JPH0366678A - プロピレンオキシドの製法 - Google Patents

プロピレンオキシドの製法

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JPH0366678A
JPH0366678A JP2198096A JP19809690A JPH0366678A JP H0366678 A JPH0366678 A JP H0366678A JP 2198096 A JP2198096 A JP 2198096A JP 19809690 A JP19809690 A JP 19809690A JP H0366678 A JPH0366678 A JP H0366678A
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ジョーン・エイ・ソフランコ
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00Preparation of oxiranes
    • C07D301/02Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/19Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with organic hydroperoxides

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  • Epoxy Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は、プロピレンとC1以上の有機ヒドロペルオキ
シドとの反応によるプロピレンオキシドの製造に関し、
そして特に反応に用いるプロピレンの少なくとも一部が
ヒドロペルオキシドから誘導される方法に関する。
〔従来の技術〕
プロピレンと有機ヒドロペルオキシドとの接触反応によ
るプロピレンオキシドの製造は、周知且つ工業的に実施
された技術である0例えば米国特許第3351635号
明細書参照。ヒドロペルオキシドは該反応中対応するア
ルコールに転換し、そして−IGにこの生成アルコール
はそれ自体有用な共生酸物を表すか又はそれはさらに他
のより価値のある共生酸物に転換される。
工業上実施された方法は、プロピレンとt−ブチルヒド
ロペルオキシド(TBHP)との反応を含み、この反応
により生成したt−ブチルアルコール(TBA)はそれ
自体価値のある生成物であるか、又はそれはメチルt−
ブチルエーテル(?1TBE)に転換され、それは特に
ガソリン添加物として大きな価値がある。他の工業上の
方法は、プロピレンとエチルベンゼンヒドロペルオキシ
ド(EBHP)との反応及び形威したメチルベンジルア
ルコール(MBA)のスチレン単量体への転換を含む。
これらの工業上の実施している技術では、基本的な原料
はプロピレン及びイソブタン又はエチルベンゼンであり
、後者は前述の販売可能な生成物に転換される。
しかし、他の原料に比べたとき一つの原料のコスト及び
入手性に実質的な変動が存在するか、又は一つの生成物
に関する値段及び需要が他の生成物に関して実質的に変
動するという問題が生ずる。
例えば、最近、プロピレンlボンド当りのコストが04
炭化水素に比べて急激に上昇し、一方プロピレンの入手
可能性が顕著に低下している。これは、適切な原料供給
を確保する限り、工業ユニットの操作について問題を生
じている。
〔発明の概要〕
本発明によれば、コストが安くしかもより容易に入手で
きる高級炭化水素は、最終のプロピレンオキシド生成物
に対する基本的な原料を構成する。
高級炭化水素は先ず有機ヒドロペルオキシドに酸化され
る。ブタン又はペンタンの場合、これは−般に酸化前の
イソブタン又はイソペンタンへの第一の異性化を含む。
酸化後、得られたヒドロペルオキシドはプロピレンと反
応してプロピレンオキシドを形威し、そしてアルコール
はヒドロペルオキシドに相当し、TB)IPのときTB
