JPWO2001034543A1 - Method for producing a diol mixture - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を製造する方法にして、(A)アジピン酸の製造プロセスで得られる副生水溶液を脱硝酸することによって調製される、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含し、且つ硝酸含有量が該コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して3重量%以下であるジカルボン酸混合物を提供し、そして(B)該ジカルボン酸混合物を、水及び水素ガスと、ルテニウム及び錫からなる活性金属種を含有する水素添加用触媒との存在下で水素添加反応に付し、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を含有する水素添加反応液を得る、ことを包含することを特徴とする方法が開示される。 (57) [Abstract] A method for producing a diol mixture containing 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol is disclosed, comprising: (A) providing a dicarboxylic acid mixture containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, the dicarboxylic acid mixture being prepared by denitrating an aqueous by-product obtained in an adipic acid production process, the dicarboxylic acid mixture having a nitric acid content of 3% by weight or less, based on the total weight of the succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; and (B) subjecting the dicarboxylic acid mixture to a hydrogenation reaction in the presence of water, hydrogen gas, and a hydrogenation catalyst containing active metal species consisting of ruthenium and tin, to obtain a hydrogenation reaction liquid containing a diol mixture containing 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ジオール混合物を製造する方法に関する。より詳細には、1,4−
ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールを包
含するジオール混合物を製造する方法にして、(A)アジピン酸の製造プロセス
で得られる副生水溶液を脱硝酸することによって調製される、コハク酸、グルタ
ル酸及びアジピン酸を包含し、且つ硝酸含有量が特定量以下であるジカルボン酸
混合物を提供し、そして(B)該ジカルボン酸混合物を、水及び水素ガスと、ル
テニウム及び錫からなる活性金属種を含有する水素添加用触媒との存在下で水素
添加反応に付し、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,
6−ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を含有する水素添加反応液を得
る、ことを包含する方法に関する。本発明のジオール混合物の製造方法を用いる
と、アジピン酸の製造プロセスより得られる、コハク酸、グルタル酸及びアジピ
ン酸を包含するジカルボン酸混合物を含む副生水溶液を原料とし、ジカルボン酸
をエステルに変換することなく、そのまま水素添加することによって1,4−ブ
タンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールを包含
するジオール混合物を長期間、安定に製造することが可能となる。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a diol mixture, more particularly to a method for producing a 1,4-diol mixture.
The method for producing a diol mixture containing butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol includes the steps of: (A) providing a dicarboxylic acid mixture containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, the dicarboxylic acid mixture being prepared by denitrating an aqueous by-product obtained in a process for producing adipic acid, and having a nitric acid content of not more than a specific amount; and (B) subjecting the dicarboxylic acid mixture to a hydrogenation reaction in the presence of water, hydrogen gas, and a hydrogenation catalyst containing active metal species consisting of ruthenium and tin, to produce 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.
The method for producing a diol mixture of the present invention includes obtaining a hydrogenation reaction solution containing a diol mixture including 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol. The method uses an aqueous by-product solution containing a dicarboxylic acid mixture including succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, which is obtained from a process for producing adipic acid, as a raw material, and hydrogenates the dicarboxylic acids directly without converting them to esters, thereby enabling the stable production of a diol mixture including 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol over a long period of time.
従来技術
ジオール類はポリエステル樹脂、ウレタンフォームやウレタン塗料、接着剤の
原料などとして産業分野で広範に使用されている極めて重要な化合物であり、工
業的に大量に生産されている。ジオールの製造に用いられる主な方法は、ジカル
ボン酸ジエステルを水素添加する方法である。その方法について1,4−ブタン
ジオールの製造を例として説明する。Diols are extremely important compounds widely used in industrial fields as raw materials for polyester resins, urethane foams, urethane paints, adhesives, etc., and are mass-produced industrially. The main method used to produce diols is the hydrogenation of dicarboxylic acid diesters. This method will be explained using the production of 1,4-butanediol as an example.
1,4−ブタンジオールの製造方法としては、n−ブタンに2個の水酸基を導
入して1,4−ブタンジオールを製造する方法が挙げられるが、この方法は経済
的に非常に不利であるため、工業的規模で実施することは現時点では事実上不可
能である。実際には、n−ブタンを空気酸化してコハク酸やマレイン酸、又はそ
れらの無水物等、特にマレイン酸又は無水マレイン酸を製造し、それを原料とし
て1,4−ブタンジオールを製造する、という方法が用いられている。 One method for producing 1,4-butanediol is to introduce two hydroxyl groups into n-butane to produce 1,4-butanediol, but this method is economically very disadvantageous and is therefore virtually impossible to carry out on an industrial scale at present. In practice, a method is used in which n-butane is oxidized with air to produce succinic acid, maleic acid, or anhydrides thereof, particularly maleic acid or maleic anhydride, and then 1,4-butanediol is produced using these as a raw material.
マレイン酸等のジカルボン酸は、一般に、還元反応に付すことにより容易にジ
オールに変換することができる。この還元反応は適当な還元剤を用いて行われる
が、通常反応性が極めて高い強力な還元剤(例えば、水素化アルミニウムリチウ
ム)が必要である。このような還元剤は取り扱いや保存などに関して特別な注意
を要するため、工業的な規模での使用には適してしない。 Dicarboxylic acids such as maleic acid can be easily converted to diols by reduction. This reduction is carried out using a suitable reducing agent, but typically requires a highly reactive, powerful reducing agent (e.g., lithium aluminum hydride). Such reducing agents require special care in handling and storage, making them unsuitable for industrial use.
一方、適当な触媒の存在下で、水素ガスを還元剤として用いて行われる還元方
法(いわゆる水素添加反応)は、工業的な規模での実施に適している。しかし、
通常、水素添加反応はジカルボン酸の還元には適用できない。これは、水素添加
反応において従来用いられている触媒はジカルボン酸に溶解するため、酸の存在
下では活性が維持できないことによるものである。 On the other hand, a reduction method using hydrogen gas as a reducing agent in the presence of a suitable catalyst (so-called hydrogenation reaction) is suitable for industrial scale implementation.
Hydrogenation reactions are generally not applicable to the reduction of dicarboxylic acids because the catalysts conventionally used in hydrogenation reactions are soluble in dicarboxylic acids and therefore do not maintain activity in the presence of acid.
このような理由から、上記の1,4−ブタンジオールの製造においては、n−
ブタンの空気酸化によって得られたマレイン酸又は無水マレイン酸を更に適当な
アルコールと反応させて一旦ジエステルに変換し、得られたマレイン酸ジエステ
ルを銅系触媒の存在下、高温、高圧下で水素添加し、1,4−ブタンジオールに
変換する、という方法が用いられている。銅系触媒の存在下、高温、高圧下でエ
ステルを水素添加し、アルコールを製造する方法に関しては、日本国特公表20
00−510837号公報(米国特許第6,100,410号明細書に対応)、
日本国特公表2000−510475号公報(米国特許第6,077,964号
明細書に対応)、日本国特公表2000−506134号公報(米国特許第5,
981,769号明細書に対応)、日本国特開平7−196558号公報(米国
特許第5,414,159号明細書に対応)、米国特許第5,334,779号
明細書などに記載されている。 For this reason, in the production of 1,4-butanediol, n-
A method is used in which maleic acid or maleic anhydride obtained by air oxidation of butane is further converted into a diester by reacting it with a suitable alcohol, and the resulting maleic acid diester is then hydrogenated in the presence of a copper catalyst at high temperature and high pressure to convert it into 1,4-butanediol.
No. 00-510837 (corresponding to U.S. Pat. No. 6,100,410),
Japanese Patent Publication No. 2000-510475 (corresponding to the specification of U.S. Patent No. 6,077,964), Japanese Patent Publication No. 2000-506134 (corresponding to U.S. Patent No. 5,
No. 981,769), Japanese Patent Laid-Open No. 7-196558 (corresponding to U.S. Pat. No. 5,414,159), U.S. Pat. No. 5,334,779, and the like.
しかしいずれの方法も、ジカルボン酸の製造、ジカルボン酸のエステル化及び
エステルの水素添加という3段階の反応が必要であり、必然的に製造工程が長く
なる。また、それに伴い、この方法を実施するためには多くの設備が必要である
。例えば、ジカルボン酸をエステル化するための設備が必要であるし、またジエ
ステルを水素添加する際には、エステル化に用いたアルコールが副生するので、
この副生アルコールを反応混合物から分離・回収して再利用するための設備も必
要となる。 However, all of these methods require three steps: the production of dicarboxylic acid, the esterification of the dicarboxylic acid, and the hydrogenation of the ester, which inevitably lengthens the production process. Furthermore, these methods require a large amount of equipment. For example, equipment is required for esterifying the dicarboxylic acid, and when hydrogenating the diester, the alcohol used in the esterification is by-produced, which results in a long production time.
Equipment is also required to separate and recover this by-produced alcohol from the reaction mixture and reuse it.
このような問題のため、ジエステルを水素添加する方法によるジオール類の製
造は、製造コストなどの点において明らかに不利である。そこで、ジオールの工
業的製造工程を短縮するための手段が種々検討されている。 Because of these problems, the production of diols by hydrogenating diesters is clearly disadvantageous in terms of production costs, etc. Therefore, various means for shortening the industrial production process of diols have been investigated.
そのような手段の一例として、酸の存在下でも活性が維持される触媒を用い、
エステル化を行わないでジカルボン酸そのものを水素添加することによってジオ
ールを製造する、という手段が検討されている。 One example of such a method is to use a catalyst that maintains its activity even in the presence of an acid,
One approach being considered is to produce diols by hydrogenating the dicarboxylic acids themselves without esterification.
この手段によれば、ジカルボン酸の製造及びジカルボン酸の水素添加という2
段階の反応でジオール類を製造することができる。この場合、従来の方法には必
要であったジカルボン酸をエステル化する工程は不要であり、従ってエステル化
のための設備も不要である。更に、ジカルボン酸のエステル化を行わないので、
エステル化に用いたアルコールが水素添加の際に副生することもなく、副生アル
コールを回収・再利用するための設備も不要である。この結果、ジオール類の製
造工程は短縮され、必要な設備も大幅に減らすことができる。 This method involves two steps: the production of dicarboxylic acids and the hydrogenation of dicarboxylic acids.
In this case, the step of esterifying dicarboxylic acid, which was necessary in the conventional method, is not necessary, and therefore no equipment for esterification is required. Furthermore, since esterification of dicarboxylic acid is not performed,
The alcohol used in esterification is not produced as a by-product during hydrogenation, and no equipment is required to recover and reuse the by-product alcohol. As a result, the diol production process is shortened and the amount of equipment required is significantly reduced.
ジカルボン酸を水素添加してジオール類を製造するための触媒や、それを用い
るジオールの製造方法については多くの提案がなされており、その中には、コハ
ク酸又はマレイン酸そのものを水素添加し、1,4−ブタンジオールを製造する
方法もいくつか含まれている。これらの方法では、通常水の存在下で水素添加を
行う。以下、それらの方法において用いられている触媒系のみを列挙する。 Many catalysts for producing diols by hydrogenating dicarboxylic acids and methods for producing diols using the catalysts have been proposed, including several methods for producing 1,4-butanediol by hydrogenating succinic acid or maleic acid itself. In these methods, the hydrogenation is usually carried out in the presence of water. Only the catalyst systems used in these methods are listed below.
・ルテニウム−鉄酸化物からなる触媒(米国特許第4,827,001号);
・ルテニウム−錫をBET比表面積(ブルナウアー−エメット−テラー(Bru
nauer−Emmett−Teller)吸着等温式を適用して求めた比表面
積)2,000m2/g以上の多孔質炭素に担持した触媒(日本国特開平5−2
46915号公報);
・ルテニウム及び錫を、チタン及び/又はアルミナで修飾したシリカに担持した
触媒(日本国特開平6−116182号公報);
・ルテニウム及び錫、並びにアルカリ金属化合物又はアルカリ土類金属化合物を
担体に担持した触媒(日本国特開平6−239778号公報);
・ルテニウム、白金及びロジウムから選ばれる少なくとも1種の金属並びに錫を
多孔質担体に担持した触媒(日本国特開平7−165644号公報);
・ルテニウムと錫を担体に担持した触媒(日本国特開平9−12492号公報)
(この触媒を用いる方法においては、過剰の水素を反応系に流通させ、出てくる
水素に同伴してくる生成物を系外に除去しながら反応を行う。);
・ルテニウム−錫−白金を多孔質担体に担持した触媒(日本国特開平9−591
90号公報);
・炭素数5以下のカルボニル化合物と担持すべき金属成分を含有する溶液を炭素
質担体に含浸させて調製した、ルテニウム−錫−白金を炭素質担体に担持した触
媒(日本国特開平10−15388号公報);並びに
・ルテニウム−錫−白金をあらかじめ硝酸と接触させた炭素質担体に担持した触
媒(日本国特開平10−71332号公報)。Ruthenium-iron oxide catalysts (U.S. Pat. No. 4,827,001); Ruthenium-tin catalysts based on the BET specific surface area (Brunauer-Emmett-Teller
Catalysts supported on porous carbon with a specific surface area of 2,000 m 2 /g or more (as determined by applying the Nauer-Emmett-Teller adsorption isotherm) (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-2002)
46915); a catalyst in which ruthenium and tin are supported on silica modified with titanium and/or alumina (Japanese Patent Laid-Open No. 6-116182); a catalyst in which ruthenium and tin, and an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound, are supported on a support (Japanese Patent Laid-Open No. 6-239778); a catalyst in which at least one metal selected from ruthenium, platinum, and rhodium, and tin, are supported on a porous support (Japanese Patent Laid-Open No. 7-165644); a catalyst in which ruthenium and tin are supported on a support (Japanese Patent Laid-Open No. 9-12492).
(In the method using this catalyst, excess hydrogen is circulated through the reaction system, and the reaction is carried out while removing the products that come with the hydrogen from the system.) A catalyst in which ruthenium-tin-platinum is supported on a porous carrier (Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-591
a ruthenium-tin-platinum catalyst supported on a carbonaceous support, prepared by impregnating the carbonaceous support with a solution containing a carbonyl compound having 5 or less carbon atoms and the metal component to be supported (Japanese Patent Laid-Open No. 10-15388); and a ruthenium-tin-platinum catalyst supported on a carbonaceous support that has been previously contacted with nitric acid (Japanese Patent Laid-Open No. 10-71332).
この他にも、日本国特開平7−82190号公報には、パラジウムとレニウム
化合物からなる触媒の存在下、三級アルコールを溶媒として用い、ジカルボン酸
を水素添加する方法が提案されている。また、米国特許第5,698,749号
明細書には、パラジウム−銀−レニウムをあらかじめ硝酸で酸化処理した活性炭
上に担持した触媒を用いて、マレイン酸から1,4−ブタンジオールが比較的高
収率で得られることが述べられている。更に、アジピン酸の直接水素添加につい
ては、あらかじめ酸処理した活性炭にルテニウム−錫−白金を担持した触媒を用
いて1,6−ヘキサンジオールが高収率で得られること(日本国特開平11−6
0523号公報(米国特許第5,969,194号明細書に対応))などが開示
されている。 In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-82190 proposes a method of hydrogenating dicarboxylic acids using a tertiary alcohol as a solvent in the presence of a catalyst consisting of palladium and a rhenium compound. Also, U.S. Patent No. 5,698,749 describes that 1,4-butanediol can be obtained in a relatively high yield from maleic acid using a catalyst in which palladium-silver-rhenium is supported on activated carbon that has been previously oxidized with nitric acid. Furthermore, with regard to the direct hydrogenation of adipic acid, it has been reported that 1,6-hexanediol can be obtained in a high yield using a catalyst in which ruthenium-tin-platinum is supported on activated carbon that has been previously treated with acid (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-62190).
No. 0523 (corresponding to the specification of U.S. Pat. No. 5,969,194) and the like are disclosed.
上記のようにコハク酸、マレイン酸及びアジピン酸などの個々のジカルボン酸
を水素添加するための技術は種々開示されているが、このようなジカルボン酸の
混合物を直接水素添加して複数のジオールを含む混合物を製造する方法に関して
の記載はない。アジピン酸の製造時に副生する、ジカルボン酸混合物を含有する
水溶液などの、従来あまり用途のなかったものを原料として水素添加反応を行う
ことができれば、ポリウレタンやポリエステルの原料として有用なジオール類を
得ることができるので非常に有利である。具体的には、シクロヘキサノンやシク
ロヘキサノールなどの環状脂肪族化合物を硝酸で酸化してアジピン酸を製造する
際、アジピン酸を晶析分離した後に副生水溶液が得られる。この副生水溶液はコ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を含むジカルボン酸混合物を含有する水溶液
であり、エステル化して溶剤として利用されている。しかし、このような溶剤の
需要量は必ずしも多くはなく、副生水溶液の一部は利用されずに廃棄されている
のが現状である。従って、アジピン酸の製造に際して副生する、ジカルボン酸混
合物を含有する水溶液を原料として水素添加反応を行うことができれば、1,4
−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールと
いうポリウレタンやポリエステルの原料として有用なジオール類を有利に得るこ
とができる。 As described above, various techniques for hydrogenating individual dicarboxylic acids such as succinic acid, maleic acid, and adipic acid have been disclosed, but no method for directly hydrogenating a mixture of such dicarboxylic acids to produce a mixture containing multiple diols has been described. If a hydrogenation reaction could be carried out using as a raw material a substance that has not previously been used much, such as an aqueous solution containing a dicarboxylic acid mixture produced as a by-product during the production of adipic acid, it would be extremely advantageous, as it would enable the production of diols useful as raw materials for polyurethanes and polyesters. Specifically, when adipic acid is produced by oxidizing a cyclic aliphatic compound such as cyclohexanone or cyclohexanol with nitric acid, a by-product aqueous solution is obtained after crystallization and separation of the adipic acid. This by-product aqueous solution is an aqueous solution containing a dicarboxylic acid mixture containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, and is esterified and used as a solvent. However, the demand for such solvents is not necessarily large, and currently, a portion of the by-product aqueous solution is discarded without being used. Therefore, if a hydrogenation reaction could be carried out using as a raw material an aqueous solution containing a dicarboxylic acid mixture produced as a by-product during the production of adipic acid, it would be possible to obtain 1,4-diols.
Diols useful as raw materials for polyurethanes and polyesters, such as 1,5-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol, can be advantageously obtained.
しかし、本発明者らの研究において、アジピン酸製造時に得られる、ジカルボ
ン酸混合物を含有する副生水溶液を原料として上記の直接水素添加反応を行うと
、反応時間の経過と共に触媒の活性が著しく低下することが判明した。従って、
アジピン酸製造時に得られる、ジカルボン酸混合物を含有する副生水溶液を用い
て工業的にジオールを製造する方法は実施されていない。 However, the inventors' research has revealed that when the above-mentioned direct hydrogenation reaction is carried out using an aqueous by-product containing a dicarboxylic acid mixture obtained during the production of adipic acid as a raw material, the activity of the catalyst decreases significantly with the lapse of reaction time.
There has been no industrially implemented method for producing a diol using an aqueous by-product containing a dicarboxylic acid mixture obtained during the production of adipic acid.
発明の概要
以上のような状況に鑑み、本発明者らは、アジピン酸製造時に得られる、ジカ
ルボン酸混合物を含有する副生水溶液を原料とし、水素添加によりジオール類を
長期間安定に効率よく製造するための方法を開発すべく鋭意研究を行った。その
結果、驚くべきことに、アジピン酸製造時に得られる、ジカルボン酸混合物を含
有する副生水溶液の硝酸含有量を特定濃度以下にしてジカルボン酸混合物とし、
ルテニウム及び錫を活性金属種として包含する触媒を用いて水素添加反応に付す
ことにより、長期間触媒活性の低下が無く、効率よく長期間安定にジオール類を
得ることができることを見出した。又、上記方法において、原料副生水溶液中に
含まれる銅、バナジウムなどの金属分、イオウなどの更なる不純物の量を特定濃
度以下にすることにより、ジオール類を更に長期間安定に効率よく製造できるこ
とを見出した。本発明は、これらの新たな知見に基づいて完成されたものである
。In view of the above circumstances, the present inventors have conducted extensive research to develop a method for stably and efficiently producing diols over a long period of time by hydrogenating an aqueous by-product solution containing a dicarboxylic acid mixture obtained during the production of adipic acid. As a result, they have surprisingly found that the nitric acid content of the aqueous by-product solution containing a dicarboxylic acid mixture obtained during the production of adipic acid is reduced to a specific concentration or less to form a dicarboxylic acid mixture,
It has been found that by subjecting a hydrogenation reaction to a catalyst containing ruthenium and tin as active metal species, diols can be produced efficiently and stably over a long period of time without a decrease in catalytic activity over a long period of time. It has also been found that in the above-mentioned method, diols can be produced efficiently and stably over a long period of time by reducing the amounts of metals such as copper and vanadium and other impurities such as sulfur contained in the raw material by-product aqueous solution to below a specific concentration. The present invention has been completed based on these new findings.
従って、本発明の主たる目的は、炭素数6の環状脂肪族化合物を硝酸で酸化し
てアジピン酸を製造するときに得られるジカルボン酸混合物を含有する副生水溶
液を原料として水素添加することにより、ジオール類を長期間安定に効率よく製
造する方法を提供することにある。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a method for efficiently producing diols stably over a long period of time by hydrogenating an aqueous by-product solution containing a dicarboxylic acid mixture obtained when adipic acid is produced by oxidizing a cyclic aliphatic compound having 6 carbon atoms with nitric acid, as a raw material.
本発明の上記及び他の諸目的、諸特徴並びに諸利益は、以下の詳細な説明及び
請求の範囲から明らかになる。 These and other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description and claims.
発明の詳細な説明
本発明の一つの態様によれば、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジ
オール及び1,6−ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を製造する方法
にして、
(A)コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含し、且つ硝酸含有量が該コ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して3重量%以下であるジカ
ルボン酸混合物を提供し、
該ジカルボン酸混合物は、アジピン酸の製造プロセスで得られる副生水溶液を
脱硝酸することによって調製されるものであって、該アジピン酸の製造プロセス
は、少なくとも1種の炭素数6の環状脂肪族化合物を、酸化触媒の存在下、水性
媒体中で硝酸による酸化に付してコハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含す
る水性反応液を得、該アジピン酸の結晶を折出させ、折出した結晶を該反応液か
ら単離し、副生水溶液を得ることを包含するプロセスである、そして
(B)該ジカルボン酸混合物を、水及び水素ガスと、ルテニウム及び錫からな
る活性金属種を含有する水素添加用触媒との存在下で水素添加反応に付し、1,
4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオール
を包含するジオール混合物を含有する水素添加反応液を得る、
ことを包含することを特徴とする方法が提供される。Detailed Description of the Invention According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a diol mixture containing 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol, comprising: (A) providing a dicarboxylic acid mixture containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, and having a nitric acid content of 3% by weight or less based on the total weight of the succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; the dicarboxylic acid mixture is prepared by denitrating an aqueous by-product solution obtained in a process for producing adipic acid, the process comprising: subjecting at least one cyclic aliphatic compound having 6 carbon atoms to oxidation with nitric acid in an aqueous medium in the presence of an oxidation catalyst to obtain an aqueous reaction solution containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; precipitating crystals of the adipic acid; isolating the precipitated crystals from the reaction solution; and obtaining an aqueous by-product solution; (B) subjecting the dicarboxylic acid mixture to a hydrogenation reaction in the presence of water, hydrogen gas, and a hydrogenation catalyst containing active metal species consisting of ruthenium and tin,
obtaining a hydrogenation reaction liquid containing a diol mixture including 4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.
次に、本発明の理解を容易にするために、本発明の基本的諸特徴及び好ましい
態様を列挙する。 Next, in order to facilitate understanding of the present invention, the basic features and preferred embodiments of the present invention will be listed.
1.1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサン
ジオールを包含するジオール混合物を製造する方法にして、
(A)コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含し、且つ硝酸含有量が該コ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して3重量%以下であるジカ
ルボン酸混合物を提供し、
該ジカルボン酸混合物は、アジピン酸の製造プロセスで得られる副生水溶液を
脱硝酸することによって調製されるものであって、該アジピン酸の製造プロセス
は、少なくとも1種の炭素数6の環状脂肪族化合物を、酸化触媒の存在下、水性
媒体中で硝酸による酸化に付してコハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含す
る水性反応液を得、該アジピン酸の結晶を折出させ、折出した結晶を該反応液か
ら単離し、副生水溶液を得ることを包含するプロセスである、そして
(B)該ジカルボン酸混合物を、水及び水素ガスと、ルテニウム及び錫からな
る活性金属種を含有する水素添加用触媒との存在下で水素添加反応に付し、1,
4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオール
を包含するジオール混合物を含有する水素添加反応液を得る、
ことを包含することを特徴とする方法。1. A method for producing a diol mixture containing 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol, comprising: (A) providing a dicarboxylic acid mixture containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, and having a nitric acid content of 3% by weight or less based on the total weight of the succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; the dicarboxylic acid mixture is prepared by denitrating an aqueous by-product solution obtained in a process for producing adipic acid, the process comprising: subjecting at least one cyclic aliphatic compound having 6 carbon atoms to oxidation with nitric acid in an aqueous medium in the presence of an oxidation catalyst to obtain an aqueous reaction solution containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; precipitating crystals of the adipic acid; isolating the precipitated crystals from the reaction solution; and obtaining an aqueous by-product solution; and (B) subjecting the dicarboxylic acid mixture to a hydrogenation reaction in the presence of water, hydrogen gas, and a hydrogenation catalyst containing active metal species consisting of ruthenium and tin,
obtaining a hydrogenation reaction liquid containing a diol mixture including 4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.
2.該ジカルボン酸混合物が、工程(B)の前に、下記の条件(1)〜(3)か
らなる群より選ばれる少なくとも1つの条件を満たすよう調製されることを特徴
とする前項1に記載の製造方法。2. The method according to item 1 above, wherein the dicarboxylic acid mixture is prepared before step (B) so as to satisfy at least one condition selected from the group consisting of the following conditions (1) to (3):
(1)該混合物が、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して
0.2重量%以下の硝酸含有量を有する;
(2)該混合物が、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して
各々10ppm以下の銅含有量及びバナジウム含有量を有する;及び
(3)該混合物が、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して
200ppm以下のイオウ含有量を有する。 (1) the mixture has a nitric acid content of 0.2% by weight or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; (2) the mixture has a copper content and a vanadium content of 10 ppm or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; and (3) the mixture has a sulfur content of 200 ppm or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
3.該混合物が、該条件(3)において、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸
の合計重量に対して40ppm以下のイオウ含有量を有することを特徴とする前
項2に記載の製造方法。3. The method according to item 2 above, wherein the mixture under condition (3) has a sulfur content of 40 ppm or less based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
4.該ジカルボン酸混合物が蒸留水に溶解した水溶液が示す、下記式によって求
められる355nmにおける吸光係数が、0.3以下であることを特徴とする前
項1〜3のいずれかに記載の製造方法。4. The method according to any one of items 1 to 3 above, wherein an aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture in distilled water has an absorption coefficient at 355 nm calculated by the following formula of 0.3 or less.
