WO2004016577A1 - 芳香族カーボネート類の製造方法 - Google Patents

芳香族カーボネート類の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2004016577A1
WO2004016577A1 PCT/JP2003/009347 JP0309347W WO2004016577A1 WO 2004016577 A1 WO2004016577 A1 WO 2004016577A1 JP 0309347 W JP0309347 W JP 0309347W WO 2004016577 A1 WO2004016577 A1 WO 2004016577A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reaction
reactor
carbonate
line
liquid
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/009347
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takashi Kanamaru
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2002234884A external-priority patent/JP4193442B2/ja
Priority claimed from JP2002235385A external-priority patent/JP2004075577A/ja
Application filed by Mitsubishi Chemical Corporation filed Critical Mitsubishi Chemical Corporation
Priority to AU2003255152A priority Critical patent/AU2003255152A1/en
Publication of WO2004016577A1 publication Critical patent/WO2004016577A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/06Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from organic carbonates

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing aromatic carbonates. More specifically, the present invention relates to a process for efficiently and continuously producing an alkylaryl carbonate and a ziryl carbonate from an aromatic hydroxy compound and a dialkyl carbonate by a transesterification reaction.
  • R 1 and R 2 represent an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group and may be the same or different.
  • Ar represents an aromatic hydrocarbon group.
  • This transesterification reaction is an equilibrium reaction, and tends to proceed in the direction in which a strongly nucleophilic substituent is replaced by a weakly nucleophilic substituent.
  • dialkyl carbonate having a lower aliphatic hydrocarbon group is used as the dialkyl carbonate of one raw material and phenol is used as the aromatic hydroxy compound of the other raw material, particularly, the formulas (1) and ( The reaction of 2) is a reaction that is contrary to that principle, so it is very large and biased toward the original system, and the reaction rate is generally slow.
  • a general transesterification catalyst such as an alkali metal hydroxide
  • the reaction of the following formula (4) accompanied by decarboxylation prevails, instead of the reaction of the formula (1), and the reaction yield is significantly reduced.
  • an aromatic hydroxy compound is supplied to a continuous multi-stage distillation column in a liquid state from the top of the column, and a dialkyl carbonate is brought into contact with the gas in a gaseous state from the bottom of the column in a countercurrent manner to produce a by-product While high-boiling components including aromatic carbonate are extracted from the bottom of the column while low-boiling components including alcohol and dialkyl carbonate are extracted from the top of the column.
  • a multistage reaction is performed, and the reaction and gas-liquid separation are performed while continuously generating countercurrent contact between the vapor generated in the lower or subsequent stage and the reaction solution coming from the upper or previous stage.
  • the energy given in the latter stage can be efficiently transmitted to the upper stage or the former stage.
  • low-boiling products in this case, fatty alcohols
  • low-boiling products in this case, aromatic carbonates
  • the raw material ratio changes continuously, it is difficult to control the reaction, and it is difficult to design and operate the reactor.
  • the liquid phase of the reactor is separated by partitions, and the gas phase is used as the continuous phase, and light boiling fractions containing aliphatic alcohol as a by-product are collected from the top of the reactor.
  • a method has been proposed in which a reaction is carried out while continuously extracting in a gaseous state (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-188585).
  • the liquid phase can be changed in temperature and liquid composition in each reaction zone, and can be a multi-stage reaction.However, since the gas phase in each reaction zone is continuous, it is appropriate for the vapor composition. There is a drawback that separation and recovery processing and energy recovery cannot be performed.
  • the present invention provides a method for producing alkylaryl carbonate 1 and / or diaryl carbonate from a dialkyl carbonate and an aromatic hydroxy compound in the presence of a catalyst, which does not have the above-mentioned disadvantages and has high selectivity.
  • the purpose is to provide a method for efficient and continuous production.
  • this ester exchange reaction is an equilibrium reaction in a liquid phase, and the extraction of the aliphatic alcohol as a low boiling point product is efficiently carried out. It is possible to promote the progress, and as the reaction gets closer to equilibrium, it becomes difficult to progress.Therefore, it is effective to use a multi-stage reaction with different conditions for each stage. Indirect heat exchange can be used to heat the reaction solution in the relevant stage or the previous stage, thereby improving energy efficiency and avoiding reaction delay due to concentration of low-boiling by-products, which is more advantageous than reactive distillation
  • the present invention has been found to be an effective method.
  • the gist of the present invention is to provide a method for producing an alkyl aryl carbonate and z or diaryl carbonate by reacting a dialkyl carbonate with an aromatic hydroxy compound in the presence of a catalyst.
  • the liquid phase is sequentially passed from the first reaction zone to the last reaction zone using a reactor having a structure in which the vapor phase is connected in series, and the condensation heat of the vapor generated in at least one reaction zone is removed by the vapor.
  • Production of aromatic carbonates characterized in that transesterification is carried out while transferring the solution to the reaction zone or the feed zone to the preceding reaction zone and heating it without directly contacting the target reaction solution.
  • the method lies in
  • Figure 1 is a schematic diagram showing an example of a reactor with a structure in which two reactors are connected in series.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a reactor with a structure in which two reactors are connected in series.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a reactor having a structure in which three reactors are connected in series.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view showing a reactor structure and a reaction system in Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing a reactor structure and a reaction system in Comparative Example 2.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a reactor in which the inside is divided into three reaction compartments.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view showing a reactor structure and a reaction system in Example 3.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view showing a reactor structure and a reaction system in Comparative Example 4.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing a reactor structure and a reaction system in Example 4.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing a reactor structure and a reaction system in Comparative Example 5.
  • the reference numerals in the figure are as follows.
  • L1, L2 are raw material supply lines
  • a 1 and A 2 are the lower bulkhead
  • B 1 and B 2 are upper bulkheads.
  • the dialkyl carbonate which is a reaction raw material of the present invention is represented by the following formula (5).
  • R 1 and R 2 represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different.
  • dimethyl carbonate Specifically, dimethyl carbonate, getyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, methylethyl carbonate and the like can be mentioned. Of these, dimethyl carbonate and dimethyl carbonate are particularly preferably used.
  • the aromatic hydroxy compound as the other reaction material of the present invention is represented by the following formula (6).
  • Ar represents an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms.
  • phenolics 0—, m—, or p—cresol, o—, m—, or p—ethynolephenoles, o—, m—, or ⁇ —propynolephenoneles, o— , M-, or p-methoxyphenol, 2,6-dimethylphenol, 2,4-dimethynolephenole, 3,4-dimethinolephenol, o—, m—, or] 3 Phenol, 11-naphthorne, 2-naphthol and the like. Particularly preferred among these are phenols.
  • Alkyl aryl carbonate one of the products of the method of the present invention, is represented by the following formula (7).
  • alkyl phenyl carbonates such as methyl phenyl carbonate, ethynolephenyl carbonate, pulp pinolefeninolecarbonate, petit / refeninolecarbonate and hexinolephenyl carbonate.
  • Diaryl carbonate one of the products of the method of the present invention, is represented by the following formula (8).
  • dipheninolecarbonate ditonolei / recarbonate
  • dixylinolecarbonate dinaphtinolecarbonate
  • bis (chlorophenylene /) carbonate examples include dipheninolecarbonate, ditonolei / recarbonate, dixylinolecarbonate, dinaphtinolecarbonate, and bis (chlorophenylene /) carbonate.
  • the catalyst used in the present invention may be dialkyl carbonate or alkyl aryl. Any substance can be used as long as it promotes the transesterification reaction between the carbonate and the aromatic hydroxy compound and the disproportionation reaction of the alkyl aryl carbonate. For example:
  • Suzuki daggers such as S n B u 2 ,
  • Particularly preferred among the above are tin compounds and titanium compounds.
  • the present invention is characterized by using a reactor having a structure in which two or more independent reaction regions are connected in series.
  • Each reaction zone may be an independent reactor, or may be a reaction compartment formed by partitioning the inside of one reactor with a partition or the like. The necessary condition is that the vapor generated in each reaction zone is independently taken out.
  • FIG. 1 shows an example of a reactor having a structure in which two reactors are connected.
  • the reactor 1 includes a line L1 for supplying a high-boiling material, a line L2 for supplying a low-boiling material, a liquid draining line L4, and a vapor extracting line V1.
  • the reactor 2 includes the above-mentioned line L4, a liquid drain line L5, and a vapor drain line V2. Then, the vapor extracted from the line V 2 heats the supply liquid in the heat exchanger 1 to recover energy.
  • the internal coil ⁇ jacket installed in reactor 1 It is also possible to heat the reaction solution in the reactor 1.
  • the amount of heat recovery can be optimized by appropriately setting the reaction temperature and the amount of generated steam. For example, by raising the temperature of reactor 2 higher than that of reactor 1, the temperature difference required for heat exchange can be secured, and the heat of vapor generated in reactor 2 is efficiently transferred to the liquid in reactor 1. be able to.
  • FIG. 2 shows an example of a reactor having a structure in which three reactors are connected.
  • the low-boiling material is divided into feeds, for example, as lines L2a, L2b and L2c, and these are heated by the condensation heat of the generated vapor and a part of them is heated. It can be vaporized and its energy can be used to heat the reaction solution in each stage.
  • Fig. 2 which has a structure in which three reactors 1 to 3 are connected, the total amount of the high-boiling material (line L1) and a part of the low-boiling material (line L2a) are mixed.
  • This low-temperature mixture is heated by the high-temperature vapor (line VI) generated in the reactor 1 in the heat exchanger 1 so that a part of the energy required in the reactor 1 is supplied.
  • the high temperature vapor is taken out of the line L6 in a partially condensed state.
  • the reaction solution is drained and sent to the reactor 2 through the line L3.
  • the high-temperature vapor generated in the reactor 2 heats the low-boiling raw material divided and fed from the line L2b to vaporize it.
  • the vaporized low-boiling raw material comes into contact with the reaction liquid inside the reactor 2 and liquefies, and supplies energy to the reaction liquid by heat of condensation. After the heat exchange, a part of the high-temperature vapor parser becomes condensate.
  • a plug flow type reactor can obtain a higher raw material conversion rate than a complete mixing type reactor.However, in a reaction requiring continuous removal of products as in the above reaction, an appropriate Designing plug flow reactors is difficult.
  • the reaction liquid phase can be passed through in a manner similar to a Braduff type.
  • a reactor having a plurality of reaction sections formed by partitioning the inside of one reactor with a partition wall or the like.
  • the inside of the reactor is divided into a closed section in which a lower part is left with a liquid-phase flow path, and a lower partition wall having a cavity in an upper part;
  • the gas phase is divided into closed compartments, and the lower part is divided into a plurality of reaction compartments by combining with an upper partition provided with a cavity, in which the liquid phase is the first reaction compartment.
  • the gas phase is independently taken out by liquid sealing in each reaction section. Since the reaction conditions in each reaction zone can be set independently except for the pressure, continuous operation can be performed in exactly the same manner as in Fig. 2 by using a reactor with this structure.
  • a ⁇ lower partition wall '' having a reactor having a specific structure that is, a liquid phase portion is divided into closed compartments at the lower portion of the reactor while leaving a liquid phase flow passage, and a void portion is provided at an upper portion
  • the gas phase is divided into closed compartments
  • an “upper partition” having a void is provided. It is preferable to use a reactor comprising a liquid phase portion divided into two or more compartments capable of flowing between adjacent compartments and a gas phase portion divided into two or more independent compartments.
