JP3963357B2 - ジメチルカーボネート及びエチレングリコールの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジメチルカーボネート及びエチレングリコールの製造方法に関し、詳しくは、エステル交換反応による反応蒸留を利用した上記の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレンカーボネートとメタノールとをエステル交換反応させてジメチルカーボネート及びエチレングリコールを連続的に製造する場合、平衡反応であるエステル交換反応を効率よく進行させるため、反応と生成物の分離を同時に行う反応蒸留が利用される。反応蒸留において、低沸点生成物のジメチルカーボネートは反応蒸留装置の塔頂から、高沸点生成物のエチレングリコールは塔底から連続的に除去される。
【０００３】
ところで、メタノールは、ジメチルカーボネートより沸点が低い上にジメチルカーボネートと最低沸点を持つ共沸混合物を形成するため、ジメチルカーボネートに同伴して塔頂から抜き出される。また、メタノールは、エチレンカーボネートに比べて極めて低沸点であるため、蒸留塔内では主にベーパー中に分布する。ところが、エステル交換反応は液相反応であるためベーパー中のメタノールは反応に寄与できない。
【０００４】
そこで、液相中のメタノール濃度を出来るだけ高くする条件が必要となるが、斯かる条件では、上記の生成物分離（すなわち、塔頂からジメチルカーボネートを抜き出し、塔底からエチレングリコールを抜き出すこと）は不可能である。つまり、液相中の未反応メタノールは塔底から抜き出される缶出液中に混入し、メタノールより沸点の高いジメチルカーボネートも同様に缶出液に混入する。従って、エステル交換反応を行いながら２つの生成物を分離する操作は１基の蒸留塔では実現できず、更に、缶出液から低沸点成分を分離して反応蒸留塔に返送する第２の蒸留塔が必要である。そして、斯かる問題の解決方法は幾つかの特許に例示されている。
【０００５】
例えば、アメリカ特許第５，８４７，１８９号明細書の実施例（実施例２）では、第１蒸留塔で苛性ソーダを触媒としてエステル交換反応を行いながら塔頂からメタノールとジメチルカーボネートを抜き出し、塔底からメタノール、ジメチルカーボネート、エチレングリコール及びエチレンカーボネートを抜き出している。そして、缶出液は塔頂の圧力を１．３ＫＰａに保持した第２蒸留塔に供給し、その塔頂から抜き出されるメタノールとジメチルカーボネートの混合物を第１蒸留塔に返送し、塔底からエチレングリコールと共に触媒を抜き出している。また、未反応のエチレンカーボネートを含むエチレングリコールは第２蒸留塔の側流からベーパーで抜き出し、加水分解反応器と精製塔を経て高純度のエチレングリコールを得ている。
【０００６】
エチレングリコールとエチレンカーボネートとを蒸留分離する場合、これらは共沸混合物を形成するが、通常の圧力では最低共沸点がエチレングリコールの沸点と同じであるため、塔頂からエチレングリコールとエチレンカーボネートの混合物が得られ、塔底からエチレンカーボネートが得られる。触媒の塩類は塔底に分配されるが、塩類は一般にエチレンカーボネートに溶解しないため、上記の第２蒸留塔の操作から考えると、触媒の分離と再利用に不都合である。そこで、圧力を１．３ＫＰａまで下げると共沸の状態が変化し、エチレングリコール濃度の高い部分において最低共沸点がエチレングリコールの沸点より低くなる。従って、塔頂からエチレングリコールとエチレンカーボネートの混合物が得られ、塔底からエチレングリコールが得られる。触媒の塩類はエチレングリコールに比較的よく溶けるため、第２蒸留塔を上記の圧力で操作すれば、塔底から分離した触媒のエチレングリコール溶液を第１蒸留塔で再利用できる。しかしながら、斯かる操作条件では、塔頂のベーパー温度が極めて低くなる（−１５℃以下）ため、塔頂ベーパーの凝縮に低温の熱媒が必要となるという不都合がある。
【０００７】
上記特許の別の実施例（実施例６）では、第２蒸留塔の塔底から水をフィードし、第２蒸留塔内でエチレンカーボネートを加水分解してエチレングリコールに変えることにより、塔底から触媒のエチレングリコール溶液を得ている。この方法では、共沸のために１．３ＫＰａまで圧力を下げる必要がないため、２７ＫＰａで操作している。しかしながら、斯かる操作条件では、エチレングリコールにエチレンカーボネート又は水が不可避的に混入するたるため、高品質のエチレングリコールを得ることが出来ない。
【０００８】
また、国際公開公報（ＷＯ ００／５１９５４号）の実施例（実施例５）においては、第２蒸留塔の操作温度を上げてエチレングリコールとエチレンカーボネートの反応を促進し、ジエチレングリコールを生成させてエチレンカーボネートを除去する方法が例示されている。この方法では、第２蒸留塔の塔底温度を２０１℃に保つために塔頂圧力を常圧としている。しかしながら、斯かる方法では、通常の冷却水で塔頂ベーパーの凝縮が可能であるが、エチレングリコールの温度による品質劣化があるため、高品質のエチレングリコールを得ることが出来ない。
【０００９】
要するに、従来の方法においては、第１蒸留塔の缶出液から低沸点成分を回収する第２蒸留塔において、塔底からエステル交換反応触媒をエチレングリコールと共に分離しようとすると、低圧での操作が避けられず、塔頂ベーパーの凝縮が困難であり、また、第２蒸留塔内でエチレンカーボネートを水またはエチレングリコールと反応させて除去しようとすると、製品として取り出すエチレングリコールの品質劣化が避けられないという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、反応蒸留によるエステル交換反応を利用したジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法であって、通常の冷却水（工業用水など）で第２蒸留塔の塔頂ベーパーを凝縮して第１蒸留塔に返送することが出来、しかも、ＥＧの品質が劣化しない温度でＥＣとＥＧ及びエステル交換反応触媒を抜き出すことが出来る様に改良されたジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、第１蒸留塔の缶出液から低沸点成分を回収する第２蒸留塔において、その塔頂圧力と塔底圧力とを所定の値に保持するならば、第２蒸留塔の塔頂ベーパーを通常の冷却水で凝縮して第１蒸留塔に返送することが出来、しかも、エチレングリコールの品質劣化が抑制された温度でエチレングリコール、エチレンカーボネート、エステル交換反応触媒を抜き出すことが出来るとの知見を得、本発明の完成に到った。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨は、以下の第１工程〜第５工程を順次に包含することを特徴とするジメチルカーボネート及びエチレングリコールの製造方法に存する。
