WO2001047845A1 - Process for the preparation of cyclohexanol - Google Patents

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WO2001047845A1
WO2001047845A1 PCT/JP2000/009250 JP0009250W WO0147845A1 WO 2001047845 A1 WO2001047845 A1 WO 2001047845A1 JP 0009250 W JP0009250 W JP 0009250W WO 0147845 A1 WO0147845 A1 WO 0147845A1
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cyclohexanol
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PCT/JP2000/009250
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Yoshikazu Takamatsu
Tokitaka Kaneshima
Original Assignee
Asahi Kasei Kabushiki Kaisha
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/03Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by addition of hydroxy groups to unsaturated carbon-to-carbon bonds, e.g. with the aid of H2O2
    • C07C29/04Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by addition of hydroxy groups to unsaturated carbon-to-carbon bonds, e.g. with the aid of H2O2 by hydration of carbon-to-carbon double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14The ring being saturated

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing cyclohexanol, and more particularly, to an industrially superior method for producing cyclohexanol by hydrating cyclohexene using a solid acid as a catalyst.
  • a method for producing cycloalkanol by hydrating cycloolefin such as hexene or the like a method using a solid acid catalyst such as a strongly acidic ion exchange resin or zeolite as a catalyst is well known.
  • the feature of these methods is that the catalyst can be easily separated as compared with homogeneous catalysts such as mineral acids, but on the other hand, there is a problem that the yield is low. Therefore, in order to improve the yield, a method of adding various organic solvents or organic additives has been proposed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 58-94848 proposes the addition of organic solvents such as alcohols having 1 to 10 carbon atoms, halogenated hydrocarbons, ethers, acetone and methyl ethyl ketone. ing.
  • organic solvents such as alcohols having 1 to 10 carbon atoms, halogenated hydrocarbons, ethers, acetone and methyl ethyl ketone.
  • JP-A-4-247001 proposes the addition of aliphatic carboxylic acids
  • JP-A-5-255151 proposes the addition of benzoic acids.
  • I have.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-17641 discloses an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an aryl group and an arylalkyl group.
  • the addition force Q of benzoic acid having a substituent selected from the group consisting of groups has been proposed, and Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • Hei 9-266358 has proposed the addition of an aromatic heterocyclic carboxylic acid.
  • Japanese Patent Application Publication No. 7-247372 discloses the coexistence effect of cycloalkanone, specifically cyclohexanone.
  • a method is disclosed in which a substance having an effect of increasing the partition ratio of cycloalkene to water is used alone or in combination with a substance having an effect of increasing the partition ratio of cycloalkene to an organic layer.
  • the addition of sulfonic acids and heteropoly acids has been proposed as the latter, for example, the addition of aromatic carboxylic acids, fuanols, or cyclic saturated carboxylic acids.
  • the co-presence of phenol, benzyl alcohol, and methylethyl ketone indicates that the reaction rate and equilibrium conversion rate increase. Have been reported.
  • the method of adding various organic additives as described above still has various problems in industrial implementation, and all methods have all the problems. It does not solve the problem.
  • organic additive organic additive
  • the organic additive reacts with the raw material cyclohexene or the product cyclohexanol, or the organic additive itself is not stable under the hydration reaction conditions, and There is a problem that the generation of the product causes a loss of the organic additive and a reduction in the purity of the product cyclohexanol.
  • the benzoic acid proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-255162 has a problem of causing an esterification reaction with hexanol in the product, and the sublimation of benzoic acid. There is also a problem that the purification of the reaction mixture by distillation is difficult due to its properties.
  • the acetic acid proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-313347 generates a large amount of cyclohexyl acetate, so that each is separately recovered as cyclohexene, cyclohexanol, and acetic acid. It requires a method, which is extremely disadvantageous when implemented industrially.
  • the phenols proposed in JP-A-62-12033, JP-A-62-141, and the like are effective as solvents for improving the yield of cyclohexanol.
  • Benzyl alcohol which is described as a substance having an effect of improving the reaction rate and equilibrium conversion in the Chemical Society of Japan, 1989, (5) pp. 521 to 527, easily undergoes dehydration under hydration conditions, and When converted to benzyl ether and carried out industrially, the loss of solvent is extremely large, and dibenzyl ether does not have the above-mentioned solvent effect, so that the effect of improving the conversion cannot be obtained. .
  • hexahexanone proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-247232 has a slightly lower boiling point than the cyclohexanol to be produced. Therefore, when industrially implemented, distillation separation from cyclohexanol is problematic. It will be. In addition, cyclohexanone also has a high solubility in water of 8.7%, so that there is a problem that the loss of the solvent increases when industrially implemented.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-286745 proposes using benzoic acids having a substituent at least at the 2-position as an organic additive to suppress the esterification rate between benzoic acids and the raw material cyclohexene. I have.
  • benzoic acids having a substituent at least at the 2-position As an organic additive to suppress the esterification rate between benzoic acids and the raw material cyclohexene. I have.
  • 2,6-dimethylbenzoic acid was used, it was not realized that the esterification was completely suppressed, and moreover, a batch reaction of 12 O ⁇ X for 1 hour was not performed. Even with the use of 23 parts by weight of the additive, the yield of cyclohexanol is only 14.7%, which cannot be said to be sufficient.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-286746 proposes a method in which a hexakiscarboxylic acid having at least one substituent at any of 1, 2, and 6 positions is used as an additive. According to this example, it is reported that the esterification can be suppressed by using 2-isopropylcyclohexanecarboxylic acid. However, it is also a batch reaction at 120 ° C. for 1 hour and the addition of Despite the use of 23 parts by weight of the agent, the yield of cyclohexanol is only 13.6%, which cannot be said to be sufficient. Furthermore, the organic additives used in these methods are very special.
  • JP-A-9-1227429 and JP-A-9-1227430 As a method to prevent activity deterioration and prevent deterioration of the separation performance from the catalyst, a method in which a solid organic additive is supplied to the reactor in a molten state or a solution state, first in the presence of cycloolefin A method of contacting a water slurry containing a solid acid catalyst with an organic additive has been proposed. In other words, in other words, it is suggested that in a normal usage method, the presence of the solid organic additive used in these methods has an adverse effect such as deterioration of catalyst activity with time and deterioration of catalyst separation property.
  • the organic additive itself or a by-product derived from the organic additive adversely affects the separation between the catalyst and the reaction solution.
  • Solvent Organic Additives Power Partitions into both the cyclohexene phase and the aqueous phase. If its solubility in the aqueous phase is large, it poses a problem in industrial practice. If it is necessary to regenerate the catalyst in industrial practice, if the reaction method is a stirred tank method using a catalyst slurry suspended in an aqueous phase, the solvent will be used together with the catalyst slurry during catalyst regeneration. This is because it is extracted out of the system, and the loss of the added solvent increases.
  • the present invention relates to a method for producing cyclohexanol by subjecting cyclohexene to a hydration reaction in the presence of water using a solid acid as a catalyst.
  • a solvent organic solvent
  • an object of the present invention is to provide a method for stably obtaining high-purity cyclohexanol in an extremely high yield.
  • the present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, using a solid acid as a catalyst, subjecting the hexene to a hydration reaction in the presence of water to form a hexanol.
  • the solubility in water at 25 ° C is 5% by weight or less, the boiling point is higher than that of cyclohexanol by 20 ° C or more, and the hydration reaction conditions
  • an organic solvent having a conversion ratio of the solvent of not more than 3% and a solvent effect index of not less than 1.5 showing an effect of favoring the distribution of cyclohexene to the aqueous phase as a reaction solvent Dramatically improved cyclohexanol yield, no change in cyclohexanol selectivity, catalyst activity over time, and no adverse effect on catalyst separation.Furthermore, the product cyclohexanol was easily separated and recovered by distillation.
  • solvent b Even less, i.e., at a very high yield hexanol high purity cycloalkyl, one ⁇ , found that it is possible to obtain stably, was Itaritsu completed the present invention.
  • the present invention is a method for producing cyclohexanol by subjecting cyclohexene to a hydration reaction in the presence of water using a solid acid as a catalyst, and has a solubility in water at 25 ° C.
  • the solid acid is zeolite, and more preferably, The above-mentioned production method, wherein the zeolite is ZSM-5, and preferably, the organic solvent to be used is isophorone or ethylene dalicol monophenyl ether.
  • the solid acid used as the catalyst of the present invention is an acidic solid substance, and is substantially insoluble in water such as zeolite, acidic ion exchange resin, heteropolymeric acid, and zirconium dioxide, tin dioxide, and titanium dioxide.
  • zeolite is used.
  • Zeolite is a general term for crystalline aluminosilicate.
  • a crystalline meta-mouth silicate in which part of Si or A1 of zeolite is substituted with B, Fe, Cr, Ti, Ge, Ga, etc. has been reported.
  • the zeolite of the present invention also includes these crystalline meta-mouth silicates.
  • Examples of the zeolite used in the present invention include A-type zeolite, X and Y-type faujasite, L-type zeolite, mordenite, offretite, erionite, ferrierite, zeolite j3, ZSM-4, ZSM- 5, ZSM-8, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-35, ZS-48 and the like. Zeolite having a pentasil structure is preferred, and ZSM-5 zeolite is particularly preferred.
  • zeolites used as catalysts in the present invention need to be used in the acid form by ion exchange.
  • the cation species to be exchanged and introduced is not particularly limited as long as it can express acidity, and examples thereof include proton, alkaline earth metal, titanium group, iron group, platinum group, and rare earth metal. Among them, proton is preferred.
  • the organic solvent used as the reaction solvent in the method of the present invention has the following features.
  • the solubility in water at 25 ° C is 5% by weight or less, the boiling point is 20 ° C or more higher than that of the produced cyclohexanol, and the conversion of the solvent under the hydration reaction conditions is It is an organic solvent having a solvent effect index of 1.5 or more, which has an effect of favorably distributing hexene to the aqueous phase, of not more than 3%.
  • the organic solvent used as the reaction solvent in the method of the present invention has a solubility in water at 25 ° C. of less than 5%. This is because this reaction is advantageous for industrially performing the reaction. That is, this reaction is suspended in an aqueous phase as disclosed in Japanese Patent Publication No.
  • solubility is correlated.
  • an organic solvent having a solubility in water at 25 ° C of 3% by weight or less is used, and more preferably, an organic solvent of 1.5% by weight or less is used.