  • the “lower partition wall” and the “upper partition wall” are usually the same number, and are usually arranged alternately, and the reactor is composed of a gas phase and a liquid phase of a number larger than the number by one. ”.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of a reactor in which the inside is divided into three reaction compartments.
  • the reaction tank 1 has lower partitions A 1 and A 2 for partitioning the liquid phase, and upper partitions B 1 and B 2 for partitioning the gas phase, of which the upper partition is deeply immersed in the liquid phase.
  • the reaction tank 1 has raw material supply lines Ll, L2, vapor extraction lines L3a, L3b, L3c from each reaction compartment, and a line L4 for extracting a reaction solution.
  • a heat medium is circulated through the internal coil installed in each reaction compartment and the jacket provided outside the reaction tank. It is also desirable to provide a system in which a reboiler is installed outside the reactor or heat is supplied.
  • the liquid phase is divided into two or more compartments that can flow between adjacent compartments by the lower partition, and the liquid phase is transferred from the first compartment to the last compartment. It is configured to sequentially circulate.
  • the mechanism for allowing the liquid phase to flow between adjacent sections is not particularly limited, and includes overflow at the upper end of the lower partition, overflow at the notch provided at the upper end of the lower partition, and an intermediate portion of the lower partition. In addition, distribution through one or more communication holes provided at one or more places, or a combination thereof can be appropriately adopted.
  • the lower end of the upper partition should be located at the lower part (deep part) of the liquid phase part to regulate the flow path of the reaction liquid. preferable.
  • a plug flow type reactor can obtain a higher raw material conversion rate than a complete mixing type reactor, but as described above, the liquid phase is configured to flow sequentially from the first section to the last section.
  • the reaction liquid phase can be more easily circulated in a manner similar to that of a plug flow type as compared with a method in which complete mixing type reaction vessels are arranged in series.
  • the reactor used in the present invention further comprises a vapor extraction line L 3a, L 3b for extracting a light fraction containing aliphatic alcohol dialkyl carbonate, or a mixture thereof, by-produced in the course of the reaction. And a structure that can be continuously extracted from L 3 c in a gaseous state. Since the gas phase inside the reactor is divided into independent sections by liquid sealing, vapors with different compositions can be obtained from each vapor extraction line. In the first part of the reactor, the transesterification reaction is relatively easy to proceed, so the proportion of aliphatic alcohol is large.On the other hand, in the later part, the transesterification reaction does not easily proceed, and the proportion of dialkyl carbonate and aromatic hydroxy compound as raw materials becomes larger.
  • the reaction temperature of each reaction zone can be controlled independently. Therefore, if the temperature of the subsequent reaction section is set higher than that of the previous step, the reaction can be accelerated, and the vapor generated in the latter step can be used to heat the reaction solution of the previous step, thereby improving energy efficiency. Can be enhanced.
  • the liquid phase is sequentially circulated from the first section to the last section, and the catalyst and the aromatic hydroxy compound are continuously introduced into the first section of the liquid phase in the liquid state, and
  • the dialkyl carbonate is continuously introduced into one or more compartments in the liquid or gaseous state.
  • an aromatic hydroxy compound was added to one of the reactors. It can be continuously introduced into the above-mentioned sections in a liquid phase state or a gas phase state. In this way, by introducing a dialkyl carbonate or an aromatic hydroxy compound into a part or all of the reaction compartments in a gas or liquid state, the aliphatic alcohol produced as a by-product in the reaction is evaporated. And promote the reaction equilibrium to the production system.
  • an internal coil installed in each reaction region or provided outside the reactor is provided.
  • Heat can also be supplied by circulating a heat medium through the jacket or installing a reboiler outside the reactor, and is generally preferred.
  • reaction zones The number of reaction zones (reaction zones) is two or more and is not particularly limited. However, if the number of reaction zones increases more than necessary, the effect gradually decreases. Two to fifteen.
  • forcible agitation may be applied from the outside to the inside of each reactor constituting each reaction zone and to each of the divided reaction compartments, but this is not essential and a natural fluid flow, convection or evaporation is not required. In some cases, mixing due to the generation of bubbles accompanying the above may be sufficient.
  • External stirring methods that can be used include those using stirring blades, stirring by pump circulation, and stirring by gas or steam blowing.
  • by-products are introduced in a reaction by introducing a dialkyl carbonate or an aromatic hydroxy compound into a part or all of the reaction regions separated in a gas phase or a liquid phase.
  • This promotes the evaporation of aliphatic alcohols, and advantageously leads the reaction equilibrium to the product system.
  • most of the aliphatic alcohol generated in the latter stage is extracted to the outside without mixing with the reaction solution in the former stage, so that the aliphatic alcohol accumulates in the reaction region in the former stage and inhibits the progress of the reaction.
  • a dialkyl carbonate or an aromatic hydroxy compound into a part or all of the reaction regions separated in a gas phase or a liquid phase.
  • a solvent inert to the reaction, for example, ethers, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and the like can be used.
  • the liquid phase extracted from the final reaction zone (reaction section) of the reaction device (reaction tank) is subjected to purification means such as distillation to obtain the desired alkyl aryl car Bonate and / or diaryl carbonate can be obtained.
  • the reaction temperature in the method of the present invention depends on the type and composition of the reaction raw materials, etc., but is usually 50 to 300, preferably 100 to 250 ° C. The higher the reaction temperature, the higher the reaction speed, the more the by-products such as S and alkyl aromatic ether tend to increase, and it is not preferable to increase the reaction temperature too much.
  • the pressure in the reactor varies depending on the type of reaction raw materials used and the composition in the reactor, but it can be usually carried out under a pressurized or reduced pressure in the range of 10 to 3000 kPa. A particularly preferred range is from 50 to 2000 kPa (0.5 to 20 atm).
  • the catalyst is usually supplied to the reaction zone (reaction tank) by dissolving or dispersing it in the reaction raw materials.
  • the amount of the catalyst to be used is generally 0.001 to 10 mol%, preferably 0.001 to 5 mol%, based on the supplied reactants. If the amount is too small, the reaction rate becomes insufficient, and if it is too large, the amount of by-products such as alkyl aromatic ethers tends to increase.
  • the average residence time of the liquid in the reactor (reaction tank) depends on other reaction conditions, but is usually 0.1 to 20 hours, preferably 0.3 to 10 hours.
  • reaction temperature in the latter stage was higher than that in the former stage, and the reaction solution in the former stage was heated by a high-temperature vapor generated in the latter stage to efficiently use energy.
  • transesterification between dimethyl carbonate and phenol was carried out using two reactors having an internal volume of 300 ml.
  • the liquid level in the reactor was maintained at about 50%.
  • the reaction solution is heated by the vapor generated in the reactor 2 in the heat exchanger 1, and then passes through the line L3, the reactor 1, the line L4, the reactor 2 in this order, and further from the liquid extraction line L5. I took it out.
  • the vapor generated in the reactor 1 was extracted and extracted outside via a line V1.
  • the vapor generated in the reactor 2 was led from the line V2 to the heat exchanger 1, where the raw material liquid was heated while condensing, and extracted outside from the line L6.
  • reaction solution extracted from line L5 was sampled and analyzed for its composition. It was found that 5.9% by weight of methylphenyl carbonate and 1.6% by weight of diphenyl carbonate And was detected.
  • the flow rate of the line L5 is 124 g / hr, and the generated methyl phenyl carbonate and diphenyl carbonate are equivalent to a total of 0.5 ⁇ 57 mol 1 Zhr.
  • the amount of heat required for the reaction was 49.6 kJ / hr.
  • transesterification between dimethyl carbonate and phenol was carried out using three reactors having an internal volume of 20 Om1.
  • the liquid level in the reactor was maintained at about 50%.
  • Example 1 While continuously supplying the same amount of phenol and catalyst (dibutyltin oxide) as in Example 1 from the liquid feed line L1, the same amount of dimethyl carbonate as in Example 1 was supplied from the liquid feed line L2 to the line L2a, It was supplied separately through L2b and L2c. The flow rates of the lines L2a, L2b and L2c were adjusted to a ratio of 8: 1: 1. The reactor conditions were 500 kPa and 200 for all three reactors. The reaction solution was passed through the reactor 1, the line L3, the reactor 2, the line L4, and the reactor 3 in this order, and finally was withdrawn from the liquid withdrawal line L5.
  • the reactor conditions were 500 kPa and 200 for all three reactors.
  • the reaction solution was passed through the reactor 1, the line L3, the reactor 2, the line L4, and the reactor 3 in this order, and finally was withdrawn from the liquid withdrawal line L5.
  • the phenol and the catalyst in the line L1 were mixed with the dimethyl carbonate in the line L2a and supplied to the heat exchanger 1.
  • the raw material liquid is heated by the vapor generated in the reactor 1 and enters the reactor 1. After the heat exchange, the vapor became a condensate at 80 ° C and was extracted to the outside from line L6.
  • the 200 ° C vapor generated in reactor 2 is led from line V2 to heat exchanger 2, where dimethyl carbonate in line L2b is heated and cooled to 166 ° C, and vapor-liquid separator 1
  • the separated condensate was returned to the reactor 1 from the line L7, and the vapor was drawn out from the line V4 without condensation.
  • the dimethyl carbonate of the line L 2b heated in the heat exchanger 2 was supplied to the reactor 2 at a temperature of 158 ° C.
  • the 200 ° C vapor generated in reactor 3 is led to heat exchanger 3 from line V3 in the same way as the vapor of reactor 2, and the dimethyl carbonate in line L 2c is heated to 150 ° C.
  • the condensed liquid that was cooled and separated by the gas-liquid separator 2 was returned to the reactor 2 from the line L8, and the vapor that had not been condensed was drawn out from the line V5.
  • the dimethyl carbonate in the line L 2c heated in the heat exchanger 3 was supplied to the reactor 3 at a temperature of 158 ° C.
  • the transesterification reaction between dimethyl carbonate and phenol was carried out using three reactors having an internal volume of 20 Om1 by the reaction method shown in FIG.
  • the liquid level in the reactor was maintained at about 50%.
  • Example 2 While continuously supplying the same amount of phenol and catalyst (dibutyltin oxide) as in Example 1 from the liquid feed line L 1 in FIG. 3, the same amount of dimethyl carbonate as in Example 1 was supplied to the liquid feed line L 2. , And divided into lines L2a, L2b and L2c, and supplied to each reactor. The flow rates of the lines L2a, L2b, and L2c were adjusted to a ratio of 5: 2: 3.
  • the reactor conditions were set at 500 kPa and 200 ° C. for all three reactors.
  • the reaction solution was passed through the reactor 1, the line L3, the reactor 2, the line L4, and the reactor 3 in this order, and finally was withdrawn from the liquid withdrawal line L5.
  • Vapor generated from the reactor 1 was removed from the reactor and discharged outside via a line V1.
  • the vapor generated in reactor 2 is led to the condenser from line V2, cooled to 160 ° C, the condensate is returned to reactor 1 from line L6, and vapor that has not condensed is removed from vapor line. Extracted from V4 to the outside.