【００１３】
＜第１工程＞
第１蒸留塔において、均一系触媒の存在下にエチレンカーボネートとメタノールとを反応蒸留し、メタノール及びジメチルカーボネートを含み且つエチレングリコールを含まない低沸点留分と、メタノール、ジメチルカーボネート、エチレングリコール及びエチレンカーボネートを含む高沸点留分とに蒸留分離する。
【００１４】
＜第２工程＞
第２蒸留塔において、塔頂圧力２５ＫＰａ以上、塔底圧力８０ＫＰａ以下の条件下、第１蒸留塔にて回収された高沸点留分を、メタノール及びジメチルカーボネートを含み且つエチレングリコールを含まない低沸点留分と、エチレングリコール、エチレンカーボネート及び均一系触媒を含み且つジメチルカーボネートを含まない高沸点留分とに蒸留分離し、第１蒸留塔に低沸点留分を返送する。
【００１５】
＜第３工程＞
第２蒸留塔にて回収された高沸点留分に当該高沸点留分中のエチレンカーボネートに対して過剰モル量の水を添加してエチレンカーボネートをエチレングリコールと二酸化炭素とに加水分解する。
【００１６】
＜第４工程＞
第３工程にて回収された反応混合物から二酸化炭素を分離し、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール及び均一系触媒を含む混合物を回収する。
【００１７】
＜第５工程＞
第３蒸留塔において、第４工程にて回収された混合物から、水およびエチレングリコールを含み且つジエチレングリコールを含まない低沸点留分と、エチレングリコール、ジエチレングリコール及び均一系触媒を含む高沸点留分とを蒸留分離し、エチレングリコール留分を回収する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい態様の一例を示すプロセス説明図である。
【００１９】
本発明の製造方法は、以下に記載の第１工程〜第５工程を順次に包含する。なお、以下の説明においては次の表１に示す略号を使用することがある。
【００２０】
【表１】
【００２１】
＜第１工程＞
先ず、第１蒸留塔（１）において、均一系触媒の存在下にＥＣとＭｅＯＨとをエステル交換反応させ、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分と、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分とに蒸留分離する。なお、ＥＣとＭｅＯＨとのエステル交換反応は以下の化学反応式（１）で示される。
【００２２】
【化１】
【００２３】
エステル交換反応の際の均一系触媒としては、トリエチルアミン等のアミン類、ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、クロロ酢酸ナトリウム、ナトリウムメチラート等のアルカリ金属化合物、タリウム化合物などが挙げられる。これらは、通常、ＥＧに溶解した溶液として使用され、その濃度は、通常１〜５０重量％、好ましくは３〜２０重量％である。均一系触媒の使用量は、ＥＣに対する値（重量％）として、通常１００〜１５００であり、ＥＣに対するＭｅＯＨの使用割合（モル比）は通常２〜２０である。
【００２４】
上記のエステル交換反応は、第１蒸留塔（１）において、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分と、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分とに蒸留分離しつつ行なわれる。
【００２５】
図示した例の場合、第１蒸留塔（１）は、後述の第２蒸留塔（４）にて回収された低沸点留分が返送されるため、上から順次に、第１層、第２層、第３層の、３層に分割された充填部構造を備えている。
【００２６】
充填部の第１層の上部には、ライン（Ｌ１）及び（Ｌ２）を通し、それぞれ、均一系触媒（例えば水酸化カリウムのエチレングリコール溶液：ＫＯＨ／ＥＧ）及びＥＣが供給され、第３層の上部には、ライン（Ｌ３）を通し、ＭｅＯＨがガス状で供給される。なお、第２層の上部には、後述の第２蒸留塔（４）にて回収された低沸点留分が供給される。
【００２７】
ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分は、第１蒸留塔（１）の頂部のライン（Ｌ４）から抜出され、凝縮器（３）によって凝縮され、その一部はライン（Ｌ４ａ）を通して第１蒸留塔（１）に還流され、他の一部はライン（Ｌ４ｂ）を通して抜出される。一方、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分は、第１蒸留塔（１）の底部のライン（Ｌ５）から抜出され、後述の第２蒸留塔（４）に供給される。
【００２８】
第１蒸留塔（１）の濃縮段および回収段の段数、操作条件（反応圧力および反応温度）は、上記の成分分離が行なわれる様に適宜選択される。第１蒸留塔（１）の操作圧力は、通常５０〜２００ＫＰａ、好ましくは８０〜１２０ＫＰａ、操作温度（塔底液温度）は、通常５０〜１８０℃、好ましくは１００〜１６０℃であり、第１蒸留塔（１）における滞留時間（反応時間）は通常０．１〜２時間である。また、凝縮器（３）における凝縮温度は通常４０〜８０℃であり、還流比は、通常０．１〜５、好ましくは０．２〜１である。なお、上記の塔底液温度は塔底部のリボイラー（２）によって制御される。
【００２９】
＜第２工程＞
次いで、第２蒸留塔（４）において、第１蒸留塔（１）にて回収された高沸点留分を、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分と、ＥＧ、ＥＣ及び均一系触媒を含み且つＤＭＣを含まない高沸点留分とに蒸留分離する。