  • the organic solvent used as the reaction solvent in the method of the present invention is an organic solvent having a boiling point higher than that of cyclohexanol by 20 ° C. or more. That is, it is an organic solvent having a boiling point of at least 18 1 ° C. Further, it is preferable that distillation separation from the product cyclohexanol is possible.
  • distillable and separable means that the organic solvent used does not form an azeotropic composition with the cyclohexanol.
  • phenol which is a reaction solvent having a high solvent effect and disclosed in JP-A-62-123033, JP-A-62-126141, etc. It is known to form an azeotropic composition with hexanol, which makes distillation separation impossible, and is extremely disadvantageous industrially.
  • the organic solvent used as a reaction solvent in the method of the present invention is preferably in consideration of separation from cyclohexene hexyl ether, which is a high-boiling by-product of hydration, and dihexylhexyl ether.
  • cyclohexene hexyl ether which is a high-boiling by-product of hydration
  • dihexylhexyl ether is preferably in consideration of separation from cyclohexene hexyl ether, which is a high-boiling by-product of hydration, and dihexylhexyl ether.
  • the organic solvent used as the reaction solvent in the method of the present invention one having a conversion of the organic solvent of 3% or less under the conditions of the hydration of cyclohexene is used.
  • the conversion rate of the organic solvent referred to in the invention of the present application is defined as the batch conversion at the reaction temperature at which the cyclohexene hydration reaction is carried out. Rate.
  • the solvent used in the reaction is separated from the product cyclohexanol and recycled for recycling. Therefore, considering that the loss of the solvent and the product occurs, or that the solvent needs to be regenerated, the organic solvent having a conversion rate of 1% or less under the hydration reaction conditions is preferable, and the organic solvent is more preferable. Under hydration conditions, an organic solvent is used in which the solvent is substantially inert (and does not react with cyclohexene or cyclohexanol).
  • the organic solvent used as a reaction solvent in the method of the present invention exerts an effect of favorably distributing hexene to the aqueous phase.
  • This reaction is carried out in an oil (cyclohexene) / water / catalyst three-phase system. Since solid acid catalysts such as zeolite exist in the aqueous phase, and the reaction takes place on the catalyst, the liquid-liquid distribution of cyclohexene greatly affects the reaction rate and equilibrium conversion.
  • the effect of distributing cyclohexene to the aqueous phase see The Chemical Society of Japan, 1989, (3) p. 52 :! Nos.
  • phenol is defined as a substance having an effect of increasing the distribution ratio of cyclohexanol to an organic layer according to the specification.
  • the organic solvent used in the present invention is an organic solvent having a solvent effect index defined below of 1.5 or more.
  • the solvent effect index referred to in the present invention is the ratio of the cyclohexene partition coefficient in a solvent-free system at 120 ° C to the cyclohexene partition coefficient in a solvent-added system at 120 ° C (solvent-free).
  • the distribution of cyclohexene in the solvent-added system is defined as the distribution coefficient of cyclohexene in the aqueous phase due to the presence of the organic solvent. Things.
  • the solvent effect index referred to in the present invention refers to cyclohexene / cyclohexanol / organic solvent water in a weight ratio of 56.7Z13.3 / 30/100 and kept at 120 ° C. From the liquid composition of the oil and water phases at the equilibrium state, the distribution coefficient of hexene at the mouth of the neck (fraction of monocene hexene at the mouth in the oil phase / mol fraction of hexene at the mouth in the aqueous phase) was determined.
  • Ratio of distribution coefficient and cyclohexene distribution coefficient in solvent-free system cyclohexene Z cyclohexanol Z water is charged at a weight ratio of 56.7 / 13.3Z100 1 measured at 20 ° C)
  • Solvent-free partition coefficient solvent-added partition coefficient
  • the organic solvent in the present invention is an organic solvent having a solvent effect index of 1.5 or more, and preferably an organic solvent having a solvent effect index of 2 or more.
  • the solvent effect index correlates with the solubility of the organic solvent in the aqueous phase.
  • the organic solvent is selected in consideration of the solubility in water as described above.
  • the cyclohexene partition coefficient is measured by the following method. That is, the oil and water adjusted in the above weight ratio are charged into a pressure-resistant container under nitrogen pressure, and sufficiently stirred and mixed at a temperature rise of 120 ° C.
  • organic solvent used in the present invention having the characteristics listed above include phenethyl alcohol, ethylene glycol monophenyl ether (2-phenoxyethanol), ⁇ - isophorone (3,5,5-trimethyl). 1,2-cyclohexene 1-one), isophorone (3,5,5-trimethinole 3-cyclohexene 1-one), 2,4,4-trimethyl-1-2-cyclohexene 1-one , 3,3,5-trimethylcyclohexanone, 2,4,4-trimethylcyclohexanone, 2,6,6-trimethylcyclohexanone, 3,3,5,5-tetramethylcyclohexanone, etc.
  • ethylene glycol monophenyl ether and isophorone (isophorone,] 3 isophorone have the same solvent effect. Is may not), more preferred, Isophorone.
  • These organic solvents can be used alone or in combination of several kinds.
  • the solubility of isophorone, a preferred organic solvent as a solvent in the method of the present invention, in water at 25 ° C. is 1.2 gZl 00 ml (HAZARDOUS
  • Isophorone has a boiling point of 215 ° C for ⁇ -isophorone, 186 ° C for] 3 isophorone, and a boiling point difference of 25 to 50 ° C with cyclohexanol. Since it is not made, it can be separated and collected by a simple distillation separation method generally used.
  • Isophorone is extremely stable under the reaction conditions of the present invention without causing a hydration reaction and without reacting with cyclohexene as a raw material and cyclohexanol as a product.
  • isophorone is inhibited from diffusing ZSM-5 zeolite, which is suitably used in the present invention, into pores due to its molecular structure, adverse effects on catalyst activity deterioration are avoided, and shape selectivity is reduced. It also has the effect of suppressing the contribution of surface active points and increasing the selectivity of oxanol to the mouth of the neck. From this, isophorone is advantageous for industrial implementation.
  • the solvent effect index of isofolone obtained by performing the liquid-liquid equilibrium measurement shown above for isofolone is 2.19, indicating that isophorone is an organic solvent that favors the distribution of cyclohexene to the aqueous phase. I understand.
  • Isophorone an organic solvent
  • Isophorone an organic solvent
  • Isophorone is obtained by the trimerization of acetone, and is used mainly as a solvent for resins as an industrial product containing a small amount of isophorone (isomer) in isophorone.
  • Isophorone is preferably of high purity, but there is no problem in using industrial products as they are.
  • the purity of general isophorone of industrial products is usually about 97 to 99.8%, including the isomer] 3-isophorone.
  • the amount of water used is suitably in the range of 1 to 100 moles per mole of cyclohexene, and the amount of the catalyst used is 0 in weight ratio to cyclohexene.
  • the range of 0.1 to 100 is appropriate.
  • the amount of the organic solvent used as the reaction solvent is in the range of 0.05 to 10 by weight relative to cyclohexene, preferably in the range of 0.1 to 5, more preferably, It is in the range of 0.25-1.
  • the reaction type in the method of the present invention can be any of a batch type, a continuous type, a reactive distillation type and the like.
  • a continuous type any of a fixed bed flow type reaction system and a stirred tank flow type reaction system is possible.
  • the reaction temperature in the method of the present invention is in the range of 50 to 200 ° C, preferably in the range of 80 to 160 ° C. If the reaction temperature is lower than 50 ° C., the reaction rate is slow and not practical, and if the reaction temperature is higher than 200 ° C., the reaction equilibrium is disadvantageously shifted to the cyclohexene side.
  • the reaction pressure in the method of the present invention is not particularly limited as long as it maintains the liquid phase at the reaction temperature, but is preferably in the range of 0.1 to 5 MPa.
  • the reaction atmosphere is preferably an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, argon, or carbon dioxide, and preferably has a low oxygen content.
  • ZSM5 zeolite was synthesized by the method disclosed in Example 1 of Patent No. 2844098.
  • the resulting slurry was cooled, collected, and filtered with a centrifugal dehydrator. Thereafter, the filtration was repeated while washing with water.
  • the obtained filter cake was dried at 120 ° C. for 8 hours to obtain a powdery zeolite 1A.
  • the obtained zeolite-1A was analyzed by an X-ray diffractometer (model RAD-3A) manufactured by Rigaku Co., Ltd., the diffraction pattern was that of ZSM5, and zeolite-1A was ZSM5 zeolite.
  • X-ray diffractometer model RAD-3A
  • the obtained ZSM5 zeolite-A was calcined at 500 ° C for 6 hours under air flow, then 1 kg was added to 10 liter of 1N-nitric acid aqueous solution, and ion exchanged at 60 ° C for 4 hours. After filtration, washing with water and drying at 120 ° C. for 12 hours, H—Z SM5 zeolite 1A was obtained.
  • H-ZSM5 zeolite-A an electron probe microanalyzer manufactured by Hitachi, Ltd. Apparatus (Model X- 650, X-ray detector Co.
  • Horiba energy dispersive X-ray analyzer Model EMAX- 5770W was subjected to elemental analysis by a silica / aluminum Namoru ratio (S I_ ⁇ 2 / A l 2 ⁇ 3 ) was 29.
  • S I_ ⁇ 2 / A l 2 ⁇ 3 silica / aluminum Namoru ratio
  • the main impurities were methylcyclopentene and dicyclohexyl ether, which are by-products in the hydration of hexene, and isophorone was not changed at all.
  • ZSM5 zeolite was synthesized by the method disclosed in Example 7 of Patent No. 2844098.
  • the sodium silicate aqueous solution used in 1 above 5.65 kg and NaOH 28 g
  • the sodium silicate aqueous solution used in 1 above 5.65 kg and Na ⁇ H 28 g
  • NaA 10 2 45 g was added to water 2.21 Kg to obtain a homogeneous solution.
  • To this solution was added 10.5 kg of the seed slurry (2) to obtain a homogeneous slurry.
  • This slurry was charged into a 50 liter autoclave, and stirred at room temperature at 150 rpm, and Al 2 (S ⁇ 4 ) 3-16H 2 O0. 424 Kg and Na A 1 were added to water l OKg.
  • a solution in which 5 ° g of O 2 was dissolved was pumped over 30 minutes. Further, an aqueous solution in which 2 kg of concentrated sulfuric acid was dissolved in 5.84 kg of water was pumped over 15 minutes.
  • the temperature was raised to 165 ° C., and crystallization was performed for 30 hours while stirring at 150 rpm.
  • the obtained slurry was cooled, collected, and filtered with a centrifugal dehydrator. Thereafter, filtration was repeated while washing with water.
