JP2000239210A - Method for producing cycloalkanone - Google Patents
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- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高効率でシクロアルカノンを製造する方法を
提供する。
【解決手段】 (A)酸化触媒の存在下、シクロアルカ
ンと分子状酸素と接触させ(酸化反応装置2)、(B)
反応混合物から、触媒、副生する酸成分又はその誘導体
を分離し、(濾過装置3、抽出塔4、加水分解装置7、
けん化装置8)、(C)反応混合物から、シクロアルカ
ンと、シクロアルカノールと、シクロアルカノンとを分
離して(蒸留塔5,6,9及び10)、シクロアルカノ
ールを反応系へリサイクルさせることにより、シクロア
ルカノンを効率よく製造できる。
(57) [Problem] To provide a method for producing cycloalkanone with high efficiency. SOLUTION: (A) A cycloalkane is brought into contact with molecular oxygen in the presence of an oxidation catalyst (oxidation reaction apparatus 2), and (B)
From the reaction mixture, a catalyst, an acid component produced as a by-product, or a derivative thereof are separated, and then filtered (filtration device 3, extraction column 4, hydrolysis device 7,
Saponification device 8), (C) By separating cycloalkane, cycloalkanol and cycloalkanone from the reaction mixture (distillation columns 5, 6, 9 and 10) and recycling the cycloalkanol to the reaction system And cycloalkanone can be produced efficiently.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化触媒存在下、
シクロアルカンと分子状酸素とによりシクロアルカノン
を製造する方法において、副生するシクロアルカノール
を効率よく、シクロアルカノンに変換させる方法に関す
る。The present invention relates to a method for producing an oxidized catalyst,
The present invention relates to a method for producing a cycloalkanone from a cycloalkane and molecular oxygen, wherein the by-product cycloalkanol is efficiently converted to a cycloalkanone.
【0002】[0002]
【従来の技術】シクロアルカノンのうちシクロヘキサノ
ンは、ナイロンの原料であるε−アミノカプロラクタム
を製造する上で有用な化合物である。シクロヘキサノン
の製造において、液相中、触媒として可溶性コバルト塩
(例えば、コバルト0.1〜100ppm)の存在下、
分子状酸素または分子状酸素を含有するガスを用いて、
シクロヘキサンを酸化することによりシクロヘキサノン
とシクロヘキサノールとを生成させ、さらに、副生した
シクロヘキサノールを、脱水素反応器を用いて脱水素反
応に供することにより、シクロヘキサノンに変換するこ
とが知られている(「化学便覧応用化学編」536頁、
昭61.10.15版、日本化学会編、丸善)。しかし、従来の
方法では、副生物の生成量が多く、シクロヘキサノンの
生成割合が低い上に、副生するシクロヘキサノールをさ
らに脱水素処理しなければならない。そのため、工程が
煩雑になるばかりか、シクロヘキサノンを高い効率で得
ることができない。2. Description of the Related Art Among cycloalkanones, cyclohexanone is a compound useful for producing ε-aminocaprolactam which is a raw material of nylon. In the production of cyclohexanone, in a liquid phase, in the presence of a soluble cobalt salt (for example, 0.1 to 100 ppm of cobalt) as a catalyst,
Using molecular oxygen or a gas containing molecular oxygen,
It is known that cyclohexane is oxidized to produce cyclohexanone and cyclohexanol, and that by-produced cyclohexanol is converted to cyclohexanone by subjecting it to a dehydrogenation reaction using a dehydrogenation reactor ( "Chemical Handbook Applied Chemistry" p. 536,
61.15.1986, edited by The Chemical Society of Japan, Maruzen). However, in the conventional method, the amount of by-products generated is large, the production ratio of cyclohexanone is low, and the by-produced cyclohexanol must be further dehydrogenated. Therefore, not only does the process become complicated, but cyclohexanone cannot be obtained with high efficiency.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、シクロアルカノンを高い生成割合で製造できる方法
を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing cycloalkanone at a high production rate.
【0004】本発明の他の目的は、副生するシクロアル
カノールを脱水素工程に供することなく、酸化反応系で
シクロアルカノンを高い選択率で効率よく生成できる方
法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing cycloalkanone with high selectivity in an oxidation reaction system without subjecting a by-product cycloalkanol to a dehydrogenation step.
【0005】本発明のさらに他の目的は、蒸留塔を使用
してシクロアルカノールを分離してリサイクルするとい
う簡単な構成で、シクロアルカノンを高い効率で変換で
きる方法を提供することにある。It is still another object of the present invention to provide a method capable of converting cycloalkanone with high efficiency by a simple structure of separating and recycling cycloalkanol using a distillation column.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を達成するため鋭意検討の結果、シクロアルカンの酸化
反応において、副生するシクロアルカノールを酸化反応
系へリサイクルすることにより、効率よくシクロアルカ
ノンに変換できることを見出し、本発明を完成した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, in the oxidation reaction of cycloalkane, by recycling by-product cycloalkanol to the oxidation reaction system, the present invention has been made efficient. They have found that they can be converted to cycloalkanone, and have completed the present invention.
【0007】すなわち、本発明は、酸化触媒の存在下、
シクロアルカンと分子状酸素とを反応させる反応系にお
いて、副生するシクロアルカノールを前記反応系へリサ
イクルさせることにより、高効率でシクロアルカノンを
製造する。That is, the present invention provides a method for producing
In a reaction system for reacting cycloalkane with molecular oxygen, by-product cycloalkanol is recycled to the reaction system to produce cycloalkanone with high efficiency.
【0008】シクロアルカンとしては、シクロヘキサン
などが利用でき、酸化触媒としては、下記式(I)で表
されるイミド単位を有する化合物(特に、N−ヒドロキ
シフタル酸イミド)が利用できる。さらに酸化触媒は共
酸化剤と併用してもよい。As the cycloalkane, cyclohexane or the like can be used, and as the oxidation catalyst, a compound having an imide unit represented by the following formula (I) (particularly, N-hydroxyphthalimide) can be used. Further, the oxidation catalyst may be used in combination with a co-oxidizing agent.
【0009】[0009]
【化3】 Embedded image
【0010】(式中、Xは酸素原子又はヒドロキシル基
を示す。) なお、本発明には、酸化触媒の存在下、シクロアルカン
と分子状酸素とを反応させる反応系において、副生する
シクロアルカノールを蒸留器を用いて分離し、前記反応
系へリサイクルさせるシクロアルカノンの製造方法も含
まれる。(In the formula, X represents an oxygen atom or a hydroxyl group.) In the present invention, cycloalkanol by-produced in a reaction system for reacting cycloalkane and molecular oxygen in the presence of an oxidation catalyst. Is separated using a still and the method for producing cycloalkanone is recycled to the reaction system.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下に、必要に応じて添付図面を
参照しつつ本発明を詳細に説明する。本発明の方法にお
いては、反応混合物からシクロアルカノンと、シクロア
ルカノールとを分離する工程と、分離したシクロアルカ
ノールを酸化反応系にリサイクルする工程とを備えてい
ればよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings as necessary. The method of the present invention may include a step of separating cycloalkanone and cycloalkanol from the reaction mixture, and a step of recycling the separated cycloalkanol to the oxidation reaction system.
【0012】図1は、本発明の製造方法を説明するため
のフロー図である。この例では、混合槽1において、酸
化触媒を含む触媒溶液を調製する工程と、(A)酸化反
応装置2において、前記触媒溶液を用いてシクロアルカ
ンと分子状酸素とを接触させてシクロアルカノンを生成
させる工程と、(B1)得られた反応混合物から触媒を
分離するための工程と、(B2)反応混合物から酸成分
を分離する工程と、(C1)触媒及び酸成分が分離され
た反応混合物から低沸点成分を分離する工程と、(B
3)シクロアルカンや水などの低沸点成分が分離された
反応混合物から、カルボン酸エステルなどの不純物を分
離する工程と、(C2)低沸点成分と不純物とが分離さ
れた反応混合物から、高沸点成分を分離する工程とを備
えており、高沸点成分の分離工程(C2)において、シ
クロアルカノンとシクロアルカノールとを分離してい
る。そして、分離、回収されたシクロアルカノールを前
記反応装置2へリサイクルすることにより、シクロアル
カノンを製造している。なお、酸化反応は、反応蒸留に
より行ってもよく、例えば、水及びシクロアルカンを共
沸により留出させ、シクロアルカン相は、全還流させ、
水相を抜き取る反応蒸留で進行させてもよい。また、反
応混合物から分離された触媒は、必要により触媒再生工
程を経て、混合槽1又は反応装置2へリサイクルしても
よい。FIG. 1 is a flow chart for explaining the manufacturing method of the present invention. In this example, a step of preparing a catalyst solution containing an oxidation catalyst in a mixing tank 1 and (A) in an oxidation reactor 2, a cycloalkane is contacted with molecular oxygen using the catalyst solution to form a cycloalkanone. (B1) a step for separating a catalyst from the obtained reaction mixture, (B2) a step for separating an acid component from the reaction mixture, and (C1) a reaction in which the catalyst and the acid component are separated. Separating a low boiling component from the mixture;
3) a step of separating impurities such as carboxylate from the reaction mixture from which low-boiling components such as cycloalkane and water are separated; and (C2) a step of separating high-boiling points from the reaction mixture from which low-boiling components and impurities are separated. And a step of separating the high-boiling-point component (C2), wherein the cycloalkanone and the cycloalkanol are separated. Then, the cycloalkanol is produced by recycling the separated and recovered cycloalkanol to the reactor 2. The oxidation reaction may be performed by reactive distillation.For example, water and cycloalkane are distilled off by azeotropic distillation, and the cycloalkane phase is completely refluxed.
The reaction may be carried out by reactive distillation for extracting the aqueous phase. Further, the catalyst separated from the reaction mixture may be recycled to the mixing tank 1 or the reaction device 2 through a catalyst regeneration step if necessary.
【0013】また、触媒、酸成分又はその誘導体を分離
する工程(B)は、反応混合物から前記触媒を分離する
工程(B1)、酸成分を分離する工程(B2)およびカ
ルボン酸エステルなどの不純物を分離する工程(B3)
で構成され、シクロアルカンと、シクロアルカノール
と、シクロアルカノンとを分離する工程(C)は、反応
混合物から低沸点成分を分離する工程(C1)と、高沸
点成分を分離する工程(C2)とで構成されている。The step (B) of separating a catalyst, an acid component or a derivative thereof includes a step (B1) of separating the catalyst from the reaction mixture, a step (B2) of separating an acid component, and impurities such as a carboxylic acid ester. (B3)
Wherein the step (C) of separating cycloalkane, cycloalkanol and cycloalkanone comprises the step of separating low-boiling components from the reaction mixture (C1) and the step of separating high-boiling components (C2) It is composed of
【0014】(酸化触媒)シクロアルカンと分子状酸素
との酸化反応を触媒する酸化触媒としては、式(I)で
表されるイミド単位を有する化合物(以下、単にイミド
化合物という場合がある)が挙げられる。(Oxidation catalyst) As the oxidation catalyst for catalyzing the oxidation reaction between cycloalkane and molecular oxygen, a compound having an imide unit represented by the formula (I) (hereinafter sometimes simply referred to as an imide compound) is used. No.
【0015】[0015]
【化4】 Embedded image
【0016】(式中、Xは酸素原子又はヒドロキシル基
を示す。) 好ましい酸化触媒は、下記式(II)で表される。(In the formula, X represents an oxygen atom or a hydroxyl group.) A preferred oxidation catalyst is represented by the following formula (II).
【0017】[0017]
【化5】 Embedded image
【0018】(式中、R1 及びR2 は、同一又は異なっ
て、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール
基、シクロアルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ
基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシル
基を示し、R1 及びR2 は、互いに結合して二重結合、
あるいは芳香族性又は非芳香族性環を形成してもよく、
R1及びR2 により形成される芳香族性又は非芳香族性
環は、前記式(I)で示されるイミド単位を少なくとも
1つ有していてもよい。Xは前記に同じ) 前記式(II)の化合物において、置換基R1 及びR2
のうちハロゲン原子には、ヨウ素、臭素、塩素及びフッ
素が含まれる。アルキル基には、例えば、メチル、エチ
ル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s
ec−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプ
チル、オクチル、デシル基などの炭素数1〜10程度の
直鎖状又は分岐鎖状アルキル基(好ましくは、C1-6 ア
ルキル基、特にC1-4 アルキル基)が含まれる。(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and are each a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, a cycloalkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group R 1 and R 2 are bonded to each other to form a double bond,
Or may form an aromatic or non-aromatic ring,
The aromatic or non-aromatic ring formed by R 1 and R 2 may have at least one imide unit represented by the above formula (I). X is the same as defined above.) In the compound of the formula (II), the substituents R 1 and R 2
Among them, the halogen atom includes iodine, bromine, chlorine and fluorine. Alkyl groups include, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s
A linear or branched alkyl group having about 1 to 10 carbon atoms such as ec-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, and decyl group (preferably a C 1-6 alkyl group, particularly C 1 -4 alkyl group).
【0019】アリール基には、フェニル基、ナフチル基
などが含まれ、シクロアルキル基には、シクロペンチ
ル、シクロヘキシル、シクロオクチル基などのC3-10の
シクロアルキル基が含まれる。アルコキシ基には、例え
ば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキ
シ、ブトキシ、イソブトキシ、t−ブトキシ、ペンチル
オキシ、ヘキシルオキシ基などの炭素数1〜10程度の
アルコキシ基、好ましくはC1-6 アルコキシ基、特にC
1-4 アルコキシ基が含まれる。The aryl group includes a phenyl group, a naphthyl group and the like, and the cycloalkyl group includes a C 3-10 cycloalkyl group such as a cyclopentyl, cyclohexyl and cyclooctyl group. Examples of the alkoxy group include an alkoxy group having about 1 to 10 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, t-butoxy, pentyloxy, and hexyloxy, preferably a C 1-6 alkoxy group. , Especially C
1-4 alkoxy groups are included.
【0020】アルコキシカルボニル基には、例えば、メ
トキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカ
ルボニル、イソプロポキシカルボニル、ブトキシカルボ
ニル、イソブトキシカルボニル、t−ブトキシカルボニ
ル、ペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボ
ニル基などのアルコキシ部分の炭素数が1〜10程度の
アルコキシカルボニル基(好ましくは、C1-6 アルコキ
シ−カルボニル基、C 1-4 アルコキシ−カルボニル基)
が含まれる。The alkoxycarbonyl group includes, for example,
Toxoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, propoxyca
Rubonyl, isopropoxycarbonyl, butoxycarbo
Nil, isobutoxycarbonyl, t-butoxycarbonyl
, Pentyloxycarbonyl, hexyloxycarbo
Carbon number of an alkoxy moiety such as a nyl group is about 1 to 10
An alkoxycarbonyl group (preferably C1-6Alkoki
C-carbonyl group, C 1-4Alkoxy-carbonyl group)
Is included.
