JP4779294B2 - Method for producing alcohol - Google Patents
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Description
本発明は、アルコールの製造方法に関するものであり、より詳細にはアルデヒドを水素添加し、精製してなるアルコールの製造方法に於いて、製品アルコール中の含有アルデヒド濃度を従来より著しく低減せしめる、アルコールの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing alcohol, and more specifically, in an alcohol production method obtained by hydrogenating and purifying an aldehyde, the alcohol content which can significantly reduce the concentration of aldehyde contained in the product alcohol as compared with the prior art. It is related with the manufacturing method.
アルコールの製造方法として、アルデヒドを水素添加反応させ、精製して飽和アルコールを得る方法は従来公知であり、世界的に商業化されている。例えば飽和アルデヒドでは、ブチルアルデヒドに水素添加してブタノールを、ノニルアルデヒドに水素添加してノナノールを、不飽和アルデヒドでは例えば、2−エチルヘキセナールに水素添加して2−エチルヘキサノールを、2−プロピルヘプテナールに水素添加して2−プロピルヘプタノールを、デセナールに水素添加してデカノールを得ることができる。 As a method for producing alcohol, a method in which an aldehyde is hydrogenated and purified to obtain a saturated alcohol is conventionally known and commercially available worldwide. For example, for saturated aldehydes, butanol is hydrogenated to butanol, nonyl aldehyde is hydrogenated to nonanol, and for unsaturated aldehydes, for example, 2-ethylhexenal is hydrogenated to 2-ethylhexanol, 2-propyl heptane. Hydrogenation to tenal can give 2-propylheptanol and hydrogenation to decenal to give decanol.
水素添加反応の形式としては、通常ニッケル系または銅系の固体水素添加触媒を内部に充填した反応器を用いるのが一般的であり、原料のアルデヒドを気化させて、気相で反応させる形式と、原料アルデヒドを液体のまま反応器に導入して、液相で反応させる形式がある。
しかしながら、触媒種や気相/液相の反応形式に関係なく、従来のいずれの反応プロセスにおいても、望ましくない副反応としてエステル化、アセタール化、エーテル化などが起こり反応の選択性を低下させていると共に、後工程において、これら副生物を蒸留操作等で分離除去、精製しなければ製品アルコールとして満足のいくものは得られないという問題があった。
As a form of the hydrogenation reaction, it is common to use a reactor in which a nickel-based or copper-based solid hydrogenation catalyst is usually filled, and a form in which a raw material aldehyde is vaporized and reacted in a gas phase. There is a form in which the raw material aldehyde is introduced into the reactor in a liquid state and reacted in the liquid phase.
However, regardless of the type of catalyst and the gas phase / liquid phase reaction type, any conventional reaction process may cause esterification, acetalization, etherification, etc. as undesirable side reactions, reducing the selectivity of the reaction. In addition, there is a problem that in the subsequent process, a satisfactory product alcohol cannot be obtained unless these by-products are separated and removed and purified by distillation operation or the like.
上記粗アルコールの蒸留精製法としては、例えば以下の方法が提案されている。
まず第1塔において低沸点物を分離した後、次いで第2塔において頂部の圧力を操作し、アルコールを高沸点物から蒸留分離して塔頂よりアルコール製品を留出させて取得し、第3塔において頂部の圧力を操作し、高沸点成分中の有用生成物を回収する方法(3塔方式)である。
For example, the following method has been proposed as a method for distillation purification of the crude alcohol.
First, after the low-boiling product is separated in the first column, the top pressure is operated in the second column, alcohol is distilled from the high-boiling product, and the alcohol product is distilled off from the top of the column. In this method, the pressure at the top of the column is manipulated to recover useful products in the high-boiling components (three-column system).
具体的には、特許文献1(特公昭49−11365号公報)には、上記3塔方式において、第2塔を頂部圧力が200〜800mmHg、塔底中のアルコール含量が50wt%以上の条件下で操作し、かつ、第3塔を頂部圧力が70〜300mmHgの条件下で操作することで、精製2−エチルヘキサノールを得る方法が記載されている。
また上記3塔方式で第1塔を2段階で行う方法(4塔方式)、すなわち、第1塔にて低沸点物を留出分離した後、第2塔にて製品アルコールを留出させ、塔底液は第3塔にて高沸点物をさらに濃縮し塔底より分離した後、有効成分を留出回収し、また第4塔では第1塔にて分離された低沸点物をさらに濃縮して留出分離させ、塔底からは有効成分を回収する方法も知られている。
Specifically, in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 49-11365), in the above-mentioned three-column system, the second column has a top pressure of 200 to 800 mmHg and an alcohol content in the column bottom of 50 wt% or more. And a method of obtaining purified 2-ethylhexanol by operating the third column under conditions where the top pressure is 70 to 300 mmHg.
Also, a method of performing the first tower in two stages by the above-mentioned three-column system (four-column system), that is, after distilling and separating low-boiling substances in the first column, product alcohol is distilled in the second column, In the bottom liquid, the high-boiling substances are further concentrated in the third tower and separated from the bottom, and then the active components are recovered by distillation. In the fourth tower, the low-boiling substances separated in the first tower are further concentrated. Then, a method of distilling and separating and recovering active ingredients from the bottom of the column is also known.
