JPH093041A - ε−カプロラクタムの製造法 - Google Patents
ε−カプロラクタムの製造法Info
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Abstract
副生しない製造法を提供する。 【構成】 ε−カプロラクトンおよび/または6−ヒド
ロキシカプロン酸エステルとアンモニアとを水素および
水蒸気の存在下に、酸化銅、酸化モリブデン、酸化クロ
ムおよび酸化チタンからなる触媒を用いて気相で反応さ
せるε−カプロラクタムの製造方法。
Description
反応条件下に、ε−カプロラクトン及び/または6−ヒ
ドロキシカプロン酸エステルとアンモニアとからε−カ
プロラクタムを製造する方法に関する。ε−カプロラク
タムは、ナイロン6などポリアミドの原料として工業的
に大量に生産されている極めて重要な化学原料である。
造方法としては、シクロヘキサノンオキシムのベックマ
ン転位反応による方法が一般に広く採用されている。し
かしながら、このベックマン転位反応は、多量の強酸を
用いる液相反応で、多量の硫安を副生するという問題点
を有している。一方、硫安を副生しないε−カプロラク
タムの製造法として、種々の方法が提案されているが、
これらの中でε−カプロラクトンを気相でアンモニアの
存在下で触媒と接触させる方法も既に提案されている。
銅、ニッケル及び酸化チタンを含む触媒を使用すること
が提案されているが、空時収率(単位触媒量当たり、単
位時間に得られるε−カプロラクタム量)が十分でなく
工業的な方法として採用されるに至っていない。また、
特公昭48−39950号では、空時収率を向上させる
ために、銅−クロム系触媒の存在下でアミンを共存させ
る方法が提案されているが、このような第三物質を反応
系に添加することは、ε−カプロラクタムの精製時の負
担を増すことになり、工業的には好ましくない。
らには製造コストに影響を及ぼすので、できるだけ大き
な値が要求される。一般的に空時収率を上げるために、
原料の処理量を増した場合には、触媒の活性、選択性の
低下を早めることとなり、逆に経済性が失われる結果と
なりやすく、工業的には好ましくない。従って、工業的
に有利に実施するためには、選択性、空時収率、活性持
続性の高い触媒の開発が望まれる。
前記のような問題点のないε−カプロラクトン及び/ま
たは6−ヒドロキシカプロン酸エステルから、気相接触
反応によりε−カプロラクタムを製造し得る方法につい
て鋭意研究した結果、酸化チタンを含む銅化合物、モリ
ブデン化合物およびクロム化合物の水溶液とアルカリ水
溶液とから析出した混合物を焼成することにより得られ
た触媒を用いることにより、ε−カプロラクタムを高収
率で長時間にわたって製造することができることを見い
だし本発明を完成するに至った。
使用される触媒の具体的な調製法について述べると、ま
ず所要量の銅化合物、モリブデン化合物及びクロム化合
物の混合水溶液に所要量の酸化チタンを加え、5〜10
0℃の温度で、かき混ぜながらアルカリ水溶液を滴下
し、pHが9〜13となるように調製して沈澱物を得
る。この沈澱物を十分に水洗し、ろ過を行い、銅化合
物、モリブデン化合物、クロム化合物および酸化チタン
からなる混合物を得る。次に、この混合物を100〜2
00℃で乾燥した後、適当な形に成形して、400〜9
00℃で3〜15時間、N2 または空気中で焼成するこ
とにより触媒が得られる。このようにして調製された触
媒は、反応管に充填後、原料ガスを供給する前に水素ガ
スにより還元して使用される。
のいずれのものも使用できる。銅およびクロム化合物と
しては、硝酸塩、硫酸塩、ギ酸塩などが使用できるが、
硝酸塩が好ましい。モリブデン化合物としては、モリブ
デン酸アンモニウムが使用されるが、酸化モリブデンの
粉末でもかまわない。また、pH調節剤として使用する
アルカリとしては、カ性ソーダ、炭酸ソーダなどが使用
できる。本発明において使用される触媒の銅、モリブデ
ン、クロム及びチタンの組成比を原子比で表すと、C
u:Mo:Cr:Ti=100:0.1〜50:0.0
1〜20:20〜500好ましくは、100:0.5〜
20:0.05〜10:50〜300の範囲である。
クトンとしては、シクロヘキサノンの過酸化物による酸
化反応及びその他の反応により製造されるものなどが使
用できる。また、6−ヒドロキシカプロン酸エステルと
しては、炭素数1〜4の低級飽和脂肪族アルコールのエ
ステルがあげられるが、特にメチルエステルが好まし
い。本発明を実施する場合に使用するアンモニア量は、
ε−カプロラクトン類に対して1〜30倍モル、好まし
くは3〜20倍モルの範囲が適当である。また、水素の
量は、ε−カプロラクトン類に対して1〜60倍モル、
好ましくは5〜50倍モル、さらに水の量は、1〜60
倍モル、好ましくは5〜50倍モルの範囲が適当であ
る。
は250〜330℃の範囲が適当である。反応圧力は、
1〜10kgf/cm2 (ゲージ圧)、好ましくは3〜
7kgf/cm2 (ゲージ圧)の範囲が有利である。ま
た、ε−カプロラクトン類、アンモニア、水素及び水の
混合ガスと触媒とを接触させる場合の空間速度は、10
0〜10,000hr-1、特に300〜7,000hr
-1の範囲が好ましい。
却して凝縮した反応生成物より蒸留、抽出などの操作に
より分離することができる。非凝縮ガスの大部分は、ア
ンモニア、水素からなり、これらは反応系にリサイクル
して再使用される。また、長時間の使用により活性の低
下した触媒は、酸素含有ガス中で焼成することにより再
生し繰り返し使用することができる。