【００３０】
ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分は、第２蒸留塔（４）の頂部のライン（Ｌ６）から抜出され、凝縮器（６）によって凝縮され、その一部はライン（Ｌ６ａ）を通して第２蒸留塔（４）に還流され、他の一部はライン（Ｌ６ｂ）を通して第１蒸留塔（１）充填部の第２層の上部に返送される。一方、ＥＧ、ＥＣ及び均一系触媒を含み且つＤＭＣを含まない高沸点留分は、第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出され、次の第３工程に供給される。
【００３１】
第２蒸留塔（４）の濃縮段および回収段の段数、操作条件は、上記の成分分離が行なわれる様に適宜選択されるが、塔頂圧力は２５ＫＰａ以上（好ましくは２８〜７５ＫＰａ）、塔底圧力は８０ＫＰａ以下（好ましくは２８〜７５ＫＰａ）に選定する必要がある。斯かる条件を採用することにより、通常の冷却水（工業用水など）で塔頂ベーパーを凝縮して第１蒸留塔（１）に返送することが出来、しかも、ＥＧの品質が劣化しない温度でＥＣとＥＧ及びエステル交換反応触媒を抜き出すことが出来る。
【００３２】
具体的には、第２蒸留塔（４）の塔底液温度は、通常１００〜１８０℃、好ましくは１５０〜１７０℃、凝縮器（６）における凝縮温度は、通常３０〜８０℃、好ましくは４０〜６０℃、還流比は、通常０．０１〜５、好ましくは０．０５〜２である。なお、前記の操作圧力は、第２蒸留塔（４）の塔頂に備えられた凝縮器（６）の気相部に連結された真空ライン（Ｌ１５）の真空度によって調節される。また、上記の塔底液温度は塔底部のリボイラー（５）によって制御される。
【００３３】
＜第３工程＞
次いで、第２蒸留塔（４）にて回収された高沸点留分に当該高沸点留分中のＥＣに対して過剰モル量の水を添加してＥＣをＥＧと二酸化炭素（ＣＯ２）とに加水分解する。ＥＣの加水分解は以下の化学反応式（２）で示される。なお、この加水分解工程においては、生成したＥＧからＤＥＧが副生し、更に、ＴＥＧ、ＰＥＧ等が生成することもある。
【００３４】
【化２】
【００３５】
通常、上記の加水分解は触媒の存在下に行なわれる。触媒としては、活性アルミナが好適に使用される。加水分解反応器（７）の形式は、特に限定されないが、図示した様に、固定床式反応器を使用するのが好ましい。第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出された高沸点留分は、ライン（Ｌ８）から水が添加された後に、加水分解反応器（７）に供給される。ＥＣに対する水の使用割合（モル比）は通常１〜５であり、反応温度は通常１００〜２００℃、反応圧力は通常１００〜３０００ＫＰａ、反応時間は通常０．５〜５時間である。
【００３６】
＜第４工程＞
次いで、第３工程にて回収された反応混合物から二酸化炭素（ＣＯ２）を分離し、水、ＥＧ、ＤＥＧ及び均一系触媒を含む混合物を回収する。二酸化炭素（ＣＯ２）の分離手段は特に制限されない。加水分解工程の反応混合物を常圧の脱炭酸タンク内に供給して加水分解工程の圧力を開放するだけで二酸化炭素（ＣＯ２）を容易に分離することが出来る。
【００３７】
図示した脱炭酸タンク（気液分離器）（８）は、圧力調節器（図示せず）を備え、更に、二酸化炭素（ＣＯ２）と共に留出する水蒸気を回収するために凝縮器（９）を備えている。前記の第３工程（加水分解工程）にて回収された反応混合物はライン（Ｌ９）から脱炭酸タンク（８）に導入され、二酸化炭素（ＣＯ２）は、ライン（Ｌ１０）を経由し、凝縮器（９）の気相部のラインから抜出される。
【００３８】
＜第５工程＞
第３蒸留塔（１０）において、第４工程にて回収された混合物から、水およびＥＧを含み且つＤＥＧを含まない低沸点留分と、ＥＧ、ＤＥＧ及び均一系触媒を含む高沸点留分とを蒸留分離し、ＥＧ留分を回収する。第４工程にて回収された混合物は、ライン（Ｌ１１）から第３蒸留塔（１０）の供給段に導入され、水およびＥＧを含み且つＤＥＧを含まない低沸点留分は塔頂のライン（Ｌ１２）から凝縮器（１２）に導入され、ＥＧ、ＤＥＧ及び均一系触媒を含む高沸点留分は塔底のライン（Ｌ１３）から抜出される。そして、ＥＧ留分は、塔中間のライン（Ｌ１４）からサイドカットとして回収される。
【００３９】
第３蒸留塔（１０）の濃縮段および回収段の段数、操作条件（温度、圧力、還流比など）は、目的とする成分分離が行なわれる様に適宜選択される。第３蒸留塔（１０）の操作圧力は、通常２〜２０ＫＰａ、好ましくは５〜１０ＫＰａ、操作温度（塔底液温度）は、通常１００〜１８０℃、好ましくは１３０〜１６０℃である。また、凝縮器（１２）における凝縮温度は通常３０〜８０℃であり、還流比は、通常０．１〜５、好ましくは０．５〜２である。なお、操作圧力は、凝縮器（１２）の気相部に連結された真空ライン（Ｌ１５）の真空度によって調節される。また、塔底液温度は塔底部のリボイラー（１１）によって制御される。
【００４０】
前記の各蒸留塔の形式は、棚段塔または充填塔の何れの形式であってもよい。棚段塔としては、シーブトレイ、泡鐘塔などの公知の型式を使用することが出来る。充填塔における充填物としては、スルザーパック、メラパック、ＭＣパック等の規則充填物、ＩＭＴＰ、ラシヒリング等の不規則充填物を使用することが出来る。因に、各蒸留塔の理論段数は、通常５〜５０段、好ましくは７〜２５段である。また、前記の各凝縮器としては一般的な多管式熱交換器を使用することが出来る。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
実施例１
図１に示すのと同様のプロセスにより、以下に記載の第１工程〜第５工程を順次に行なった。
【００４３】
＜第１工程＞
第１蒸留塔（１）として、内径０．１５ｍ、高さ２０ｍの充填塔であって、規則充填物である「ＢＸパッキング」により、上から順次に、第１層（充填層高１３．５ｍ）、第２層（充填層高０．６ｍ）、第３層（充填層高０．９ｍ）に３分割されている充填塔を使用した。
【００４４】