また、製品アルコールを取得する上記第2塔において塔底液中の高沸点成分、特にアセタール成分やエーテル成分等の熱分解により生成した低沸点物が塔頂から留出するアルコール製品中に含まれることを避けるために、第1塔にて高沸点成分を分離し、塔頂より低沸点成分及びアルコールを含有し実質的に高沸点成分を含有しない留分を留出させ、これを第2塔に供給して低沸点成分をアルコールから分離し、塔頂より低沸点成分を主成分とする留分を留出させ、一方精製アルコールを側流として留出させる方法も知られている(特許文献2参照)。 Further, in the second column for obtaining product alcohol, high-boiling components in the bottom liquid, particularly low-boiling products generated by thermal decomposition of acetal components, ether components, etc. are included in the alcohol product distilled off from the column top. In order to avoid this, the high-boiling component is separated in the first column, and a fraction containing a low-boiling component and alcohol and substantially not containing a high-boiling component is distilled from the top of the second column. Is also known in which a low-boiling component is separated from alcohol by distillation and a fraction containing the low-boiling component as a main component is distilled from the top of the column, while purified alcohol is distilled as a side stream (Patent Document). 2).
更には、上記2塔方式において、高沸点成分を分離する第1塔において、塔底温度を規定式算出値以上ならびに塔底液中の高沸点成分濃度を30wt%以上に維持することで、高沸点成分を積極的に熱分解させ有効成分として回収する方法も開示されている(特許文献3参照)。
一方、一般に、製品アルコールは、主として塩化ビニル等の樹脂の可塑剤として多用されることから、極めて高い純度が要求され、着色が少ない、即ち試料を硫酸と共に加熱処理し、続いて着色度を測定することにより行われる硫酸着色試験による着色度が小さいことが要求されている。
Furthermore, in the above-described two-column system, in the first tower for separating the high-boiling components, the tower bottom temperature is maintained at a value higher than the prescribed value and the high-boiling component concentration in the tower bottom liquid is maintained at 30 wt% or higher. A method of actively pyrolyzing boiling components and recovering them as active components is also disclosed (see Patent Document 3).
On the other hand, in general, product alcohol is mainly used as a plasticizer for resins such as vinyl chloride, so extremely high purity is required, and there is little coloration, that is, the sample is heated with sulfuric acid, and the degree of coloration is measured. Therefore, it is required that the degree of coloring by a sulfuric acid coloring test performed is small.
上記硫酸着色試験等に極めて強い影響を及ぼす成分として、アルデヒドが挙げられる、これはアルデヒドが不飽和炭化水素ゆえである。従って、製品アルコールの含有アルデヒド濃度は、製品アルコール品質項目の中でも最も重要な一つであり、低減されるのが望ましい。
しかしながら、上記した先行技術の方法で得られる製品アルコール中にはアルデヒドが比較的多く含まれており、製品として充分満足のいくものではないものであるのにも係わらず、上記先行技術においては、製品アルコール中の含有アルデヒド濃度については全く着目しておらず、従って、その含有濃度を低下させる方法については何ら開示されていない。これは特に開示技術がなくとも、同業者および化学工学の常識で考えれば、次のことが容易に推定できることによるものであろう。
An aldehyde can be mentioned as a component that has a very strong influence on the sulfuric acid coloring test and the like, because the aldehyde is an unsaturated hydrocarbon. Therefore, the aldehyde concentration in the product alcohol is one of the most important product alcohol quality items, and is desirably reduced.
However, although the product alcohol obtained by the above-described prior art method contains a relatively large amount of aldehydes and is not sufficiently satisfactory as a product, in the above prior art, No attention is paid to the concentration of aldehyde contained in the product alcohol, and therefore, no method for reducing the concentration of the aldehyde is disclosed. Even if there is no particular disclosed technique, this can be attributed to the fact that the following can be presumed easily based on the common knowledge of those skilled in the art and chemical engineering.
即ち、製品アルコール中の含有アルデヒド濃度を低減させる方法としては、1)水素添加反応におけるアルデヒドのアルコールへの転化率を上げて、未反応アルデヒドの精製系への持ち込み量そのものを減らす方法、2)精製系において、低沸点成分を分離させる工程において、蒸留塔の段数増加、還流比増などで低沸点成分であるアルデヒド分離度を上げる方法、などが考えられる。 That is, as a method of reducing the concentration of aldehyde contained in product alcohol, 1) a method of increasing the conversion rate of aldehyde to alcohol in the hydrogenation reaction and reducing the amount of unreacted aldehyde brought into the purification system 2) In the purification system, in the step of separating the low-boiling components, a method of increasing the degree of separation of the aldehyde, which is a low-boiling component, by increasing the number of distillation columns, increasing the reflux ratio, or the like can be considered.
実際の商業運転においても、反応温度その他の運転条件変更をすることで、水素添加反応触媒の経時活性低下に伴うアルデヒドの転化率低下を抑えて、未反応アルデヒドの精製系への持ち込み量を減らすか(すなわち上記1)の策)、または精製系の低沸点成分分離塔の還流量増加や留出抜き出し量を増加させることで、アルデヒドの分離効率を上げて(すなわち上記2)の策)、製品アルコールの品質、すなわち含有アルデヒド濃度を規格値以下に維持すべく対応しているものと思われる。 Even in actual commercial operation, by changing the reaction temperature and other operating conditions, the decrease in the conversion rate of the aldehyde accompanying the decrease in the activity of the hydrogenation reaction catalyst over time can be suppressed and the amount of unreacted aldehyde brought into the purification system can be reduced. (I.e., the measure of the above 1)), or by increasing the reflux amount of the low-boiling component separation tower of the purification system or increasing the amount of distillate extracted (i.e., the measure of the above-mentioned 2)), It seems that the quality of the product alcohol, that is, the concentration of aldehyde contained in the product is maintained to be below the standard value.
