JPS6144849B2 - - Google Patents

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JPS6144849B2
JPS6144849B2 JP5790880A JP5790880A JPS6144849B2 JP S6144849 B2 JPS6144849 B2 JP S6144849B2 JP 5790880 A JP5790880 A JP 5790880A JP 5790880 A JP5790880 A JP 5790880A JP S6144849 B2 JPS6144849 B2 JP S6144849B2
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JP
Japan
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catalyst
reaction
isobutylene
sulfonic acid
methanol
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JP5790880A
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English (en)
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JPS56154423A (en
Inventor
Kyotaka Koyama
Keiichi Kihara
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Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Soda Manufacturing Co Ltd filed Critical Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Priority to GB8113051A priority patent/GB2075019B/en
Priority to FR8108588A priority patent/FR2481694A1/fr
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01Preparation of ethers
    • C07C41/05Preparation of ethers by addition of compounds to unsaturated compounds
    • C07C41/06Preparation of ethers by addition of compounds to unsaturated compounds by addition of organic compounds only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メチル−ターシヤリーブチルエーテ
ル(以下、MTBEと略示する)の製造方法に関
するものであり、更に詳しくは触媒を用いてイソ
ブチレン又はイソブチレン含有炭化水素とメタノ
ールを反応させてMTBEを製造する方法に関す
るものである。
MTBEは、ガソリンのオクタン価向上剤とし
て極めて有用な化合物であり、イソブチレンとメ
タノールから触媒を用いてこれを製造することが
知られている。その際の触媒としては、例えば、
(1)硫酸等の鉱酸又は芳香族スルホン酸(米国特許
第2720547号)、(2)金属硫酸塩(特公昭52−
12168)、(3)シリカ−りんモリブデン酸塩(米国特
許第3135807号)、(4)ヘテロポリ酸(特開昭54−
14909)、(5)強酸型イオン交換樹脂(特開昭51−
6912、同52−62206、同53−50113等)が知られて
いる。
しかしながら、これら触媒は工業的触媒として
みた場合、次のような問題点を有しており、必ず
しも満足すべきものではなかつた。
即ち、(1)は反応混合液からの触媒の分離が簡単
でなく、又、廃酸の問題がある。(2)は高温で触媒
が分解しやすい。(3)はオレフインの重合が起こり
やすい。(4)は活性が高くない。(5)において従来好
適なものとして使用されていたものは、スチレン
とジビニルベンゼンなどの多飽和化合物を共重合
させて得られる樹脂をスルホン化したもの、又は
フエノールスルホン酸をホルムアルデヒドで縮合
した樹脂等のゲル状又は巨大多孔質状のものであ
る。
ところが、MTBE生成反応が18.6Kcal/mol
(400゜K)の発熱を伴う反応であるため、これら
の樹脂を温度コントロールの困難な固定床式で用
いると熱による樹脂の分解、酸の溶出等による劣
化が著しい。一方、温度コントロールの容易な流
動床反応では、摩耗等による樹脂からの酸の溶出
およびその劣化が起こり易い。このような場合、
溶出した酸は生成したMTBEを分解するので、
特開昭53−65809に開示されているように、精製
工程中で酸を除くための特別の工程を設ける等の
配慮が必要である。
本発明者らは、従来の発明に伴ないがちであつ
たこれら問題点を解決することを目的とし、鋭意
検討を重ねた結果、本発明を完成させるに至つた
ものである。
即ち、本発明はイソブチレン又はイソブチレン
含有炭化水素とメタノールを触媒の存在下で反応
させてMTBEを製造するにあたり、触媒として
スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重合
体を用いることを特徴とするMTBEの製造法を
提供するものである。
本発明において触媒として使用するスルホン酸
基を有するパーフルオロカーボン重合体として
は、スルホン酸基を有するフツ化ビニル化合物と
他のビニル系モノマーとの共重合物やこれらの共
