JPS6058894B2 - 第3級アルコ−ルの製造法 - Google Patents

第3級アルコ−ルの製造法

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JPS6058894B2
JPS6058894B2 JP54079671A JP7967179A JPS6058894B2 JP S6058894 B2 JPS6058894 B2 JP S6058894B2 JP 54079671 A JP54079671 A JP 54079671A JP 7967179 A JP7967179 A JP 7967179A JP S6058894 B2 JPS6058894 B2 JP S6058894B2
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isobutylene
tba
acid
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lactone
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義治 奥村
勝三 金子
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Tonen General Sekiyu KK
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Toa Nenryo Kogyyo KK
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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

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イソオレフィン、特に好ましくはイソブチ
レンと水とを反応させて高収率で第3級ブチルアルコー
ル(以下TBAという)を製造する方法に関する。
さらに詳しくは、固体触媒、特に好ましくは酸型陽イ
オン交換樹脂を触媒としてオキシ酸またはラクトンの存
在下でイソブチレンと水とを反応させて高収率てTBA
を製造する方法に関するものである。
イソブチレンを水和してTBAを製造する方法として
は、イソブチレンを硫酸に吸収させて生成する硫酸エス
テルを加水分解してTBAを得る間接水和法ならびに固
体酸あるいは酸性水溶液を触媒とする直接水和法が知ら
れている。
これらの方法のうち、硫酸水溶液を用いる方法は、イ
ソブチレンの二量化Ξ量化などによる副反応物の生成が
多く、また、装置の腐食や廃硫酸の処理という問題があ
る。
一方、固体酸あるいは酸水溶液を触媒とする直接水和法
の大部分は約200℃以上の高温においてのみ、ある程
度の活性を発現するにすぎない。水和反応の平衡は温度
上昇にしたがつてアルコールの生成に不利となるので高
温において満足な収量を得るためには非常な高圧下で反
応を実施する必要がある。この点スルホン酸型イオン交
換樹脂は比較的低温低圧て反応を進行させうる優れた触
媒であり多くの方法が提案されている。 たとえば、I
ndustrialandEngineeringCh
emlstryVol、53、No、3、209〜21
1頁には、イオン交換樹脂を触媒として連続的にイソブ
チレンを水和する方法が記載されているが、実際は水と
イソブチレンとは不均一系をなし、その反応速度と収率
は必ずしも十分とはいえない。
この問題点を改善するために、イソブチレンまたはイソ
ブチレン含有炭化水素を酸性イオン交換剤を触媒として
有機酸水溶液て反応させる方法(特開昭50−3211
6号、特公昭53−14044号公報)、同様の触媒を
用いて反応系中に1価アルコールを添加して反応させる
方法(特開昭50−137906号公報)、あるいは反
応系中にグリコール、グリコールエーテル、グリコール
ジエーテルなどを添加して反応させる方法(特開昭51
−59802号公報、米国特許第4096194号明細
書)などが提案されている。 しカルながら、これらの
イソブチレンを直接水和してTBAを製造する方法は、
反応速度的には若干の向上が認められるが、反応系に添
加して存在させる有機酸あるいは有機溶剤とイソブチレ
ンとの付加物などの副生物が生成する。また、それら副
生物と反応系に添加される有機溶剤などは、沸点的にT
BA回収時の蒸留による分離精製を困難にする。特に酢
酸などの有機酸を用いた場合には装置の腐食問題が生じ
る。本発明者らは、上記のような問題点を改善するため
に研究を重ねた結果、酸型陽イオン交換樹脂を触媒とす
る水和反応において水にオキシ酸またはラクトンを添加