しかしながら、アルデヒド濃度の低いアルコールを得ることは非常に困難であるのが現状である。
一方、C3〜C10アルコールの蒸留精製において、蒸留塔塔底部分での熱負荷によっ
て、相応するアルデヒドの生成が確認されており、抑制手段としてアルカリ金属水酸化物の存在下で蒸留する方法が開示されている(特許文献4参照)。
However, it is very difficult to obtain alcohol with a low aldehyde concentration.
On the other hand, in the distillation purification of C3 to C10 alcohol, the production of the corresponding aldehyde has been confirmed by the heat load at the bottom of the distillation tower, and a method of distillation in the presence of alkali metal hydroxide is disclosed as a suppression means. (See Patent Document 4).
しかしながら、この方法においては、アルカリ金属水酸化物を添加する為の付加設備が必要となるという問題があり、また、製品アルコール中への添加物の混入の可能性も否定できない。
本発明者らは長年の商業運転において、含有アルデヒド濃度を低減すべく、前述の化学
工学的手法を用い、様々な運転調整を試みた。しかしながら、水素添加反応でいくら転化率を上げても、あるいは精製系において、アルデヒドを製品アルコールから分離する蒸留塔である低沸点成分分離塔で、いくら低沸点成分の分離率をあげても、どうしても製品アルコール中のアルデヒド濃度がある一定量以下には低減できないという苦労を経験した。
In the long-term commercial operation, the inventors tried various operation adjustments using the above-described chemical engineering technique in order to reduce the concentration of aldehyde contained. However, no matter how much the conversion rate is increased by the hydrogenation reaction, or even if the separation rate of the low boiling point component is increased by the low boiling point component separation column which is a distillation column for separating the aldehyde from the product alcohol in the purification system. We experienced the difficulty that the aldehyde concentration in the product alcohol could not be reduced below a certain level.
製品品質は何よりも優先して遵守されねばならず、したがって製品アルコール中のアルデヒド濃度は所定の低濃度に維持されなければならない。そのための運転調整として、水素添加反応におけるアルデヒド転化率上昇を目的として、例えば反応温度をより高温側への変更する等の反応条件の変更をせねばならず、結果としてアルデヒド転化率は上がっても、高沸点成分の副生率も上昇するため、アルコール収率の低下、及び高沸点成分の精製分離コストの増加は免れない。 Product quality must be observed in preference to anything, so the aldehyde concentration in the product alcohol must be maintained at a predetermined low concentration. As an operation adjustment for that purpose, for the purpose of increasing the aldehyde conversion rate in the hydrogenation reaction, for example, the reaction conditions must be changed such as changing the reaction temperature to a higher temperature side, and as a result, the aldehyde conversion rate may increase. Since the by-product rate of high-boiling components also increases, a decrease in alcohol yield and an increase in purification and separation costs for high-boiling components are inevitable.
また精製系での対応、すなわち低沸点成分の蒸留分離度を上げることについては、還流量や留出抜き出し量増加または蒸留塔理論段数の増加をするということであり、リボイラー熱源の運転コストや設備コストの上昇を意味するものである。これらは経済的には到底無視しえない大きな負担増となる。
更には、大気圧以下の圧力で蒸留することにより、蒸留塔塔底の温度を150℃以下にして熱負荷によるアルデヒドの生成を抑制しても、製品アルコール中のアルデヒド濃度はある一定量以下には低減できなかった。
In addition, in the purification system, that is, to increase the degree of distillation separation of low-boiling components, it means increasing the reflux amount, distillate extraction amount, or increasing the number of distillation column theoretical plates, and the operating cost and equipment of the reboiler heat source. This means an increase in costs. These are significant increases that cannot be ignored economically.
Furthermore, by distilling at a pressure below atmospheric pressure, the aldehyde concentration in the product alcohol is kept below a certain amount even if the temperature at the bottom of the distillation column is reduced to 150 ° C. or less to suppress the formation of aldehyde due to heat load. Could not be reduced.
即ち、本発明は、上記した問題点を解決するものであり、効率よく、安価に、製品アルコール中のアルデヒド濃度を低減させて高純度のアルコールを得ることを目的とする。 That is, the present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a high-purity alcohol by reducing the aldehyde concentration in the product alcohol efficiently and inexpensively.
本発明者等は、上述の問題点の抜本的対策を検討するため、実際の商業運転のプラントデータを収集解析し、プラントの物質収支を精密に検討した結果、驚くべきことを発見した。即ち、蒸留塔塔底温度が低く、熱負荷が少ないにもかかわらず、水素添加反応系から精製系に持ち込まれた水素添加生成物に含有される未反応アルデヒドの量よりも、精製系から系外へ排出された、すなわち、製品中のアルデヒドや分離された低沸点成分流中のアルデヒドなどすべての流出ストリーム中のアルデヒド量の総和の方が、常に、はるかに多いことを見出した。 The inventors of the present invention discovered a surprising result as a result of collecting and analyzing plant data of actual commercial operation and examining the material balance of the plant precisely in order to examine drastic measures against the above-mentioned problems. That is, although the distillation tower bottom temperature is low and the heat load is small, the amount of unreacted aldehyde contained in the hydrogenated product brought into the purification system from the hydrogenation reaction system is smaller than that from the purification system. It has always been found that the sum of the amount of aldehydes in all effluent streams discharged out, ie aldehydes in the product and aldehydes in the separated low boiling component stream, is always much higher.