充填部の第１層の上部には、ライン（Ｌ１）及び（Ｌ２）を通し、それぞれ、５重量％の濃度に調節したＫＯＨのＥＧ溶液１．２Ｋｇ／ｈおよびＥＣ２９Ｋｇ／ｈを連続的に供給し、第３層の上部には、ライン（Ｌ３）を通し、３重量％のＤＭＣを含有するＭｅＯＨ８４Ｋｇ／ｈをガス状で連続的に供給し、反応蒸留を開始した。第１蒸留塔（１）の操作圧力は常圧、操作温度は６７℃、第１蒸留塔（１）における滞留時間（反応時間）は４０分、凝縮器（３）における凝縮温度は４０℃、還流比は０．３とした。
【００４５】
そして、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分は、第１蒸留塔（１）の頂部のライン（Ｌ４）から抜出し、凝縮器（３）によって凝縮し、その一部はライン（Ｌ４ａ）を通して第１蒸留塔（１）に還流し、他の一部はライン（Ｌ４ａ）を通して抜出した。一方、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分は、第１蒸留塔（１）の底部のライン（Ｌ５）から抜出し、次の第２蒸留塔（２）に供給した。なお、第１蒸留塔（１）の塔頂凝縮液流量は９２Ｋｇ／ｈであり、その組成はＭｅＯＨ６６重量％、ＤＭＣ３４重量％であった。
【００４６】
＜第２工程＞
第２蒸留塔（４）として、内径０．１５ｍ、高さ１５ｍの充填塔であって、規則充填物である「メラパック２５０Ｙ」により、上層（第１層）（充填層高６．３ｍ）、下層（第２層）（充填層高５ｍ）に２分割している充填塔を使用した。
【００４７】
第２蒸留塔（４）充填部の第２層の上部に第１蒸留塔（１）にて回収した高沸点留分を供給した。塔頂圧力は４６．７ＫＰａ、塔底圧力は４７．１ＫＰａ（塔底液温度１６４℃）、凝縮器（６）における凝縮温度は３０℃、還流比は０．１とした。
【００４８】
ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分（温度４６℃）は、第２蒸留塔（４）の頂部のライン（Ｌ６）から抜出し、凝縮器（６）によって凝縮し、その一部はライン（Ｌ６ａ）を通して第２蒸留塔（４）に還流し、他の一部はポンプ（図示せず）で昇圧した後にライン（Ｌ６ｂ）を通して第１蒸留塔（１）充填部の第２層の上部に返送した。一方、ＥＧ、ＥＣ及び均一系触媒を含み且つＤＭＣを含まない高沸点留分は、第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出し、次の第３工程に供給した。なお、第２蒸留塔（４）の缶出液流量は２２Ｋｇ／ｈであった。また、その組成は、ＥＣ５重量％、ＥＧ９５重量％であり、他に水酸化カリウム０．３重量％と微量のＭｅＯＨを含んでいた。
【００４９】
＜第３工程＞
加水分解反応器（７）として、活性アルミナを充填した反応器を使用した。第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出した高沸点留分（２２Ｋｇ／ｈ）にライン（Ｌ８）から水（０．３Ｋｇ／ｈ）を添加して加水分解反応器（７）に供給した。反応温度：１８０℃、反応圧力：２５００ＫＰａ、ＬＨＳＶ：０．５で反応を行なった。加水分解後のＥＣ濃度は１０重量ｐｐｍ未満に低下した。
【００５０】
＜第４工程＞
上記の反応混合物をライン（Ｌ９）から脱炭酸タンク（８）に導入し、反応混合物を常圧まで減圧し、二酸化炭素を分離した。反応混合物の液温は、減圧に伴い低下したが、１００℃を超えているため、二酸化炭素と共に水が留去する。そこで、凝縮器（９）により留出ベーパーを５０℃に冷却して凝縮し、得られた凝縮液を脱炭酸タンク（８）に戻しながら操作を行った。
【００５１】
＜第５工程＞
第３蒸留塔（１０）として、内径０．１５ｍ、高さ１５ｍの充填塔であって、規則充填物である「メラパック２５０Ｙ」により、上から順次に、第１層（充填層高４．１ｍ）、第２層（充填層高２．３ｍ）、第３層（充填層高２．７ｍ）に３分割している充填塔を使用した。
【００５２】
第３蒸留塔（１０）充填部の第２層の上部に第４工程にて回収した混合物をライン（Ｌ１１）を通して供給した。塔頂圧力は８ＫＰａ、塔底液温度１３３℃、凝縮器（１２）における凝縮温度は５０℃、還流比は１．２とした。
【００５３】
塔頂凝縮液流量は２Ｋｇ／ｈであり、その組成は水７重量％、ＥＧ９３重量％であった。缶出液量は１Ｋｇ／ｈであり、その組成は水酸化カリウム５重量％、ＥＧ９５重量％であった。また、側流抜出し液量は１９Ｋｇ／ｈであり、その組成は、ＥＧ９９．８重量％、ＤＥＧ０．２重量％であり、ＥＣは検出されなかった。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、反応蒸留によるエステル交換反応を利用したジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法であって、通常の冷却水（工業用水など）で第２蒸留塔の塔頂ベーパーを凝縮して第１蒸留塔（１）に返送することが出来、しかも、ＥＧの品質が劣化しない温度でＥＣとＥＧ及びエステル交換反応触媒を抜き出すことが出来る様に改良されたジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい態様の一例を示すプロセス説明図
【符号の説明】
１：第１蒸留塔
２：リボイラー
３：凝縮器
４：第２蒸留塔
５：リボイラー
６：凝縮器
７：加水分解反応器
８：脱炭酸タンク（気液分離器）
９：凝縮器
１０：第３蒸留塔
１１：リボイラー
１２：凝縮器
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジメチルカーボネート及びエチレングリコールの製造方法に関し、詳しくは、エステル交換反応による反応蒸留を利用した上記の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エチレンカーボネートとメタノールとをエステル交換反応させてジメチルカーボネート及びエチレングリコールを連続的に製造する場合、平衡反応であるエステル交換反応を効率よく進行させるため、反応と生成物の分離を同時に行う反応蒸留が利用される。反応蒸留において、低沸点生成物のジメチルカーボネートは反応蒸留装置の塔頂から、高沸点生成物のエチレングリコールは塔底から連続的に除去される。
【０００３】