  • the obtained filter cake was dried at 120 ° C. for 8 hours to obtain about 1.7 kg of zeolite B in powder form.
  • the X-ray diffraction pattern of Zeolite-B obtained is that of ZSM5, and Zeolite ToB is ZSM5 Zeolite. Was.
  • the silica / alumina molar ratio (S i ⁇ 2 / A l 2 ⁇ 3 ) of Z SM5 zeolite-B was 29.
  • the particle diameter was found to be extremely fine, about 0.05 xm.
  • 1 kg of the obtained ZSM5 zeolite-B is added to 10 liter of 1N-nitric acid aqueous solution, ion-exchanged at room temperature for 4 hours, filtered, washed with water, and dried at 120 ° C for 12 hours. Then, H—Z SM5 zeolite-B was obtained.
  • ZSM5 zeolite was synthesized according to the synthesis method disclosed in Example 1 of Patent No. 2577941.
  • the resulting slurry was cooled, collected, and filtered with a centrifugal dehydrator. Then, filter while washing with 8 times the amount of water. Repeatedly.
  • the obtained filter cake was dried at 120 ° C. for 10 hours to obtain 1.7 kg of powdery zeolite.
  • the X-ray diffraction pattern of the obtained Zeolite-1C was that of ZSM5, and Zeolite-1C was ZSM5 Zeolite.
  • Z SM 5 Zeoraito one C is, S i 0 2 / AI 2 0 3 is 28, as particle size is an aggregate of 0. 1 im or less of primary particles, about 0. 5 X 0. 5 X 1 m These were fine particles that formed columnar secondary particles.
  • ZSM5 zeolite C 100 g was added to 1 liter of a 1N aqueous solution of nitric acid, ion-exchanged at room temperature for 4 hours, filtered, washed with water, and then dried. After drying for 12 hours, H—ZSM5 zeolite—C was obtained.
  • Cyclohexene hydration was carried out in the same manner as in Example 1, except that ethylene glycol monophenyl ether, phenethyl alcohol, and 3,3,5-trimethylcyclohexanone were used as reaction solvents.
  • Table 1 shows the results of the reaction
  • Table 2 shows the characteristics of the organic solvent used in this example.
  • a continuous flow reaction test of the hydration reaction of hexene was performed under the following conditions.
  • As the catalyst H—Z SM5 zeolite 1A used in Example 1 was used.
  • reaction temperature 120 ° C
  • reaction pressure pressurized to 0.7 MPa with nitrogen
  • a continuous fixed bed flow reaction test of the hydration reaction of hexene hexene was carried out under the following conditions using ethylenedalichol monofu- nyl ether (EGMPE) as a reaction solvent.
  • ECMPE ethylenedalichol monofu- nyl ether
  • the reactor used was a stainless steel reactor with an inner diameter of 26.5 mm equipped with a heating medium jacket. The upper part of the reactor was provided with water and oil supply ports, and the lower part of the reactor was mixed with oil-water. Then, it was led to the reaction liquid storage tank via the pressure regulating valve, and oil-water was separated in the reaction liquid storage tank.
  • Alumina binder was added and extruded to a size of 1/16 inch in outer diameter and 5 mm in length.
  • the catalyst layer height was 24 Omm.
  • the continuous reaction was carried out under the following reaction conditions by the oil-water descending parallel flow liquid ring reaction method.
  • Reactor catalyst loading 87.2 g
  • Oil composition (cyclohexene ZEGMP E weight ratio): 70Z30 Reaction temperature: 135 ° C (heat medium circulation temperature)
  • Reaction pressure Set to 2 MPa (Liquid ring reaction pressure)
  • the oil phase discharged into the reaction solution storage tank was analyzed by gas chromatography to determine the reaction results.
  • the reaction lasted 150 hours. Table 4 shows the reaction results.
  • a mixed solution of 62.2 mol% of cyclohexanol and 37.8 mol% of phenol was charged in a 50-Om 1 flask, and a distillation separation experiment was performed using a batch vacuum distillation apparatus equipped with a fractionating tube. At a pressure of 7.33 kPa, the distillation is continued until the temperature inside the kettle becomes constant after the distillation unit is opened. Sampling was performed and the composition was analyzed by gas chromatography.
  • composition of the liquid in the kettle is: cyclohexanol 11.9 lmol%, fenanol 80.9 mol 1%, and the total liquid composition of the distillate is cyclohexanol 81.8 mol 1%, phenol 1 mol 8. It was 2mo 1%.
  • Hexanol / phenol maximum azeotropic composition determined from the results of distillation experiments Hexanol 19 m mo 1% (pressure 7 ⁇ 33 kPa, temperature 1 16 ° C) is calculated separately from the azeotropic composition cyclohexanol 22 calculated by the vapor-liquid equilibrium estimation method (UNIFAC). mo 1% (pressure 7.33 kPa, temperature 109.C).

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Description

明 細 書 シク口へキサノールの製造方法 技術分野
本発明は、 シクロへキサノールの製造方法、 詳しくは固体酸を触媒として用い てシク口へキセンを水和してシクロへキサノールを製造する方法の工業的に優れ た改良に関するものである。
従来技術
シク口へキセン等のシクロォレフインを水和してシクロアルカノールを製造す る方法に、 触媒として強酸性イオン交換樹脂、 ゼォライ ト等の固体酸触媒を用い る方法がよく知られている。 これらの方法の特長は鉱酸類等の均一系触媒に比較 して触媒の分離が容易であることであるが、 一方で、 収率が低いという問題点が ある。 そこで、 この収率を向上させるために、 様々な有機溶媒又は有機添加物を 添加する方法が提案されている。