これは、精製系において熱負荷以外の何らかの原因でアルデヒドが生成していることを示すものである。さらにどこで生成しているかについてより詳細に検討した結果、例えば第1塔として低沸点成分分離塔及び第2塔として製品塔を用いた系では、低沸点成分分離塔である第1塔にて大部分のアルデヒドを塔頂より分離除去したにもかかわらず、製品塔である第2塔の留出製品アルコール中に、第1塔から第2塔に持ち込まれる、第1塔にて分離されなかった残りのアルデヒド量の、数倍ものアルデヒド量が含有されていることを見出した。 This indicates that aldehyde is produced for some reason other than heat load in the purification system. Further, as a result of examining in more detail where it is produced, for example, in a system using a low-boiling component separation tower as the first tower and a product tower as the second tower, the first tower, which is a low-boiling component separation tower, is large. Despite separation and removal of part of the aldehyde from the top of the column, it was not separated in the first column, which was brought into the second column from the first column into the second column distillate product alcohol. It was found that the amount of aldehyde was several times the amount of remaining aldehyde.
即ち、熱負荷の少ない製品塔内部においても、アルデヒドが生成されていることを発見した。
この商業プラントの精製系におけるアルデヒド生成原因について様々な角度から検討した結果、精製系の塔底液及び水素添加反応器から精製系へフィードされる水素添加反応生成液を分析したところ、ごく微量ながら水素添加触媒の破砕粉末が存在していることを発見し、この水素添加触媒の粉末の大部分を除去することで、精製系において、アルデヒドを実質的に、生成させない方法としての知見を得、本発明を完成させるに至った。
That is, it was discovered that aldehyde was produced even inside the product tower with a small heat load.
As a result of examining the cause of aldehyde formation in the purification system of this commercial plant from various angles, the analysis of the bottom liquid of the purification system and the hydrogenation reaction product liquid fed from the hydrogenation reactor to the purification system By discovering the presence of crushed powder of hydrogenation catalyst and removing most of the powder of hydrogenation catalyst, we gained knowledge as a method that does not substantially produce aldehyde in the purification system, The present invention has been completed.
即ち、本発明の要旨は、下記(1)〜(7)に存する。
(1) アルデヒドを水素添加触媒を充填した水素添加反応器を用いて水素添加し、得られた水素添加反応生成物を蒸留精製して製品アルコールを得るアルコールの製造方法において、製品アルコール中の含有アルデヒド濃度が0.05wt%以下であって、水素添加工程と蒸留精製工程の間に、水素添加反応生成物から水素添加触媒の粉末をフィルターにより除去する工程を設け、触媒除去工程後の水素添加反応生成物中の水素添加触媒の濃度が500ppm以下であることを特徴とするアルコールの製造方法。
That is, the gist of the present invention resides in the following (1) to (7) .
(1) In an alcohol production method in which an aldehyde is hydrogenated using a hydrogenation reactor filled with a hydrogenation catalyst and the resulting hydrogenation reaction product is purified by distillation to obtain a product alcohol, the content in the product alcohol The aldehyde concentration is 0.05 wt% or less, and a process for removing the hydrogenation catalyst powder from the hydrogenation reaction product with a filter is provided between the hydrogenation process and the distillation purification process, and the hydrogenation after the catalyst removal process A method for producing an alcohol, wherein the concentration of the hydrogenation catalyst in the reaction product is 500 ppm or less.
(2)水素添加反応が液相にて行われる、(1)に記載のアルコール製造方法。(2) The alcohol production method according to (1), wherein the hydrogenation reaction is performed in a liquid phase.
(3)アルデヒドが、ヒドロホルミル化反応で生成する炭素数3から10のアルデヒド、またはヒドロホルミル化反応で生成した炭素数3から10のアルデヒドをさらにアルドール縮合脱水反応して得られる二量化アルデヒドである、(1)又は(2)に記載のアルコールの製造方法。(3) The aldehyde is a dimerized aldehyde obtained by further subjecting an aldehyde having 3 to 10 carbon atoms produced by the hydroformylation reaction or an aldehyde having 3 to 10 carbon atoms produced by the hydroformylation reaction to aldol condensation dehydration. (1) The manufacturing method of alcohol as described in (2).
(4) 蒸留精製工程へ供される水素添加反応生成物中の水素添加触媒濃度が100ppm以下である(1)〜(3)のいずれかに記載のアルコールの製造方法。(4) The method for producing an alcohol according to any one of (1) to (3), wherein the concentration of the hydrogenation catalyst in the hydrogenation reaction product supplied to the distillation purification step is 100 ppm or less.
(5) 前記水素添加反応生成物の蒸留精製を蒸留塔を用いて行い、該蒸留塔の塔底温度が150℃以下であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のアルコールの製造方法。(5) The hydrogenation reaction product is subjected to distillation purification using a distillation column, and the column bottom temperature of the distillation column is 150 ° C. or lower, according to any one of (1) to (4) Alcohol production method.