重合物をジビニルベンゼンや含フツ素多不飽和化
合物等の架橋剤により架橋したものなどが使用さ
れる。このような触媒としては、例えば、
Dupont社から市販されている(Nafion、商標)
ようなスルホニルフルオライドビニルエーテルと
テトラフルオロエチレンとの共重合体、例えば、
一般式 で表され、その式中のmが5ないし13.5、zが整
数(特に1ないし3の)で、重合度を表すnが数
百ないし数千で典型的には約1000である様な重合
体である。この様な重合体は、テトラフルオロエ
チレンと相当するパーフルオロスルフオニルエト
キシ ビニルエーテルを所望のm値となる様に共
重合させ、必要に応じてスルフオニルフロリド型
のペンダント鎖末端を加水分解してスルフオン酸
型とすることによつて調製することができる。
クロロアルカリ電解において陽極液と陰極液を
物理的に遮断し、かつ陽極液から陰極液へナトリ
ウムイオンを透過させるために膜の形で慣用され
るパーフルオロカーボンイオン交換体のうちスル
フオン酸基を持つ陽イオン交換体もまたこの発明
で用いることができる。
触媒は酸型の状態でのみ活性を有するので塩型
である場合には、塩酸や硝酸等の鉱酸と処理して
酸型に変換したのち乾燥したものを使用する。触
媒のイオン交換容量としては反応に対して適度の
活性を持たせる見地から約0.3mg当量/g乾燥触
媒以上あることが望ましく、又、副反応を避ける
見地から約2.0mg当量/g乾燥触媒以下であるこ
とが望ましい。更に好ましくは約0.5ないし約1.5
mg当量/g乾燥触媒の範囲である。
反応に供される触媒の量は同様の見地から原料
アルコール1重量部に対して約0.001ないし約20
重量部の範囲内であることが好ましく、更に好ま
しくは約0.01重量部ないし約10重量部の範囲内で
ある。触媒を使用するに際しての形状としては、
粉末状、顆粒状、ペレツト状(もしくは膜状)の
いずれでもよい。
スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重
合体は、いわゆる、超強酸型であり、本発明の一
方の原料であるイソブチレンのオリゴメリゼーシ
ヨンの良い触媒であるとされている(米国特許第
4065512号)ので、本発明で用いたとき好ましく
ない副反応を起こす懸念があつたが、本発明の条
件下で用いる限り、そのような副反応は実際上全
く問題とならないことを確認した。ただし、本発
明の触媒を膜の形で用いるときは、イソブチレン
のオリゴメリゼーシヨンを防止するため、高温長
時間の反応は避けるのが望ましい。
本発明の一方の原料であるイソブチレンは純度
の高いイソブチレンばかりでなく、イソブチレン
を含む混合物であつてもよい。混合物としてはイ
ソブチレンの他に、1−ブテン、2−ブテン、ブ
タジエン、n−ブタン、イソブタン等の炭素数4
の炭化水素、又はその他の炭化水素を含んでいて
も差し支えない。他方の原料であるメタノール
は、工業的に製造されるものをそのまま使用して
よい。イソブチレンとメタノールのモル比は特に
限定はないが、通常、イソブチレン1に対してメ
タノール約0.1ないし約10程度を用いる。反応は
通常無溶媒で容易に行なうことができるが、必要
に応じて溶媒中で行なつてよい。
反応温度は通常0ないし200℃の間であるが、
低温では反応速度が遅く、高温では好ましくない
副反応を起こす恐れがあることなどから、好まし
くは約30ないし約150℃、より好ましくは約50な
いし約120℃の範囲内である。
反応圧力は常圧ないし反応温度における反応混
合液の蒸気圧のもとで行なうことができる。しか
しながら、平衡論的にはある程度の圧力があつた
方が好ましく、一般的には常圧ないし約100気
圧、好ましくは約2ないし約80気圧、より好まし
くは約3ないし約50気圧の範囲である。
反応混合液の蒸気圧が目的の反応圧力に満たな
い場合には、反応に関与しない気体を反応容器中
に封入することにより所定の圧力にすることがで
きる。このような気体としては、例えば、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性気体、窒素、空気等を使
用できる。
本発明において触媒として使用するスルホン酸
基を有するパーフルオロカーボン重合体は、耐摩
耗性において極めて優れた性質を有しているの
で、本発明の反応は反応混合液に触媒を懸濁させ
たいわゆる液相流動床反応によつて特に好適に行
なうことができる。このような反応方法において
は、触媒を反応混合液から容易に分離できるよう
に、触媒を粉末状、顆粒状、粒状又はペレツト状
等の固形状で、粒径約1μm以上、好ましくは粒
径約10μm以上、最も好ましくは粒径約0.01ない
し約5mmの大きさで用いるのがよい。
反応は、撹拌等により触媒を液相中で流動させ
て行なうが、その際の撹拌速度は毎分約10ないし
約2000回転、より好ましくは約20ないし約1000回
転とするか又はそれらに相当する剪断エネルギー
にて行なえば有利に反応を行なうことができ、
又、触媒の劣化もほとんど見られない。
又、本発明において触媒として使用するスルホ
ン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体は、
耐熱性においても極めて優れた性質を有している
ので固定床反応方式においても触媒の劣化を来た
すことなく好適に反応を行なうことができる。
これらの反応方法においては、連続又は回分方
式のいずれでも可能である。しかし、工業的には
連続式反応の方がより有利であることは明らかで
ある。
以上の説明から明らかなように、スルホン酸基
を有するパーフルオロカーボン重合体を触媒とし
て用いれば、イソブチレンもしくはイソブチレン
含有炭化水素とメタノールからMTBEを工業的
に有利に製造できる。
以下に本発明を実施例により更に詳しく説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるもので
はない。