E=A/(c×b)
(式中、Eは355nmにおける吸光係数であり、Aは該ジカルボン酸混合物を
蒸留水に溶解した水溶液の室温における吸光度であり、cは蒸留水100gに溶
解した該ジカルボン酸混合物の重量(g)であり、bは吸光度の測定に用いたセ
ルの長さ(cm)である。)
5.該ジカルボン酸混合物が蒸留水に溶解した水溶液が示す吸光係数が0.1以
下であることを特徴とする前項4に記載の製造方法。 E = A / (c × b) (wherein E is the absorption coefficient at 355 nm, A is the absorbance at room temperature of an aqueous solution obtained by dissolving the dicarboxylic acid mixture in distilled water, c is the weight (g) of the dicarboxylic acid mixture dissolved in 100 g of distilled water, and b is the length (cm) of the cell used to measure the absorbance.) 5. The production method according to item 4 above, wherein an aqueous solution obtained by dissolving the dicarboxylic acid mixture in distilled water exhibits an absorption coefficient of 0.1 or less.
6.該ジカルボン酸混合物が、酸素−窒素結合を有する化合物を、硝酸の重量に
換算して、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して2,000
ppm以下含有することを特徴とする前項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
7.該水素添加用触媒に含まれる該活性金属種が、周期律表第7族の金属から選
ばれる少なくとも1種の金属を更に含有することを特徴とする前項1〜6のいず
れかに記載の製造方法。6. The dicarboxylic acid mixture contains a compound having an oxygen-nitrogen bond in an amount, converted into the weight of nitric acid, of 2,000 times the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
6. The method according to any one of items 1 to 5 above, wherein the content is less than ppm.
7. The production method according to any one of items 1 to 6 above, wherein the active metal species contained in the hydrogenation catalyst further contains at least one metal selected from the metals of Group 7 of the periodic table.
8.該周期律表第7族の金属から選ばれる少なくとも1種の金属が、レニウムで
あることを特徴とする前項7に記載の製造方法。8. The method according to item 7 above, wherein the at least one metal selected from the metals of Group 7 of the periodic table is rhenium.
9.該水素添加用触媒に含まれる該活性金属種が、ルテニウム以外の周期律表第
8族の金属、及び周期律表第9族並びに第10族の金属からなる群より選ばれる
少なくとも1種の金属を更に含有することを特徴とする前項1〜8のいずれかに
記載の製造方法。9. The production method according to any one of items 1 to 8 above, wherein the active metal species contained in the hydrogenation catalyst further contains at least one metal selected from the group consisting of metals in Group 8 of the periodic table other than ruthenium and metals in Groups 9 and 10 of the periodic table.
10.該ルテニウム以外の周期律表第8族の金属、及び周期律表第9族並びに第
10族の金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属が、白金であること
を特徴とする前項9に記載の製造方法。10. The method according to item 9 above, wherein the at least one metal selected from the group consisting of metals in Group 8 of the periodic table other than ruthenium and metals in Groups 9 and 10 of the periodic table is platinum.
11.該水素添加用触媒が、該活性金属種を担持する活性炭を更に包含すること
を特徴とする前項1〜10のいずれかに記載の製造方法。11. The production method according to any one of items 1 to 10 above, wherein the hydrogenation catalyst further comprises activated carbon supporting the active metal species.
12.該水素添加反応を、温度100〜300℃、水素圧力1〜25MPaの条
件下で行うことを特徴とする前項1〜11のいずれかに記載の製造方法。12. The production method according to any one of items 1 to 11 above, wherein the hydrogenation reaction is carried out under conditions of a temperature of 100 to 300°C and a hydrogen pressure of 1 to 25 MPa.
13.該ジカルボン酸混合物が、下記の工程(a)〜(c)を包含する第1精製
プロセスにより水溶液として調製されることを特徴とする前項1〜12のいずれ
かに記載の製造方法。13. The production method according to any one of items 1 to 12 above, wherein the dicarboxylic acid mixture is prepared as an aqueous solution by a first purification process including the following steps (a) to (c):
(a)該副生水溶液を、80〜200℃の温度及び常圧以下の圧力で加熱する
ことによって脱水及び脱硝酸を行い、脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物を
得、
(b)得られた脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物に水を加えて脱硝酸さ
れたジカルボン酸混合物水溶液を得、そして
(c)該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を陽イオン交換樹脂と接触さ
せた銅及びバナジウムを除去する。 (a) the by-product aqueous solution is heated at a temperature of 80 to 200°C and at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure to perform dehydration and denitration to obtain a dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture; (b) water is added to the obtained dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain a denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution; and (c) copper and vanadium are removed by contacting the denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution with a cation exchange resin.
14.該第1精製プロセスが、該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を陰イ
オン吸着性物質と接触させる工程(d)を更に包含することを特徴とする前項1
3に記載の製造方法。14. The method according to claim 1, wherein the first purification process further comprises a step (d) of contacting the denitrated aqueous dicarboxylic acid mixture with an anion-adsorbing material.
3. The manufacturing method according to claim 3.
15.該第1精製プロセスが、該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を活性
炭と接触させる工程を更に包含することを特徴とする前項13又は14に記載の
製造方法。15. The method according to item 13 or 14 above, wherein the first purification process further comprises a step of contacting the denitrated aqueous dicarboxylic acid mixture solution with activated carbon.
16.該ジカルボン酸混合物が、下記の工程(a)〜(f)を包含する第2精製
プロセスにより調製されることを特徴とする前項1〜12のいずれかに記載の製
造方法。16. The production method according to any one of items 1 to 12 above, wherein the dicarboxylic acid mixture is prepared by a second purification process comprising the following steps (a) to (f):
(a)該副生水溶液を、80〜130℃の温度及び常圧以下の圧力で加熱後、
130〜180℃の温度及び常圧で更に加熱して脱水・脱硝酸されたジカルボン
酸混合物を得、
(b)得られた脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物に水を加えて脱硝酸さ
れたジカルボン酸混合物水溶液を得、
(c)該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を陽イオン交換樹脂と接触さ
せて銅及びバナジウムを除去し、
(d)得られる脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を、常圧以下の圧力で
、該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液から水を留去するのに十分な温度で
加熱し、
(e)常圧での沸点が200℃以下である炭素数6〜14の芳香族炭化水素を
、工程(d)で得られた該脱硝酸されたジカルボン酸混合物に加え、得られた混
合物を該芳香族炭化水素の沸点以下の温度で加熱後、冷却し、そして
(f)該混合物から脱硝酸されたジカルボン酸混合物をろ過により回収し、該
ジカルボン酸混合物を調製する。 (a) heating the by-product aqueous solution at a temperature of 80 to 130°C and a pressure equal to or lower than atmospheric pressure;
(b) further heating the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture at a temperature of 130 to 180°C and atmospheric pressure to obtain a denitrated dicarboxylic acid mixture; (b) adding water to the obtained dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain an aqueous denitrated dicarboxylic acid mixture; (c) contacting the denitrated dicarboxylic acid aqueous mixture with a cation exchange resin to remove copper and vanadium; (d) heating the obtained denitrated dicarboxylic acid aqueous mixture at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure at a temperature sufficient to distill off water from the denitrated dicarboxylic acid aqueous mixture; (e) adding an aromatic hydrocarbon having 6 to 14 carbon atoms and having a boiling point of 200°C or lower at atmospheric pressure to the denitrated dicarboxylic acid mixture obtained in step (d), heating the resulting mixture at a temperature equal to or lower than the boiling point of the aromatic hydrocarbon, and then cooling; and (f) recovering the denitrated dicarboxylic acid mixture from the mixture by filtration to prepare the dicarboxylic acid mixture.
17.該第2精製プロセスが、工程(a)の後に、水溶液の形態の該脱硝酸され
たジカルボン酸混合物又は該脱硝酸されたジカルボン酸混合物を水に溶解して得
られる水溶液を、陰イオン吸着性物質と接触させる工程を、更に包含することを
特徴とする前項16に記載の製造方法。17. The production method according to item 16 above, wherein the second purification process further comprises, after step (a), a step of contacting the denitrated dicarboxylic acid mixture in the form of an aqueous solution or an aqueous solution obtained by dissolving the denitrated dicarboxylic acid mixture in water with an anion-adsorbing material.
18.該副生水溶液を、周期律表第7〜10族の金属からなる群より選ばれる少
なくとも1種の金属を含む活性金属種を含有する還元触媒の存在下で水素ガスと
接触させ、該副生水溶液中に含まれる硝酸及び酸素−窒素結合を有する化合物を
還元して該ジカルボン酸混合物を水溶液の形態で得る、ことを包含する第3精製
プロセスにより該ジカルボン酸混合物を調製することを特徴とする前項1〜12
のいずれかに記載の製造方法。18. The process according to any one of items 1 to 12 above, wherein the dicarboxylic acid mixture is prepared by a third purification process including contacting the by-product aqueous solution with hydrogen gas in the presence of a reduction catalyst containing an active metal species including at least one metal selected from the group consisting of metals of Groups 7 to 10 of the Periodic Table, thereby reducing nitric acid and compounds having an oxygen-nitrogen bond contained in the by-product aqueous solution, thereby obtaining the dicarboxylic acid mixture in the form of an aqueous solution.
1. The manufacturing method according to any one of the preceding claims.
19.該第3精製プロセスにおける該硝酸及び酸素−窒素結合を有する化合物の
還元反応を、温度50〜200℃、水素圧力0.2〜5MPaの条件下で行うこ
とを特徴とする前項18に記載の製造方法。19. The production method according to item 18 above, wherein the reduction reaction of the nitric acid and the compound having an oxygen-nitrogen bond in the third purification step is carried out under conditions of a temperature of 50 to 200°C and a hydrogen pressure of 0.2 to 5 MPa.
20.該第3精製プロセスにおいて用いる該還元触媒に含まれる該活性金属種が
、白金、レニウム、パラジウム、ロジウム、ニッケル、イリジウム及びルテニウ
ムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属であることを特徴とする前項1
8又は19に記載の製造方法。20. The process according to claim 1, wherein the active metal species contained in the reduction catalyst used in the third purification process is at least one metal selected from the group consisting of platinum, rhenium, palladium, rhodium, nickel, iridium, and ruthenium.
8 or 19. The method for producing the same according to claim 19.
21.該第3精製プロセスにおいて、該副生水溶液を水素ガスと接触させる前に
、該副生水溶液を下記の工程に付すことを特徴とする前項18〜20のいずれか
に記載の方法。21. The method according to any one of items 18 to 20 above, wherein in the third purification process, the by-product aqueous solution is subjected to the following step before being brought into contact with hydrogen gas:
該副生水溶液を、80〜130℃の温度及び常圧以下の圧力で加熱し、次いで
130〜180℃の温度及び常圧で更に加熱し、そこに水を加える。 The by-product aqueous solution is heated at a temperature of 80 to 130°C under a pressure equal to or lower than atmospheric pressure, and then further heated at a temperature of 130 to 180°C under atmospheric pressure, and water is added thereto.
22.1,4−ブタンジオールと、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキ
サンジオールの混合物とを、前項1〜21のいずれかに記載の製造方法で得られ
たジオール混合物から回収する方法であって、
(i)該ジオール混合物を含有する水素添加反応液の温度を室温〜100℃未
満の温度に調整し、常圧以下の圧力で気液分離を行って、該水素添加反応液から
水素ガスを除去し、
(ii)水素ガスを除去した該水素添加反応液を常圧下で加熱し、水と、該水
素添加反応で副生した環状エーテル類及び一価アルコール類の混合物を留去し、
(iii)得られた混合物を多段蒸留に付して、水と、水素添化反応で副生し
たγ−ブチロラクトンを留去して、精製ジオール混合物を得、
(iv)該精製ジオール混合物を多段蒸留に付して、1,4−ブタンジオール
を低沸点成分として得、そして
(v)工程(iv)で得られた残りの高沸点混合物を更に多段蒸留に付して、
1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物を留出物とし
て得る、
ことを包含することを特徴とする方法。22. A method for recovering 1,4-butanediol and a mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol from a diol mixture obtained by the production method according to any one of items 1 to 21 above, comprising: (i) adjusting the temperature of a hydrogenation reaction liquid containing the diol mixture to a temperature between room temperature and less than 100°C, and performing gas-liquid separation at atmospheric pressure or less to remove hydrogen gas from the hydrogenation reaction liquid; (ii) heating the hydrogenation reaction liquid from which hydrogen gas has been removed under atmospheric pressure to distill off a mixture of water and cyclic ethers and monohydric alcohols by-produced in the hydrogenation reaction; (iii) subjecting the resulting mixture to multi-stage distillation to distill off water and γ-butyrolactone by-produced in the hydrogenation reaction to obtain a purified diol mixture; (iv) subjecting the purified diol mixture to multi-stage distillation to obtain 1,4-butanediol as a low-boiling component; and (v) further subjecting the remaining high-boiling mixture obtained in step (iv) to multi-stage distillation,
obtaining a mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as a distillate.
以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.
アジピン酸は、例えばシクロヘキサノンやシクロヘキサノールなどの少なくと
も1種の炭素数6の環状脂肪族化合物を、銅とバナジウムを包含する酸化触媒の
存在下、硝酸で酸化して製造される。この反応において、主反応生成物のアジピ
ン酸に加え、副生物としてグルタル酸、コハク酸、マロン酸、蓚酸が生成すると
ともに、微量の着色性物質が生成される。これらの副生物はアジピン酸よりも水
に対する溶解度が高いため、反応液を常温以下に冷却することでアジピン酸を晶
析分離することができる。晶析したアジピン酸はろ過によって回収するが、残っ
た副生水溶液には副生物と硝酸及び触媒が含まれている。一般にこの副生水溶液
は濃縮され、新たに硝酸を適量添加して、アジピン酸の製造に再使用される。し
かし、この操作を繰り返すうちに反応生成物中に含まれる副生物濃度が増加し、
製品であるアジピン酸の純度を下げる結果になる。 Adipic acid is produced by oxidizing at least one cyclic aliphatic compound having 6 carbon atoms, such as cyclohexanone or cyclohexanol, with nitric acid in the presence of an oxidation catalyst containing copper and vanadium. In this reaction, in addition to the main reaction product adipic acid, by-products such as glutaric acid, succinic acid, malonic acid, and oxalic acid are produced, along with trace amounts of coloring substances. Because these by-products have higher solubility in water than adipic acid, adipic acid can be separated by crystallization by cooling the reaction solution below room temperature. The crystallized adipic acid is recovered by filtration, and the remaining by-product aqueous solution contains the by-products, nitric acid, and catalyst. This by-product aqueous solution is generally concentrated, and an appropriate amount of nitric acid is added for reuse in the production of adipic acid. However, as this process is repeated, the concentration of by-products in the reaction product increases, and
This results in a decrease in the purity of the product adipic acid.
アジピン酸の純度低下を防ぐために、通常は副生水溶液の一部を系外に排出す
る。排出した副生水溶液から、蒸留によって硝酸を回収し、更にイオン交換によ
り触媒を回収するなどして有用な成分を回収した後、他の副生物はジカルボン酸
混合物を含有する副生水溶液として回収する。ジカルボン酸混合物を含有する副
生水溶液の主成分は、グルタル酸、コハク酸及び回収できなかったアジピン酸で
あり、これらのジカルボン酸はエステル化して溶剤などとして利用されている。 In order to prevent a decrease in the purity of adipic acid, a portion of the by-product aqueous solution is usually discharged outside the system. After useful components are recovered from the discharged by-product aqueous solution by distillation to recover nitric acid and further by recovering the catalyst by ion exchange, the other by-products are recovered as a by-product aqueous solution containing a dicarboxylic acid mixture. The main components of the by-product aqueous solution containing a dicarboxylic acid mixture are glutaric acid, succinic acid, and the unrecovered adipic acid, and these dicarboxylic acids are esterified and used as solvents, etc.
本発明においては、少なくとも1種の炭素数6の環状脂肪族化合物を原料とし
てアジピン酸を製造し、生成したアジピン酸の結晶を析出させて単離した後に得
られる副生水溶液を使用する。この副生水溶液は、反応液から生成物であるアジ
ピン酸を単離して得られるそのままの水溶液でもよいし、更に硝酸及び触媒など
の有用成分を回収した後の水溶液でもよい。この副生水溶液のジカルボン酸混合
物の濃度は5〜40重量%であり、そこに含まれるジカルボン酸は主に副生した
コハク酸とグルタル酸、及び回収されなかったアジピン酸である。水溶液中のコ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対するコハク酸、グルタル酸及
びアジピン酸の濃度は、通常、それぞれ、約15〜35重量%、約45〜75重
量%及び約3〜40重量%である。その他に除去されなかった硝酸、硝酸による
酸化の際に使用される触媒に由来する銅やバナジウム、及びその他の微量不純物
が水溶液に含まれる。副生水溶液の硝酸含有量は、硝酸回収工程の条件によるが
、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して、通常、少なくとも
約6重量%である。また、副生水溶液には、含有する不純物によると考えられる
黄色の着色が見られる。 In the present invention, a by-product aqueous solution obtained after producing adipic acid from at least one cyclic aliphatic compound having 6 carbon atoms and precipitating and isolating the resulting adipic acid crystals is used. This by-product aqueous solution may be the aqueous solution obtained by isolating the product adipic acid from the reaction solution, or it may be the aqueous solution obtained after further recovery of useful components such as nitric acid and catalyst. The concentration of the dicarboxylic acid mixture in this by-product aqueous solution is 5 to 40 wt%, and the dicarboxylic acids contained therein are mainly by-produced succinic acid and glutaric acid, and unrecovered adipic acid. The concentrations of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid relative to the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid in the aqueous solution are typically about 15 to 35 wt%, about 45 to 75 wt%, and about 3 to 40 wt%, respectively. Other impurities contained in the aqueous solution include unremoved nitric acid, copper and vanadium derived from the catalyst used in the oxidation with nitric acid, and other trace impurities. The nitric acid content of the by-product aqueous solution depends on the conditions of the nitric acid recovery step, but is usually at least about 6% by weight based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid. The by-product aqueous solution is colored yellow, which is thought to be due to impurities contained therein.
本発明においては、上記のアジピン酸製造時に得られる副生水溶液を使用する
が、その硝酸含有量を、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対し
て3重量%以下に調整してジカルボン酸混合物を得、得られたジカルボン酸混合
物を水素添加反応に付してジオール混合物を製造する。 In the present invention, the aqueous by-product solution obtained during the above-mentioned production of adipic acid is used, and the nitric acid content thereof is adjusted to 3% by weight or less based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid to obtain a dicarboxylic acid mixture, and the obtained dicarboxylic acid mixture is subjected to a hydrogenation reaction to produce a diol mixture.
本発明に用いるジカルボン酸混合物の硝酸含有量は、コハク酸、グルタル酸及
びアジピン酸の合計重量に対して3重量%以下であり、好ましくは0.2重量%
以下、さらに好ましくは0.05重量%以下である。ジカルボン酸混合物中の硝
酸は完全に除去されていることが最も好ましいが、加熱処理やイオン交換樹脂を
用いた処理を繰り返すことが必要となるため操作が煩雑となり現実的ではない。
通常用いられる処理では硝酸含有量は0.01ppm程度まで下げるのが限界で
ある。ジカルボン酸混合物の硝酸含有量が3重量%よりも多いと、ジオール混合
物製造用の水素添加用触媒の活性が経時的に低下し、長期間、安定にジオール混
合物を得ることができない。硝酸が水素添加反応にどのような影響を与えている
かは必ずしも明確ではないが、硝酸の存在によって触媒金属が一部溶出するため
に触媒活性が低下すると考えられる。硝酸によって金属が溶出するかどうかは、
その雰囲気によって異なる。例えばステンレス鋼は、表面に不動態皮膜が形成さ
れ、硝酸存在下でも腐食が進行しないことが知られている。しかしながら、本発
明で用いる水素添加反応条件では、水素が存在する還元性雰囲気であるために金
属表面の不動態皮膜が不安定となるため、硝酸による金属の溶出が起こるものと
考えられる。 The nitric acid content of the dicarboxylic acid mixture used in the present invention is 3% by weight or less, preferably 0.2% by weight or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
It is most preferable that the nitric acid in the dicarboxylic acid mixture is completely removed, but this is not practical because it requires repeated heat treatment or treatment with an ion exchange resin, which makes the operation complicated.
In the treatments usually used, the nitric acid content can be reduced to about 0.01 ppm at most. If the nitric acid content of the dicarboxylic acid mixture is more than 3% by weight, the activity of the hydrogenation catalyst used to produce the diol mixture decreases over time, and the diol mixture cannot be obtained stably for a long period of time. It is not entirely clear how nitric acid affects the hydrogenation reaction, but it is thought that the presence of nitric acid causes some of the catalytic metal to be eluted, resulting in a decrease in catalytic activity. Whether or not metals are eluted by nitric acid can be determined by the following:
It depends on the atmosphere. For example, it is known that stainless steel forms a passive film on its surface and does not corrode even in the presence of nitric acid. However, under the hydrogenation reaction conditions used in the present invention, a reducing atmosphere is present in the presence of hydrogen, which makes the passive film on the metal surface unstable, and it is thought that this causes the metal to be eluted by nitric acid.
アジピン酸の製造プロセスより得られる副生水溶液から硝酸を除去する方法と
しては、公知の方法、例えば、常圧〜80kPa程度の減圧下、80〜200℃
で加熱する方法が挙げられる。具体的には、常圧〜80kPa程度の減圧下、8
0〜130℃で水を伴う共沸蒸留によって除去する方法が挙げられる。この場合
、水の量が硝酸よりも少ないと共沸によって水が留去した後の釜中の硝酸濃度が
高くなる。硝酸濃度が高くなることは必ずしも問題ではないが、更に共沸蒸留を
続けるためには、蒸留釜に新たに水を添加しながら共沸により硝酸を留去するこ
とが好ましい。又、別の方法としては、ほぼ常圧下で100〜200℃、好まし
くは130〜180℃に加熱して硝酸を除去する方法(この場合、蒸留初期には
硝酸は水との共沸により除かれる)が挙げられる。更に、陰イオン交換樹脂を用
いて除去する方法なども挙げられ、これらの方法を単独あるいは併用して用いる
ことができる。この中でも、常圧下、100〜130℃で10分〜3時間程度加
熱して水と大部分の硝酸を留去した後に、130〜200℃、好ましくは160
〜180℃で1分〜1時間加熱する方法が簡便であり、好ましい。この方法を用
いると、特に160〜180℃に加熱することで硝酸のみならず、後述する酸素
−窒素結合を有する化合物の一部が分解除去される。尚、温度範囲を2段階に分
けているのは、100〜130℃に保つ時間と130〜200℃に保つ好ましい
時間が異なるからである。陰イオン交換樹脂で除去する方法も有効であるが、除
去しなければならない硝酸量が多い場合には、必要なイオン交換樹脂の量が多く
なり、再生処理に多大の労力が必要となる。しかし、極微量の硝酸を除くには有
効な方法である。さらに硝酸含有量が数重量%〜約10重量%の場合には、苛性
ソーダなどの、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水
素塩等を用いて硝酸を中和して除去することもできる。 As a method for removing nitric acid from the aqueous by-product obtained in the process for producing adipic acid, a known method can be used, for example, a method for removing nitric acid from the aqueous by-product obtained in the process for producing adipic acid under a reduced pressure of from normal pressure to about 80 kPa at 80 to 200°C.
Specifically, the method is to heat the mixture at a reduced pressure of about normal pressure to about 80 kPa.
One method is to remove the nitric acid by azeotropic distillation with water at 0 to 130°C. In this case, if the amount of water is less than that of nitric acid, the nitric acid concentration in the still will be high after the water is distilled off by azeotropy. Although the high nitric acid concentration is not necessarily a problem, in order to continue the azeotropic distillation, it is preferable to distill off the nitric acid by azeotropy while adding new water to the still. Another method is to remove the nitric acid by heating to 100 to 200°C, preferably 130 to 180°C, under approximately atmospheric pressure (in this case, nitric acid is removed by azeotropy with water at the beginning of the distillation). Another method is to remove the nitric acid by using an anion exchange resin. These methods can be used alone or in combination. Among these, the method is to heat at 100 to 130°C under atmospheric pressure for 10 minutes to 3 hours to distill off the water and most of the nitric acid, and then to heat at 130 to 200°C, preferably 160°C.
A simple and preferred method is to heat the solution at 160 to 180°C for 1 minute to 1 hour. This method, particularly heating to 160 to 180°C, decomposes and removes not only nitric acid but also some of the compounds having oxygen-nitrogen bonds, as described below. The temperature range is divided into two stages because the preferred time for maintaining the solution at 100 to 130°C is different from the preferred time for maintaining the solution at 130 to 200°C. Removal using an anion exchange resin is also effective, but if a large amount of nitric acid needs to be removed, a large amount of ion exchange resin is required, and the regeneration process requires a great deal of effort. However, this method is effective for removing extremely small amounts of nitric acid. Furthermore, when the nitric acid content is several weight percent to approximately 10 weight percent, the nitric acid can be neutralized and removed using hydroxides, carbonates, bicarbonates, etc. of alkali metals and alkaline earth metals, such as caustic soda.
また、還元処理によって硝酸を酸素−窒素結合を有する化合物と共に除去する
こともできる。具体的には、周期律表第7〜10族の金属からなる群より選ばれ
る少なくとも1種の金属を含む活性金属種を含有する還元触媒を用い、副生水溶
液を水素に接触させることによって、副生水溶液中に含まれる硝酸及び酸素−窒
素結合を有する化合物を還元及び/又は分解することにより除去することができ
る。硝酸が除去され、且つ、ジカルボン酸の還元又は分解が生じない限り、還元
処理の条件に特に限定はないが、好ましい処理温度は50〜200℃、更に好ま
しくは100〜180℃である。処理温度が50℃未満の場合には、反応速度が
遅く、十分な効果を得るには処理に要する時間が極端に長くなる。また、処理温
度が200℃を越えると、処理時間によっては、ジカルボン酸までもが還元又は
分解されてしまう。還元処理に用いる水素圧力は0.2〜5MPaが好ましく、
1〜4MPaが更に好ましい。水素圧力が0.2MPaより低い場合には、十分
な処理効果が得られにくく、また水素圧力が5MPaより高くなると、還元処理
用の装置のコストが高くなると共に、ジカルボン酸までもが還元又は分解されて
しまう場合がある。通常、還元処理にかかる時間は数分〜数十時間、好ましくは
10分〜5時間である。水素と副生水溶液とを接触させる際の反応方式に特に限
定はなく、攪拌槽を用いてバッチ処理を行うこともできるし、固定床反応塔を用
いた連続処理を行うこともできる。 Nitric acid can also be removed together with compounds having oxygen-nitrogen bonds by reduction treatment. Specifically, a reduction catalyst containing an active metal species including at least one metal selected from the group consisting of metals in Groups 7 to 10 of the periodic table is used, and the by-product aqueous solution is brought into contact with hydrogen to reduce and/or decompose the nitric acid and compounds having oxygen-nitrogen bonds contained in the by-product aqueous solution. The conditions for the reduction treatment are not particularly limited as long as nitric acid is removed and reduction or decomposition of dicarboxylic acids does not occur. A preferred treatment temperature is 50 to 200°C, more preferably 100 to 180°C. If the treatment temperature is below 50°C, the reaction rate is slow, and the treatment time required to achieve a sufficient effect becomes extremely long. Furthermore, if the treatment temperature exceeds 200°C, even dicarboxylic acids may be reduced or decomposed depending on the treatment time. The hydrogen pressure used for the reduction treatment is preferably 0.2 to 5 MPa.