(6) 前記フィルターのメッシュサイズが0.1μmであることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のアルコールの製造方法。(6) The method for producing alcohol according to any one of (1) to (5), wherein the filter has a mesh size of 0.1 μm.
(7) 前記水素添加触媒が、珪藻土を担体として、ニッケル及び/又はクロムを活性成分として担持させたものである(1)〜(6)のいずれかに記載のアルコールの製造方法。(7) The method for producing an alcohol according to any one of (1) to (6), wherein the hydrogenation catalyst is supported by using diatomaceous earth as a carrier and nickel and / or chromium as an active ingredient.
本発明によれば、精製系におけるアルデヒド生成を著しく低減させることが可能であり、常に安定して高品質の製品アルコールを製造することができる。 According to the present invention, aldehyde production in a purification system can be remarkably reduced, and high-quality product alcohol can always be produced stably.
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明において用いられるアルコールの原料であるアルデヒドとしては、特に限定されるものではなく、少なくとも炭素数が3以上であり、通常は炭素数が3〜10の飽和アルデヒド、またはそれをさらにアルドール縮合脱水反応させて2量化された不飽和アルデヒド、およびそれらの混合物等が用いられる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The aldehyde that is a raw material of the alcohol used in the present invention is not particularly limited, and is a saturated aldehyde having at least 3 carbon atoms and usually having 3 to 10 carbon atoms, or an aldol condensation dehydration thereof. An unsaturated aldehyde dimerized by reaction, a mixture thereof, and the like are used.
飽和アルデヒドには直鎖状及び側鎖状アルデヒドが含まれ、具体的にはプロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、ヘプチルアルデヒド、ノニルアルデヒド、ウンデシルアルデヒド、トリデシルアルデヒド、ヘキサデシルアルデヒド、ヘプタデシルアルデヒド等が挙げられる。
また、不飽和アルデヒドとしては、2−エチルヘキセナール、2−プロピルヘプテナール、デセナール等が挙げられる。
Saturated aldehydes include linear and side chain aldehydes, such as propionaldehyde, butyraldehyde, heptylaldehyde, nonylaldehyde, undecylaldehyde, tridecylaldehyde, hexadecylaldehyde, heptadecylaldehyde, and the like. It is done.
Examples of the unsaturated aldehyde include 2-ethylhexenal, 2-propylheptenal, and decenal.
これらの中で好ましくはブチルアルデヒド、ノニルアルデヒド、2−エチルヘキセナール、2−プロピルヘプテナールである。
本発明において、上記したアルデヒドの製造方法は、限定されるものではなく、例えば、飽和アルデヒドの場合には、広く商業化されているオレフィンのヒドロホルミル化反応、より詳細には有機リン化合物を配位子とするVIII族金属錯体触媒等のもとで、オレフィンとオキソガスをヒドロホルミル化反応させてアルデヒドを生成させる等の方法が挙げられる。
Of these, butyraldehyde, nonylaldehyde, 2-ethylhexenal, and 2-propylheptenal are preferable.
In the present invention, the above-described method for producing an aldehyde is not limited. For example, in the case of a saturated aldehyde, a hydroformylation reaction of an olefin that is widely commercialized, more specifically, an organic phosphorus compound is coordinated. Examples thereof include a method in which an aldehyde is produced by hydroformylation of an olefin and an oxo gas under a group VIII metal complex catalyst or the like.
また、不飽和アルデヒドの場合には、飽和アルデヒドをアルドール縮合脱水反応させることによって得られるが、アルドール縮合脱水反応としては、水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液等を触媒として、前記のヒドロホルミル化反応等で生成したアルデヒドを2量化して不飽和のアルデヒドを得る方法が挙げられる。
尚、本発明においては、アルデヒドは市販品を使用することも勿論可能である。
In the case of an unsaturated aldehyde, it can be obtained by subjecting a saturated aldehyde to an aldol condensation dehydration reaction. As the aldol condensation dehydration reaction, an alkali aqueous solution such as sodium hydroxide is used as a catalyst, and the hydroformylation reaction is performed. A method of dimerizing the produced aldehyde to obtain an unsaturated aldehyde can be mentioned.
In the present invention, it is of course possible to use a commercially available aldehyde.
本発明の方法においては、上記したアルデヒドをまず水素添加触媒を用いて水素添加する(以下、水素添加工程と呼ぶことがある)。
水素添加触媒としては、従来知られている任意のものを使用することができ、例えば、珪藻土、セライト等の担体に、ニッケル、クロム、銅などの活性成分を担持させた固体水素添加触媒が挙げられる。特に、珪藻土を担体として、ニッケル及び/又はクロムを活性成分として担持させたものが本発明においては好ましい。上記アルデヒドの水素添加反応においては、上記水素添加触媒を用い、通常は常圧〜150気圧及び40〜200℃の反応条件下で行うことで、対応するアルコールが生成する。
In the method of the present invention, the above aldehyde is first hydrogenated using a hydrogenation catalyst (hereinafter sometimes referred to as a hydrogenation step).
