JPH04305564A - クメンハイドロパーオキサイドの製造方法 - Google Patents

クメンハイドロパーオキサイドの製造方法

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JPH04305564A
JPH04305564A JP6811291A JP6811291A JPH04305564A JP H04305564 A JPH04305564 A JP H04305564A JP 6811291 A JP6811291 A JP 6811291A JP 6811291 A JP6811291 A JP 6811291A JP H04305564 A JPH04305564 A JP H04305564A
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Takashi Okawa
尚 大川
Masanori Dobashi
正典 土橋
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クメンを液相酸化して
クメンハイドロパーオキサイド(以下CHPと称する)
を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】クメンを酸化してCHPを合成する反応
は、クメン法フェノールプロセスの重要な行程であり、
又CHPも各種反応の酸化剤として多く利用されている
【0003】クメンの酸化は、液相状態で酸素又は酸素
含有ガスの存在下に、一般的には数気圧の加圧下で行わ
れる。反応により生成する物質はCHP以外では、ジメ
チルフェニルカルビノール(以下C’nolと称する)
とアセトフェノン(以下A’noneと称する)が大半
を占めるが、ギ酸、酢酸等の有機酸も一部副生する。C
HPは酸性領域では分解し易い物質であり、従って有機
酸の生成による反応液pHの低下は反応収率上好ましく
ないと言う事が従来の常識であった。また、アルカリ領
域においてもCHPは分解する。それ故、クメンの液相
酸化反応は中性−弱アルカリ性域に於いて行われるのが
一般的である。そこで従来の方法に於いては、炭酸ナト
リウム、炭酸カリウム等のアルカリ塩類を添加する事に
より、反応液を中性−弱アルカリ性域に保った状態で反
応が行われていた。
【0004】しかし、近年アルカリ塩類及び分散剤の役
目をする水の添加は反応収率上必ずしも有利ではない事
が判明した。特公昭54− 9185号及び特公昭55
− 8502号には、これら第三物質及び水の添加を行
わない酸化反応方法が開示されているが、特公昭54−
 9185号の方法では、有機酸生成に大きな影響を及
ぼすCHP 濃度と反応液の滞留時間の関係は明確にさ
れておらず、したがって高CHP 濃度域においても反
応時間は長く、また実施例の方法では反応圧力が低く低
酸化速度となっており、工業生産上改善が必要であり、
また特公昭55− 8502号の方法では、酸化反応器
内におけるCHP 濃度が低く、この濃度のものをその
まま濃縮工程で濃縮するには効率が悪く、濃縮工程に入
る前に予備濃縮塔において減圧下に反応熱を利用したC
HPの事前濃縮を行わなければならず、予備濃縮塔の設
置が必要であると共にCHP の濃縮度にも限界があり
、いずれの方法も工業上満足できるものではなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】酸素または酸素含有ガ
スの存在下におけるクメンの液相酸化反応に於いては、
C’nol やA’noneといった主要副生物の他に
、ギ酸や酢酸等の有機酸も一部副生する。従来のアルカ
リ塩類を添加する方法に於いては副生した有機酸は中和
され、反応液は弱アルカリ性〜中性域に保たれている。 これ故、反応液中のCHP は分解する事もなく、安定
した反応操作が行われる。しかし、本発明の様にアルカ
リ塩類や触媒の添加もなく酸化反応を行う場合に於いて
は、副生した有機酸は中和される事も無く反応液中に存
在し、反応液はCHP が分解し易い酸性域となる。中
でも、高CHP 濃度下や高反応温度における反応では
こうした有機酸の副生量が多くなる。副生した有機酸は
反応液のpHを低下させ、CHP の酸分解を促進して
酸化禁止剤であるフェノールを副生し、酸化速度の低下
とCHP収率の低下を招く事となる。
【0006】そこで、一般的には最終反応液中のCHP
 濃度を20〜25重量%またはそれ以下の低い濃度で
酸化反応を行う、及び/又は反応温度を低くする方法に
より、有機酸ひいてはフェノールの副生を低くする努力
がなされていた。また反応圧力を低下する方法も、例え
ば低沸点の有機酸やその前駆体を反応器流出ガスと共に
反応器外に流出させ、反応液への有機酸の蓄積を防止す
る効果が考えられる。しかし、工業的見地からすると前
者の低CHP 濃度下で反応する方法は、後に続くCH
P 濃縮行程での設備費及び濃縮に要する用役費面から
好ましくない。また、後者の二つの方法では酸化速度が
遅くなり、所要反応器容積が大きくなるといった弊害を