【0021】アシル基としては、例えば、ホルミル、ア
セチル、プロピオニル、ブチリル、イソブチリル、バレ
リル、イソバレリル、ピバロイル基などの炭素数1〜6
程度のアシル基が例示できる。Examples of the acyl group include those having 1 to 6 carbon atoms such as formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, valeryl, isovaleryl and pivaloyl groups.
A certain number of acyl groups can be exemplified.
【0022】前記置換基R1 及びR2 は、同一又は異な
っていてもよい。また、前記式(II)において、R1
及びR2 は互いに結合して、二重結合、あるいは芳香族
性又は非芳香族性の環を形成してもよい。好ましい芳香
族性又は非芳香族性環は5〜12員環、特に6〜10員
環程度であり、複素環又は縮合複素環であってもよい
が、炭化水素環である場合が多い。芳香族性又は非芳香
族性環は、前記式(I)で表されるイミド単位を少なく
とも1つ(通常、1又は2)有していてもよい。このよ
うな環には、例えば、非芳香族性脂環族環(シクロヘキ
サン環などの置換基を有していてもよいシクロアルカン
環、シクロヘキセン環などの置換基を有していてもよい
シクロアルケン環など)、非芳香族性橋かけ環(5−ノ
ルボルネン環などの置換基を有していてもよい橋かけ式
炭化水素環など)、ベンゼン環、ナフタレン環などの置
換基を有していてもよい芳香族環が含まれる。前記環
は、芳香族環で構成される場合が多い。The substituents R 1 and R 2 may be the same or different. In the above formula (II), R 1
And R 2 may combine with each other to form a double bond or an aromatic or non-aromatic ring. The preferred aromatic or non-aromatic ring is a 5- to 12-membered ring, particularly a 6- to 10-membered ring, and may be a heterocyclic ring or a fused heterocyclic ring, but is often a hydrocarbon ring. The aromatic or non-aromatic ring may have at least one (usually 1 or 2) imide units represented by the formula (I). Such a ring includes, for example, a non-aromatic alicyclic ring (a cycloalkene ring which may have a substituent such as a cyclohexane ring and a cycloalkene which may have a substituent such as a cyclohexene ring) Ring), a non-aromatic bridged ring (eg, a bridged hydrocarbon ring which may have a substituent such as a 5-norbornene ring), a benzene ring, a naphthalene ring, etc. And aromatic rings. The ring is often composed of an aromatic ring.
【0023】好ましいイミド化合物には、下記式で表さ
れる化合物が含まれる。Preferred imide compounds include those represented by the following formula:
【0024】[0024]
【化6】 Embedded image
【0025】(式中、R3 〜R6 は、同一又は異なっ
て、水素原子、アルキル基、ヒドロキシル基、アルコキ
シ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アシ
ル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ハロゲン原子を
示す。R1 、R2 及びXは前記に同じ)。(Wherein, R 3 to R 6 are the same or different and are each a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, Represents a halogen atom, and R 1 , R 2 and X are the same as described above).
【0026】置換基R3 〜R6 において、アルキル基、
アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、ハ
ロゲン原子としては、前記と同様の基又は原子が例示で
きる。置換基R3 〜R6 は、通常、水素原子、炭素数1
〜4程度の低級アルキル基、カルボキシル基、ニトロ
基、ハロゲン原子である場合が多い。In the substituents R 3 to R 6 , an alkyl group,
Examples of the alkoxy group, alkoxycarbonyl group, acyl group, and halogen atom include the same groups and atoms as described above. The substituents R 3 to R 6 are usually a hydrogen atom,
It is often about 4 to about 4 lower alkyl groups, carboxyl groups, nitro groups, and halogen atoms.
【0027】酸化触媒としてのイミド化合物は、酸化反
応において一種又は二種以上使用できる。前記式(I)
で表されるイミド化合物に対応する酸無水物には、例え
ば、無水コハク酸、無水マレイン酸などの飽和又は不飽
和脂肪族ジカルボン酸無水物、テトラヒドロ無水フタル
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸(1,2−シクロヘキサ
ンジカルボン酸無水物)、1,2,3,4−シクロヘキ
サンテトラカルボン酸 1,2−無水物などの飽和又は
不飽和非芳香族性環状多価カルボン酸無水物(脂環族多
価カルボン酸無水物)、無水ヘット酸、無水ハイミック
酸などの橋かけ環式多価カルボン酸無水物(脂環族多価
カルボン酸無水物)、無水フタル酸、テトラブロモ無水
フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水ニトロフタ
ル酸、無水トリメリット酸、メチルシクロヘキセントリ
カルボン酸無水物、無水ピロメリット酸、無水メリト
酸、1,8;4,5−ナフタレンテトラカルボン酸二無
水物などの芳香族多価カルボン酸無水物が含まれる。One or more imide compounds can be used as an oxidation catalyst in the oxidation reaction. Formula (I)
Examples of the acid anhydride corresponding to the imide compound represented by the formula include saturated or unsaturated aliphatic dicarboxylic anhydrides such as succinic anhydride and maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, and hexahydrophthalic anhydride (1,2). -Cyclohexanedicarboxylic anhydride), 1,2,3,4-cyclohexanetetracarboxylic acid 1,2-anhydride and other saturated or unsaturated non-aromatic cyclic polycarboxylic anhydrides (alicyclic polycarboxylic acids) Acid anhydrides), cross-linked cyclic polycarboxylic anhydrides such as hetic anhydride and hymic anhydride (alicyclic polycarboxylic anhydride), phthalic anhydride, tetrabromophthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride Nitrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, methylcyclohexentricarboxylic anhydride, pyromellitic anhydride, mellitic anhydride, 1,8; 4,5- Aromatic polycarboxylic anhydrides such as naphthalenetetracarboxylic dianhydride are included.
【0028】好ましいイミド化合物としては、例えば、
N−ヒドロキシコハク酸イミド、N−ヒドロキシマレイ
ン酸イミド、N−ヒドロキシヘキサヒドロフタル酸イミ
ド、N,N′−ジヒドロキシシクロヘキサンテトラカル
ボン酸イミド、N−ヒドロキシフタル酸イミド、N−ヒ
ドロキシテトラブロモフタル酸イミド、N−ヒドロキシ
テトラクロロフタル酸イミド、N−ヒドロキシヘット酸
イミド、N−ヒドロキシハイミック酸イミド、N−ヒド
ロキシトリメリット酸イミド、N,N′−ジヒドロキシ
ピロメリット酸イミド、N,N′−ジヒドロキシナフタ
レンテトラカルボン酸イミドなどが挙げられる。特に好
ましい化合物には、脂環族多価カルボン酸無水物、なか
でも芳香族多価カルボン酸無水物から誘導されるN−ヒ
ドロキシイミド化合物、例えば、N−ヒドロキシフタル
酸イミドなどが含まれる。Preferred imide compounds include, for example,
N-hydroxysuccinimide, N-hydroxymaleimide, N-hydroxyhexahydrophthalimide, N, N'-dihydroxycyclohexanetetracarboxylic imide, N-hydroxyphthalimide, N-hydroxytetrabromophthalimide , N-hydroxytetrachlorophthalimide, N-hydroxyhettimide, N-hydroxyhymic imide, N-hydroxytrimellitic imide, N, N'-dihydroxypyromellitic imide, N, N'-dihydroxy And naphthalenetetracarboxylic imide. Particularly preferred compounds include N-hydroxyimide compounds derived from alicyclic polycarboxylic anhydrides, especially aromatic polycarboxylic anhydrides, such as N-hydroxyphthalimide.
【0029】[ 酸化触媒の製造工程]前記イミド化合物
は、慣用のイミド化反応、例えば、対応する酸無水物と
ヒドロキシルアミンNH2 OHとを反応させて酸無水物
基を開環した後、閉環してイミド化することにより調製
できる。より具体的には、酸化触媒がN−ヒドロキシフ
タルイミドの場合、触媒原料として無水フタル酸とヒド
ロキシルアミンを使用し、反応で生成する水を除去しな
がら、反応蒸留により酸化触媒を製造してもよい。酸化
触媒の製造は、回分式、半回分式、連続式などの慣用の
方法により行うことができる。[Step of Producing Oxidation Catalyst] The imide compound is subjected to a conventional imidization reaction, for example, by reacting a corresponding acid anhydride with hydroxylamine NH 2 OH to open the acid anhydride group and then close the ring. And then imidized. More specifically, when the oxidation catalyst is N-hydroxyphthalimide, the oxidation catalyst may be produced by reactive distillation while using phthalic anhydride and hydroxylamine as catalyst raw materials and removing water generated in the reaction. . The oxidation catalyst can be produced by a conventional method such as a batch system, a semi-batch system, and a continuous system.
【0030】得られた酸化触媒は、そのまま触媒として
後述の触媒溶液調製工程に供することができる。なお、
後述のように、酸化触媒や共酸化剤は、反応混合液から
分離し、必要に応じて再生し、反応系へリサイクルして
もよい。The obtained oxidation catalyst can be directly used as a catalyst in a catalyst solution preparation step described below. In addition,
As described below, the oxidation catalyst and the co-oxidant may be separated from the reaction mixture, regenerated if necessary, and recycled to the reaction system.
【0031】[ ヒドロキシルアミンの製造工程]なお、
酸化触媒原料のヒドロキシルアミンは、例えば、次のよ
うにして製造できる。[Manufacturing process of hydroxylamine]
Hydroxylamine as an oxidation catalyst raw material can be produced, for example, as follows.
【0032】アンモニア(後述の触媒再生工程で副生さ
れるアンモニアであってもよい)を分子状酸素により酸
化し、窒素酸化物を生成させる。この酸化反応での触媒
としては、白金系触媒が一般に使用される。この窒素酸
化物を抽出溶媒(例えば、水など)により抽出してもよ
く、抽出に水を使用する場合には、後述の低沸点成分分
離工程で分離した水を使用してもよい。抽出された窒素
酸化物を、水素による水素添加反応に供し、ヒドロキシ
ルアミンを製造できる。アンモニアを酸化する反応装置
としては、特に制限されないが、チューブ反応器を使用
する場合が多い。窒素酸化物の抽出装置としては、慣用
の装置が使用できる。水素添加反応装置は、慣用の装
置、例えば、攪拌槽型装置などが使用できる。前記反応
は、連続式、回分式または半回分式などの慣用の方法に
より行うことができる。得られたヒドロキシルアミン
は、そのまま酸化触媒製造工程、触媒再生工程に再使用
してもよい。Ammonia (which may be by-produced in the catalyst regeneration step described below) is oxidized by molecular oxygen to produce nitrogen oxides. As a catalyst for this oxidation reaction, a platinum-based catalyst is generally used. This nitrogen oxide may be extracted with an extraction solvent (for example, water). When water is used for the extraction, water separated in a low-boiling-point component separation step described later may be used. The extracted nitrogen oxides are subjected to a hydrogenation reaction with hydrogen to produce hydroxylamine. The reactor for oxidizing ammonia is not particularly limited, but a tube reactor is often used. A conventional apparatus can be used as an apparatus for extracting nitrogen oxides. As the hydrogenation reaction device, a conventional device, for example, a stirring tank type device can be used. The reaction can be carried out by a conventional method such as a continuous system, a batch system or a semi-batch system. The obtained hydroxylamine may be reused as it is in the oxidation catalyst production step and the catalyst regeneration step.
【0033】(共酸化剤)前記イミド化合物を用いる
と、塩化銅などの共酸化剤を併用しなくても、酸化活性
を高めることができ、穏和な条件であっても、酸化反応
を触媒的に促進できる。そのため、シクロアルカンを効
率よく高い選択率で酸化でき、シクロアルカノンを生成
させることができる。さらに、前記一般式(I)で表さ
れる単位を有するイミド化合物と共酸化剤との共存下で
シクロアルカンを酸化すると、転化率及び/又は選択率
をさらに向上できる。(Co-Oxidizing Agent) By using the imide compound, the oxidizing activity can be increased without using a co-oxidizing agent such as copper chloride, and even under mild conditions, the oxidation reaction can be carried out catalytically. Can be promoted. Therefore, the cycloalkane can be efficiently oxidized at a high selectivity, and cycloalkanone can be generated. Further, when the cycloalkane is oxidized in the presence of the imide compound having the unit represented by the general formula (I) and the co-oxidizing agent, the conversion and / or the selectivity can be further improved.
【0034】助触媒としての共酸化剤には、金属化合
物、例えば、遷移金属化合物や、ホウ素化合物などのよ
うに周期表13族元素(ホウ素B、アルミニウムAlな
ど)を含む化合物が含まれる。共酸化剤は、一種又は二
種以上組合わせて使用できる。The co-oxidizing agent as a co-catalyst includes a metal compound, for example, a compound containing a Group 13 element of the periodic table (boron B, aluminum Al, etc.) such as a transition metal compound and a boron compound. Co-oxidants can be used alone or in combination of two or more.
【0035】前記遷移金属の元素としては、例えば、周
期表3族元素(例えば、スカンジウムSc、イットリウ
ムYの外、ランタンLa、セリウムCe、サマリウムS
mなどのランタノイド元素、アクチニウムAcなどのア
クチノイド元素)、周期表4族元素(チタンTi、ジル
コニウムZr、ハフニウムHfなど)、5族元素(バナ
ジウムV、ニオブNb、タンタルTaなど)、6族元素
(クロムCr、モリブデンMo、タングステンWな
ど)、7族元素(マンガンMnなど)、8族元素(鉄F
e、ルテニウムRu、オスミウムOsなど)、9族元素
(コバルトCo、ロジウムRh、イリジウムIrな
ど)、10族元素(ニッケルNi、パラジウムPd、白
金Ptなど)、11族元素(銅Cu、銀Ag、金Auな
ど)などが挙げられる。Examples of the element of the transition metal include elements of Group 3 of the periodic table (eg, scandium Sc, yttrium Y, lanthanum La, cerium Ce, samarium S).
lanthanoid elements such as m, actinoid elements such as actinium Ac), Group 4 elements of the periodic table (such as titanium Ti, zirconium Zr, and hafnium Hf); Group 5 elements (such as vanadium V, niobium Nb, and tantalum Ta); Chromium Cr, molybdenum Mo, tungsten W, etc.), Group 7 elements (manganese Mn, etc.), Group 8 elements (iron F
e, ruthenium Ru, osmium Os, etc.), group 9 elements (cobalt Co, rhodium Rh, iridium Ir, etc.), group 10 elements (nickel Ni, palladium Pd, platinum Pt, etc.), group 11 elements (copper Cu, silver Ag, Au, etc.).