As the hydrogenation catalyst, any conventionally known catalyst can be used, for example, a solid hydrogenation catalyst in which an active component such as nickel, chromium, copper is supported on a carrier such as diatomaceous earth or celite. It is done. In particular, it is preferable in the present invention to support diatomaceous earth as a carrier and nickel and / or chromium as an active ingredient. In the hydrogenation reaction of the aldehyde, the corresponding alcohol is produced by performing the reaction under the reaction conditions of normal pressure to 150 atm and 40 to 200 ° C. using the hydrogenation catalyst.
反応は原料アルデヒドを気化させて気相中で行うこともできるし、原料アルデヒドを液体のまま反応器に導入して液相で行うこともできるが、本発明においては液相で行うのが好ましい。
本発明において、水素添加工程におけるアルデヒドの転化率は、限定されるものではないが、転化率が低すぎると製品アルコールに含まれるアルデヒドの量が増えることになるので、80〜99.99%の範囲とするのが望ましく、より好ましくは98%以上である。
The reaction can be carried out in the gas phase by vaporizing the raw aldehyde, or it can be carried out in the liquid phase by introducing the raw aldehyde into the reactor as a liquid, but in the present invention, it is preferably carried out in the liquid phase. .
In the present invention, the conversion rate of the aldehyde in the hydrogenation step is not limited, but if the conversion rate is too low, the amount of aldehyde contained in the product alcohol will increase, so 80 to 99.99% It is desirable to set it as a range, and more preferably 98% or more.
本発明においては、この様な高いアルデヒドの転化率を前提にしたプロセスにおいて、精製設備の規模や負荷を必要以上に大きくしなくても、安定して純度の高いアルコールを製造することが可能である。
次いで、本発明におていは、水素添加触媒非存在下又は脱水素反応を生じさせない程度の水素添加触媒存在下に得られた水素添加反応生成物を蒸留精製することを必須とする。そのための1形態としては、水素添加工程と蒸留精製工程の間に、水素添加反応生成物から水素添加触媒を除去する工程を設けることが挙げられる。
In the present invention, in a process based on such a high conversion rate of aldehyde, it is possible to stably produce high-purity alcohol without increasing the scale and load of the purification equipment more than necessary. is there.
Next, in the present invention, it is essential to distill and purify the hydrogenation reaction product obtained in the absence of the hydrogenation catalyst or in the presence of a hydrogenation catalyst that does not cause a dehydrogenation reaction. As one form for that purpose, a step of removing the hydrogenation catalyst from the hydrogenation reaction product may be provided between the hydrogenation step and the distillation purification step.
なお。「脱水素反応を生じさせない程度の水素添加触媒存在下」とは、製品アルコールを留出させる蒸留塔内において、製品アルコール中の含有アルデヒド濃度が製品の品質を悪化させない程度、好ましくは製品アルコール中の含有アルデヒド濃度が0.05wt%以上にならない程度の脱水素反応に抑えることのできる程度の量の水素添加触媒の存在下のことを言う。具体的には、水素添加反応生成物中の水素添加触媒の濃度は、好ましくは500ppm以下、より好ましくは100ppm以下、特に好ましくは50ppm以下である。水素添加触媒の濃度が高すぎると蒸留生成工程においてアルデヒドが生成してしまう。 Note that. “In the presence of a hydrogenation catalyst that does not cause a dehydrogenation reaction” means that the concentration of aldehyde contained in the product alcohol does not deteriorate the quality of the product in the distillation column in which the product alcohol is distilled, preferably in the product alcohol. In the presence of an amount of hydrogenation catalyst that can be suppressed to a dehydrogenation reaction that does not result in a concentration of aldehyde of 0.05 wt% or more. Specifically, the concentration of the hydrogenation catalyst in the hydrogenation reaction product is preferably 500 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and particularly preferably 50 ppm or less. If the concentration of the hydrogenation catalyst is too high, an aldehyde is produced in the distillation production step.
次に、蒸留等による精製工程前に、水素添加反応生成物から水素添加触媒を除去する工程(以下、触媒除去工程と呼ぶことがある)について説明する。
固体水素添加触媒の除去方法は、限定されるものではないが、フィルター、遠心分離器、簡単な蒸留設備等により行うことができ、特にフィルターにより行われるのが好ましい。
Next, a step of removing the hydrogenation catalyst from the hydrogenation reaction product (hereinafter sometimes referred to as a catalyst removal step) before the purification step by distillation or the like will be described.
The method for removing the solid hydrogenation catalyst is not limited, but it can be carried out with a filter, a centrifugal separator, a simple distillation facility, etc., and is preferably carried out with a filter.
触媒除去工程後の、水素添加反応生成物中の水素添加触媒の濃度は、好ましくは500ppm以下、より好ましくは100ppm以下、特に好ましくは50ppm以下である。水素添加触媒の濃度が高すぎると蒸留生成工程においてアルデヒドが生成してしまう。
次いで、本発明においては水素添加によって得られた粗アルコールを精製する(以下、
精製系又は精製工程と呼ぶことがある。)
本発明において粗アルコールの精製は、通常蒸留塔を用いて行う。分離すべき副生物としては、水素添加反応時の副反応であるエステル化、アセタール化、エーテル化などによって生成する、エステル類、アセタール類、エーテル類などの高沸成分や、それらの分解物、未反応アルデヒド、異性体アルコールなどの軽沸成分がある。但し、エーテル類についてはアルコールと共沸して軽沸成分として挙動するものもある。
The concentration of the hydrogenation catalyst in the hydrogenation reaction product after the catalyst removal step is preferably 500 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and particularly preferably 50 ppm or less. If the concentration of the hydrogenation catalyst is too high, an aldehyde is produced in the distillation production step.