招く。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
につき鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った
【0008】即ち本発明は、クメンを酸素または酸素含
有ガス存在下に液相酸化して、クメンハイドロパーオキ
サイドを連続的に製造する方法に於いて、該反応を2個
以上の直列に繋いだ多段反応器によりアルカリ塩類や触
媒の不存在下に行い、反応液中のクメンハイドロパーオ
キサイドの濃度が25重量%以下の領域に於けるトータ
ルの反応液滞留時間及び反応液温度をそれぞれ0.1 
〜15時間、100 〜120 ℃、また25重量%を
越える領域に於けるトータルの反応液滞留時間及び反応
液温度をそれぞれ0.1 〜10時間、90〜115 
℃とし、且つクメンハイドロパーオキサイドの反応液の
全滞留時間が3 〜16時間であり、また反応圧力が2
〜10kg/cm2ゲージ圧力のもとに反応を行うこと
を特徴とするクメンハイドロパーオキサイドの製造方法
である。
【0009】本発明はかかる方法をとる事により、有機
酸やフェノールの副生を抑制し、これら副生物による酸
化阻害を受ける事もなく、高酸化速度及び高収率でCH
P を製造する方法を提供するものである。
【0010】本発明の方法では、2個以上の反応器を直
列に接続し、その第1の反応器に原料クメンを供給する
。第2、第3と進むにつれて反応液のCHP 濃度は高
くなり、副生する有機酸やフェノール濃度も上昇してく
る。有機酸の生成量は、CHP 濃度に大きく依存する
。また反応液温度にも依存すると言われているが、これ
と同等又はそれ以上に反応器内滞留時間、即ち反応時間
に極めて大きく依存する。定かではないがこれは有機酸
がCHP より生成するアルコール及びアルデヒドの酸
化により生成され、この有機酸の促進作用によりCHP
 が酸分解してフェノールを生成するといった逐次反応
により生成する為であろうと思われる。そこで、有機酸
の生成し易い高CHP 濃度域、特に25重量%を越え
るCHP 濃度下での反応時間を短くして、有機酸が生
成する前に反応器外に流出させてしまうと都合が良い。
【0011】本発明者らの検討によると、反応液中のC
HP 濃度が25重量%を越えるCHP 濃度領域に於
けるトータル反応時間を0.1 〜10時間とし、且つ
全CHP 濃度域でのトータル反応時間が3〜16時間
となる様に反応を行うと良い。25重量%以下の領域に
於いては反応時間の悪影響はさほど大きくはないが、工
業的見地からはトータル反応時間は0.1 〜15時間
が良好である。
【0012】また3個以上の反応器による多段反応方式
でかつ、最終反応器のCHP 濃度が35重量%を越え
る場合に於いては、反応液中のCHP濃度が25重量%
を越え35重量%以下の領域に於けるトータル反応時間
を0.1 〜6時間、35重量%を越える領域に於ける
トータル反応時間を0.1 〜4時間とし、且つ全CH
P 濃度域でのトータル反応時間が3〜15時間となる
様に反応を行うと良い。25重量%以下の領域に於いて
は、上述した理由によりトータル反応時間を0.1 〜
15時間とするのが良い。
【0013】又、反応液温度は酸化速度等の観点より、
CHP 濃度が25重量%以下の領域に於いては100
 〜120 ℃、25重量%を越える領域に於いては9
0〜115 ℃とするのが良い。特に35重量%以上の
CHP 濃度域に於いては90〜110 ℃とするのが
好ましい。反応圧力は有機酸の蓄積防止面からは低い程
好ましい。しかし酸化速度を高いレベルに維持するため
には、2kg/cm2 ゲージ圧力以上、好ましくは2
〜10kg/cm2 ゲージ圧力が良い。
【0014】こうした条件下で酸化反応を行うことによ
り、酸化速度を高いレベルに維持したままで有機酸の副
生を抑制し、ひいては酸化反応阻害物質であるフェノー
ルの副生を大きく低減することが可能となる。
【0015】供給ガスは酸素及びまたは酸素含有ガスで
あり、通常は空気が使用される。またその量は、反応器
出口ガス中の酸素濃度が8vol %以下、好ましくは
2〜7vol %となるように供給される。
【0016】また反応器は気泡塔タイプのものが一般的
であるが、撹拌槽や撹拌気泡塔タイプのものであっても
良い。ガスの吹き込み装置は、通常反応器内にガスが出
来る限り均一に分散する様に工夫されている。ガス分散
が不十分であると気液接触面積が減少し、反応液中への
酸素の供給が酸素消費速度に追いつかず、その結果反応
速度が大きく低下する事にもつながる。
【0017】
【実施例】以下実施例により、本発明の方法を更に具体
的に説明する。
【0018】実施例1 内径30cm、液深2.7 mのステンレス製の第1反
応器に、CHP を 2.6重量%含有したクメンを毎
時38kgの速度で連続的に供給した。また、反応器流
出ガス中の酸素濃度が5vol %になる様に空気を1
00 μm の焼結板より連続的に供給し、108℃、
6kg/cm2ゲージ圧力のもとで反応を行った。反応
液の滞留時間は4時間であり、CHP  、有機酸及び