The hydrogen pressure is more preferably 1 to 4 MPa. If the hydrogen pressure is lower than 0.2 MPa, it is difficult to obtain a sufficient treatment effect, and if the hydrogen pressure is higher than 5 MPa, the cost of the reduction treatment equipment will increase and even the dicarboxylic acid may be reduced or decomposed. The reduction treatment usually takes several minutes to several tens of hours, preferably 10 minutes to 5 hours. There are no particular limitations on the reaction method used when contacting hydrogen with the by-product aqueous solution, and batch treatment can be performed using a stirred tank or continuous treatment can be performed using a fixed-bed reaction tower.
硝酸除去を目的とした還元触媒は、周期律表第7〜10族の金属からなる群よ
り選ばれる少なくとも1種の金属を含む活性金属種を含有する、一般に水素添加
反応に用いられる触媒であり、さらに活性金属種が白金、レニウム、パラジウム
、ロジウム、ニッケル、イリジウム及びルテニウムからなる群より選ばれる少な
くとも1種の金属を含む触媒が好ましい。さらに触媒活性の観点より、活性金属
種が白金、レニウム、パラジウム、ロジウム及びルテニウムからなる群より選ば
れる少なくとも1種の金属を含む触媒がより好ましく、耐久性をさらに考慮する
と、活性金属種が白金を含む触媒が最も好ましい。 The reduction catalyst for removing nitric acid is a catalyst generally used in hydrogenation reactions, containing an active metal species including at least one metal selected from the group consisting of metals in Groups 7 to 10 of the periodic table, and more preferably a catalyst in which the active metal species includes at least one metal selected from the group consisting of platinum, rhenium, palladium, rhodium, nickel, iridium, and ruthenium. From the viewpoint of catalytic activity, more preferred is a catalyst in which the active metal species includes at least one metal selected from the group consisting of platinum, rhenium, palladium, rhodium, and ruthenium, and from the viewpoint of durability, a catalyst in which the active metal species includes platinum is most preferred.
尚、本発明において、「周期律表」とは、1985年にアメリカ化学会無機化
学部会より提案された周期律表を示すものとする。 In the present invention, the term "periodic table" refers to the periodic table proposed by the Division of Inorganic Chemistry of the American Chemical Society in 1985.
還元触媒は、担体に担持して用いることもできる。担体としては、活性炭、珪
藻土、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアなどの多孔質担体を、単独又は
組み合わせて使用することができる。担体に金属を担持させる方法としては、浸
漬法、イオン交換法などの担持型触媒の調製に通常用いられる方法を用いること
ができる。還元触媒の調製に用いられる金属成分の原料は、触媒調製方法により
異なるが、通常、硝酸塩、硫酸塩、塩酸塩などの鉱酸塩、酢酸塩などの有機塩、
水酸化物、酸化物、更には有機金属化合物などを使用する。金属成分の担持量は
、金属として、通常、担体に対して0.5〜50重量%である。 The reduction catalyst can also be used by being supported on a carrier. As the carrier, porous carriers such as activated carbon, diatomaceous earth, silica, alumina, titania, and zirconia can be used alone or in combination. As a method for supporting the metal on the carrier, methods commonly used in the preparation of supported catalysts, such as impregnation and ion exchange, can be used. The raw materials of the metal components used in the preparation of the reduction catalyst vary depending on the catalyst preparation method, but are usually mineral salts such as nitrates, sulfates, and hydrochlorides, organic salts such as acetates,
The metal component may be a hydroxide, an oxide, or an organic metal compound. The amount of the metal component supported is usually 0.5 to 50% by weight based on the weight of the carrier.
また、硝酸除去のための還元触媒としては、後記にて詳細に説明する、ジオー
ル混合物を製造するために用いるルテニウムと錫を含む活性金属種を含有する水
素添加用触媒を使用することもできる。この場合、還元処理に用いた触媒を水素
添加に用いることもできる。しかし、長時間触媒を使用することによる活性の低
下が起こりうるので、通常、還元処理と水素添加反応は異なる触媒を用いて行う
。 Furthermore, as a reduction catalyst for removing nitric acid, a hydrogenation catalyst containing active metal species containing ruthenium and tin, which is used to produce a diol mixture, as will be described in detail later, can also be used. In this case, the catalyst used in the reduction treatment can also be used for hydrogenation. However, since the activity of the catalyst can decrease when used for a long period of time, different catalysts are usually used for the reduction treatment and the hydrogenation reaction.
攪拌槽を用いたバッチ式による還元処理によって硝酸除去を行う場合には、還
元触媒の量は、処理する副生水溶液100重量部に対し0.01〜50重量部で
あることが好ましい。処理温度、処理圧力などの条件に応じて任意に選ぶことが
できる。 When nitric acid is removed by a batchwise reduction treatment using a stirring tank, the amount of the reduction catalyst is preferably 0.01 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the by-product aqueous solution to be treated. This amount can be selected as desired depending on conditions such as the treatment temperature and treatment pressure.
本発明に用いるジカルボン酸混合物は、更に銅及びバナジウムの含有量が、コ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して名々10ppm以下であ
ることが好ましく、5ppm以下であることが更に好ましい。ジカルボン酸混合
物に含有される銅及びバナジウムの化合物の形態は必ずしも明確ではないが、本
発明において銅及びバナジウムの含有量とは、銅及びバナジウムの元素としての
含有量である。銅及びバナジウムはアジピン酸製造用の酸化触媒に由来するもの
である。銅及びバナジウムの含有量の高いジカルボン酸混合物を原料としてジオ
ール混合物の製造を行うと、銅及びバナジウムは水素添加用触媒の活性金属種に
蓄積して活性金属種の表面積を減少させるので、触媒の活性が低下する。ジカル
ボン酸混合物に含まれる銅及びバナジウムは、完全に除去されていることが最も
好ましいが、陽イオン交換樹脂による処理などを繰り返すことが必要となるため
、操作が煩雑となり現実的ではない。通常用いられる処理では、銅及びバナジウ
ムの含有量は、それぞれ0.05ppm程度まで下げるのが限界である。 The dicarboxylic acid mixture used in the present invention preferably has a copper and vanadium content of no more than 10 ppm, and more preferably no more than 5 ppm, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid. While the form of the copper and vanadium compounds contained in the dicarboxylic acid mixture is not necessarily clear, the copper and vanadium content in the present invention refers to the elemental copper and vanadium content. The copper and vanadium are derived from the oxidation catalyst used to produce adipic acid. When a diol mixture is produced using a dicarboxylic acid mixture containing a high copper and vanadium content as a raw material, the copper and vanadium accumulate on the active metal species of the hydrogenation catalyst, reducing the surface area of the active metal species and thereby reducing the catalytic activity. While it is most desirable to completely remove the copper and vanadium from the dicarboxylic acid mixture, this requires repeated treatment with a cation exchange resin, which makes the process complicated and impractical. Conventional treatments can only reduce the copper and vanadium content to approximately 0.05 ppm each.
アジピン酸製造時に得られる副生水溶液に含まれる銅及びバナジウムを除去す
る方法に特に限定はなく、公知の方法を用いることができるが、陽イオン交換樹
脂による方法が簡便であり、且つ同時に副生する廃棄物の量が少ないことから好
ましい。具体的には、副生水溶液を得(又は精製途中に得られた固体状態のジカ
ルボン酸混合物にイオン交換水を加えて水溶液とし)、常温〜100℃以下の温
度で陽イオン交換樹脂と接触させることにより、銅及びバナジウムを除去するこ
とができる。陽イオン交換樹脂としては、官能基がスルホン酸基又はカルボキシ
ル基であり、母体構造がスチレン系又はメタクリル系のものを用いることができ
る。ジカルボン酸100重量部に対して陽イオン交換樹脂1〜100重量部を攪
拌混合するか、あるいは充填塔方式により接触させることができる。 There are no particular limitations on the method for removing copper and vanadium contained in the by-product aqueous solution obtained during the production of adipic acid, and known methods can be used. However, a method using a cation exchange resin is preferred because it is simple and produces a small amount of by-product waste. Specifically, copper and vanadium can be removed by obtaining the by-product aqueous solution (or adding ion-exchanged water to a solid dicarboxylic acid mixture obtained during purification to obtain an aqueous solution) and contacting it with a cation exchange resin at a temperature of room temperature to 100°C or lower. The cation exchange resin can be one having a sulfonic acid group or a carboxyl group as a functional group and a styrene-based or methacrylic base structure. 1 to 100 parts by weight of the cation exchange resin can be mixed with 100 parts by weight of the dicarboxylic acid by stirring or by using a packed tower system.
本発明に用いるジカルボン酸混合物は、更にイオウの含有量が、コハク酸、グ
ルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して200ppm以下であることが好ま
しく、更に好ましくは40ppm以下、特に好ましくは20ppm以下である。
イオウの含有量の高いジカルボン酸混合物を原料としてジオール混合物の製造を
行うと、イオウは水素添加用触媒の活性金属種に蓄積して活性金属種の表面積を
減少させるので、触媒の活性が低下する。イオウは完全に除去することが最も好
ましいが、陰イオン交換樹脂による処理などを繰り返すことが必要となり操作が
煩雑となるので現実的でない。通常用いられる処理では、イオウ含有量を0.2
ppm程度まで下げるのが限界である。 The dicarboxylic acid mixture used in the present invention preferably has a sulfur content of 200 ppm or less, more preferably 40 ppm or less, and particularly preferably 20 ppm or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
When a diol mixture is produced using a dicarboxylic acid mixture with a high sulfur content as a raw material, sulfur accumulates on the active metal species of the hydrogenation catalyst, reducing the surface area of the active metal species and thereby reducing the activity of the catalyst. Complete removal of sulfur is most desirable, but this is not practical because repeated treatment with an anion exchange resin or the like is required, making the operation complicated. A commonly used treatment reduces the sulfur content to 0.2
The limit is to reduce it to about ppm.
ジカルボン酸混合物中のイオウは硫酸根などを有する化合物として存在するも
のと考えられるが、必ずしも明確ではない。イオウの由来もまた明確ではないが
、銅及びバナジウムを除去するためにスルホン酸系陽イオン交換樹脂を用いた場
合、スルホン酸基の脱離、あるいはイオン交換樹脂のポリマー鎖の分解などによ
りジカルボン酸混合物の水溶液中にイオウを含む不純物が溶出するものと考えら
れる。この考えは、陰イオン交換樹脂によりイオウが除去できることからも支持
されている。 The sulfur in the dicarboxylic acid mixture is thought to exist as a compound containing sulfate radicals, but the exact origin of the sulfur is unclear. The origin of the sulfur is also unclear, but it is thought that when a sulfonic acid cation exchange resin is used to remove copper and vanadium, sulfur-containing impurities are eluted into the aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture due to the elimination of sulfonic acid groups or the decomposition of the polymer chains of the ion exchange resin. This idea is supported by the fact that sulfur can be removed using an anion exchange resin.
アジピン酸の製造プロセスより得られる副生水溶液からイオウ化合物を除去す
る方法に特に限定はないが、副生水溶液を陰イオン交換樹脂と接触させる方法が
有効である。又、処理に付す精製途中のジカルボン酸混合物が固体状態である場
合には、ジカルボン酸混合物にイオン交換水を加えて5〜50重量%のジカルボ
ン酸の水溶液として、陰イオン交換樹脂と接触させる。陰イオン交換樹脂として
は、4級アンモニウム塩を官能基に持つスチレン系又はアクリル系の樹脂が好ま
しい。また3級アミンを官能基に持つスチレン系又はアクリル系の弱塩基性イオ
ン交換樹脂も所望により用いることができる。陰イオン交換樹脂の使用方法は、
ジカルボン酸100重量部に対して陰イオン交換樹脂1〜100重量部を攪拌混
合するか、あるいは充填塔方式により接触させる方法を用いることができる。 There is no particular limitation on the method for removing sulfur compounds from the by-product aqueous solution obtained in the adipic acid production process, but a method of contacting the by-product aqueous solution with an anion exchange resin is effective. Furthermore, when the dicarboxylic acid mixture being purified to be treated is in a solid state, ion-exchanged water is added to the dicarboxylic acid mixture to form a 5 to 50 wt % aqueous dicarboxylic acid solution, which is then contacted with the anion exchange resin. As the anion exchange resin, a styrene-based or acrylic resin having a quaternary ammonium salt as a functional group is preferred. Furthermore, a styrene-based or acrylic weakly basic ion exchange resin having a tertiary amine as a functional group can also be used if desired. The anion exchange resin can be used in the following manner:
The method of contacting 100 parts by weight of dicarboxylic acid with 1 to 100 parts by weight of anion exchange resin can be used by mixing with stirring or by using a packed column.
更に、本発明においては、ジカルボン酸混合物が蒸留水に溶解した水溶液が示
す355nmにおける吸光係数が0.3以下であることが好ましく、0.1以下
であることが更に好ましく、特に好ましくは0.03以下である。本発明におい
て吸光係数とは下記の式で表される値である。 Furthermore, in the present invention, the absorption coefficient at 355 nm of an aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture dissolved in distilled water is preferably 0.3 or less, more preferably 0.1 or less, and particularly preferably 0.03 or less. In the present invention, the absorption coefficient is a value expressed by the following formula.
E=A/(c×b)
(式中、Eは355nmにおける吸光係数であり、Aは該ジカルボン酸混合物を
蒸留水に溶解した水溶液の室温における吸光度であり、cは蒸留水100g中に
溶解した該ジカルボン酸混合物の重量(g)であり、bは吸光度の測定に用いた
セルの長さ(cm)である。)
355nmの吸収はコハク酸、グルタル酸及びアジピン酸によるものではない
。従ってこの吸収は、ジカルボン酸混合物中に含有される不純物に由来するもの
である。本発明者らはこの不純物の分子構造を特定するに至っていないが、文献
(Zh.Prikl.Khim.Leningrad 47巻、4号、862−
865頁、1974)等から、2,5−ジニトロフェノール、2,4−ジニトロ
フェノール、2,6−ジニトロフェノールなどのジニトロフェノール類、トリニ
トロフェノール類、1−ニトロシクロヘキセン、2−ニトロシクロヘキセノール
のいずれか、又はこれらの混合物であり、アジピン酸製造時の硝酸による酸化反
応によって副生すると考えられる。上記したようにジオール混合物の原料となる
ジカルボン酸混合物による吸収がないことから、吸光係数はゼロであることが最
も好ましいが、活性炭処理や陰イオン交換樹脂による処理を繰り返すことが必要
となり操作が煩雑となるため現実的でない。通常用いられる処理では吸光係数は
0.0001程度まで下げるのが限界である。 E = A / (c x b) (wherein E is the absorption coefficient at 355 nm, A is the absorbance at room temperature of an aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture dissolved in distilled water, c is the weight (g) of the dicarboxylic acid mixture dissolved in 100 g of distilled water, and b is the length (cm) of the cell used to measure the absorbance.) The absorption at 355 nm is not due to succinic acid, glutaric acid, or adipic acid. Therefore, this absorption is due to impurities contained in the dicarboxylic acid mixture. The present inventors have not yet identified the molecular structure of this impurity, but according to the literature (Zh. Prikl. Khim. Leningrad, Vol. 47, No. 4, pp. 862-868),
865, 1974, etc., it is believed that the compounds are either dinitrophenols such as 2,5-dinitrophenol, 2,4-dinitrophenol, and 2,6-dinitrophenol, trinitrophenols, 1-nitrocyclohexene, and 2-nitrocyclohexenol, or a mixture thereof, and are by-produced in the oxidation reaction with nitric acid during the production of adipic acid. As mentioned above, since there is no absorption by the dicarboxylic acid mixture that is the raw material for the diol mixture, it is most desirable for the absorption coefficient to be zero. However, this is not realistic because repeated treatment with activated carbon or anion exchange resin is required, which makes the operation complicated. With commonly used treatments, the absorption coefficient can only be reduced to about 0.0001.
355nmに吸収を持つ不純物を除去する方法に特に限定はなく、公知の脱色
方法を用いることができる。例えば、副生水溶液を陰イオン吸着性物質で処理し
た後、120〜200℃で加熱処理する方法(日本国特公昭53−41652公
報を参照)などを用いることができる。陰イオン吸着性物質とは、活性炭、陰イ
オン交換樹脂及び液状陰イオン交換体であり、液状陰イオン交換体とは、分子量
200〜500の非水溶性一級、二級及び三級アミンの中から選ばれる1つ以上
のアミンである。 The method for removing impurities with absorption at 355 nm is not particularly limited, and known decolorization methods can be used. For example, a method in which the by-product aqueous solution is treated with an anion-adsorbing substance and then heated at 120 to 200°C (see Japanese Patent Publication No. 53-41652) can be used. Examples of anion-adsorbing substances include activated carbon, anion exchange resins, and liquid anion exchangers. The liquid anion exchangers are one or more amines selected from water-insoluble primary, secondary, and tertiary amines having a molecular weight of 200 to 500.
活性炭を用いて不純物を除去する方法としては、例えば、副生水溶液を得、ジ
カルボン酸100重量部に対して1〜20重量部の粉末状活性炭又は粒状活性炭
を副生水溶液に混合し、5分〜2時間攪拌した後、活性炭を濾別する方法が挙げ
られる。陰イオン交換樹脂を用いて不純物を除去する方法としては、上記したイ
オウ化合物を除去するための方法を使用することができる。さらに液状陰イオン
交換体を用いる場合には、トリ−n−オクチルアミンに代表される液状陰イオン
交換体を非水溶性の有機溶媒に0.1〜10重量%程度の濃度で混合して吸着液
を調合し、この吸着液をジカルボン酸の重量に対して液状陰イオン交換体が1〜
30重量%になるように副生水溶液と接触させる。非水溶性の有機溶媒としては
、具体的には四塩化炭素、パークレン、トリクレン及び流動パラフィン等が適当
である。接触処理する場合の装置としては、通常の液−液接触装置である抽出塔
又はミキサーセトラータイプを用いることができる。 As a method for removing impurities using activated carbon, for example, a method is mentioned in which an aqueous by-product solution is obtained, and 1 to 20 parts by weight of powdered activated carbon or granular activated carbon is mixed with the aqueous by-product solution relative to 100 parts by weight of dicarboxylic acid, and the mixture is stirred for 5 minutes to 2 hours, and then the activated carbon is filtered off. As a method for removing impurities using an anion exchange resin, the above-mentioned method for removing sulfur compounds can be used. Furthermore, when a liquid anion exchanger is used, a liquid anion exchanger, typified by tri-n-octylamine, is mixed with a water-insoluble organic solvent at a concentration of about 0.1 to 10% by weight to prepare an adsorption solution, and this adsorption solution is mixed with the liquid anion exchanger at a concentration of about 1 to 10% by weight relative to the weight of dicarboxylic acid.
The by-product aqueous solution is contacted with the by-product aqueous solution so that the concentration becomes 30% by weight. Specific examples of the water-insoluble organic solvent include carbon tetrachloride, perchlorate, trichlene, and liquid paraffin. The apparatus used for the contact treatment can be a conventional liquid-liquid contact apparatus such as an extraction tower or a mixer-settler type.
さらに本発明者らが検討した結果、脱水したジカルボン酸混合物に、常圧での
沸点が200℃以下である炭素数6〜14の芳香族炭化水素を加え、芳香族炭化
水素の沸点以下の温度に加熱後、室温以下に冷却した後に濾別してジカルボン酸
混合物を回収することによっても、吸光係数を低下させることができる。芳香族
炭化水素による処理にはイオウ除去効果もあるので、上記した陰イオン交換樹脂
によるイオウ除去処理にかえて用いることができる。この処理に用いることがで
きる炭素数6〜14の沸点が200℃以下の芳香族炭化水素の例としては、ベン
ゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼシ、イソプロピルベンゼン、プロピル
ベンゼン、トリメチルベンゼン及びブチルベンゼンなどが挙げられる。この中で
もベンゼン、トルエン及びキシレンの沸点が低く、濾別して回収したジカルボン
酸混合物に残留しても、減圧加熱等の方法により除去が容易であり好ましい。使
用する芳香族炭化水素の重量は、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重
量の0.5〜20倍が好ましい。芳香族炭化水素の重量が0.5倍未満であると
脱色の効果が著しく低下する。使用量を増やすと脱色の効果が高くなる傾向が見
られるが、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量の20倍を越えると
脱色効果はほとんど頭打ちとなり、回収再使用のために処理しなければならない
芳香族炭化水素の量が増えるだけなので好ましくない。 Furthermore, the inventors have found that the extinction coefficient can also be reduced by adding an aromatic hydrocarbon having 6 to 14 carbon atoms and a boiling point of 200°C or less at atmospheric pressure to the dehydrated dicarboxylic acid mixture, heating the mixture to a temperature below the boiling point of the aromatic hydrocarbon, cooling to below room temperature, and then filtering the mixture to recover the dicarboxylic acid mixture. Treatment with an aromatic hydrocarbon also has a sulfur removal effect, so it can be used instead of the sulfur removal treatment using an anion exchange resin. Examples of aromatic hydrocarbons having 6 to 14 carbon atoms and a boiling point of 200°C or less that can be used in this treatment include benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, isopropylbenzene, propylbenzene, trimethylbenzene, and butylbenzene. Among these, benzene, toluene, and xylene have low boiling points, and even if they remain in the dicarboxylic acid mixture recovered by filtration, they are easily removed by methods such as heating under reduced pressure. The weight of the aromatic hydrocarbon used is preferably 0.5 to 20 times the combined weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid. If the weight of the aromatic hydrocarbon is less than 0.5 times the combined weight, the decolorizing effect is significantly reduced. There is a tendency that the decolorizing effect increases as the amount used increases, but if the amount used exceeds 20 times the total weight of succinic acid, glutaric acid and adipic acid, the decolorizing effect almost levels off, and this is not preferred because it simply increases the amount of aromatic hydrocarbons that must be treated for recovery and reuse.
また、上記した硝酸除去のための還元処理と同様の処理によっても着色物質(
後述する酸素−窒素結合を有する化合物を含む)を除去することができる。即ち
、副生水溶液を、周期律表第7〜10族の金属からなる群より選ばれる少なくと
も1種の金属を活性金属種として包含する還元触媒の存在下で水素ガスと接触さ
せることによって、着色物質を還元及び/又は分解することにより除去すること
ができる。 In addition, the colored substance (
In other words, by contacting the by-product aqueous solution with hydrogen gas in the presence of a reduction catalyst containing at least one metal selected from the group consisting of metals in Groups 7 to 10 of the periodic table as an active metal species, the colored substances can be reduced and/or decomposed to remove them.
さらに本発明においては、ジカルボン酸混合物の酸素−窒素結合を有する化合
物の含有量が、硝酸の重量に換算して、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の
合計重量に対して2,000ppm以下であることが好ましく、1,200pp
m以下であることが更に好ましい。本発明において「酸素−窒素結合を有する化
合物」とは、−NO2、−NH−NO2、=N−OH等の官能基を有する有機化
合物及び硝酸、亜硝酸等の酸化窒素系無機化合物を意味する。 Furthermore, in the present invention, the content of the compound having an oxygen-nitrogen bond in the dicarboxylic acid mixture is preferably 2,000 ppm or less, and more preferably 1,200 ppm or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, calculated as the weight of nitric acid.
In the present invention, the term "compound having an oxygen-nitrogen bond" refers to an organic compound having a functional group such as -NO2 , -NH- NO2 , or =N-OH, and an inorganic nitrogen oxide compound such as nitric acid or nitrous acid.
具体的には、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は、ジカルボン酸の水溶
液にNaOHを加えて加熱し、アンモニア等の揮発成分を除去した後にデバルタ
合金を加えて還元処理を行い、生成するアンモニアを定量し、これを硝酸量に換
算して求まる値である。従って、酸素−窒素結合を有する化合物には硝酸も含ま
れる。硝酸以外の酸素−窒素結合を有する化合物の中には、355nmに吸収を
もつものもあり、これらの不純物は、アジピン酸製造時の硝酸による酸化反応に
よって副生するものと考えられる。酸素−窒素結合を有する化合物は完全に除去
することが最も好ましいが、活性炭による処理を繰り返すことなどが必要となり
操作が煩雑となるので現実的でない。通常用いられる処理では、酸素−窒素結合
を有する化合物の含有量を50ppm程度まで下げるのが限界である。 Specifically, the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds is determined by adding NaOH to an aqueous solution of dicarboxylic acid, heating the solution, removing volatile components such as ammonia, adding DeValta's alloy, performing a reduction treatment, quantifying the amount of ammonia produced, and converting this to the amount of nitric acid. Therefore, compounds having oxygen-nitrogen bonds also include nitric acid. Some compounds having oxygen-nitrogen bonds other than nitric acid have absorption at 355 nm, and these impurities are thought to be by-products of the oxidation reaction with nitric acid during the production of adipic acid. Complete removal of compounds having oxygen-nitrogen bonds is most desirable, but this is not practical because repeated treatment with activated carbon is required, making the process complicated. Conventional treatments can only reduce the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds to about 50 ppm.
酸素−窒素結合を有する化合物は、上記した硝酸を除去するための方法によっ
て除去することができる。即ち、常圧〜80kPa程度の減圧下、80〜200
℃で加熱する方法や周期律表第7〜10族の金属からなる群より選ばれる少なく
とも1種の金属を含む活性金属種を含有する還元触媒の存在下で還元処理する方
法を用いることができる。又、本発明者らの研究により、硝酸以外の、特に酸素
−窒素結合を含む官能基を有する有機化合物を除去する方法としては、活性炭と
副生水溶液を接触させる方法が有効であることが明らかとなった。活性炭を用い
る除去方法としては、355nmに吸収を持つ不純物の除去方法に述べた方法を
用いることができる。 The compound having an oxygen-nitrogen bond can be removed by the method for removing nitric acid described above.
The method of heating the by-product aqueous solution at 200°C or the method of reducing the by-product aqueous solution in the presence of a reducing catalyst containing an active metal species containing at least one metal selected from the group consisting of metals in Groups 7 to 10 of the periodic table can be used. Furthermore, research by the present inventors has revealed that a method of contacting activated carbon with the by-product aqueous solution is effective for removing organic compounds other than nitric acid, particularly those having functional groups containing oxygen-nitrogen bonds. As a removal method using activated carbon, the method described above for removing impurities having absorption at 355 nm can be used.