【0036】特に、前記式(I)で表されるイミド化合
物と組合せたとき、Ceなどのランタノイド元素、Ti
などの4族元素、Vなどの5族元素、Mo、Wなどの6
族元素、Mnなどの7族元素、Fe、Ruなどの8族元
素、Co、Rhなどの9族元素、Niなどの10族元
素、Cuなどの11族元素を含む化合物は、高い酸化活
性を示す。Particularly, when combined with the imide compound represented by the above formula (I), a lanthanoid element such as Ce, Ti
Group 4 element such as V, group 5 element such as V, 6 such as Mo and W
A compound containing a Group 7 element, a Group 7 element such as Mn, a Group 8 element such as Fe or Ru, a Group 9 element such as Co or Rh, a Group 10 element such as Ni, or a Group 11 element such as Cu has high oxidation activity. Show.
【0037】共酸化剤(助触媒)は、前記元素を含み、
かつ酸化能を有する限り特に制限されず、水酸化物など
であってもよいが、通常、前記元素を含む金属酸化物、
有機酸塩、無機酸塩、ハロゲン化物、前記金属元素を含
む配位化合物(錯体)やヘテロポリ酸又はその塩などで
ある場合が多い。また、ホウ素化合物としては、例え
ば、水素化ホウ素(例えば、ボラン、ジボラン、テトラ
ボラン、ペンタボラン、デカボランなど)、ホウ酸(オ
ルトホウ酸、メタホウ酸、四ホウ酸など)、ホウ酸塩
(例えば、ホウ酸ニッケル、ホウ酸マグネシウム、ホウ
酸マンガンなど)、B2 O3 などのホウ素酸化物、ボラ
ザン、ボラゼン、ボラジン、ホウ素アミド、ホウ素イミ
ドなどの窒素化合物、BF3 、BCl3 、テトラフルオ
ロホウ酸塩などのハロゲン化物、ホウ酸エステル(例え
ば、ホウ酸メチル、ホウ酸フェニルなど)などが挙げら
れる。The co-oxidizing agent (co-catalyst) contains the above elements,
It is not particularly limited as long as it has oxidizing ability, and may be a hydroxide or the like, but is usually a metal oxide containing the element,
It is often an organic acid salt, an inorganic acid salt, a halide, a coordination compound (complex) containing the metal element, a heteropoly acid or a salt thereof. Examples of the boron compound include, for example, borohydride (eg, borane, diborane, tetraborane, pentaborane, decaborane), boric acid (eg, orthoboric acid, metaboric acid, tetraboric acid), borate (eg, boric acid) Nickel, magnesium borate, manganese borate, etc.), boron oxides such as B 2 O 3 , nitrogen compounds such as borazane, borazene, borazine, boron amide, boron imide, BF 3 , BCl 3 , tetrafluoroborate, etc. And borate esters (for example, methyl borate, phenyl borate, etc.).
【0038】有機酸塩としては、例えば、酢酸塩、プロ
ピオン酸塩、ナフテン酸塩、ステアリン酸塩などが例示
され、無機酸塩としては、例えば、硝酸塩、硫酸塩又は
リン酸塩などが挙げられる。また、ハロゲン化物として
は、例えば、塩化物や臭化物などが例示できる。Examples of the organic acid salt include acetate, propionate, naphthenate, stearate and the like, and examples of the inorganic acid salt include nitrate, sulfate and phosphate. . Examples of the halide include chloride and bromide.
【0039】錯体を形成する配位子としては、OH(ヒ
ドロキソ)、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキ
シ基などのアルコキシ基、アセチル、プロピオニルなど
のアシル基、メトキシカルボニル(アセタト)、エトキ
シカルボニルなどのアルコキシカルボニル基、アセチル
アセトナト、シクロペンタジエニル基、塩素、臭素など
ハロゲン原子、CO、CN、酸素原子、H2 O(ア
コ)、ホスフィン(例えば、トリフェニルホスフィンな
どのトリアリールホスフィン)などのリン化合物、NH
3 (アンミン)、NO、NO2 (ニトロ)、NO3 (ニ
トラト)、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、
ピリジン、フェナントロリンなどの窒素含有化合物など
が挙げられる。錯体又は錯塩において、同種又は異種の
配位子は一種又は二種以上配位していてもよい。Examples of the ligand forming a complex include alkoxy groups such as OH (hydroxo), methoxy, ethoxy, propoxy and butoxy groups, acyl groups such as acetyl and propionyl, and alkoxy groups such as methoxycarbonyl (acetato) and ethoxycarbonyl. Phosphorus such as carbonyl group, acetylacetonate, cyclopentadienyl group, halogen atom such as chlorine and bromine, CO, CN, oxygen atom, H 2 O (aquo), phosphine (for example, triarylphosphine such as triphenylphosphine) Compound, NH
3 (ammine), NO, NO 2 (nitro), NO 3 (nitrat), ethylenediamine, diethylenetriamine,
And nitrogen-containing compounds such as pyridine and phenanthroline. In the complex or complex salt, the same or different ligands may be coordinated by one kind or two or more kinds.
【0040】好ましい錯体には、前記遷移金属元素を含
む錯体が含まれる。前記遷移金属元素と配位子とは適当
に組合せて錯体を構成することができ、例えば、セリウ
ムアセチルアセトナト、コバルトアセチルアセトナト、
ルテニウムアセチルアセトナト、銅アセチルアセトナト
などであってもよい。Preferred complexes include those containing the aforementioned transition metal elements. The transition metal element and the ligand can be appropriately combined to form a complex, for example, cerium acetylacetonate, cobalt acetylacetonate,
Ruthenium acetylacetonate, copper acetylacetonate and the like may be used.
【0041】ヘテロポリ酸を形成するポリ酸は、例え
ば、周期表5族又は6族元素、例えば、V(バナジン
酸),Mo(モリブデン酸)及びW(タングステン酸)
の少なくとも一種である場合が多く、中心原子は特に制
限されない。ヘテロポリ酸の具体例としては、例えば、
コバルトモリブデン酸塩、コバルトタングステン酸塩、
モリブデンタングステン酸塩、バナジウムモリブデン酸
塩、バナドモリブドリン酸塩などが挙げられる。The polyacid forming the heteropolyacid is, for example, an element belonging to Group 5 or 6 of the periodic table, for example, V (vanadic acid), Mo (molybdic acid) and W (tungstic acid).
In many cases, and the central atom is not particularly limited. Specific examples of the heteropolyacid include, for example,
Cobalt molybdate, cobalt tungstate,
Molybdenum tungstate, vanadium molybdate, vanadomolybdophosphate and the like can be mentioned.
【0042】なお、酸化触媒においてヘテロポリ酸は水
素引抜き反応に関与すると予測され、コバルト化合物や
ホウ素化合物などは過酸化物分解に関与すると予測され
る。前記式(I)で表されるイミド化合物、又はこのイ
ミド化合物(I)と前記共酸化剤とで構成される触媒系
は、均一系であってもよく、不均一系であってもよい。
また、触媒系は、担体に触媒成分が担持された固体触媒
であってもよい。担体としては、活性炭、ゼオライト、
シリカ、シリカ−アルミナ、ベントナイトなどの多孔質
担体を用いる場合が多い。固体触媒における触媒成分の
担持量は、担体100重量部に対して、前記式(I)の
イミド化合物0.1〜50重量部程度である。また、共
酸化剤の担持量は、担体100重量部に対して、0.1
〜30重量部程度である。In the oxidation catalyst, the heteropolyacid is predicted to take part in the hydrogen abstraction reaction, and the cobalt compound and the boron compound are predicted to take part in peroxide decomposition. The imide compound represented by the formula (I) or the catalyst system composed of the imide compound (I) and the co-oxidizing agent may be a homogeneous system or a heterogeneous system.
Further, the catalyst system may be a solid catalyst in which a catalyst component is supported on a carrier. Activated carbon, zeolite,
In many cases, a porous carrier such as silica, silica-alumina and bentonite is used. The supported amount of the catalyst component in the solid catalyst is about 0.1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier. The amount of the co-oxidizing agent to be supported is 0.1% with respect to 100 parts by weight of the carrier.
About 30 parts by weight.
【0043】[ 触媒溶液調製工程] 触媒溶液調製工程で
は、所定の触媒濃度に調整するため、前記酸化触媒を、
他の成分(例えば、シクロアルカン、共酸化剤、溶媒な
ど)と混合槽1で混合することにより、触媒溶液を調製
している。[Step of preparing catalyst solution] In the catalyst solution preparation process
Is to adjust the oxidation catalyst to a predetermined catalyst concentration,
Other components (eg, cycloalkane, co-oxidant, solvent
To prepare a catalyst solution.
are doing.
【0044】なお、式(I)のイミド化合物と共酸化剤
との割合は、例えば、イミド化合物/共酸化剤=95/
5〜5/95(モル比)、好ましくは90/10〜20
/80(モル比)、さらに好ましくは85/15〜50
/50(モル比)程度である。また、触媒濃度は、触媒
溶液の供給量に応じて、後述する酸化工程での触媒濃度
となるように調整される。The ratio of the imide compound of the formula (I) and the co-oxidizing agent is, for example, imide compound / co-oxidizing agent = 95 /
5/5/95 (molar ratio), preferably 90 / 10-20
/ 80 (molar ratio), more preferably 85/15 to 50
/ 50 (molar ratio). Further, the catalyst concentration is adjusted according to the supply amount of the catalyst solution so as to be the catalyst concentration in an oxidation step described later.
【0045】このように調整された触媒溶液は、酸化反
応装置2へ供給される。 [ 酸化工程(A)]酸化反応装置2において、酸化触媒
又は共酸化剤の存在下、シクロアルカンを分子状酸素と
反応させることにより、シクロアルカノンを生成させ
る。The catalyst solution thus adjusted is supplied to the oxidation reactor 2. [Oxidation Step (A)] In the oxidation reactor 2, cycloalkane is produced by reacting cycloalkane with molecular oxygen in the presence of an oxidation catalyst or a co-oxidant.
【0046】(シクロアルカン) シクロアルカンとして
は、例えば、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘ
キサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、メチルシク
ロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘ
キサン、クロロシクロヘキサン、メトキシシクロヘキサ
ン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロドデカン、
シクロペンタデカン、シクロオクタデカンなどのC4-20
シクロアルカンなどが挙げられる。これらのシクロアル
カンは、一種又は二種以上組合わせて使用してもよい。(Cycloalkane) As cycloalkane
Is, for example, cyclobutane, cyclopentane,
Xane, cycloheptane, cyclooctane, methylcycl
Hexane, ethylcyclohexane, dimethylcyclohexane
Xane, chlorocyclohexane, methoxycyclohexa
, Cyclooctane, cyclononane, cyclododecane,
C such as cyclopentadecane and cyclooctadecane4-20
And cycloalkane. These cycloal
The cans may be used alone or in combination of two or more.
【0047】 好ましいシクロアルカンには、シクロヘキ
サン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタンなどのC
6-12シクロアルカンが挙げられる。通常、シクロヘキサ
ンが使用される。[0047] Preferred cycloalkanes include cyclohex
C such as sun, methylcyclohexane, cyclooctane
6-12Cycloalkanes. Usually cyclohexa
Is used.
【0048】なお、シクロヘキサンなどのシクロアルカ
ンの酸化反応での転化率が10%以上であれば、相当優
れた酸化方法であるとされていたが、このような酸化触
媒を使用すると、例えば、酸素雰囲気下、シクロヘキサ
ンと撹拌するだけで、シクロヘキサノンを高い選択率及
び収率(約20〜60%またはそれ以上)で得ることが
できる。そのため、前記酸化方法は、シクロアルカンを
酸化する上で有用である。If the conversion of the cycloalkane such as cyclohexane in the oxidation reaction is 10% or more, it is considered to be a considerably excellent oxidation method. However, if such an oxidation catalyst is used, for example, Cyclohexanone can be obtained with high selectivity and yield (about 20-60% or more) simply by stirring with cyclohexane under an atmosphere. Therefore, the oxidation method is useful for oxidizing cycloalkane.
【0049】(酸素源) シクロアルカンの酸化に利用さ
れる分子状酸素は、特に制限されず、純粋な酸素を用い
てもよく、窒素、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素など
の不活性ガスで希釈した酸素を使用してもよい。操作性
及び安全性のみならず経済性などの点から、空気を使用
するのが好ましい。(Oxygen source) Used for oxidation of cycloalkane
The molecular oxygen is not particularly limited, and pure oxygen is used.
Or nitrogen, helium, argon, carbon dioxide, etc.
Oxygen diluted with an inert gas may be used. Operability
Air is used for safety and economy as well as safety.
Is preferred.
【0050】分子状酸素の使用量は、通常、シクロアル
カン1モルに対して、0.5モル以上(例えば、1モル
以上)、好ましくは1〜100モル、さらに好ましくは
2〜50モル程度である。シクロアルカンに対して過剰
モルの分子状酸素を使用する場合が多い。The amount of molecular oxygen to be used is generally 0.5 mol or more (for example, 1 mol or more), preferably 1 to 100 mol, more preferably about 2 to 50 mol, per 1 mol of cycloalkane. is there. Often an excess of molecular oxygen is used relative to the cycloalkane.
【0051】分子状酸素を反応容器内に供給する場合、
予め十分な分子状酸素を供給した後、密閉系で反応を行
ってもよく、連続的に分子状酸素を流通させて行っても
よい。連続的に流通させる場合、酸素の流通速度は、例
えば、単位容積1L当たり0.0001〜10Nm3 /
分(例えば、0.1〜10Nm3 /分)、好ましくは
0.01〜5Nm3 /分(例えば、0.1〜5Nm3 /
分)程度である。When supplying molecular oxygen into the reaction vessel,
After supplying sufficient molecular oxygen in advance, the reaction may be performed in a closed system, or the reaction may be performed by continuously flowing molecular oxygen. When flowing continuously, the flow rate of oxygen is, for example, 0.0001 to 10 Nm 3 / L per unit volume.
Min (for example, 0.1 to 10 Nm 3 / min), preferably 0.01 to 5 Nm 3 / min (for example, 0.1 to 5 Nm 3 / min).
Min).
【0052】(反応溶媒)本発明の酸化方法は、反応に
不活性な有機溶媒の存在下又は非存在下で行なうことが
できる。有機溶媒としては、例えば、酢酸、プロピオン
酸などの有機酸、アセトニトリル、プロピオニトリル、
ベンゾニトリルなどのニトリル類、ホルムアミド、アセ
トアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチル
アセトアミドなどのアミド類、t−ブタノール、t−ア
ミルアルコールなどのアルコール類、ベンゼンなどの芳
香族炭化水素、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロ
ロエタン、四塩化炭素、クロロベンゼンなどのハロゲン
化炭化水素、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ニトロエ
タンなどのニトロ化合物、酢酸エチル、酢酸ブチルなど
のエステル類、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、
ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフ
ランなどのエーテル類、これらの混合溶媒などが挙げら
れる。溶媒としては、有機酸、ニトリル類、アミド類を
用いる場合が多い。なお、過剰量のシクロアルカンを用
いることにより、シクロアルカンを反応溶媒として利用
してもよい。(Reaction Solvent) The oxidation method of the present invention can be carried out in the presence or absence of an organic solvent inert to the reaction. As the organic solvent, for example, acetic acid, organic acids such as propionic acid, acetonitrile, propionitrile,
Nitriles such as benzonitrile, amides such as formamide, acetamide, dimethylformamide (DMF) and dimethylacetamide, alcohols such as t-butanol and t-amyl alcohol, aromatic hydrocarbons such as benzene, chloroform, dichloromethane, dichloroethane , Carbon tetrachloride, halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, nitro compounds such as nitrobenzene, nitromethane, nitroethane, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, dimethyl ether, diethyl ether,
Examples thereof include ethers such as diisopropyl ether, dioxane, and tetrahydrofuran, and a mixed solvent thereof. As a solvent, an organic acid, a nitrile, or an amide is often used. By using an excess amount of cycloalkane, cycloalkane may be used as a reaction solvent.