A 、  t−アミルヒドロペルオキシド(TAHP)
のときt−アミルアルコール(TAA) 、エチルベン
ゼンのときメチルベンジルアルコール 化からのアルコールは、プロピレン含有反応混合物に転
換し、そしてこのプロピレンはエポキシ化工程への原料
プロピレンとして用いられる。
添付第一図は、概略的なやり方で本発明方法を実施する
1例を示す。
本発明の好ましい実施では、C,飽和炭化水素は、若干
又はすべてのプロピレンオキシド生成物のための原料と
して働く。工業上のブタン画分を異性化してイソブタン
含有画分を形威し、イソブタンは分子状酸素により酸化
されてTB)IPを形成する。
このTBHPは、後で記述した如く得られたプロピレン
と反応してプロピレンオキシド及びTBAを形成する。
プロピレンオキシド生成物の分離後、TBAば、ゼオラ
イト触媒によりプロピレン含有混合物に転換される。ゼ
オライトが水蒸気の存在下高温度で安定なとき、TBA
 は反応帯へ直接供給され、そこでそれはイソブチレン
への脱水を行い、イソブチレンはプロピレン含有反応混
合物へ転換される。
ゼオライトが水蒸気の存在下高温で不安定なとき、TB
Aは先ずイソブチレンに脱水され、イソブチレンは分離
反応工程で分離し且つプロピレン含有混合物に転換する
.本発明の特に有利な実施において、そのときのそれら
の価値に応じて、ゼオライト反応帯中でプロピレンに転
換可能な種々の他の化合物を加えそしてイソブチレンに
よりプロピレン含有反応混合物に転換できる。このよう
な添加する材料は、パラフィン、オレフィン及び混合物
、石油留分例えばオレフィンラフィネート精製流などを
含む炭化水素を含み;酸素化物例えばアセトン、メタノ
ール、ジメチルエーテル、ヘキサン酸なども用いること
ができる。
TBA又はイソブチレンの転換は、プロピレンへの転換
を促進する反応条件下でゼオライト触媒により行われる
。一般に、ヨーロッパ特許公開第0109059及び0
109060号明細書に記載したように、このような条
件は高温度且つ低い炭化水素の分圧を含む。
本発明によれば、プロピレン含有反応生成物混合物はそ
の種々の収骨に分離される。エチレン生成物は、方法の
生成物よりなるか又は再循環して追加のプロピレンを形
成する。プロピレンは回収され、そしてそれがプロピレ
ンオキシド生成物に転換されるエポキシ化反応工程に送
られる。特に好ましい実地において、重質材料はMTB
[!に転換される及び/又はガソリンブレンド剤として
用いられるか、又はこれらの材料はゼオライト触媒によ
りプロピレンへの他の転換へ再循環される。
前述から、反応工程の集めた連続を含みそして必須の原
料が高級炭化水素例えばブタンであるプロピレンオキシ
ドの製法が提供されることが分かる0本発明方法は、T
BA販売の市場と同じくプロピレンのコスト及び入手可
能性の予想できない変動とは無関係という重要な利点を
有する。
本発明方法をさらに説明するために、第1図について説
明する。第1図においてC4又はそれ以上の炭化水素原
料好ましくは正ブタンは基本的な原料を構成する。この
材料はラインlを経て異性化帯2に供給され、そこで正
ブタンは周知の技術によりイソブタン含有混合物に転換
される。異性化帯2からの反応混合物は分離され(図示
せず)そして未反応正ブタンは異性化に再循環する。帯
2中で形成したイソブタンは、ライン3を経て酸化帯4
に入り、そこでそれは高温度の条件下ライン5を介して
導入される分子状酸素と接触し、それによりイソブタン
は第三級ブチルヒドロペルオキシドに酸化される。適切
な条件は米国特許第に参考として引用される。帯4から
ヒドロペルオキシドはライン6を経てエポキシ化帯7に
入り、そこでヒドロペルオキシドはプロピレンと反応し
、それはライン8を経て導入され、プロピレンオキシド
が生成する。エポキシ化に用いられる条件、触媒などは
それ自体新規ではなく、例えば米国特許第335163
5号明細書に説明しである通りであり、その記述をここ
に参考としてそう人する。
エポキシ化生酸物混合物はうイン9を経て分離帯IOに