ところで、メタノールは、ジメチルカーボネートより沸点が低い上にジメチルカーボネートと最低沸点を持つ共沸混合物を形成するため、ジメチルカーボネートに同伴して塔頂から抜き出される。また、メタノールは、エチレンカーボネートに比べて極めて低沸点であるため、蒸留塔内では主にベーパー中に分布する。ところが、エステル交換反応は液相反応であるためベーパー中のメタノールは反応に寄与できない。
【０００４】
そこで、液相中のメタノール濃度を出来るだけ高くする条件が必要となるが、斯かる条件では、上記の生成物分離（すなわち、塔頂からジメチルカーボネートを抜き出し、塔底からエチレングリコールを抜き出すこと）は不可能である。つまり、液相中の未反応メタノールは塔底から抜き出される缶出液中に混入し、メタノールより沸点の高いジメチルカーボネートも同様に缶出液に混入する。従って、エステル交換反応を行いながら２つの生成物を分離する操作は１基の蒸留塔では実現できず、更に、缶出液から低沸点成分を分離して反応蒸留塔に返送する第２の蒸留塔が必要である。そして、斯かる問題の解決方法は幾つかの特許に例示されている。
【０００５】
例えば、アメリカ特許第５，８４７，１８９号明細書の実施例（実施例２）では、第１蒸留塔で苛性ソーダを触媒としてエステル交換反応を行いながら塔頂からメタノールとジメチルカーボネートを抜き出し、塔底からメタノール、ジメチルカーボネート、エチレングリコール及びエチレンカーボネートを抜き出している。そして、缶出液は塔頂の圧力を１．３ＫＰａに保持した第２蒸留塔に供給し、その塔頂から抜き出されるメタノールとジメチルカーボネートの混合物を第１蒸留塔に返送し、塔底からエチレングリコールと共に触媒を抜き出している。また、未反応のエチレンカーボネートを含むエチレングリコールは第２蒸留塔の側流からベーパーで抜き出し、加水分解反応器と精製塔を経て高純度のエチレングリコールを得ている。
【０００６】
エチレングリコールとエチレンカーボネートとを蒸留分離する場合、これらは共沸混合物を形成するが、通常の圧力では最低共沸点がエチレングリコールの沸点と同じであるため、塔頂からエチレングリコールとエチレンカーボネートの混合物が得られ、塔底からエチレンカーボネートが得られる。触媒の塩類は塔底に分配されるが、塩類は一般にエチレンカーボネートに溶解しないため、上記の第２蒸留塔の操作から考えると、触媒の分離と再利用に不都合である。そこで、圧力を１．３ＫＰａまで下げると共沸の状態が変化し、エチレングリコール濃度の高い部分において最低共沸点がエチレングリコールの沸点より低くなる。従って、塔頂からエチレングリコールとエチレンカーボネートの混合物が得られ、塔底からエチレングリコールが得られる。触媒の塩類はエチレングリコールに比較的よく溶けるため、第２蒸留塔を上記の圧力で操作すれば、塔底から分離した触媒のエチレングリコール溶液を第１蒸留塔で再利用できる。しかしながら、斯かる操作条件では、塔頂のベーパー温度が極めて低くなる（−１５℃以下）ため、塔頂ベーパーの凝縮に低温の熱媒が必要となるという不都合がある。
【０００７】
上記特許の別の実施例（実施例６）では、第２蒸留塔の塔底から水をフィードし、第２蒸留塔内でエチレンカーボネートを加水分解してエチレングリコールに変えることにより、塔底から触媒のエチレングリコール溶液を得ている。この方法では、共沸のために１．３ＫＰａまで圧力を下げる必要がないため、２７ＫＰａで操作している。しかしながら、斯かる操作条件では、エチレングリコールにエチレンカーボネート又は水が不可避的に混入するたるため、高品質のエチレングリコールを得ることが出来ない。
【０００８】
また、国際公開公報（ＷＯ ００／５１９５４号）の実施例（実施例５）においては、第２蒸留塔の操作温度を上げてエチレングリコールとエチレンカーボネートの反応を促進し、ジエチレングリコールを生成させてエチレンカーボネートを除去する方法が例示されている。この方法では、第２蒸留塔の塔底温度を２０１℃に保つために塔頂圧力を常圧としている。しかしながら、斯かる方法では、通常の冷却水で塔頂ベーパーの凝縮が可能であるが、エチレングリコールの温度による品質劣化があるため、高品質のエチレングリコールを得ることが出来ない。
【０００９】
要するに、従来の方法においては、第１蒸留塔の缶出液から低沸点成分を回収する第２蒸留塔において、塔底からエステル交換反応触媒をエチレングリコールと共に分離しようとすると、低圧での操作が避けられず、塔頂ベーパーの凝縮が困難であり、また、第２蒸留塔内でエチレンカーボネートを水またはエチレングリコールと反応させて除去しようとすると、製品として取り出すエチレングリコールの品質劣化が避けられないという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、反応蒸留によるエステル交換反応を利用したジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法であって、通常の冷却水（工業用水など）で第２蒸留塔の塔頂ベーパーを凝縮して第１蒸留塔に返送することが出来、しかも、ＥＧの品質が劣化しない温度でＥＣとＥＧ及びエステル交換反応触媒を抜き出すことが出来る様に改良されたジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、第１蒸留塔の缶出液から低沸点成分を回収する第２蒸留塔において、その塔頂圧力と塔底圧力とを所定の値に保持するならば、第２蒸留塔の塔頂ベーパーを通常の冷却水で凝縮して第１蒸留塔に返送することが出来、しかも、エチレングリコールの品質劣化が抑制された温度でエチレングリコール、エチレンカーボネート、エステル交換反応触媒を抜き出すことが出来るとの知見を得、本発明の完成に到った。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨は、以下の第１工程〜第５工程を順次に包含することを特徴とするジメチルカーボネート及びエチレングリコールの製造方法に存する。
【００１３】
＜第１工程＞
第１蒸留塔において、均一系触媒の存在下にエチレンカーボネートとメタノールとを反応蒸留し、メタノール及びジメチルカーボネートを含み且つエチレングリコールを含まない低沸点留分と、メタノール、ジメチルカーボネート、エチレングリコール及びエチレンカーボネートを含む高沸点留分とに蒸留分離する。