Next, in the present invention, the crude alcohol obtained by hydrogenation is purified (hereinafter referred to as “the crude alcohol”).
Sometimes referred to as a purification system or a purification process. )
In the present invention, the purification of the crude alcohol is usually performed using a distillation column. As by-products to be separated, high-boiling components such as esters, acetals, ethers, etc. produced by esterification, acetalization, etherification, etc., which are side reactions during the hydrogenation reaction, and their decomposition products, There are light boiling components such as unreacted aldehyde and isomer alcohol. However, some ethers azeotrope with alcohol and behave as light boiling components.
本発明において蒸留は、限定されるものではないが、通常、大気圧下又は減圧下で行われ、減圧下で行われるのが好ましい。これは、蒸留塔塔底での熱負荷を少なくし、また、リボイラー熱源の温度レベルを下げる為である。
具体的には、塔底温度が150℃以下の条件で運転されるのが好ましい。
本発明において、蒸留塔は限定されるものではないが、任意に環流ドラム、コンデンサー、リボイラー及び/又はプレヒーターを有していてもよい蒸留塔を用いることができ、勿論その他の付属機器も必要に応じて有していてもよい。また、蒸留塔の段数は、適宜決めることができる。
In the present invention, although distillation is not limited, it is usually carried out under atmospheric pressure or reduced pressure, and preferably carried out under reduced pressure. This is to reduce the heat load at the bottom of the distillation column and lower the temperature level of the reboiler heat source.
Specifically, it is preferable to operate under the condition that the tower bottom temperature is 150 ° C. or less.
In the present invention, the distillation column is not limited, but a distillation column which may optionally have a reflux drum, a condenser, a reboiler and / or a preheater can be used, and of course, other auxiliary equipment is also necessary. It may have according to. Moreover, the number of stages of the distillation column can be determined as appropriate.
本発明において、粗アルコールは、通常水素、メタン、窒素等の溶解ガスが溶解しているので、蒸留する前に分離するのが好ましい。そして、溶解ガスを分離した後、蒸留塔を用いて製品アルコールを取り出す。尚、最終製品であるアルコールを取り出す蒸留に加え、軽沸成分を除去する蒸留、高沸成分を除去する蒸留等を組み合わせて行ってもよく、最終製品であるアルコールを取得する蒸留の前に軽沸成分を除去する蒸留を、またアルコールを取得する蒸留の後に高沸成分を除去する蒸留を行うのが特に好ましい。 In the present invention, since the crude alcohol is usually dissolved in dissolved gases such as hydrogen, methane and nitrogen, it is preferable to separate the crude alcohol before distillation. And after isolate | separating dissolved gas, product alcohol is taken out using a distillation tower. In addition to distillation for taking out the final product alcohol, distillation for removing light boiling components, distillation for removing high boiling components, etc. may be combined, and light distillation is performed before obtaining final product alcohol. It is particularly preferred to carry out distillation to remove the boiling components, and distillation to remove the high boiling components after distillation to obtain the alcohol.
以下に、本発明のアルコールの製造方法の具体例を図1を用いて説明する。
管路7、8より水素ガス及びアルデヒドを水素添加反応触媒を充填した水素添加反応器1に供給し、水素添加反応させる。生成液は、管路9を通って気液分離器2へ送られ、気液分離器2内で、溶解ガスと分離される。溶解ガスは管路11を通って系外へ排出される。
Below, the specific example of the manufacturing method of alcohol of this invention is demonstrated using FIG.
Hydrogen gas and aldehyde are supplied from the pipes 7 and 8 to the hydrogenation reactor 1 filled with a hydrogenation reaction catalyst to cause a hydrogenation reaction. The product liquid is sent to the gas-liquid separator 2 through the pipe 9 and is separated from the dissolved gas in the gas-liquid separator 2. The dissolved gas is discharged out of the system through the pipe 11.
溶解ガスを分離した後、生成液は管路10を通って触媒粉除去装置3へ送られ、そこで触媒粉を除去する。その後、軽沸成分分離蒸留塔4に供給され、ここで軽沸成分を分離する。分離された軽沸成分は管路13を通って、通常は燃料油としてタンク等に貯蔵され、燃焼させられるが、更に蒸留して有効な成分を回収することも可能である。
軽沸成分を分離した後の缶出液は管路12より製品精製蒸留塔5に供給され、高沸成分と分離した後、蒸留塔塔頂より製品アルコールが得られる。尚、高沸成分は製品精製蒸留塔5で分離しきれなかった製品アルコールと共に、管路14より高沸成分分離蒸留塔6へ送られ、高沸成分は蒸留塔塔底から管路16を通り抜き出され、該アルコールを管路17から抜き出す。
After separating the dissolved gas, the product liquid is sent to the catalyst
The bottoms after separation of the light boiling component is supplied to the product purification distillation column 5 from the
以上のように、水素添加工程と蒸留生成工程との間に触媒除去工程を設けることで、本発明においては、水素添加反応におけるアルデヒドの転化率が98%以上であるプロセスにおいて、製品アルコール中の含有アルデヒド濃度が500wtppm以下、好ましくは100wtppm以下、より好ましくは50wtppm以下である高純度のアルコールを安定して得ることができる。 As described above, by providing the catalyst removal step between the hydrogenation step and the distillation production step, in the present invention, in the process in which the conversion rate of aldehyde in the hydrogenation reaction is 98% or more, A highly pure alcohol having an aldehyde concentration of 500 wtppm or less, preferably 100 wtppm or less, more preferably 50 wtppm or less can be obtained stably.