例えば、 特開昭 5 8— 1 9 4 8 2 8号公報では、 炭素数 1〜 1 0のアルコール、 ハロゲン化炭化水素、 エーテル類、 アセトン、 メチルェチルケトン等の有機溶媒 の添加が提案されている。 特開昭 6 2 - 1 2 0 3 3 3号公報及び特開昭 6 2— 1
2 6 1 4 1号公報ではフエノール類の添加が、 また、 特開昭 6 4— 1 3 0 4 4号 公報ではフルォロアルコール類の添加が、 特開平 1 一 2 5 4 6 3 4、 特開平 1一
3 1 3 4 4 7及ぴ特開平 4— 2 4 7 0 4 1号公報では脂肪族カルボン酸類の添加 、 特開平 5— 2 5 5 1 6 2号公報では安息香酸類の添加が、 提案されている。 他に、 特開平 8— 1 7 6 0 4 1号公報では、 アルコキシ基、 ァリールォキシ基、 アルキルカルボニル基、 ァリールカルボニル基、 アルキルォキシカルボニル基、 ァリールォキシカルボニル基、 ァリール及びァリールアルキル基からなる群から 選ばれる置換基を有する安息香酸の添力 Qが提案されており、 また、 特開平 9一 2 6 3 5 5 8号公報では、 芳香族性複素環カルボン酸の添加が提案されている。 特 開平 7— 2 4 7 2 3 2号公報では、 シクロアルカノン、 具体的にはシクロへキサ ノンの共存効果が報告されている。 また、 特開平 9一 2 4 9 6 0 1号公報では、 シクロアルケンの水への分配率を高める作用のある物質を単独、 或いは、 シクロ アル力ノールの有機層への分配率を高める作用を有する物質とともに共存させる 方法が開示され、 前者の例では、 アルキルスルホン酸、 ヘテロポリ酸の添加が、 後者の例として芳香族カルボン酸類、 フユノール類、 又は環式飽和カルボン酸類 の添加が提案されている。 また、 日本化学会誌 1 9 8 9, (3 ) , p . 5 2 1〜 5 2 7では、 フエノール、 ベンジルアルコール、 メチルェチルケトンの共存によ り、 反応速度、 平衡転化率が上昇することが報告されている。
しかしながら、 上記のような種々の有機添加物を添加する方法は、 工業的に実 施する上で依然として、 様々な問題点を有するものであり、 いずれの方法をもつ てしても全ての問題点を解決するものではなレ、。 多くの例では、 有機添加物を用 いても未だ、 収率が充分でなかったり、 収率向上のためには大量の溶媒 (有機添 加物) を必要とするという問題があったり、 水和反応系内において有機添加物力 原料のシクロへキセンや製品のシクロへキサノールと反応してしまうこと、 或い は、 有機添加物自身が水和反応条件下で安定ではなく、 有機添加物由来の副生成 物が生成することにより、 有機添加物のロスが発生し、 また、 製品シクロへキサ ノール純度が低下してしまうといった問題がある。
例えば、 特開平 5— 2 5 5 1 6 2号公報等で提案されている安息香酸は、 製品 のシク口へキサノールとエステル化反応を起こしてしまうという問題があり、 ま た、 安息香酸の昇華性により反応混合物の蒸留精製が困難であるという問題もあ る。
特開平 1一 3 1 3 4 4 7号公報で提案されている酢酸では、 酢酸シクロへキシ ルが大量に生成するので、 別途、 シクロへキセン、 シクロへキサノール、 酢酸と して各々を回収する方法が必要となり、 工業的に実施する場合極めて不利である。 特開昭 6 2— 1 2 0 3 3 3、 特開昭 6 2— 1 2 6 1 4 1号公報等で提案されて いるフエノールは、 シクロへキサノール収率を向上させる溶媒として有効ではあ るが、 製造するシクロへキサノールとフエノールとが共沸組成 (極大共沸点) を 作るため、 工業的に実施する場合、 シクロへキサノールとフユノールとの蒸留分 離が不可能であるという問題があり、 また、 フエノールの水への溶解度が 8 . 5 %と高いため、 工業的に実施する場合、 後述する様に溶媒のロスが大きくなつて しまうという問題がある。
日本化学会誌、 1 989, (5) p. 521〜527において反応速度、 平衡 転化率向上効果を有する物質として記載されているベンジルアルコールは、 水和 反応条件下において容易に脱水反応を起こしてジベンジルエーテルに転換され、 工業的に実施する場合には、 溶媒のロスが甚だ大きく、 また、 ジベンジルエーテ ルでは上記溶媒効果が得られないために、 転化率向上効果が得られなくなってし まう。
特開平 7— 247232号公報で提案されているシク口へキサノンについては、 製造されるシクロへキサノールよりもやや低沸点であるので、 工業的に実施する 場合、 シクロへキサノールとの蒸留分離が問題となるであろう。 また、 シクロへ キサノンも水への溶解度が 8. 7%と高いため、 工業的に実施する場合、 溶媒の ロスが大きくなつてしまうという問題がある。
一方、 これらの課題に対して、 新たな提案がなされてきた。 例えば、 特開平 9 - 286745号公報では、 安息香酸類の少なくとも 2位に置換基を有するもの を有機添加剤に用い、 安息香酸類と原料シクロへキセンとのエステル化率を抑制 することを提案している。 しかしながら、 当該実施例によれば、 2, 6—ジメチ ル安息香酸を用いてもそのエステル化を完全に抑止することは実現されておらず、 しかも、 1 2 O^X 1時間のバッチ反応で、 かつ、 添加剤を 2 3重量部も用い ながら、 シクロへキサノールの収率は僅か 14. 7 %に過ぎず、 充分な収率を得 ているとはいえない。
特開平 9— 286746号公報では、 1, 2, 6位のいずれかに少なくとも一 つの置換基を有するシク口へキサンカルボン酸類を添加剤として用いる方法が提 案されている。 当該実施例によると、 2—イソプロビルシクロへキサンカルボン 酸を用いれば、 エステル化を抑止することができると報告されているが、 やはり、 1 20°CX 1時間のバッチ反応で、 かつ、 添加剤を 23重量部も用いていなが ら、 シクロへキサノールの収率は、 僅か 1 3. 6%に過ぎず、 充分な収率を得て いるとはいえない。 更に、 これらの方法に用いられる有機添加物は極めて特殊な ものである。
一方、 特開平 9一 227429号公報及び特開平 9一 227430号公報では、 活性劣化を防止し、 触媒との分離性能を悪化させないようにするための方法とし て、 固体である有機添加剤を溶融状態又は溶液状態で反応器に供給する方法、 最 初にシクロォレフインの存在下で、 固体酸触媒を含む水スラリーと有機添加剤を 接触させる方法が提案されている。 即ち、 言い換えれば、 通常の使用方法では、 これらの方法で用いられる固体有機添加剤の存在は、 触媒活性の経時劣化及び触 媒分離性の悪化という悪影響があることが示唆されているのである。
以上のように、 有機添加剤又は溶媒の添加により、 シクロへキサノールの収率 を向上させる方法に関する従来技術は、 工業的に実施する上で下記に列挙する課 題のいずれかを包含するものであった。
1 . 有機添加物を用いても未だ、 収率が充分でない。 或いは、 収率向上のために は大量の有機添加物を必要とする。
2 . 水和反応系內において、 有機添加物に由来する不純物質が生成し、 有機添加 物が経時的に失われてしまい、 また、 原料のシクロへキセンや製品のシクロへキ サノールと反応してしまう。
3 . 有機添加物自体又は有機添加物に由来する副生物と、 製品であるシクロへキ サノールとの蒸留分離が困難である。
4 . 有機添加物自体又は有機添加物に由来する副生物により、 水和反応触媒の活 性劣化が加速促進されてしまう。
5 . 有機添加物自体又は有機添加物に由来する副生物が、 触媒と反応液との分離 性に悪影響を与える。
6 . 溶媒 (有機添加物) 力 シクロへキセン相と水相の両相に分配するものであ つて、 その水相への溶解度が大きいと、 工業的に実施する場合に問題となる。 な ぜならば、 工業的実施において触媒を再生する必要が生じた場合、 反応方式が水 相に懸濁させた触媒スラリーを用いる攪拌槽方式であると、 触媒再生の際に触媒 スラリーと共に溶媒も系外に抜き出されてしまい、 添加した溶媒のロスが大きく なるからである。
発明の開示
本発明は、 固体酸を触媒として用い、 水の存在下でシクロへキセンを水和反応 に付してシクロへキサノールを製造するにあたり、 シク口へキサノールの収率を 飛躍的に向上させると同時に、 上記問題点の全てを解決し得る溶媒 (有機溶剤) を提供すること、 即ち、 シクロへキサノールの収率を飛躍的に向上させるととも に、 シクロへキサノールの選択率、 触媒活性の経時変化及び触媒分離への悪影響 が無く、 しかも、 製品シクロへキサノールの蒸留分離回収も容易であり、 かつ、 溶媒のロスも少ない。 従って、 本発明は高純度のシクロへキサノールを極めて高 収率で、 且つ、 安定的に得る方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、 上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、 固体酸を触 媒として用い、 水の存在下でシク口へキセンを水和反応に付してシク口へキサノ ールを製造するに当たり、 2 5 °Cにおける水への溶解度が 5重量%以下であり、 かつ、 製造されるシクロへキサノールよりも 2 0 °C以上沸点が高く、 かつ、 水和 反応条件下での溶剤の転化率が 3 %以下であり、 かつ、 シクロへキセンの水相へ の分配を有利にする効果を示す溶媒効果指数が 1 . 5以上である有機溶剤を反応 溶媒として用いることにより、 シクロへキサノール収率を飛躍的に向上させると ともに、 シクロへキサノール選択率、 触媒活性の経時変化及び触媒分離への悪影 響がなく、 しかも、 製品シクロへキサノールの蒸留分離回収も容易であり、 また、 溶媒のロスも少なく、 即ち、 高純度のシクロへキサノールを極めて高収率で、 且 つ、 安定的に得ることが可能であることを見いだし、 本発明を完成させるに至つ た。
即ち、 本発明は、 固体酸を触媒として用い、 水の存在下でシクロへキセンを水 和反応に付してシクロへキサノールを製造する方法であって、 2 5 °Cにおける水 への溶解度が 5重量%以下であり、 かつ、 製造されるシクロへキサノールよりも 2 0 °C以上沸点が高く、 かつ、 水和反応条件下での溶剤の転化率が 3 %以下であ り、 かつ、 シクロへキセンの水相への分配を有利にする効果を示す溶媒効果指数 が 1 . 5以上である有機溶剤を反応溶媒として用い、 好ましくは、 固体酸がゼォ ライ トであり、 より好ましくは、 ゼォライ トが Z S M— 5であり、 また、 好まし くは、 用いる有機溶剤がィソホロン又はエチレンダリコールモノフエニルエーテ ルである上記製造方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本願発明について具体的に説明する。 本発明の触媒として用いられる固体酸としては、 酸性固体物質であり、 ゼオラ ィ ト、 酸性イオン交換樹脂、 複素重合酸、 及び、 二酸化ジルコニウム、 二酸化錫、 二酸化チタンのような実質的に水に不溶の酸性酸化物が用いられる。 好ましくは、 ゼォライ トが挙げられる。 ゼォライ トとは結晶性アルミノシリケートの総称であ る。 また、 ゼォライ ト類似物質としてゼォライ 卜の S i又は A 1の一部を B、 F e、 C r、 T i、 G e、 G a等で置換した結晶性メタ口シリケートが報告されて いるが、 本発明におけるゼォライ トとしてはこれらの結晶性メタ口シリケートも 包含される。