【００１４】
＜第２工程＞
第２蒸留塔において、塔頂圧力２５ＫＰａ以上、塔底圧力８０ＫＰａ以下の条件下、第１蒸留塔にて回収された高沸点留分を、メタノール及びジメチルカーボネートを含み且つエチレングリコールを含まない低沸点留分と、エチレングリコール、エチレンカーボネート及び均一系触媒を含み且つジメチルカーボネートを含まない高沸点留分とに蒸留分離し、第１蒸留塔に低沸点留分を返送する。
【００１５】
＜第３工程＞
第２蒸留塔にて回収された高沸点留分に当該高沸点留分中のエチレンカーボネートに対して過剰モル量の水を添加してエチレンカーボネートをエチレングリコールと二酸化炭素とに加水分解する。
【００１６】
＜第４工程＞
第３工程にて回収された反応混合物から二酸化炭素を分離し、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール及び均一系触媒を含む混合物を回収する。
【００１７】
＜第５工程＞
第３蒸留塔において、第４工程にて回収された混合物から、水およびエチレングリコールを含み且つジエチレングリコールを含まない低沸点留分と、エチレングリコール、ジエチレングリコール及び均一系触媒を含む高沸点留分とを蒸留分離し、エチレングリコール留分を回収する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい態様の一例を示すプロセス説明図である。
【００１９】
本発明の製造方法は、以下に記載の第１工程〜第５工程を順次に包含する。なお、以下の説明においては次の表１に示す略号を使用することがある。
【００２０】
【表１】
＜第１工程＞
先ず、第１蒸留塔（１）において、均一系触媒の存在下にＥＣとＭｅＯＨとをエステル交換反応させ、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分と、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分とに蒸留分離する。なお、ＥＣとＭｅＯＨとのエステル交換反応は以下の化学反応式（１）で示される。
【００２２】
【化１】
エステル交換反応の際の均一系触媒としては、トリエチルアミン等のアミン類、ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物、クロロ酢酸ナトリウム、ナトリウムメチラート等のアルカリ金属化合物、タリウム化合物などが挙げられる。これらは、通常、ＥＧに溶解した溶液として使用され、その濃度は、通常１〜５０重量％、好ましくは３〜２０重量％である。均一系触媒の使用量は、ＥＣに対する値（重量％）として、通常１００〜１５００であり、ＥＣに対するＭｅＯＨの使用割合（モル比）は通常２〜２０である。
【００２４】
上記のエステル交換反応は、第１蒸留塔（１）において、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分と、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分とに蒸留分離しつつ行なわれる。
【００２５】
図示した例の場合、第１蒸留塔（１）は、後述の第２蒸留塔（４）にて回収された低沸点留分が返送されるため、上から順次に、第１層、第２層、第３層の、３層に分割された充填部構造を備えている。
【００２６】
充填部の第１層の上部には、ライン（Ｌ１）及び（Ｌ２）を通し、それぞれ、均一系触媒（例えば水酸化カリウムのエチレングリコール溶液：ＫＯＨ／ＥＧ）及びＥＣが供給され、第３層の上部には、ライン（Ｌ３）を通し、ＭｅＯＨがガス状で供給される。なお、第２層の上部には、後述の第２蒸留塔（４）にて回収された低沸点留分が供給される。
【００２７】
ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分は、第１蒸留塔（１）の頂部のライン（Ｌ４）から抜出され、凝縮器（３）によって凝縮され、その一部はライン（Ｌ４ａ）を通して第１蒸留塔（１）に還流され、他の一部はライン（Ｌ４ｂ）を通して抜出される。一方、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分は、第１蒸留塔（１）の底部のライン（Ｌ５）から抜出され、後述の第２蒸留塔（４）に供給される。
【００２８】
第１蒸留塔（１）の濃縮段および回収段の段数、操作条件（反応圧力および反応温度）は、上記の成分分離が行なわれる様に適宜選択される。第１蒸留塔（１）の操作圧力は、通常５０〜２００ＫＰａ、好ましくは８０〜１２０ＫＰａ、操作温度（塔底液温度）は、通常５０〜１８０℃、好ましくは１００〜１６０℃であり、第１蒸留塔（１）における滞留時間（反応時間）は通常０．１〜２時間である。また、凝縮器（３）における凝縮温度は通常４０〜８０℃であり、還流比は、通常０．１〜５、好ましくは０．２〜１である。なお、上記の塔底液温度は塔底部のリボイラー（２）によって制御される。
【００２９】
＜第２工程＞
次いで、第２蒸留塔（４）において、第１蒸留塔（１）にて回収された高沸点留分を、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分と、ＥＧ、ＥＣ及び均一系触媒を含み且つＤＭＣを含まない高沸点留分とに蒸留分離する。
【００３０】
ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分は、第２蒸留塔（４）の頂部のライン（Ｌ６）から抜出され、凝縮器（６）によって凝縮され、その一部はライン（Ｌ６ａ）を通して第２蒸留塔（４）に還流され、他の一部はライン（Ｌ６ｂ）を通して第１蒸留塔（１）充填部の第２層の上部に返送される。一方、ＥＧ、ＥＣ及び均一系触媒を含み且つＤＭＣを含まない高沸点留分は、第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出され、次の第３工程に供給される。
【００３１】