することにより副反応を抑制し、かつ反応速度と転化率
を著しく促進することを見出し本発明を完成したのであ
る。
すなわち、本発明は、C4−またはq−イソオレフィン
または該イソオレフィンを含有する炭化水素、特に好ま
しくはイソブチレンまたはイソブチレン含有炭化水素混
合物を固体触媒、特に好ましくは酸型陽イオン交換樹脂
の存在下で水と反応させてTBAを製造する方法におい
て、脂肪族オキシ酸またはラクトンを存在させることを
特徴とするTBAの製造法である。本発明に用いるイソ
オレフィンは、イソブチレンまたはイソブチレン含有炭
化水混合物が好ましい。
イソブチレンまたはイソブチレン含有炭化水素混合物の
イソブチレン含有量は、特に限定されるものではない。
イソブチレン含有炭化水素混合物は炭素数が4の炭化水
素類で、たとえば、イソブチレン、n−ブチレン、ブタ
ンなどを主体とするもので若干の炭素数3または5の炭
化水素を含有していてもよい。工業的には石油類の水蒸
気分解、接触分解などから得られるイソブチレン含有C
4炭化水素混合物が用いられる。本発明で用いるオキシ
酸としては、たとえば、オキシ酢酸(HOCIl2CO
OH)、乳酸(CH2CH.(0H)COOH)、3−
オキシプロピオン酸(HOCH2CH2COOH)、β
・β・β一トリクロル乳酸(Cl2CCH(0H)CO
OH)、オキシピバル酸(HOCH2C(CH,)2C
00H)、γ−オキシ酪酸(HOCH2CH2CH2C
OOH)などがあげられる。
また、ラクトンとしては、β−プロピオラクト添加する
オキシ酸またはラクトンは、通常水に溶解して使用する
が、必ずしも全部が溶解していなくてもよい。一般にオ
キシ酸またはラクトンの添加量が多くなると目的物であ
るTBAの生成速度は速くなるが、過度に添加すると反
応器の効率が低下する。このような点からオキシ酸また
はラクトンの添加量は、水1重量部に対して0.1〜2
00重量部で、好ましくは0.3〜5鍾量部である。本
発明において用いる固体触媒は、強酸性の陽イオン交換
樹脂が好ましく、たとえば、スチレンとジビニルベンゼ
ンとの共重合体を母核として、これにスルフォン酸基の
入つたポリスチロールスルフォン酸型樹脂、フェノール
とホルムアルデヒドを縮合したものにスルフォン酸基の
入つたフェノールスルフォン酸基樹脂あるいはスルフォ
ン化したフッ化ビニルエーテルとフルオロカーボンとの
共重合体のバールフルオロスルフォン酸樹脂などであり
、幾何学的構造面からはゲル型イオン交換樹脂、物理的
な細孔を有する多孔性(ポーラス、ハイポーラス)型イ
オン交換樹脂、担体担持型イオン交換樹脂などであるが
、特に好ましくは多孔性(ハイポーラス)型イオン交換
樹脂である。その他アルミナ、シリカアルミナ、シリカ
ゲル、ゼオライト、モルデナイト、カオリン、金属酸化
物、たとえば、タングステン、トリウム、ジルコニウム
、モリブデン、亜鉛、チタン、クロムなどの酸化物また
はこれらを担持したものなど酸化物系の触媒、リン酸な
どを担持した鉱酸系の触媒、ケイタングステン酸などを
担持したヘテロポリ酸系の触媒、ニッケル、ニッケル−
タングステンの硫化物またはこれらを担持した硫化物の
触媒などの水和用固体触媒も使用できる。触媒の使用量
は、触媒を懸濁液で使用する場合と、固定床で使用する
場合で異なるが、前者の場合はオキシ酸またはラクトン
の水溶液に対して0.1〜1鍾量%が好ましい。
なお、イソブチレンに対する水のモル比は1以下になる
と反応率が低下し、一方モル比が大き過ぎると反応器の
効率が低下するので1〜10の範囲が好ましい。
反応温度は30〜150′Cが適当で、好ましくは50
〜120゜Cである。
反応圧力は、常圧でもよいが反応温度における原料炭化
水素混合物の蒸気圧ないしはそれよりも若干加圧下て操
作するのが好ましい。
反応器の型式は、回分式でもよいが、通常は酸型陽イオ
ン交換樹脂を固定床とした連続式で行われる。
反応時間は、回分式の場合は通常2吟〜■時間の範囲で
あり、連続式の場合は通常炭化水素の液時空間速度(L
HSV)0.3〜10hr−1の範囲が適当である。
次に本発明によるイソブチレン含有炭化水素混合物より
イソブチレンを連続的に水和し、TBAとして分離する
プロセスの1例を添付図面にしたがつて説明する。
101,104は触媒を充填した第1、第2水和反応器
、102は未反応炭化水素層と水層との分離器、103
はTBA分離回収蒸留塔、105は未反応炭化水素分離
蒸留塔である。
配管1より原料炭化水素、配管2より水、配管3よりオ
キシ酸またはラクトンおよびTBAを含有する水溶液を
それぞれ第1水和反応器101に供給する。反応液は第
1水和反応器101の底部より配管4を通じて分離器1
02に供給し、分離された未反応のイソブチレンを含む