本発明に用いられるゼォライ トの例としては、 A型ゼオライト、 X, Y型のフ ォージャサイ ト、 L型ゼォライ ト、 モルデナィト、 オフレタイト、 エリオナイ ト、 フェリエライ ト、 ゼォライ ト j3、 Z S M— 4、 Z S M— 5、 Z S M— 8、 Z S M 一 1 1、 Z S M— 1 2、 Z S M- 3 5、 Z S - 4 8等が挙げられる。 好ましく は、 ペンタシル構造を有するゼォライ トであり、 特に好ましいのは Z S M— 5ゼ ォライ トである。
本発明において触媒として用いられるこれらのゼォライ トは、 イオン交換によ つて酸型にして用いる必要がある。 交換導入されるカチオン種は酸性を発現でき れば特に制限はなく、 例えば、 プロ トン、 アルカリ土類金属、 チタン族、 鉄族、 白金族、 希土類金属等が挙げられる。 その中で好ましいのはプロトンである。 本発明の方法において反応溶媒として用いられる有機溶剤は、 以下の特長を有 するものである。 即ち、 2 5 °Cにおける水への溶解度が 5重量%以下であること、 製造されるシクロへキサノールよりも 2 0 °C以上沸点が高いこと、 水和反応条件 下での溶剤の転化率が 3 %以下であること、 シク口へキセンの水相への分配を有 利にする効果を示す溶媒効果指数が 1 . 5以上である有機溶剤であることである。 本発明の方法において反応溶媒として用いられる有機溶剤は、 2 5 °Cにおける 水への溶解度が 5 %より低いものである。 なぜならば、 本反応を工業的に実施す る上で有利となるからである。 すなわち、 本反応を、 特公平 2— 3 1 0 5 6号公 報ゃ特開平 9一 2 2 7 4 3 0号公報に連続流通反応装置概略図とともに開示され ているような水相に懸濁させた触媒スラリ一を用いる攪拌槽方式で工業的に実施 しょうとする場合、 長期の使用により活性低下を来たした触媒スラリーの一部を 反応器から回収し、 再生する必要が生じる。 この時、 水相へ溶解している溶媒も 抜き出されることになり、 水相溶解分の溶媒の損失が起こる。 水への溶解度が高 い有機溶剤では、 例えば、 濾過等により、 触媒スラリーから水相及び水相に溶解 している有機溶剤を回収する必要が生じるので甚だ不利である。
従って、 本反応の反応溶媒に用いられる有機溶剤の 2 5 °Cにおける水への溶解 度は、 低いほど好ましいのではあるが、 後述するシクロへキセンの水相への分配 を有利にする効果と溶解度は相関するものであり、 好ましくは、 2 5 °Cにおける 水への溶解度が、 3重量%以下の有機溶剤であり、 より好ましくは、 1 . 5重量 %以下の有機溶剤が用いられる。
本発明の方法において反応溶媒に用いられる有機溶剤は、 標準沸点がシクロへ キサノールよりも 2 0 °C以上沸点が高い有機溶剤である。 即ち、 沸点が 1 8 1 °C 以上の有機溶剤である。 また、 製品シクロへキサノールとの蒸留分離が可能であ ることが好ましい。 ここで、 蒸留分離が可能であるとは、 用いる有機溶剤がシク 口へキサノールと共沸組成を作らないことをいう。 これらのことは、 工業的に実 施する場合、 製品と反応溶媒との分離を従来既知の方法で簡便に蒸留分離するこ とができるため有利である。 一方、 例えば、 特開昭 6 2— 1 2 0 3 3 3、 特開昭 6 2 - 1 2 6 1 4 1号公報等で開示され、 高い溶媒効果を示す反応溶媒であるフ ェノールは、 シクロへキサノールと共沸組成をつくることが知られており、 蒸留 分離が不可能であり、 工業的には甚だ不利である。
本発明の方法において反応溶媒として用いられる有機溶剤は、 シクロへキセン 水和反応の高沸副生物質であるジシク口へキシルエーテル、 シク口へキシルシク 口へキセンとの分離を考慮すれば、 好ましくは、 1 8 1 °C〜2 3 0 °Cの範囲に、 又は 2 4 0 °C以上に沸点を持つ有機溶剤であり、 より好ましくは、 1 8 5 °C〜2 2 0 °Cの範囲に沸点を持つ有機溶剤である。
本発明の方法において反応溶媒として用いられる有機溶剤は、 シクロへキセン の水和反応条件下において、 有機溶剤の転化率が 3 %以下であるものが用いられ る。 本願発明で言う有機溶剤の転化率とは、 シクロへキセン水和反応が行われる 反応温度下でのバッチ反応 1時間あたりの有機溶剤自体又は有機溶剤とシクロへ キセン、 シクロへキサノールとの反応転化率である。 本発明を工業的に実施する 場合には、 反応に用いられた溶媒は、 製品シクロへキサノールと分離されて、 循 環再使用される。 従って、 溶媒、 製品のロスが発生すること、 又は、 溶媒の再生 が必要となること等を考慮すれば、 好ましくは、 水和反応条件下における転化率 が 1 %以下の有機溶剤、 より好ましくは、 水和反応条件下において、 実質的に溶 媒が不活性である (シクロへキセン、 シクロへキサノールとの反応も生じない) 有機溶剤が用いられる。
本発明の方法において反応溶媒として用いられる有機溶剤は、 シク口へキセン の水相への分配を有利にする効果を発揮するものである。 本反応は、 オイル (シ クロへキセン) 一水一触媒の三相系で行われる。 ゼォライ ト等の固体酸触媒は水 相に存在しており、 しかも、 反応は触媒上で起こるために、 シクロへキセンの液 液分配が反応速度、 平衡転化率に大きく影響する。 シクロへキセンの水相への分 配を有利にする効果について、 日本化学会誌 1 9 8 9, ( 3 ) p . 5 2:!〜 5 2 7には、 無溶媒系とフエノール添加系での 1 2 0 °Cにおけるシクロへキセンの液 液分配係数を測定した結果が記載されている。 それによれば、 無溶媒系では油水 両相へのシクロへキセン分配係数 (油相のシクロへキセン濃度 (m o 1 %) Z水 相のシクロへキセン濃度 (m o l %) ) が 3 8 1 8であるのに対して、 フエノー ル添加系では、 6 8 0であると記載されている。 即ち、 フエノールの存在により、 シク口へキセンの水相への分配が有利になっていることが判る。 特開平 9— 2 4 9 6 0 1号公報では、 その明細書に依れば、 フエノールについて、 シクロへキサ ノールの有機層への分配率を高める作用を有する物質と定義しているが、 日本化 学会誌 1 9 8 9, ( 3 ) p . 5 2 1〜5 2 7の記载、 また、 本発明者らの追試試 験から、 フヱノールの収率向上の効果はシクロへキセンの水相への分配を有利に する効果によるものであろうと考えられる。
本発明に用いられる有機溶剤は、 以下に定める溶媒効果指数が 1 . 5以上の有 機溶剤である。 本発明で言う溶媒効果指数とは、 1 2 0 °Cにおける無溶媒でのシ クロへキセン分配係数と 1 2 0 °Cにおける溶媒添加系でのシクロへキセン分配係 数との比 (無溶媒でのシク口へキセン分配係数 Z溶媒添加系でのシク口へキセン 分配係数) と定義されるものであり、 有機溶剤の存在によるシクロへキセンの水 相への分配を有利にする効果を表すものである。 本発明で言う溶媒効果指数とは、 詳しくは、 シクロへキセン/シクロへキサノ ール /有機溶剤ノ水を 56. 7Z1 3. 3/30/100の重量比で仕込み、 1 20°Cに保たれた平衡状態での油水両相の液組成からシク口へキセンの分配係数 (油相中のシク口へキセンモノレ分率/水相中のシク口へキセンモル分率) を求め、 このシクロへキセン分配係数と無溶媒系 (シクロへキセン Zシクロへキサノール Z水を 56. 7/1 3. 3Z100の重量比で仕込み 1 20°Cで測定される) で のシクロへキセン分配係数との比 (無溶媒系分配係数ノ溶剤添加系分配係数) で ある。
本発明における有機溶剤は、 この溶媒効果指数が 1. 5以上を示す有機溶剤で あり、 好ましくは、 溶媒効果指数が 2以上の有機溶剤である。 一般に、 溶媒効果 指数が大きい程、 シクロへキセンの水相への分配を有利にする効果が大きいと考 えられるが、 一方では、 溶媒効果指数は水相への有機溶剤の溶解度と相関するも のであり、 先に述べたような水への溶解度との兼ね合いで有機溶剤が選択される。 ここで、 シクロへキセン分配係数は以下の方法により測定される。 即ち、 上記 の重量比で調整されたオイルと水を窒素加圧下、 耐圧容器に仕込み、 120°Cの 昇温下で充分に攪拌混合した後、 攪拌を低速攪拌とし、 平衡に至るに充分な時間 静置した後、 例えば、 1, 4一ジォキサン等の溶媒中に油水両相のそれぞれをサ ンプリングし、 ガスクロマトグラフィー及びカールフィッシヤー水分計による分 析から、 油水両相の組成を求めることにより測定される。
以上、 列挙したような特性を有する本発明に用いられる有機溶剤の一例として は、 フエネチルアルコール、 エチレングリコールモノフエニルエーテル (2—フ エノキシエタノール) 、 αイソホロン (3, 5, 5—トリメチル一 2—シクロへ キセン一 1—オン) 、 イソホロン (3, 5, 5— トリメチノレー 3—シクロへキ セン一 1一オン) 、 2, 4, 4一 トリメチル一 2—シクロへキセン一 1一オン、 3, 3, 5—トリメチルシクロへキサノン、 2, 4, 4ートリメチルシクロへキ サノン、 2, 6, 6—トリメチルシクロへキサノン、 3, 3, 5, 5—テトラメ チルシクロへキサノン等が挙げられるが、 好ましいものは、 エチレングリコール モノフエニルエーテル、 イソホロン (ひイソホロン、 ]3イソホロン共に同様の溶 媒効果を示すため、 混合物であってもかまわない) であり、 より好ましいものは、 イソホロンである。 これらの有機溶剤は、 各々単独で、 又は数種類を混合して用 いることができる。
ここで、 本発明において反応溶媒として用いられる有機溶剤の持つ特性につい て、 好ましレ、有機溶剤であるイソホロンを例に挙げて説明する。
本発明の方法における溶媒として好ましい有機溶剤であるイソホロンの 25°C での水への溶解度は、 1. 2 gZl 00m l (HAZARDOUS
SUB STANCES DATA BANK, I SOPHORONE, 9201 23. 参照) である。 イソホロンは、 水との最低共沸組成を作るので、 先に示し たような、 本反応を水相に懸濁させた触媒スラリーを用いる攪拌槽方式で工業的 に実施しょうとする場合、 触媒の再生工程において系外に抜き出された触媒スラ リ一中のィソホロンがそもそも少量であるという点で有利である上に、 さらに、 触媒スラリー中のイソホロンを水との共沸を利用して簡便に蒸留回収することも 容易で、 溶媒のロスを著しく低減することができるという点でも極めて有利であ る。
イソホロンは、 その沸点については、 αイソホロンでは 21 5°C、 ]3イソホロ ンでは 1 86°Cであり、 シクロへキサノールとは 25〜50°Cの沸点差があり、 しかも、 共沸組成を作ることもないので、 一般的に実施される簡便な蒸留分離法 によつて分離回収することが可能である。
イソホロンは、 本発明の反応条件下において、 水和反応を起こさず、 また、 原 料であるシクロへキセン、 製品であるシクロへキサノールとの反応性もなく、 極 めて安定に存在する。 また、 イソホロンは、 その分子構造から本発明に好適に用 いられる Z SM— 5ゼォライトの細孔内への拡散が阻害されているので、 触媒の 活性劣化への悪影響も回避され、 形状選択性にも影響を与えず、 却って、 表面活 性点の寄与を抑制し、 シク口へキサノール選択率を向上せしめる効果も発揮され る。 このことからも、 イソホロンは工業的に実施する上で有利である。