入り、そこで生成プロピレンオキシドを回収しそしてラ
イン11を経て除去される。主としてTBAよりなる反
応混合物の他の成分は、ライン12を経て脱水帯13に
入る。前述したように、軽質オレフィンの生成に用いら
れるゼオライト触媒が高温度で水蒸気に鋭敏なときには
、TBAは、次にゼオライトと反応するイソブチレンを
形成するために、例えば安定な脱水触媒例えばアルミナ
により、先ず分離して脱水されねばならない。ゼオライ
トが高温度で水蒸気の存在下安定なとき、分離脱水工程
は排除されそしてTBA はゼオライト反応帯に直接供
給される。
第1図において、炭化水素転換帯15ヘライン14を経
て入る、得られたイソブチレンによる帯13中の第一の
脱水が示されている。$15では、イソブチレンは、低
級オレフィン例えばプロピレンの形成を好む条件下でゼ
オライト触媒例えばZS?I−5と接触する。この反応
に関する適切な条件は、−aに低い炭化水素分圧及び高
い温度及び空間速度を含む。
前述したように、転換帯15中でプロピレンに転換され
る材料の補足する流れをライン20を経て加えることが
しばしば有利である。このような補足流れは、そのとき
比較的低い値を有するものであり;その例は、パラフィ
ン、オレフィン、パラフィン及びオレフィンの両者を含
むラフィネート流れなどを含む好ましくは4個以上の炭
素を有する炭化水素を含み;1素化物例えばアセトン、
メタノール、ヘキサン酸など及びそれらの混合物も用い
られる。
ライン20を経る前述の補足的なプロピレン形成原料の
添加により、エポキシ化帯7からのTBAの一部はライ
ン21を経て取り出され、そして例えばMTBI!に転
換され、ある場合にはこれは明らかな工業上の利点を有
する。
反応混合物は、ライン16を経て帯15から出て分離帯
17に入り、そこで成分は分離して回収される。
エチレンはライン18を経て分離され、そして方法の生
成を構成する。生成プロピレンはライン8を経て取す出
されそしてプロピレンオキシド生成用の主要なプロピレ
ン原料としてエポキシ化帯7に入る。最後に、重質材料
は、ライン19により分離される0図示されていないが
、エチレン及びC14重質材料は、プロピレンへの別の
転換のため帯15へ再循環してもよい、特に好ましい実
地では、実質的な量のイソブチレンを含む重質材料は、
MTBI!を形成するためにライン24を経て導入され
るメタノールとの反応のために、ライン19および21
を経7MTBELニット23へ入る。ユニット23から
の生成物は、ライン22を経て回収される。
反応帯15で用いられる条件は、約400〜800℃好
ましくは500〜700°Cの範囲の高温度を含む。
これらの温度は、プロピレンの収量を最大にするのに望
ましい、低い炭化水素の分圧が保持される。
−船釣に、ラインlを経て導入される基本原料は、炭化
水素例えばブタン、ペンタン、シクロヘキサン、エチル
ベンゼンなどである。n−アルカンの場合、これらの材
料は、先ず周知の異性化法により誘導体例えばヒドロペ
ルオキシドへの酸化に適した第三級炭素含有材料へ転換
しなければならない。
ヒドロペルオキシドへのアルカンの酸化は、確立された
方法に従って行われる。例えば、前出の米国特許第28
45461号明細書参照。
前述したように、エポキシ化は、例えば米国特許第33
51635号明細書に記載したように行われる。
従来の分離法が用いられる。
転換帯15におけるプロピレンの生成のために、ゼオラ
イト例えば水蒸気抵抗性の燐処理ZSM−5の使用が好
ましい、この場合、分離脱水帯13の設置は不要にでき
る。
転換帯15において、低い炭化水素の分圧がプロピレン
の生成に好ましい。原料は水蒸気又は不活性気体例えば
窒素と混合できる。炭化水素の分圧は、例えば絶対圧約
0,07〜2.1 kg/cd (1〜30psia)
のように実施可能に低い。希釈剤が用いられないとき、
ゲージ圧約−0,84〜3.5 kst/d (約−1
2〜50piig)好ましくはゲージ圧約0.35〜2
.1kg/d(−5〜30psig)に及ぶ系の圧力が