  • the vapor generated in reactor 3 is similarly led to the condenser from line V3, cooled to 160 ° C, the condensate is returned to reactor 2 from line L7, and the vapor that has not condensed is removed.
  • the paper was extracted outside from the vapor extraction line V5.
  • Example 2 The same amount of phenol and catalyst (dibutyltin oxide) as in Example 1 were continuously supplied to the reactor 1 from the liquid feed line L1 in FIG. The same amount of dimethyl carbonate as in Example 1 was supplied to the evaporator from the liquid feed line L2, where the entire amount was vaporized and supplied to the reactor 3 from the line VIa.
  • Reactor pressure was set to increase from reactor 1 to reactor 3 for gas flow.
  • Reactor 1 was 500 kPa
  • reactor 2 was 550 kPa
  • reactor 3 was It was set to 60 OkPa.
  • the reaction temperature was set such that reactor 3 was heated to 200 ° C., and reactors 1 and 2 were not heated.
  • the reaction solution was passed through the reactor 1, the line L3a, the reactor 2, the line L3b, and the reactor 3 in this order, and finally was withdrawn from the liquid withdrawal line L3c.
  • the 200 ° C vapor generated in reactor 3 was supplied to reactor 2 from line V 1b, and the vapor generated in reactor 2 was supplied to reactor 1 from line V 1c. Further, the vapor generated in the reactor 1 was extracted outside from the line V2.
  • reaction liquid extracted from line L3c was sampled and analyzed for its composition. 7.4% by weight of methylphenyl carbonate and 1.6% by weight were obtained. / 0 diphenyl carbonate was detected.
  • the flow rate of the line L3c is 149 g / hr, and the generated methylphenyl carbonate and diphenyl carbonate are equivalent to 0.084 mol / hr in total.
  • the amount of heat required for the reaction was 73.2 kJ / hr.
  • the reaction zone in which the liquid phase portion was fractionated into a plurality while the light fraction was distilled off was connected in series. It is possible to reduce light fractions such as aliphatic alcohols, which bias the reaction equilibrium toward the original system by passing through, to the utmost without requiring large equipment costs, and to easily secure a sufficient reaction capacity. Therefore, the aromatic carbonate can be continuously produced with high yield and high selectivity.
  • the method of the present invention can easily select various conditions with respect to the reaction temperature, reaction pressure, residence time, and the like, and furthermore, use a very simplified apparatus to obtain a very high yield. ⁇ The effect that the selectivity can be obtained is obtained.
  • dimethyl carbonate was supplied from the liquid feed line L 1 while continuously supplying 94 g / hr (1 mo 1 / hr) of phenol and 0.6 g / hr of catalyst (dibutyltin oxide) from the liquid feed line L 1.
  • 2 was fed to each reaction zone at 90 gZhr (lmo1Zhr) through lines L2a, L2b, L2c.
  • the flow rates of the lines L2a, L2b, and L2c were adjusted to a ratio of 5: 2: 3.
  • the reactor pressure was 500 kPa and the temperature was 200 ° C.
  • the reaction solution overflowed from the first compartment to the third compartment through the second compartment, and was withdrawn from the liquid drain line L3.
  • Vapor generated from the first section was extracted outside through a vapor extraction line V1.
  • the vapor generated in the second section is led to the condenser from line V2, cooled to 160 ° C, and the condensate is returned to the first section from line L4. Extracted outside from V4.
  • the vapor generated in the third section is similarly led to the condenser from line V3, cooled to 160 ° C, and the condensate is returned to the second section from line L5.
  • the reaction liquid extracted from line L3 was sampled and analyzed for its composition. It was found that 6.7% by weight of methylphenyl carbonate and 1.8% by weight of diphenyl carbonate Was detected.
  • the flow rate of the line L3 was 135 g / hr, and the generated methylphenyl carbonate and diphenyl carbonate corresponded to 0.072 mol 1 r in total.
  • the amount of heat required for the reaction was 93.4 kjZhr.
  • the liquid level in the reactor was maintained at about 50%.
  • phenol 94 g / hr (1 mo1 / hr), catalyst (dibutyltin oxide) 0.6 gZhr, and dimethyl carbonate 90 g Zhr (lmo1 / hr) are continuously fed.
  • the reactor was fed and the reaction liquid was continuously extracted while maintaining the reactor liquid level at about 60%.
  • the reactor pressure was 500 kPa and the temperature was 200 ° C, and the generated vapor was continuously extracted to the outside.
  • the transesterification reaction between phenol and dimethyl carbonate was carried out using the reactor shown in Fig. 7 where there was no upper partition separating the gas phase, the liquid phase was divided into three compartments, and the gas phase was continuous.
  • T JP2003 / 009347 The phenol and the catalyst (dibutyltin oxide) were supplied from the liquid feedline L1 at the same flow rate as in Example 3, and dimethyl carbonate was supplied to the liquid feed line in the same manner as in Example 3. It was fed to each reaction zone through 2 3, 1 ⁇ 2 0. However, the flow rates of the lines L2a, L2b, and L2c were adjusted to a ratio of 6: 2: 2.
  • the reactor pressure was 500 kPa
  • the temperature was 200 ° C
  • the reaction solution overflowed from the first compartment to the third compartment through the second compartment, and was withdrawn from the liquid extraction line L 3 Was.
  • the vapor generated from each reaction compartment became uniform in the reactor, and was discharged to the outside via a vapor discharge line V1.
  • the phenol catalyst in line L1 was mixed with the dimethyl carbonate in line L2a and fed to heat exchanger E1 through line L3.
  • the raw material liquid is heated by the vapor generated in the first section of the reactor and enters the first section of the reactor. You. After the heat exchange, the vapor became a condensate at 80 ° C, and was withdrawn from the line L6.
  • the reactor pressure was 500 kPa
  • the temperature was 200 ° C.
  • the reaction solution overflowed from the first compartment through the second compartment to the third compartment, and was withdrawn from the liquid withdrawal line L5.