【0053】 特に、シクロヘキサンを基質及び溶媒とし
て使用した場合には、溶媒を使用することなく酸化反応
に供することができ、溶媒回収工程を省略できる。酸化
触媒(特に、式(I)のイミド化合物)の使用量は、広
い範囲で選択でき、例えば、シクロアルカン1モルに対
して0.001モル(0.1モル%)〜1モル(100
モル%)、好ましくは0.01モル(1モル%)〜0.
5モル(50モル%)、さらに好ましくは0.05モル
〜0.30モル程度であり、0.05モル〜0.25モ
ル程度である場合が多い。[0053] In particular, cyclohexane is used as the substrate and solvent.
Oxidation reaction without using a solvent
And the solvent recovery step can be omitted. Oxidation
The amount of the catalyst (especially the imide compound of the formula (I)) used is wide.
For example, per mole of cycloalkane
0.001 mol (0.1 mol%) to 1 mol (100 mol
Mol%), preferably 0.01 mol (1 mol%) to 0.1 mol%.
5 mol (50 mol%), more preferably 0.05 mol
About 0.30 mol, 0.05 mol to 0.25 mol
In many cases.
【0054】また、助触媒(共酸化剤)の使用量も、例
えば、シクロアルカン1モルに対して0.001モル
(0.1モル%)〜0.7モル(70モル%)、好まし
くは0.005〜0.5モル、さらに好ましくは0.0
1〜0.3モル程度であり、0.005〜0.1モル程
度である場合が多い。The amount of the co-catalyst (co-oxidant) used is, for example, 0.001 mol (0.1 mol%) to 0.7 mol (70 mol%), preferably 1 mol of cycloalkane. 0.005 to 0.5 mol, more preferably 0.05 mol
It is about 1 to 0.3 mol, and often about 0.005 to 0.1 mol.
【0055】ヘテロポリ酸又はその塩を共酸化剤として
使用する場合、シクロアルカン100重量部に対して
0.1〜25重量部、好ましくは0.5〜10重量部、
さらに好ましくは1〜5重量部程度である。When a heteropolyacid or a salt thereof is used as a co-oxidizing agent, 0.1 to 25 parts by weight, preferably 0.5 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of cycloalkane,
More preferably, it is about 1 to 5 parts by weight.
【0056】本発明の酸化反応では、比較的温和な条件
であっても酸化反応が円滑に進行するという特色があ
る。反応温度は、例えば、0〜300℃、好ましくは3
0〜250℃、さらに好ましくは50〜200℃程度で
あり、通常、70〜180℃程度で反応する場合が多
い。また、反応は、常圧または加圧下で行なうことがで
き、加圧下で反応させる場合には、通常、1〜100a
tm(例えば、1.5〜80atm)、好ましくは2〜
70atm、さらに好ましくは5〜50atm程度であ
る場合が多い。反応時間(流通式反応においては滞留時
間)は、反応温度及び圧力に応じて、例えば、1分〜4
8時間、好ましくは1〜36時間、さらに好ましくは2
〜24時間程度の範囲から適当に選択できる。The oxidation reaction of the present invention is characterized in that the oxidation reaction proceeds smoothly even under relatively mild conditions. The reaction temperature is, for example, 0 to 300 ° C, preferably 3 ° C.
The reaction is performed at a temperature of about 0 to 250 ° C, more preferably about 50 to 200 ° C, and usually about 70 to 180 ° C in many cases. The reaction can be carried out under normal pressure or under pressure. When the reaction is carried out under pressure, usually 1 to 100a
tm (for example, 1.5 to 80 atm), preferably 2 to
It is often 70 atm, more preferably about 5 to 50 atm. The reaction time (residence time in a flow reaction) is, for example, 1 minute to 4 minutes depending on the reaction temperature and pressure.
8 hours, preferably 1-36 hours, more preferably 2 hours
It can be appropriately selected from a range of about 24 hours.
【0057】なお、反応温度及び/又は反応圧力が高い
場合には、酸化反応速度を増加させることができるが、
カルボン酸類や過酸化物が副生する場合もある。 酸化反
応は、分子状酸素の存在下又は流通下、回分式、半回分
式、連続式などの慣用の方法により行うことができる。
反応は、水を除去しながら行う反応蒸留で行ってもよ
く、後述の低沸点成分の分離工程におけるデカンター5
aなどの水分離装置と組み合わせて水を除去する反応蒸
留で行ってもよい。装置としては、慣用の装置が使用で
き、連続式又は半回分式反応装置では、シクロアルカン
と分子状酸素(または分子状酸素を含有するガス)の一
方の成分又は各成分とを1又は複数個所から供給しても
よい。さらに、混合効率を高めるために、反応成分の供
給口をノズル状に形成してもよい。各成分の添加順序
は、特に制限されない。反応装置は、1槽でも2槽以上
連続的に接続してもよい。The reaction temperature and / or reaction pressure is high.
In some cases, the oxidation reaction rate can be increased,
Carboxylic acids and peroxides may be by-produced. Antioxidant
The reaction is in batch or semi-batch in the presence or distribution of molecular oxygen.
It can be performed by a conventional method such as a formula or a continuous formula.
The reaction may be carried out by reactive distillation while removing water.
Decanter 5 in the below-described low boiling point component separation step.
a to remove water in combination with a water separator such as
You may go by stay. Conventional equipment can be used.
In continuous or semi-batch reactors, cycloalkanes
And molecular oxygen (or a gas containing molecular oxygen)
Even if one of the components or each component is supplied from one or more locations
Good. In addition, to increase the mixing efficiency, supply the reaction components.
The supply port may be formed in a nozzle shape. Addition order of each component
Is not particularly limited. One or more reactors
They may be connected continuously.
【0058】[ 触媒分離工程(B1)]酸化反応装置2
の反応混合物は、必要により反応混合物を冷却して、1
又は複数の濾過装置3を用いて濾過し、析出する触媒
(例えば、N−ヒドロキシフタルイミド)を濾別してい
る。冷却温度又は濾過温度は、0〜100℃、好ましく
は5〜70℃、さらに好ましくは10〜50℃程度であ
る。この工程の処理操作は、連続式、回分式又は半回分
式で行うことができ、濾過装置としては、慣用の装置、
例えば、遠心濾過、フィルタープレスなどが利用でき
る。[Catalyst Separation Step (B1)] Oxidation reactor 2
The reaction mixture is cooled by cooling the reaction mixture if necessary.
Alternatively, the catalyst (e.g., N-hydroxyphthalimide) that is filtered using a plurality of filtration devices 3 and precipitated is filtered out. The cooling temperature or the filtration temperature is about 0 to 100 ° C, preferably about 5 to 70 ° C, and more preferably about 10 to 50 ° C. The processing operation of this step can be performed continuously, batchwise or semi-batchwise, and as a filtration device, a conventional device,
For example, centrifugal filtration, filter press and the like can be used.
【0059】また、分離された触媒(共酸化剤を含む)
は、反応系へリサイクルしてもよく、焼却処理に供し、
共酸化剤(例えば、コバルトなどの遷移金属)を回収し
て、再使用してもよい。この例では、濾過装置3により
触媒成分が分離された反応混合物は、酸成分の分離工程
(B2)を経て低沸点成分の分離工程(C1)に供され
る。Further, the separated catalyst (including the co-oxidizing agent)
May be recycled to the reaction system, provided for incineration,
The co-oxidant (eg, a transition metal such as cobalt) may be recovered and reused. In this example, the reaction mixture from which the catalyst component has been separated by the filtration device 3 is subjected to the acid component separation process (B2) and then to the low boiling component separation process (C1).
【0060】なお、触媒分離工程では、慣用の方法(例
えば、濾過、蒸留、晶析など)により触媒を分離でき
る。 [ 酸成分の分離工程(B2)]反応混合物は、副生した
高沸点の酸成分又はその誘導体(例えば、エステルな
ど)を含有する場合がある。そのため、通常、反応混合
物は、抽出塔4における抽出や蒸留により高沸点の酸成
分を除去して低沸点成分の分離工程に供される。抽出溶
媒として水などを使用した場合、抽出された高沸点の酸
及び水を含む成分は、後述する加水分解などによる不純
物除去工程に再使用してもよい。In the catalyst separation step, the catalyst can be separated by a conventional method (eg, filtration, distillation, crystallization, etc.). [Acid Component Separation Step (B2)] The reaction mixture may contain by-produced high-boiling acid components or derivatives thereof (eg, esters). For this reason, the reaction mixture is usually subjected to a step of separating low-boiling components by removing high-boiling acid components by extraction or distillation in the extraction column 4. When water or the like is used as the extraction solvent, the extracted component containing a high-boiling acid and water may be reused in an impurity removal step by hydrolysis or the like described later.
【0061】また、抽出は、蒸留(抽出蒸留)により行
ってもよい。抽出装置としては、慣用の装置が使用で
き、これらの装置は、単独で又は二種以上組合わせて使
用してもよい。The extraction may be performed by distillation (extraction distillation). As the extraction device, a conventional device can be used, and these devices may be used alone or in combination of two or more.
【0062】[ 低沸点成分の分離工程(C1)]酸化反
応装置2の反応混合物には、低沸点成分(未反応のシク
ロアルカン、水、溶媒、低沸点不純物など)、高沸点成
分(シクロアルカノン、シクロアルカノール、高沸点不
純物など)が含まれている。図1において、酸成分が除
去された反応混合物からの低沸点成分(低沸点不純物成
分を含む)の分離は、1又は複数の蒸留塔(蒸留塔5、
6)を用いて行われる。この蒸留操作により、第1の蒸
留塔5の塔底からシクロアルカノンおよびシクロアルカ
ノールを含む成分(高沸点成分)が留出し、塔頂からシ
クロアルカン、水などの低沸点成分を含む留出液が留出
する。第2の蒸留塔6では、第1の蒸留塔5の塔頂から
の留出液を、塔底から留出するシクロアルカンと、塔頂
から留出する低沸点不純物とに分離している。なお、第
1の蒸留塔5の塔頂からの留出液は、水を分離するた
め、デカンター5aを経て第2の蒸留塔6に供給されて
いる。[Separation Step of Low Boiling Components (C1)] The reaction mixture of the oxidation reactor 2 contains low boiling components (unreacted cycloalkane, water, solvent, low boiling impurities, etc.) and high boiling components (cycloalkane, etc.). Canon, cycloalkanol, high-boiling impurities, etc.). In FIG. 1, low-boiling components (including low-boiling impurity components) are separated from a reaction mixture from which an acid component has been removed by using one or more distillation columns (distillation column 5,
6). By this distillation operation, components (high-boiling components) containing cycloalkanone and cycloalkanol are distilled off from the bottom of the first distillation column 5, and a distillate containing low-boiling components such as cycloalkane and water is distilled off from the top of the column. Distills. In the second distillation column 6, the distillate from the top of the first distillation column 5 is separated into cycloalkane distilled from the bottom and low-boiling impurities distilled from the top. The distillate from the top of the first distillation column 5 is supplied to the second distillation column 6 via a decanter 5a in order to separate water.
【0063】さらに、第2の蒸留塔6で分離されたシク
ロアルカンは、混合槽1又は酸化反応装置2へリサイク
ルしている。なお、デカンター5aで分離された水は、
排水処理してもよいが、触媒原料(ヒドロキシルアミ
ン)の製造工程において窒素酸化物を回収するための抽
出水として使用してもよい。Further, the cycloalkane separated in the second distillation column 6 is recycled to the mixing tank 1 or the oxidation reactor 2. The water separated by the decanter 5a is
Although it may be subjected to wastewater treatment, it may be used as extraction water for recovering nitrogen oxides in the production process of the catalyst raw material (hydroxylamine).
【0064】蒸留塔(回収塔)の段数は、例えば、5〜
80段、好ましくは20〜60段程度であってもよい。
蒸留操作は、シクロアルカンの種類に応じて、塔頂温度
5〜180℃(好ましくは40〜120℃)程度、塔底
温度50〜250℃(好ましくは70〜150℃)程
度、圧力1mmHg〜20atm(好ましくは100m
mHg〜5atm)程度であってもよく、慣用の方法、
例えば、適当な還流比(例えば、0.1〜50、好まし
くは1〜20程度)で留出分を還流させながら行うこと
ができる。The number of distillation towers (recovery towers) is, for example, 5 to 5.
The number of stages may be 80, preferably around 20 to 60.
Depending on the type of cycloalkane, the distillation operation is performed at a tower top temperature of about 5 to 180 ° C. (preferably 40 to 120 ° C.), a tower bottom temperature of about 50 to 250 ° C. (preferably 70 to 150 ° C.), and a pressure of 1 mmHg to 20 atm. (Preferably 100m
mHg to 5 atm), a conventional method,
For example, it can be carried out while refluxing the distillate at an appropriate reflux ratio (for example, about 0.1 to 50, preferably about 1 to 20).
【0065】なお、低沸点成分の分離は、慣用の分離手
段、例えば、濃縮、蒸留、蒸発、抽出などの分離手段、
又はこれらを組合わせた分離手段が使用できる。低沸点
成分の分離は、例えば、反応混合物から共沸により低沸
点成分を分離してもよい。また、反応混合物から低沸点
成分を分離するためには蒸留だけでもよいが、シクロア
ルカンを分離するために、1つの分離工程で行ってもよ
いが、複数の分離工程を組合わせるのが有利である。必
要により蒸留塔5で蒸留された留分(低沸点成分)の冷
却、及び留分中の水を除去するための分液(デカンター
など)とを組合わせて、水とシクロアルカン留分とを分
離してもよい。さらに、シクロアルカン留分は、精製す
ることなく、酸化反応系に反応原料として再使用しても
よいが、不純物を分離して、高純度のシクロアルカンと
し、反応の原料として再使用してもよい。The low-boiling components are separated by conventional separation means, for example, separation means such as concentration, distillation, evaporation and extraction.