実施例 1 ()式の構造を持ち、そのnが約1000の、ス
ルフオン酸基を有するパーフルオロカーボン重合
体(Nafion 501、商標.Du pont社製)のカリウ
ム塩20gを20%硝酸水溶液中室温で20時間撹拌し
た後、過し、約1の純水で洗浄した。これを
減圧下120℃で5時間乾燥しH型の乾燥触媒を得
た。こうして得た触媒のイオン交換容量は0.74mg
当量/g乾燥触媒で、平均粒子径は約0.5mmであ
つた。この触媒2.5gとメタノール20.08gを電磁
式撹拌器を有する内容積200mlのオートクレーブ
に秤り取つた。これに液化イソブチレン46.05g
を仕込み、設定温度80℃の電気炉中700rpmの撹
拌速度により反応を行なつた。(初期圧力10Kg/
cm2) 反応開始後、反応器中の温度の上昇がみられ、
14分後には最高95℃まで上昇した。その後徐々に
温度は低下し、反応開始45分後に反応器中の温度
は再び80℃まで低下した。(その時の圧力は2.5
Kg/cm2であつた) この時点で容器を冷却して反応を停止し、反応
液についてガスクロマトグラフイー分析を行なつ
たところ、メタノールの反応率82.1%、MTBEへ
の選択率99.7%を得た。又、ジメチルエーテルお
よびイソブチレン重合物は全く検出されなかつ
た。反応後の触媒について中和滴定を行なつたと
ころ、触媒の酸成分は反応前に比べて全く減少し
ていなかつた。
実施例 2 実施例1で調製した触媒の使用量を1.5gと
し、メタノールを20.04g、イソブチレンを44.33
gとした以外は実施例1と同様に反応を行なつ
た。反応は実施例1に比べて若干遅く、温度の上
昇も最高83℃までであつた。反応開始100分後に
反応を停止した(その時の圧力は3Kg/cm2であつ
た)。反応液のガスクロマトグラフイー分析より
メタノールの反応率およびMTBE選択率、73.4%
および99.8%をそれぞれ得た。反応生成物中には
ジメチルエーテルおよびイソブチレンの重合物は
全く検出されなかつた。又、触媒の酸成分の減少
も全く見られなかつた。
比較例 スルホン酸基を有するパーフルオロカーボン重
合体の代りにフツ素を含まないスルホン酸型陽イ
オン交換樹脂(Amberlyst 15、商標)を2.5g用
い、メタノールを20.27g、イソブチレンを46.05
g用いた以外は実施例1と同様に反応を行なつ
た。反応開始後6分で最高温度100℃まで上昇し
た。反応開始45分後に反応を停止し、反応液のガ
スクロマトグラフイー分析を行なつたところ、メ
タノールの反応率およびMTBEの選択率はそれ
ぞれ83.4%および99.7%であつた。触媒の酸成分
を中和滴定で測定したところ、使用前の5.10mg当
量/g乾燥触媒から、反応後には4.93mg当量/g
乾燥触媒に減少していた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 イソブチレン又はイソブチレン含有炭化水素
    とメタノールを触媒の存在下で反応させてメチル
    ターシヤリーブチルエーテルを製造するに当り、
    触媒として、テトラフルオロエチレンとパーフル
    オロスルフオニルエトキシ ビニルエーテルの共
    重合体で、スルフオン酸基を有するパーフルオロ
    カーボン重合体を用いることを特徴とするメチル
    −ターシヤリ−ブチルエーテルの製造方法。 2 スルフオン酸基を有するパーフルオロカーボ
    ン重合体のイオン交換容量が約0.5ないし1.5mg当
    量/g重合体である特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 3 スルフオン酸基を有するパーフルオロカーボ
    ン重合前が一般式 (式中mは5ないし13.5の数、zは1ないし3の
    整数、nは約1000である)で表される重合体であ
    る特許請求の範囲第1項又は第2項記載の製造方
    法。 4 液相中、温度約30ないし150℃、圧力約2な
    いし約0気圧で、粒子径約0.01ないし約5mmの触
    媒を用いて反応を行なう特許請求の範囲第1項な
    いし第3項のいずれかの項記載の製造方法。 5 触媒を液相中に懸濁させて反応を行なう特許
    請求の範囲第4項記載の製造方法。 6 触媒を固定床として用いる特許請求の範囲第
    4項記載の製造方法。
JP5790880A 1980-05-02 1980-05-02 Production of methyl t-butyl ether Granted JPS56154423A (en)

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FR8108588A FR2481694A1 (fr) 1980-05-02 1981-04-29 Procede de production du methyl t-butyl ether a partir d'isobutylene et de methanol

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JPS56154423A JPS56154423A (en) 1981-11-30
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GB (1) GB2075019B (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
GB2075019B (en) 1984-03-28
FR2481694B1 (ja) 1984-11-23
GB2075019A (en) 1981-11-11
JPS56154423A (en) 1981-11-30
FR2481694A1 (fr) 1981-11-06

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