本発明においてジオール混合物の原料として用いるジカルボン酸混合物は、ジ
カルボン酸の合計重量に対する硝酸含有量が3重量%以下であるが、更に、銅、
バナジウム、イオウ、酸素−窒素結合を有する化合物を含む着色物質等の、水素
添加反応の障害となる不純物が含まれていないことが好ましい。これらの成分を
含まないジカルボン酸混合物を得るためには、上記した各不純物を除去するため
の方法を適宜組み合わせて行えばよい。次に、ジカルボン酸混合物を得るために
行う、副生水溶液に含まれる不純物を除去するための工程の好ましい組み合わせ
について説明するが、初めに、副生水溶液からジオール混合物を得るための好ま
しい精製プロセスを以下に列挙する。 The dicarboxylic acid mixture used as the raw material for the diol mixture in the present invention has a nitric acid content of 3% by weight or less based on the total weight of the dicarboxylic acids.
It is preferable that the solution does not contain impurities that hinder the hydrogenation reaction, such as coloring substances containing vanadium, sulfur, or compounds having an oxygen-nitrogen bond. To obtain a dicarboxylic acid mixture that does not contain these components, the above-mentioned methods for removing the impurities can be appropriately combined. Next, we will explain preferred combinations of steps for removing impurities contained in the by-product aqueous solution to obtain a dicarboxylic acid mixture. First, we will list preferred purification processes for obtaining a diol mixture from the by-product aqueous solution.
第1精製プロセス:(a)副生水溶液を、80〜200℃の温度及び常圧以下
の圧力で加熱することによって脱水及び脱硝酸を行い、脱水・脱硝酸されたジカ
ルボン酸混合物を得、
(b)得られた脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物に水を加えて脱硝酸さ
れたジカルボン酸混合物水溶液を得、そして
(c)脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を陽イオン交換樹脂と接触させ
て銅及びバナジウムを除去する。 First purification process: (a) dehydrating and denitrating the by-product aqueous solution by heating it at a temperature of 80 to 200°C and at a pressure equal to or less than atmospheric pressure to obtain a dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture; (b) adding water to the obtained dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain a denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution; and (c) contacting the denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution with a cation exchange resin to remove copper and vanadium.
第2精製プロセス:(a)副生水溶液を、80〜130℃の温度及び常圧以下
の圧力で加熱後、130〜180℃の温度及び常圧で更に加熱して脱水・脱硝酸
されたジカルボン酸混合物を得、
(b)得られた脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物に水を加えて脱硝酸さ
れたジカルボン酸混合物水溶液を得、
(c)脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を陽イオン交換樹脂と接触させ
て銅及びバナジウムを除去し、
(d)得られる脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を、常圧以下の圧力で
、脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液から水を留去するのに十分な温度で加
熱し、
(e)常圧での沸点が200℃以下である炭素数6〜14の芳香族炭化水素を
、工程(d)で得られた脱硝酸されたジカルボン酸混合物に加え、得られた混合
物を芳香族炭化水素の沸点以下の温度で加熱後、冷却し、そして
(f)混合物から脱硝酸されたジカルボン酸混合物をろ過により回収し、ジカ
ルボン酸混合物を調製する。 Second purification process: (a) heating the by-product aqueous solution at a temperature of 80 to 130°C and a pressure equal to or less than atmospheric pressure, and then further heating at a temperature of 130 to 180°C and a pressure equal to or less than atmospheric pressure to obtain a dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture; (b) adding water to the obtained dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain a denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution; (c) contacting the denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution with a cation exchange resin to remove copper and vanadium; (d) heating the obtained denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution at a pressure equal to or less than atmospheric pressure at a temperature sufficient to distill off water from the denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution; (e) adding an aromatic hydrocarbon having 6 to 14 carbon atoms and having a boiling point of 200°C or less at atmospheric pressure to the denitrated dicarboxylic acid mixture obtained in step (d), heating the obtained mixture at a temperature equal to or less than the boiling point of the aromatic hydrocarbon, and then cooling; and (f) recovering the denitrated dicarboxylic acid mixture from the mixture by filtration to prepare a dicarboxylic acid mixture.
第3精製プロセス:副生水溶液を、周期律表第7〜10族の金属からなる群よ
り選ばれる少なくとも1種の金属を含む活性金属種を含有する還元触媒の存在下
で水素ガスと接触させ、副生水溶液中に含まれる硝酸及び酸素−窒素結合を有す
る化合物を還元してジカルボン酸混合物を水溶液の形態で得る。 Third purification process: The by-product aqueous solution is contacted with hydrogen gas in the presence of a reduction catalyst containing an active metal species including at least one metal selected from the group consisting of metals of Groups 7 to 10 of the periodic table, thereby reducing nitric acid and compounds having an oxygen-nitrogen bond contained in the by-product aqueous solution to obtain a dicarboxylic acid mixture in the form of an aqueous solution.
本発明においては、ジカルボン酸混合物を調製する際に硝酸除去を精製プロセ
スの初めに行うことが好ましい。硝酸除去を行うための好ましい方法としては、
副生水溶液を80〜200℃の温度及び常圧以下の圧力で加熱する方法、具体的
には、副生水溶液を80〜130℃の温度及び常圧以下の圧力で10分〜3時間
程度加熱した後、更に130〜180℃の温度及び常圧で更に1分〜1時間程度
加熱する方法が挙げられる。又、酸素−窒素結合を有する化合物を含む着色物質
なども同時に除去することができるので、周期律表第7〜10族の金属からなる
群より選ばれる少なくとも1種の金属を含む活性金属種を含有する還元触媒の存
在下で副生水溶液を水素ガスと接触させ、副生水溶液中に含まれる硝酸及び酸素
−窒素結合を有する化合物を還元する方法も好ましい。触媒を用いた還元処理を
行う場合には、副生水溶液を常圧以下の圧力で加熱後、130〜180℃の温度
及び常圧で更に加熱してジカルボン酸混合物を部分的に脱硝酸し、部分的に脱硝
酸されたジカルボン酸混合物に水を加えて部分的に脱硝酸されたジカルボン酸混
合物水溶液とし、それから還元処理を行うことがより好ましい。 In the present invention, it is preferred to remove nitric acid at the beginning of the purification process when preparing the dicarboxylic acid mixture. A preferred method for removing nitric acid is as follows:
Examples of suitable reduction methods include heating the by-product aqueous solution at a temperature of 80 to 200°C and at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure. Specifically, the by-product aqueous solution is heated at a temperature of 80 to 130°C and at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure for 10 minutes to 3 hours, and then further heated at a temperature of 130 to 180°C and at atmospheric pressure for 1 minute to 1 hour. Furthermore, since colored substances containing compounds having oxygen-nitrogen bonds can also be removed simultaneously, a preferred method is to contact the by-product aqueous solution with hydrogen gas in the presence of a reduction catalyst containing an active metal species containing at least one metal selected from the group consisting of metals in Groups 7 to 10 of the Periodic Table, thereby reducing the nitric acid and compounds having oxygen-nitrogen bonds contained in the by-product aqueous solution. When performing reduction treatment using a catalyst, it is more preferable to heat the by-product aqueous solution at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure, and then further heat it at a temperature of 130 to 180°C and at atmospheric pressure to partially denitrate the dicarboxylic acid mixture, add water to the partially denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain a partially denitrated dicarboxylic acid mixture aqueous solution, and then perform the reduction treatment.
尚、硝酸が存在すると陽イオン交換樹脂による銅及びバナジウムの除去効率が
低下するので、生成工程の初めに硝酸の除去を行うことが好ましい。 In addition, since the presence of nitric acid reduces the efficiency of copper and vanadium removal by the cation exchange resin, it is preferable to remove nitric acid at the beginning of the production process.
本発明においては、硝酸除去工程の次に陽イオン交換樹脂による銅及びバナジ
ウムの除去を行うことが好ましい。具体的には、脱硝酸されたジカルボン酸混合
物の水溶液を陽イオン交換樹脂と接触させる。硝酸除去工程において加熱による
硝酸除去を行うと、脱硝酸されたジカルボン酸混合物は固体の形状で得られるの
で、その場合は、脱硝酸されたジカルボン酸混合物にイオン交換水を加えて5〜
50重量%の脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液とし、それから陽イオン交
換樹脂と上記の水溶液を接触させる。陽イオン交換樹脂による処理の後に必要に
応じて再度、脱水・脱硝酸工程を行っても良い。 In the present invention, it is preferable to remove copper and vanadium using a cation exchange resin after the nitric acid removal step. Specifically, an aqueous solution of the denitrated dicarboxylic acid mixture is brought into contact with a cation exchange resin. If nitric acid is removed by heating in the nitric acid removal step, the denitrated dicarboxylic acid mixture is obtained in a solid form. In this case, ion-exchanged water is added to the denitrated dicarboxylic acid mixture and the mixture is heated for 5 to 10 minutes.
The 50% by weight aqueous solution of the denitrated dicarboxylic acid mixture is then contacted with a cation exchange resin. After the treatment with the cation exchange resin, a dehydration and denitration step may be carried out again, if necessary.
陰イオン吸着性物質とジカルボン酸の水溶液とを接触させることによりイオウ
化合物の除去及び脱色(即ち、酸素−窒素結合を有する化合物を含む着色性物質
の除去)を行うことができる。この工程は、精製途中のジカルボン酸混合物のイ
オウ含有量が少ない及び/または着色が無い場合には省いてもかまわない。陰イ
オン吸着性物質による処理は、陽イオン交換樹脂による処理の後に行うことが好
ましい。原因は明確では無いが、先に陽イオン交換樹脂で処理した方が陰イオン
吸着性物質での処理における脱色の効果が高くなる。また、この順序で精製途中
のジカルボン酸混合物を処理することにより、スルホン酸系陽イオン交換樹脂に
由来するイオウ化合物を除去することも可能となる。 Contacting an anion-adsorbing substance with an aqueous solution of dicarboxylic acid can remove sulfur compounds and decolorize (i.e., remove coloring substances including compounds with oxygen-nitrogen bonds). This step can be omitted if the dicarboxylic acid mixture during purification has a low sulfur content and/or is not colored. Treatment with an anion-adsorbing substance is preferably performed after treatment with a cation exchange resin. Although the reason is not clear, treatment with a cation exchange resin first is more effective in decolorizing the anion-adsorbing substance. Furthermore, treating the dicarboxylic acid mixture during purification in this order also makes it possible to remove sulfur compounds derived from sulfonic acid-based cation exchange resins.
更に、ジカルボン酸混合物を得るためには、活性炭を用いた精製工程を、硝酸
除去工程の後に所望の順序で行うことができる。活性炭による処理によって、脱
色のみならず、酸素−窒素結合を有する化合物の除去も同時に行うことができる
。 Furthermore, to obtain a dicarboxylic acid mixture, a purification step using activated carbon can be carried out in any desired order after the nitric acid removal step. The treatment with activated carbon not only decolorizes the dicarboxylic acid mixture but also simultaneously removes compounds having oxygen-nitrogen bonds.
また、脱硝酸されたジカルボン酸混合物に芳香族炭化水素を加えて加熱後、冷
却し、そしてろ過によってジカルボン酸混合物を回収することもできる。この工
程はイオウの除去及び脱色に効果があり、この工程を行うことで水素添加反応の
障害となる不純物の少ないジカルボン酸混合物を得ることができる。芳香族炭化
水素を用いた処理は、脱硝酸及び銅とバナジウムの除去を行った後に行うことが
でき、陰イオン吸着性物質を用いた処理を併せて行うことで、さらに不純物の少
ないジカルボン酸混合物を得ることができる。 Alternatively, the dicarboxylic acid mixture can be recovered by adding an aromatic hydrocarbon to the denitrated dicarboxylic acid mixture, heating, cooling, and filtering. This process is effective for removing sulfur and decolorizing, and by performing this process, a dicarboxylic acid mixture containing fewer impurities that would interfere with the hydrogenation reaction can be obtained. Treatment with an aromatic hydrocarbon can be performed after denitration and removal of copper and vanadium, and by performing treatment with an anion-adsorbing substance in combination, a dicarboxylic acid mixture with even fewer impurities can be obtained.
上記した不純物の除去方法以外にも、減圧加熱下に蒸留する方法や減圧下での
水蒸気蒸留なども効果があり、既に述べた方法と併用して用いることもできる。 In addition to the above-mentioned methods for removing impurities, methods such as distillation under reduced pressure and heating and steam distillation under reduced pressure are also effective and can be used in combination with the methods already mentioned.
既に述べたように、本発明においては各不純物を除去するための方法を適宜組
み合わせて行えばよいが、アジピン酸の製造プロセスで得られた副生水溶液に含
まれる不純物をほぼ完全に除去するためには、以下の工程〜からなる精製プ
ロセスを行うことが望ましい。 As already mentioned above, in the present invention, the methods for removing the impurities may be appropriately combined. However, in order to almost completely remove the impurities contained in the by-product aqueous solution obtained in the process for producing adipic acid, it is desirable to carry out a purification process comprising the following steps (1) to (5):
加熱による脱水・脱硝酸(副生水溶液を、100〜130℃の温度及び常
圧以下の圧力で10分〜3時間程度加熱後、130〜180℃の温度及び常圧で
更に1分〜1時間程加熱);
陽イオン交換樹脂による銅及びバナジウムの除去;
液状陰イオン交換体による不純物の除去;
活性炭による不純物の除去;及び
陰イオン交換樹脂によるイオウの除去及び脱色。 Dehydration and denitration by heating (heating the by-product aqueous solution at a temperature of 100 to 130°C and a pressure below atmospheric pressure for 10 minutes to 3 hours, and then heating at a temperature of 130 to 180°C and atmospheric pressure for an additional 1 minute to 1 hour); removal of copper and vanadium using a cation exchange resin; removal of impurities using a liquid anion exchanger; removal of impurities using activated carbon; and removal of sulfur and decolorization using an anion exchange resin.
なお、所望に応じて液状陰イオン交換体を用いる工程を行わずに、工程で
用いる活性炭の量を増やすこともできる。 If desired, the step using the liquid anion exchanger can be omitted and the amount of activated carbon used in the step can be increased.
本発明は、上記のようにして副生水溶液を精製して得られたジカルボン酸混合
物を、水及び水素ガスと、ルテニウム及び錫からなる活性金属種を含有する水素
添加用触媒との存在下で水素添加反応に付し、1,4−ブタンジオール、1,5
−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を
含有する水素添加反応液を得ることを包含することを特徴とする方法である。本
発明で用いる水素添化用触媒は、活性金属種としてルテニウム及び錫を含有する
ものである。ルテニウム及び錫に加えて、周期律表第7族の金属から選ばれる少
なくとも1種の金属及び/又はルテニウム以外の周期律表第8族の金属、及び周
期律表第9族並びに第10族の金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の金
属を更に含有する水素添加用触媒が、活性が高いので好ましい。また、第7族の
金属としてはレニウムの活性が高いので特に好ましく、ルテニウム以外の周期律
表第8族の金属、及び周期律表第9族並びに第10族の金属からなる群より選ば
れる少なくとも1種の金属としては白金が特に活性が高いので好ましい。 In the present invention, the dicarboxylic acid mixture obtained by purifying the by-product aqueous solution as described above is subjected to a hydrogenation reaction in the presence of water, hydrogen gas, and a hydrogenation catalyst containing active metal species consisting of ruthenium and tin to produce 1,4-butanediol, 1,5
The present invention is characterized by comprising obtaining a hydrogenation reaction solution containing a diol mixture including 1,6-pentanediol and 1,6-hexanediol. The hydrogenation catalyst used in the present invention contains ruthenium and tin as active metal species. A hydrogenation catalyst containing, in addition to ruthenium and tin, at least one metal selected from Group 7 metals of the periodic table and/or at least one metal selected from the group consisting of metals in Group 8 of the periodic table other than ruthenium, and metals in Groups 9 and 10 of the periodic table is preferred because of its high activity. Furthermore, rhenium is particularly preferred as the Group 7 metal because of its high activity, and platinum is particularly preferred as the at least one metal selected from the group consisting of metals in Group 8 of the periodic table other than ruthenium, and metals in Groups 9 and 10 of the periodic table because of its high activity.
本発明で用いる水素添加用触媒は、担体を用いない非担持型の触媒でも、担体
を用いた担持型の触媒でもかまわない。触媒を担持するための担体としては、活
性炭、アルミナ、シリカなどの常用の多孔質担体を用いることができるが、これ
らの担体の中でも耐酸性の点から活性炭、チタニア及びジルコニアが好ましく、
より好ましくは活性炭である。活性炭は水蒸気賦活炭、薬品賦活炭のいずれも用
いることができる。また反応形式にもよるが、粒状活性炭や粉末状活性炭を用い
ることができる。担体に金属種を担持させる方法に特に制限はなく、浸漬法、イ
オン交換法などの担持型触媒の調製法として通常用いられている方法を適用する
ことができる。浸漬法を用いる場合には、担持する金属種の原料化合物を溶媒、
例えば水に溶解して金属化合物の水溶液とし、この溶液に別途調製した多孔質担
体を浸漬して担体に金属種を担持させる。担体に各金属を担持させる順序につい
ては特に制限はなく、全ての金属種を同時に担持させても、各金属種を個別に担
持させてもよい。また所望に応じて各金属種を複数回に分けて担持させても良い
。 The hydrogenation catalyst used in the present invention may be either an unsupported catalyst, which does not use a carrier, or a supported catalyst, which uses a carrier. As the carrier for supporting the catalyst, commonly used porous carriers such as activated carbon, alumina, and silica can be used. Among these carriers, activated carbon, titania, and zirconia are preferred from the viewpoint of acid resistance.
Activated carbon is more preferred. Either steam-activated carbon or chemically activated carbon can be used as the activated carbon. Depending on the reaction type, granular activated carbon or powdered activated carbon can be used. There are no particular limitations on the method for supporting the metal species on the support, and methods commonly used for preparing supported catalysts, such as the impregnation method and ion exchange method, can be applied. When the impregnation method is used, the raw material compound of the metal species to be supported is dissolved in a solvent,
For example, the metal species are dissolved in water to prepare an aqueous solution of the metal compound, and a separately prepared porous support is immersed in this solution to support the metal species on the support. There are no particular restrictions on the order in which the metals are supported on the support, and all metal species may be supported simultaneously, or each metal species may be supported individually. Furthermore, each metal species may be supported in multiple batches as desired.
触媒調製に用いる金属種の原料としては、触媒の調製法にもよるが、通常は硝
酸塩、硫酸塩、塩酸塩などの鉱酸塩、酢酸塩などの有機酸塩、水酸化物、酸化物
、さらにアミン錯体、カルボニル錯体などの有機金属化合物などを用いることが
できる。ルテニウムの原料としては、好ましくは塩化ルテニウム、臭化ルテニウ
ム、硝酸ルテニウム、ルテニウムアセチルアセトナート、ルテニウムカルボニル
、ルテニウムブラック、ルテニウムパウダー、酸化ルテニウム、硝酸ニトロシル
ルテニウム、オキシデカクロロジルテニウム酸アンモニウムなどが挙げられる。
錫の原料としては塩化錫(II)、錫酸ナトリウム、酢酸錫(II)等が挙げら
れる。レニウムの原料としては、ジレニウムデカカルボニル(レニウムカルボニ
ル)、酸化レニウム、過レニウム酸、過レニウム酸アンモニウム、塩化レニウム
、シクロペンタジエニルレニウムトリカルボニルなどが挙げられる。白金の原料
としては、塩化白金酸、硝酸白金、白金アセチルアセトナート、塩化白金、臭化
白金、シアン化白金などが挙げられる。 The raw materials for the metal species used in preparing the catalyst vary depending on the catalyst preparation method, but typically include mineral acid salts such as nitrates, sulfates, and hydrochlorides, organic acid salts such as acetates, hydroxides, oxides, and organometallic compounds such as amine complexes and carbonyl complexes. Preferred raw materials for ruthenium include ruthenium chloride, ruthenium bromide, ruthenium nitrate, ruthenium acetylacetonate, ruthenium carbonyl, ruthenium black, ruthenium powder, ruthenium oxide, nitrosylruthenium nitrate, and ammonium oxydecachlorodiruthenate.
Examples of tin raw materials include tin(II) chloride, sodium stannate, tin(II) acetate, etc. Examples of rhenium raw materials include dirhenium decacarbonyl (rhenium carbonyl), rhenium oxide, perrhenic acid, ammonium perrhenate, rhenium chloride, cyclopentadienylrhenium tricarbonyl, etc. Examples of platinum raw materials include chloroplatinic acid, platinum nitrate, platinum acetylacetonate, platinum chloride, platinum bromide, platinum cyanide, etc.
ルテニウムと錫の担持量は担体に対して各々0.5〜50重量%、好ましくは
1〜10重量%である。ルテニウムと錫の比はルテニウム:錫の原子比で1:0
.1〜1:2の範囲が好ましく、さらに好ましくは1:0.2〜1:1.3であ
る。周期律表第7族の金属及び/又はルテニウム以外の周期律表第8族、及び周
期律表第9族並びに第10族の金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の金
属を担持する量(金属が複数種の場合はそれらの合計量)は、ルテニウムに対す
る原子比で0.01〜5の範囲が好ましく、さらに好ましくは0.1〜2の範囲
である。 The amount of ruthenium and tin supported on the carrier is 0.5 to 50% by weight, preferably 1 to 10% by weight. The atomic ratio of ruthenium to tin is 1:0.
The ratio is preferably in the range of 1:1 to 1:2, more preferably 1:0.2 to 1:1.3. The amount of at least one metal selected from the group consisting of metals of Group 7 of the periodic table and/or metals of Groups 8, 9, and 10 of the periodic table other than ruthenium (the total amount of metals when multiple metals are used) supported is preferably in the range of 0.01 to 5, more preferably 0.1 to 2, in atomic ratio to ruthenium.
金属種を担持した担体は乾燥し、次いで所望により焼成、還元して水素添加用
触媒とする。乾燥は、通常室温〜200℃未満の温度で減圧下に担体を保持する
か、又は窒素、空気などの乾燥気体を流通させて行う。また焼成は通常200〜
600℃の温度で1〜24時間、窒素、空気などを流通させながら行う。還元は
液相還元又は気相還元のいずれで行ってもよい。通常は水素を還元ガスとして、
200〜500℃の温度で30分〜24時間で気相還元する。 The carrier carrying the metal species is dried, and then calcined and reduced as desired to obtain a hydrogenation catalyst. Drying is usually carried out by holding the carrier under reduced pressure at a temperature of from room temperature to less than 200°C, or by passing a dry gas such as nitrogen or air through the carrier. Calcination is usually carried out at a temperature of from 200°C to less than 200°C.
The reduction is carried out at a temperature of 600°C for 1 to 24 hours while flowing nitrogen, air, or the like. The reduction may be carried out in either a liquid phase or a gas phase. Usually, hydrogen is used as the reducing gas.
The gas phase reduction is carried out at a temperature of 200 to 500°C for 30 minutes to 24 hours.
なお、担体を用いない非担持型の水素添加用触媒も、金属化合物の水溶液を還
元剤で還元する方法や、共沈法で得た活性金属種を含む固体を液相又は気相で還
元することにより調製することができる。非担持型触媒の場合にも、先に列記し
た金属原料を用いて製造することができる。ルテニウムと錫の比は、ルテニウム
:錫の原子比が1:0.1〜1:2の範囲が好ましく、さらに好ましくは1:0
.2〜1:1.3である。周期律表第7族の金属及び/又はルテニウム以外の周
期律表第8族の金属、及び周期律表第9族並びに第10族の金属からなる群より
選ばれる少なくとも1種の金属の量(金属が複数種の場合はそれらの合計量)は
、ルテニウムに対する原子比で0.01〜5の範囲が好ましく、さらに好ましく
は0.1〜2の範囲である。 In addition, non-supported hydrogenation catalysts that do not use a carrier can also be prepared by reducing an aqueous solution of a metal compound with a reducing agent, or by reducing a solid containing active metal species obtained by coprecipitation in the liquid or gas phase. Non-supported catalysts can also be produced using the metal raw materials listed above. The atomic ratio of ruthenium to tin is preferably in the range of 1:0.1 to 1:2, more preferably 1:0.
The amount of at least one metal selected from the group consisting of metals of Group 7 of the periodic table and/or metals of Group 8 of the periodic table other than ruthenium, and metals of Groups 9 and 10 of the periodic table (if there are multiple metals, the total amount of these) is preferably in an atomic ratio to ruthenium of 0.01 to 5, more preferably 0.1 to 2.
本発明においては、上記のルテニウムと錫、並びにレニウムに代表される周期
律表第7族の金属及び/又はルテニウム以外の周期律表第8族の金属、及び周期
律表第9族並びに10族の金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属を
含有する水素添加用触媒を用い、水及び水素ガスの存在下、コハク酸、グルタル
酸及びアジピン酸を包含し、且つ硝酸含有量がコハク酸、グルタル酸及びアジピ
ン酸の合計重量に対して3重量%以下であるジカルボン酸混合物の水素添加反応
を行う。水素添加を行う反応系には、水の他にアルコール類、エーテル類などの
溶媒を所望に応じて加えても良い。水素添加を行う反応系に存在する水の量は、
水素添加を行う温度においてジカルボン酸混合物の全量が溶解する水量が好まし
く、具体的には、ジカルボン酸混合物1重量部に対して0.3〜100重量部、
好ましくは1〜20重量部、さらに好ましくは2〜10重量部である。 In the present invention, a hydrogenation catalyst containing the above-mentioned ruthenium and tin, and at least one metal selected from the group consisting of metals of Group 7 of the periodic table, such as rhenium, and/or metals of Group 8 of the periodic table other than ruthenium, and metals of Groups 9 and 10 of the periodic table, is used to carry out a hydrogenation reaction of a dicarboxylic acid mixture containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, and having a nitric acid content of 3% by weight or less based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, in the presence of water and hydrogen gas. In addition to water, solvents such as alcohols and ethers may be added to the reaction system where hydrogenation is carried out, if desired. The amount of water present in the reaction system where hydrogenation is carried out is
The amount of water is preferably such that the entire amount of the dicarboxylic acid mixture is dissolved at the temperature at which hydrogenation is carried out, specifically, 0.3 to 100 parts by weight per part by weight of the dicarboxylic acid mixture.
The amount is preferably 1 to 20 parts by weight, and more preferably 2 to 10 parts by weight.
水素添加反応の温度は100〜300℃が好ましく、さらに好ましくは130
〜270℃である。水素圧力は1〜25MPa、さらに好ましくは5〜20MP
aである。使用する水素添加用触媒の量は、ジカルボン酸混合物1重量部に対し
て0.001〜10重量部が好ましく、さらに好ましくは0.01〜1重量部で
ある。 The temperature of the hydrogenation reaction is preferably 100 to 300°C, more preferably 130
The hydrogen pressure is 1 to 25 MPa, more preferably 5 to 20 MPa.
The amount of the hydrogenation catalyst used is preferably 0.001 to 10 parts by weight, more preferably 0.01 to 1 part by weight, per part by weight of the dicarboxylic acid mixture.
水素添加反応は連続、回分のいずれで行ってもよく、また、反応形式としては
液相懸濁反応、固定床流通反応のいずれも用いることができる。 The hydrogenation reaction may be carried out either continuously or batchwise, and the reaction format may be either a liquid phase suspension reaction or a fixed bed flow reaction.