  • the 200 ° C vapor generated in the second compartment is led from line V2 to heat exchanger E2, where it heats the dimethyl carbonate in line L2b and is cooled to 166 ° C, and the condensate is vapor-liquid Separated by the separator, returned to the first section from line L4a, and vapor not condensed was drawn out from line V4.
  • the dimethyl carbonate in line L 2b heated in heat exchanger E 2 was fed to the second section of the reactor at 158 ° C. vapor.
  • the 200 ° C vapor generated in the third section is led to heat exchanger E3 from line V3 in the same way as the vapor in the second section, and the dimethyl carbonate in line L2c is heated to 150 ° C.
  • the condensed liquid was separated by a gas-liquid separator, returned to the second compartment from line L4b, and vapor not condensed was drawn out from line V5.
  • the reactor pressure was set to increase from reactor R1 to reactor R3 for gas flow, with reactor R1 at 500 kPa and reactor R2 at 550 kPa.
  • the reactor R3 was set at 600 kPa.
  • the reaction temperature was heated so that the temperature of the reactor R3 was 200 ° C., and the reactor R1 and the reactor R2 were not heated.
  • the reaction solution was passed through the reactor R1, the line L3a, the reactor R2, the line L3b, and the reactor R3 in this order, and finally withdrawn from the liquid extraction line L3c.
  • the 200 ° C vapor generated in reactor R3 was supplied to reactor R2 from line V1b, and the vapor generated in reactor R2 was supplied to reactor R1 from line V1c. . Further, the vapor generated in the reactor R1 was withdrawn from the line V2 to the outside.
  • the liquid phase portion is passed through a plurality of reaction regions in series, thereby shifting the reaction equilibrium toward the original system. It is possible to reduce the amount to the utmost without requiring large equipment costs, and it is possible to easily secure a sufficient reaction capacity, so that aromatic power-ponate can be continuously produced with high yield and high selectivity. Can be manufactured. Further, the method of the present invention can easily select various conditions for the reaction temperature, the reaction pressure, the residence time, and the like, and furthermore, the extremely high yield can be obtained by using an extremely simplified apparatus. Rate ⁇ Selectivity can be obtained.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

本発明の課題は、複雑な工程を用いることなく、芳香族カーボネートを高いエネルギー効率で連続的に製造する方法を提供する。本発明は、触媒の存在下、ジアルキルカーボネートと芳香族ヒドロキシ化合物とを反応させてアルキルアリールカーボネート及び/又はジアリールカーボネートを製造する方法において、2個以上の独立した反応領域が直列に接続された構造の反応装置を使用し、液相を先頭の反応領域から最終の反応領域へと順次流通させ、少なくとも一つの反応領域で発生したベーパーの凝縮熱を、該ベーパーを対象反応液に直接接触させることなく、当該反応領域又は前段の反応領域への供給液に伝達してそれを加熱しながら、エステル交換反応を行わせる芳香族カーボネート類の製造方法。

Description

芳香族カーボネート類の製造方法 く技術分野 >
本発明は、 芳香族カーボネート類の製造方法に関する。 詳しくは本発明は、 芳 香族ヒドロキシ化合物とジアルキルカーボネートとからエステル交換反応により アルキルァリールカーボネート及ぴ明 z又はジァリールカーボネートを効率よく連 続的に製造する方法に関する。 田
<背景技術 >
これまで、 ジアルキルカーボネートと芳香族ヒ ドロキシ化合物とをエステル交 換反応させて、 アルキルァリールカーボネートを製造したり、 アルキルァリール カーボネートからジァリールカーボネートを製造したりすることはよく知られて おり、 これらの反応は次式 (1) 〜 (3) で表される。
R1— OCOO— R2+A r OH→R1-OCOO-A r +R2OH (1) R1— OCOO_A r +Ar OH→A r一 OCOO— Ar + OH (2) 2 R^OCOO-A r→A r _OCOO— Ar +R1— OCOO— R1 (3) (式中、 R1及び R2は脂肪族炭化水素基または脂環族炭化水素基を示し、 同じも のでも異なるものでもよい。 A rは芳香族炭化水素基を示す。)
こうしたエステル交換反応は平衡反応であり、 求核性の強い置換基が求核性の 弱い置換基に置き換わる方向に進みやすい。 一方の原料のジアルキルカーボネー トとして低級脂肪族炭化水素基を有するジアルキルカーボネートを使用し、 もう 一方の原料の芳香族ヒ ドロキシ化合物としてフエノールを使用するような場合、 特に式 (1) 及び式 (2) の反応はその原則に反する反応であるために非常に大 きく原系に偏っており、 反応速度も一般に遅い。 アルカリ金属の水酸化物のよう な一般的なエステル交換触媒を使用すると式 (1) の反応でなく、 脱炭酸を伴う 次式 (4) の反応が優勢となり、 反応収率が著しく低下してしまう。 R1— OCOO— R2+A r OH→R1-0-A r +R2OH+CO2 (4) 上記式 (1)、 (2) および (3) の反応を効率よく進めるために、 従来から高 活性な触媒の探索がなされてきており、 種々の触媒が提案されている。 例えば有 機錫化合物 (特開昭 54 -4873 3号公報) や有機チタン化合物 (特開昭 57 一 1 83745号公報) の錯体触媒を使用することにより上記の反応を進行させ ることが可能である。
さらに効率よく芳香族カーボネート類を製造するには、 生成物を反応系から速 やかに除去して平衡をできるだけ生成系に移す必要がある。 副生する脂肪族アル コールを効率よく除去する試みとしては、 共沸剤によって留去する方法 (特開昭 54—48 732号、特開昭 6 1 - 29 1 545号公報)、モレキュラーシープで 吸着除去する方法(特開昭 58 - 1 85536号公報)、浸透気化法または蒸気気 化法を利用した方法(特開平 5— 1 2502 1号公報)などが提案されているが、 いずれも工業的規模のスケールァップが無理であつたり、 プロセスが複雑になる などの欠点があり、 工業的方法としては適当なものではなかった。
上記式 (1) のような平衡反応の場合、 完全混合型の反応器では平衡組成以上 の原料転化率は得られない。 そこで反応器を直列多段として各段から生成物を除 去し、 転化率を段階的に上げながら反応させる方法が有効である。 同様の理由で 生成物を連続的に抜き出すことのできる反応蒸留も効果的であることが知られて いる。 たとえば、 特公平 7— 9 1 236号公報では連続多段蒸留塔に芳香族ヒド ロキシ化合物を塔上部から液状で、 ジアルキルカーボネートを塔下部からガス状 で供給しながら向流で接触させ、 副生するアルコールとジアルキルカーボネート とを含む低沸点成分を塔上部より抜き出しながら芳香族カーボネートを含む高沸 点成分を塔下部より抜き出している。
この方法は原理的には比較的簡素なプロセスで反応を進行させることができる ものの、 当該反応は速度が遅く、 しかも液相反応であるため、 連続多段蒸留塔で は十分な反応時間を確保することが困難である。 反応時間を確保するために付加 的な反応器を付設する方法も考案されているが (特開平 4一 224547号、 特 開平 4一 230242号公報)、結果的に設備は複雑で高価なものになってしまう。 反応蒸留と同じ効果が得られるものとして、 2個以上の直列に連結された攪拌 槽で気液を連続的に向流接触させながら反応を行う方法 (特開平 6— 2 3 4 7 0 7号公報) や、 気泡塔反応器又は少なくとも 2つの気泡塔のカスケード接続にお いて反応を行う方法 (特開平 6— 2 9 8 7 0 0号公報) も提案されている。 これ らの方法では反応時間を自由に設計できる利点があるものの、 いずれも反応段数 が少ないと十分な転化率が得られず、 段数が多いと設備費用が高くなるという欠 点がある。
一般に反応蒸留型の反応設備では多段反応を行い、 下段若しくは後段で発生す るベーパーと上段若しくは前段から来る反応液とを連続的に向流接触させながら 反応及ぴ気液分離を行うので、 下段若しくは後段で与えたエネルギーを効率よく 上段若しくは前段に伝えられる利点がある。 一方、 低沸点生成物 (この場合は脂 肪族アルコール) は上段若しくは前段に行くほど濃縮され、 髙沸点生成物 (この 場合は芳香族カーボネート) は下段若しくは後段に行くほど濃縮されてくるのに 加え、 原料比率が連続的に変化するので反応のコントロールが難しく、 反応器の 設計と運転には困難を伴う。
多段反応で、 各段で生成する脂肪族アルコールを除去しながら反応を行う限りに おいては反応蒸留型の設備である必要はなレ、。 ただし低沸点生成物を除去したベ 一パーの持つエネルギーを有効に回収しないとエネルギー効率が極端に悪化する。 また、 攪拌槽を直列に連結する場合は上記特開平 6— 2 3 4 7 0 7号公報の方 法と同様の設備費用が必要になる。
多段反応を行いながら設備費用を抑制するために、 反応器の液相部を隔壁で区 切り、 ガス相を連続相として、 副生した脂肪族アルコールを含む軽沸留分を反応 器の上部から気相状態で連続的に抜き出しながら反応を行う方法 (特開平 8— 1 8 8 5 5 8号公報) が提案されている。 この方法では、 液相は各反応区画で温度 や液組成を変えることができ、 多段反応とすることができるものの、 各反応区画 のガス相は連続しているので、 ベーパー組成に応じた適切な分離回収処理やエネ ルギー回収ができない欠点がある。
このような、 従来のエステル交換反応によるアルキルァリールカーボネート及 びノ又はジァリールカーボネートの製造方法においては、 反応を高選択率、 高効 率で進行させることが難しく、 複雑な工程と多大な設備費用が必要であるという 問題点があった。
本発明は、 触媒の存在下、 ジアルキルカーボネートと芳香族ヒドロキシ化合物 とからアルキルァリールカーボネー 1、及び/又はジァリールカーボネートを製造 する方法として、 上記したような欠点がなく、 高い選択率で効率よく連続的に製 造する方法を提供することを目的としている。
<発明の開示 >
本発明者は、 上記問題点を解決するため、 鋭意検討を重ねた結果、 このエステ ル交換反応は液相における平衡反応であり、 低沸点生成物の脂肪族アルコールを 効率よく抜き出すことで反応の進行を促進することができること、 反応は平衡に 近づくほど進行しにくくなるので、段階毎に条件を変えた多段反応が有効なこと、 ある段の生成べ一パーを反応液と直接接触させるのではなく、 間接熱交換により 当該段又は前段の反応液の加熱に利用することによって、 エネルギー効率が向上 するとともに、 低沸点副生物の濃縮による反応の遅延を回避することができ、 反 応蒸留より有利な方法となることを見出して、 本発明に到達した。
即ち本発明の要旨は、 触媒の存在下、 ジアルキルカーボネートと芳香族ヒ ドロ キシ化合物とを反応させてアルキルァリールカーボネート及ぴ z又はジァリール カーボネートを製造する方法において、 2個以上の独立した反応領域が直列に接 続された構造の反応装置を使用し、 液相を先頭の反応領域から最終の反応領域へ と順次流通させ、 少なくとも一つの反応領域で発生したベーパーの凝縮熱を、 該 ベーパーを対象反応液に直接接触させることなく、 当該反応領域又は前段の反応 領域への供給液に伝達してそれを加熱しながら、 エステル交換反応を行わせるこ とを特徴とする芳香族カーボネート類の製造方法、 に存する。
