JPS5925337A - イソプレンの製造法 - Google Patents

イソプレンの製造法

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JPS5925337A
JPS5925337A JP57132880A JP13288082A JPS5925337A JP S5925337 A JPS5925337 A JP S5925337A JP 57132880 A JP57132880 A JP 57132880A JP 13288082 A JP13288082 A JP 13288082A JP S5925337 A JPS5925337 A JP S5925337A
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JP
Japan
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reaction
isoprene
formaldehyde
source
water
Prior art date
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Pending
Application number
JP57132880A
Other languages
English (en)
Inventor
Kinichi Okumura
奥村 欽一
Toshiro Yamada
俊郎 山田
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Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5925337A publication Critical patent/JPS5925337A/ja
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • 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】 本発明は液相法によるイソプレンの製造法に関し、さら
に詳しくは、インブチレン源とホルムアルデヒド源とな
、陽イオン交換樹脂触媒を充填した低温反応帯域で水溶
性酸性触媒の存在下に液相反応した後、反応液を高温反
応帯域に供給して液相反応を継続せしめることにより高
収率で−fノプレンを製造する方法に関する。
インブチレン、第3級ブタノール(以下、TB人と略称
する)、メチルターシャリ−ブチルエーテル(以下、M
 ’l’ B Eと略称する)などの如きイソブチI/
 771Rと、ホルムアルデヒド、バラボルムアルデヒ
ドなどの如きホルムアルデヒド源とから酸性触媒の存在
下に液相一段反応によってイソプレンを製造する方法は
従来がら公知である(例えば特公昭48−28884号
、同49−10926号。
同50−10283号など)。
かかる−投法は、すでに工業化されているインブチレン
とポルノ、アルデヒドから4.4−ジメチル−L3−ジ
オキサンを経由してイソプレンを合成する、いわゆる二
段法に比較して反応工程が少ないという基本的な利点を
有しているが、その反面、選択率が未だ充分でなく取扱
いの困難な副生物を多量生成するという弊害がある。
またイソブチレン源とホルムアルデヒドd+、1の敵相
反応に直して陽イオン交換1!4111’r ’!;j
触謀とするこ毛 とを公知でル)す、例えばイソブチレンとホルムアルデ
ヒドとからイソプレン前駆体で、t5る44−ジメチル
−1,3−ジオキサンを合成する方法(特公昭39−2
489号、同44−4766号、回49−46628号
)、インブチレンとホルムアルデヒドとからイソプレン
を合成する方法(特公昭52−3048.2号、特開昭
47−39008−弓)などが知ら1tている。しかし
前者の方法は、イソプレン中間体を反応液から単離精製
し、イの後分V+’l L、−(イソプレンを合成する
という41 維7.c反応工程な心安とし、fだ後者の
方法は反応器[程は少l「い力匂411+!率に劣ると
いう欠点がある。
そこで本発明者ら)1−従来技術に見られるこれらの欠
点・紀改良1−べく鋭意倹ト11を進めた結果、1陽イ
オン交換樹脂を充填した低温反応帯域での反応と、該反
応帯域から導出する反応液を高温下に処:1211する
高温反応帯域での反応な組合わせることによって、高選
択率かつ高収率でイソプレンが4Uられイ。
ことを見い出し、本発明を完成にするに到った。
かくして本発明によれば、イソブチレン、第3級ブタノ
