説明

シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの製造方法

シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの製造方法であって、(a)シクロヘキシルハイドロパーオキサイドをさらに含む有機溶液中に存在する酸および/または二酸化炭素を、その有機溶液を第1の塩基水溶液と混合することによって中和して、第1の水相および第1の有機相を含む第1の混合物を生成する工程、(b)第1の水相を第1の有機相から分離する工程、(c)第1の水相を排出する工程、(d)前記第1の有機相を第2の塩基水溶液と混合することによって、前記第1の有機相中に存在するシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを分解して、第2の水相と、シクロヘキサノンおよびクロヘキサノールを含む第2の有機相とを含む、第2の混合物を生成する工程、(e)第2の水相を第2の有機相から分離する工程、(f)分離された前記第2の水相の少なくとも一部を前記中和工程(a)へ供給する工程を含む方法において、25℃で測定される第1の水相のpHが8.5より大きくなるように、第1の水相の一部を分解工程に供給する工程をさらに含む方法。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
本発明は、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの製造方法であって、
(a)シクロヘキシルハイドロパーオキサイドをさらに含む有機溶液中に存在する酸および/または二酸化炭素を、その有機溶液を第1の塩基水溶液と混合することによって中和して、第1の水相および第1の有機相を含む第1の混合物を生成する工程、
(b)第1の水相を第1の有機相から分離する工程、
(c)第1の水相を排出する工程、
(d)前記第1の有機相を第2の塩基水溶液と混合することによって、前記第1の有機相中に存在するシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを分解して、第2の水相と、シクロヘキサノンおよびクロヘキサノールを含む第2の有機相とを含む、第2の混合物を生成する工程、
(e)第2の水相を第2の有機相から分離する工程、
(f)分離された前記第2の水相の少なくとも一部を前記中和工程(a)へ供給する工程
を含む方法を提供する。
【0002】
このような方法は、例えば、EP−A−4105号明細書に記載されている。EP−A−4105号明細書に記載されている方法では、シクロヘキサンの酸化によって得られた、シクロヘキシルハイドロパーオキサイド、酸および二酸化炭素を含む混合物を中和に供し、塩基水溶液の添加によって、そのような酸化混合物中の酸および二酸化炭素を中和して、水相および有機相を含む混合物を得る。中和後、水相を分離し、得られた有機溶液を分解に供し、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドをシクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールに分解する。EP−A−4105号明細書には、分解反応の完結後、得られた水層を分離することができ、得られた有機溶液から蒸留により、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを分離することができることが記載されている。
【0003】
分解反応の完結後に得られる混合物から水相を分離することが困難であることがわかった。また、意外なことに、EP−A−4105号明細書に記載された方法では、分解で得られた有機溶液を蒸留する蒸留塔内で、ファウリングおよび/または副生物の生成が起きることもわかった。これは、分解反応完結後に得られた混合物からの水相の分離が遅いかまたは不完全であることに起因することがわかった。
【0004】
したがって、分解後に得られる混合物の分離を改善することが本発明の目的である。
【0005】
この目的は、25℃で測定される第1の水相のpHが8.5より大きくなるように、第1の水相の一部を前記分解工程に供給することによって達成される。
【0006】
