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JP2000080052A - アルキレングリコールの製造方法 - Google Patents

アルキレングリコールの製造方法

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JP2000080052A
JP2000080052A JP10248933A JP24893398A JP2000080052A JP 2000080052 A JP2000080052 A JP 2000080052A JP 10248933 A JP10248933 A JP 10248933A JP 24893398 A JP24893398 A JP 24893398A JP 2000080052 A JP2000080052 A JP 2000080052A
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reaction
pressure
alkylene
alkylene glycol
carbonate
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JP10248933A
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Koichi Nagata
浩一 永田
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルキレンカーボネートを低温・短時間で効
率よく加水分解して、アルキレングリコールを製造する
方法の提供。 【解決手段】 アルキレンカーボネートを加水分解する
ことによりアルキレングリコールを連続的に製造するに
際して、反応工程を複数に分割し、第2段以降の各反応
工程の反応圧力を、その前段の反応工程の圧力以下と
し、かつ該第2段以降の反応工程の少なくとも一つの反
応工程の反応圧力をその前段の圧力よりも低くして反応
を行うアルキレングリコールの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルキレンカーボネ
ートからアルキレングリコールを製造する方法に関する
ものであり、特に低温・短時間で効率よくアルキレング
リコールを製造する方法に関するものである。アルキレ
ングリコール、特にエチレングリコールは合成繊維・樹
脂の原料、不凍液などに用いられ、工業的に重要な化合
物である。
【0002】
【従来の技術】アルキレングリコールの製造方法とし
て、アルキレンカーボネートを加水分解する方法はよく
知られている。この反応は触媒の存在下で行われるのが
一般的であり、その反応速度を高めるため、例えばアル
カリ金属の炭酸塩(米国特許4117250号公報)、
モリブデン化合物(特公昭55−154927号公
報)、タングステン化合物(特公昭55−154928
号公報)等の触媒が提案されている。これらの触媒を用
いることにより反応は加速されるが、その程度は十分で
はなく、工業的に満足できるような反応速度を達成する
ために高温で反応を行うと、生成物の品質が悪化してし
まうという問題があった。
【0003】一方、品質確保を目的として低温で反応を
実施すると反応速度が低下してしまい、所期の生産量を
得るためには過大な反応器容量が必要となったり、製品
中に未反応のアルキレンカーボネートが残存したりし
た。ところが、工業的に最も重要なエチレングリコール
の製造の際に、エチレンカーボネートが残存すると、エ
チレングリコールと共沸混合物を形成して、分離・精製
が困難になるという問題がある。更に、反応速度向上の
ため加水分解用の水を多量に仕込むと、反応時の加熱や
精製系での水分離の際に、多量の熱エネルギーを必要と
するという問題が起きてしまう。即ち、アルキレンカー
ボネートの加水分解反応を、低温・短時間で効率よく行
って、アルキレングリコールを製造する方法は未だ見出
されていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アル
キレンカーボネートの加水分解によりアルキレングリコ
ールを低温・短時間で効率よく製造する方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、アルキレンカーボネートの加水分解反応
方法を鋭意検討した結果、反応工程を複数に分割し、か
つその操作圧を反応工程の進行に従って低下させること
により、反応速度を高い水準に保つことができることを
見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、ア
ルキレンカーボネートを加水分解することによりアルキ
レングリコールを連続的に製造するに際して、反応工程
を複数に分割し、第2段以降の各反応工程の反応圧力
を、その前段の反応工程の圧力以下とし、かつ該第2段
以降の反応工程の少なくとも一つの反応工程の反応圧力
をその前段の圧力よりも低くして反応を行うことを特徴
とするアルキレングリコールの製造方法、に存する。