<図面の簡単な説明 >
図 1は、 2個の反応器が直列に接続された構造の反応装置の例を示す模式的断 面図である。
図 2は、 3個の反応器が直列に接続された構造の反応装置の例を示す模式的断 面図である。
図 3は、比較例 1における反応器構造及び反応方式を示す模式的断面図である。 図 4は、比較例 2における反応器構造及び反応方式を示す模式的断面図である。 図 5は、 内部を 3つの反応区画に分割した反応器の構造の例を示す模式的断面 図である。
図 6は、実施例 3における反応器構造及び反応方式を示す模式的断面図である。 図 7は、比較例 4における反応器構造及ぴ反応方式を示す模式的断面図である。 図 8は、実施例 4における反応器構造及ぴ反応方式を示す模式的断面図である。 図 9は、比較例 5における反応器構造及び反応方式を示す模式的断面図である。 なお、 図中の符号は以下のとおりである。
L 1、 L 2は原料供給ライン、
1、 2、 3は反応器 (反応槽)、
A 1、 A 2は下部隔壁、
B 1、 B 2は上部隔壁。
<発明を実施するための最良の形態 >
以下、 本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の反応原料であるジアルキルカーボネートは、 次式 (5 ) で表されるも のである。
R L O C O O— R2 ( 5 )
(式中、 R 1および R2は炭素数 1〜1 0のアルキル基を表し、 R 1及ぴ R2はそれ ぞれ同じでも、 異なっていてもよい。)
具体的には、 ジメチルカーポネート、 ジェチルカーボネート、 ジプロピルカー ボネート、ジプチルカーボネート、メチルェチルカーボネートなどが挙げられる。 これらのなかで特に好ましく用いられるものは、 ジメチルカーボネートおよぴジ ェチルカーボネートである。 本発明のもう一方の反応原料である芳香族ヒ ドロキシ化合物は、 次式 (6) で 表されるものである。
A r OH (6)
(式中、 A rは炭素数 6〜20の芳香族基を表す。)
具体的には、 フエノーノレ、 0—、 m―、 または p—クレゾール、 o—、 m―、 または p—ェチノレフエノーノレ、 o—、 m—、 または ρ—プロピノレフエノーノレ、 o 一、 m―、 または p—メ トキシフエノール、 2, 6—ジメチルフエノール、 2, 4ージメチノレフエノーノレ、 3, 4—ジメチノレフエノーノレ、 o—、 m—、 または]3 一クロ口フエノール、 1一ナフトーノレ、 2—ナフトールなどが挙げられる。 これ らの中で特に好ましいのは、 フエノールである。
本発明方法の生成物の一つであるアルキルァリールカーボネートは、次式(7) で表されるものである。
R3— OCOO— Ar (7)
(式中、 Arは式 (6) と同じものを表す。 また R3は式 (5) における R1また は R2と同じものを表す。)
具体的には、 メチ フエニルカーボネート、 ェチノレフエ二ルカーポネート、 プ 口ピノレフェニノレカーボネート、 プチ/レフェニノレカーボネートおよびへキシノレフエ 二ルカーボネートのようなアルキルフエ二ルカ一ボネートがぁり、 さらにメチノレ トルイノレカーボネート、 ェチルトノレイノレカーボネート、 メチルキシリノレカーボネ 一卜、 ェチルキシリルカーボネートなどが挙げられる。
本発明方法の生成物の一つであるジァリールカーボネートは、 次式 (8) で表 されるものである。
A r -OCOO-A r (8)
(式中、 Arは式 (6) と同じものを表す。)
具体的には、 ジフエ二ノレカーボネート、 ジトノレイ/レカーボネート、 ジキシリノレ カーボネート、 ジナフチノレカーボネート、 ビス (クロ口フェニ^/) カーボネート などが挙げられる。
本発明で用いられる触媒は、 ジアルキルカーボネートまたはアルキルァリール カーボネートと芳香族ヒ ドロキシ化合物とのエステル交換反応およびアルキルァ リ一ルカーポネートの不均化反応を促進するものであるならば、 いかなるもので も使用することができる。 例えば、 次のようなものが挙げられる。
(a) B u2S nO、 Ph2S nO、 (C8H17) 2S nO、 B u2S n (O P h) 2、 B u2S n (O CH3) 2, B u2S n (OE t ) 2、 B u2S n (O P h) O (O P h)
S n B u 2などのスズィ匕合物、
(b) P b O、 P b (OPh) 2、 P b (OCOCH3) 2などの鉛化合物、
(c) A 1 X3、 T i X3、 T i X4、 Z nX2、 F e X3、 S n X4、 VX5等 (ここで Xはハロゲン、 ァセトキシル基、 アルコキシル基、 ァリールォキシ基を表す) 等 のルイス酸化合物、 具体例として、 A 1 C 13、 A 1 (O P h) 3、 T i C 14、 T i (OPh) 4、 T i (OE t ) 4、 T i (OP r ) 4、 T i (OB u) 4
(d) Z r (a c a c) 4、 Z r 02等のジルコニウム化合物 (ここで a c a cは ァセチルァセトン錯体リガンドを表す)、
(e ) CuC l、 Cu C l2、 CuB r、 CuB r2、 Cu l、 Cu l2、 C u (O Ac) 2などの鲖化合物 (ここで Acはァセチル基を表す)
上記の中でも特に好ましいものはスズ化合物またはチタン化合物である。
本発明では、 2個以上の独立した反応領域が直列に接続された構造の反応装置 を用いることを特徴とする。個々の反応領域はそれぞれ独立した反応器でもよく、 また、 1個の反応器の内部を隔壁等で区切って形成された反応区画でもよい。 必 要な条件はそれぞれの反応領域で発生するべ一パーを独立して外部に取り出しう ることである。
図 1は、 2個の反応器を接続した構造の反応装置の例を示す。 図 1の反応装置 においては、 反応器 1と反応器 2とを組み合わせて使用する。 反応器 1は高沸点 原料を供給するライン L 1、 低沸点原料を供給するライン L 2、 液抜きだしライ ン L4、 及びべ一パー抜き出しライン V 1を備える。 また反応器 2は前述のライ ン L4、 液抜きだしライン L 5、 及ぴベーパー抜き出しライン V 2を備える。 そ してライン V 2から抜き出されたベーパーは熱交換器 1で供給液を加熱し、 エネ ルギー回収を行う。 あるいは反応器 1に設置した内部コイルゃジャケットにより 反応器 1内の反応液を加熱することも可能である。
反応器 1と反応器 2の反応条件は独立して操作できるので、 反応温度および蒸 気発生量を適切に設定することで熱回収量を最適化することができる。 たとえば 反応器 2の温度を反応器 1より高くすることで熱交換に必要な温度差を確保する ことができ、 反応器 2で発生したベーパーの熱を効率よく反応器 1の液に伝達す ることができる。
本発明では、 2個以上の反応器を接続した反応装置では、 各反応器に熱回収用 の熱交換器を設置することができる。 図 2では、 3個の反応器を接続した構造の 反応装置の例を示す。 この場合、 低沸点原料を、 例えばライン L 2 a、 L 2 b及 ぴ L 2 cの 3ラインのように、 分割フィードとし、 これらを発生べ一パーの凝縮 熱で加熱してその一部を気化させ、 そのエネルギーを各段の反応液の加熱に使用 することができる。
3個の反応器 1〜 3を接続した構造の図 2においては、 高沸点原料の全量 (ラ イン L 1 ) と低沸点原料の一部 (ライン L 2 a ) とを混合して反応器 1に供給す る。 この低温の混合液を、 熱交換器 1において反応器 1で発生した高温べ一パー (ライン V I ) で加熱することにより、 反応器 1で必要なエネルギーの一部が供 給される。 熱交換後の高温べ一パーは一部凝縮した状態でライン L 6から外部に 取り出される。 反応液は液抜きだしライン L 3を通じて反応器 2へ送られる。 反応器 1と反応器 2の温度を同じにする場合には、 液抜きだしライン L 3から 供給される液を反応器 2で発生したベーパーで加熱することはできない。 そこで 反応器 2で発生した高温べ一パーではライン L 2 bから分割フィードされる低沸 点原料を加熱し、 これを気化させる。 気化した低沸点原料は反応器 2の内部で反 応液と接触して液化し、 凝縮熱によって反応液にエネルギーを供給する。 上記高 温べ一パーは熱交換後には一部が凝縮液になっている。 該ベーパー中に含まれる 低沸点生成物を反応器に返送するとエステル交換反応の進行を阻害するが、 反応 器 2で生成した低沸点生成物はべ一パー中に多く分布し、 上記凝縮液中には少な いので、 この凝縮液は気液分離器 1で分離されライン L 7を通じて反応器 1中に 回収することができる。 低沸点生成物を多く含むベーパーはライン V 4を通じて 外部に取り出され、反応器 2の反応液はライン L 4を通じて反応器 3へ送られる。 反応器 3では、 反応器 2と同じ仕組みでライン L 2 cから分割フィードされる 低沸点原料によつて高温べ一パーの熱を回収し、 ベーパーからの凝縮液を気液分 離器 2で分離し、 ライン L 8を通じて反応器 2に回収しながら、 ベーパーはライ ン V 5から外部に取り出し、 反応器 3の反応液をライン L 5から取り出す。
反応器を 4個以上接続する場合も上記と同様にして連続運転が可能である。 一般に完全混合型の反応器に比べてプラグフロー型の反応器は高い原料転化率を 得ることができるが、 上記の反応のように連続的に生成物を除去する必要のある 反応では、 適切なプラグフロー型反応器の設計は困難である。 しかし、 完全混合 型の反応槽を直列に並べることで反応液相部分をブラダフ口一型に近い態様で流 通させることができる。 ところが攪拌槽を複数個設置するプラントでは攪拌槽の 数が多くなると設置費用が著しく増加する欠点がある。
そのためプラグフロ一性を維持しながらも設置費用を抑制するために、 1個の 反応器の内部を隔壁等で区切って形成された複数の反応区画を有する反応装置を 使用することが好ましい。
このような構造の反応装置の例としては、 反応器の内部が、 下部を液相の流通 路を残して閉じられた区画に区分すると共に上部には空隙部を設けた下部隔壁と、 反応器の上部においては気相部を閉じられた区画に区分すると共に下部には空隙 部を設けた上部隔壁とを組み合わせて複数の反応区画に区切られており、 その中 を液相は先頭の反応区画から最終の反応区画へと順次連続相で流通し、 気相は各 反応区画毎に液封により独立して取り出される構造になっている。 各反応区画の 反応条件は圧力を除いて独立に設定できるので、 この構造の反応器を使用するこ とにより、 図 2の場合と全く同じ形態で連続運転を行うことが可能である。
上記の反応器についてより詳細に説明する。
本発明では、 特定構造の反応器、 即ち反応器の下部においては液相部を液相の 流通路を残して閉じられた区画に区分すると共に上部においては空隙部を有する 「下部隔壁」 と、 反応器の上部においては気相部を閉じられた区画に区分すると 共に下部においては空隙部を有する 「上部隔壁」 とを備え、 これらの隔壁により 隣接区画間の流通が可能な 2以上の区画に分割された液相部と独立した 2以上の 区画に分割された気相部とから構成される反応器、 を使用することが好ましい。
「下部隔壁」 と 「上部隔壁」 とは、 通常、 同数であり、 かつ通常、 交互に配置さ れて、 反応器を該数より一つ大きい数の、 気相及び液相からなる 「反応区画」 に 分割する。
例えば、 図 5は内部を 3つの反応区画に分割した反応器の構造の例を示す模式 的断面図である。 図 5において、 反応槽 1は液相を仕切る下部隔壁 A 1、 A 2、 気相を仕切る上部隔壁 B 1、 B 2を備えており、 このうち上部隔壁は液相部内に 深く浸漬されている。 さらに反応槽 1は原料供給ライン L l、 L 2、 各反応区画 からのべ一パー抜き出しライン L 3 a、 L 3 b、 L 3 c、 反応液を抜き出すライ ン L 4を有する。 なお、 図 5では省略しているが、 各反応区画に対して反応に必 要なエネルギーを与えるために、 各反応区画に設置した内部コイルや反応槽外部 に設けたジャケットに熱媒を循環させたり、 もしくは反応器外部にリボイラーを 設置して熱を供給する方式とすることも望ましい。
本発明で使用される反応器は、 上記のように液相部が下部隔壁により隣接区画 間の流通が可能な 2以上の区画に分割されており、 液相は先頭の区画から最終の 区画へと順次流通するように構成されている。 液相を隣接区画間で流通させる仕 組みは、 特に限定されず、 下部隔壁の上端での溢流、 下部隔壁の上端部に設けら れた切り欠き部での溢流、 下部隔壁の中間部に 1力所又は複数箇所設けられた連 通孔を通しての流通、 またはこれらの組み合わせなどを適宜採用することができ る。 特に、 液相を隣接区画間で流通させる仕組みとして下部隔壁の上端での溢流 及び/又は下部隔壁の上端部に設けられた切り欠き部での溢流のみを採用した場 合には、 ある液相区画内での反応液の滞留時間の分布があまり大きくならないよ うに、 上部隔壁の下端が液相部の下部 (深部) に位置するようにして、 反応液の 流路を規制するのが好ましい。
一般に完全混合型の反応器に比べてプラグフロー型の反応器は高い原料転化率 を得ることができるが、 上記のように液相が先頭の区画から最終の区画へと順次 流通するように構成されている反応器を使用することにより、 従来提案されてき た完全混合型の反応槽を直列に並べる方法に比べて容易に反応液相部分をプラグ フロー型に近い態様で流通させることができる。