明する。なお、実施例においては反応成績を下記の式に
よって定義した。
gおよびモリブデン酸アンモニウム2.92gを3lの
純水に溶解し、室温でかきまぜつつ市販の酸化チタン粉
末(石原産業W−10)を空気中800℃で5時間焼成
処理したもの66.1gを加えた。さらにかきまぜを続
けながら、15重量%カ性ソーダ水溶液をゆっくり滴下
し、液のpHが12.0になったところで滴下を中止
し、さらに1時間かきまぜを継続し沈澱物を得た。この
沈澱物を水洗、ろ過し120℃で16時間乾燥した。乾
燥後の沈澱を500μm以下の粉末に粉砕した後、沈澱
粉末重量の3〜5重量%に相当するグラファイトを添加
して、3×3mmのペレット状に打錠成形した。得られ
た成形品を、空気中400℃で5時間焼成した。焼成後
の触媒の組成は、Cu:Mo:Cr:Ti=100:
2:0.1:150(原子比)であった。本触媒40m
lをステンレス反応管に充填して、250℃にて3.5
体積%水素(N2 中)ガスにて一夜還元した。その後、
反応系を窒素ガスで置換し、系内の圧力を5kgf/c
m2 (ゲージ圧)に調整した。ε−カプロラクトン:ア
ンモニア:水素:水=1:10:20:30(モル比)
の混合ガスをSV=2,900hr-1の速度で、280
℃に保持した触媒層に供給した後、そのまま反応を24
時間継続した。一定時間の間、生成物を冷却、捕集し、
捕集液をガスクロマトグラフにより分析した結果を比較
例1〜3と共に表1に示した。
u:Ti=100:150(原子比)の触媒を調製し
た。実施例1と同様にして、300℃で反応を実施した
結果を表1に示した。
2:0.1(原子比)の酸化チタンを含まない触媒を調
製して、実施例1と同様にして280℃で反応を行い、
その結果を表1に示した。
mlを反応管に充填し、実施例1と同様に300℃で反
応を行い、その結果を表1に示した。
5:0.1:150 (原子比)の触媒を調製した。SV=3,800hr-1
とする以外は、実施例1と同様に300℃で反応を実施
した。その結果を表2に示した。
0:2:0.1:15 0(原子比)の触媒を調製した。ε−カプロラクトンに
代えて6−ヒドロキシカプロン酸メチルを原料として用
いた以外は、実施例1と同様に280℃で反応を行っ
た。その結果を実施例1の結果と対比して表3に示し
た。
MC−50(石原産業)を空気中600℃で5時間焼成
したものを用いて、実施例1と同様にして3×3mmの
打錠成形品を得た。得られた成形品を、空気中700℃
で7時間焼成した。焼成後の触媒組成は、Cu:Mo:
Cr:Ti=100:2:0.2:100(原子比)で
あった。その後、実施例1と同様にして触媒還元を行っ
た後、実施例1と同様に300℃で反応を行った。反応
は3日間継続し、その結果を表4に示した。
化チタン粉末MC−50を用いて触媒調製を実施し、3
×3mmの成形品を得た。この成形品をN2 中700℃
で7時間焼成し、触媒組成Cu:Mo:Cr:Ti=1
00:3:0.2:100(原子比)の触媒を得た。本
触媒を用いて実施例1と同様にして、300℃で反応を
行った結果を表5に示した。
0:3:0.1:100(原子比)の触媒を調製した。
本触媒を用いて、実施例1の場合と同様に300℃で反
応を行った。反応を250時間継続した後、2%O2 ガ
ス(N2 中)及び空気による焼成で触媒を再生し、さら
に250時間の反応を繰り返すようにして、約1ヶ月間
の連続運転を実施した。その結果を表6に示した。
に比較して高い空時収率が得られ、かつ長時間にわたっ
て触媒活性が持続されるので工業的な利用が可能であ
る。従って、硫安の副生がないε−カプロラクタム製造
方法として、本法の工業的な意義は大きい。
Claims (3)
- 【請求項1】 ε−カプロラクトンおよび/または6−
ヒドロキシカプロン酸エステルとアンモニアとを水素お
よび水蒸気の存在下に、酸化銅、酸化モリブデン、酸化
クロムおよび酸化チタンからなる触媒を用いて気相で反
応させることを特徴とするε−カプロラクタムの製造
法。 - 【請求項2】 酸化チタンを含む銅化合物、モリブデン
化合物およびクロム化合物の水溶液にアルカリ水溶液を
加え、析出した混合物を焼成することにより得られた触
媒を用いることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 反応圧力をゲージ圧で1〜10kg/c
m2 の範囲で実施することを特徴とする請求項1記載の
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15311595A JP4164603B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | ε−カプロラクタムの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15311595A JP4164603B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | ε−カプロラクタムの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093041A true JPH093041A (ja) | 1997-01-07 |