ールおよびアルキルターシャリ−ブチルエーテルから選
ばれた少なくとも一つのイソブチレン源と、ホルムアル
デヒド源を酸性触媒および水の存在下に連続的に液相反
応してイソプレンを製造するに際し、イソブチレン源と
ホルムアルデヒド源、水及び水溶性酸性触媒を陽イオン
交換樹脂触媒を充填した低温反応帯域に供給してイソプ
レン前駆体を合成したのち、該帯域から導出する反応液
を高温反応帯域に供給してイソプレン前駆体をイソプレ
ンに分解することを特徴とするイソプレンの製造法が提
供される。
本発明においては、イソブチレン源と水ルムアルデヒド
源の反応を行うに際して、まずイソブチレン源、ホルム
アルデヒド源、水及び水溶性酸性触媒を陽イオン交換樹
脂触媒を充填した低温反応帯域に供給して低温で反応を
行い(以下、前段反応ト称スる)、ついで該帯域から導
出する水溶性酸性触媒を含んだ反応液を高温反応帯域に
供給して高温下に反応する(以下、後段反応と称する)
ことが必須の要件である。
前段反応においては、陽イオン交換樹脂を充填した反応
器中にイソブチレン源、ホルムアルデヒド源、水及び水
溶性酸性触媒が連続的に供給され、比較的低温下で反応
することによってイソプレン前駆体が合成される。
ここで用いられる陽イオン交換樹脂はスルホン酸型の強
酸性のものが好ましく、その具体例としてスチレ/−ジ
ビニルベンゼン共重合体を母核とするスルホン酸型樹脂
、フェノール−ホルムアルデヒド縮合物を母核とするス
ルフにン酸型樹脂、スルホン化フッ化ビニルエーテルと
フルオロカーボンとの共重合体のパーフルオロスルホン
酸型樹脂などがあり、ゲル型、多孔性、担体担持型のい
ずれであってもよい。
用いられる反応器は陽イオン交換樹脂を充填しうる構造
であればいずれでも良く、その具体例として懸濁状で使
用する場合には攪拌機付きの一反応器が、また固定床で
使用する場合は充填塔が例示される。
また用いられる水溶性酸性触媒の具体例としては、塩酸
、硫酸、硝酸、リン酸、クロルスルホ/酸、ケイタング
ステン酸などの如き無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸
、シュウ酸、コハク酸、クエン酸、ハラトルエンスルホ
ン酸、トリフルオロメタンスルホン酸などの如き有機酸
、カリ明パン、クロム明パンなどの如き複塩、硫酸第二
鉄、硫酸ニッケル、塩化スズ、ピロリ酸第二銅などの如
き金属塩などが挙げられ、なかでもリン酸、リン酸塩な
どのごときリン化合物、ヘテロポリ酸、有機酸およびそ
れらの塩が装置の腐食防止の見地から賞月される。これ
らの酸性物質は通常単独で使用されるが、必要に応じて
二種以上の触媒を適宜併用することもできろう 一方、後段反応に用いられる反応器は反応液をよく混合
しうる構造のものであればいずれでも良く、その具体例
としては、攪拌機付反応器、多孔板塔、充填塔などが例
示される。
触媒の使用量は触媒の種類や反応温度、反応時間などの
条件によって必ずしも一定ではないが、簡単な予備実験
を行うことにより適宜決定することかできる。また前段
反応及び後段反応の触媒使用量は、それぞれの反応温度
及び反応時間に応じてそれぞれ独立に決定することがで
きる。
予め行う前段反応の過程ではインブチレンとホルムアル
デヒドの反応によって4.4−ジメチル−L3−ジオキ
サン、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メチ
ル−3−ブテン−1−オールなどのごときイソプレン前
駆体が合成される。この際5反応源度を30〜115 
”C1好ましくは50〜110°Cに維持することが適
切であり、この温度を越えると°最終生成物であるイソ
プレンの生成量がこの段階で増加するため、系中に存在
するホルムアルデヒドまたは44−ジメチル−L3−ジ
オキサンの分解によって発生するホルムアルデヒドとイ
ソプレンとの反応によって処理の困難なビラン類の副生
が増加し、また陽イオン交換樹脂触媒の性能を長期間維
持しにくくなる。逆に反応温度が過度に低くなると反応
性が低下するため実用性に劣るようになる。かかる前段
反応によって、通常原料ポルムアルデヒド源の90%以
上が消費されろ。
低温反応帯域から導出した水溶性酸性触媒を含む反応液
は次いで高温反応帯域に供給され、ここで後段反応に供
することによってイソプレン前駆体を分解し、イソプレ
ンが生成する。この際、反応温度を1′20°C以上、
好ましくは130〜210°Cにすることが適切であり
、それより低い場合にはインブレン前駆体の分解速度が
遅く、逆に過度に高くなるとイソプレンの重合物やカー
ボン状またはタール状の副生物が増加する傾向にある。