フェノール濃度はそれぞれ、23重量%、125 mg
/L、11mg/Lであった。
【0019】この反応液を内径20cm、液深2.7 
mのステンレス製の第2反応器に毎時29kgの速度で
連続的に供給した。反応温度100 ℃、圧力及び流出
ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行った
。第2反応液の滞留時間及びCHP 、有機酸、フェノ
ールの濃度はそれぞれ、2.5 時間、30重量%、1
75 mg/L、16mg/Lであった。
【0020】続いて第2の反応液を内径15cm、液深
2.7 mのステンレス製の第3反応器に毎時25kg
の速度で連続的に供給した。反応温度98℃、圧力及び
流出ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行
った。第3反応液の滞留時間及びCHP、有機酸、フェ
ノールの濃度はそれぞれ、2.0 時間、35重量%、
230 mg/L、22mg/Lであった。
【0021】続いて第3の反応液を内径10cm、液深
2.7 mのステンレス製の第4反応器に毎時10kg
の速度で連続的に供給した。反応温度98℃、圧力及び
流出ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行
った。第4反応液の滞留時間及びCHP 、有機酸、フ
ェノールの濃度はそれぞれ、2.0 時間、40重量%
、310 mg/L、31mg/Lであった。以上の条
件で約2週間連続運転を続けたが、いずれの反応器も安
定した運転が出来た。
【0022】実施例2 内径30cm、液深2.7 mのステンレス製の第1反
応器に、CHP を 2.6重量%含有したクメンを毎
時60kgの速度で連続的に供給した。また、反応器流
出ガス中の酸素濃度が5vol %になる様に空気を1
00 μm の焼結板より連続的に供給し、108℃、
6kg/cm2ゲージ圧力の元で反応を行った。反応液
の滞留時間は2.5 時間であり、CHP、有機酸及び
フェノール濃度はそれぞれ、14重量%、65mg/L
、6mg/Lであった。
【0023】この反応液を内径20cm、液深2.7 
mのステンレス製の第2反応器に毎時31kgの速度で
連続的に供給した。反応温度104 ℃、圧力及び流出
ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行った
。第2反応液の滞留時間およびCHP、また有機酸、フ
ェノールの濃度はそれぞれ、2.2時間、23重量%、
120 mg/L、11mg/Lであった。
【0024】続いて第2の反応液を内径15cm、液深
2.7 mのステンレス製の第3反応器に毎時20kg
の速度で連続的に供給した。反応温度101 ℃、圧力
及び流出ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応
を行った。第3反応液の滞留時間及びCHP 、有機酸
、フェノールの濃度はそれぞれ、2.1 時間、30重
量%、170 mg/L、16mg/Lであった。
【0025】続いて第3の反応液を内径10cm、液深
2.7 mのステンレス製の第4反応器に毎時10kg
の速度で連続的に供給した。反応温度98℃、圧力及び
流出ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行
った。第4反応液の滞留時間及びCHP 、有機酸、フ
ェノールの濃度はそれぞれ、1.9 時間、35重量%
、220 mg/L、21mg/Lであった。以上の条
件で約2週間連続運転を続けたが、いずれの反応器も安
定した運転が出来た。
【0026】実施例3 内径30cm、液深2.7 mのステンレス製の第1反
応器に、CHP を 2.6重量%含有したクメンを毎
時38kgの速度で連続的に供給した。また、反応器流
出ガス中の酸素濃度が5vol %になる様に空気を1
00 μm の焼結板より連続的に供給し、107℃、
6kg/cm2 ゲージ圧力のもとで反応を行った。反
応液の滞留時間は4時間であり、CHP 、有機酸及び
フェノール濃度はそれぞれ、22重量%、110 mg
/L、10mg/Lであった。
【0027】この反応液を内径20cm、液深2.7 
mのステンレス製の第2反応器に毎時29kgの速度で
連続的に供給した。反応温度103 ℃、圧力及び流出
ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行った
。第2反応液の滞留時間およびCHP 、また有機酸、
フェノールの濃度はそれぞれ、2.5 時間、30重量
%、170 mg/L、17mg/Lであった。
【0028】続いて第2の反応液を内径15cm、液深
2.7 mのステンレス製の第3反応器に毎時29kg
の速度で連続的に供給した。反応温度101 ℃、圧力
及び流出ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応
を行った。第3反応液の滞留時間及びCHP 、有機酸
、フェノールの濃度はそれぞれ、1.4 時間、34.