さらに本発明で用いられる反応器は、 反応の進行過程で副生する脂肪族アルコ 一ルゃジアルキルカーボネート、 またはそれらの混合物を含む軽質留分をべーパ 一抜き出しライン L 3 a、 L 3 b、 L 3 cから気相状態で連続的に抜き出すこと ができる構造を有する。 反応器内部の気相部分は、 液封により独立した区画に分 割された構造になっているので、 各べ一パー抜き出しラインからはそれぞれ異な る組成のベーパーが得られる。 反応器の先頭部分ではエステル交換反応が比較的 進行しやすいので脂肪族アルコールの割合が大きく、 逆に後段部分ではエステル 交換反応が進行しにくくなつて原料のジアルキルカーボネートや芳香族ヒドロキ シ化合物の割合が大きくなる。 そのため、 これらのベーパーを組成に応じた条件 で処理し、 副生した脂肪族アルコールを除去して原料をリサイクルすることが可 能になる。 そうすることにより生成したベーパーの全てを同じ条件で処理する場 合に比べて、 脂肪族アルコール分離に要するエネルギーの効率を高めることがで きる。蒸留塔を使用し、ベーパー組成に応じた条件で処理する方法としては通常、 蒸留塔の異なる位置にそれぞれのベーパーを供給する方法が好ましい。 同様のベ 一パー処理は攪拌槽を直列に並べる方法においても可能であるが、 攪拌槽を複数 設置すると設備費用が高くなるため、 本発明の反応器を使用する方が経済的に有 利である。
また、 各反応区画にはそれぞれ熱を与えることが可能なので、 各反応区画の反 応温度を独立して制御することができる。 そのため、 後段の反応区画の温度を前 段より高くすれば反応を促進することができるとともに、 後段で発生したベーパ 一で前段の反応液を加熱することも可能となり、 それによつてエネルギー効率を より高めることができる。
本発明の方法では、 液相を先頭の区画から最終の区画へと順次流通させ、 液相 部の先頭の区画に触媒および芳香族ヒドロキシ化合物を連続的に液相状態で導入 し、 反応器の 1つ以上の区画にジアルキルカーボネートを連続的に液相状態若し くは気相状態で導入する。 また、 同様に芳香族ヒ ドロ.キシ化合物を反応器の 1つ 以上の区画に連続的に液相状態若しくは気相状態で導入することもできる。 この ように、 区切られた一部またはすベての反応区画にジアルキルカーボネートある いは芳香族ヒ ドロキシ化合物を気相または液相状態で導入することにより、 反応 で副生する脂肪族アルコールの蒸発を促進し、 反応平衡を生成系へと有利に導く ことができる。
なお、 上記各図には表示されていないが、 本発明の反応装置において、 各反応 領域に対して反応に必要なエネルギーを与えるため、 各反応領域に設置した内部 コイルや反応器外部に設けたジャケットに熱媒を循環させたり、 反応器外部にリ ボイラーを設置したりして熱を供給することもでき、 かつ一般に好ましい。
また、 反応領域 (反応区画) の数は、 2個およびそれ以上であって特に制限さ れないが、 必要以上に増やしても効果は漸減するので、 通常 2〜3 0個、 好まし くは 2〜 1 5個である。
さらに、 各反応領域を構成する各反応器内および区切られた各反応区画には外 部から強制的な攪拌を施してもよいが、 必須なものではなく、 自然な流体の流れ や対流あるいは蒸発に伴う気泡の発生による混合などで十分な場合もある。 用い ることのできる外部からの攪拌方式としては攪拌翼を用いるもの、 ポ 'ンプ循環に よる攪拌、 あるいはガスや蒸気吹き込み式の攪拌などが挙げられる。
本発明の芳香族カーボネート類の製造方法では、 区切られた一部または全ての 反応領域にジアルキルカーボネートあるいは芳香族ヒ ドロキシ化合物を気相また は液相の状態で導入することにより、 反応で副生する脂肪族アルコールの蒸発を 促進し、 反応平衡を生成系へと有利に導くことができる。 また、 後段で生成した 脂肪族アルコールの大部分は前段の反応液と混合することなく外部へ抜き出され るので、 前段の反応領域に脂肪族アルコールが蓄積して、 反応の進行を阻害する こともない。
本発明方法においては、 必ずしも溶媒を使用する必要はないが、 反応に不活性 な溶媒、 例えばエーテル類、 脂肪族炭化水素類、 芳香族炭化水素類などを使用す ることができる。 反応装置 (反応槽) の最終の反応領域 (反応区画) から抜き出 される液相は、 蒸留などの精製手段に付して、 目的とするアルキルァリールカー ボネートおよび またはジァリールカーボネートを取得することができる。
本発明方法における反応温度は、 反応原料の種類、 組成等にも依存するが、 通 常50〜300 、 好ましくは 100〜250°Cである。 反応温度が高いほど反 応速度は向上する力 S、アルキル芳香族エーテル等の副生物が増加する傾向にあり、 あまり高くすることは好ましくない。反応器内の圧力は使用する反応原料の種類、 反応器内の組成によっても異なるが、 通常、 1 0〜3000 k P aの範囲の加圧 ないし減圧下で行うことができる。 特に好ましい範囲は、 50〜2000 k P a (0. 5〜20 a tm) である。
触媒は、 通常、 反応原料に溶解または分散させて反応領域 (反応槽) に供給さ れる。 触媒の使用量は、 供給される反応原料に対して通常 0. 000 1〜1 0モ ル%、 好ましくは 0. 001〜5モル%である。 少なすぎると反応速度が不十分 となり、多すぎるとアルキル芳香族エーテルなどの副生量が増加する傾向がある。 反応装置 (反応槽) での液の平均滞留時間は、 その他の反応条件にもよるが、 通 常は 0. 1〜 20時間、 好ましくは 0. 3〜 1 0時間である。
<実施例〉
次に実施例により本発明の具体的態様をより詳細に説明するが、 本発明はその 要旨を超えない限り以下の実施例によって限定されるものではない。 [実施例 1 ]
2基の反応器を使用し、 後段の反応温度を前段より高くして、 後段で発生した 高温べ一パーにより前段の反応液を加熱してエネルギーを効率的に利用した例で あ 。
図 1に示す反応方式で、 内容積 300m lの反応器を 2基使用してジメチルカ ーボネートとフヱノールとのエステル交換反応を行った。 反応器内の液面の高さ は約 50%を維持した。
液フィードライン L 1からフエノール 94 g/h r (lmo l /h r) 及び触 媒 (ジブチル酸化錫) 0. 6 g/h r、 液フィードライン L 2からジメチルカ一 ボネート 90 g //h r (1 mo 1 /h r)を供給した。原料液の供給温度は 60 °C とした。反応器の圧力は 2基とも 500 k P aで、反応温度は反応器 1を 1 80°C、 反応器 2を 200°Cとした。
反応液は熱交換器 1において、 反応器 2で発生したベーパーにより加熱された 後、 ライン L 3、 反応器 1、 ライン L4、 反応器 2の順で通過し、 さらに液抜き 出しライン L 5から抜き出した。 反応器 1で発生したベーパーはべ一パー抜きだ しライン V 1を経て外部に抜き出した。 反応器 2で発生したベーパーはライン V 2から熱交換器 1に導き、 ここで凝縮しながら原料液を加熱し、 ライン L 6から 外部に抜き出した。
この条件で 8時間連続運転し、 ライン L 5から抜きだされる反応液を採取して 組成を分析したところ、 5. 9重量%のメチルフエ-ルカーボネートと 1. 6重 量%のジフエニルカーボネートとが検出された。 ライン L 5の流量は 1 24 g/ h rであり、 生成したメチルフエ二ルカーボネートとジフヱ二ノレカーボネートは 合計で 0. ◦ 5 7m o 1 Zh rに相当する。 反応に要した熱量は 49. 6 k J/ h rであった。
生成物 1 m o 1あたりのエネルギー効率を求めると、 1 1. 5 X 1 0— 4mo l /k Jであった。
[実施例 2]
3基の反応器を使用し、 各段で発生した高温べ一パーにより各段の原料液を加 熱してエネルギーを効率的に利用した例である。
図 2に示す反応方式で、 内容積 20 Om 1の反応器を 3基使用して、 ジメチル カーボネートとフヱノールとのエステル交換反応を行った。 反応器内の液面の高 さは約 50%を維持した。
液フィードライン L 1から実施例 1と同じ量のフエノール及び触媒 (ジブチル 酸化錫) を連続的に供給しながら、 実施例 1と同じ量のジメチルカーボネートを 液フィードライン L 2からライン L 2 a、 L 2 b及ぴ L 2 cを通じて分割して供 給した。 ライン L 2 a、 L 2 b及ぴ L 2 cの流量は 8 : 1 : 1の比率に調整した。 反応器の条件は 3基とも 500 k P a、 200 とした。 反応液は反応器 1、 ライン L 3、 反応器 2、 ライン L4、 反応器 3の順に通過させ、 最終的に液抜き 出しライン L 5から抜き出した。
ライン L 1のフエノールおよび触媒はライン L 2 aのジメチルカーボネートと 混合して熱交換器 1に供給した。 熱交換器 1で原料液は反応器 1で発生したベー パーによって加熱され、 反応器 1に入る。 熱交換後のベーパーは 80°Cの凝縮液 となりライン L 6から外部に抜き出した。
反応器 2で発生した 200°Cのべ一パーはライン V 2から熱交換器 2に導き、 ライン L 2 bのジメチルカーボネートを加熱して 1 66 °Cに冷却され、 気液分離 器 1で分離された凝縮液をライン L 7から反応器 1に戻すとともに、 凝縮しなか つたべ一パーをライン V 4から外部に抜き出した。 熱交換器 2で加熱されたライ ン L 2 bのジメチルカーボネートは 1 58 °Cのべ一パーで反応器 2に供給された。 反応器 3で発生した 200°Cのべ一パーは反応器 2のべ一パーと同様にライン V3から熱交換器 3に導き、 ライン L 2 cのジメチルカーボネートを加熱して 1 50°Cに冷却され、 気液分離器 2で分離された凝縮液をライン L 8から反応器 2 に戻すとともに、 凝縮しなかったベーパーをライン V 5から外部に抜き出した。 熱交換器 3で加熱されたライン L 2 cのジメチルカーボネートは 1 58°Cのべ一 パーで反応器 3に供給された。
この条件で 8時間連続運転し、 ライン L 5から抜きだされる反応液を採取して 組成を分析したところ、 6. 4重量0 /0のメチルフエ二ルカーポネートと 1 · 8重 量。 /0のジフエ-ルカーポネートが検出された。 ライン L 5の流量は 1 27 g/h rであり、 生成したメチルフエ-ルカーボネートとフエ-ルカーボネートは合計 で 0. 065mo 1 Zh rに相当する。 反応に要した熱量は 53. 3 k J /h r であった。
生成物 1 m o 1あたりのエネルギー効率を求めると、 1 2. 2 X 1 0 "4m o 1 /k Jで、 実施例 1よりも高いエネルギー効率が得られた。
[比較例 1 ] 実施例 2と同じ方法で反応液を流しているが、 発生べ一パーの熱回収を行わな かった例である。
図 3に示す反応方式で、 内容積 2 0 O m 1の反応器を 3基使用し、 ジメチルカ ーボネートとフエノールとのエステル交換反応を行った。 反応器内の液面の高さ は約 5 0 %を維持した。
図 3の液フィードライン L 1から実施例 1と同じ量のフエノールと触媒 (ジブ チル酸化錫) を連続的に供給しながら、 実施例 1と同じ量のジメチルカーボネー トを液フィードライン L 2からライン L 2 a、 L 2 b及び L 2 cを通じて分割し て各反応器に供給した。 ライン L 2 a , L 2 b , L 2 cの流量は 5 : 2 : 3の比 率に調整した。
反応器の条件は 3基とも 5 0 0 k P a、 2 0 0 °Cとした。 反応液は反応器 1、 ライン L 3、 反応器 2、 ライン L 4、 反応器 3の順に通過させ、 最終的に液抜き 出しライン L 5から抜き出した。 反応器 1から発生したベーパーはべ一パー抜き だしライン V 1を経て外部に抜き出した。 反応器 2で発生したベーパーはライン V 2からコンデンサーに導き、 1 6 0 °Cに冷却して凝縮液をライン L 6から反応 器 1に戻すとともに、 凝縮しなかったベーパーをべ一パー抜き出しライン V 4か ら外部に抜き出した。 反応器 3で発生したベーパーは同様にライン V 3からコン デンサ一に導き、 1 6 0 °Cに冷却して凝縮液をライン L 7から反応器 2に戻すと ともに、 凝縮しなかったベーパーをべ一パー抜き出しライン V 5から外部に抜き 出した。
この条件で 8時間連続運転し、 ライン L 5から抜きだされる反応液を採取して 組成を分析したところ、 6 . 7重量0 /0のメチルフエ二ルカーボネートと 1 · 8重 量0 /0のジフエ-ルカーボネートが検出された。 ライン L 5の流量は 1 3 5 g Z h rであり、 生成したメチルフエニルカーボネートとジフエニルカーボネートは合 計で 0 . 0 7 2 m o 1 rに相当する。 反応に要した熱量は 9 3 . 4 k J / h rであった。
生成物 1 m o 1あたりのエネルギー効率を求めると、 7 · 7 X 1 0一4 m o 1 / k Jで、 実施例と比較するとエネルギー効率は悪いことがわかった。 [比較例 2 ]
3基の反応器を直列に接続し、 原料のフエノールとジメチルカーボネートとを 向流接触させた例である。
図 4に示した反応方式で、 3基の 20 Om 1オートクレープを直列に接続し、 ジメチルカーボネートとフエノールとを向流接触させてエステル交換反応を行つ た。 反応器内の液面の高さは約 50%を維持した。
図 4の液フィードライン L 1から実施例 1と同じ量のフヱノールと触媒 (ジブ チル酸化錫) を連続的に反応器 1に供給した。 実施例 1と同じ量のジメチルカ一 ボネートを液フィードライン L 2から蒸発器に供給し、 ここで全量を気化させて ライン V I aから反応器 3に供給した。
反応器の圧力はガスの流通のために反応器 1から反応器 3に向けて高くなるよ う設定し、 反応器 1を 500 k P a、 反応器 2を 550 k P a, 反応器 3を 60 O k P aとした。 反応温度は反応器 3が 200°Cとなるよう加熱し、 反応器 1、 反応器 2は加熱しなかった。
反応液は反応器 1、 ライン L 3 a、 反応器 2、 ライン L 3 b、 反応器 3の順に 通過させ、 最終的に液抜き出しライン L 3 cから抜き出した。
反応器 3で発生した 200°Cのべ一パーはライン V 1 bから反応器 2に供給し、 反応器 2で発生したベーパーはライン V 1 cから反応器 1に供給した。 さらに反 応器 1で発生したベーパーはライン V 2から外部に抜き出した。
この条件で 8時間連続運転し、 ライン L 3 cから抜きだされる反応液を採取し て組成を分析したところ、 7. 4重量%のメチルフエ二ルカーボネートと 1. 6 重量。 /0のジフエニルカーボネートが検出された。 ライン L 3 cの流量は 149 g /h rであり、 生成したメチルフエニルカーボネートとジフエ二ルカーポネート は合計で 0. 084m o 1 /h rに相当する。 反応に要した熱量は 7 3. 2 k J /h rであった。