Alternatively, separation means combining these can be used. The low-boiling components may be separated from the reaction mixture by azeotropic distillation, for example. Further, although only distillation may be performed to separate low-boiling components from the reaction mixture, it may be performed in one separation step to separate cycloalkane, but it is advantageous to combine a plurality of separation steps. is there. If necessary, water and a cycloalkane fraction are combined by cooling a fraction (low-boiling point component) distilled in the distillation column 5 and a liquid separation (such as a decanter) for removing water in the fraction. It may be separated. Further, the cycloalkane fraction may be reused as a reaction raw material in the oxidation reaction system without purification, but it is also possible to separate impurities into high-purity cycloalkane and reuse it as a reaction raw material. Good.
【0066】[ 不純物分離工程(酸成分の誘導体を分離
する工程)(B3)]第1の蒸留塔5により低沸点成分
を分離した混合物は、酸化反応において副生した高沸点
の酸成分(例えば、カルボン酸など)の誘導体(例え
ば、エステルなど)などを含有する場合がある。これら
不純物を分離するため、低沸点成分が分離された反応混
合物を不純物分離工程に供するのが好ましい。この操作
により、より高純度のシクロアルカノン、シクロアルカ
ノールを得ることができる。[Impurity Separation Step (Step of Separating Derivative of Acid Component) (B3)] The mixture obtained by separating the low-boiling components by the first distillation column 5 has a high-boiling acid component (for example, , Carboxylic acid, etc.) (eg, esters, etc.). In order to separate these impurities, it is preferable to subject the reaction mixture from which low-boiling components have been separated to an impurity separation step. By this operation, higher purity cycloalkanone and cycloalkanol can be obtained.
【0067】図1において、低沸点成分が分離された反
応混合物は、加水分解塔7に供給されて加水分解処理さ
れ、この処理液は、中和及び/又はけん化塔8におい
て、混合物中の水を還流させながら、アルカリ(又はそ
の塩)を用いて中和及び/又はけん化している。なお、
加水分解塔7の水相は、高沸点不純物(触媒成分など)
を含む場合があるため、触媒回収装置11に供給され、
中和及び/又はけん化塔8の有機相(不純物が除去され
た反応混合物)は、分液器(デカンター8a)により水
分を分離した後、高沸点成分分離工程に供される。In FIG. 1, the reaction mixture from which the low-boiling components have been separated is supplied to a hydrolysis column 7 where it is subjected to a hydrolysis treatment, and the treated liquid is passed through a neutralization and / or saponification column 8 to remove the water contained in the mixture. Is refluxed and neutralized and / or saponified with an alkali (or a salt thereof). In addition,
The aqueous phase of the hydrolysis tower 7 contains high-boiling impurities (such as catalyst components).
Is supplied to the catalyst recovery device 11 because
The organic phase of the neutralization and / or saponification tower 8 (the reaction mixture from which impurities have been removed) is subjected to a high-boiling-point component separation step after separating water with a liquid separator (decanter 8a).
【0068】なお、加水分解や中和及び/又はけん化に
よる不純物の除去は、蒸留などにより行ってもよく、反
応蒸留により行ってもよい。また、水、アルカリ又はそ
の塩などを使用して、蒸発、抽出、抽出蒸留、中和、け
ん化などにより行うことができる。より効率的に不純物
を除去するためには、これらの操作を組合わせて行うの
が有利である。蒸発、抽出、抽出蒸留、中和、けん化の
方法は、水、アルカリ又はその塩を用いて、連続式、回
分式、又は半回分式で行ってもよい。さらに、1又は複
数の分離工程で行ってもよい。The removal of impurities by hydrolysis, neutralization and / or saponification may be performed by distillation or the like, or may be performed by reactive distillation. Further, it can be carried out by evaporation, extraction, extractive distillation, neutralization, saponification or the like using water, alkali or a salt thereof. In order to remove impurities more efficiently, it is advantageous to perform these operations in combination. The methods of evaporation, extraction, extractive distillation, neutralization, and saponification may be performed in a continuous, batch, or semi-batch manner using water, an alkali or a salt thereof. Further, it may be performed in one or more separation steps.
【0069】この工程でのけん化温度は、50〜200
℃、好ましくは80〜150℃程度である。圧力は0.
001〜20atm、0.1〜15atm程度ある。ア
ルカリ又は塩としては、特に制限されないが、例えば、
アルカリ金属(リチウム、ナトリウム、カリウムなど)
又はアルカリ土類金属(マグネシウム、カルシウム)の
水酸化物又は塩、例えば、アルカリ金属水酸化物(例え
ば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ムなど)、アルカリ金属炭酸水素塩(例えば、炭酸水素
リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムな
ど)、アルカリ金属炭酸塩(炭酸リチウム、炭酸ナトリ
ウム、炭酸カリウムなど)、アルカリ土類金属水酸化物
(水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなど)、アル
カリ土類金属炭酸塩(炭酸マグネシウム、炭酸カルシウ
ムなど)などが挙げられる。また、必要であれば、アン
モニア又は有機塩基(アミン類など)を用いてもよい。
好ましいアルカリは、アルカリ金属水酸化物(水酸化リ
チウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)であ
る。The saponification temperature in this step is 50 to 200
° C, preferably about 80 to 150 ° C. The pressure is 0.
001 to 20 atm and 0.1 to 15 atm. The alkali or salt is not particularly limited, for example,
Alkali metals (lithium, sodium, potassium, etc.)
Or hydroxides or salts of alkaline earth metals (magnesium, calcium), such as alkali metal hydroxides (eg, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.), alkali metal bicarbonates (eg, carbonic acid) Lithium hydrogen, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, etc.), alkali metal carbonates (lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, etc.), alkaline earth metal hydroxides (magnesium hydroxide, calcium hydroxide, etc.), alkaline earths Metal carbonates (magnesium carbonate, calcium carbonate, etc.) and the like. If necessary, ammonia or an organic base (such as amines) may be used.
Preferred alkalis are alkali metal hydroxides (lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.).
【0070】アルカリ水溶液(又はスラリー)として
は、通常、pHが7以上(好ましくは7〜10)程度の
水溶液を用いることができる。アルカリ水溶液(又はス
ラリー)の濃度は、幅広い範囲から選択できるが、通
常、操作性がよい範囲から選択でき、例えば、1〜90
重量%程度、好ましくは5〜60重量%、さらに好まし
くは10〜30重量%程度である。As the alkaline aqueous solution (or slurry), an aqueous solution having a pH of about 7 or more (preferably 7 to 10) can be used. The concentration of the alkaline aqueous solution (or slurry) can be selected from a wide range, but usually, can be selected from a range having good operability.
%, Preferably about 5 to 60% by weight, more preferably about 10 to 30% by weight.
【0071】[ 高沸点成分の分離工程(シクロアルカノ
ンの分離工程)(C2)]低沸点成分および不純物が除
去された反応混合物には、シクロアルカノン及びシクロ
アルカノールが含まれ、副生物、触媒(助触媒を含む)
などの高沸点不純物が残存する場合がある。そのため、
反応混合物を、高沸点成分の分離工程(蒸留塔9、10
による分離工程)に供し、シクロアルカノンとシクロア
ルカノールとをそれぞれ分離するとともに、高沸点不純
物(副生物、酸化触媒、共酸化剤など)も分離してい
る。[Step of Separating High Boiling Component (Cycloalkanone Separating Step) (C2)] The reaction mixture from which the low boiling component and impurities have been removed contains cycloalkanone and cycloalkanol, (Including co-catalyst)
And other high boiling point impurities may remain. for that reason,
The reaction mixture is subjected to a high boiling point component separation step (distillation towers 9, 10).
To separate cycloalkanone and cycloalkanol, and also to separate high-boiling impurities (by-products, oxidation catalysts, co-oxidants, etc.).
【0072】すなわち、図1において、高沸点成分の分
離は、第1の蒸留塔9の塔底からの留出液を第2の蒸留
塔10に供給し、塔頂からシクロアルカノン、塔底から
高沸点不純物を留出させている。また、蒸留塔10にお
いて、シクロアルカノールをサイドカット(例えば、段
数のうち、下から10〜80%の高さの段から)により
分離している。この例では、蒸留塔10で分離されたシ
クロアルカノールを、前記反応装置2の反応系にリサイ
クルして、シクロアルカノールをシクロアルカノンに変
換している。そのため、脱水素工程を経ることなく、効
率よくシクロアルカノンを生成できる。なお、第1の蒸
留塔9の塔頂からは、けん化工程の有機相に含まれてい
る低沸点不純物が留出する。That is, in FIG. 1, the high-boiling components were separated by feeding the distillate from the bottom of the first distillation column 9 to the second distillation column 10, and adding cycloalkanone and column bottom from the top of the column. From the high boiling point impurities. In the distillation column 10, the cycloalkanol is separated by side cutting (for example, from the bottom of the number of stages, from 10 to 80% of the height). In this example, the cycloalkanol separated in the distillation column 10 is recycled to the reaction system of the reactor 2 to convert the cycloalkanol to cycloalkanone. Therefore, cycloalkanone can be efficiently produced without going through the dehydrogenation step. From the top of the first distillation column 9, low boiling impurities contained in the organic phase in the saponification step are distilled off.
【0073】第1の蒸留塔9を利用すると、上記のよう
に、反応混合物に前記不純物除去工程で、抽出、加水分
解、けん化又は中和処理された処理物(中沸点不純物)
が残存する場合、シクロアルカノンとシクロアルカノー
ルとの分離に先立って、蒸留操作により中沸点不純物を
除去できる。蒸留塔(回収塔)の段数は、例えば、5〜
80段、好ましくは20〜60段程度であってもよい。
蒸留操作は、シクロアルカノンの種類に応じて、塔頂温
度5〜200℃(好ましくは40〜120℃)程度、塔
底温度50〜250℃(好ましくは70〜150℃)程
度、圧力1mmHg〜20atm(好ましくは100m
mHg〜5atm)程度であってもよく、慣用の方法、
例えば、適当な還流比(例えば、0.1〜50、好まし
くは1〜20程度)で留出分を還流させながら行うこと
ができる。When the first distillation column 9 is used, as described above, the reaction mixture is subjected to extraction, hydrolysis, saponification or neutralization treatment (medium boiling point impurities) in the impurity removal step.
If remains, the medium boiling impurities can be removed by distillation prior to separation of the cycloalkanone and the cycloalkanol. The number of stages of the distillation column (recovery column) is, for example, 5 to 5.
The number of stages may be 80, preferably around 20 to 60.
According to the type of cycloalkanone, the distillation operation is performed at a tower top temperature of about 5 to 200 ° C. (preferably 40 to 120 ° C.), a tower bottom temperature of about 50 to 250 ° C. (preferably 70 to 150 ° C.), and a pressure of 1 mmHg to 1 mm. 20atm (preferably 100m
mHg to 5 atm), a conventional method,
For example, it can be carried out while refluxing the distillate at an appropriate reflux ratio (for example, about 0.1 to 50, preferably about 1 to 20).
【0074】蒸留塔10の塔底から分離した高沸点不純
物は、そのまま焼却処理してもよいが、共酸化剤(例え
ば、コバルトなどの遷移金属)を含む場合、触媒回収装
置11に供給し、それらを分離し、触媒酸化反応系へ再
使用してもよい。The high-boiling impurities separated from the bottom of the distillation column 10 may be incinerated as they are, but when they contain a co-oxidizing agent (for example, a transition metal such as cobalt), they are supplied to the catalyst recovery unit 11. They may be separated and reused in the catalytic oxidation reaction system.
【0075】なお、高沸点成分の分離は、前記蒸留手段
に限らず、慣用の分離手段、例えば、濃縮、蒸留、蒸
発、抽出などの分離手段又はこれらを組合わせた分離手
段が採用できる。好ましい分離手段は、少なくとも蒸留
手段を含む。また、蒸留塔9の塔頂から中沸点不純物を
留出させ、塔底からシクロアルカノールを留出させると
ともに、シクロアルカノンをサイドカットにより分離す
ることができる。The separation of the high-boiling components is not limited to the above-mentioned distillation means, and any conventional separation means, for example, separation means such as concentration, distillation, evaporation, extraction or a combination thereof can be employed. Preferred separation means include at least distillation means. In addition, the medium boiling impurities can be distilled off from the top of the distillation column 9 and the cycloalkanol can be distilled off from the bottom of the column, and the cycloalkanone can be separated by side cutting.
【0076】さらに、高沸点成分の分離は、1又は複数
の蒸留又は分離工程で行ってもよい。高純度のシクロア
ルカン及びシクロアルカノールを得るために、高沸点不
純物及び中沸点不純物の分離を組合わせて行うのが有利
である。Further, the separation of the high boiling components may be carried out in one or more distillation or separation steps. In order to obtain high purity cycloalkanes and cycloalkanols, it is advantageous to carry out a combination of the separation of high- and medium-boiling impurities.
【0077】[ リサイクル工程]本発明では、蒸留塔1
0で分離されたシクロアルカノールを、前記反応装置2
の反応系にリサイクルし、シクロアルカノールをシクロ
アルカノンに変換している。そのため、脱水素工程を経
ることなく、リサイクルという簡単な操作で、シクロア
ルカノンを高い効率で生成させることができる。[Recycling Step] In the present invention, the distillation column 1
The cycloalkanol separated in the reaction apparatus 2
To convert cycloalkanol to cycloalkanone. Therefore, cycloalkanone can be generated with high efficiency by a simple operation of recycling without going through a dehydrogenation step.
【0078】[ 触媒再生工程]反応混合物中の触媒成分
は、前記触媒分離工程(B1)、不純物除去工程(B1
及びB2)及び高沸点成分分離工程(C2)により分離
される。分離された酸化触媒は、触媒再生装置13に供
給され、再生できる。反応により変質又は活性が低下し
た酸化触媒の再生は、変質した酸化触媒が、主に、イミ
ド化合物に対応する多価カルボン酸又はその酸無水物
(例えば、フタル酸イミド、無水フタル酸など)で構成
されていることに着目して、ヒドロキシルアミンで処理
又は反応させることにより酸化触媒を再生できる。ヒド
ロキシルアミンは、前記ヒドロキシルアミン製造工程で
製造したヒドロキシルアミンを使用してもよい。また、
再生反応は、生成するアンモニアなどを除去しながら行
う反応蒸留により行ってもよい。[Catalyst Regeneration Step] The catalyst component in the reaction mixture is subjected to the catalyst separation step (B1) and the impurity removal step (B1).
And B2) and a high boiling point component separation step (C2). The separated oxidation catalyst is supplied to the catalyst regeneration device 13 and can be regenerated. The regeneration of the oxidation catalyst whose quality or activity has been reduced by the reaction is mainly based on the fact that the deteriorated oxidation catalyst is mainly composed of a polycarboxylic acid or an acid anhydride corresponding to the imide compound (for example, phthalic imide, phthalic anhydride, etc.). The oxidation catalyst can be regenerated by treating or reacting with hydroxylamine, noting that it is constituted. As the hydroxylamine, the hydroxylamine produced in the above-mentioned hydroxylamine production step may be used. Also,
The regeneration reaction may be performed by reactive distillation performed while removing generated ammonia and the like.