5重量%、235 mg/L、23mg/Lであった。
【0029】続いて第3の反応液を内径10cm、液深
2.7 mのステンレス製の第4反応器に毎時17kg
の速度で連続的に供給した。反応温度99℃、圧力及び
流出ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行
った。第4反応液の滞留時間及びCHP 、有機酸、フ
ェノールの濃度はそれぞれ、1.1 時間、39.5重
量%、300 mg/L、30mg/Lであった。
【0030】続いて第4の反応液を内径10cm、液深
2.7 mのステンレス製の第5反応器に毎時15kg
の速度で連続的に供給した。反応温度98℃、圧力及び
流出ガス中の酸素濃度は第1反応器と同じ値で反応を行
った。第4反応液の滞留時間及びCHP 、また有機酸
、フェノールの濃度はそれぞれ、1.0 時間、42.
5重量%、340 mg/L、34mg/Lであった。 以上の条件で約2週間連続運転を続けたが、いずれの反
応器も安定した運転が出来た。
【0031】比較例1 実施例1と同じ条件で第1の反応器を運転した。続いて
第2反応器は、第1反応液を毎時8.5kg の速度で
フィードした以外は、実施例1の第2反応器と同じ条件
で運転した。反応液の滞留時間は約12時間であり、反
応液中のCHP 濃度は一時的に約40wt%まで上昇
した。しかし、有機酸とフェノールが経時的に増加する
につれて、その後は逆にCHP 濃度は低下していった
。約2日間連続運転後のCHP 濃度は26重量%まで
低下していた。また有機酸及びフェノール濃度はそれぞ
れ1600mg/L、300 mg/Lにも達しており
、依然として安定化する傾向は見られなかった。
【0032】比較例2 第2反応器の反応温度を98℃とした以外は、比較例1
と同じ条件で反応を行った。比較例1と同様に反応液中
のCHP 濃度は一時的に約37wt%まで上昇した。 しかし、有機酸とフェノールが経時的に増加するにつれ
て、その後は逆にCHP 濃度は低下していった。約5
日間連続運転後のCHP 濃度は25重量%まで低下し
た。また、有機酸及びフェノール濃度はそれぞれ150
0mg/L、250 mg/Lにも達しており、依然と
して安定化する傾向は見られなかった。
【0033】比較例3 第2反応器の反応温度を120 ℃とした以外は、実施
例1と同じ条件で反応を行った。比較例1と同様に反応
液中のCHP 濃度は一時的に約39wt%まで上昇し
た。しかし、有機酸とフェノールが経時的に増加するに
つれて、その後は逆にCHP 濃度は低下していった。 約2日間連続運転後のCHP 濃度は26重量%まで低
下した。また、有機酸及びフェノール濃度はそれぞれ1
100mg/L、120 mg/Lにも達しており、依
然として安定化する傾向は見られなかった。
【0034】比較例4 反応圧力を0.7 kg/cm2 ゲージ圧力とした以
外は実施例1と同じ方法で第1反応器を運転した。運転
は安定していたが、反応液のCHP 濃度は17重量%
と実施例1に比べて低い値であった。
【0035】
【発明の効果】本発明の方法によると、アルカリ塩類や
触媒の不存在下においても、有機酸やフェノールの副生
量が少ない。これ故、これら物質による酸化反応阻害を
受けること無く、高濃度CHP 下での長期安定運転が
可能となる。又、高CHP 濃度域での反応温度を比較
的高くとる事が出来る事から、酸化速度の上昇、ひいて
は反応器容積の低減につながる。更に、最終反応液中の
CHP 濃度を高く出来る事より、CHP 濃縮系での
所要エネルギーや濃縮装置の設備費が大幅に削減出来る
ので産業に寄与すること極めて大である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  クメンを酸素または酸素含有ガス存在
    下に液相酸化して、クメンハイドロパーオキサイドを連
    続的に製造する方法に於いて、該反応を2個以上の直列
    に繋いだ多段反応器によりアルカリ塩類や触媒の不存在
    下に行い、反応液中のクメンハイドロパーオキサイドの
    濃度が25重量%以下の領域に於けるトータルの反応液
    滞留時間及び反応液温度をそれぞれ0.1〜15時間、
    100〜120℃、また25重量%を越える領域に於け
    るトータルの反応液滞留時間及び反応液温度をそれぞれ
    0.1〜10時間、90〜115℃とし、且つクメンハ
    イドロパーオキサイドの反応液の全滞留時間が3〜16
    時間であり、また反応圧力が2〜10kg/cm2ゲー
    ジ圧力のもとに反応を行うことを特徴とするクメンハイ