【0006】また、本発明の要旨は、第2段以降の反応
工程の少なくとも一つの反応工程の反応圧力を、その前
段の反応工程の圧力の20〜90%とする上記の製造方
法、反応圧力が0.1〜5MPaである上記の製造方
法、反応温度が50〜200℃である上記の製造方法、
及びアルキレンカーボネートが、エチレンカーボネート
又はプロピレンカーボネートである上記の製造方法にも
存している。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。アルキレンカーボネートと水との反応は、下式
(1)で表される。
【0008】
【化1】
【0009】本発明においては、反応工程を複数に分割
し、第2段以降の反応工程の反応圧力をその前段の反応
圧力以下とし、かつ該第2段以降の反応工程の少なくと
も一つの反応工程の反応圧力をその前段の圧力よりも低
くして反応を実施する。特に、第2段以降の反応圧力を
その前段の反応圧力よりも低くするに当たっては、その
圧力を前段の圧力の20〜90%とするのが好ましい。
ある反応工程の圧力を、その前段の圧力の20%未満と
なるほど急激に低くすると反応液の沸騰が起きやすく、
一方90%を超える場合は圧力を低くする効果が小さく
なり、反応速度が低下する可能性がある。
【0010】本発明においては、分割された各反応工程
における反応圧力は、その工程における反応液の蒸気圧
以上とするのが好ましい。反応圧力がこの蒸気圧以下で
は、反応液が沸騰して、液相中の水の濃度が減少するた
め加水分解反応の速度が低下し、また加熱するための熱
量が気化熱として消費されエネルギー的にも不利にな
る。なお、反応液の蒸気圧とは、二酸化炭素を除いた反
応液の組成と、該反応工程の温度とから算出される飽和
蒸気圧のことを言う。
【0011】本発明における反応圧力としては、0.1
〜5MPa、好ましくは0.2〜3MPaとするのがよ
い。反応圧力が0.1MPa未満では前述のように反応
液の沸騰が起きやすくなり、一方反応圧力を5MPaを
超えて高いものとすると、耐圧等の関係で設備費用が増
大し、経済的でない。本発明方法を適用する反応温度は
50〜200℃の範囲とすることが望ましい。反応温度
が50℃未満では、反応速度が遅く実用的ではない。一
方、200℃を超えた高い温度で反応を行った場合は、
製品であるアルキレングリコールの品質が劣る場合が多
い。反応速度と製品品質のバランスがより良好な反応温
度は、80〜180℃の範囲である。
【0012】本反応は吸熱反応であるため、上記の反応
温度を維持して反応を進めるためには系を加熱する必要
がある。通常用いられる加熱方法としては、高圧蒸気や
電熱ヒーター等の熱源によりジャケット・コイル等を介
して間接的に加熱する方法や反応圧力以上の蒸気圧を持
つ水蒸気(スチーム)を反応系中に吹き込むことにより
直接加熱する方法等が例示できる。本発明方法におい
て、反応工程の数は、2〜8段とすることが望ましい。
工程の数が8段を超えると、設備の建設費がかさみ、ま
た反応プロセスの制御が複雑になるという問題が生じ
る。なお、反応工程を複数に分割する方法としては、工
程数に見合った数の反応器を設けるのが一般的である
が、例えば1基の反応器を隔壁等により複数の部分に分
割して用いてもよい。
【0013】本発明に用いる反応原料中の水とアルキレ
ンカーボネートとのモル比は1〜5の範囲とするのが好
ましい。より好ましいモル比は1.3〜5である。この
モル比が1未満ではアルキレンカーボネートの加水分解
の進行に伴って反応液中の水分濃度も低下するため、反
応の完結に長時間を要したり、不純物の生成量が多くな
ったりする。一方、モル比が5を超えて高い場合は、反
応系の加熱や過剰の水の除去にエネルギーを多く要し、
経済的でない。本発明方法において用いることのできる
反応器としては、槽型反応器、多段塔型反応器、反応蒸
留塔などが挙げられる。いずれの形式においても、加水
分解により発生した二酸化炭素(炭酸ガス)を反応系か
ら効率的に分離することが必要である。
【0014】アルキレンカーボネートの加水分解反応は
無触媒でも進行するが、触媒の存在下で実施するのがよ
り好ましい。本発明方法で使用するのに好適な触媒の例
として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアル
カリ金属の水酸化物、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カ
リウムなどのアルカリ金属の重炭酸塩、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩、水酸化
テトラブチルアンモニウム、ヨウ化トリブチルメチルア
ンモニウムなどのアンモニウム塩、水酸化テトラブチル
ホスホニウム、ヨウ化トリブチルメチルホスホニウムな
どのホスホニウム塩などが挙げられる。
【0015】なお、アルキレングリコールを製造する方
法として、炭酸ガスの存在下、アルキレンオキサイドと
水とを反応させる方法も知られている。この反応も中間
体としてアルキレンカーボネートを経由しているので、
アルキレングリコールを取得するための反応完結段階で