上記のようにして1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1
,6−ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を含有する反応液が得られる
。本発明の製造方法によって得られるジオール類は、ポリエステル樹脂、ウレタ
ンフォームやウレタン塗料、接着剤などの原料として有用な物質である。例えば
ポリウレタンの原料としては、鎖延長剤としてそのまま用いることができ、また
ポリカーボネートジオールやポリエステルポリオールにしてソフトセグメントと
して用いることもできる。 As described above, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol and 1
A reaction solution containing a diol mixture including 1,6-hexanediol is obtained. The diols obtained by the production method of the present invention are useful materials as raw materials for polyester resins, urethane foams, urethane paints, adhesives, etc. For example, as a raw material for polyurethane, they can be used as chain extenders as they are, or they can be made into polycarbonate diols or polyester polyols and used as soft segments.
本発明においては、得られたジオール混合物から、1,4−ブタンジオール、
1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールを回収することができ
る。回収方法に特に限定はないが、例えば、以下の方法に従って、1,4−ブタ
ンジオールと、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールの混合
物とを回収することができる。 In the present invention, 1,4-butanediol,
1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol can be recovered. The recovery method is not particularly limited, but for example, 1,4-butanediol and a mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol can be recovered according to the following method.
(i)ジオール混合物を含有する水素添加反応液の温度を室温〜100℃未満
の温度に調整し、常圧以下の圧力で気液分離を行って、水素添加反応液から水素
ガスを除去し、
(ii)水素ガスを除去した水素添加反応液を常圧下で加熱し、水と、水素添
加反応で副生した環状エーテル類及び一価アルコール類の混合物を留去し、
(iii)得られた混合物を多段蒸留に付して、水と、水素添化反応で副生し
たγ−ブチロラクトンを留去して、精製ジオール混合物を得、
(iv)精製ジオール混合物を多段蒸留に付して、1,4−ブタンジオールを
低沸点成分として得、そして
(v)工程(iv)で得られた残りの高沸点混合物を更に多段蒸留に付して、
1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物を留出物とし
て得る。 (i) adjusting the temperature of the hydrogenation reaction liquid containing the diol mixture to a temperature between room temperature and less than 100°C, and performing gas-liquid separation at atmospheric pressure or less to remove hydrogen gas from the hydrogenation reaction liquid; (ii) heating the hydrogenation reaction liquid from which hydrogen gas has been removed under atmospheric pressure to distill off a mixture of water and cyclic ethers and monohydric alcohols by-produced in the hydrogenation reaction; (iii) subjecting the resulting mixture to multi-stage distillation to distill off water and γ-butyrolactone by-produced in the hydrogenation reaction to obtain a purified diol mixture; (iv) subjecting the purified diol mixture to multi-stage distillation to obtain 1,4-butanediol as a low-boiling component; and (v) further subjecting the remaining high-boiling mixture obtained in step (iv) to multi-stage distillation.
A mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol is obtained as the distillate.
水素添加反応を行った後に、ジオール混合物を含有する水素添加反応液と水素
ガスとの気液分離を行って、水素ガスを除去する。気液分離の条件としては、ジ
オール混合物を含有する水素添加反応液を室温〜100℃未満の温度に冷却した
後に、常圧または冷却温度において水が沸騰しない圧力に減圧し、水素添加反応
に用いた過剰の水素とジオール混合物を含有する反応液とを分離する。なお、気
液分離した水素は、微量に含まれる一酸化炭素及び二酸化炭素を除外設備で取り
除いた後に、再度水素添加反応に用いることができる。 After the hydrogenation reaction, the hydrogen gas is removed by gas-liquid separation of the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture from hydrogen gas. The gas-liquid separation conditions are as follows: the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture is cooled to a temperature of room temperature to less than 100°C, and then the pressure is reduced to a pressure at which water does not boil at normal pressure or the cooled temperature, and the excess hydrogen used in the hydrogenation reaction is separated from the reaction solution containing the diol mixture. The hydrogen separated from the gas-liquid can be reused in the hydrogenation reaction after trace amounts of carbon monoxide and carbon dioxide are removed using a removal device.
次に、水素ガスを除去した水素添加反応液を常圧下、100〜120℃に加熱
して、大部分の水と、水素添加反応で副生した環状エーテル類、具体的にはテト
ラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ヘキサメチレンオキシド等、及び一価ア
ルコール類、具体的にはプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノー
ル等の混合物を留去する。 Next, the hydrogenation reaction liquid from which hydrogen gas has been removed is heated to 100 to 120°C under normal pressure to distill off most of the water and a mixture of cyclic ethers by-produced in the hydrogenation reaction, specifically tetrahydrofuran, tetrahydropyran, hexamethylene oxide, etc., and monohydric alcohols, specifically propanol, butanol, pentanol, hexanol, etc.
低沸点の有機化合物及び水の大部分を留去して得られた混合物から、塔底温度
が130〜190℃、塔底圧力が5.5〜7.0kPa、塔頂温度が10〜60
℃、塔頂圧力が3.5〜5.5kPaに設定した段数が5〜15段の多段蒸留塔
を用いて、残存する水及び水素添加反応で副生したγ−ブチロラクトンを留去し
て、精製ジオール混合物を得る。尚、γ−ブチロラクトンと共に、微量であるが
ペンタノールやヘキサノールなども留去される。 The mixture obtained by distilling off most of the low boiling organic compounds and water is subjected to a column bottom temperature of 130 to 190°C, a column bottom pressure of 5.5 to 7.0 kPa, a column top temperature of 10 to 60°C, and
The distillation column is then set at 0°C and 3.5 to 5.5 kPa at the top of which the remaining water and γ-butyrolactone produced as a by-product in the hydrogenation reaction are distilled off to obtain a purified diol mixture. Trace amounts of pentanol, hexanol, and the like are also distilled off along with γ-butyrolactone.
得られた精製ジオール混合物を多段蒸留に付して、1,4−ブタンジオールを
低沸点成分として得る。1,4−ブタンジオールを蒸留分離するための条件とし
ては、例えば、段数20〜40段の多段蒸留塔を用い、塔底温度を140〜18
0℃、塔底圧力を4.0〜7kPa、塔頂温度を30〜60℃、塔頂圧力を0.
3〜1.0kPaとし、精製ジオール混合物を塔底から約15段前後の中間段に
供給することにより蒸留分離することができる。 The resulting purified diol mixture is subjected to multistage distillation to obtain 1,4-butanediol as a low boiling point component. The conditions for distillation separation of 1,4-butanediol include, for example, using a multistage distillation column with 20 to 40 plates and maintaining the column bottom temperature at 140 to 180°C.
0°C, column bottom pressure 4.0 to 7 kPa, column top temperature 30 to 60°C, column top pressure 0.
The purified diol mixture can be separated by distillation by adjusting the pressure to 3 to 1.0 kPa and feeding it to an intermediate stage approximately 15 stages from the bottom of the column.
次に上記で得られた残りの高沸点混合物を更に多段蒸留に付して、1,5−ペ
ンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物を留出物として得る。具
体的には、例えば段数が3〜15段の蒸留塔を用い、塔底温度を180〜220
℃、塔底圧力を5.5〜9.0kPa、塔頂温度を140〜180℃、塔頂圧力
を4.0〜7.0kPaに設定し、1,4−ブタンジオールを分離した後の液を
中間段に供給することにより、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジ
オールとの混合物を蒸留分離する。 Next, the remaining high-boiling mixture obtained above is further subjected to multi-stage distillation to obtain a mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as a distillate. Specifically, for example, a distillation column having 3 to 15 stages is used, and the column bottom temperature is set to 180 to 220°C.
The column is set at a temperature of 140 to 180°C, a column bottom pressure of 5.5 to 9.0 kPa, a column top temperature of 140 to 180°C, and a column top pressure of 4.0 to 7.0 kPa, and the liquid after separation of 1,4-butanediol is supplied to the intermediate stage, whereby a mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol is separated by distillation.
以上述べてきた蒸留分離方法は、連続的に行っても良いし、バッチ式で行って
も良い。 The above-described distillation separation method may be carried out continuously or batchwise.
上記の分離・回収工程によって得られる1,4−ブタンジオールの純度は98
.5%以上であり、ラクトン類、ヒドロキシカルボン酸類、一価アルコール類及
び2級OH基と1級OH基を有するジオール化合物を合わせた含有量が0.5重
量%未満であることが好ましい。ラクトン類とは、γ−ブチロラクトン、δ−バ
レロラクトン、及びε−カプロラクトンであり、ヒドロキシカルボン酸類とは、
ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸である。また、一価
アルコール類とは前記したようにプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘ
キサノール等であり、2級OH基と1級OH基を有するジオール化合物とは、例
えば1,3−ブタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジ
オール等である。 The purity of 1,4-butanediol obtained by the above separation and recovery process is 98%.
Preferably, the total content of lactones, hydroxycarboxylic acids, monohydric alcohols, and diol compounds having a secondary OH group and a primary OH group is less than 0.5% by weight. The lactones are γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone, and the hydroxycarboxylic acids are
Examples of the monohydric alcohols include propanol, butanol, pentanol, and hexanol, and examples of the diol compounds having a secondary OH group and a primary OH group include 1,3-butanediol, 1,4-pentanediol, and 1,5-hexanediol.
不純物であるδ−バレロラクトンとε−カプロラクトンの沸点は1,4−ブタ
ンジオールに近いことから、これらを1,4−ブタンジオールと蒸留分離するた
めには、段数が多い蒸留塔が必要であり、設備が大きくなるので好ましくない。
従って、δ−バレロラクトンとε−カプロラクトンは生成したジオール中に含ま
れないことが望ましい。具体的には、これらのラクトン類は水素添加反応におけ
るジカルボン酸の水素添加中間体であることから、δ−バレロラクトンとε−カ
プロラクトンを合わせた重量が1,4−ブタンジオールの生成重量に対して0.
5重量%未満になるような水素添加反応の条件を選択することが望ましい。しか
し、設備上の制約から水素添加反応において多量(即ち、1,4−ブタンジオー
ルの重量に対して0.5重量%以上)のδ−バレロラクトンとε−カプロラクト
ンが副生した場合、以下の方法によってラクトン類を除去することができる。水
素添加反応の後の気液分離又はその直後の蒸留処理の後に、ジオール類を含む液
に液重量の0.01〜10重量%のアルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属の
水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩から選ばれる少なくとも1種の化合物を加え、そ
こに含まれるラクトン類及びヒドロキシカルボン酸類をアルカリ金属及び/又は
アルカリ土類金属の塩とし、ジオール類よりも高沸点の化合物とすることができ
る。このようなジオールよりも高沸点の金属塩は、容易に除去することが可能で
ある。 Since the boiling points of the impurities δ-valerolactone and ε-caprolactone are close to that of 1,4-butanediol, separating them from 1,4-butanediol by distillation requires a distillation column with many plates, which undesirably increases the size of the equipment.
Therefore, it is desirable that δ-valerolactone and ε-caprolactone are not contained in the diol produced. Specifically, since these lactones are hydrogenation intermediates of dicarboxylic acids in the hydrogenation reaction, the combined weight of δ-valerolactone and ε-caprolactone should be 0.01 times the weight of 1,4-butanediol produced.
It is desirable to select hydrogenation reaction conditions such that the total amount of δ-valerolactone and ε-caprolactone is less than 5% by weight. However, if a large amount of δ-valerolactone and ε-caprolactone (i.e., 0.5% by weight or more based on the weight of 1,4-butanediol) is by-produced in the hydrogenation reaction due to equipment limitations, the lactones can be removed by the following method. After gas-liquid separation after the hydrogenation reaction or distillation treatment immediately thereafter, at least one compound selected from hydroxides, carbonates, and hydrogencarbonates of alkali metals and/or alkaline earth metals is added to the liquid containing the diols in an amount of 0.01 to 10% by weight of the liquid, thereby converting the lactones and hydroxycarboxylic acids contained therein into alkali metal and/or alkaline earth metal salts, which are compounds with a boiling point higher than that of the diols. Such metal salts with a boiling point higher than that of the diols can be easily removed.
本発明の製造方法によって得られた1,4−ブタンジオールをポリウレタンの
原料として使用する場合には、ラクトン類、ヒドロキシカルボン酸類、一価アル
コール類及び2級OH基と1級OH基を有するジオール化合物を合計した含有量
が、0.5重量%以下であることが好ましい。このような不純物が0.5重量%
を超えて存在すると、1,4−ブタンジオールの重合反応性が悪くなり、高分子
量のポリウレタンを得にくくなる。またラクトン類やヒドロキシカルボン酸類は
、ポリウレタンの耐加水分解性等の物性に悪影響を与える。 When the 1,4-butanediol obtained by the production method of the present invention is used as a raw material for polyurethane, it is preferable that the total content of lactones, hydroxycarboxylic acids, monohydric alcohols, and diol compounds having a secondary OH group and a primary OH group is 0.5% by weight or less.
If the amount exceeds this limit, the polymerization reactivity of 1,4-butanediol deteriorates, making it difficult to obtain a high molecular weight polyurethane. Furthermore, lactones and hydroxycarboxylic acids adversely affect the physical properties of the polyurethane, such as its hydrolysis resistance.
上記の分離・回収工程によって得られる1,5−ペンタンジオールと1,6−
ヘキサンジオールとの混合物は、1,5−ペンタンジオールを主成分とするもの
であり、本発明者らがその不純物について検討した結果、従来の1,5−ペンタ
ンジオールに含有されていた1,5−ヘキサンジオールや1,4−ジヒドロキシ
シクロヘキサンを実質的に含有しないことが明らかとなった。具体的には、従来
の1,5−ペンタンジオールには1,5−ヘキサンジオールと1,4−ジヒドロ
キシシクロヘキサンがそれぞれ0.2重量%以上含まれていたが、本発明の1,
5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールの混合物中に含まれるこれら
不純物は名々0.1重量%以下である。 The 1,5-pentanediol and 1,6-pentanediol obtained by the above separation and recovery process
The mixture with hexanediol is mainly composed of 1,5-pentanediol, and as a result of investigations by the present inventors into its impurities, it has been found that it does not substantially contain 1,5-hexanediol or 1,4-dihydroxycyclohexane, which are contained in conventional 1,5-pentanediol. Specifically, conventional 1,5-pentanediol contains 0.2% by weight or more of 1,5-hexanediol and 1,4-dihydroxycyclohexane, respectively, but the 1,5-pentanediol of the present invention contains 0.2% by weight or more of 1,5-hexanediol and 1,4-dihydroxycyclohexane, which are contained in conventional 1,5-pentanediol.
The amount of these impurities contained in a mixture of 5-pentanediol and 1,6-hexanediol is no more than 0.1% by weight.
従来、1,5−ペンタンジオールは、シクロヘキサンを空気酸化してシクロヘ
キサノン及び/又はシクロヘキサノールを製造する際に副生するグルタル酸、ア
ジピン酸及び6−ヒドロキシカプロン酸を含むカルボン酸混合物を原料とし製造
されている。具体的には、グルタル酸、アジピン酸及び6−ヒドロキシカプロン
酸を含むカルボン酸混合物をエステル化した後、銅系の触媒を用いた水素添加を
行って1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとを得、これらを
蒸留分離している(米国特許第3,268,588号明細書を参照)。しかしな
がらこの従来法で得られる1,5−ペンタンジオール中には1,5−ヘキサンジ
オール及び1,4−ジヒドロキシシクロヘキサンが各々0.2〜1重量%含まれ
ている。1,5−ヘキサンジオールは2級OH基と1級OH基を有するジオール
であり、これを含む1,5−ペンタンジオールを原料としてポリカーボネートジ
オールやポリエステルポリオールを製造すると、1,5−ヘキサンジオールの2
級OH基は反応性が低いために、ポリオールの末端基となる。このようなポリオ
ールを用いてウレタン化反応を行うと、重合速度が遅い、十分な分子量が得られ
ない等の問題があった。また、1,5−ヘキサンジオールを含有する1,5−ペ
ンタンジオールを鎖延長剤として直接ポリウレタンの製造に用いた場合にも、同
様の問題があった。更に、1,4−ジヒドロキシシクロヘキサンは、1,4−ジ
ヒドロキシシクロヘキサンの2個のOH基がいずれも2級OH基であり、反応性
が低く、未反応のままポリカーボネートジオール中に残留するので好ましくない
。 Conventionally, 1,5-pentanediol has been produced from a carboxylic acid mixture containing glutaric acid, adipic acid, and 6-hydroxycaproic acid, which is a by-product of the production of cyclohexanone and/or cyclohexanol by air oxidation of cyclohexane. Specifically, the carboxylic acid mixture containing glutaric acid, adipic acid, and 6-hydroxycaproic acid is esterified, followed by hydrogenation using a copper catalyst to obtain 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol, which are then separated by distillation (see U.S. Pat. No. 3,268,588). However, the 1,5-pentanediol obtained by this conventional method contains 0.2 to 1 wt.% of 1,5-hexanediol and 1,4-dihydroxycyclohexane, respectively. 1,5-Hexanediol is a diol having a secondary OH group and a primary OH group, and when polycarbonate diol or polyester polyol is produced from 1,5-pentanediol containing this as a raw material, the dihydroxycyclohexane of 1,5-hexanediol is decomposed.
The secondary OH groups have low reactivity and therefore become the terminal groups of polyols. When such polyols are used in a urethane reaction, problems arise, such as a slow polymerization rate and insufficient molecular weight. Similar problems also arise when 1,5-pentanediol containing 1,5-hexanediol is directly used as a chain extender in the production of polyurethane. Furthermore, 1,4-dihydroxycyclohexane is not preferred because both of its two OH groups are secondary OH groups, which means it has low reactivity and remains unreacted in the polycarbonate diol.
これに対して本発明の製造方法によって得られる1,5−ペンタンジオールと
1,6−ヘキサンジオールの混合物には1,5−ヘキサンジオール及び1,4−
ジヒドロキシシクロヘキサンは実質的に含まれていないので、ポリウレタンの鎖
延長剤やソフトセグメントとなるポリカーボネートジオール、ポリエステルポリ
オールの原料として好適である。特に1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキ
サンジオールから得られる共重合ポリカーボネートジオール(日本国特公平5−
029648号公報)は、それを原料とする熱可塑性ポリウレタン(日本国特公
平7−684号公報)が、1,6−ヘキサンジオールのみから得られるポリカー
ボネートジオールを用いて得られた熱可塑性ポリウレタンよりも耐加水分解性、
耐熱性に優れるという特性に加えて、低温柔軟性も大きく改善されている点で近
年注目されている。従って、本発明の製造方法によって得られる1,5−ペンタ
ンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物は、共重合ポリカーボネート
ジオールの原料として好適である。 In contrast, the mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol obtained by the production method of the present invention contains 1,5-hexanediol and 1,4-
Since it does not substantially contain dihydroxycyclohexane, it is suitable as a raw material for polycarbonate diols and polyester polyols that become chain extenders and soft segments of polyurethanes. In particular, copolymerized polycarbonate diols obtained from 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol (see Japanese Patent Publication No. 5-2001-14444) are suitable.
JP-B-029648) has reported that thermoplastic polyurethanes made from it (JP-B-7-684) are more resistant to hydrolysis than thermoplastic polyurethanes obtained using polycarbonate diols obtained only from 1,6-hexanediol.
In addition to its excellent heat resistance, it has recently attracted attention for its greatly improved low-temperature flexibility. Therefore, the mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol obtained by the production method of the present invention is suitable as a raw material for copolymeric polycarbonate diol.
発明を実施するための最良の形態
以下に挙げる参考例、実施例及び比較例により本発明をより具体的に説明する
が、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be explained in more detail with reference to the following Reference Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these in any way.
次の実施例及び比較例において、副生水溶液、ジカルボン酸混合物及びジオー
ル混合物の種々の特性は以下のようにして測定した。 In the following examples and comparative examples, various properties of the by-product aqueous solution, dicarboxylic acid mixture and diol mixture were measured as follows.
(1)コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の濃度
ジカルボン酸混合物の水溶液または副生水溶液100重量部に対し、内部標準
物質として10重量部のピメリン酸を精秤して添加し、試料溶液とした。この試
料溶液を、下記の条件下で高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に付し、コ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸それぞれの濃度を求めた。(1) Concentrations of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid 10 parts by weight of pimelic acid was precisely weighed and added as an internal standard to 100 parts by weight of an aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture or a by-product aqueous solution to prepare a sample solution. This sample solution was subjected to high performance liquid chromatography (HPLC) under the following conditions to determine the concentrations of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
又、得られたデータをもとに、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重
量を算出し、ジカルボン酸混合物中に含まれる硝酸、銅、バナジウム、イオウ、
及び酸素−窒素結合を有する化合物のそれぞれの含有量を求める際に用いた。 Based on the obtained data, the total weight of succinic acid, glutaric acid and adipic acid was calculated, and the amounts of nitric acid, copper, vanadium, sulfur, and
and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was calculated.
HPLCの条件
装置:LC−6A型高速液体クロマトグラフ(日本国、島津製作所製)
カラム:SCR−101H(日本国、島津製作所製)
カラム温度:40℃
移動相:過塩素酸水溶液(pH2.3)
流速:0.8ml/分
サンプル注入量:5μl
検出器:示差屈折率検出器
(2)硝酸含有量
イオン交換水を用い、ジカルボン酸濃度が2重量%の試料溶液を調製し(副生
水溶液の場合も、そこに含まれるジカルボン酸濃度が2重量%の試料溶液を調製
し)、下記の条件下で高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に付した。得ら
れた分析値からコハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対する硝酸含
有量を求めた。 HPLC Conditions Apparatus: LC-6A High Performance Liquid Chromatograph (Shimadzu Corporation, Japan) Column: SCR-101H (Shimadzu Corporation, Japan) Column Temperature: 40°C Mobile Phase: Perchloric Acid Aqueous Solution (pH 2.3) Flow Rate: 0.8 ml/min Sample Injection Amount: 5 μl Detector: Differential Refractive Index Detector (2) Nitric Acid Content A sample solution with a dicarboxylic acid concentration of 2 wt% was prepared using ion-exchanged water (in the case of a by-product aqueous solution, a sample solution with a dicarboxylic acid concentration of 2 wt% was also prepared), and subjected to high performance liquid chromatography (HPLC) under the following conditions. From the obtained analytical values, the nitric acid content relative to the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid was calculated.
HPLCの条件
装置:LC−6A型高速液体クロマトグラフ(日本国、島津製作所製)
カラム:TSK−GEL GL−DEAE−2SW(日本国、東ソー社製)
カラム温度:40℃
移動相:アセトニトリル/水容量比=30/70の溶液に
リン酸濃度が0.085mol/lとなるように
85%リン酸を加え、アンモニア水でpHを3.
4に調製した液
流速:0.8ml/分
サンプル注入量:50μl
検出器:UV検出器(210nm)
(3)銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量
イオン交換水を用いてジカルボン酸濃度が10重量%の試料溶液を調製した。
試料溶液を誘導結合プラズマ発光分析装置(ICP)(米国、JOBIN YV
ON EMISSION Instrument S.A.製)により分析して
、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対する、銅含有量、バナジ
ウム含有量及びイオウ含有量を求めた。 HPLC Conditions Apparatus: LC-6A High Performance Liquid Chromatograph (Shimadzu Corporation, Japan) Column: TSK-GEL GL-DEAE-2SW (Tosoh Corporation, Japan) Column temperature: 40°C Mobile phase: A solution prepared by adding 85% phosphoric acid to a solution of acetonitrile/water in a volume ratio of 30/70 so that the phosphoric acid concentration was 0.085 mol/L, and adjusting the pH to 3.4 with aqueous ammonia Flow rate: 0.8 ml/min Sample injection amount: 50 μl Detector: UV detector (210 nm) (3) Copper Content, Vanadium Content, and Sulfur Content A sample solution with a dicarboxylic acid concentration of 10 wt% was prepared using ion-exchanged water.
The sample solution was analyzed by an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP) (JOBIN YV, USA).
The resulting solution was analyzed using an analyzer (manufactured by ON EMISSION Instrument S.A.) to determine the copper content, vanadium content, and sulfur content relative to the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
(4)355nmにおける吸光係数
固体状のジカルボン酸混合物0.1gを蒸留水10gに溶解して試料溶液とし
た。分光光度計(日本国、島津製作所製)を用い、試料溶液の355nmにおけ
る吸光度を長さ1cmのセルを用いて室温で測定した。試料溶液の吸光度が0.
001以下の場合には、ジカルボン酸混合物の濃度を10倍にした試料溶液(即
ち、ジカルボン酸混合物1gを蒸留水10gに溶解したもの)を調製し、吸光度
を再度測定した。下記の式に従い、吸光度から355nmにおける吸光係数を算
出した。(4) Absorption coefficient at 355 nm 0.1 g of a solid dicarboxylic acid mixture was dissolved in 10 g of distilled water to prepare a sample solution. Using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation, Japan), the absorbance of the sample solution at 355 nm was measured at room temperature using a 1 cm long cell. When the absorbance of the sample solution was 0.
When the dicarboxylic acid concentration was 10 times lower than the reference value, a sample solution containing 100% dicarboxylic acid mixture (i.e., 1 g of the dicarboxylic acid mixture dissolved in 10 g of distilled water) was prepared, and the absorbance was measured again. The extinction coefficient at 355 nm was calculated from the absorbance according to the following formula.
E=A/(c×b)
(式中、Eは355nmにおける吸光係数であり、Aはジカルボン酸混合物を蒸
留水に溶解した水溶液の室温における吸光度であり、cは蒸留水100gに溶解
したジカルボン酸混合物の重量(g)であり、bは吸光度の測定に用いたセルの
長さ(cm)である。)
(5)酸素−窒素結合を有する化合物の含有量
任意の濃度のジカルボン酸混合物の水溶液を調製し、そこに約50%のNaO
H水溶液を、ジカルボン酸混合物の水溶液に対して1/3〜1/2体積倍量添加
し、更にNaOH水溶液とほぼ同量のメタノールを添加した。得られた混合物を
約1時間加熱してメタノールを還流させた。その後、メタノールを留出し、更に
塩基性物質をメタノールと共に留出した。残ったジカルボン酸の水溶液に対して
適量のデバルタ合金を加え、更にメタノールをジカルボン酸混合物水溶液に対し
て1/3〜1/2体積倍量加え、再び加熱してメタノールを1時間還流させた。
その後メタノールと共にアンモニアを留出し、留出したメタノール中のアンモニ
アを希塩酸で中和滴定することにより、発生したアンモニアを定量した。定量し
たアンモニア量から、酸素−窒素結合を有する化合物を硝酸の重量に換算し、コ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対する酸素−窒素結合を有する
化合物の含有量を求めた。 E = A / (c × b) (wherein E is the absorption coefficient at 355 nm, A is the absorbance at room temperature of an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture dissolved in distilled water, c is the weight (g) of the dicarboxylic acid mixture dissolved in 100 g of distilled water, and b is the length (cm) of the cell used to measure the absorbance.) (5) Content of Compound Having Oxygen-Nitrogen Bond An aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture of any concentration was prepared, and about 50% NaO was added to it.