ィソホロンについて先に示した液液平衡測定を行って求められたィソホロンの 溶媒効果指数は 2. 1 9であり、 これからイソホロンがシクロへキセンの水相へ の分配を有利にする有機溶剤であることが判る。
以上の如く、 本願発明の方法における反応溶媒となる有機溶剤の中でも好適な 有機溶剤であるイソホロンは、 水への溶解度が低いにもかかわらず、 シクロへキ センの水相への分配を有利にする効果を発現し、 しかも、 シクロへキサノールと の蒸留分離も容易であり、 更に、 シクロへキサノール選択率、 触媒活性の経時変 化への悪影響もないといった驚くべき効果をもって、 シクロへキサノール製造方 法の従来の課題を解決する優れた溶媒であると言える。
イソホロンは、 アセトンの 3量化によって得られ、 ひイソホロンに微量の ィ ソホロン (異性体) を含む工業製品として、 主に樹脂の溶剤として用いられてい る。
イソホロンは、 高純度であることが好ましいが、 工業品をそのまま使用するこ とに何ら問題はなレ、。 工業品の一般的なイソホロンの純度は通常、 異性体の ]3— イソホロンを併せ、 9 7〜9 9 . 8 %程度である。
本発明の方法において、 水の使用量はシクロへキセン 1モルに対して、 1〜1 0 0モルの範囲が適当であり、 触媒の使用量は、 シクロへキセンに対して重量比 で、 0 . 0 1〜 1 0 0の範囲が適当である。 反応溶媒である有機溶剤の使用量は、 シクロへキセンに対して重量比で、 0 . 0 5〜1 0の範囲であり、 好ましくは、 0 . 1〜5の範囲であり、 より好ましくは、 0 . 2 5〜1の範囲である。
本発明の方法における反応形式は、 回分式、 連続式、 反応蒸留方式等のいずれ も可能であり、 連続式においては、 固定床流通反応方式及び攪拌槽流通反応方式 のいずれでも可能である。
本発明の方法における反応温度は、 5 0〜2 0 0 °Cの範囲であり、 好ましくは、 8 0〜1 6 0 °Cの範囲である。 反応温度が 5 0 °C未満では反応速度が遅く実用的 ではなく、 また、 反応温度が 2 0 0 °Cを超えると、 反応の平衡がシクロへキセン 側に片寄るために不利である。
本発明の方法における反応圧力は、 反応温度において液相を保つ圧力であれば 特に制限されないが、 好ましくは、 0 · 1〜5 M P aの範囲である。 また、 反応 雰囲気は、 窒素、 ヘリウム、 アルゴン、 二酸化炭素などの不活性気体雰囲気で、 しかも、 酸素の含有量が少ないことが好ましい。
以下、 実施例を挙げて本発明を説明する。 なお、 本発明は、 これらの実施例に 限定されるものではなく、 その要旨を越えない限り、 様々な変更、 修飾などが可 能である。
実施例 1
Z SM5ゼォライトー Aの合成
特許番号第 2844098号公報の実施例 1に開示された方法にて Z SM 5ゼ オライ トを合成した。
(1) 種スラリーの合成
富士化学 (株) 製珪酸ナトリゥム水溶液 ( S i O 2 : 26重量%、 N a 20 : 7. 0重量0 /。) 8. OKgに、 Na OHO. 05Kgと水 4. OKgを加えた溶 液に、 A l 2 (S〇4) 3 · 1 6Η2Ο0. 6 1 Kgと 1, 3ジメチル尿素 0. 1 Kgを水 1 5 Kgに溶かした溶液を攪拌しながら加え、 5重量%の硫酸 10 K gを加えて均質なゲルを得た。 このゲルを内容積 50リツトルのォートクレー ブに仕込み、 攪拌動力 0. 5〜: L KW/m3で攪拌しながら、 1 60°C、 10時 間結晶化させた。 得られたスラリーを冷却し、 種スラリーを得た。
(2) 本合成 (ZSM5ゼォライ ト Aの合成)
種スラリー 1 2. 6Kgに、 上記 1で用いた珪酸ナトリウム水溶液 5. 3Kgと Na OH30 gと水 2. 67 K gを加えた。 さらに、 A 1 2 (S〇4) 3 . 1 6 H2〇0. 41 Kgと 1, 3ジメチル尿素 0. 06 K gを水 1 OK gに溶かした 溶液を攪拌しながら加え、 5重量%の硫酸 6. 67Kgを加え、 均質なゲルを得 た。 このゲルを 50リツ トルのォートクレーブに仕込み、 攪拌動力 0. 5〜 1 K WZm3で攪拌しながら、 1 50°C、 3◦時間で結晶化させた。 得られたスラリ 一を冷却、 回収し、 遠心脱水機で濾過した。 その後、 水洗しながら濾過を繰り返 した。 得られた濾過ケークを 1 20°Cで 8時間乾燥させて、 粉末状のゼォライ ト 一 Aを得た。 得られたゼォライ ト一 Aを (株) 理学社製 X線回折装置 (型式 RA D— 3A) により分析したところ、 回折パターンは Z SM 5のものであり、 ゼォ ライト一Aは Z SM5ゼォライ トであった。 得られた Z SM5ゼォライト一 Aを 500°Cで 6時間空気流通下に焼成した後、 その 1 K gを 1 N—硝酸水溶液 1 0 リットル中に添加し、 4時間 60°Cでイオン交換し、 濾過、 水洗後、 120°Cで 1 2時間乾燥し、 H— Z SM5ゼォライ ト一 Aを得た。 得られた H—ZSM5ゼ オライ ト— Aについて、 (株) 日立製作所製電子プローブマイクロアナライザー 装置 (型式 X— 650、 X線検出器 (株) 堀場製エネルギー分散型 X線分析装置 型式 EMAX— 5770W) によって元素分析を行ったところ、 シリカ/アルミ ナモル比 (S i〇2/A l 23) は 29であった。 粒子径としては、 走查型電 子顕微鏡写真の撮影から、 最も巾の狭い部分の厚さが 0. 以下の板状微粒 子体であることが判った。
シク口へキセンの水和反応
得られた H— Z SM5ゼォライ トー A触媒 30 gと、 水 81 gとをガラス製ォ 一トクレーブ Aに仕込み、 窒素 0. 5MP aの加圧下にて、 攪拌しながら 1 20 °Cに昇温した。 一方、 ガラス製オートクレープ Bには、 シクロへキセン 6 1 gと イソホロン 20 gを仕込み、 窒素 0. 6MP aの加圧下、 1 20°Cに昇温した。 しかる後、 ガラス製オートクレーブ Bから、 ガラス製オートクレーブ Aヘシクロ へキセン Zイソホロン混合液を圧送して反応を開始した。 1時間反応後、 攪拌を 停止し油相サンプリングを行い、 ガスクロマトグラフィ一によつて分析を行った。 サンプリングの際、 攪拌停止後、 直ちに油水二相に分離した。 シクロへキサノー ルの収率及び選択率は下記の通りであった。
シクロへキサノール収率: 24. 3%、 選択率: 99. 7 %
主たる不純物は、 シク口へキセンの水和反応での副生成物であるメチルシクロぺ ンテン、 ジシクロへキシルエーテルであり、 イソホロンは全く変化していなかつ た。
本実施例及びイソホロンを用いない比較例 1から、 溶媒にイソホロンを用いる ことにより飛躍的にシクロへキサノール収率 (反応速度、 平衡転化率) を向上す ることができ、 その際に、 溶媒由来の不純物の副生が全く観られず溶媒が極めて 安定であること、 ィソホロンの添加が油水分離性能に悪影響を与えないことが判 る。
実施例 2
Z SM5ゼォライト— Bの合成
特許番号第 2844098号公報の実施例 7に開示された方法にて Z SM 5ゼ ォライトを合成した。
(1) 種スラリー (1) の合成 富士化学 (株) 製珪酸ナトリゥム水溶液 (S i 02 : 26重量。/。、 N a 2 O : 7. 0重量%) 5. 35Kgに、 水 2. 5 K gを加えて均一な溶液を得た。 この 溶液を内容積 50リツトルのオートクレープに仕込み、 攪拌しながら、 水 1 5
Kgに A l 2 (S04) 3 · 1 6Η2Ο0· 4K gと濃硫酸 0. 26 K gを溶か した溶液を室温で 30分かけてポンプで送液した。 しかる後、 1 70°C、 30時 間、 250 r pmの条件下で結晶化させた。 得られたスラリーを冷却し、 種スラ リー (1) を得た。
(2) 種スラリー (2) の合成
上記 1で用いた珪酸ナトリゥム水溶液 5. 65Kgと Na OH28 gと
N a A 10245 gを水 2. 2 1 K gに加えて均一な溶液を得た。 この溶液と、 種スラリー (1) 10. 5Kgを内容積 50リッ トルのオートクレーブに仕込み、 1 50 r pmで攪拌しながら、 水 l OKgに A l 2 (S〇4) 3 · 1 6Η2Ο0. 424Kgと NaA l O250 gを溶かした溶液を室温で 30分かけてポンプで 送液した。 さらに、 水 5. 84Kgに濃硫酸◦. 2Kgを溶かした溶液を 1 5分 間かけてポンプで送液した。 その後、 1 90°Cまで昇温し、 6時間で結晶化させ た。 得られたスラリーを冷却回収し、 種スラリー (2) を得た。
(3) 本合成 (ZSM5ゼォライ ト Bの合成)
上記 1で用いた珪酸ナトリウム水溶液 5. 65Kgと Na〇H28 gと
NaA 10245 gを水 2. 2 1 K gに加えて均一な溶液を得た。 この溶液に種 スラリー (2) 10. 5Kgを加え、 均質なスラリーとした。 このスラリ一を 5 0リツトルのオートクレーブに仕込み、 室温下 1 50 r pmで攪拌しながら、 水 l OKgに A l 2 (S〇4) 3 - 1 6H2O0. 424 K gと N a A 1 O 25◦ g を溶かした溶液を 30分間かけてポンプで送液した。 さらに、 水 5. 84Kgに、 濃硫酸 2Kgを溶かした水溶液を 1 5分間かけてポンプで送液した。 その後、 温度を 165°Cまで上昇し、 1 50 r pmで攪拌しながら、 30時間かけて結晶 化させた。 得られたスラリーを冷却、 回収し、 遠心脱水機で濾過した。 その後、 水洗しながら濾過を繰り返した。 得られた濾過ケークを 1 20°Cで 8時間乾燥さ せて、 粉末状のゼォライ トー B約 1. 7 Kgを得た。 得られたゼォライ ト— Bの X線回折パターンは Z SM5のものであり、 ゼォライ トー Bは Z SM5ゼォライ トであった。 また、 元素分析の結果、 Z SM5ゼォライト— Bのシリカ/アルミ ナモル比 (S i 〇2/A l 23) が 29であった。 粒子径は、 0. 0 5 xm程 度の極めて微粒子体であることが判った。 得られた Z SM 5ゼォライトー Bの 1 K gを 1 N—硝酸水溶液 1 0リ ツ トル中に添加し、 4時間室温でイオン交換し、 濾過、 水洗後、 1 20°Cで 1 2時間乾燥し、 H— Z SM5ゼォライト— Bを得た。
シク口へキセンの水和反応
得られた H— Z SM5ゼォライト一Bを触媒として、 用いたほかは実施例 1と 同様にして、 シクロへキセンの水和反応を行った。 反応成績は以下の通りである。 シクロへキサノール収率: 24. 9%、 選択率: 99. 5%
実施例 3
Z SM5ゼォライトー Cの合成
特許番号第 2 5 7 7 94 1号公報の実施例 1に開示された合成方法に従って、 Z SM5ゼォライ トを合成した。
(1) 種スラリーの合成
富士化学 (株) 製、 Qブランド珪酸ナトリウム水溶液 5. 3 Kgに、 水 2 Kg と N a OH 2 5 gを加えて均一な溶液を得た。 この溶液を内容積 50リツ トルの オートクレーブに仕込み、 攪拌しながら、 水 1 5 K gに A 1 2 (S04) 3 - 1 8H200. 4Kgと濃硫酸 0. 3 Kgを溶かした溶液を室温で 6 0分かけてポ ンプで送液した。 しかる後、 1 80°C、 1 0時間、 250 r pmの条件下で結晶 化させた。 得られたスラリーを冷却し、 種スラリーを得た。