適している。希釈剤が用いられるとき、より高い圧力が
用いられる。
空間速度は、用いる特定のゼオライトに依存し、l〜5
000好ましくは5〜2000時−’WIISVテある
0反応器の滞留時間は、o、oot〜20秒好ましくは
0.01〜5秒である。
帯15中の本発明の転換反応は、原料に応して発熱又は
吸熱である6例えば、メタノールとの反応は発熱である
が、TBAでは、反応は吸熱である。
最大の変更性のため、流動化固体触媒転換法が好まれ、
原料炭化水素蒸気はゼオライト触媒の流動化粒子と接触
する。反応熱は、冷却原料に関する加熱反応生成物の除
去により除去される。反応熱が最低のため、固定床断熱
反応がイソブチレン原料の場合に好ましい。
本発明で用いられるゼオライト触媒は、シリカ含有結晶
状分子ふるいである。このようなシリカ含有結晶状材料
は、シリカに加えて顕著な量のアルξすを含む材料を含
む、これらの結晶状材料は、しばしば「ゼオライト」即
ち結晶状アルミノシリケートと呼ばれる。シリカ含有結
晶状材料は、又主としてアルミニウムを欠くシリケート
を含む。
これらの結晶状材料は、結晶状シリカ多形物[例えばシ
リカライト(米国特許第4061724号明細書に開示
)及びオルガノシリケート(米国特許第Re2994B
号明細書に開示)1、クロ逅アシリケード(例えばCZ
M) 、フェロシリケート及びガリオシリケート(米国
特許第4238318号明細書参照)及びボロシリケー
ト(米国特許第4226420;4269813及び4
327236号明細書参照)により例示される。
結晶状アルミノシリケートゼオライトは、ZSM−5(
米国特許第3702886及び3770614号明細書
参照) 、ZSM−11(米国特許第3709979号
明細書参照) 、ZSM−12(米国特許第38324
49号明細書参照)、ZS阿−21及びZSM−38(
米国特許第3948758号明細書参照) 、ZSM−
23(米国特許第4076842号明細書参照)及びZ
SM−35(米国特許第4016246号明細書参照)
により特に例示される。
酸ゼオライト特にZSrlタイプ及びボロシリケートが
特に好ましい、ZSM−5が特に有用である。
燐添加例えば米国特許第4044065.435633
8及び4423266号明細書に記載したものが、水蒸
気の存在下のプロピレンへの選択率、増大した工程の長
さ及び高い安定性について非常に有用である。
前述に加えて、ゼオライト含有材料が用いられる。この
ような材料の例は、ゼオライトA(米国特許第2882
243号明細書)、ゼオライトx(米国特許第2882
244号明細書)、ゼオライ)Y(米国特許第3130
007号明細書)、ゼオライトZK−5(米国特許第3
247195号明細書)、ゼオライ)ZK−4(米国特
許第3314752号明細書)、合成モルデナイト及び
脱アルミナモルデナイト並びに天然のゼオライト(チャ
バザイト、フォージャサイト、モルデナイトなどを含む
)である。
一般に、ゼオライトは元来所望の陽イオンとイオン交換
して、天然に見い出される又は合成で製造されたゼオラ
イト中に存在するアルカリ金属を置換する。交換処理は
、最終の触媒のアルカリ金属含量を約1.5重量%以下
そして好ましくは約0.5重量%以下に低下させるよう
なものである。
好ましい交換陽イオンは、水素、アンモニウム、希土類
金属及びその混合物である。イオン交換は、適当にはゼ
オライトと、所望の陽イオン例えば硫酸塩、塩化物又は
硝酸塩の適当な塩溶液との従来の接触にまり連成される
その触媒の形が一般に摩耗への高い抵抗性、高い活性及
び異常な水蒸気安定性により特徴付けられるので、適当
なマトリックス中に結晶状ゼオライトを有するのが好ま
しい、このような触媒は、適当なシリカ含有ゾル中に結
晶状ゼオライトを分散させそして種々の手段によりゾル
をゲル化することにより容易に製造される。上記の結晶
状ゼオライトが分布するマトリックスとして働く無Il
#化物は、シリカゲル又はシリカと適当な金属酸化物と
の共ゲルを含む。代表的な共ゲルは、シリカ・アルミナ