第２蒸留塔（４）の濃縮段および回収段の段数、操作条件は、上記の成分分離が行なわれる様に適宜選択されるが、塔頂圧力は２５ＫＰａ以上（好ましくは２８〜７５ＫＰａ）、塔底圧力は８０ＫＰａ以下（好ましくは２８〜７５ＫＰａ）に選定する必要がある。斯かる条件を採用することにより、通常の冷却水（工業用水など）で塔頂ベーパーを凝縮して第１蒸留塔（１）に返送することが出来、しかも、ＥＧの品質が劣化しない温度でＥＣとＥＧ及びエステル交換反応触媒を抜き出すことが出来る。
【００３２】
具体的には、第２蒸留塔（４）の塔底液温度は、通常１００〜１８０℃、好ましくは１５０〜１７０℃、凝縮器（６）における凝縮温度は、通常３０〜８０℃、好ましくは４０〜６０℃、還流比は、通常０．０１〜５、好ましくは０．０５〜２である。なお、前記の操作圧力は、第２蒸留塔（４）の塔頂に備えられた凝縮器（６）の気相部に連結された真空ライン（Ｌ１５）の真空度によって調節される。また、上記の塔底液温度は塔底部のリボイラー（５）によって制御される。
【００３３】
＜第３工程＞
次いで、第２蒸留塔（４）にて回収された高沸点留分に当該高沸点留分中のＥＣに対して過剰モル量の水を添加してＥＣをＥＧと二酸化炭素（ＣＯ２）とに加水分解する。ＥＣの加水分解は以下の化学反応式（２）で示される。なお、この加水分解工程においては、生成したＥＧからＤＥＧが副生し、更に、ＴＥＧ、ＰＥＧ等が生成することもある。
【００３４】
【化２】
通常、上記の加水分解は触媒の存在下に行なわれる。触媒としては、活性アルミナが好適に使用される。加水分解反応器（７）の形式は、特に限定されないが、図示した様に、固定床式反応器を使用するのが好ましい。第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出された高沸点留分は、ライン（Ｌ８）から水が添加された後に、加水分解反応器（７）に供給される。ＥＣに対する水の使用割合（モル比）は通常１〜５であり、反応温度は通常１００〜２００℃、反応圧力は通常１００〜３０００ＫＰａ、反応時間は通常０．５〜５時間である。
【００３６】
＜第４工程＞
次いで、第３工程にて回収された反応混合物から二酸化炭素（ＣＯ２）を分離し、水、ＥＧ、ＤＥＧ及び均一系触媒を含む混合物を回収する。二酸化炭素（ＣＯ２）の分離手段は特に制限されない。加水分解工程の反応混合物を常圧の脱炭酸タンク内に供給して加水分解工程の圧力を開放するだけで二酸化炭素（ＣＯ２）を容易に分離することが出来る。
【００３７】
図示した脱炭酸タンク（気液分離器）（８）は、圧力調節器（図示せず）を備え、更に、二酸化炭素（ＣＯ２）と共に留出する水蒸気を回収するために凝縮器（９）を備えている。前記の第３工程（加水分解工程）にて回収された反応混合物はライン（Ｌ９）から脱炭酸タンク（８）に導入され、二酸化炭素（ＣＯ２）は、ライン（Ｌ１０）を経由し、凝縮器（９）の気相部のラインから抜出される。
【００３８】
＜第５工程＞
第３蒸留塔（１０）において、第４工程にて回収された混合物から、水およびＥＧを含み且つＤＥＧを含まない低沸点留分と、ＥＧ、ＤＥＧ及び均一系触媒を含む高沸点留分とを蒸留分離し、ＥＧ留分を回収する。第４工程にて回収された混合物は、ライン（Ｌ１１）から第３蒸留塔（１０）の供給段に導入され、水およびＥＧを含み且つＤＥＧを含まない低沸点留分は塔頂のライン（Ｌ１２）から凝縮器（１２）に導入され、ＥＧ、ＤＥＧ及び均一系触媒を含む高沸点留分は塔底のライン（Ｌ１３）から抜出される。そして、ＥＧ留分は、塔中間のライン（Ｌ１４）からサイドカットとして回収される。
【００３９】
第３蒸留塔（１０）の濃縮段および回収段の段数、操作条件（温度、圧力、還流比など）は、目的とする成分分離が行なわれる様に適宜選択される。第３蒸留塔（１０）の操作圧力は、通常２〜２０ＫＰａ、好ましくは５〜１０ＫＰａ、操作温度（塔底液温度）は、通常１００〜１８０℃、好ましくは１３０〜１６０℃である。また、凝縮器（１２）における凝縮温度は通常３０〜８０℃であり、還流比は、通常０．１〜５、好ましくは０．５〜２である。なお、操作圧力は、凝縮器（１２）の気相部に連結された真空ライン（Ｌ１５）の真空度によって調節される。また、塔底液温度は塔底部のリボイラー（１１）によって制御される。
【００４０】
前記の各蒸留塔の形式は、棚段塔または充填塔の何れの形式であってもよい。棚段塔としては、シーブトレイ、泡鐘塔などの公知の型式を使用することが出来る。充填塔における充填物としては、スルザーパック、メラパック、ＭＣパック等の規則充填物、ＩＭＴＰ、ラシヒリング等の不規則充填物を使用することが出来る。因に、各蒸留塔の理論段数は、通常５〜５０段、好ましくは７〜２５段である。また、前記の各凝縮器としては一般的な多管式熱交換器を使用することが出来る。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４２】
実施例１
図１に示すのと同様のプロセスにより、以下に記載の第１工程〜第５工程を順次に行なった。
【００４３】
＜第１工程＞
第１蒸留塔（１）として、内径０．１５ｍ、高さ２０ｍの充填塔であって、規則充填物である「ＢＸパッキング」により、上から順次に、第１層（充填層高１３．５ｍ）、第２層（充填層高０．６ｍ）、第３層（充填層高０．９ｍ）に３分割されている充填塔を使用した。
【００４４】
充填部の第１層の上部には、ライン（Ｌ１）及び（Ｌ２）を通し、それぞれ、５重量％の濃度に調節したＫＯＨのＥＧ溶液１．２Ｋｇ／ｈおよびＥＣ２９Ｋｇ／ｈを連続的に供給し、第３層の上部には、ライン（Ｌ３）を通し、３重量％のＤＭＣを含有するＭｅＯＨ８４Ｋｇ／ｈをガス状で連続的に供給し、反応蒸留を開始した。第１蒸留塔（１）の操作圧力は常圧、操作温度は６７℃、第１蒸留塔（１）における滞留時間（反応時間）は４０分、凝縮器（３）における凝縮温度は４０℃、還流比は０．３とした。
【００４５】
そして、ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分は、第１蒸留塔（１）の頂部のライン（Ｌ４）から抜出し、凝縮器（３）によって凝縮し、その一部はライン（Ｌ４ａ）を通して第１蒸留塔（１）に還流し、他の一部はライン（Ｌ４ａ）を通して抜出した。一方、ＭｅＯＨ、ＤＭＣ、ＥＧ、ＥＣ及び均一触媒を含む高沸点留分は、第１蒸留塔（１）の底部のライン（Ｌ５）から抜出し、次の第２蒸留塔（２）に供給した。なお、第１蒸留塔（１）の塔頂凝縮液流量は９２Ｋｇ／ｈであり、その組成はＭｅＯＨ６６重量％、ＤＭＣ３４重量％であった。