| JP4164603B2 JP4164603B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=15555304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15311595A Expired - Lifetime JP4164603B2 (ja) | 1995-06-20 | 1995-06-20 | ε−カプロラクタムの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4164603B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1167350A1 (en) | 2000-06-27 | 2002-01-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Process for producing epsilon-caprolactam |
| EP1605753A4 (en) * | 2003-03-24 | 2008-03-12 | Du Pont | PRODUCTION OF N-ARYL-2-LACTAM AND N-CYCLOALKYL-2-LACTAM BY REDUCTIVE AMINATION OF LACTONES WITH ARYL AMINES |
| WO2010063276A1 (de) | 2008-12-03 | 2010-06-10 | Hoelderich Wolfgang | Herstellung von lactamen und carbonsäureamide durch beckmann-umlagerung von oximen in gegenwart von nb-katalysatoren |
| DE102012006946A1 (de) | 2012-04-10 | 2013-10-10 | Stratley Ag | Verfahren zur Herstellung von Caprolactam |
| DE102015005238A1 (de) | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Wolfgang Hölderich | Herstellung von Lactamen durch Beckmann-Umlagerung von Oximen |
| CN108774172A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-11-09 | 铜仁学院 | 一种己内酰胺及n取代己内酰胺的制备方法 |
| CN114605307A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-10 | 浙江新和成股份有限公司 | 胺化反应及其催化剂 |
-
1995
- 1995-06-20 JP JP15311595A patent/JP4164603B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
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| WO2010063276A1 (de) | 2008-12-03 | 2010-06-10 | Hoelderich Wolfgang | Herstellung von lactamen und carbonsäureamide durch beckmann-umlagerung von oximen in gegenwart von nb-katalysatoren |
| DE102008060340A1 (de) | 2008-12-03 | 2010-06-10 | Wolfgang F. Prof. Dr. Hölderich | Herstellung von Lactamen und Carbonsäureamide durch Beckmann-Umlagerung von Oximen in Gegenwart von Nb-Katalysatoren |
| DE102012006946A1 (de) | 2012-04-10 | 2013-10-10 | Stratley Ag | Verfahren zur Herstellung von Caprolactam |
| WO2013152999A1 (de) | 2012-04-10 | 2013-10-17 | Stratley Ag | Verfahren zur herstellung von caprolactam |
| DE102015005238A1 (de) | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Wolfgang Hölderich | Herstellung von Lactamen durch Beckmann-Umlagerung von Oximen |
| CN108774172A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-11-09 | 铜仁学院 | 一种己内酰胺及n取代己内酰胺的制备方法 |
| CN114605307A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-10 | 浙江新和成股份有限公司 | 胺化反应及其催化剂 |
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|---|---|
| JP4164603B2 (ja) | 2008-10-15 |
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