、シリカ・マグネシア。
シリカ・ジルコニア、シリカ・トリア、シリカ・ベリリ
ア、シリカ・チタニア並びに三元の組合せ例えばシリカ
・アルミナ・マグネシア、シリカ・アルミナ・ジルコニ
ア及びシリカ・マグネシア・ジルコニアを含む、好まし
い共ゲルは、シリカ・アルミナ、シリカ・ジルコニア、
シリカ・アルミナ・ジルコニア及びシリカ・マグネシア
・ジルコニアを含む、前記のゲル及び共ゲルは、一般に
主な割合のシリカ及び少ない割合の他の前記の1種以上
の酸化物よりなるだろう。従って、シリカ含有ゲル又は
共ゲルマトリックスのシリカ含量は、−IIに55〜1
00重量%好ましくは60〜95重量%内に入り、他の
1種以上の金属酸化物の含量は、−般にO〜45重景%
好ましくは5〜40重量%の範囲内にあるだろう。前述
に加えて、マトリックスは又天然又は合成の粘土例えば
カオリン型粘土、モンモリロナイト、ベントナイト又は
ハロイサイトを含む。これらの粘土は、単独で、又はシ
リカ又はマトリックス処方中の前記の共ゲルの任意のも
のとの組合わせの何れかで用いることができる。
〔実施例〕
本発明は、下記の実施例により説明される。
実施例 第1図において約97.6kg(約215ボンド)7時
のn−ブタン及びイソブタンの混合物をラインlを経て
異性化帯2に導入する。帯2において、n−ブタンを、
イソブタンを形成するために、貴金属触媒により180
℃で異性化する。イソブタンへのれ一ブタンの全転換は
約98%である。
帯2からの反応混合物を、分離されそして帯2に再循環
される(図示せず)未反応n−ブタンとともにライン3
を経て取り出す。イソブタンをライン3を経て酸化帯4
に入れ、そこでそれをライン5を経て導入される分子状
酸素と接触する。杏子 4において、イソブタンはt−ブ套ルヒドロベルオキシ
ド(TBRP)に転換される。帯4の反応条件は、14
0℃の反応温度であり、全イソブタン転換は98%であ
りそしてTBHPへの炭素選択率は約52%である。T
BIIP生戒物は生成ン6を経てエポキシ化帯7に入り
、そこでそれはライン8を経て導入されるプロピレンと
反応してプロピレンオキシドを形成する。エポキシ化帯
7における反応条件は周知であり、モリブデン触媒の使
用、110℃の温度及びプロピレン対TBHPのモル比
1.0を含む。
エポキシ化反応混合物はライン9を経て帯7から分離帯
10に入る。従来の分離手段にまり生成プロピレンオキ
シド流を取り出し、ライン11ヲ経て回収する。
第三級ブチルアルコール(TBA)を帯4で生ずるイソ
ブタンの酸化中並びに帯7中のエポキシ化中、TBHP
から形成する。TBAは、エチレン及びプロピレンを含
む低級オレフィンへの転換のため、分離帯10からライ
ン12を経て転換帯15へ入る。一部のTBA はライ
ン21を経てMTBBユニット23に入り、そこでそれ
は反応して、先ず脱水された(図示せず)後MTBEを
形成する。この例では、燐処理ZSM−5触媒が111
5で用いられ、該触媒はたとえ高温度で水蒸気が存在し
ても非常に安定である。従って、この例では、第1図に
示された分離脱水帯13設置は必要としない。
帯15へのTBA原料を補足して、ライン20を経て約
9.1 kg(約桝瞳ポンド)7時のアセトンが加えら
れ、それは約90.8kg (約200ボンド)7時の
TBAと一緒にされ、これらの材料とともに燐含有zS
I−5触媒により帯15中で反応する。帯15中の条件
は、550°C(7)温度及び15時−’WH3V(7
)流速を含む。
帯15中で達成する収率を表1に示す。
表 滅二−−二走 コークス 2 L CtH< CJ* xHh C8■。
−C4 D −C4 ブテン類 Cs” D Ot 直      oLL 0.30 0.02 0.07 5.02 0.05 35.25 1.71 1.54 0.12 1.63 17.22 11.57 0.45 2.19 分離帯17に入る。エチレンをライン18により方法−
二の生成物として回収する。プロピレンを回収しそして
ライン8を経てエポキシ化帯7へ入れ、そこでそれはプ