(2) 本合成 (Z SM5— Cの合成)
富士化学 (株) 製、 Qブランド珪酸ナトリウム水溶液 5. 7 Kgと Na〇H2 8 gと水 2. 2 Kgを加えて均一な溶液を得た。 この溶液に 1で得られた種スラ リー 1 0. 5Kgを加え、 均質なスラリーとした。 このスラリーを 5 0リッ トル のオートクレーブに仕込み、 室温下 2 50 r pmで攪拌しながら、 水 1 6Kgに A 1 2 (S04) 3 * 1 8 H2 O 0. 4 2 K gと濃硫酸 0. 3 K gを溶かした水 溶液を 6 0分間かけてポンプで供給した。 その後、 温度を 1 50°Cまで上昇し、 250 r pmで攪拌しながら、 30時間かけて結晶化させた。 得られたスラリー を冷却、 回収し、 遠心脱水機で濾過した。 その後、 8倍量の水で水洗しながら濾 過を繰り返した。 得られた濾過ケークを 1 20°Cで 10時間乾燥させて、 粉末状 のゼォライト 1. 7Kgを得た。 得られたゼォライ ト一Cの X線回折パターンは ZSM5のものであり、 ゼォライ ト一 Cは Z SM5ゼォライ トであった。 Z SM 5ゼォライト一 Cは、 S i 02/A I 203が 28、 粒子径としては、 0. 1 im以下の一次粒子の凝集体であり、 約 0. 5 X 0. 5 X 1 mの柱状二次粒 子を形成する微粒子体であった。 得られた ZSM5ゼォライ トー Cの 1 00 gを 1 N—硝酸水溶液 1 リットル中に添加し、 4時間室温でイオン交換し、 濾過、 水 洗後、 1 20。じで 12時間乾燥し、 H— Z S M 5ゼォライ ト— Cを得た。
シク口へキセン水和反応
得られた H— Z SM5ゼォライ トー Cを触媒として、 用いたほかは実施例 1と 同様にして、 シクロへキセンの水和反応を行った。 反応成績は以下の通りである。 シクロへキサノ一ノレ収率: 24. 3 %、 選択率: 99. 6 %
実施例 4
シク口へキセン水禾ロ反応
反応溶媒として、 エチレングリコールモノフエニルエーテル、 フエネチルアル コール、 3, 3, 5—トリメチルシクロへキサノンをそれぞれ用いたほかは、 実 施例 1と同様にシクロへキセン水和反応を行った。 反応の結果を表 1に、 本実施 例に用いられた有機溶剤の特性を表 2に示す。
本実施例及び溶媒を用いない比較例 1から、 ここで挙げた有機溶剤を反応溶媒 に用いることによつても、 飛躍的にシクロへキサノール収率 (反応速度、 平衡転 化率) を向上できることが判る。
実施例 5
シクロへキセン水和連続攪拌槽流通反応
シク口へキセンの水和反応の連続流通反応試験を以下の条件で行った。 触媒と しては、 実施例 1に用いた H— Z SM5ゼォライ ト一 Aを使用した。
反応装置:内容積 1 リットルのステンレス製オートクレーブ
反応槽中のホールドアップ量
オイル: 240m l
スラリー : 240m l スラリー濃度:触媒 30重量%
オイル (シクロへキセン/イソホロン) 供給量: 170m l/Hr
シクロへキセン/イソホロン重量比: ◦. 7Z0. 3
反応温度: 120°C、 反応圧力:窒素により 0. 7 MP aに加圧
反応槽上部にオイルだけの相を形成する程度の攪拌条件下で、 オーバーフロー ノズノレからオイルを連続的に抜き出し、 反応消費分の水は、 ポンプで適宜送入し た。 1 20時間まで反応を継続した。 なお、 運転の間、 触媒スラリーの流出は皆 無であり、 イソホロン溶媒を使用したとしても、 油水分離に悪影響を与えること がないことが判る。 反応結果を表 3に示す。
本実施例及び比較例 5から、 イソホロンを溶媒に用いたシクロへキセンの水和 流通反応評価において、 シクロへキサノ一ル収率 (生産性) の向上が確認され、 また、 触媒の活性劣化傾向には無溶媒系との有意差は観られず、 イソホロンが触 媒の活性劣化に影響を与えないことが判る。
実施例 6
シクロへキセン水和連続固定床流通反応
シク口へキセンの水和反応の連続固定床流通反応試験をエチレンダリコールモ ノフユ二ルェ一テル (EGMPE) を反応溶媒として以下の条件で行った。 反応 装置には熱媒ジャケットを設けた内径 26. 5 mmのステンレス製反応器を用い、 反応器上部には、 水及びオイル供給口が設けられており、 反応器下部では油水は 混合された状態で、 圧力調整弁を介して反応液貯槽へ導かれ、 反応液貯槽で油水 分離された。 触媒としては、 エンゲルハルドネ土製 Z SM— 5ゼォライ ト (シリカ Zアルミナモル比 =50) を、 20 w t 0 /。のアルミナバインダーを添加して外径 1/16インチ、 長さ 5mmのサイズに押し出し成型したものを用い、 触媒層高 は 24 Ommであった。 連続反応は以下の反応条件で、 油水下降並流液封反応方 式で行った。
反応器への触媒充填量: 87. 2 g
オイル供給量 : 24. 5 g/H r
水供給量 : 12. 0 gXH r
オイル組成 (シクロへキセン ZEGMP E重量比) : 70Z30 反応温度 : 1 3 5 °C (熱媒循環温度)
1 2 4〜; I 3 4 °C (触媒層温度)
反応圧力 : 2 M P aに設定 (液封反応圧力)
反応液貯槽に排出されたオイル相をガスクロマトグラフィーにより分析し、 反 応成績を求めた。 反応開始時は、 シクロへキセンのみを供給し、 反応開始 2 0時 間経過時から、 シク口へキセン Zエチレングリコールモノフエニルエーテル = 7 0 Z 3 0重量比混合液に原料を切り換え、 その後、 反応は 1 5 0時間継続した。 反応結果を表 4に示す。
本実施例からエチレングリコールモノフユニルエーテルを反応溶媒に用いた際 にも、 高いシクロへキサノール収率が得られ、 しかも、 触媒活性低下に影響を与 えないことが判る。 なお、 エチレングリコールモノフエニルエーテル溶媒では、 水和反応条件下において、 エチレングリコールシクロへキシルフェニルエーテル への転化が認められたが、 1 %以下であり、 経時的低下が著しいものであり、 畐 lj 反応はゼオライ ト表面活性点で生じていることが示唆された。 しかも、 この副生 物質は溶媒よりもさらに高沸点物質であるので、 蒸留分離により回収し、 別途、 エチレンダリコールモノフエニルエーテルへ戻すことも可能である。
実施例 7
シク口へキサノールの蒸留回収実験
実施例 5の連続流通反応で得られた、 反応生成物の 5 0 3 gを 1 5段オールダ 一ショー型ガラス蒸留塔 (段効率約 6 0 %) を用いて、 1 0 . 6 7〜1 2 . 6 6 k P aの減圧下でバッチ蒸留分離を行った。 その際、 還流比は濃縮度合いにより 適宜設定しながら運転した。 シク口へキセンが殆どの初留分として 2 7 4 gを回 収後、 約 1 2 . 6 k P a、 ボトム温度約 1 4 0 °C、 塔頂温度約 1 0 3〜 1 0 4 °C の条件で、 シクロへキサノール留分 8 2 gを回収した。 これを分析した結果、 初 留分と本留分中のシクロへキサノール回収率は 9 9 . 2 %であり、 シクロへキサ ノール本留分中にィソホロンは検出限界以下であり、 不純物としてはメチルシク 口ペンタノール類が 5 0 p p m、 シク口へキサノンが 9 0 p p m含まれており、 シクロへキサノールの純度は 9 9 . 9 %以上であった。
本実施例から、 本発明の好適な反応溶媒であるィソホロンと製品シクロへキサ ノールの蒸留分離はごく一般的な蒸留分離方法で簡便に実施可能であること、 ま た、 本発明の方法で得られるシクロへキサノールが極めて高純度であることが判 る。
比較例 1
イソホロンを添加しなかったほかは、 実施例 1と同様にして反応を行った。 サ ンプリングの際、 攪拌停止後直ちに油水二相に分離した。 各時間におけるシクロ へキサノールの収率は下記の通りであった。
触媒: H— Z SM5ゼォライトー A
1時間 シクロへキサノール収率: 12. 6 %
2時間 シクロへキサノール収率: 14. 8%
3時間 シク口へキサノール収率: 1 5. 8%
比較例 2
イソホロンを添加しなかったほかは、 実施例 2と同様にして反応を行った。 各 時間におけるシク口へキサノールの収率は下記の通りであった。
触媒: H— Z SM5ゼォライト一 B
1時間 シク口へキサノール収率: 1 2. 3%
2時間 シク口へキサノール収率: 14. 6%
3時間 シクロへキサノール収率: 1 5. 7%
比較例 3
イソホロンを添カ卩しなかったほかは、 実施例 3と同様にして反応を行った。 各 時間におけるシク口へキサノールの収率は下記の通りであった。
触媒: H— Z SM5ゼォライ ト一 C
1時間 シクロへキサノール収率: 1 2. 5%
2時間 シクロへキサノール収率: 14. 9%
3時間 シクロへキサノール収率: 1 5. 3%
比較例 1〜 3から反応溶媒を用いない例では、 従来公知の高活性な触媒を用い たとしても、 平衡のためにシクロへキサノール収率は低いものに留まってしまう ことが判る。
比較例 4 溶媒として、 ベンジルアルコールを用いたほかは、 実施例 1と同様にして反応 を行った。 各時間におけるシク口へキサノールの収率は下記の通りであった。
触媒: H— Z SM5ゼォライ トー A
1時間 シク口へキサノール収率: 1 7. 2%
2時間 シクロへキサノール収率: 21. 5%
本比較例においては、 反応溶媒であるべンジルアルコールの、 その脱水縮合反 応生成物であるジベンジルエーテルへの転化率が、 1時間で 1 1. 4 %、 2時間 で 1 6. 0%にも達し、 他にも、 フエネチルアルコール等、 数種類の副生物が確 レ /こ
本比較例から、 日本化学会誌 1 989, (3) p. 52:!〜 527に記載され たべンジルアルコールは、 確かに溶媒効果は認められるものの、 水和反応条件下 では、 脱水縮合しジベンジルエーテルへ転換されてしまい、 しかも、 このジベン ジルエーテルでは溶媒効果が発現しない。 従って、 かかる不安定な溶媒を工業的 に用いる事は不可能であると言わざるを得ない。
比較例 5
供給原料として、 シクロへキセンのみを 1 7 Om 1 ZH rの供給速度で供給し たほかは、 実施例 5と同様にしてシクロへキセンの水和反応の連続流通反応試験 を行った。 反応結果を表 5に示す。
比較例 6
シク口へキサノール Zフエノールの蒸留分離挙動
シクロへキサノール 62. 2mo l %、 フエノール 37. 8mo l %の混合液 を 50 Om 1フラスコに仕込み、 分留管を備えたバッチ減圧蒸留装置を用いて蒸 留分離実験を行った。 圧力 7. 33 k P aにおいて、 留出開台後、 釜内温度が一 定となるまで、 留出を継続し、 釜内温度が約 1 1 6 °Cで安定した時点で釜內液を サンプリングし、 組成をガスクロマトグラフィーにより分析した。
釜内液組成は.、 シクロへキサノーノレ 1 9. lmo l %、 フエノーノレ 80. 9 mo 1 %であり、 留出液トータルの液組成は、 シクロへキサノール 81. 8 mo 1 %、 フエノ一ノレ 1 8. 2mo 1 %であつた。
蒸留実験結果から求められたシク口へキサノール/フ ノール最高共沸組成シ ク口へキサノール 1 9 m o 1 % (圧力 7 · 33 k P a , 温度 1 1 6 °C) は、 別途、 気液平衡推算法 (UN I FAC) で計算された共沸組成シクロへキサノール 22 mo 1 % (圧力 7. 33 k P a, 温度 1 09。C) とほぼ一致した。