A 1/3 to 1/2 volumetric volume of aqueous NaOH solution was added to the aqueous dicarboxylic acid mixture, and then methanol was added in an amount approximately equal to the NaOH aqueous solution. The resulting mixture was heated for approximately 1 hour to reflux the methanol. The methanol was then distilled off, and the basic substance was also distilled off along with the methanol. An appropriate amount of DeValta's alloy was added to the remaining aqueous dicarboxylic acid solution, and methanol was added in an amount 1/3 to 1/2 volumetric times the dicarboxylic acid mixture aqueous solution. The mixture was again heated and refluxed for 1 hour.
Ammonia was then distilled off together with methanol, and the ammonia in the distilled methanol was neutralized with dilute hydrochloric acid to quantify the amount of ammonia generated. From the amount of ammonia thus determined, the amount of the compound having an oxygen-nitrogen bond was converted into the weight of nitric acid, and the content of the compound having an oxygen-nitrogen bond relative to the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid was calculated.
(6)ジオール混合物の分析
ジオール混合物の濃度が約1重量%となるようにジオール混合物を適宜ジオキ
サンで希釈した。得られた希釈液に、内部標準物質としてジエチレングリコール
ジエチルエーテルをその濃度が約1重量%となるよう添加し、試料溶液とした。
この試料溶液を、下記の条件下でガスクロマトグラフィー(GC)に付し、ジオ
ール混合物中の1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−
ヘキサンジオール及び副生物を分析した。(6) Analysis of Diol Mixture The diol mixture was diluted with dioxane to a concentration of approximately 1 wt %. Diethylene glycol diethyl ether was added to the diluted solution as an internal standard to a concentration of approximately 1 wt % to prepare a sample solution.
This sample solution was subjected to gas chromatography (GC) under the following conditions to detect 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-
Hexanediol and by-products were analyzed.
更に、得られたデータをもとに、原料として用いたジカルボン酸混合物に対す
るジオール混合物の収率を算出した。 Furthermore, based on the obtained data, the yield of the diol mixture relative to the dicarboxylic acid mixture used as the raw material was calculated.
GCの条件
装置:GC−14B型ガスクロマトグラフ(日本国、島津製作所製)
カラム:米国、J & W Scientific社製のDB−WAX(カラ
ム長:30m、内径:0.25mm、膜厚:0.25μm)
キャリアーガス:ヘリウム
検出器:水素炎イオン化検出器(FID)
実施例及び比較例で使用する水素添加用触媒を以下の参考例1及び2で調製し
た。 GC conditions Apparatus: GC-14B gas chromatograph (Shimadzu Corporation, Japan) Column: DB-WAX (column length: 30 m, inner diameter: 0.25 mm, film thickness: 0.25 μm) manufactured by J & W Scientific, USA Carrier gas: Helium Detector: Flame ionization detector (FID) The hydrogenation catalysts used in the examples and comparative examples were prepared in the following Reference Examples 1 and 2.
参考例1
<水素添加用触媒(Ru−Sn−Re触媒)の調製>
100mlのナスフラスコにイオン交換水7.0g、塩化ルテニウム・3水和
物1.29gを入れて溶解した。その溶液に塩化錫(II価)・2水和物0.5
7gを加えて溶解し、更に七酸化レニウム1.30gを加えて溶解した。この溶
液に粒状活性炭(粒径:10〜20メッシュ、窒素吸着−BET比表面積:1,
100m2/g)10.0gを加え、室温で15時間静置した。エバポレーター
を用いて水を留去した後、窒素ガス流通下、150℃で2時間の乾燥処理に付し
、ついで水素雰囲気下、450℃で2時間の還元処理に付した。再び窒素ガス雰
囲気にし、室温まで冷却した後に酸素/窒素雰囲気(酸素濃度:0.1容量%)
で2時間静置し、5.0重量%ルテニウム−3.0重量%錫−5.0重量%レニ
ウムを活性炭に担持してなる水素添加用触媒を得た。Reference Example 1 <Preparation of hydrogenation catalyst (Ru-Sn-Re catalyst)> 7.0 g of ion-exchanged water and 1.29 g of ruthenium chloride trihydrate were dissolved in a 100 ml recovery flask. 0.5 g of tin(II) chloride dihydrate was added to the solution.
1.7 g of rhenium heptoxide was added and dissolved, and then 1.30 g of rhenium heptoxide was added and dissolved. To this solution was added granular activated carbon (particle size: 10-20 mesh, nitrogen adsorption-BET specific surface area: 1,
10.0 g of a sintered body (100 m 2 /g) was added and the mixture was left to stand at room temperature for 15 hours. After removing water using an evaporator, the mixture was dried under a nitrogen gas flow at 150°C for 2 hours and then reduced under a hydrogen atmosphere at 450°C for 2 hours. The mixture was again placed in a nitrogen gas atmosphere, cooled to room temperature, and then placed in an oxygen/nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 0.1% by volume).
The mixture was allowed to stand at rt for 2 hours to obtain a hydrogenation catalyst comprising 5.0 wt % ruthenium, 3.0 wt % tin and 5.0 wt % rhenium supported on activated carbon.
参考例2
<水素添加用触媒(Ru−Sn−Pt触媒)の調製>
100mlのナスフラスコに塩化白金酸・6水和物0.93gを入れ、5Nの
塩酸7.0mlを加えて溶解した。この溶液に塩化錫(II価)・2水和物0.
95gを加えて溶解し、更に3塩化ルテニウム・3水和物1.55gを加えて溶
解した。この溶液に参考例1で用いたのと同じ活性炭10.0gを加え、室温で
15時間振とうした。エバポレーターを用いて水を留去した後、窒素ガス流通下
、150℃で2時間の乾燥処理に付し、ついで水素雰囲気下、450℃で2時間
の還元処理に付した。再び窒素ガス雰囲気にし、室温まで冷却した後に酸素/窒
素雰囲気(酸素濃度:0.1容量%)で2時間静置し、6.0重量%ルテニウム
−5.0重量%錫−3.5重量%白金を活性炭に担持してなる水素添加用触媒を
得た。Reference Example 2 <Preparation of hydrogenation catalyst (Ru-Sn-Pt catalyst)> 0.93 g of chloroplatinic acid hexahydrate was placed in a 100 ml recovery flask, and 7.0 ml of 5N hydrochloric acid was added to dissolve it. 0.
95 g of ruthenium trichloride trihydrate was added and dissolved, and then 1.55 g of ruthenium trichloride trihydrate was added and dissolved. 10.0 g of the same activated carbon used in Reference Example 1 was added to this solution, and the mixture was shaken at room temperature for 15 hours. After water was distilled off using an evaporator, the mixture was dried at 150°C for 2 hours under a nitrogen gas flow, and then reduced at 450°C for 2 hours under a hydrogen atmosphere. The mixture was again placed in a nitrogen gas atmosphere, cooled to room temperature, and then allowed to stand for 2 hours in an oxygen/nitrogen atmosphere (oxygen concentration: 0.1% by volume) to obtain a hydrogenation catalyst comprising 6.0 wt% ruthenium, 5.0 wt% tin, and 3.5 wt% platinum supported on activated carbon.
実施例1
<副生水溶液の調製>
市販試薬のシクロヘキサノールを蒸留精製したものを原料とし、硝酸(特級試
薬)を用い、酸化触媒としてバナジン酸アンモニウムと共に銅粉2gを用いた以
外は「実験化学講座」第1版、17巻、182頁に記載の方法に従ってシクロヘ
キサノールの硝酸による酸化を行い、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包
含する水性反応液を得た。得られた水性反応液に含まれるアジピン酸の結晶を析
出させ、析出した結晶を単離し、副生水溶液を得た。上記の操作を計3回行い、
得られた副生水溶液5,000gを常圧下、約120℃で1時間加熱して大部分
の水と硝酸を回収した。残ったジカルボン酸にイオン交換水を加えて水分量が6
7重量%の水溶液を得た。この水溶液にスチレンを母体構造に持つスルホン酸系
陽イオン交換樹脂(商品名:アンバーライトIR120B)(日本国、オルガノ
(株)製)100gを加え、室温で2時間緩く攪拌して酸化触媒である銅及びバ
ナジウムを回収した。その後、ろ過してイオン交換樹脂を除き、硝酸及び酸化触
媒を回収した後の副生水溶液を得た。得られた副生水溶液は、水が67重量%で
あり、HPLCによる分析からコハク酸が7重量%、グルタル酸が18重量%、
アジピン酸が5重量%、硝酸が3重量%(但し、コハク酸、グルタル酸、アジピ
ン酸の合計重量に対する硝酸含有量は10重量%)であることが確認された。ま
た、ICPによる分析から、副生水溶液の銅含有量、バナジウム含有量及びイオ
ウ含有量はそれぞれ6ppm、2ppm及び5ppmであった。更に、355n
mにおける吸光係数は0.051であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有
量は1,147ppmであった。Example 1 <Preparation of By-Product Aqueous Solution> Cyclohexanol was oxidized with nitric acid according to the method described in "Experimental Chemistry Lectures," 1st Edition, Vol. 17, p. 182, except that commercially available reagent cyclohexanol was distilled and purified, nitric acid (special grade reagent) was used, and 2 g of copper powder was used together with ammonium vanadate as an oxidation catalyst. An aqueous reaction solution containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid was obtained. Crystals of adipic acid contained in the resulting aqueous reaction solution were precipitated, and the precipitated crystals were isolated to obtain an aqueous by-product solution. The above procedure was repeated three times.
5,000 g of the resulting by-product aqueous solution was heated at about 120°C under normal pressure for 1 hour to recover most of the water and nitric acid. Ion-exchanged water was added to the remaining dicarboxylic acid to reduce the water content to 60%.
A 7% by weight aqueous solution was obtained. 100 g of a sulfonic acid cation exchange resin (trade name: Amberlite IR120B) (manufactured by Organo Corporation, Japan) having a styrene base structure was added to this aqueous solution, and the mixture was gently stirred at room temperature for 2 hours to recover the oxidation catalysts, copper and vanadium. The mixture was then filtered to remove the ion exchange resin, and a by-product aqueous solution was obtained after recovering the nitric acid and oxidation catalyst. The by-product aqueous solution thus obtained contained 67% by weight of water, and HPLC analysis revealed that it contained 7% by weight of succinic acid, 18% by weight of glutaric acid, and 100 g of acetic acid.
It was confirmed that the adipic acid was 5% by weight and the nitric acid was 3% by weight (however, the nitric acid content relative to the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid was 10% by weight). Furthermore, analysis by ICP revealed that the copper content, vanadium content, and sulfur content of the by-product aqueous solution were 6 ppm, 2 ppm, and 5 ppm, respectively.
The extinction coefficient at m was 0.051, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 1,147 ppm.
<ジカルボン酸混合物の調製>
上記の副生水溶液500gを1リットルのフラスコに入れ、攪拌しながら約1
20℃で1時間加熱し、更に170℃に15分間攪拌しながら加熱して、ジカル
ボン酸混合物の脱水及び脱硝酸を行った。得られた反応混合物を冷却してジカル
ボン酸混合物を得た。<Preparation of dicarboxylic acid mixture> 500 g of the above by-product aqueous solution was placed in a 1-liter flask and stirred for about 1
The mixture was heated at 20° C. for 1 hour, and then heated at 170° C. for 15 minutes with stirring to dehydrate and denitrate the dicarboxylic acid mixture. The resulting reaction mixture was cooled to obtain a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物をHPLCにより分析した結果、ジカルボン酸混
合物の組成はコハク酸23重量%、グルタル酸60重量%、アジピン酸17重量
%であった。硝酸含有量は0.1重量%であり、銅含有量、バナジウム含有量及
びイオウ含有量はそれぞれ6ppm、2ppm及び5ppmであった。更に、3
55nmにおける吸光係数は0.085であり、酸素−窒素結合を有する化合物
の含有量は1,136ppmであった。 The dicarboxylic acid mixture obtained was analyzed by HPLC, and the composition of the dicarboxylic acid mixture was found to be 23% by weight of succinic acid, 60% by weight of glutaric acid, and 17% by weight of adipic acid. The nitric acid content was 0.1% by weight, and the copper content, vanadium content, and sulfur content were 6 ppm, 2 ppm, and 5 ppm, respectively.
The absorption coefficient at 55 nm was 0.085, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 1,136 ppm.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造> 次に、ジカルボン酸混合物を用い、ジオール混合物を製造した。<Production of a diol mixture by hydrogenation reaction> Next, a diol mixture was produced using the dicarboxylic acid mixture.
電磁誘導式の攪拌機のついた、ハステロイ製の容量100mlのオートクレー
ブに、水10g、ジカルボン酸混合物5.0g、及び参考例1で調製したRu−
Sn−Re触媒0.3gを仕込んだ。室温下、オートクレーブ内の雰囲気を窒素
で置換した後、水素を2MPaになるように圧入し、180℃まで昇温した。1
80℃に達した時点で更に水素を圧入して15MPaとし、この圧力で18時間
水素添加反応を行った。反応終了後、触媒をオートクレーブ内に残したまま、ジ
オール混合物を含有する水素添加反応液のみを抜き出した。水素添加反応液に含
まれるジオール混合物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、1,4−ブ
タンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールのそれ
ぞれの収率は75%、98%及び96%であった。 In a 100 ml Hastelloy autoclave equipped with an electromagnetic induction stirrer, 10 g of water, 5.0 g of the dicarboxylic acid mixture, and the Ru-
0.3 g of a Sn-Re catalyst was charged. After the atmosphere in the autoclave was replaced with nitrogen at room temperature, hydrogen was introduced under pressure to 2 MPa, and the temperature was raised to 180°C.
When the temperature reached 80°C, hydrogen was further pressurized to 15 MPa, and the hydrogenation reaction was carried out at this pressure for 18 hours. After the reaction was completed, the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture was extracted while leaving the catalyst in the autoclave. Analysis of the diol mixture contained in the hydrogenation reaction solution by gas chromatography revealed that the yields of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol were 75%, 98%, and 96%, respectively.
触媒が残っているオートクレーブに新たにジカルボン酸混合物5.0g及び水
10gを仕込み、上記と同じ条件下で水素添加反応を行い、ジオール混合物を製
造した。この操作を繰り返し、ジオール混合物の製造を計7回行った。7回目に
得られた1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキ
サンジオールの合計量を、1回目に生成した1,4−ブタンジオール、1,5−
ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールの合計量で割り、得られた値を
100倍して活性維持率(%)とした。活性維持率が100%未満の場合、触媒
活性が低下していることを意味する。結果を表1に示す。 The autoclave containing the catalyst was charged with 5.0 g of a dicarboxylic acid mixture and 10 g of water, and hydrogenation was carried out under the same conditions as above to produce a diol mixture. This operation was repeated seven times to produce a diol mixture. The total amount of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol obtained in the seventh run was calculated by multiplying the total amount of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol produced in the first run by the same amount as above.
The activity retention rate (%) was calculated by dividing the total amount of pentanediol and 1,6-hexanediol by 100. An activity retention rate of less than 100% indicates a decrease in catalytic activity. The results are shown in Table 1.
実施例2
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
電磁誘導式の攪拌機のついた、ハステロイ製の容量100mlのオートクレー
ブに、水10g、実施例1で調製したジカルボン酸混合物5.0g、及び参考例
2で調製したRu−Sn−Pt触媒0.3gを仕込んだ。室温下、オートクレー
ブ内の雰囲気を窒素で置換した後、水素を2MPaになるように圧入し、180
℃まで昇温した。180℃に達した時点で更に水素を圧入して15MPaとし、
この圧力で18時間水素添加反応を行った。反応終了後、触媒をオートクレーブ
内に残したまま、ジオール混合物を含有する水素添加反応液のみを抜き出し、水
素添加反応液に含まれるジオール混合物をガスクロマトグラフィーで分析した。Example 2 <Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A 100 ml autoclave made of Hastelloy and equipped with an electromagnetic induction stirrer was charged with 10 g of water, 5.0 g of the dicarboxylic acid mixture prepared in Example 1, and 0.3 g of the Ru-Sn-Pt catalyst prepared in Reference Example 2. After the atmosphere in the autoclave was replaced with nitrogen at room temperature, hydrogen was injected to a pressure of 2 MPa.
When the temperature reached 180°C, hydrogen was further injected to make the pressure 15 MPa.
The hydrogenation reaction was carried out at this pressure for 18 hours. After the reaction was completed, the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture was extracted while leaving the catalyst in the autoclave, and the diol mixture contained in the hydrogenation reaction solution was analyzed by gas chromatography.
触媒が残っているオートクレーブに新たにジカルボン酸混合物5.0g及び水
10gを仕込み、上記と同じ条件下で水素添加反応を行い、ジオール混合物を製
造した。この操作を繰り返してジオール混合物の製造を計7回行い、活性維持率
を求めた。結果を表1に示す。 The autoclave containing the remaining catalyst was charged with 5.0 g of a dicarboxylic acid mixture and 10 g of water, and a hydrogenation reaction was carried out under the same conditions as above to produce a diol mixture. This procedure was repeated seven times to produce a diol mixture, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 1.
実施例3
<副生水溶液の調製>
実施例1と同様にシクロヘキサノールの硝酸による酸化を行い、コハク酸、グ
ルタル酸及びアジピン酸を包含する水性反応液を得た。得られた反応液に含まれ
るアジピン酸を析出し、析出した結晶を単離し、副生水溶液を得た。Example 3 <Preparation of aqueous by-product solution> An aqueous reaction solution containing succinic acid, glutaric acid, and adipic acid was obtained by oxidizing cyclohexanol with nitric acid in the same manner as in Example 1. The adipic acid contained in the obtained reaction solution was precipitated, and the precipitated crystals were isolated to obtain an aqueous by-product solution.
<ジカルボン酸混合物の調製(第1精製プロセスによる調製)>
上記の副生水溶液5,000gを常圧下、約120℃で1時間加熱し、更に1
70〜175℃で30分間攪拌しながら加熱してジカルボン酸混合物の脱水及び
脱硝酸を行った。冷却後に得られた、脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物に
イオン交換水を加えて水分量が70重量%の水溶液を得た。この水溶液にスチレ
ンを母体構造に持つスルホン酸系陽イオン交換樹脂(商品名:アンバーライトI
R120B)(日本国、オルガノ(株)製)10gを加え、室温で2時間緩く攪
拌して銅及びバナジウムを除去した。その後、ろ過してイオン交換樹脂を除き、
ジカルボン酸混合物の水溶液を得た。<Preparation of dicarboxylic acid mixture (preparation by first purification process)> 5,000 g of the above by-product aqueous solution was heated at about 120°C under normal pressure for 1 hour, and then further
The dicarboxylic acid mixture was heated at 70 to 175°C for 30 minutes with stirring to dehydrate and denitrate the dicarboxylic acid mixture. After cooling, ion-exchanged water was added to the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain an aqueous solution with a water content of 70% by weight. A sulfonic acid cation exchange resin (trade name: Amberlite I) having a styrene base structure was added to this aqueous solution.
10 g of R120B (manufactured by Organo Corporation, Japan) was added, and the mixture was gently stirred at room temperature for 2 hours to remove copper and vanadium. Thereafter, the mixture was filtered to remove the ion exchange resin.
An aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was obtained.
得られたジカルボン酸混合物の水溶液は、水が70%であり、コハク酸7重量
%、グルタル酸18重量%、アジピン酸5重量%であった。硝酸含有量は0.1
7重量%であり、銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれぞれ31
ppm、20ppm及び3ppmであった。更に、355nmにおける吸光係数
は0.114であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は1,143pp
mであった。 The resulting aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture contained 70% water, 7% by weight succinic acid, 18% by weight glutaric acid, and 5% by weight adipic acid. The nitric acid content was 0.1
7% by weight, and the copper content, vanadium content and sulfur content were 31.
The extinction coefficient at 355 nm was 0.114, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 1,143 ppm.
It was m.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
上記のジカルボン酸混合物の水溶液を、実施例1で用いたジカルボン酸混合物
及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を行い、ジオー
ル混合物を製造した。ジオール混合物の製造を計7回行い、活性維持率を求めた
。結果を表1に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that the aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture described above was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was carried out a total of seven times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 1.
比較例1
実施例1でジカルボン酸混合物の調製に用いた副生水溶液をジオール混合物の
原料として用い、ジオール混合物を製造した。尚、原料として用いた副生水溶液
の組成は、水67重量%、コハク酸7重量%、グルタル酸18重量%、アジピン
酸5重量%、硝酸3重量%(ジカルボン酸の合計重量に対しては10重量%)で
あった。銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれぞれ6ppm、2
ppm及び5ppmであった。更に、355nmにおける吸光係数は0.051
であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は1,147ppmであった。Comparative Example 1 A diol mixture was produced using the by-product aqueous solution used in the preparation of the dicarboxylic acid mixture in Example 1 as a raw material for the diol mixture. The composition of the by-product aqueous solution used as a raw material was 67% by weight of water, 7% by weight of succinic acid, 18% by weight of glutaric acid, 5% by weight of adipic acid, and 3% by weight of nitric acid (10% by weight relative to the total weight of the dicarboxylic acids). The copper content, vanadium content, and sulfur content were 6 ppm and 2 ppm, respectively.
The extinction coefficient at 355 nm was 0.051.
and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 1,147 ppm.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
副生水溶液15.0gを、実施例1で用いたジカルボン酸混合物及び水の代わ
りに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を行った。反応終了後、触媒
をオートクレーブ内に残したまま、ジオール混合物を含有する水素添加反応液の
みを抜き出した。水素添加反応液に含まれるジオール混合物をガスクロマトグラ
フィーで分析したところ、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール
及び1,6−ヘキサンジオールのそれぞれの収率は45%、73%及び72%で
あった。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A hydrogenation reaction was carried out in the same manner as in Example 1, except that 15.0 g of the by-product aqueous solution was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. After completion of the reaction, the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture was extracted alone, leaving the catalyst in the autoclave. Analysis of the diol mixture contained in the hydrogenation reaction solution by gas chromatography revealed that the yields of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol were 45%, 73%, and 72%, respectively.
上記と同様の操作を繰返してジオール混合物の製造を計7回行い、活性維持率
を求めた。結果を実施例1、2及び3の結果と共に表1に示す。 The same procedure as above was repeated to produce a diol mixture seven times in total, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 1 together with the results of Examples 1, 2 and 3.
表1から明らかなように、硝酸含有量が3重量%を超えるジカルボン酸混合物
を用いてジオール混合物を製造すると、水素添加用触媒の活性維持率が低下する
。 As is clear from Table 1, when a diol mixture is produced using a dicarboxylic acid mixture having a nitric acid content of more than 3% by weight, the activity retention rate of the hydrogenation catalyst decreases.
実施例4
<ジカルボン酸混合物の調製(第1精製プロセスによる調製)>
アジピン酸製造プロセスで得られた、アジピン酸を単離した後の副生水溶液を
用いて、ジカルボン酸混合物を調製した。使用した副生水溶液の組成は、水55
重量%、グルタル酸19重量%、コハク酸7重量%、アジピン酸11重量%、硝
酸6重量%であった。銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量がそれぞれ
0.6重量%、0.4重量%及び340ppmであった。355nmにおける吸
光係数は1.460であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は7,30
0ppmであった。Example 4 <Preparation of dicarboxylic acid mixture (preparation by first purification process)> A dicarboxylic acid mixture was prepared using an aqueous by-product solution obtained after isolating adipic acid in an adipic acid production process. The composition of the aqueous by-product solution used was 55% water,
The saturation concentration was 1.0% by weight, 19% by weight of glutaric acid, 7% by weight of succinic acid, 11% by weight of adipic acid, and 6% by weight of nitric acid. The copper content, vanadium content, and sulfur content were 0.6% by weight, 0.4% by weight, and 340 ppm, respectively. The extinction coefficient at 355 nm was 1.460, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 7.30.
It was 0 ppm.
副生水溶液1,000gをビーカー中で攪拌しながら常圧下、約120℃で1
時間加熱し、更に170〜175℃で30分間攪拌しながら加熱してジカルボン
酸混合物の脱水及び脱硝酸を行った。冷却後に得られた、脱水・脱硝酸されたジ
カルボン酸の重量は380gであった。これをイオン交換水で38重量%水溶液
とし、不溶物質をろ別した。得られたろ液にスチレンを母体構造に持つスルホン
酸系陽イオン交換樹脂(商品名:アンバーライトIR120B)(日本国、オル
ガノ(株)製)300gを加えて室温で3時間緩く攪拌して、銅及びバナジウム
を除去した。その後、ろ過してイオン交換樹脂を除き、得られたろ液にスチレン
を母体構造に持つ4級アンモニウム塩型陰イオン交換樹脂(商品名:アンバーラ
イトIRA900)(日本国、オルガノ(株)製)300gを加え、室温で3時
間緩く攪拌してイオウを除去した。その後、ろ過してイオン交換樹脂を除き、ジ
カルボン酸混合物の水溶液を得た。 1,000 g of the by-product aqueous solution was stirred in a beaker at atmospheric pressure and approximately 120°C for 1 hour.
The mixture was heated for 1 hour, and then further heated at 170-175°C for 30 minutes with stirring to dehydrate and denitrate the dicarboxylic acid mixture. After cooling, the weight of the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid obtained was 380 g. This was made into a 38 wt% aqueous solution with ion-exchanged water, and insoluble materials were filtered off. 300 g of a sulfonic acid-based cation exchange resin (trade name: Amberlite IR120B) (manufactured by Organo Corporation, Japan) with a styrene base structure was added to the resulting filtrate, and the mixture was gently stirred at room temperature for 3 hours to remove copper and vanadium. The ion exchange resin was then removed by filtration, and 300 g of a quaternary ammonium salt-type anion exchange resin (trade name: Amberlite IRA900) (manufactured by Organo Corporation, Japan) with a styrene base structure was added to the resulting filtrate, and the mixture was gently stirred at room temperature for 3 hours to remove sulfur. The ion exchange resin was then removed by filtration, and an aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was obtained.
得られたジカルボン酸混合物の水溶液をHPLCで分析した結果、ジカルボン
酸混合物は水溶液の35重量%であり、ジカルボン酸混合物の組成はコハク酸2
0重量%、グルタル酸50重量%、アジピン酸30重量%であった。硝酸含有量
は0.03重量%であり、銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれ
ぞれ4ppm、4ppm及び1ppmであった。更に、355nmにおける吸光
係数は0,014であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は1,083
ppmであった。 The resulting aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was analyzed by HPLC, and it was found that the dicarboxylic acid mixture accounted for 35% by weight of the aqueous solution, and that the composition of the dicarboxylic acid mixture was 2% by weight of succinic acid.
The nitric acid content was 0.03% by weight, and the copper, vanadium, and sulfur contents were 4 ppm, 4 ppm, and 1 ppm, respectively. Furthermore, the absorption coefficient at 355 nm was 0.014, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 1,083.
It was ppm.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造> 次に、上で調製したジカルボン酸混合物を用いてジオール混合物を製造した。<Production of a diol mixture by hydrogenation reaction> Next, a diol mixture was produced using the dicarboxylic acid mixture prepared above.