本発明を適用することにより、アルキレンカーボネート
の加水分解を効率的に行うことができる。なお、本発明
方法が対象とするアルキレンカーボネートとしては、ア
ルキレン基の炭素原子数が2〜30のものが好ましく、
中でも工業的に重要なエチレンカーボネートやプロピレ
ンカーボネートが好適であり、特に水と共沸する性質を
もつエチレンカーボネートに適用するとその効果は大き
い。またアルキレン基上に、置換基として炭素原子数1
〜12程度のアルキル基を1つ又は2つ以上有していて
もよい。
【0016】
【実施例】以下、実施例を用いて、本発明の実施の態様
を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えな
い限り、実施例により限定されるものではない。 <実施例>2基の槽型反応器を直列に連結した反応装置
(第1段の反応器容量20L、第2段の反応器容量20
L)に、エチレンカーボネート、水、炭酸カリウムの混
合物(モル比=1.0:4.0:0.005)を5.6
kg/hrの流量で連続的に供給した。反応温度は2段
とも150℃とし、この温度を維持するように電熱ヒー
ターにより加熱を行った。反応圧力は第1段を0.65
MPaとし、第2段は0.30MPaとした。ガスクロ
マトグラフィーによって各反応段出口の反応液組成を測
定し、エチレンカーボネートの一貫転化率及び各反応段
での転化率を算出した。結果は表にまとめて示す。
【0017】<比較例1>第2段反応器の圧力を第1段
反応器と同じ0.65MPaとしたこと以外は、上記の
実施例と同様にしてエチレンカーボネートの加水分解反
応を行った。各反応段出口のエチレンカーボネート転化
率を前記実施例と同様にして測定した。結果を表に示
す。
【0018】<比較例2>第1段及び第2段の反応器の
圧力を0.30MPaとしたこと以外は、比較例1と同
様にしてエチレンカーボネートの加水分解反応を行い、
エチレンカーボネートの転化率を同様に測定した。結果
を表に示す。なお、この条件では第1段において反応液
が沸騰したため、ここでの反応率は実施例及び比較例1
よりも低くなっている。
【0019】
【表1】 転化率約100%:ガスクロマトグラフィーによる検出限界(10ppm) 以下
【0020】<結果の評価>同じ反応器、同じ滞留時間
(仕込速度が同じ)において、実施例ではエチレンカー
ボネートの最終的な転化率は約100%と、比較例1の
99.1%、比較例2の99.2%よりも優れている。
特に本発明方法を適用した第2段での転化率は実施例で
約100%であるのに対し、適用しなかった比較例で
は、比較例1で86.3%、比較例2では91.1%と
顕著な差がある。
【0021】
【発明の効果】本発明方法を用いることにより、アルキ
レンカーボネートの加水分解を速やかに行うことができ
るので、より小容量の反応器、より短い滞留時間で効率
的にアルキレングリコールの製造が可能である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルキレンカーボネートを加水分解する
    ことによりアルキレングリコールを連続的に製造するに
    際して、反応工程を複数に分割し、第2段以降の各反応
    工程の反応圧力を、その前段の反応工程の圧力以下と
    し、かつ該第2段以降の反応工程の少なくとも一つの反
    応工程の反応圧力をその前段の圧力よりも低くして反応
    を行うことを特徴とするアルキレングリコールの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 第2段以降の反応工程の少なくとも一つ
    の反応工程の反応圧力を、その前段の反応工程の圧力の
    20〜90%とする請求項1に記載のアルキレングリコ
    ールの製造方法。
  3. 【請求項3】 反応圧力が0.1〜5MPaである請求
    項1又は2に記載のアルキレングリコールの製造方法。
  4. 【請求項4】 反応温度が50〜200℃である請求項
    1〜3のいずれか1項に記載のアルキレングリコールの
    製造方法。
  5. 【請求項5】 アルキレンカーボネートが、エチレンカ
    ーボネート又はプロピレンカーボネートである請求項1
    〜4のいずれか1項に記載のアルキレングリコールの製
    造方法。
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CA002279815A CA2279815C (en) 1998-08-10 1999-08-09 Process for producing an alkylene glycol
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114867704A (zh) * 2019-12-11 2022-08-05 国际壳牌研究有限公司 用于制备乙二醇的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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