ロピレンオキシドの製造の必須の試薬である。イソブチ
レンを含む重質材料をライン19を経て帯17から取り
出し、そしてさらに反応させて低級オレフィンを生成す
るか、又はガソリンブレンド原料として用いられ、この
例では、これらの材料はライン19および21を経てM
TBEユニット23に入り、そして含まれたイソブチレ
ンが選択的にメタノールと反応してMTBBを形威し、
メタノールはライン24を経て供給される。MTBEユ
ニットは周知の方法に従って操作し、温度は約90’C
であり、ZSM−5触媒を用いる。
この例では、アセトンを用いて、帯15への↑BA原料
を補足する。これは、帯7からの追加のTBAを帯23
でMTB[!に転換させる。
MTB[!ユニット23からの生成物混合物をライン2
2から取り出す。?1TBBが回収できる。高級炭化水
素は、ガソリンブレンド原料として用いられるか、又は
プロピレンへの次の反応のために帯15へ再循環できる
下記の表は、 上記の例の種々の点で 1時間当り の材料の流れ (kg(ボンド) 〕 を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施を概略的に示す。 l・・・ライン、2・・・異性化帯、3・・・ライン、
4・・・酸化帯、5・・・ライン、6・・・ライン、7
・・・エポキシ化帯、8・・・ライン、9・・・ライン
、lO・・・分離帯、11・・・ライン、12・・・ラ
イン、13・・・脱水帯、14・・・ライン、15・・
・転換帯、16・・・ライン、17・・・分離帯、18
・・・ライン、19・・・ライン、20・・・ライン、
21・・・ライン、22・・・ライン、23・・・MT
BEユニット、29・・・ライン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)(a)ヒドロペルオキシドに相当するアルコール
    及びプロピレンオキシドを形成するエポキシ化条件でC
    _4以上のヒドロペルオキシド及びプロピレンを反応さ
    せ; (b)このようにして形成したプロピレンオキシド及び
    アルコールを分離し; (c)分離したアルコールの少なくとも一部をプロピレ
    ン及びC_4^+炭化水素に転換し;そして(d)工程
    (c)からのプロピレンをエポキシ化工程(a)に再循
    環する ことよりなるプロピレンオキシドを製造する方法。 (2)ヒドロペルオキシドがt−ブチルヒドロペルオキ
    シドである請求項1記載の方法。(3)ヒドロペルオキ
    シドがt−アミルヒドロペルオキシドである請求項1記
    載の方法。(4)ヒドロペルオキシドがシクロヘキシル
    ヒドロペルオキシドである請求項1記載の方法。 (5)ヒドロペルオキシドがエチルベンゼンヒドロペル
    オキシドである請求項1記載の方法。 (6)補足的プロピレンプレカーサー材料が該アルコー
    ルによりプロピレンに転換されうる請求項1記載の方法
    。 (7)前記の補足的プロピレンプレカーサーがオレフィ
    ン性炭化水素である請求項6記載の方法。 (8)前記の補足的プロピレンプレカーサーがパラフィ
    ン炭化水素である請求項6記載の方法。 (9)前記の補足的プロピレンプレカーサーが酸素化炭
    化水素である請求項6記載の方法。 (10)前記の補足的プロピレンプレカーサーがメタノ
    ールである請求項9記載の方法。(11)前記の補足的
    プロピレンプレカーサーがケトンである請求項9記載の
    方法。 (12)該ケトンがアセトンである請求項11記載の方
    法。 (13)工程(c)からのC_4^+炭化水素の少なく
    とも一部がMTBEに転換される請求項1記載の方法。
JP19809690A 1989-07-28 1990-07-27 プロピレンオキシドの製法 Expired - Fee Related JP3174913B2 (ja)

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