本比較例から、 従来技術で優れた溶媒効果を発揮すると提案されているフ ノ ールは、 製品シクロへキサノールと蒸留分離が不可能であり、 工業的に実施する 上で極めて不利であることが判る。
表 1
各種溶媒によるシクロへキセン水和バッチ反応結果
Figure imgf000022_0001
初期投入量
触媒 H- Z SM5 -A 30
水 81 g
溶媒 20 g
シク口へキセン 6 1
II (無溶媒系) 81 g
反応温度 1 20 。C
反応時間 1 時間 表 2
実施例 4に用いられた各種有機溶剤の特性、 物性
Figure imgf000023_0001
I PN ィソホロン
P h E t OH フエネチノレアノレコーノレ 丁 MCNON 3, 3, 5— トリメチルシクロへキサノン HE シク口へキセン
NOL シク口へキサノーノレ
S L V 添加有機溶剤 表 3
ィソホロン溶媒を用いたシク口へキセン水和流通反応結果
反応時間 シク口'へキサノール 比活性
収率 生産性
(H r ) (%) (g-NOL/g-cat/Hr) (%)
1 0 2 1. 6 0. 3 2 9 1 00. 0
D 0 1 9. 8 0. 3 0 2 9 1. 7
i丄 o nリ 1 9. 2 0. 2 9 3 O p Q
o o . y 供給量 1 7 0 m l /W r
シク口へキセン 1 00. 0 gZH r ィソホロン 4 2. 9 gZH r イソホロン濃度 3 0. 0 w t % 触媒量 H— Z SM5一 A 8 0. 0 g
スラリー濃度 3 0. 0 w t % 比活性: 1 0時間での収率を 1 0 0として算出した。 表 4
エチレングリコーノレモノフエ二ノレエーテル溶媒を用いた
シクロへキセン水和 固定床流通反応結果
Figure imgf000024_0001
※:反応開始から 2 0時間までは、 シク口へキセンのみを供給した。
以降は、 シクロへキセン Zエチレングリコールモノフエニルエーテル == 7 0/3 0 (重量比)
供給量
オイル 24. 5 g/H τ
水 1 2. 0 g/H r
溶媒濃度 30. 0 w t %
触媒 エンゲルハルド社製 H— Z SM5 の押し出し成型体 バインダー濃度 20. 0 w t %
触媒充填量 8 7. 2 g
Z SM- 5 6 9. 8 g
熱媒循環温度 1 35 。C
触媒層温度 1 24〜 1 34 。C
反応圧力 2 M P a 比活性:溶媒添加後は、 2 5時間での収率を 1 00として算出した。 表 5
無溶媒系シク口へキセン水和流通反応結果
Figure imgf000025_0001
1 70 m 1 /H
シク口へキセン 1 3 7 9 gZH r イソホロン 0 0 g/H r イソホロン濃度 0, 0 w t % 触媒量 H— Z SM5— A 80. 0 g
スラリー濃度 30. 0 w t % 比活性: 1 0時間での収率を 1 00として算出した c 産業上の利用可能性
本発明によれば、 シクロへキサノールの収率が飛躍的に向上すると同時に、 触 媒活性の経時変化及び触媒分離への悪影響もなく、 しかも、 製品シクロへキサノ ールの蒸留分離回収も容易であり、 用いる溶媒のロスも少ない。 即ち、 高純度の シクロへキサノールを極めて高収率で、 且つ、 安定的に得ることができるので、 本発明は工業的にシクロへキサノールを製造する際に非常に有利である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 固体酸を触媒として用い、 水の存在下でシクロへキセンを水和反応に付す ことを含むシクロへキサノールを製造する方法であって、 2 5 °Cにおける水への 溶解度が 5重量%以下であり、 かつ、 製造されるシクロへキサノールよりも 2 0 °C以上沸点が高く、 かつ、 水和反応条件下での溶剤の転化率が 3 %以下であり、 かつ、 シク口へキセンの水相への分配を有利にする効果を示す溶媒効果指数が 1 . 5以上である有機溶剤を反応溶媒として用いるシクロへキサノールの製造方法。
2. 固体酸がゼォライ トである請求項 1に記載の製造方法。
3. ゼォライ トが Z S M— 5である請求項 2に記載の製造方法。
4. 有機溶剤がィソホロンである請求項 1〜 3のいずれか一項記載の製造方法。
5. 有機溶剤がエチレングリコールモノフエ二ルェ—テルである請求項 1〜3 のいずれか一項記載の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013008637A1 (ja) * 2011-07-12 2013-01-17 旭化成ケミカルズ株式会社 シクロヘキサノール、シクロヘキサノールの製造方法及びアジピン酸の製造方法
CN111559958A (zh) * 2020-06-19 2020-08-21 凯瑞环保科技股份有限公司 一种环己烯制备环己醇的工艺装置和工艺方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7442841B2 (en) * 2006-08-18 2008-10-28 Invista North America S.A R.L. Extraction process
CN101805244B (zh) * 2010-04-08 2013-06-26 华东理工大学 环己烯水合工艺
DE102010030995A1 (de) * 2010-07-06 2012-01-12 Evonik Degussa Gmbh Verwendung von beta-Isophoron als Lösemittel
CN103285917B (zh) * 2012-02-29 2015-08-05 北京安耐吉能源工程技术有限公司 环己烯水合用催化剂及其制备方法和环己醇的制备方法
CN103288599B (zh) * 2012-02-29 2015-06-24 北京安耐吉能源工程技术有限公司 环己烯水合用助溶剂及其应用以及环己醇的制备方法
CN103285916B (zh) * 2012-02-29 2015-12-02 北京安耐吉能源工程技术有限公司 环己烯水合用催化剂及其制备方法和环己醇的制备方法
CN103285927B (zh) * 2012-02-29 2015-02-18 北京安耐吉能源工程技术有限公司 环己烯水合用催化剂及其制备方法和环己醇的制备方法
CN103285918B (zh) * 2012-02-29 2015-08-19 北京安耐吉能源工程技术有限公司 环己烯水合用催化剂及其制备方法和环己醇的制备方法
CN103288600B (zh) * 2012-02-29 2015-06-24 北京安耐吉能源工程技术有限公司 环己烯水合用助溶剂及其应用以及环己醇的制备方法
TWI612031B (zh) 2012-09-18 2018-01-21 China Petrochemical Technology Co Ltd 一種聯產環己醇和鏈烷醇的方法和裝置
CN111253217B (zh) * 2018-11-30 2021-06-01 中国科学院大连化学物理研究所 一种环己烯水合制备环己醇的方法
CN111153766A (zh) * 2020-03-04 2020-05-15 福州大学 一种环己烯常压直接水合连续化制备环己醇的方法
CN115382567B (zh) * 2021-05-24 2023-09-26 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于环己烯水合反应zsm5/zsm11共结晶沸石的合成方法
CN113354510B (zh) * 2021-06-16 2023-06-23 东北石油大学 一种Na改性NiCo催化剂上苯酚选择加氢方法
CN116332722A (zh) * 2021-12-23 2023-06-27 沈阳化工研究院有限公司 一种环己烯水合制备环己醇用的助剂及其应用
CN115591539B (zh) * 2022-10-21 2024-02-02 神马实业股份有限公司 用于环己烯直接水合反应的催化剂及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60115542A (ja) * 1983-11-25 1985-06-22 Nippon Zeon Co Ltd シクロペンタノールの製造法
JPH07247232A (ja) * 1994-01-20 1995-09-26 Mitsubishi Chem Corp シクロアルカノール又はシクロアルカノンの製造方法
JPH09249601A (ja) * 1996-03-13 1997-09-22 Mitsubishi Chem Corp シクロアルカノールの製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH376904A (de) * 1960-03-10 1964-04-30 Inventa Ag Verfahren zur Herstellung von Cyclohexanol

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60115542A (ja) * 1983-11-25 1985-06-22 Nippon Zeon Co Ltd シクロペンタノールの製造法
JPH07247232A (ja) * 1994-01-20 1995-09-26 Mitsubishi Chem Corp シクロアルカノール又はシクロアルカノンの製造方法
JPH09249601A (ja) * 1996-03-13 1997-09-22 Mitsubishi Chem Corp シクロアルカノールの製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1243572A4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013008637A1 (ja) * 2011-07-12 2013-01-17 旭化成ケミカルズ株式会社 シクロヘキサノール、シクロヘキサノールの製造方法及びアジピン酸の製造方法
JP5462981B2 (ja) * 2011-07-12 2014-04-02 旭化成ケミカルズ株式会社 シクロヘキサノール、シクロヘキサノールの製造方法及びアジピン酸の製造方法
US9771313B2 (en) 2011-07-12 2017-09-26 Asahi Kasei Chemicals Corporation Cyclohexanol, method for producing cyclohexanol, and method for producing adipic acid
CN111559958A (zh) * 2020-06-19 2020-08-21 凯瑞环保科技股份有限公司 一种环己烯制备环己醇的工艺装置和工艺方法

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Publication number Publication date
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EP1243572A1 (en) 2002-09-25

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