炭化水素混合物は配管5より取り出し、配管8よりのオ
キシ酸またはラクトン含有水溶液とともに第2水和反応
器104に供給する。第2水和反応器104の底部より
排出されたTBA含有反応液は配管9を通じて蒸留塔1
05に供給された頂部配管10を通じて未反応炭化水素
混合物を取り出し、底部配管3を通じてオキシ酸または
ラクトンおよびTBAを含有する水溶液を取り出し第1
水和反応器101に再供給する。分離器102で分離さ
れたTBAおよびオキシ酸またはラクトン含有水溶液は
配管6を通じ蒸留塔103に供給し、頂部配管7より粗
TBAを回収し、底部配管8より取り出されたオキシ酸
またはラクトン含有水溶液は、第2水和反応器104に
再供給する。なお、粗TBAよりの水の除去は公知の方
法による。以上、本発明の方法によるとイソブチレンの
水和反応速度、転化率が著しく増加されるとともに副反
応を抑制して高収率でTBAを製造することができる。
さらに、オキシ酸またはラクトンの沸点はTBAに比べ
て相当に高く蒸留分離が容易であり、再使用が簡単であ
る。また、本発明の方法を利用するとイソブチレン含有
炭化水素混合物からイソブチレンを単離することができ
る。
すなわち、イソブチレン含有炭化水素混合物中のイソブ
チレンを本発明の方法により選択的にTBAに転換し、
引続き未反応炭化水素混合物を分離した後、TBAを公
知の方法により脱水してイソブチレンを得る方法で、き
わめて高純度のイソブチレンを得ることができる。以下
に本発明をさらに具体的に説明するために実施例および
比較例を示す。なお、実施例および・比較例における%
はモル%を示す。実施例1〜12 攪拌機つきのオートクレーブを使用して、スルフォン化
されたスチレン●ジビニルベンゼン共重合体の多孔性(
ハイポーラス)型の陽イオン交換・樹脂を触媒とし、水
にオキシ酸またはラクトンを添加した水溶液でイソブチ
レン(99.5%)およびイソブチレン含有C4炭化水
(イソブチレン41.0%、n−ブチレン類43.0%
、ブタン類16.0%)の水和反応を第1表に示す条件
で行つた。
反応終了ノ後、急冷して反応生成物をガスクロマトグラ
フで分析し、TBAの収率および副生成物を求めてその
結果を第1表に併記した。比較例1〜7 実施例と同様の反応器、触媒、原料炭化水素を用いるイ
ソブチレンの水和反応において、反応系2中に有機溶剤
を添加しない場合と、オキシ酸またはラクトンに代る有
機溶剤を添加した場合の比較実験を行つた。
実験条件並びに実験結果を第2表に併記した。なお、T
BAおよび副生成物の収率は実施例と同様にして求めた
実施例13 本例では図面に示すような流れ図の装置によりC。
炭化水素混合物からイソブチレンを連続的に水和し、T
BAとして分離回収する方法を示す。原料炭化水素混合
物(イソブチレン含量36.2%)1000モル/時を
配管1、水527モル/時を配管2、TBAとγ−ブチ
ロラクトンとの水溶液(TBAl7.6%、水18.7
%、γ−ブチロラクトン63.7%)471モル/時を
配管3から、それぞれ第1水和反応器101に供給する
第1反応器101からの反応混合物は分離器102で炭
化水素層と水層に分離し、炭化水素層(イソブチレン含
量12.4%)を729モル/時とγ−ブチロラクトン
水溶液(γ−ブチロラクトン含量63.7%)471モ
ル/時とを第2水和反応器104に供給する。第1、2
水和反応器には実施例1〜12と同様のスルフォン酸型
陽イオン交換樹脂の触媒が充填してあり、第1水和反応
器101は温度90℃、LHSV4hr”、第2水和反
応器104は温度70℃、LHSV2hr−”の条件を
維持した。第2水和反応器104からの反応混合物は蒸
留塔105て未反応炭化水素(イソブチレン含量1.1
%)645モル/時を分離回収した。分離器102の水
層はTBA分離回収蒸留塔103で粗TBA(TBA含
量67.4%)527モル/時を回収した。原料炭化水
素混合物中のイソブチレンからのTBAの収率は98.
1%であつた。
【図面の簡単な説明】
本発明の方法を連続的に実施する場合の一例を説明する
ための流れ図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 イソオレフィンまたは該イソオレフィンを含有する
    炭化水素混合物を固体触媒の存在下で水と反応させて第
    3級アルコールを製造する方法において、脂肪族オキシ
    酸またはラクトンを存在させることを特徴とする第3級
    アルコールの製造法。
JP54079671A 1979-06-26 1979-06-26 第3級アルコ−ルの製造法 Expired JPS6058894B2 (ja)

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