    ドロパーオキサイドの製造方法。
  2. 【請求項2】  反応を3個以上の直列に繋いだ多段反
    応器により行い、反応液中のクメンハイドロパーオキサ
    イドの濃度が25重量%以下の領域に於けるトータルの
    反応液滞留時間及び反応液温度を0.1〜15時間、1
    00〜120℃、25重量%を越え35重量%以下の領
    域に於けるトータルの反応液滞留時間及び反応液温度を
    0.1 〜6時間、90〜115℃、35重量%を越え
    る領域に於けるトータルの反応液滞留時間及び反応液温
    度をそれぞれ0.1〜4時間、90〜110℃とし、且
    つクメンハイドロパーオキサイドの反応液の全滞留時間
    が3〜16時間である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】  最終の反応器に於けるクメンハイドロ
    パーオキサイドの濃度が50重量%以下である請求項1
    又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】  反応を4個の直列に繋いだ多段反応器
    により行い、第1反応器のクメンハイドロパーオキサイ
    ド濃度、反応液滞留時間及び反応液温度をそれぞれ25
    重量%以下、0.1〜15時間及び100〜120℃、
    第2反応器のクメンハイドロパーオキサイド濃度及び反
    応液温度をそれぞれ25重量%を越え30重量%以下及
    び95〜115℃、第3反応器のクメンハイドロパーオ
    キサイド濃度及び反応液温度をそれぞれ30重量%を越
    え35重量%以下及び90〜110℃とし、第2反応器
    と第3反応器のトータルの反応液滞留時間を0.1 〜
    6時間、また第4反応器のクメンハイドロパーオキサイ
    ド濃度、反応液滞留時間及び反応液温度をそれぞれ35
    重量%を越え40重量%以下、0.1〜4時間及び90
    〜110℃とし、且つクメンハイドロパーオキサイドの
    反応液の全滞留時間が3〜16時間である請求項1記載
    の方法。
  5. 【請求項5】  反応を4個の直列に繋いだ多段反応器
    により行い、第1反応器のクメンハイドロパーオキサイ
    ド濃度及び反応液温度をそれぞれ18重量%以下及び1
    00〜120℃、第2反応器のクメンハイドロパーオキ
    サイド濃度及び反応液温度をそれぞれ18重量%を越え
    25重量%以下及び95〜115℃とし、第1反応器と
    第2反応器のトータルの反応液滞留時間を0.1〜15
    時間、また第3反応器のクメンハイドロパーオキサイド
    濃度及び反応液温度をそれぞれ25重量%を越え30重
    量%以下及び90〜110℃、第4反応器のクメンハイ
    ドロパーオキサイド濃度及び反応液温度をそれぞれ30
    重量%を越え35重量%以下及び90〜105℃、第3
    反応器と第4反応器のトータルの反応液滞留時間を0.
    1〜10時間とし、且つクメンハイドロパーオキサイド
    の反応液の全滞留時間が3〜 16時間である請求項1
    記載の方法。
  6. 【請求項6】  反応を5個の直列に繋いだ多段反応器
    により行い、第1反応器のクメンハイドロパーオキサイ
    ド濃度、反応液滞留時間及び反応液温度をそれぞれ25
    重量%以下、0.1〜15時間及び100〜120 ℃
    、第2反応器のクメンハイドロパーオキサイド濃度及び
    反応液温度をそれぞれ25重量%を越え30重量%以下
    及び95〜115℃、第3反応器のクメンハイドロパー
    オキサイド濃度及び反応液温度をそれぞれ30重量%を
    越え35重量%以下及び90〜110℃とし、第2反応
    器と第3反応器のトータルの反応液滞留時間を0.1〜
    5時間、また第4反応器のクメンハイドロパーオキサイ
    ド濃度、反応液滞留時間及び反応液温度をそれぞれ35
    重量%を越え40重量%以下、0.1〜3時間及び90
    〜110℃、第5反応器のクメンハイドロパーオキサイ
    ド濃度、反応液滞留時間及び反応液温度をそれぞれ40
    重量%を越え45重量%以下、0.1〜2時間及び90
    〜110℃とし、且つクメンハイドロパーオキサイドの
    反応液の全滞留時間が3〜16時間である請求項1記載
    の方法。
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