【0079】反応は、前記酸化触媒製造工程と同様に、
回分式、半回分式、連続式により慣用の方法で行うこと
ができる。反応装置は、前記と同様の装置が使用でき、
それら装置は一槽又は二槽以上使用してもよい。また、
反応装置は、慣用の装置が使用でき、これらの装置は、
前記触媒製造工程で使用した装置をそのまま使用しても
よい。The reaction is carried out in the same manner as in the oxidation catalyst production step.
Batch, semi-batch, and continuous methods can be used in a conventional manner. As the reaction device, the same device as described above can be used,
These devices may be used in one or more tanks. Also,
Conventional reactors can be used for these reactors.
The apparatus used in the catalyst production step may be used as it is.
【0080】得られた酸化触媒(N−ヒドロキシフタル
イミドなど)は、そのまま触媒として触媒溶液調製工程
に使用してもよい。共酸化剤は、前記のように金属成分
を回収して、そのまま触媒として触媒溶液調製工程に使
用してもよい。The obtained oxidation catalyst (such as N-hydroxyphthalimide) may be used as it is as a catalyst in a catalyst solution preparation step. The co-oxidizing agent may recover the metal component as described above, and may be used as it is as a catalyst in the catalyst solution preparation step.
【0081】図2は、本発明の他の例を示すフロー図で
ある。この例のプロセスは、反応により変質又は活性が
低下した触媒を再生するための触媒再生プロセスを除い
て、前記図1に示すプロセスと基本的に共通している。
すなわち、濾過装置などの触媒分離装置3などにより反
応混合物から分離された触媒成分は触媒再生装置13に
供給される。この触媒再生装置13では、活性が低下又
は変質した触媒成分(イミド化合物に対応する多価カル
ボン酸又はその酸無水物(例えば、フタル酸イミド、無
水フタル酸など))をヒドロキシルアミンで処理又は反
応させることにより再生している。再生反応は、酸素又
は空気を供給するとともに、生成するアンモニアなどを
除去しながら行われる。FIG. 2 is a flowchart showing another example of the present invention. The process of this example is basically the same as the process shown in FIG. 1 except for a catalyst regeneration process for regenerating a catalyst whose quality has been reduced or its activity has been reduced by the reaction.
That is, the catalyst component separated from the reaction mixture by the catalyst separation device 3 such as a filtration device is supplied to the catalyst regeneration device 13. In the catalyst regenerating apparatus 13, a catalyst component whose activity has been reduced or altered (a polycarboxylic acid corresponding to the imide compound or an acid anhydride thereof (for example, phthalic imide, phthalic anhydride, etc.)) is treated or reacted with hydroxylamine. It is playing by letting it. The regeneration reaction is performed while supplying oxygen or air and removing generated ammonia and the like.
【0082】前記ヒドロキシルアミンは、次のようにし
て得ることができる。すなわち、アンモニア酸化器14
においてアンモニア(前記触媒再生装置13から生成す
るアンモニアであってもよい)を分子状酸素により酸化
し、窒素酸化物NOxを生成させる。この酸化反応での
触媒としては、白金系触媒が一般に使用される。生成し
た窒素酸化物NOxは、回収塔15で回収される。NO
xの回収は、抽出溶媒(例えば、水など)による抽出操
作、晶析操作、蒸留操作などを利用して行うことができ
る。反応器16において、回収された窒素酸化物NOx
を水素添加することによりヒドロキシルアミンを製造で
きる。このようにして得られたヒドロキシルアミンは、
前記触媒再生装置13に供給される。The hydroxylamine can be obtained as follows. That is, the ammonia oxidizer 14
In this step, ammonia (which may be ammonia generated from the catalyst regeneration device 13) is oxidized by molecular oxygen to generate nitrogen oxide NOx. As a catalyst for this oxidation reaction, a platinum-based catalyst is generally used. The generated nitrogen oxides NOx are recovered in the recovery tower 15. NO
The recovery of x can be performed using an extraction operation with an extraction solvent (eg, water), a crystallization operation, a distillation operation, and the like. In the reactor 16, the recovered nitrogen oxides NOx
Can be used to produce hydroxylamine. The hydroxylamine thus obtained is
It is supplied to the catalyst regeneration device 13.
【0083】前記触媒再生装置13で再生された触媒
(イミド化合物)は、濾過装置などの分離器17により
分離され、必要によりシクロアルカンなどと混合してタ
ンク18に貯留される。このタンク18内の触媒は、使
用に際して脱水塔19に供給され、脱水された後、前記
触媒調製のための混合槽1へ供給される。一方、前記分
離器17で分離された非触媒成分は、蒸留塔20に供給
され、塔頂からの留出分(低沸点成分)は、前記低沸点
成分の分離工程に供することができる。 [ 溶媒除去又は回収工程]本発明の酸化反応に溶媒を使
用する場合、溶媒を、その沸点に応じて、適当な工程
(例えば、前記低沸点又は高沸点成分分離工程)で分
離、回収してもよく、、溶媒回収装置をさらに付加して
溶媒を分離、回収してもよい。分離した溶媒は、反応系
にリサイクルしてもよく、前記触媒溶液の調製溶媒に使
用してもよい。The catalyst (imide compound) regenerated by the catalyst regenerating device 13 is separated by a separator 17 such as a filtering device, mixed with cycloalkane or the like, if necessary, and stored in a tank 18. The catalyst in the tank 18 is supplied to a dehydration tower 19 when used, dehydrated, and then supplied to the mixing tank 1 for preparing the catalyst. On the other hand, the non-catalyst component separated in the separator 17 is supplied to the distillation column 20, and the distillate (low-boiling component) from the top of the column can be subjected to the step of separating the low-boiling component. [Solvent removal or recovery step] When a solvent is used in the oxidation reaction of the present invention, the solvent is separated and recovered in an appropriate step (for example, the low boiling point or high boiling point component separation step) according to its boiling point. Alternatively, a solvent recovery device may be further added to separate and recover the solvent. The separated solvent may be recycled to the reaction system or used as a solvent for preparing the catalyst solution.
【0084】図3は本発明のさらに他の例を示すフロー
図である。この例では、シクロアルカンなどの低沸点留
出分よりも高い沸点を有する溶媒(例えば、酢酸など)
を用いた方法において、溶媒を分離回収するためのプロ
セスが示されている。FIG. 3 is a flowchart showing still another example of the present invention. In this example, a solvent having a higher boiling point than a low boiling distillate, such as cycloalkane (eg, acetic acid)
, A process for separating and recovering a solvent is shown.
【0085】すなわち、反応装置2からの反応混合物
は、蒸発器21に供給され、この蒸発器21の塔頂から
の低沸点留出分は、前記と同様の低沸点成分の分離工程
に供給される。一方、蒸発器21の塔底から留出する留
出分(触媒成分、高沸点成分、溶媒など)は脱溶媒塔2
2に供給され、脱溶媒塔22の塔底からの留出分は、触
媒分離装置3に供給され、分離装置3で分離された触媒
成分は前記と同様な触媒再生装置13に供給される。触
媒分離装置13により触媒成分が分離された高沸点成分
は、前記酸成分分離工程に供することなく、加水分解塔
7およびけん化塔8を経て、上記と同様の高沸点成分の
分離工程に供給されている。That is, the reaction mixture from the reactor 2 is supplied to the evaporator 21, and the low-boiling distillate from the top of the evaporator 21 is supplied to the same low-boiling component separation step as described above. You. On the other hand, the distillate (catalyst component, high-boiling component, solvent, etc.) distilled from the bottom of the evaporator 21 is removed from the desolvation column 2
2 and the distillate from the bottom of the desolvation tower 22 is supplied to the catalyst separation device 3, and the catalyst component separated by the separation device 3 is supplied to the same catalyst regeneration device 13 as described above. The high-boiling component from which the catalyst component has been separated by the catalyst separating device 13 is supplied to the same high-boiling component separation process as described above through the hydrolysis column 7 and the saponification column 8 without being subjected to the acid component separation process. ing.
【0086】一方、脱溶媒塔22の塔頂からの留出分
は、溶媒として反応系にリサイクルされるとともに、混
合タンク23において、前記触媒再生装置13で再生さ
れた触媒、前記低沸点成分の分離工程における第1の蒸
留塔5の塔底からの留出分と混合され、混合タンク23
の混合液は、触媒成分を回収及び脱水するための蒸留塔
24に供給される。この蒸留塔24の塔頂からの留出分
は、前記低沸点成分の分離工程に供され、蒸留塔24の
塔底からの留出分は、前記触媒溶液を調製するための混
合槽に供給される。On the other hand, the distillate from the top of the desolvation tower 22 is recycled to the reaction system as a solvent, and the mixture recovered in the catalyst tank 13 in the catalyst regeneration unit 13 and the low boiling point component It is mixed with the distillate from the bottom of the first distillation column 5 in the separation step,
Is supplied to a distillation column 24 for recovering and dehydrating the catalyst component. The distillate from the top of the distillation column 24 is supplied to the low-boiling component separation step, and the distillate from the bottom of the distillation column 24 is supplied to a mixing tank for preparing the catalyst solution. Is done.
【0087】なお、溶媒として、シクロアルカンなどの
低沸点成分と同等又は低い沸点を有する溶媒を用いる場
合には、低沸点成分の分離工程(例えば、第1の蒸留塔
など)で溶媒を回収し、反応溶媒としてリサイクルする
ことができる。また、シクロアルカノン及びシクロアル
カノールより高い沸点を有する溶媒を用いる場合には、
シクロアルカノン及びシクロアルカノールを分離した
後、溶媒を含む成分を酸化工程や触媒溶液調製工程に供
してもよい。When a solvent having a boiling point equal to or lower than that of a low-boiling component such as cycloalkane is used as the solvent, the solvent is recovered in a step of separating the low-boiling component (for example, a first distillation column). It can be recycled as a reaction solvent. When using a solvent having a higher boiling point than cycloalkanone and cycloalkanol,
After separating cycloalkanone and cycloalkanol, the component containing the solvent may be subjected to an oxidation step or a catalyst solution preparation step.
【0088】本発明において、酸化反応装置2の反応混
合物は、触媒分離工程に供することなく、シクロアルカ
ンを含む低沸点成分と、シクロアルカノン及びシクロル
カノールを含む高沸点成分とに分離してもよい。In the present invention, the reaction mixture of the oxidation reactor 2 can be separated into a low-boiling component containing cycloalkane and a high-boiling component containing cycloalkanone and cyclolucanol without being subjected to the catalyst separation step. Good.
【0089】図4は本発明の別の例を示すフロー図であ
る。この例では、酸化反応装置2の反応混合物は、低沸
点成分と高沸点成分とに分離するため、蒸留塔32に供
給される。この蒸留塔32の塔頂からの低沸点留分は、
前記と同様にシクロアルカンと低沸点不純物とを分離す
るため、第1の蒸留塔5及び第2の蒸留塔6に供給さ
れ、低沸点の分離工程(C1)に供される。FIG. 4 is a flowchart showing another example of the present invention. In this example, the reaction mixture of the oxidation reactor 2 is supplied to the distillation column 32 to separate into a low-boiling component and a high-boiling component. The low-boiling fraction from the top of the distillation column 32 is
In order to separate the cycloalkane from the low-boiling impurities in the same manner as described above, the cycloalkane is supplied to the first distillation column 5 and the second distillation column 6 and subjected to the low-boiling-point separation step (C1).
【0090】一方、蒸留塔32の塔底からの高沸点留分
(触媒成分、高沸点成分など)は、必要により反応混合
物を冷却して、1又は複数の濾過装置33を用いて濾過
し、析出する触媒を濾別している。触媒成分を分離した
反応混合物は、高沸点成分と高沸点不純物とを分離する
ため、蒸留塔39に供給される。この蒸留塔39の塔頂
からの留出分は、蒸留塔40に供給され、前記と同様に
シクロアルカノンとシクロアルカノールとを分離するた
めの高沸点成分の分離工程(C2)に供され、シクロア
ルカノールは反応装置2へリサイクルされる。また、蒸
留塔39の塔底からの高沸点不純物は、触媒と高沸点酸
成分又はその誘導体を含んでいる。そのため、この例で
は、蒸留塔39の塔底からの高沸点留出分は、触媒回収
装置41に供給される。なお、高沸点不純物は、前記の
ように触媒、酸成分又はその誘導体の分離工程に供し、
各成分を分離してもよい。On the other hand, the high-boiling fraction (catalyst component, high-boiling component, etc.) from the bottom of the distillation column 32 is cooled, if necessary, by filtering the reaction mixture using one or a plurality of filtration devices 33. The precipitated catalyst is filtered off. The reaction mixture from which the catalyst component has been separated is supplied to a distillation column 39 in order to separate high-boiling components and high-boiling impurities. The distillate from the top of the distillation column 39 is supplied to the distillation column 40 and subjected to a high-boiling-point component separation step (C2) for separating cycloalkanone and cycloalkanol in the same manner as described above. The cycloalkanol is recycled to the reactor 2. The high-boiling impurities from the bottom of the distillation column 39 include a catalyst and a high-boiling acid component or a derivative thereof. Therefore, in this example, the high-boiling distillate from the bottom of the distillation column 39 is supplied to the catalyst recovery device 41. The high-boiling impurities are subjected to a catalyst, an acid component or a derivative thereof separation step as described above,
Each component may be separated.
【0091】なお、本発明において、前記触媒製造工
程、ヒドロキシルアミン製造工程、触媒溶液調製工程、
触媒分離工程、不純物分離工程、低沸点成分の分離工
程、触媒再生工程、溶媒除去又は回収工程などは、必ず
しも行う必要はないが、シクロアルカノンを高効率で得
るためには、酸化工程、高沸点成分の分離工程及びリサ
イクル工程に加えて、低沸点成分の分離工程、および不
純物分離工程を組み合わせて行うのが有利であり、触媒
溶液調製工程を使用すると、安定してシクロアルカノン
を得ることができる。In the present invention, the catalyst production step, hydroxylamine production step, catalyst solution preparation step,
The catalyst separation step, the impurity separation step, the separation step of low-boiling components, the catalyst regeneration step, the solvent removal or recovery step, etc. are not necessarily performed, but in order to obtain cycloalkanone with high efficiency, the oxidation step, In addition to the boiling component separation step and the recycling step, it is advantageous to carry out the combination of the low boiling point component separation step and the impurity separation step. Can be.
【0092】また、各工程の順序は、特に制限されず、
前記の方法と異なっていてもよい。例えば、反応混合物
から低沸点成分を分離した後、低沸点成分が分離された
反応混合物から触媒、酸成分又はその誘導体と高沸点成
分とを分離し、高沸点成分からシクロアルカノンと、シ
クロアルカノールとを分離してもよく、反応混合物から
触媒、酸成分又はその誘導体を分離し、これら不純物が
分離された反応混合物から低沸点成分と高沸点成分とを
分離してもよい。さらに、触媒、副生する酸成分又はそ
の誘導体の分離操作は個別に行う必要はなく、1つの工
程で行ってもよい。The order of each step is not particularly limited.