生成物 1 mo 1あたりのエネノレギー効率を求めると、 1 1. 5 X 1 0— 4mo l / k Jで、 実施例 1と同等であるが、 実施例 2より低かつた。 3009347
以上、実施例 1、 2、比較例 1、 2に示されたとおり、本発明の方法によれば、 軽質留分を留去しつつ液相部分を複数に分画された反応領域を直列に通すことに より反応平衡を原系に偏らせる脂肪族アルコール等の軽質留分を極限まで低下さ せることが多大の設備費を要することなく可能であり、 かつ容易に十分な反応容 量を確保することができることから芳香族カーボネートを高い収率、 高い選択率 で連続的に製造できる。 また、 本発明の方法は、 反応温度、 反応圧力、 滞留時間 等に対し、 多様な条件を容易に選択することが可能であり、 さらに、 きわめて簡 略化された装置を用いて極めて高い収率 ·選択率が得られるという効果が得られ る。
[実施例 3 ]
図 5に示した構造の、 内容積 6 O Om lで 3個の反応区画に分割された反応器 を使用し、 図 6に示した反応方式で、 ジメチルカーボネートとフヱノールとのェ ステル交換反応を行った。
図 6において、 液フィードライン L 1からフエノール 94 g/h r ( 1 m o 1 /h r ) 及ぴ触媒 (ジブチル酸化錫) 0. 6 g/h rを連続的に供給しながら、 ジメチルカーボネートを液フイードライン L 2からライン L 2 a, L 2 b, L 2 cを通じて各反応区画に 90 gZh r (lmo 1 Zh r ) で供給した。 ライン L 2 a , L 2 b , L 2 cの流量は 5 : 2 : 3の比率に調整した。
反応器の圧力は 500 k P a、 温度は 200°Cとし、 反応液は溢流により第 1 区画から第 2区画を通って第 3区画に至り、 液抜き出しライン L 3から抜き出し た。 第 1区画から発生したベーパーはべ一パー抜き出しライン V 1を経て外部に 抜き出した。第 2区画で発生したベーパーはライン V 2からコンデンサ一に導き、 1 60°Cに冷却して凝縮液をライン L4から第 1区画に戻すとともに、 凝縮しな かったベーパーをべ一パー抜き出しライン V 4から外部に抜き出した。 第 3区画 で発生したベーパーは同様にライン V 3からコンデンサーに導き、 1 60°Cに冷 却して凝縮液をライン L 5から第 2区画に戻すとともに、 凝縮しなかったベーパ 一をべ一パー抜き出しライン V 5から外部に抜き出した。
上記の条件で 8時間連続運転し、 ライン L 3から抜き出される反応液を採取し て組成を分析したところ、 6. 7重量%のメチルフエニルカーボネートと 1. 8 重量%のジフエニルカーボネートとが検出された。 ライン L 3の流量は 1 35 g /h rであり、 生成したメチルフエニルカーボネート及びジフエ二ルカーボネー トは合計で 0. 072mo 1 rに相当する。 反応に要した熱量は 93. 4 k jZh rであった。 なお、 反応器内の液面の高さは約 50%を維持した。
生成物 1 mo 1当たりのエネルギー効率を求めると、 7 · 7 X 1 0— 4mo l Z k Jであった。
[比較例 3 ]
内容積 500m lのォートクレーブにフエノール 94 g/h r ( 1 m o 1 / h r )、 触媒 (ジブチル酸化錫) 0. 6 gZh r、 及びジメチルカーボネート 90 g Zh r ( l mo 1/h r) を連続的にフィードし、 反応器液面の高さを約 60 % に維持しながら反応液を連続的に抜き出した。 反応器の圧力は 500 k P aで温 度は 200°Cとし、 生成するべ一パーは連続的に外部へ抜き出した。
8時間反応を継続し、 反応液を採取して組成を分析したところ、 5. 9重量% のメチルフエ二ルカーポネートと 1. 6重量0 /0のジフエニルカーボネートが検出 された。 反応液の抜き出し量は 1 22 g/h rであり、 生成したメチルフエニル カーボネート及ぴジフェニ^^カーボネートは合計で 0. 05 7mo 1 / . rに相 当する。 反応に要した熱量は 82. 0 k j/h rであった。
生成物 1 m o 1あたりのエネルギー効率を求めると、 7. 0 X 1 0一4 m o 1 / k Jで、 実施例 3に比べてエネルギー当たりの生成量が少なかった。
[比較例 4 ]
気相を仕切る上部隔壁がなく、 液相が 3区画に分割されて気相が連続した図 7 に示す反応器を使用してフヱノールとジメチルカーボネートとのエステル交換反 応を行った。 T JP2003/009347 フエノ一ル及ぴ触媒 (ジプチル酸化錫) は実施例 3と同じ流量で液フィ一ドラ イン L 1から供給し、 ジメチルカーボネートは実施例 3と同様に液フィードライ ンし 2 &, 2 3, 1^ 2 0を通じて各反応区画に供給した。ただしライン L 2 a , L 2 b , L 2 cの流量は 6 : 2 : 2の比率に調整した。
反応器の圧力は 5 0 0 k P a、 温度は 2 0 0 °Cとし、 反応液は溢流により第 1 区画から第 2区画を通って第 3区画に至り、 液抜き出しライン L 3から抜き出し た。 各反応区画から発生したベーパーは反応器内で均一となり、 ベーパー抜き出 しライン V 1を経て外部に抜き出した。
上記の条件で 8時間連続運転し、 ライン L 3から抜き出される反応液を採取し て組成を分析したところ、 6 . 5重量0 /0のメチルフエ-ルカーボネートと 1 . 8 重量%のジフエ-ルカーボネートが検出された。 ライン L 3の流量は 1 2 2 g / h rであり、 生成したメチルフヱ-ルカーボネート及びジフヱニルカーボネート は合計で 0 . 0 6 2 m o 1 / h rに相当する。 反応に要した熱量は 8 1 . 9 k J / h rであった。
生成物 1 m o 1当たりのエネルギー効率を求めると、 7 . 6 X 1 0 -4m o 1 / k Jで、 比較例 1に比べてエネルギー当たりの生成量は多くなったが、 実施例 3 に比べると少なかった。
[実施例 4 ]
図 5に示した反応器を使用し、 図 8に示した反応方式でジメチルカーボネート とフヱノールとのエステル交換反応を行った。
図 8において、 液フィードライン L 1から実施例 3と同じ量のフエノール及ぴ 触媒 (ジブチル酸化錫) を連続的に供給しながら、 ジメチルカ一ボネートを液フ イードライン L 2からライン L 2 a, L 2 b , L 2 cに分割して供給した。 ライ ン L 2 a, L 2 b , L 2 cの流量は 8 : 1 : 1の比率に調整した。
ライン L 1のフエノールおょぴ触媒はライン L 2 aのジメチルカーボネートと 混合し、 ライン L 3を通って熱交換器 E 1に供給した。 熱交換器 E 1で原料液は 反応器の第 1区画で発生したベーパーによって加熱され、 反応器の第 1区画に入 る。 熱交換後のベーパーは 80°Cの凝縮液となり、 ライン L 6から外部に抜き出 した。
反応器の圧力は 500 k P a、 温度は 200 °Cとし、 反応液は溢流により第 1 区画から第 2区画を通って第 3区画に至り、 液抜き出しライン L 5から抜き出し た。
第 2区画で発生した 200°Cのべ一パーはライン V 2から熱交換器 E 2に導き、 ライン L 2 bのジメチルカーボネートを加熱して 1 66 °Cに冷却され、 凝縮液を 気液分離器で分離しライン L 4 aから第 1区画に戻すとともに、 凝縮しなかった ベーパーをライン V 4から外部に抜き出した。 熱交換器 E 2で加熱されたライン L 2 bのジメチルカーボネートは 1 58 °Cのべ一パーで反応器の第 2区画に供給 された。
第 3区画で発生した 200°Cのべ一パーは第 2区画のベーパーと同様にライン V 3から熱交換器 E 3に導き、 ライン L 2 cのジメチルカーボネートを加熱して 1 50°Cに冷却され、 凝縮液を気液分離器で分離しライン L4 bから第 2区画に 戻すとともに、 凝縮しなかったベーパーをライン V 5から外部に抜き出した。 熱 交換器 E 3で加熱されたライン L 2 cのジメチルカーボネートは 1 58°Cのべ一 パーで反応器の第 3区画に供給された。
上記の条件で 8時間連続運転し、 ライン L 5から抜き出される反応液を採取し て組成を分析したところ、 6. 4重量0 /0のメチルフエ二ルカーボネートと 1. 8 重量0 /0のジフヱニルカーボネートが検出された。 ライン L 5の流量は 1 27 gZ h rであり、 生成したメチルフエニルカーボネート及びジフエニルカーボネート は合計で 0. 06 5mo 1 /h rに相当する。 反応に要した熱量は 53. 3 k J /h rであった。
生成物 1 m ο 1当たりのエネルギー効率を求めると、 1 2. 20 X 1 0— 4mo 1 / k Jで、 高いエネルギー効率が得られた。
[比較例 5]
3基の 20 Om 1オートクレープを直列に接続し、 図 9に示した反応方式でジ メチルカーボネートとフエノールとを向流接触させてエステル交換反応を行った。 図 9において、 液フィードライン L 1から実施例 1と同じ量のフヱノール及び 触媒 (ジブチル酸化錫) を連続的に反応器 R 1に供給した。 ジメチルカーボネー トは液フィードライン L 2から熱交換器 E 1に供給し、 ここで全量を気化させて ライン V 1 aから反応器 R 3に供給した。
反応器の圧力はガスの流通のために反応器 R 1から反応器 R 3に向けて高くな るよう設定し、 反応器 R 1を 500 k P a、 反応器 R 2を 5 50 k P a, 反応器 R 3を 600 k P aとした。 反応温度は反応器 R 3が 200 °Cとなるように加熱 し、 反応器 R l、 反応器 R 2は加熱しなかった。
反応液は反応器 R 1、 ライン L 3 a、 反応器 R 2、 ライン L 3 b、 反応器 R 3 の順に通過させ、 最終的に液抜き出しライン L 3 cから抜き出した。
反応器 R 3で発生した 200°Cのべ一パーはライン V 1 bから反応器 R 2に供 給し、反応器 R 2で発生したベーパーはライン V 1 cから反応器 R 1に供給した。 さらに反応器 R 1で発生したべ一パーはライン V 2から外部に抜き出した。
上記の条件で 8時間連続運転し、 ライン L 3 cから抜き出される反応液を採取 して組成を分析したところ、 7. 4重量0 /0のメチルフエニルカーボネートと 1 · 6重量%のジフエニルカーボネートが検出された。 ライン L 3 cの流量は 149 g/h rであり、 生成したメチルフヱニルカーボネート及ぴジフヱ二ルカーボネ ートは合計で 0. 084mo 1 /h rに相当する。 反応に要した熱量は 73. 2 k J /h rであった。
生成物 1 mo 1当たりのエネルギー効率を求めると、 1 1. 47 X 1 0一4 m o 1 /k Jで、 高いエネルギー効率ではあるものの、 実施例 4より低かった。
以上、 実施例 3、 4、 比較例 3、 4、 5に示されたとおり、 本発明の特定の反 応器を用いることにより、 平衡反応であって平衡が大きく原系に偏っており、 し かも反応速度の遅い芳香族ヒ ドロキシ化合物とジアルキルカーボネートとのエス テル交換反応において、 芳香族カーボネートを高いエネルギー効率で連続的に製 造することができる。 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、 本発明の精神と範 囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にと つて明らかである。
本出願は、 2002年 8月 12 日出願の日本特許出願 (特願 2002— 234884)、 2002 年 8月 13 日出願の日本特許出願 (特願 2002— 235385) に基づくものであり、 そ の内容はここに参照として取り込まれる。 く産業上の利用可能性〉
本発明の方法によれば、 軽質留分を留去しつつ液相部分を複数に分画された反 応領域を直列に通すことにより反応平衡を原系に偏らせる脂肪族アルコール等の 軽質留分を極限まで低下させることが多大の設備費を要することなく可能であり、 かつ容易に十分な反応容量を確保することができることから芳香族力ーポネート を高い収率、 高い選択率で連続的に製造できる。 また、 本発明の方法は、 反応温 度、 反応圧力、 滞留時間等に対し、 多様な条件を容易に選択することが可能であ り、 さらに、 きわめて簡略化された装置を用いて極めて高い収率 ·選択率が得ら れるという効果が得られる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 触媒の存在下、 ジアルキルカーボネートと芳香族ヒドロキシ化合物と を反応させてアルキルァリールカーボネート及びノ又はジァリールカーボネート を製造する方法において、 2個以上の独立した反応領域が直列に接続された構造 の反応装置を使用し、 液相を先頭の反応領域から最終の反応領域へと順次流通さ せ、 少なくとも一つの反応領域で発生したベーパーの凝縮熱を、 該ベーパーを対 象反応液に直接接触させることなく、 当該反応領域又は前段の反応領域への供給 液に伝達してそれを加熱しながら、 エステル交換反応を行わせることを特徴とす る芳香族カーボネート類の製造方法。
2 . 2個以上の独立した反応領域が直列に接続された構造の反応装置の少 なくとも一つの反応領域で発生したベーパーにより、 対象反応液に直接接触させ ることなく、 当該反応領域又は前段の反応領域の反応液を加熱しながら当該べ一 パーを冷却分縮し、 凝縮した液成分を前段の反応領域に送りながら、 凝縮しなか つたべ一パー成分を外部へ抜き出してエステル交換反応を行わせる請求の範囲第 1項に記載の方法。