前段および後段反応における反応温度は必ずしも一定に
保つ必要はなく、逐次的に上昇させても、また二段以上
に分割して段階的に上昇させてもよ(1゜ 本発明において反応原料として用いられるイソブチレン
源は、イソブチレン、TBAまたはアルキルターシャリ
−ブチルエーテルであり、アルキルターシャリ−ブチル
エーテルの具体例としては、MTBEが例示される。こ
れらのインブチレン源は単独で使用してもよいが、二種
以上の混合物の形で使用することが好ましい。
一方、用いらJするホルムアルデヒド源は反応系内にお
いてホルムアルデヒドを発生し得るものであればいずれ
でもよく、その具体例として、メタノールの酸化によっ
て得られたホルムアルデヒド源含むガス、ポルノ、アル
デヒド水溶液、ホルムアルデヒドの重合物(例えば、〕
<ラホルムアルデヒド、トリオキラ/)、ホルムアルデ
ヒドの前駆体(例えばメチラール、44−ジメチル−L
3−ジオキサン、グリコールホルマール)などカ挙ケラ
れる。t L−ホルムアルデヒド水溶液にノくラホルム
アルデヒドを溶解してホルムアルデヒド濃度を高めたも
のや、安定剤としてメタノールを含む71二ルムアルデ
ヒド水溶液であっても同様に使用することができる。
なかでも取扱いの容易さ、入手の容易さ、反応系に水/
ノζ必要なことなどの見地からホルムアルデヒド かかるイソブチレン源とホルムアルデヒド源の使用比率
は反応条件に応じて適宜選択されるが、通常はホルムア
ルデヒド源から生じる理論量のホルムアルデヒド1モル
当り、インブチレン源から生じる理論量のイソブチレン
1モル以上、好ましくは2モル以上であり、インブチレ
ン源の使用量が少ない場合にはホルムアルデヒドの転化
率が低下し、また副生物の生成も増加する傾向を示す。
一方、イソブチ1ノン源の使用量が過度に大きくなると
未反応イソブチレン源の回収に要する経費が嵩むため、
この見地からホルムアルデヒド1モル当りイソブチレン
20モル以下とするのが適切であろう使用比率は前段反
応と後段反応で同一である必要はなく、必要に応じて適
宜加えることもできる。
反応で使用する水の量は適宜選択しうるが、通常ホルム
アルデヒド源から生じるホルムアルデヒド1重−M部当
り1重;−翻身上、好ましくは2〜100重■部である
っまた必要に応じてアルコール、ケトンなどの極性溶剤
や脂肪酸、芳香族系炭化水素溶剤などを共存させること
ができる。
また反応時間は適宜選択すればよく、前段反応において
は通常、滞留時間5分〜5時間、好ましくは10分〜2
時間であり、他方、後段反応においては通常2分〜2時
間、好ましくは4分〜1時間である。前段反応において
は、触媒として水溶性酸性触媒と陽イオン交換樹脂触媒
とが共存することにより、反応時間を大幅に縮小できる
と同時にホルムアルデヒドの反応性を高め、さらにイソ
プレン前駆体の収率なあげることができる。
また反応圧力は適宜選択すればよく、前段反応において
は、通常1〜25kg/c+4であり、他方、後段反応
においては通常5〜100 kg / cnlである。
本発明において前段反応に用いられる水溶性酸性触媒は
、後段反応より導出する水溶液をそのまま、あるいは適
宜必要な処理を施したうえで再使用することができる。
かかる処理の具体例としては含有される少量の有機物の
除去、濃縮による濃度調整などがあげられる。また必要
に応じて、新しく触媒を補充することができる。
本発明によれば、イソプレン前駆体を単離することなく
簡略化されたプロセスでイソプレンを高収率に製造する
ことができる。またホルムアルデヒドが反応によってほ
とんど消費されるため反応液から回収する必要がなく、
かつ処理の困難な副生物の生成を大+1vg K抑制す
ることができる。さらに水溶性酸性触媒を再利用可能な
ことから触媒の損失が少なく、また反応温度を低くする
ことができるために熱エネルギーの消費量を抑制するこ
とができる。
次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
なお、実施例及び比較例中の部及び係はとくに断りのな
いかぎり重量基準であるっ実施例 前段反応の反応器として内径20朋、長さ700朋のス
テンレス管を使用し、この中にスルホン酸型陽イオン交
換樹脂(商品名ダウエックス50W、50〜300メツ
シユ)を充填する。一方、後段反応の反応器として内径
4龍、長さ8000y+iのステンレス製の空管を使用
する。各反応器は所定の温度に制御される。
ついで、この前段反応器にホルムアルデヒド2.1チ、
水so、oq6、TBA12.5係及びリン酸5.4q
6からなる水溶液(原料人)及びイソブチレン(原料B