電磁誘導式の攪拌機のついた、ハステロイ製の容量100mlのオートクレー
ブに、ジカルボン酸混合物の水溶液16.1g及び参考例1で調製したRu−S
n−Re触媒0.3gを仕込んだ。室温下、オートクレーブ内の雰囲気を窒素で
置換した後、水素を2MPaになるように圧入し、180℃まで昇温した。18
0℃に達した時点で更に水素を圧入して15MPaとし、この圧力で18時間水
素添加反応を行った。反応終了後、触媒をオートクレーブ内に残したまま、ジオ
ール混合物を含有する水素添加反応液のみを抜き出し、水素添加反応液に含まれ
るジオール混合物をガスクロマトグラフィーで分析した。 In a 100 ml Hastelloy autoclave equipped with an electromagnetic induction stirrer, 16.1 g of an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture and the Ru-S prepared in Reference Example 1 were added.
0.3 g of n-Re catalyst was charged. After the atmosphere in the autoclave was replaced with nitrogen at room temperature, hydrogen was introduced under pressure to 2 MPa, and the temperature was raised to 180°C.
When the temperature reached 0°C, hydrogen was further pressurized to 15 MPa, and the hydrogenation reaction was carried out at this pressure for 18 hours. After the reaction was completed, the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture was extracted alone while leaving the catalyst in the autoclave, and the diol mixture contained in the hydrogenation reaction solution was analyzed by gas chromatography.
触媒が残っているオートクレーブに新たにジカルボン酸混合物の水溶液16.
1gを仕込み、上記と同じ条件下で水素添加反応を行い、ジオール混合物を製造
した。この操作を繰り返し、ジオール混合物の製造を計10回行った。10回目
に得られた1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘ
キサンジオールの合計量を1回目に生成した1,4−ブタンジオール、1,5−
ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールの合計量で割り、得られた値を
100倍して活性維持率(%)とした。結果を表2に示す。 15. Add a new aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture to the autoclave containing the remaining catalyst.
1 g of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol were added to the reactor and subjected to a hydrogenation reaction under the same conditions as above to produce a diol mixture. This operation was repeated 10 times to produce a diol mixture. The total amount of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol obtained in the 10th run was calculated based on the total amount of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol produced in the first run.
The activity retention rate (%) was determined by dividing the result by the total amount of pentanediol and 1,6-hexanediol and multiplying the result by 100. The results are shown in Table 2.
実施例5
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
電磁誘導式の攪拌機のついた、ハステロイ製の容量100mlのオートクレー
ブに、実施例4で調製したジカルボン酸混合物の水溶液16.1g及び参考例2
で調製したRu−Sn−Pt触媒0.3gを仕込んだ。室温下、オートクレーブ
内の雰囲気を窒素で置換した後、水素を2MPaになるように圧入し、180℃
まで昇温した。180℃に達した時点で更に水素を圧入して15MPaとし、こ
の圧力で18時間水素添加反応を行った。反応終了後、触媒をオートクレーブ内
に残したまま、ジオール混合物を含有する水素添加反応液のみを抜き出し、水素
添加反応液に含まれるジオール混合物をガスクロマトグラフィーで分析した。Example 5 <Production of diol mixture by hydrogenation reaction> 16.1 g of the aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture prepared in Example 4 and Reference Example 2 were placed in a 100 ml Hastelloy autoclave equipped with an electromagnetic induction stirrer.
The atmosphere in the autoclave was replaced with nitrogen at room temperature, and then hydrogen was introduced under pressure to 2 MPa.
The temperature was raised to 180°C. When the temperature reached 180°C, hydrogen was further pressurized to 15 MPa, and the hydrogenation reaction was carried out at this pressure for 18 hours. After completion of the reaction, the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture was extracted alone while leaving the catalyst in the autoclave, and the diol mixture contained in the hydrogenation reaction solution was analyzed by gas chromatography.
触媒が残っているオートクレーブに新たにジカルボン酸混合物の水溶液16.
1gを仕込み、上記と同じ条件下で水素添加反応を行い、ジオール混合物を製造
した。ジオール混合物の製造を計10回行い、活性維持率を求めた。結果を表2
に示す。 15. Add a new aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture to the autoclave containing the remaining catalyst.
1 g of the diol mixture was charged and subjected to a hydrogenation reaction under the same conditions as above to produce a diol mixture. The diol mixture was produced 10 times in total, and the activity retention rate was calculated. The results are shown in Table 2.
Shown below.
実施例6 <ジカルボン酸混合物の調製(第1精製プロセスによる調製)> 実施例4と同じ副生水溶液を用い、ジカルボン酸混合物を調製した。Example 6 <Preparation of Dicarboxylic Acid Mixture (Preparation by First Purification Process)> A dicarboxylic acid mixture was prepared using the same aqueous by-product solution as in Example 4.
副生水溶液1,000gをビーカー中で攪拌しながら常圧下、約120℃で1
時間加熱し、更に170〜175℃で30分間攪拌しながら加熱してジカルボン
酸混合物の脱水及び脱硝酸を行った。冷却後に得られた、脱水・脱硝酸されたジ
カルボン酸混合物の重量は380gであった。これをイオン交換水で38重量%
水溶液とし、不溶物質をろ別した。得られたろ液にスチレンを母体構造に持つス
ルホン酸系陽イオン交換樹脂(商品名:アンバーライトIR120B)(日本国
、オルガノ(株)製)300gを加えて室温で3時間緩く攪拌して、銅及びバナ
ジウムを除去した。その後、ろ過してイオン交換樹脂を除き、得られたろ液に粉
末状の活性炭100gを加え、室温で3時間攪拌した。その後、ろ過して活性炭
を除き、得られたろ液にスチレンを母体構造に持つ4級アンモニウム塩型陰イオ
ン交換樹脂(商品名:アンバーライトIRA900)(日本国、オルガノ(株)
製)300gを加え室温で3時間緩く攪拌してイオウを除去した。その後、ろ過
してイオン交換樹脂を除き、ジカルボン酸混合物の水溶液を得た。 1,000 g of the by-product aqueous solution was stirred in a beaker at atmospheric pressure and approximately 120°C for 1 hour.
The mixture was heated for 1 hour, and then heated at 170-175°C for 30 minutes with stirring to dehydrate and denitrate the dicarboxylic acid mixture. After cooling, the weight of the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture obtained was 380g. This was diluted with ion-exchanged water to a concentration of 38% by weight.
The resulting solution was dissolved in water, and insoluble materials were filtered off. 300 g of a sulfonic acid-based cation exchange resin (trade name: Amberlite IR120B) (manufactured by Organo Corporation, Japan) having a styrene base structure was added to the resulting filtrate, and the mixture was gently stirred at room temperature for 3 hours to remove copper and vanadium. The ion exchange resin was then removed by filtration, and 100 g of powdered activated carbon was added to the resulting filtrate, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. The activated carbon was then removed by filtration, and the resulting filtrate was diluted with a quaternary ammonium salt-type anion exchange resin (trade name: Amberlite IRA900) having a styrene base structure (manufactured by Organo Corporation, Japan).
To the mixture was added 300 g of ethanol (manufactured by HOSO.RTM.) and the mixture was gently stirred at room temperature for 3 hours to remove sulfur. The ion exchange resin was then removed by filtration to obtain an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物の水溶液をHPLCで分析した結果、ジカルボン
酸混合物は水溶液の35重量%であり、ジカルボン酸混合物の組成はコハク酸2
0重量%、グルタル酸50重量%、アジピン酸30重量%であった。硝酸含有量
は0.03重量%であり、銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれ
ぞれ4ppm、4ppm及び1ppmであった。更に、355nmにおける吸光
係数は0.010であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は653pp
mであった。 The resulting aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was analyzed by HPLC, and it was found that the dicarboxylic acid mixture accounted for 35% by weight of the aqueous solution, and that the composition of the dicarboxylic acid mixture was 2% by weight of succinic acid.
The nitric acid content was 0.03 wt%, and the copper, vanadium, and sulfur contents were 4 ppm, 4 ppm, and 1 ppm, respectively. Furthermore, the absorption coefficient at 355 nm was 0.010, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 653 ppm.
It was m.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
調製したジカルボン酸混合物の水溶液16.1gを、実施例1で用いたジカル
ボン酸混合物及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を
行い、ジオール混合物を製造した。ジオール混合物の製造を10回繰り返し、活
性維持率を求めた。結果を表2に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 16.1 g of the prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was repeated 10 times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 2.
実施例7 <ジカルボン酸混合物の調製(第2精製プロセスによる調製)> 実施例4と同じ副生水溶液を用い、ジカルボン酸混合物を調製した。Example 7 <Preparation of Dicarboxylic Acid Mixture (Preparation by Second Purification Process)> A dicarboxylic acid mixture was prepared using the same aqueous by-product solution as in Example 4.
副生水溶液1,000gをビーカー中で攪拌しながら常圧下、約120℃で1
時間加熱し、更に170〜175℃で30分攪拌しながら加熱してジカルボン酸
混合物の脱水及び脱硝酸を行った。冷却後に得られた、脱水・脱硝酸されたジカ
ルボン酸混合物の重量は380gであった。これをイオン交換水で38重量%水
溶液とし、不溶物質をろ別した。得られたろ液にスチレンを母体構造に持つスル
ホン酸系陽イオン交換樹脂(商品名:アンバーライトIR120B)(日本国、
オルガノ(株)製)300gを加えて室温で3時間緩く攪拌して、銅及びバナジ
ウムを除去した。その後、ろ過してイオン交換樹脂を除き、ジカルボン酸を含む
ろ液を得た。得られたろ液をビーカー中で攪拌しながら約120℃で1時間加熱
して水を留去し、冷却後、そこにキシレン3,000gを加えてジカルボン酸を
含む懸濁液を得た。得られた懸濁液を激しく攪拌しながら20分間80℃に加熱
した。攪拌しながら冷却した後、脱硝酸されたジカルボン酸混合物をろ別した。
得られたジカルボン酸混合物を60℃、真空下で保持してキシレンを除去し、3
61gのジカルボン酸混合物を得た。 1,000 g of the by-product aqueous solution was stirred in a beaker at atmospheric pressure and approximately 120°C for 1 hour.
The mixture was heated for 1 hour, and then heated at 170-175°C for 30 minutes with stirring to dehydrate and denitrate the dicarboxylic acid mixture. After cooling, the weight of the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture obtained was 380g. This was made into a 38% by weight aqueous solution with ion-exchanged water, and insoluble materials were filtered off. The obtained filtrate was added to a sulfonic acid cation exchange resin (trade name: Amberlite IR120B) having a styrene base structure (Japan,
300 g of Organo Co., Ltd. (manufactured by Organo Corporation) was added and gently stirred at room temperature for 3 hours to remove copper and vanadium. The ion exchange resin was then removed by filtration, yielding a filtrate containing dicarboxylic acids. The resulting filtrate was heated in a beaker at approximately 120°C for 1 hour while stirring to distill off water, and after cooling, 3,000 g of xylene was added thereto to obtain a suspension containing dicarboxylic acids. The resulting suspension was heated to 80°C for 20 minutes while vigorously stirring. After cooling with stirring, the denitrified dicarboxylic acid mixture was filtered off.
The resulting dicarboxylic acid mixture was kept at 60°C under vacuum to remove xylene, and 3
61 g of a dicarboxylic acid mixture was obtained.
得られたジカルボン酸混合物をHPLCで分析した結果、ジカルボン酸混合物
の組成はコハク酸20重量%、グルタル酸50重量%、アジピン酸30重量%で
あった。硝酸含有量は0.02重量%であり、銅含有量、バナジウム含有量及び
イオウ含有量はそれぞれ4ppm、4ppm及び10ppmであった。更に、3
55nmにおける吸光係数は0.040であり、酸素−窒素結合を有する化合物
の含有量は848ppmであった。 The dicarboxylic acid mixture obtained was analyzed by HPLC, and the composition of the dicarboxylic acid mixture was found to be 20% by weight of succinic acid, 50% by weight of glutaric acid, and 30% by weight of adipic acid. The nitric acid content was 0.02% by weight, and the copper content, vanadium content, and sulfur content were 4 ppm, 4 ppm, and 10 ppm, respectively.
The absorption coefficient at 55 nm was 0.040, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 848 ppm.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
上記のジカルボン酸混合物5.85gとイオン交換水10.86gを用いる以
外は実施例1と同様に水素添加反応を行い、ジオール混合物を製造した。ジオー
ル混合物の製造を10回繰り返し、活性維持率を求めた。結果を表2に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 5.85 g of the above dicarboxylic acid mixture and 10.86 g of ion-exchanged water were used. The production of the diol mixture was repeated 10 times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 2.
実施例8 <ジカルボン酸混合物の調製(第1精製プロセスによる調製)> 実施例4と同じ副生水溶液を用い、ジカルボン酸混合物を調製した。Example 8 <Preparation of Dicarboxylic Acid Mixture (Preparation by First Purification Process)> A dicarboxylic acid mixture was prepared using the same aqueous by-product solution as in Example 4.
副生水溶液1,000gをビーカー中で攪拌しながら常圧下、約120℃で1
時間加熱し、更に170〜175℃で30分間攪拌しながら加熱してジカルボン
酸混合物の脱水及び脱硝酸を行った。冷却後に得られた、脱水・脱硝酸されたジ
カルボン酸混合物の重量は380gであった。これをイオン交換水で38重量%
水溶液とし、不溶物質をろ別した。得られたろ液にスチレンを母体構造に持つス
ルホン酸系陽イオン交換樹脂(商品名:アンバーライトIR120B)(日本国
、オルガノ(株)製)500gを加え80℃で3時間緩く攪拌して、銅及びバナ
ジウムを除去した。その後、ろ過してイオン交換樹脂を除き、ジカルボン酸混合
物の水溶液を得た。 1,000 g of the by-product aqueous solution was stirred in a beaker at atmospheric pressure and approximately 120°C for 1 hour.
The mixture was heated for 1 hour, and then heated at 170-175°C for 30 minutes with stirring to dehydrate and denitrate the dicarboxylic acid mixture. After cooling, the weight of the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture obtained was 380g. This was diluted with ion-exchanged water to a concentration of 38% by weight.
The resulting solution was filtered to remove insoluble materials. 500 g of a sulfonic acid cation exchange resin (trade name: Amberlite IR120B) (manufactured by Organo Corporation, Japan) having a styrene base structure was added to the resulting filtrate, and the mixture was gently stirred at 80°C for 3 hours to remove copper and vanadium. The ion exchange resin was then removed by filtration to obtain an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物の水溶液をHPLCで分析した結果、ジカルボン
酸混合物は水溶液の35重量%であり、ジカルボン酸混合物の組成はコハク酸2
0重量%、グルタル酸50重量%、アジピン酸30重量%であった。硝酸含有量
は0.03重量%であり、銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれ
ぞれ3ppm、1ppm及び182ppmであった。更に、355nmにおける
吸光係数は1.437であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は5,6
00ppmであった。 The resulting aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was analyzed by HPLC, and it was found that the dicarboxylic acid mixture accounted for 35% by weight of the aqueous solution, and that the composition of the dicarboxylic acid mixture was 2% by weight of succinic acid.
The nitric acid content was 0.03% by weight, and the copper, vanadium, and sulfur contents were 3 ppm, 1 ppm, and 182 ppm, respectively. Furthermore, the absorption coefficient at 355 nm was 1.437, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 5.6.
00 ppm.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
上記のジカルボン酸混合物の水溶液16.1gを、実施例1で用いたジカルボ
ン酸混合物及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を行
い、ジオール混合物を製造した。ジオール混合物の製造を10回繰り返し、活性
維持率を求めた。結果を表2に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 16.1 g of the aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture described above was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was repeated 10 times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 2.
実施例9 <水素添加反応によるジオール混合物の製造> 実施例1で調製したジカルボン酸混合物を用い、ジオール混合物を製造した。 Example 9 <Production of a diol mixture by hydrogenation reaction> Using the dicarboxylic acid mixture prepared in Example 1, a diol mixture was produced.
電磁誘導式の攪拌機のついた、ハステロイ製の容量1000mlのオートクレ
ーブに、実施例1で調製したジカルボン酸混合物175g、イオン交換水325
g及び参考例1で製造したRu−Sn−Re触媒10gを仕込んだ。室温下、オ
ートクレーブ内の雰囲気を窒素で置換した後、水素を2MPaになるように圧入
し、180℃まで昇温した。180℃に達した時点で更に水素を圧入して15M
Paとし、この圧力で30時間水素添加反応を行った。反応終了後、触媒をオー
トクレーブ内に残したまま、ジオール混合物を含有する水素添加反応液のみを抜
き出した。水素添加反応液に含まれるジオール混合物をガスクロマトグラフィー
で分析したところ、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1
,6−ヘキサンジオールのそれぞれの収率は89%、97%及び87%であった
。 In a 1000 ml Hastelloy autoclave equipped with an electromagnetic induction stirrer, 175 g of the dicarboxylic acid mixture prepared in Example 1 and 325 g of ion-exchanged water were added.
The autoclave was charged with 10 g of ZnO and 10 g of the Ru—Sn—Re catalyst prepared in Reference Example 1. After the atmosphere in the autoclave was replaced with nitrogen at room temperature, hydrogen was injected to 2 MPa and the temperature was raised to 180° C. When the temperature reached 180° C., hydrogen was further injected to raise the temperature to 15 MPa.
The autoclave was heated to 100 Pa and the hydrogenation reaction was carried out at this pressure for 30 hours. After the reaction was completed, the catalyst was left in the autoclave, and only the hydrogenation reaction solution containing the diol mixture was extracted. The diol mixture contained in the hydrogenation reaction solution was analyzed by gas chromatography, and it was found that 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,4-butanediol were present.
The yields of 1,6-hexanediol were 89%, 97% and 87%, respectively.
触媒が残っているオートクレーブに新たにジカルボン酸混合物175gと水3
25gを仕込み、上記と同じ条件下で水素添加反応を行い、ジオール混合物を製
造した。この操作を繰り返し、水素添加反応を計10回行った。2回目から10
回目の収率はいずれも1回目とほぼ同じであった。また、HPLCによる分析の
結果、水素添加反応液に含まれるδ−バレロラクトンとε−カプロラクトンの量
は、いずれも0.01%以下であった。 Add 175 g of the dicarboxylic acid mixture and 3 g of water to the autoclave containing the catalyst.
25 g of the diol mixture was charged and subjected to a hydrogenation reaction under the same conditions as above to produce a diol mixture. This operation was repeated to perform a total of 10 hydrogenation reactions.
The yields of the first run were almost the same as those of the first run. Furthermore, as a result of HPLC analysis, the amounts of δ-valerolactone and ε-caprolactone contained in the hydrogenation reaction solution were both 0.01% or less.
<1,4−ブタンジオールと、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサン
ジオールの混合物の回収>
上記の水素添加反応の終了後、ジオール混合物を含有する水素添加反応液を抜
き出す際には、オートクレーブの温度を室温まで冷却し、常圧に戻して水素添加
反応液から水素ガスを除去した。水素ガスを除去した水素添加反応液約5kgを
常圧下、109℃に加熱し、水の約85%と、水素添加反応で副生したテトラヒ
ドロフラン、テトラヒドロピラン、ブタノール及びペンタノールの混合物を留去
し、混合物を得た。得られた混合物を多段蒸留に付した。多段蒸留には12段の
多段蒸留塔を用い、塔底温度160℃、塔底圧力6kPa、塔頂温度25℃、塔
頂圧力3.5kPaの条件下で行い、水と、水素添加反応で副生したγ−ブチロ
ラクトン、ペンタノール及びヘキサノールの混合物とを留去し、精製ジオール混
合物を得た。<Recovery of a Mixture of 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol> After the hydrogenation reaction was completed, the autoclave was cooled to room temperature and returned to atmospheric pressure to remove hydrogen gas from the hydrogenation reaction solution. Approximately 5 kg of the hydrogenation reaction solution from which hydrogen gas had been removed was heated to 109°C under atmospheric pressure to distill off approximately 85% of the water and a mixture of tetrahydrofuran, tetrahydropyran, butanol, and pentanol produced as by-products in the hydrogenation reaction, thereby obtaining a mixture. The resulting mixture was subjected to multi-stage distillation. The multi-stage distillation was carried out using a 12-stage multi-stage distillation column under conditions of a column bottom temperature of 160°C, a column bottom pressure of 6 kPa, a column top temperature of 25°C, and a column top pressure of 3.5 kPa. Water and a mixture of γ-butyrolactone, pentanol, and hexanol produced as by-products in the hydrogenation reaction were distilled off to obtain a purified diol mixture.
得られた精製ジオール混合物を次の多段蒸留に付した。多段蒸留には35段の
多段蒸留塔を用い、塔底温度180℃、塔底圧力12kPa、塔頂温度95℃、
塔頂圧力3kPaの条件下で多段蒸留を行い、1,4−ブタンジオールを低沸点
成分として回収した。回収した1,4−ブタンジオールは238gであり、ガス
クロマトグラフィーによる分析から、純度は98.5%であり、不純物は1,5
−ペンタンジオールであることが確認された。また、ラクトン類は含まれていな
かった。 The resulting purified diol mixture was subjected to the following multi-stage distillation. A 35-stage multi-stage distillation column was used for the multi-stage distillation, and the column bottom temperature was 180°C, the column bottom pressure was 12 kPa, the column top temperature was 95°C, and
Multistage distillation was carried out under the condition of a column top pressure of 3 kPa, and 1,4-butanediol was recovered as a low boiling point component. The recovered amount of 1,4-butanediol was 238 g, and analysis by gas chromatography revealed that the purity was 98.5% and the amount of impurities was 1,5
The product was confirmed to be pentanediol, and no lactones were found to be present.
1,4−ブタンジオールを回収した後に残った高沸点混合物を多段蒸留に付し
た。多段蒸留には7段の多段蒸留塔を用い、塔底温度200℃、塔底圧力7kP
a、塔頂温度163℃、塔頂圧力6kPaの条件下で行い、1,5−ペンタンジ
オールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物を留分として回収した。回収した
1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物は866gで
あり、ガスクロマトグラフィーによる分析から、純度は99.8%であり、不純
物は1,4−ブタンジオールであることが確認された。又、1,5−ヘキサンジ
オール及び1,4−ジヒドロキシシクロヘキサンは含まれていなかった。 The high-boiling mixture remaining after recovering 1,4-butanediol was subjected to multi-stage distillation. A seven-stage multi-stage distillation column was used for the multi-stage distillation, and the column bottom temperature was 200°C and the column bottom pressure was 7 kPa.
The distillation was carried out under the conditions of a column top temperature of 163°C and a column top pressure of 6 kPa, and a mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol was recovered as a distillate. The recovered mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol weighed 866 g, and analysis by gas chromatography confirmed that the purity was 99.8% and that the impurity was 1,4-butanediol. Furthermore, neither 1,5-hexanediol nor 1,4-dihydroxycyclohexane was contained.
実施例10
<ジカルボン酸混合物の調製(第3精製プロセスによる調製)>
アジピン酸製造プロセスで得られたアジピン酸を単離し、更に硝酸と触媒も回
収した後の副生水溶液を用いて、ジカルボン酸混合物を調製した。使用した副生
水溶液の組成は、グルタル酸19重量%、コハク酸6重量%、アジピン酸5重量
%、硝酸4.1重量%であった。銅含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量
は、それぞれ7ppm、5ppm及び230ppmであった。更に、酸素−窒素
結合を有する化合物の含有量は6,640ppmであり、残りは水であった。ま
た、355nmにおける吸光係数は0.79であった。Example 10 <Preparation of dicarboxylic acid mixture (preparation by the third purification process)> Adipic acid obtained in an adipic acid production process was isolated, and a dicarboxylic acid mixture was prepared using the by-product aqueous solution obtained after recovering nitric acid and catalyst. The by-product aqueous solution used had a composition of 19 wt% glutaric acid, 6 wt% succinic acid, 5 wt% adipic acid, and 4.1 wt% nitric acid. The copper content, vanadium content, and sulfur content were 7 ppm, 5 ppm, and 230 ppm, respectively. Furthermore, the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 6,640 ppm, and the remainder was water. The absorption coefficient at 355 nm was 0.79.
電磁誘導式の攪拌機のついた、ハステロイ製の容量100mlのオートクレー
ブに、副生水溶液15.0gと白金触媒(活性炭に白金3重量%担持した触媒)
(日本国、エヌ・イーケムキャット(株)製)0.15gを仕込んだ。オートク
レーブ内を窒素で置換した後、さらに水素で置換し、室温で1MPaになるよう
に水素を圧入した。140℃まで昇温し、オートクレーブの水素圧力が1.5M
Paとなるようにした。この圧力で硝酸及び酸素−窒素結合を有する化合物の還
元処理を4時間行った。還元処理終了後、触媒を分離し、ジカルボン酸混合物の
水溶液を得た。 In a 100 ml Hastelloy autoclave equipped with an electromagnetic induction stirrer, 15.0 g of the by-product aqueous solution and a platinum catalyst (a catalyst in which 3% by weight of platinum is supported on activated carbon) were added.
The autoclave was charged with 0.15 g of ethylene glycol stearate (manufactured by N.E. Chemcat Corporation, Japan). The atmosphere inside the autoclave was replaced with nitrogen, and then further replaced with hydrogen. Hydrogen was then injected into the autoclave to a pressure of 1 MPa at room temperature. The temperature was raised to 140°C, and the hydrogen pressure in the autoclave reached 1.5 MPa.
The pressure was adjusted to Pa. The reduction treatment of nitric acid and the compound having an oxygen-nitrogen bond was carried out at this pressure for 4 hours. After the reduction treatment was completed, the catalyst was separated to obtain an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物の組成は、グルタル酸19重量%、コハク酸6重
量%、アジピン酸5重量%であった。硝酸含有量は0.036重量%であり、銅
含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれぞれ7ppm、5ppm及び
170ppmであった。更に、355nmにおける吸光係数は0.043であっ
た。 The resulting dicarboxylic acid mixture had a composition of 19% by weight of glutaric acid, 6% by weight of succinic acid, and 5% by weight of adipic acid. The nitric acid content was 0.036% by weight, and the copper, vanadium, and sulfur contents were 7 ppm, 5 ppm, and 170 ppm, respectively. Furthermore, the extinction coefficient at 355 nm was 0.043.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
調製したジカルボン酸混合物の水溶液15.0gを、実施例1で用いたジカル
ボン酸混合物及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を
行い、ジオール混合物を製造した。ジオール混合物の製造を計10回行い、活性
維持率を求めた。結果を表3に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 15.0 g of the prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was carried out a total of 10 times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 3.
実施例11
<ジカルボン酸混合物の調製(第3精製プロセスによる調製)>
実施例10で用いたのと同じ副生水溶液を用い、ジカルボン酸混合物を調製し
た。Example 11 <Preparation of dicarboxylic acid mixture (preparation by the third purification process)> Using the same aqueous by-product solution as used in Example 10, a dicarboxylic acid mixture was prepared.
副生水溶液500gにスチレンを母体構造に持つスルホン酸系陽イオン交換樹
脂(商品名:アンバーライトIR120B)(日本国、オルガノ(株)製)12
0gを加え室温で3時間緩く攪拌し、銅及びバナジウムを除去した。その後、ろ
過してイオン交換樹脂を除き、得られた副生水溶液を実施例10と同様の還元処
理に付した。還元処理終了後、触媒を分離し、ジカルボン酸混合物の水溶液を得
た。 500 g of the by-product aqueous solution was mixed with 12 g of a sulfonic acid cation exchange resin (trade name: Amberlite IR120B) (manufactured by Organo Corporation, Japan) having a styrene base structure.