It may be different from the above method. For example, after separating the low-boiling component from the reaction mixture, the catalyst, the acid component or its derivative and the high-boiling component are separated from the reaction mixture from which the low-boiling component has been separated, and the cycloalkanone and the cycloalkanol are separated from the high-boiling component. And a catalyst, an acid component or a derivative thereof may be separated from the reaction mixture, and a low-boiling component and a high-boiling component may be separated from the reaction mixture from which these impurities have been separated. Furthermore, the operation of separating the catalyst, by-produced acid component or its derivative does not need to be performed individually, and may be performed in one step.
【0093】なお、酸化反応、加水分解やけん化工程に
おいて、反応装置としては、慣用の装置が使用でき、装
置の形状は球形、円形などであってもよい。反応装置内
部には、特別な装置を必要としないが、ドラフトのよう
な内部の混合を制御するような装置や、多孔板のような
内部を多室に分割するような装置を備えていてもよい。
また、攪拌効率を高めるために、攪拌羽根のような機械
的攪拌装置を有していてもよい。反応には、1又は複数
の反応槽を用いてもよい。さらに、蒸留塔及び抽出蒸留
塔としては、タナ段塔、多孔板塔、充填塔(規則充填
塔、不規則充填塔)、泡鐘塔、バルブ塔などが使用でき
る。抽出装置としては、慣用の装置、例えば、ミキサー
セトラー、多孔板塔、スプレー塔、充填塔、リング&プ
レート塔、回転円板抽出塔、カールカラムなどが例示で
きる。蒸発器としては、慣用の装置、例えば、自然循環
式、水平管型蒸発器、自然循環式垂直短管型蒸発器、水
平管下降膜型蒸発器、垂直長管下降膜型蒸発器、強制循
環式水平管型蒸発器、強制循環式垂直管型蒸発器、攪拌
膜型蒸発器などが例示できる。これらの装置は、1又は
複数で使用してもよく、単独で又は二種以上組合わせて
使用してもよい。In the oxidation, hydrolysis and saponification steps, a conventional apparatus can be used as the reaction apparatus, and the apparatus may have a spherical or circular shape. Although no special equipment is required inside the reactor, equipment that controls mixing inside such as a draft or equipment that divides the interior into multiple chambers such as a perforated plate may be provided. Good.
Further, in order to increase the stirring efficiency, a mechanical stirring device such as a stirring blade may be provided. One or more reaction vessels may be used for the reaction. Further, as the distillation column and the extractive distillation column, a tana plate column, a perforated plate column, a packed column (regular packed column, irregular packed column), a bubble column, a valve column and the like can be used. Examples of the extraction apparatus include a conventional apparatus such as a mixer settler, a perforated plate tower, a spray tower, a packed tower, a ring & plate tower, a rotating disk extraction tower, and a curl column. As the evaporator, a conventional device, for example, a natural circulation type, a horizontal tube type evaporator, a natural circulation type vertical short tube type evaporator, a horizontal tube falling film evaporator, a vertical long tube falling film evaporator, forced circulation Examples include a horizontal tube evaporator, a forced circulation vertical tube evaporator, and a stirred film evaporator. These devices may be used alone or in combination, or may be used alone or in combination of two or more.
【0094】[0094]
【発明の効果】本発明では、シクロアルカンの酸化反応
により副生するシクロアルカノールを、酸化反応系にリ
サイクルさせることにより、脱水素工程を経ることな
く、高効率でシクロアルカノンを得ることができる。さ
らに、分離(蒸留)装置を使用することにより、シクロ
ヘキサノールを分離でき、シクロアルカノンに有効に変
換できるAccording to the present invention, cycloalkanone, which is a by-product of the cycloalkane oxidation reaction, is recycled to the oxidation reaction system, whereby cycloalkanone can be obtained with high efficiency without dehydrogenation. . Furthermore, by using a separation (distillation) device, cyclohexanol can be separated and effectively converted to cycloalkanone.
【0095】[0095]
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。The present invention will be described below in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【0096】実施例1 (1)触媒溶液調製工程 シクロヘキサン10000g/H、N−ヒドロキシフタ
ルイミド10g/H、コバルトアセトナート64g/H
の割合で触媒溶液を調製した。 (2)酸化工程 触媒溶液の割合、シクロヘキサン840g/H、空気
1.3Nm3 /Hの供給速度で反応装置2へ供給し、1
60℃、40atm、滞留時間2時間で、反応させたと
ころ、シクロヘキサンの転化率11%で、シクロヘキサ
ノンが選択率40%、シクロヘキサノールが選択率49
%で得られた。 (3)触媒分離工程 反応粗液を、20℃まで冷却し、濾過にて触媒を分離
し、分離した触媒は焼却処理し、コバルトを回収して反
応系へリサイクルし、再使用した。抽出塔4において、
濾液はリング&プレートを用いて、20℃、水による抽
出工程に供し、高沸酸などを抽出した。 (4)低沸点成分分離工程 有機相は、30段の多孔板塔5にて、水とシクロヘキサ
ンとの共沸によりシクロヘキサン/シクロヘキサノール
(KAオイル)及び高沸点成分とを分離させ、留出液は
デカンターにて水相とシクロヘキサン相に分離し、水を
除去した。シクロヘキサン相は30段の多孔板塔6に
て、低沸点成分を分離し、缶出から得たシクロヘキサン
は反応系へリサイクルし、再使用した。 (5)不純物除去工程 KAオイル及び高沸点成分液は、上記で得られた高沸酸
の酸性水溶液により、30段の多孔板塔7を用いて、高
沸点のエステルを加水分解させ、高沸酸の一部を分離
し、焼却処理した。留出液は、さらに5重量%の水酸化
ナトリウム水溶液及び5重量%炭酸ナトリウム水溶液を
1:1で混合した液にて、40段の多孔板塔8を用い
て、高沸点の酸および高沸点のエステルをけん化又は中
和し、除去した。留出液は、デンカンターにて水相とK
Aオイル相に分離し、水は還流させた。 (6)高沸点成分分離工程 KAオイル相は、20段の泡鐘塔9を用いて、中沸点成
分を分離した。KAオイルおよび高沸点成分は、60段
の多孔板塔10を用いて、製品シクロヘキサンを採取し
た。この方法での精製効率は90%、製品純度は99%
であた。 (7)リサイクル工程 また、上から50段目からシクロヘキサノールを採取
し、反応系へリサイクルしたところ、98%収率でシク
ロヘキサノンを容易に変換させることができた。脱水素
反応器を用いることなく、多孔板塔10の塔底からの高
沸点成分は、焼却処理した。Example 1 (1) Catalyst solution preparation step Cyclohexane 10000 g / H, N-hydroxyphthalimide 10 g / H, cobalt acetonate 64 g / H
Of the catalyst solution. (2) Oxidation Step The ratio of the catalyst solution, cyclohexane is 840 g / H, air is supplied to the reactor 2 at a supply rate of 1.3 Nm 3 / H, and
The reaction was carried out at 60 ° C., 40 atm and a residence time of 2 hours. The conversion of cyclohexane was 11%, the selectivity of cyclohexanone was 40%, and the selectivity of cyclohexanol was 49%.
%. (3) Catalyst Separation Step The crude reaction solution was cooled to 20 ° C., the catalyst was separated by filtration, the separated catalyst was incinerated, cobalt was recovered, recycled to the reaction system, and reused. In the extraction tower 4,
The filtrate was subjected to an extraction step with water at 20 ° C. using a ring and plate to extract high boiling acid and the like. (4) Low-boiling point component separation step The organic phase is separated into cyclohexane / cyclohexanol (KA oil) and high-boiling point components by azeotropic distillation of water and cyclohexane in a perforated plate tower 5 having 30 stages, and a distillate Was separated into an aqueous phase and a cyclohexane phase by a decanter, and water was removed. The cyclohexane phase was separated into low boiling components in a 30-stage perforated plate tower 6, and the cyclohexane obtained from the bottom was recycled to the reaction system and reused. (5) Impurity removal step The KA oil and the high-boiling component liquid are hydrolyzed with the acidic aqueous solution of the high-boiling acid obtained above using a 30-stage perforated plate tower 7 to hydrolyze the high-boiling ester. Part of the acid was separated and incinerated. The distillate was a liquid obtained by further mixing a 5% by weight aqueous solution of sodium hydroxide and a 5% by weight aqueous solution of sodium carbonate at a ratio of 1: 1. Was saponified or neutralized and removed. The distillate is separated from the aqueous phase and K
The A oil phase was separated and the water was refluxed. (6) Separation Step of High Boiling Point Components The KA oil phase was separated from medium boiling point components using a 20-stage bubble bell tower 9. The cyclohexane product and the high-boiling components were collected from the product cyclohexane using a perforated plate tower 10 having 60 stages. Purification efficiency by this method is 90%, product purity is 99%
It was. (7) Recycling Step Further, cyclohexanol was collected from the 50th stage from the top and recycled to the reaction system. As a result, cyclohexanone could be easily converted with a 98% yield. The high boiling components from the bottom of the perforated plate tower 10 were incinerated without using a dehydrogenation reactor.
【0097】実施例2 (1)触媒溶液調製工程 シクロヘキサノン1000g/H、N−ヒドロキシフタ
ルイミド160g/H、コバルトアセトナート64g/
Hの割合で触媒液を調製した。 (2)酸化工程 触媒溶液割合、シクロヘキサン840g/H、空気1.
3Nm3 /Hの供給速度で反応装置22に供給し、16
0℃、40atmで滞留時間4時間で反応させたとこ
ろ、シクロヘキサンの転化率32%で、シクロヘキサノ
ンが選択率89%、シクロヘキサノールが選択率5%で
得られた。 (3)触媒分離工程 この反応粗液を20℃まで冷却し、濾過にて触媒を分離
した。抽出塔24において、濾液はリング&プレートを
用いて、20℃水にて抽出工程に供し、高沸酸などを抽
出した。 (4)低沸点分離工程 有機相は30段の多孔板塔25にて、水とシクロヘキサ
ンの共沸によりKAオイル及び高沸点成分と分離させ、
留出液はデカンターにて、水相とシクロヘキサン相に分
離した。シクロヘキサン相は30段の多孔板塔26に
て、低沸点成分を分離し、缶出から得たシクロヘキサン
は反応系へリサイクルし、再使用した。 (5)不純物除去工程 KAオイルおよび高沸点成分液は、上記で得られた高沸
酸の酸性水溶液により、30段の多孔板塔を用いて高沸
エステルを加水分解させ、高沸酸の一部を分離し、焼却
処理した。留出液は、さらに5重量%の水酸化ナトリウ
ム水溶液及び5重量%炭酸ナトリウム水溶液を1:1で
混合した液にて、40段の多孔板塔を用いて、高沸酸お
よび高沸エステルをけん化又は中和し、除去させた。留
出液はデカンターにて、水相とKAオイル相に分離し、
水は還流させた。 (6)高沸点分離工程 KAオイル相は、20段の泡鐘塔29を用いて、中沸点
成分を分離した。KAオイルおよび高沸点成分は、60
段の多孔板塔210を用いて、製品を採取した。この製
造方法での、精製収率は91%、製品純度は99%であ
った。 (7)リサイクル工程 また、上から50段目からシクロヘキサノールを採取
し、反応系へリサイクルしたところ、97%収率でシク
ロヘキサノンを容易に変換することができた。従来必要
であった脱水素反応器を省略できた。高沸点成分は、焼
却処理し、コバルトを回収して反応系へリサイクルし、
再使用した。 (8)触媒再生工程及び触媒原料製造工程 触媒は、ヒドロキシルアミンと30段の多孔板塔を用い
て、触媒を再生した。再生された触媒は、30段の多孔
板塔を用いて、水分を除去した後、反応系へリサイクル
し再使用した。また、触媒中のシクロヘキサンも反応系
へリサイクルし、再使用した。触媒再生および触媒製造
に用いられるヒドロキシルアミンは、触媒再生時に副生
されるアンモニアをチューブリアクターで白金触媒を用
いて、酸化反応を行い、NOx (NO2 、N2 O3 、N
2 O5 など)を生成し、前記低沸点成分分離工程で分離
した水を用いて、リング&プレートにて吸収し、水素添
加反応により、ヒドロキシルアミンを製造した。Example 2 (1) Catalyst solution preparation step Cyclohexanone 1000 g / H, N-hydroxyphthalimide 160 g / H, cobalt acetonate 64 g / H
A catalyst solution was prepared at a H ratio. (2) Oxidation step Catalyst solution ratio, cyclohexane 840 g / H, air 1.
It is fed to the reactor 22 at a feed rate of 3 Nm 3 / H,
The reaction was carried out at 0 ° C. and 40 atm with a residence time of 4 hours. As a result, a conversion of cyclohexane was 32%, a selectivity of cyclohexanone was 89%, and a selectivity of cyclohexanol was 5%. (3) Catalyst separation step The reaction crude liquid was cooled to 20 ° C, and the catalyst was separated by filtration. In the extraction tower 24, the filtrate was subjected to an extraction step at 20 ° C. water using a ring & plate to extract high boiling acid and the like. (4) Low-boiling point separation step The organic phase is separated from KA oil and high-boiling components by azeotropic distillation of water and cyclohexane in a perforated plate tower 25 having 30 stages.
The distillate was separated into an aqueous phase and a cyclohexane phase by a decanter. The cyclohexane phase was separated into low-boiling components in a 30-stage perforated plate tower 26, and the cyclohexane obtained from the bottom was recycled to the reaction system and reused. (5) Impurity removing step The KA oil and the high boiling component liquid are hydrolyzed with a high boiling acid aqueous solution using a 30-stage perforated plate tower with the high boiling acid aqueous solution obtained above to obtain a high boiling acid solution. The parts were separated and incinerated. The distillate was further mixed with a 5% by weight aqueous solution of sodium hydroxide and a 5% by weight aqueous solution of sodium carbonate at a ratio of 1: 1. Using a 40-stage perforated plate tower, high boiling acid and high boiling ester were removed. Saponified or neutralized and removed. The distillate is separated in a decanter into an aqueous phase and a KA oil phase,
Water was refluxed. (6) High Boiling Point Separation Step The KA oil phase was subjected to separation of a medium boiling component using a 20-stage bubble bell tower 29. KA oil and high boiling components are 60
The product was collected using the perforated plate tower 210 of the stage. In this production method, the purification yield was 91%, and the product purity was 99%. (7) Recycling Step In addition, cyclohexanol was collected from the 50th stage from the top and recycled to the reaction system. As a result, cyclohexanone could be easily converted with a 97% yield. The conventionally required dehydrogenation reactor can be omitted. High boiling components are incinerated, cobalt is recovered and recycled to the reaction system,
Used again. (8) Catalyst regeneration step and catalyst raw material production step The catalyst was regenerated using hydroxylamine and a 30-stage perforated plate tower. The water was removed from the regenerated catalyst using a 30-stage perforated plate tower, and then recycled to the reaction system and reused. Cyclohexane in the catalyst was also recycled to the reaction system and reused. Hydroxylamine used for catalyst regeneration and catalyst production oxidizes ammonia by-produced during catalyst regeneration using a platinum catalyst in a tube reactor to produce NO x (NO 2 , N 2 O 3 , N 2
2 O 5 ) was produced and absorbed by a ring & plate using water separated in the low boiling point component separation step, and hydroxylamine was produced by a hydrogenation reaction.