)をそれぞれ所定の流量で供給し、前段反応器より流出
する反応液をそのまま後段反応器に供給し、25kg/
αシの圧力下で連続的に反応を行つi;=、 ra出す
る反応液は冷却し、捕集し、分析する。分析法は、捕集
した反応液から四塩化炭素により有機層を抽出し、この
有機層に含まれるイソプレン及び水層に残る未反応ホル
ムアルデヒドをガスクロマトグラフィーを利用して分析
する。
反応温度及び原料供給量を変えて実験を行った結果を表
1に示す。
実施例2 前段反応器に供給する原料水溶液として、ホルムアルデ
ヒド20%及び水80%からなるホルマリン水溶液15
.3 Ji’ /hrと後段反応器より流出する反応液
から油層を分離し、かつ適宜水を分離して得られた水8
0%、TBAI 4%及びリン酸6チからなる水溶液1
30.09 / hrを併用すること以外は実施例1の
実験番号(]−1)に準じて反応を行った。その結果、
ホルムアルデヒドの転化率は100モル係であり、イソ
プレン収率は83.6モル優であった。
実施例3 前段反応器にスルホン酸型陽イオン交換樹脂(商品名ダ
ウエックスMsc−1、マクロポーラスタイプ、H型に
変換したもの)を充填し、さらに供給原料の水溶液とし
てホルムアルデヒド2.1係、水76.4%、TBAI
2.5%及びクエン酸9.0チからなる水溶液を使用す
ること以外は、実施例の実験番号(1−1)に準じて反
応を行った。その結果、ホルムアルデヒドの転化率は1
00モルモル優り、イソプレン収率は77.2モル優で
あった。
実施例4 供給原料の水溶液としてホルムアルデヒド2.0チ、水
49.9チ、TBA44.O係及びリン酸4.1チから
成る水溶液を200 i /brの割合で使用し、かつ
イソブチレンの供給を停止すること以外は、実施例1の
実験番号(1−1>に準じて反応を行った。その結果、
ポルノ・アルデヒドの転化率は100モル係であり、イ
ソプレン収率は76.9モル係であった。
比較例] 実施例1の実験番号(+−1)にオdいて、後段反応を
行わないこと以外は、それに準じて反応を行った。その
結果、ホルムアルデヒド転化率は95.9モル優であり
、イソプレン収率は25.9モル優であった。この時、
インプレン前駆体である44−ジメチル−1,3−ジオ
キサン、3−メチル−3−ブテンーI−オール、3−メ
チル−1,3−ブタンジオールなどが多量生成している
ことが認められた。
比較例2 実施1Ill Iの実験番号(1−1)で前段反応を行
わないこと以外は、それに準じて反応を行った。
その結果、ホルムアルデヒド転化率は100モル俤であ
り、イソプレン収率は73.8%であった。
特許出願人  日本ゼオン株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. L イソブチン/、第3級ブタノールおよびアルキギル
    ターシャリ−ブチルエーテルから選ばれた少なくとも一
    つのインブチレン源と、ホルムアルデヒド源を酸性触媒
    および水の存在下に連続的に液相反応してイソプレンを
    製造するに際し、インブチレン源とホルムアルデヒド源
    、水及び水溶性酸性触媒を、陽イオン交換樹脂触媒を充
    填した低温反応帯域に供給してインプレン前駆体を合成
    したのち、該?jF域からの導出液を高温反応帯域に供
    給してイソプレン前駆体をイソプレンに分解することを
    特徴とするイソプレンの製造法。
JP57132880A 1982-07-29 1982-07-29 イソプレンの製造法 Pending JPS5925337A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6229034A (ja) * 1985-07-31 1987-02-07 Toshiba Corp 黒色被膜を有する電子管部品の製造方法
WO2013025122A1 (ru) * 2011-08-17 2013-02-21 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно- Производственное Объединение Еврохим" Установка жидкофазного синтеза изопрена из изобутилена и формальдегида
CN108358738A (zh) * 2018-02-12 2018-08-03 濮阳林氏化学新材料股份有限公司 一种异戊二烯的制备方法

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