3 . 反応器の下部においては液相部を液相の流通路を残して閉じられた区 画に区分すると共に上部においては空隙部を有する隔壁と、 反応器の上部におい ては気相部を閉じられた区画に区分すると共に下部においては空隙部を有する隔 壁とを備え、 これらの隔壁により隣接区画間の流通が可能な 2以上の区画に分割 された液相部と独立した 2以上の区画に分割された気相部とから構成される反応 器を使用して、 液相を先頭の区画から最終の区画へと順次流通させ、 反応器の液 相部の先頭の区画に触媒および芳香族ヒドロキシ化合物を連続的に液相状態で導 入し、 反応器の 1つ以上の区画にジアルキルカーボネートを連続的に液相状態若 しくは気相状態で導入し、 副生した脂肪族アルコールを含む軽質留分からなる気 相を各区画の上部から連続的に抜き出しながらエステル交換反応を行わせ、 最終 の区画からアルキルァリールカーボネート及び/又はジァリ一ルカーポネートを 含む反応液を連続的に抜き出すことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の方法。
PCT/JP2003/009347 2002-08-12 2003-07-23 芳香族カーボネート類の製造方法 WO2004016577A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003255152A AU2003255152A1 (en) 2002-08-12 2003-07-23 Process for producing aromatic carbonate

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002-234884 2002-08-12
JP2002234884A JP4193442B2 (ja) 2002-08-12 2002-08-12 芳香族カーボネート類の製造方法
JP2002235385A JP2004075577A (ja) 2002-08-13 2002-08-13 芳香族カーボネート類の製造方法
JP2002-235385 2002-08-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004016577A1 true WO2004016577A1 (ja) 2004-02-26

Family

ID=31890517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/009347 WO2004016577A1 (ja) 2002-08-12 2003-07-23 芳香族カーボネート類の製造方法

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN1675164A (ja)
AU (1) AU2003255152A1 (ja)
TW (1) TW200408622A (ja)
WO (1) WO2004016577A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1995233A2 (de) 2007-05-25 2008-11-26 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von Diaryl- oder Arylalkylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
EP2036880A2 (de) 2007-09-14 2009-03-18 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von Diaryl- oder Alkylarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
EP2135857A2 (de) 2008-06-21 2009-12-23 Bayer Material Science AG Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
DE102010042937A1 (de) 2010-10-08 2012-04-12 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
EP2650278A1 (de) 2012-04-11 2013-10-16 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090163734A1 (en) * 2005-12-19 2009-06-25 Asahi Kasei Chemicals Corporation Process for producing high-purity diphenyl carbonate on industrial scale
DE102009016853A1 (de) * 2009-04-08 2010-10-14 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von Diaryl- oder Alkylarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
KR102489173B1 (ko) * 2019-07-04 2023-01-18 주식회사 엘지화학 열교환 시스템 및 이를 포함하는 디에스터계 조성물 제조 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57142928A (en) * 1981-02-26 1982-09-03 Hitachi Zosen Corp Recovering method of waste heat in preparing vinyl chloride monomer
EP0461274A1 (en) * 1989-12-28 1991-12-18 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Process for continuously producing aromatic carbonate
JP2002020351A (ja) * 2000-07-05 2002-01-23 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ジアリールカーボネート製造時の熱回収方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57142928A (en) * 1981-02-26 1982-09-03 Hitachi Zosen Corp Recovering method of waste heat in preparing vinyl chloride monomer
EP0461274A1 (en) * 1989-12-28 1991-12-18 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Process for continuously producing aromatic carbonate
JP2002020351A (ja) * 2000-07-05 2002-01-23 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ジアリールカーボネート製造時の熱回収方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1995233A2 (de) 2007-05-25 2008-11-26 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von Diaryl- oder Arylalkylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
US8003817B2 (en) 2007-05-25 2011-08-23 Bayer Materialscience Ag Process for the preparation of diaryl carbonates or arylalkyl carbonates from dialkyl carbonates
EP2036880A2 (de) 2007-09-14 2009-03-18 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von Diaryl- oder Alkylarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
DE102007044033A1 (de) 2007-09-14 2009-03-19 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von Diaryl- oder Alkylarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
US8039659B2 (en) 2007-09-14 2011-10-18 Bayer Materialscience Ag Processes for preparing diaryl and/or alkylaryl carbonates from dialkyl carbonates
EP2135857A2 (de) 2008-06-21 2009-12-23 Bayer Material Science AG Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
DE102008029514A1 (de) 2008-06-21 2009-12-24 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
US9040732B2 (en) 2008-06-21 2015-05-26 Bayer Materialscience Ag Process for preparing diaryl carbonates from dialkyl carbonates
DE102010042937A1 (de) 2010-10-08 2012-04-12 Bayer Materialscience Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
EP2457891A1 (de) 2010-10-08 2012-05-30 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten
US8304509B2 (en) 2010-10-08 2012-11-06 Bayer Intellectual Property Gmbh Process for preparing diaryl carbonates from dialkyl carbonates
EP2650278A1 (de) 2012-04-11 2013-10-16 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von Diarylcarbonaten aus Dialkylcarbonaten

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003255152A1 (en) 2004-03-03
CN1675164A (zh) 2005-09-28
TW200408622A (en) 2004-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8957248B2 (en) Process for producing acetic acid
KR101651673B1 (ko) 디알킬 카르보네이트로부터의 디아릴 카르보네이트의 제조 방법
JP2012232996A (ja) (メタ)アクリル酸の製造方法
JP5368673B2 (ja) (メタ)アクリル酸の製造方法
CN104395279B (zh) 用于生产碳酸二芳基酯的方法和装置
WO2018216699A1 (ja) (メタ)アクリル酸の製造方法
WO2004016577A1 (ja) 芳香族カーボネート類の製造方法
JPH11100343A (ja) アクロレインを含む気体流れの精製のためのプラント
TWI828051B (zh) 鹼金屬烷氧化物之高能效製備方法
JP3979256B2 (ja) 芳香族カーボネート類の製造方法
RU2724349C2 (ru) Способ гидроформилирования
JPH01149778A (ja) 酸化エチレンプロセスの改良
US6265625B1 (en) Isolation of glycols
CN112449634A (zh) 甲基丙烯酸甲酯的制造方法
KR101385915B1 (ko) 1,2-디클로르에탄의 제조 중에 발생한 반응열을 이용하기위한 방법 및 장치
JP3969065B2 (ja) アルキルアリールカーボネートの製造方法
EP0741124A2 (en) Removal of dimethylterephthalate from a methanolysis vapor stream
JP2004075577A (ja) 芳香族カーボネート類の製造方法
JP4193442B2 (ja) 芳香族カーボネート類の製造方法
EA025632B1 (ru) Способ получения смеси, содержащей циклогексанол и циклогексанон
US4490553A (en) Process for production of ethyl acrylate
US2839588A (en) Preparation of alkylene glycol
EA039573B1 (ru) Способ извлечения альдегида, полученного путем гидроформилирования, с использованием двух колонн с увеличивающимся давлением
JP2023535357A (ja) 低アルデヒド類含量アセトンの製造方法
JP2003113144A (ja) アルキルアリールカーボネートの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20038189372

Country of ref document: CN

122 Ep: pct application non-entry in european phase