【００４６】
＜第２工程＞
第２蒸留塔（４）として、内径０．１５ｍ、高さ１５ｍの充填塔であって、規則充填物である「メラパック２５０Ｙ」により、上層（第１層）（充填層高６．３ｍ）、下層（第２層）（充填層高５ｍ）に２分割している充填塔を使用した。
【００４７】
第２蒸留塔（４）充填部の第２層の上部に第１蒸留塔（１）にて回収した高沸点留分を供給した。塔頂圧力は４６．７ＫＰａ、塔底圧力は４７．１ＫＰａ（塔底液温度１６４℃）、凝縮器（６）における凝縮温度は３０℃、還流比は０．１とした。
【００４８】
ＭｅＯＨ及びＤＭＣを含み且つＥＧを含まない低沸点留分（温度４６℃）は、第２蒸留塔（４）の頂部のライン（Ｌ６）から抜出し、凝縮器（６）によって凝縮し、その一部はライン（Ｌ６ａ）を通して第２蒸留塔（４）に還流し、他の一部はポンプ（図示せず）で昇圧した後にライン（Ｌ６ｂ）を通して第１蒸留塔（１）充填部の第２層の上部に返送した。一方、ＥＧ、ＥＣ及び均一系触媒を含み且つＤＭＣを含まない高沸点留分は、第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出し、次の第３工程に供給した。なお、第２蒸留塔（４）の缶出液流量は２２Ｋｇ／ｈであった。また、その組成は、ＥＣ５重量％、ＥＧ９５重量％であり、他に水酸化カリウム０．３重量％と微量のＭｅＯＨを含んでいた。
【００４９】
＜第３工程＞
加水分解反応器（７）として、活性アルミナを充填した反応器を使用した。第２蒸留塔（４）の底部のライン（Ｌ７）から抜出した高沸点留分（２２Ｋｇ／ｈ）にライン（Ｌ８）から水（０．３Ｋｇ／ｈ）を添加して加水分解反応器（７）に供給した。反応温度：１８０℃、反応圧力：２５００ＫＰａ、ＬＨＳＶ：０．５で反応を行なった。加水分解後のＥＣ濃度は１０重量ｐｐｍ未満に低下した。
【００５０】
＜第４工程＞
上記の反応混合物をライン（Ｌ９）から脱炭酸タンク（８）に導入し、反応混合物を常圧まで減圧し、二酸化炭素を分離した。反応混合物の液温は、減圧に伴い低下したが、１００℃を超えているため、二酸化炭素と共に水が留去する。そこで、凝縮器（９）により留出ベーパーを５０℃に冷却して凝縮し、得られた凝縮液を脱炭酸タンク（８）に戻しながら操作を行った。
【００５１】
＜第５工程＞
第３蒸留塔（１０）として、内径０．１５ｍ、高さ１５ｍの充填塔であって、規則充填物である「メラパック２５０Ｙ」により、上から順次に、第１層（充填層高４．１ｍ）、第２層（充填層高２．３ｍ）、第３層（充填層高２．７ｍ）に３分割している充填塔を使用した。
【００５２】
第３蒸留塔（１０）充填部の第２層の上部に第４工程にて回収した混合物をライン（Ｌ１１）を通して供給した。塔頂圧力は８ＫＰａ、塔底液温度１３３℃、凝縮器（１２）における凝縮温度は５０℃、還流比は１．２とした。
【００５３】
塔頂凝縮液流量は２Ｋｇ／ｈであり、その組成は水７重量％、ＥＧ９３重量％であった。缶出液量は１Ｋｇ／ｈであり、その組成は水酸化カリウム５重量％、ＥＧ９５重量％であった。また、側流抜出し液量は１９Ｋｇ／ｈであり、その組成は、ＥＧ９９．８重量％、ＤＥＧ０．２重量％であり、ＥＣは検出されなかった。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、反応蒸留によるエステル交換反応を利用したジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法であって、通常の冷却水（工業用水など）で第２蒸留塔の塔頂ベーパーを凝縮して第１蒸留塔（１）に返送することが出来、しかも、ＥＧの品質が劣化しない温度でＥＣとＥＧ及びエステル交換反応触媒を抜き出すことが出来る様に改良されたジメチルカーボネートとエチレングリコールの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい態様の一例を示すプロセス説明図
【符号の説明】
１：第１蒸留塔
２：リボイラー
３：凝縮器
４：第２蒸留塔
５：リボイラー
６：凝縮器
７：加水分解反応器
８：脱炭酸タンク（気液分離器）
９：凝縮器
１０：第３蒸留塔
１１：リボイラー
１２：凝縮器
Claims (2)
- 以下の第１工程〜第５工程を順次に包含することを特徴とするジメチルカーボネート及びエチレングリコールの製造方法。
＜第１工程＞
第１蒸留塔において、均一系触媒の存在下にエチレンカーボネートとメタノールとをエステル交換反応させ、メタノール及びジメチルカーボネートを含み且つエチレングリコールを含まない低沸点留分と、メタノール、ジメチルカーボネート、エチレングリコール、エチレンカーボネート及び均一系触媒を含む高沸点留分とに蒸留分離する。
＜第２工程＞
第２蒸留塔において、塔頂圧力２５ＫＰａ以上、塔底圧力８０ＫＰａ以下の条件下、第１蒸留塔にて回収した高沸点留分を、メタノール及びジメチルカーボネートを含み且つエチレングリコールを含まない低沸点留分と、エチレングリコール、エチレンカーボネート及び均一系触媒を含み且つジメチルカーボネートを含まない高沸点留分とに蒸留分離し、第１蒸留塔に低沸点留分を返送する。
＜第３工程＞
第２蒸留塔にて回収した高沸点留分に当該高沸点留分中のエチレンカーボネートに対して過剰モル量の水を添加してエチレンカーボネートをエチレングリコールと二酸化炭素とに加水分解する。
＜第４工程＞
第３工程にて回収した反応混合物から二酸化炭素を分離し、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール及び均一系触媒を含む混合物を回収する。
＜第５工程＞
第３蒸留塔において、第４工程にて回収した混合物から、水およびエチレングリコールを含み且つジエチレングリコールを含まない低沸点留分と、エチレングリコール、ジエチレングリコール及び均一系触媒を含む高沸点留分とを蒸留分離し、エチレングリコール留分を回収する。 - 第１蒸留塔の操作圧力が５０〜２００ＫＰａ、第３蒸留塔の操作圧力が２〜２０ＫＰａである請求項１に記載の製造方法。
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