The mixture was stirred gently at room temperature for 3 hours to remove copper and vanadium. The ion exchange resin was then removed by filtration, and the resulting aqueous by-product solution was subjected to a reduction treatment similar to that in Example 10. After completion of the reduction treatment, the catalyst was separated to obtain an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物の組成は、グルタル酸19重量%、コハク酸6重
量%、アジピン酸5重量%であった。硝酸含有量は0.031重量%であり、銅
含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれぞれ3ppm、3ppm及び
180ppmであった。更に、355nmにおける吸光係数は0.040であっ
た。 The resulting dicarboxylic acid mixture had a composition of 19% by weight of glutaric acid, 6% by weight of succinic acid, and 5% by weight of adipic acid. The nitric acid content was 0.031% by weight, and the copper, vanadium, and sulfur contents were 3 ppm, 3 ppm, and 180 ppm, respectively. Furthermore, the extinction coefficient at 355 nm was 0.040.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
調製したジカルボン酸混合物の水溶液15.0gを、実施例1で用いたジカル
ボン酸混合物及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を
行い、ジオール混合物を製造した。ジオール混合物の製造を計10回行い、活性
維持率を求めた。結果を表3に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 15.0 g of the prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was carried out a total of 10 times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 3.
実施例12
<ジカルボン酸混合物の調製(第3精製プロセスによる調製)>
実施例10で用いたのと同じ副生水溶液を用いて、ジカルボン酸混合物を以下
のように調製した。Example 12 <Preparation of dicarboxylic acid mixture (preparation by the third purification process)> Using the same aqueous by-product solution as used in Example 10, a dicarboxylic acid mixture was prepared as follows.
還元処理を行う温度を60℃、水素圧力を2.0MPa、処理時間を6時間と
した以外は、実施例10と同様に還元処理を行った。還元処理終了後、触媒を分
離し、ジカルボン酸混合物の水溶液を得た。 The reduction treatment was carried out in the same manner as in Example 10, except that the temperature for the reduction treatment was 60°C, the hydrogen pressure was 2.0 MPa, and the treatment time was 6 hours. After completion of the reduction treatment, the catalyst was separated to obtain an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物の組成は、グルタル酸19重量%、コハク酸6重
量%、アジピン酸5重量%であった。硝酸含有量は0.18重量%であり、銅含
有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれぞれ7ppm、5ppm及び1
60ppmであった。更に、355nmにおける吸光係数は0.061であった
。 The resulting dicarboxylic acid mixture had a composition of 19% by weight of glutaric acid, 6% by weight of succinic acid, and 5% by weight of adipic acid. The nitric acid content was 0.18% by weight, and the copper content, vanadium content, and sulfur content were 7 ppm, 5 ppm, and 1 ppm, respectively.
The extinction coefficient at 355 nm was 0.061.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
調製したジカルボン酸混合物の水溶液15.0gを、実施例1で用いたジカル
ボン酸混合物及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を
行い、ジオール混合物を製造した。ジオール混合物の製造を10回繰り返し、活
性維持率を求めた。結果を表3に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 15.0 g of the prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was repeated 10 times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 3.
実施例13
<ジカルボン酸混合物の調製(第3精製プロセスによる調製)>
実施例10で用いたのと同じ副生水溶液を用いて、ジカルボン酸混合物を以下
のように調製した。Example 13 Preparation of Dicarboxylic Acid Mixture (Preparation by Third Purification Process) Using the same aqueous by-product solution as used in Example 10, a dicarboxylic acid mixture was prepared as follows.
副生水溶液500gにスチレンを母体構造に持つスルホン酸系陽イオン交換樹
脂(商品名:アンバーライトIR120B)(日本国、オルガノ(株)製)12
0gを加え室温で3時間緩く攪拌し、銅及びバナジウムを除去した。その後、ろ
過してイオン交換樹脂を除き、得られた副生水溶液を、触媒としてルテニウム触
媒(活性炭に5重量%担持)(日本国、エヌ・イーケムキャット(株)製)を用
いた以外は、実施例10と同様の還元処理に付した。還元処理終了後、触媒を分
離し、ジカルボン酸混合物の水溶液を得た。 500 g of the by-product aqueous solution was mixed with 12 g of a sulfonic acid cation exchange resin (trade name: Amberlite IR120B) (manufactured by Organo Corporation, Japan) having a styrene base structure.
To the mixture was added 0 g of ruthenium, and the mixture was gently stirred at room temperature for 3 hours to remove copper and vanadium. The ion exchange resin was then removed by filtration, and the resulting aqueous by-product solution was subjected to the same reduction treatment as in Example 10, except that a ruthenium catalyst (5 wt % supported on activated carbon) (manufactured by N.E. Chemcat Corporation, Japan) was used as the catalyst. After completion of the reduction treatment, the catalyst was separated to obtain an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物の組成は、グルタル酸19重量%、コハク酸6重
量%、アジピン酸5重量%であった。硝酸含有量は0.073重量%であり、銅
含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれぞれ5ppm、5ppm及び
190ppmであった。更に、355nmにおける吸光係数は0.038であっ
た。 The resulting dicarboxylic acid mixture had a composition of 19% by weight of glutaric acid, 6% by weight of succinic acid, and 5% by weight of adipic acid. The nitric acid content was 0.073% by weight, and the copper, vanadium, and sulfur contents were 5 ppm, 5 ppm, and 190 ppm, respectively. Furthermore, the extinction coefficient at 355 nm was 0.038.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
調製したジカルボン酸混合物の水溶液15.0gを、実施例1で用いたジカル
ボン酸混合物及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を
行い、ジオール混合物を製造した。ジオール混合物の製造を計10回行い、活性
維持率を求めた。結果を表3に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by carrying out a hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 15.0 g of the prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was carried out a total of 10 times, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 3.
実施例14
<ジカルボン酸混合物の調製(第3精製プロセスによる調製)>
実施例10で用いたのと同じ副生水溶液を用いて、ジカルボン酸混合物を調製
した。尚、使用した副生水溶液の組成は、グルタル酸19重量%、コハク酸6重
量%、アジピン酸5重量%、硝酸4.1重量%であった。更に、355nmにお
ける吸光係数は0.79であり、酸素−窒素結合を有する化合物の含有量は6,
640ppmであった。Example 14 <Preparation of dicarboxylic acid mixture (preparation by the third purification process)> A dicarboxylic acid mixture was prepared using the same aqueous by-product solution as used in Example 10. The composition of the aqueous by-product solution used was 19% by weight of glutaric acid, 6% by weight of succinic acid, 5% by weight of adipic acid, and 4.1% by weight of nitric acid. Furthermore, the absorption coefficient at 355 nm was 0.79, and the content of compounds having oxygen-nitrogen bonds was 6.
It was 640 ppm.
副生水溶液1,000gをビーカー中で攪拌しながら常圧下、約120℃で1
時間加熱し、更に170〜175℃で30分間攪拌しながら加熱してジカルボン
酸混合物の脱水及び脱硝酸を行った。冷却後に得られた脱水・脱硝酸されたジカ
ルボン酸混合物の重量は300gであり、これをイオン交換水で30重量%水溶
液とした。得られた水溶液15.0gを電磁誘導式の攪拌機のついた、ハステロ
イ製の容量100mlのオートクレーブに、実施例13で用いたルテニウム触媒
0.15gと共に仕込んだ。オートクレーブ内を窒素で置換した後、さらに水素
で置換し、室温で1MPaになるように水素を圧入した。140℃まで昇温し、
オートクレーブの水素圧力が1.5MPaとなるようにした。この圧力で残って
いる硝酸及び酸素−窒素結合を有する化合物の還元処理を4時間行った。還元処
理終了後、触媒を分離し、ジカルボン酸混合物の水溶液を得た。 1,000 g of the by-product aqueous solution was stirred in a beaker at atmospheric pressure and approximately 120°C for 1 hour.
The mixture was heated for 1 hour, and then heated at 170-175°C for 30 minutes with stirring to dehydrate and denitrate the dicarboxylic acid mixture. After cooling, the weight of the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture obtained was 300g, and this was made into a 30% by weight aqueous solution with ion-exchanged water. 15.0g of the resulting aqueous solution was charged into a 100ml Hastelloy autoclave equipped with an electromagnetic induction stirrer, together with 0.15g of the ruthenium catalyst used in Example 13. The atmosphere inside the autoclave was replaced with nitrogen, and then further replaced with hydrogen, and hydrogen was pressurized to 1 MPa at room temperature. The temperature was raised to 140°C,
The hydrogen pressure in the autoclave was adjusted to 1.5 MPa. The reduction treatment of the remaining nitric acid and the compound having an oxygen-nitrogen bond was carried out at this pressure for 4 hours. After the reduction treatment was completed, the catalyst was separated to obtain an aqueous solution of a dicarboxylic acid mixture.
得られたジカルボン酸混合物の組成は、グルタル酸19重量%、コハク酸6重
量%、アジピン酸5重量%であった。硝酸含有量は0.005重量%であり、銅
含有量、バナジウム含有量及びイオウ含有量はそれぞれ7ppm、5ppm及び
160ppmであった。更に、355nmにおける吸光係数は0.021であっ
た。 The resulting dicarboxylic acid mixture had a composition of 19% by weight of glutaric acid, 6% by weight of succinic acid, and 5% by weight of adipic acid. The nitric acid content was 0.005% by weight, and the copper, vanadium, and sulfur contents were 7 ppm, 5 ppm, and 160 ppm, respectively. Furthermore, the extinction coefficient at 355 nm was 0.021.
<水素添加反応によるジオール混合物の製造>
調製したジカルボン酸混合物の水溶液15.0gを、実施例1で用いたジカル
ボン酸混合物及び水の代わりに用いる以外は、実施例1と同様に水素添加反応を
行い、ジオール混合物を製造した。ジオール混合物の製造を計10回行い繰り返
し、活性維持率を求めた。結果を表3に示す。<Production of diol mixture by hydrogenation reaction> A diol mixture was produced by hydrogenation reaction in the same manner as in Example 1, except that 15.0 g of the prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture was used instead of the dicarboxylic acid mixture and water used in Example 1. The production of the diol mixture was repeated 10 times in total, and the activity retention rate was determined. The results are shown in Table 3.
産業上の利用可能性
本発明のジオール混合物の製造方法を用いると、従来、溶剤以外の用途にはほ
とんど利用されていなかった、アジピン酸の製造プロセスより得られる、コハク
酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含するジカルボン酸混合物を含む副生水溶液
を原料とし、ジカルボン酸をエステルに変換することなく、そのまま水素添加す
ることによって1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6
−ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を長期間、安定に製造することが
可能となる。本発明の方法によって得られたジオール類は、ポリウレタンやポリ
エステルの原料として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY By using the method for producing a diol mixture of the present invention, a by-product aqueous solution containing a dicarboxylic acid mixture including succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, which is obtained from the process for producing adipic acid and which has not previously been used for any purpose other than as a solvent, can be used to produce 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-pentanediol by hydrogenating the dicarboxylic acids directly without converting them into esters.
The diols obtained by the method of the present invention are useful as raw materials for polyurethanes and polyesters.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07C 51/42 C07C 51/42 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW (注)この公表は、国際事務局(WIPO)により国際公開された公報を基に作 成したものである。 なおこの公表に係る日本語特許出願(日本語実用新案登録出願)の国際公開の 効果は、特許法第184条の10第1項(実用新案法第48条の13第2項)に より生ずるものであり、本掲載とは関係ありません。──────────────────────────────────────────────────Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C07C 51/42 C07C 51/42 (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, J P, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ , TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (Note) This publication is based on the gazette published internationally by the International Bureau of Patents (WIPO). The effect of the international publication of the Japanese patent application (Japanese utility model registration application) related to this publication arises pursuant to Article 184-10, Paragraph 1 of the Patent Act (Article 48-13, Paragraph 2 of the Utility Model Act), and is unrelated to this publication.
Claims (22)
ヘキサンジオールを包含するジオール混合物を製造する方法にして、 (A)コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含し、且つ硝酸含有量が該コ
ハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して3重量%以下であるジカ
ルボン酸混合物を提供し、 該ジカルボン酸混合物は、アジピン酸の製造プロセスで得られる副生水溶液を
脱硝酸することによって調製されるものであって、該アジピン酸の製造プロセス
は、少なくとも1種の炭素数6の環状脂肪族化合物を、酸化触媒の存在下、水性
媒体中で硝酸による酸化に付してコハク酸、グルタル酸及びアジピン酸を包含す
る水性反応液を得、該アジピン酸の結晶を折出させ、折出した結晶を該反応液か
ら単離し、副生水溶液を得ることを包含するプロセスである、そして (B)該ジカルボン酸混合物を、水及び水素ガスと、ルテニウム及び錫からな
る活性金属種を含有する水素添加用触媒との存在下で水素添加反応に付し、1,
4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオール
を包含するジオール混合物を含有する水素添加反応液を得る、 ことを包含することを特徴とする方法。Claim 1: 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol and 1,6-
A method for producing a diol mixture including hexanediol, comprising: (A) providing a dicarboxylic acid mixture including succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, and having a nitric acid content of 3% by weight or less based on the total weight of the succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, the dicarboxylic acid mixture being prepared by denitrating an aqueous by-product solution obtained in a process for producing adipic acid, the process for producing adipic acid comprising: subjecting at least one cyclic aliphatic compound having 6 carbon atoms to oxidation with nitric acid in an aqueous medium in the presence of an oxidation catalyst to obtain an aqueous reaction solution including succinic acid, glutaric acid, and adipic acid, precipitating crystals of the adipic acid, isolating the precipitated crystals from the reaction solution, and obtaining an aqueous by-product solution; and (B) subjecting the dicarboxylic acid mixture to a hydrogenation reaction in the presence of water, hydrogen gas, and a hydrogenation catalyst containing active metal species consisting of ruthenium and tin, to obtain 1,
obtaining a hydrogenation reaction liquid containing a diol mixture including 4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol.
(3)からなる群より選ばれる少なくとも1つの条件を満たすよう調製されるこ
とを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 (1)該混合物が、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して
0.2重量%以下の硝酸含有量を有する; (2)該混合物が、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して
各々10ppm以下の銅含有量及びバナジウム含有量を有する;及び (3)該混合物が、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して
200ppm以下のイオウ含有量を有する。2. The method of claim 1, wherein the dicarboxylic acid mixture is subjected to the following conditions (1) to (3) before step (B):
The method of claim 1, wherein the mixture is prepared to satisfy at least one of the following conditions: (1) the mixture has a nitric acid content of 0.2% by weight or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; (2) the mixture has a copper content and a vanadium content of 10 ppm or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid; and (3) the mixture has a sulfur content of 200 ppm or less, based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
ジピン酸の合計重量に対して40ppm以下のイオウ含有量を有することを特徴
とする請求項2に記載の製造方法。3. The method according to claim 2, wherein the mixture under condition (3) has a sulfur content of 40 ppm or less based on the total weight of succinic acid, glutaric acid, and adipic acid.
よって求められる355nmにおける吸光係数が、0.3以下であることを特徴
とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 E=A/(c×b) (式中、Eは355nmにおける吸光係数であり、Aは該ジカルボン酸混合物を
蒸留水に溶解した水溶液の室温における吸光度であり、cは蒸留水100gに溶
解した該ジカルボン酸混合物の重量(g)であり、bは吸光度の測定に用いたセ
ルの長さ(cm)である。)4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein an aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture dissolved in distilled water exhibits an absorption coefficient at 355 nm calculated by the following formula: E = A/(c x b) (where E is the absorption coefficient at 355 nm, A is the absorbance at room temperature of the aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture dissolved in distilled water, c is the weight (g) of the dicarboxylic acid mixture dissolved in 100 g of distilled water, and b is the length (cm) of the cell used to measure the absorbance.)
0.1以下であることを特徴とする請求項4に記載の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein an aqueous solution of the dicarboxylic acid mixture dissolved in distilled water has an absorption coefficient of 0.1 or less.
の重量に換算して、コハク酸、グルタル酸及びアジピン酸の合計重量に対して2
,000ppm以下含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
製造方法。6. The dicarboxylic acid mixture contains a compound having an oxygen-nitrogen bond in an amount of 2% by weight of nitric acid relative to the total weight of succinic acid, glutaric acid and adipic acid.
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the content is 0,000 ppm or less.
属から選ばれる少なくとも1種の金属を更に含有することを特徴とする請求項1
〜6のいずれかに記載の製造方法。7. The method according to claim 1, wherein the active metal species contained in the hydrogenation catalyst further contains at least one metal selected from the metals of Group 7 of the periodic table.
7. The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6.
ニウムであることを特徴とする請求項7に記載の製造方法。8. The method according to claim 7, wherein the at least one metal selected from the metals of Group 7 of the periodic table is rhenium.
期律表第8族の金属、及び周期律表第9族並びに第10族の金属からなる群より
選ばれる少なくとも1種の金属を更に含有することを特徴とする請求項1〜8の
いずれかに記載の製造方法。[Claim 9] A production method described in any one of claims 1 to 8, characterized in that the active metal species contained in the hydrogenation catalyst further contains at least one metal selected from the group consisting of metals in Group 8 of the periodic table other than ruthenium, and metals in Groups 9 and 10 of the periodic table.
並びに第10族の金属からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属が、白金で
あることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。10. The method according to claim 9, wherein the at least one metal selected from the group consisting of metals in Group 8 of the periodic table other than ruthenium and metals in Groups 9 and 10 of the periodic table is platinum.
することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。11. The method according to claim 1, wherein the hydrogenation catalyst further comprises activated carbon supporting the active metal species.
Paの条件下で行うことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の製造方
法。12. The hydrogenation reaction is carried out at a temperature of 100 to 300°C and a hydrogen pressure of 1 to 25 M.
The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the method is carried out under conditions of Pa.
第1精製プロセスにより水溶液として調製されることを特徴とする請求項1〜1
2のいずれかに記載の製造方法。 (a)該副生水溶液を、80〜200℃の温度及び常圧以下の圧力で加熱する
ことによって脱水及び脱硝酸を行い、脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物を
得、 (b)得られた脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物に水を加えて脱硝酸さ
れたジカルボン酸混合物水溶液を得、そして (c)該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を陽イオン交換樹脂と接触さ
せて銅及びバナジウムを除去する。13. The method of claim 1, wherein the dicarboxylic acid mixture is prepared as an aqueous solution by a first purification process comprising the following steps (a) to (c):
2. The method for producing a dicarboxylic acid mixture according to any one of claims 1 to 11, further comprising the steps of: (a) heating the by-product aqueous solution at a temperature of 80 to 200°C and at a pressure equal to or less than atmospheric pressure to perform dehydration and denitration to obtain a dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture; (b) adding water to the obtained dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain a denitrated aqueous dicarboxylic acid mixture; and (c) contacting the denitrated aqueous dicarboxylic acid mixture with a cation exchange resin to remove copper and vanadium.
液を陰イオン吸着性物質と接触させる工程(d)を更に包含することを特徴とす
る請求項13に記載の製造方法。14. The method of claim 13, wherein the first purification process further comprises a step (d) of contacting the denitrated aqueous dicarboxylic acid mixture with an anion-adsorbing material.
液を活性炭と接触させる工程を更に包含することを特徴とする請求項13又は1
4に記載の製造方法。15. The method of claim 13, wherein the first purification process further comprises contacting the denitrated aqueous dicarboxylic acid mixture with activated carbon.
4. The manufacturing method according to claim 4.
第2精製プロセスにより調製されることを特徴とする請求項1〜12のいずれか
に記載の製造方法。 (a)該副生水溶液を、80〜130℃の温度及び常圧以下の圧力で加熱後、
130〜180℃の温度及び常圧で更に加熱して脱水・脱硝酸されたジカルボン
酸混合物を得、 (b)得られた脱水・脱硝酸されたジカルボン酸混合物に水を加えて脱硝酸さ
れたジカルボン酸混合物水溶液を得、 (c)該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を陽イオン交換樹脂と接触さ
せて銅及びバナジウムを除去し、 (d)得られる脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液を、常圧以下の圧力で
、該脱硝酸されたジカルボン酸混合物水溶液から水を留去するのに十分な温度で
加熱し、 (e)常圧での沸点が200℃以下である炭素数6〜14の芳香族炭化水素を
、工程(d)で得られた該脱硝酸されたジカルボン酸混合物に加え、得られた混
合物を該芳香族炭化水素の沸点以下の温度で加熱後、冷却し、そして (f)該混合物から脱硝酸されたジカルボン酸混合物をろ過により回収し、該
ジカルボン酸混合物を調製する。16. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the dicarboxylic acid mixture is prepared by a second purification process comprising the following steps (a) to (f): (a) heating the by-product aqueous solution at a temperature of 80 to 130°C and at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure;
(b) further heating the dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture at a temperature of 130 to 180°C and atmospheric pressure to obtain a denitrated dicarboxylic acid mixture; (b) adding water to the obtained dehydrated and denitrated dicarboxylic acid mixture to obtain an aqueous denitrated dicarboxylic acid mixture; (c) contacting the denitrated dicarboxylic acid aqueous mixture with a cation exchange resin to remove copper and vanadium; (d) heating the obtained denitrated dicarboxylic acid aqueous mixture at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure at a temperature sufficient to distill off water from the denitrated dicarboxylic acid aqueous mixture; (e) adding an aromatic hydrocarbon having 6 to 14 carbon atoms and having a boiling point of 200°C or lower at atmospheric pressure to the denitrated dicarboxylic acid mixture obtained in step (d), heating the resulting mixture at a temperature equal to or lower than the boiling point of the aromatic hydrocarbon, and then cooling; and (f) recovering the denitrated dicarboxylic acid mixture from the mixture by filtration to prepare the dicarboxylic acid mixture.
硝酸されたジカルボン酸混合物又は該脱硝酸されたジカルボン酸混合物を水に溶
解して得られる水溶液を、陰イオン吸着性物質と接触させる工程を、更に包含す
ることを特徴とする請求項16に記載の製造方法。17. The method of claim 16, wherein the second purification process further comprises, after step (a), a step of contacting the denitrated dicarboxylic acid mixture in the form of an aqueous solution or an aqueous solution obtained by dissolving the denitrated dicarboxylic acid mixture in water with an anion-adsorbing material.
ばれる少なくとも1種の金属を含む活性金属種を含有する還元触媒の存在下で水
素ガスと接触させ、該副生水溶液中に含まれる硝酸及び酸素−窒素結合を有する
化合物を還元して該ジカルボン酸混合物を水溶液の形態で得る、ことを包含する
第3精製プロセスにより該ジカルボン酸混合物を調製することを特徴とする請求
項1〜12のいずれかに記載の製造方法。[Claim 18] A production method described in any one of claims 1 to 12, characterized in that the dicarboxylic acid mixture is prepared by a third purification process comprising contacting the by-product aqueous solution with hydrogen gas in the presence of a reduction catalyst containing an active metal species including at least one metal selected from the group consisting of metals of Groups 7 to 10 of the periodic table, thereby reducing nitric acid and compounds having an oxygen-nitrogen bond contained in the by-product aqueous solution to obtain the dicarboxylic acid mixture in the form of an aqueous solution.
化合物の還元反応を、温度50〜200℃、水素圧力0.2〜5MPaの条件下
で行うことを特徴とする請求項18に記載の製造方法。19. The method for producing a nitric acid according to claim 18, wherein the reduction reaction of the nitric acid and the compound having an oxygen-nitrogen bond in the third purification process is carried out under conditions of a temperature of 50 to 200°C and a hydrogen pressure of 0.2 to 5 MPa.
金属種が、白金、レニウム、パラジウム、ロジウム、ニッケル、イリジウム及び
ルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属であることを特徴とす
る請求項18又は19に記載の製造方法。20. The method for producing a sulphur dioxide gas according to claim 18 or 19, wherein the active metal species contained in the reduction catalyst used in the third purification process is at least one metal selected from the group consisting of platinum, rhenium, palladium, rhodium, nickel, iridium and ruthenium.
せる前に、該副生水溶液を下記の工程に付すことを特徴とする請求項18〜20
のいずれかに記載の方法。 該副生水溶液を、80〜130℃の温度及び常圧以下の圧力で加熱し、次いで
130〜180℃の温度及び常圧で更に加熱し、そこに水を加える。21. The method according to any one of claims 18 to 20, wherein in the third purification process, the by-product aqueous solution is subjected to the following steps before contacting the by-product aqueous solution with hydrogen gas:
The by-product aqueous solution is heated at a temperature of 80 to 130°C and at a pressure equal to or lower than atmospheric pressure, and then further heated at a temperature of 130 to 180°C and at atmospheric pressure, and water is added thereto.
6−ヘキサンジオールの混合物とを、請求項1〜21のいずれかに記載の製造方
法で得られたジオール混合物から回収する方法であって、 (i)該ジオール混合物を含有する水素添加反応液の温度を室温〜100℃未
満の温度に調整し、常圧以下の圧力で気液分離を行って、該水素添加反応液から
水素ガスを除去し、 (ii)水素ガスを除去した該水素添加反応液を常圧下で加熱し、水と、該水
素添加反応で副生した環状エーテル類及び一価アルコール類の混合物を留去し、 (iii)得られた混合物を多段蒸留に付して、水と、水素添化反応で副生し
たγ−ブチロラクトンを留去して、精製ジオール混合物を得、 (iv)該精製ジオール混合物を多段蒸留に付して、1,4−ブタンジオール
を低沸点成分として得、そして (v)工程(iv)で得られた残りの高沸点混合物を更に多段蒸留に付して、
1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールとの混合物を留出物とし
て得る、 ことを包含することを特徴とする方法。22. A method for producing a 1,4-butanediol copolymer comprising the steps of: 1,4-butanediol; 1,5-pentanediol; and 1,5-pentanediol.
22. A method for recovering a mixture of 1,4-hexanediol and 1,4-hexanediol from a diol mixture obtained by the production method according to any one of claims 1 to 21, comprising the steps of: (i) adjusting the temperature of a hydrogenation reaction solution containing the diol mixture to a temperature from room temperature to less than 100°C, and performing gas-liquid separation at atmospheric pressure or less to remove hydrogen gas from the hydrogenation reaction solution; (ii) heating the hydrogenation reaction solution from which hydrogen gas has been removed under atmospheric pressure to distill off a mixture of water and a mixture of cyclic ethers and monohydric alcohols by-produced in the hydrogenation reaction; (iii) subjecting the resulting mixture to multi-stage distillation to distill off water and γ-butyrolactone by-produced in the hydrogenation reaction to obtain a purified diol mixture; (iv) subjecting the purified diol mixture to multi-stage distillation to obtain 1,4-butanediol as a low-boiling component; and (v) further subjecting the remaining high-boiling mixture obtained in step (iv) to multi-stage distillation to obtain a purified diol mixture.
obtaining a mixture of 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol as a distillate.
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