以下、本発明の具体的様態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例により限定されるものではない。
実施例1
ノニルアルデヒドを、固体触媒を用いて水素添加して得られた、触媒粉を含有する粗ノ
ニルアルコールを、ノニルアルコールプラントから採取し、メッシュサイズが0.1μmのフィルターを用いて触媒粉を除去した(除去後の触媒濃度は10wtppmであった)。次いで、窒素雰囲気下において、1Lの丸底フラスコに、200mLの粗ノニルアルコールを仕込み、圧力60mmHgA、温度136℃で、7時間加温テストを行った。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
Example 1
Crude nonyl alcohol containing catalyst powder obtained by hydrogenating nonyl aldehyde using a solid catalyst was collected from a nonyl alcohol plant, and the catalyst powder was removed using a filter having a mesh size of 0.1 μm. (The catalyst concentration after removal was 10 wtppm). Next, in a nitrogen atmosphere, 200 mL of crude nonyl alcohol was charged into a 1 L round bottom flask, and a heating test was performed at a pressure of 60 mmHgA and a temperature of 136 ° C. for 7 hours.
結果を表1に示す。
比較例1
実施例1と同様のノニルアルコールプラントから採取した粗ノニルアルコールに、固体水素添加触媒(珪藻土担体にニッケル及びクロムを活性成分として担持させたもの)の粉末を触媒濃度1160ppmになるように加えた以外は、実施例1と同様に7時間加温テストを実施した。
The results are shown in Table 1.
Comparative Example 1
Except for adding a powder of a solid hydrogenation catalyst (supporting nickel and chromium as active components on a diatomaceous earth support) to a crude nonyl alcohol collected from the same nonyl alcohol plant as in Example 1 to a catalyst concentration of 1160 ppm Conducted a heating test for 7 hours in the same manner as in Example 1.
結果を表1に示す。
比較例2
加温時間を14時間に変更した以外は、比較例1と同様に実施した。
結果を表1に示す。
The results are shown in Table 1.
Comparative Example 2
It implemented similarly to the comparative example 1 except having changed the heating time into 14 hours.
The results are shown in Table 1.
尚、表1中、高沸成分1〜4は、以下の物質を意味する。
高沸成分1:C18エーテル
高沸成分2:C8アルドール
高沸成分3:C20アセタール
高沸成分4:C9アルデヒドの3量体
上記実施例1と比較例1、2より、水素添加触媒粉末を除去すれば、アルデヒドの生成を著しく抑制できることがわかる。
実施例2
空気雰囲気下で、200cc丸底フラスコに100ccの2−エチルヘキサノール試料を仕込み、水素添加触媒として珪藻土担体にニッケル、クロムを活性成分として担持させたものの粉末を触媒濃度が14wtppmになるように加えた。約5分で昇温させ、温度が140℃に上がった時点から0分後、10分後、60分後にサンプリングし、アルデヒ
ドである2−エチルヘキサナール濃度分析を行った。
In Table 1, high boiling components 1 to 4 mean the following substances.
High boiling point component 1: C18 ether high boiling point component 2: C8 aldol high boiling point component 3: C20 acetal high boiling point component 4: C9 aldehyde trimer Hydrogenated catalyst powder is removed from Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 above. It can be seen that the production of aldehyde can be significantly suppressed.
Example 2
Under an air atmosphere, a 100 cc 2-ethylhexanol sample was charged in a 200 cc round bottom flask, and a powder of nickel, chromium supported as an active ingredient on a diatomaceous earth carrier as a hydrogenation catalyst was added to a catalyst concentration of 14 wtppm. . The temperature was raised in about 5 minutes, and sampling was performed after 0 minutes, 10 minutes, and 60 minutes from the time when the temperature rose to 140 ° C., and concentration analysis of 2-ethylhexanal, which is an aldehyde, was performed.
結果を表2に示す。
比較例3
水素添加触媒を0.3wt%になるように加えたこと以外は実施例2と同様に実施した。
結果を表2に示す。
The results are shown in Table 2.
Comparative Example 3
The same operation as in Example 2 was performed except that the hydrogenation catalyst was added to 0.3 wt%.
The results are shown in Table 2.
上記実施例2と比較例3より、水素添加触媒粉末を除去すれば、空気雰囲気下でもアルデヒドの生成を著しく抑制できることがわかる。 From the above Example 2 and Comparative Example 3, it can be seen that if the hydrogenation catalyst powder is removed, the generation of aldehyde can be remarkably suppressed even in an air atmosphere.
1 水素添加反応器
2 気液分離器
3 触媒粉除去装置
4 軽沸成分分離蒸留塔
5 製品精製蒸留塔
6 高沸成分分離蒸留塔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogenation reactor 2 Gas-
Claims (6)
The method for producing an alcohol according to any one of claims 1 to 5 , wherein the hydrogenation catalyst comprises diatomaceous earth as a carrier and nickel and / or chromium as an active ingredient.
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