【0098】実施例3 (1)触媒溶液調製工程 酢酸10000g/H、N−ヒドロキシフタルイミド1
60g/H、コバルトアセトナート64g/Hの割合で
触媒液を調製した。 (2)酸化工程 触媒溶液割合とシクロヘキサン840g/H、空気1.
3Nm3 /Hの供給速度で反応装置32へ供給し、75
℃、40atmで滞留時間4時間で反応させたところ、
シクロヘキサンの転化率31%で、シクロヘキサノンが
選択率90%、シクロヘキサノールが選択率5%で得ら
れた。 (3)低沸点成分分離工程 この反応粗液を強制循環式蒸発器により、シクロヘキサ
ン、水などの低沸点成分と酢酸、KAオイル、触媒など
の高沸点成分に分離した。シクロヘキサン、水などの低
沸点成分から、30段の多孔板塔を用いて、水とシクロ
ヘキサンの共沸により分離させ、デカンターにて、水相
とシクロヘキサン相に分離した。シクロヘキサン相は3
0段の多孔板塔にて、低沸点成分を分離し、缶出から得
たシクロヘキサンは反応系へリサイクルし、再使用し
た。 (4)溶媒分離工程 酢酸、KAオイル、触媒などの高沸点成分から、30段
の多孔板塔を用いて、酢酸を分離させ、反応系へリサイ
クルし、再使用した。 (5)不純物除去工程 KAオイル、触媒などの高沸点成分は20℃まで冷却
し、濾過により触媒を分離した。濾液は酸性の水溶液に
より、30段の多孔段塔を用いて、高沸エステルを加水
分解させ、高沸酸の一部を分離し、焼却処理した。留出
液は、5重量%水酸化ナトリウム水溶液及び5重量%炭
酸ナトリウム水溶液1:1で混合した液にて、40段の
多孔板塔を用いて、高沸酸および高沸酸エステルをけん
化又は中和し、除去させた。 (6)高沸点分離工程 留出液はデカンターにて、水相とKAオイル相に分離
し、水は還流させた。KAオイル相は、20段の泡鐘塔
を用いて、中沸点成分を分離した。KAオイルおよび高
沸点成分は、60段の多孔板塔を用いて、製品を採取し
た。この製造方法での、精製収率は91%、製品純度は
99%であった。 (7)リサイクル工程 また、上から50段目からシクロヘキサノールを採取
し、反応系へリサイクルしたところ、97%収率でシク
ロヘキサノンを容易に変換することができた。従来必要
であった脱水素反応器を省略できた。高沸点成分は、焼
却処理し、コバルトを回収して反応系へリサイクルし、
再使用した。 (8)触媒再生工程 触媒は、ヒドロキシルアミンと30段の多孔板塔を用い
て、触媒を再生した。再生された触媒は、30段の多孔
板塔を用いて、水分を除去した後、反応系へリサイクル
し再使用した。また、触媒中のシクロヘキサンも反応系
へリサイクルし、再使用した。触媒再生および触媒製造
に用いられるヒドロキシルアミンは、触媒再生時に副生
されるアンモニアをチューブリアクターで白金触媒を用
いて、酸化反応を行い、NOx (NO2 、N2 O3 、N
2 O5 など)を生成し、水を用いて、リング&プレート
にて吸収し、水素添加反応により、ヒドロキシルアミン
を製造した。Example 3 (1) Catalyst solution preparation step Acetic acid 10,000 g / H, N-hydroxyphthalimide 1
A catalyst liquid was prepared at a rate of 60 g / H and 64 g / H of cobalt acetonate. (2) Oxidation Step Catalyst solution ratio, cyclohexane 840 g / H, air 1.
It is fed to the reactor 32 at a feed rate of 3 Nm 3 / H,
When the reaction was performed at 40 ° C. and a residence time of 4 hours,
At a conversion of cyclohexane of 31%, cyclohexanone was obtained at a selectivity of 90% and cyclohexanol was obtained at a selectivity of 5%. (3) Low-boiling-point component separation step The reaction crude liquid was separated into low-boiling components such as cyclohexane and water and high-boiling components such as acetic acid, KA oil and catalyst by a forced circulation evaporator. Water and cyclohexane were azeotropically separated from low boiling components such as cyclohexane and water using a 30-stage perforated plate tower, and separated into a water phase and a cyclohexane phase by a decanter. The cyclohexane phase is 3
The low-boiling components were separated in a zero-stage perforated plate tower, and the cyclohexane obtained from the bottom was recycled to the reaction system and reused. (4) Solvent Separation Step Acetic acid was separated from high boiling components such as acetic acid, KA oil, and catalyst using a 30-stage perforated plate tower, recycled to the reaction system, and reused. (5) Impurity Removal Step High boiling components such as KA oil and catalyst were cooled to 20 ° C., and the catalyst was separated by filtration. The filtrate was hydrolyzed with a high-boiling ester with an acidic aqueous solution using a 30-stage porous column, a part of the high-boiling acid was separated, and incinerated. The distillate was a mixture of a 5% by weight aqueous solution of sodium hydroxide and a 5% by weight aqueous solution of sodium carbonate at a ratio of 1: 1. Neutralized and removed. (6) High boiling point separation step The distillate was separated into an aqueous phase and a KA oil phase by a decanter, and the water was refluxed. The medium boiling point component of the KA oil phase was separated using a 20-stage bubble column. The products of the KA oil and the high boiling point component were collected using a perforated plate tower having 60 stages. In this production method, the purification yield was 91%, and the product purity was 99%. (7) Recycling Step In addition, cyclohexanol was collected from the 50th stage from the top and recycled to the reaction system. As a result, cyclohexanone could be easily converted with a 97% yield. The conventionally required dehydrogenation reactor can be omitted. High boiling components are incinerated, cobalt is recovered and recycled to the reaction system,
Used again. (8) Catalyst regeneration step The catalyst was regenerated using hydroxylamine and a 30-stage perforated plate tower. The water was removed from the regenerated catalyst using a 30-stage perforated plate tower, and then recycled to the reaction system and reused. Cyclohexane in the catalyst was also recycled to the reaction system and reused. Hydroxylamine used for catalyst regeneration and catalyst production oxidizes ammonia by-produced during catalyst regeneration by using a platinum catalyst in a tube reactor to produce NO x (NO 2 , N 2 O 3 , N 2
2 O 5 ) was produced, absorbed with water using a ring & plate, and hydroxylamine was produced by a hydrogenation reaction.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】図1は、本発明の方法を説明するためのフロー
図である。FIG. 1 is a flowchart for explaining a method of the present invention.
【図2】図2は、本発明の他の方法を説明するためのフ
ロー図である。FIG. 2 is a flowchart for explaining another method of the present invention.
【図3】図3は、本発明のさらに他の方法を説明するた
めのフロー図である。FIG. 3 is a flowchart for explaining still another method of the present invention.
【図4】図4は、本発明の別の方法を説明するためのフ
ロー図である。FIG. 4 is a flowchart for explaining another method of the present invention.
1…混合槽 2…酸化反応装置 3…触媒分離装置(濾過装置) 4…酸成分分離装置(抽出塔) 5…低沸点成分分離装置(蒸留塔) 5a…分液装置 6…シクロアルカン分離装置(蒸留塔) 7…加水分解装置 8…けん化装置 8a…分液装置 9…中沸点分離装置(蒸留塔) 10…高沸点分離装置(蒸留塔) 11…触媒回収装置 21…分離装置(蒸発器) 22…分離装置(脱溶剤塔) 32…分離装置(蒸留塔) 33…分離装置(濾過装置) 39…分離装置(蒸留塔) 40…分離装置(蒸留塔) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mixing tank 2 ... Oxidation reaction apparatus 3 ... Catalyst separation apparatus (filtration apparatus) 4 ... Acid component separation apparatus (extraction tower) 5 ... Low boiling point component separation apparatus (distillation tower) 5a ... Liquid separation apparatus 6 ... Cycloalkane separation apparatus (Distillation column) 7 ... Hydrolysis device 8 ... Saponification device 8a ... Separation device 9 ... Medium boiling point separation device (distillation column) 10 ... High boiling point separation device (distillation column) 11 ... Catalyst recovery device 21 ... Separation device (evaporator) 22) Separation device (desolvation column) 32 ... Separation device (distillation column) 33 ... Separation device (filtration device) 39 ... Separation device (distillation column) 40 ... Separation device (distillation column)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G069 AA04 AA15 BA21A BA21B BA27A BA27B BA27C BB07A BB07B BC16A BC16B BC31A BC43A BC50A BC59A BC60A BC66A BC67A BC67B BC67C BC70A BC71A BE11A BE11B BE11C BE13A BE13B CB07 CB12 4H006 AA02 AC44 AD13 BA08 BA10 BA12 BA14 BA16 BA21 BA22 BA29 BA30 BA31 BA37 BA38 BA43 BA45 BA51 BA75 BB11 BB12 BB15 BB17 BB18 BB20 BB21 BB25 BB61 BC10 BC11 BC18 BC31 BC51 BC52 BD33 BD52 BD84 BE30 BJ10 BR70 FC22 4H039 CA62 CC50 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page F term (reference) 4G069 AA04 AA15 BA21A BA21B BA27A BA27B BA27C BB07A BB07B BC16A BC16B BC31A BC43A BC50A BC59A BC60A BC66A BC67A BC67B BC67C BC70A BC71A BE11A BE11B BE13 BA13AC12 A13 BE13C BA13 A13 BE13C BA16 BA21 BA22 BA29 BA30 BA31 BA37 BA38 BA43 BA45 BA51 BA75 BB11 BB12 BB15 BB17 BB18 BB20 BB21 BB25 BB61 BC10 BC11 BC18 BC31 BC51 BC52 BD33 BD52 BD84 BE30 BJ10 BR70 FC22 4H039 CA62 CC50
Claims (10)
子状酸素とを反応させる反応系によりシクロアルカノン
を製造する方法であって、副生するシクロアルカノール
を前記反応系へリサイクルさせるシクロアルカノンの製
造方法。1. A method for producing cycloalkanone by a reaction system for reacting cycloalkane and molecular oxygen in the presence of an oxidation catalyst, wherein cycloalkanone is recycled to the reaction system. Manufacturing method.
請求項1記載の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the cycloalkane is cyclohexane.
単位を有する化合物である請求項1記載の製造方法。 【化1】 (式中、Xは酸素原子又はヒドロキシル基を示す。)3. The method according to claim 1, wherein the oxidation catalyst is a compound having an imide unit represented by the formula (I). Embedded image (In the formula, X represents an oxygen atom or a hydroxyl group.)
ド化合物である請求項1記載の製造方法。 【化2】 (式中、R1 及びR2 は、同一又は異なって、水素原
子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、シクロア
ルキル基、ヒドロキシル基、アルコキシ基、カルボキシ
ル基、アルコキシカルボニル基、アシル基を示し、R1
及びR2 は互いに結合して二重結合、又は芳香族性又は
非芳香族性環を形成してもよく、R1 及びR 2 により形
成される芳香族性又は非芳香族性環は、前記式(I)で
示されるイミド単位を少なくとも1つ有してもよい。X
は前記に同じ)4. An oxidation catalyst represented by the formula (II):
2. The method according to claim 1, which is a compound. Embedded image(Where R1And RTwoAre the same or different
Atom, halogen atom, alkyl group, aryl group, cycloa
Alkyl group, hydroxyl group, alkoxy group, carboxy
R, alkoxycarbonyl, or acyl;1
And RTwoAre bonded to each other to form a double bond, or aromatic or
May form a non-aromatic ring;1And R TwoBy shape
The aromatic or non-aromatic ring formed is represented by the above formula (I)
It may have at least one imide unit shown. X
Is the same as above)
ミド、N−ヒドロキシマレイン酸イミド、N−ヒドロキ
シヘキサヒドロフタル酸イミド、N,N′−ジヒドロキ
シシクロヘキサンテトラカルボン酸イミド、N−ヒドロ
キシフタル酸イミド、N−ヒドロキシテトラブロモフタ
ル酸イミド、N−ヒドロキシテトラクロロフタル酸イミ
ド、N−ヒドロキシヘット酸イミド、N−ヒドロキシハ
イミック酸イミド、N−ヒドロキシトリメリット酸イミ
ド、N,N′−ジヒドロキシピロメリット酸イミドおよ
びN,N′−ジヒドロキシナフタレンテトラカルボン酸
イミドからなる群から選択された少なくとも一種の化合
物である請求項1記載の製造方法。5. An oxidation catalyst comprising N-hydroxysuccinimide, N-hydroxymaleimide, N-hydroxyhexahydrophthalimide, N, N'-dihydroxycyclohexanetetracarboxylic imide, N-hydroxyphthalimide , N-hydroxytetrabromophthalimide, N-hydroxytetrachlorophthalimide, N-hydroxyhettimide, N-hydroxyhymic imide, N-hydroxytrimellitic imide, N, N'-dihydroxypyromellit The method according to claim 1, wherein the compound is at least one compound selected from the group consisting of acid imide and N, N'-dihydroxynaphthalenetetracarboxylic imide.
モルに対して0.001〜1モルである請求項1記載の
製造方法。6. The use amount of the oxidation catalyst is cycloalkane 1
The production method according to claim 1, wherein the amount is 0.001 to 1 mol per mol.
製造方法。7. The method according to claim 1, further comprising using a co-oxidizing agent.
合物である請求項7記載の製造方法。8. The method according to claim 7, wherein the co-oxidizing agent is a transition metal compound or a boron compound.
mで反応させる請求項1記載の製造方法。9. A temperature of 0 to 300 ° C. and a pressure of 1 to 100 at.
The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out with m.
分子状酸素とを反応させる反応系によりシクロアルカノ
ンを製造する方法であって、シクロアルカンと副生する
シクロアルカノールとを蒸留塔により分離し、シクロア
ルカノールを前記反応系へリサイクルさせるシクロアル
カノンの製造方法。10. A method for producing cycloalkanone by a reaction system for reacting cycloalkane with molecular oxygen in the presence of an oxidation catalyst, wherein cycloalkane and cycloalkanol by-produced are separated by a distillation column. And a method for producing cycloalkanone, wherein cycloalkanol is recycled to the reaction system.
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