[실시예 1]
반응 물질을, 전열 매체를 유통 가능한 나선상의 관으로 구성된 온도 제어 유닛을 내부에 구비한 반응기 1에 연속적으로 공급하고, 또한 반응기 1로부터 반응기 2에 통액하여, 반응을 행하였다. 또한, 반응기 1에 있어서, 상기 유닛 내에 80℃의 물을 통과시키고, 반응계의 온도를 97℃로 제어하여, 반응을 행하였다. 얻어진 반응조액에 있어서, 프로필렌옥시드의 전환율은 99.6몰％였다. 또한, 1-메톡시-2-프로판올, 2-메톡시-1-프로판올, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 및 그 밖의 성분의 선택률(프로필렌옥시드 기준)은, 각각, 87.7몰％, 6.3몰％, 2.3몰％, 3.7몰％였다. 계속해서, 반응조액을, 환류비 3.2, 유출율 86.5％의 조건 하에서 증류탑 1을 이용하여 증류하였다. 증류하여 얻어진 정제액에 있어서, 프로필렌옥시드의 전환율 및 각 성분의 선택률(프로필렌옥시드 기준)을 구하였다.
[실시예 2]
증류탑 1 대신에 증류탑 2를 이용하는 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하여, 얻어진 정제액에 있어서, 프로필렌옥시드의 전환율 및 각 성분의 선택률(프로필렌옥시드 기준)을 구하였다.
[비교예 1]
반응계의 온도를 제어하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 반응을 행하였다. 얻어진 반응조액을, 증류탑 2를 이용하여 증류하였다. 증류하여 얻 어진 정제액에 있어서, 프로필렌옥시드의 전환율 및 각 성분의 선택률(프로필렌옥시드 기준)을 구하였다.
[비교예 2]
반응 물질을, 실시예 1과 동일하게 반응시켰다. 얻어진 반응조액에 있어서, 프로필렌옥시드의 전환율 및 각 성분의 선택률(프로필렌옥시드 기준)을 구하였다.
[비교예 3]
반응계의 온도를 제어하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 반응을 행하였다. 얻어진 반응조액에 있어서, 프로필렌옥시드의 전환율 및 각 성분의 선택률(프로필렌옥시드 기준)을 구하였다.
실시예 및 비교예의 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, 표 중의「전환율」은 프로필렌옥시드의 전환율을 나타내고, 「1-MMPG」, 「2-MMPG」, 「고비점 성분」, 「기타」는, 각각, 1-메톡시-2-프로판올, 2-메톡시-1-프로판올, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르 및 그 밖의 성분의 선택률(프로필렌옥시드 기준)을 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 비교예 3
반응 온도(℃) 97 97 135 97 135
전환율(mol％) 99.6 99.6 99.4 99.6 99.4
1-MMPG(mol％) 99.991 99.968 99.949 87.7 85.6
2-MMPG(mol％) 0.003 0.026 0.038 6.3 8.5
고비점 성분(mol％) 0.006 0.006 0.005 2.3 2.5
기타(mol％) < 0.0001 < 0.0001 0.009 3.7 3.4
표 1로부터 분명한 바와 같이, 상기 반응 물질을 특정한 온도 범위에서 반응시켜, 증류하면, 프로필렌옥시드의 전환율 및 1-메톡시-2-프로판올의 선택률이 매우 높아, 부생성물의 함량이, 공업적으로 범용되고 있는 1-메톡시-프로판올 내에 포함되는 부생성물의 함량보다 감소된 1-메톡시-2-프로판올이 얻어졌다. 또한, 증류 공정에서, 증류탑으로서 규칙 충전물을 충전한 충전탑을 이용하면, 그 효과는 보다 현저하게 나타났다.
본 발명의 방법에서는, 공업적 규모이어도 강한 독성을 갖는 부생성물의 함량이 감소된 1-메톡시-2-프로판올을 제조할 수가 있기 때문에, 얻어지는 1-메톡시-2-프로판올은 매우 안전성이 높아, 도료나 잉크의 수지 용제를 비롯하여 브레이크유, 직물이나 가죽 제품의 염색 커플링제 등의 공업 용품으로서 유용하다.

Claims (5)

  1. 3급 아민의 존재 하에서 메탄올과 프로필렌옥시드를 90 내지 110℃에서 반응시켜 반응조액을 얻는 반응 공정과, 반응조액을 증류하는 증류 공정을 거쳐서, 1-메톡시-2-프로판올을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 메탄올과 프로필렌옥시드를, 프로필렌옥시드에 대하여 메탄올이 2 내지 10배몰의 비율이 되도록 하여 반응시키며, 3급 아민을, 메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민의 합계에 대하여 0.1 내지 10중량％의 비율로 이용하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 전열 매체를 유통시킬 수 있는 나선상의 관으로 구성된 온도 제어 유닛을 내부에 구비한 탑형 반응기에 메탄올, 프로필렌옥시드 및 3급 아민을 연속적으로 공급하고, 반응기로부터의 반응조액을 연속적으로 증류하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 복수의 반응기가 직렬로 배설되어 있는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 증류 공정에서, 규칙 충전물(structured packing)을 충전한 충전탑에서 증류하는 방법.
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