意外なことに、第1の水相のpHが、第2の有機相からの第2の水相の分離効率に多大な影響を及ぼすことがわかった。しかしながら、分解のpHに影響を及ぼさずに第1の水相のpHをコントロールすることは困難である。これは、第1の水相のpHは、一方では分解のpHによって、他方では中和工程へ供給される有機溶液中の酸および/または二酸化炭素の濃度によって主に決まってくるからである。例えば、第1の水相のpHのコントロールは、中和工程へのアルカリの供給により行うことができる。しかしながら、中和工程へアルカリを供給することは、その結果、塩基の消費の増大、および/または、第2の水相のpHの所望のpHとの相違が起こり得ることから、不利である。意外なことに、今、第1の水相の一部を前記分解工程へ供給することによって、第1の水相のpHを容易にコントロールできることがわかった。
【0007】
したがって、本発明は、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの製造方法であって、
(a)シクロヘキシルハイドロパーオキサイドをさらに含む有機溶液を第1の塩基水溶液と混合することによって、その有機溶液中に存在する酸および/または二酸化炭素を中和して、第1の水相および第1の有機相を含む第1の混合物を生成する工程、
(b)第1の水相を第1の有機相から分離する工程、
(c)第1の水相を排出する工程、
(d)前記第1の有機相を第2の塩基水溶液と混合することによって、前記第1の有機相中に存在するシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを分解して、第2の水相と、シクロヘキサノンおよびクロヘキサノールを含む第2の有機相とを含む、第2の混合物を生成する工程、
(e)第2の水相を第2の有機相から分離する工程、
(f)分離された前記第2の水相の少なくとも一部を前記中和工程(a)へ供給する工程
を含み、さらに、25℃で測定される第1の水相のpHが8.5より大きくなるように、第1の水相の一部を前記分解工程に供給することを含む方法を提供するものである。
【0008】
第1の水相のpH(25℃で測定)を8.5より大きくすると、分解反応完結後に得られる混合物からの水相の分離が大きく改善され、その結果、第2の有機相中のナトリウム含量が減少することがわかった。第2の有機相中のナトリウム含量が減少すると、第2の有機相を含む残留混合物を蒸留する蒸留塔内での、例えば塩のエントレインメント、および/または、アルドール縮合などによる副生物の生成、によるファウリングが少なくなることがわかった。
【0009】
本発明の方法は、第1の水相のpHが所望の値、すなわち25℃における測定で8.5より大きくなるように、第1の水相の一部を分解工程に供給する工程を含む。本発明の方法は、第1の水相の25℃で測定されるpHが、好ましくは13未満、より好ましくは11未満、よりいっそう好ましくは10.5未満、特に好ましくは9〜10となるように、第1の水相の一部を分解工程に供給する工程を含むことが好ましい。好ましい一実施態様では、第1の水相のpHは、分離された第2の水相の中和工程への供給量によってコントロールする。分離された第2の水相の中和工程への供給量は、25℃における測定で第1の水相のpHが8.5より大きくなるような量とすることが好ましい。分離された第2の水相の中和工程への供給量は、第1の水相の25℃で測定されるpHが13未満となるような量とすることが好ましい。分離された第2の水相の中和工程への供給量は、第1の水相の25℃で測定されるpHが9〜10となるような量とすることがより好ましい。
【0010】
本発明の方法においては、第1の水相の一部を分解工程に供給する。1つの実施態様では、本発明の方法は、第1の有機相から第1の水相を分離する工程、および、分離された第1の有機相と分離された第1の水相の一部とを分解工程に供給する工程を含む。別の実施態様では、本発明の方法は、第1の有機相から第1の水相を分離する工程、分離された第1の有機相と分離された第1の水相の一部とを混合して第2の混合物を得る工程、および、前記第2の混合物を分解工程へ供給する工程を含む。さらに別の実施態様では、本発明の方法は、第1の混合物から第1の水相の一部を分離して、分離された第1の水相、および、第1の有機相と第1の水相の残りの部分とを含む残留混合物を得る工程、並びに、その残留混合物を分解工程へ供給する工程を含む。
【0011】
前記中和工程は、50〜170℃の温度で行うことが好ましい。前記中和工程は、50〜100℃の温度で行うことがより好ましく、50〜80℃がよりいっそう好ましく、55〜70℃がよりいっそう好ましい。
【0012】
前記中和工程で得られる第1の混合物は、中和された酸を含む第1の水相と、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドを含む第1の有機相とを含む。本発明の方法は、第1の有機相から第1の水相を分離する工程をさらに含む。前記分離は、1つ以上の重力沈降槽を使用するデカンテーションなど、適切であればいかなる方法で実施してもよい。
【0013】
本発明の方法は、第1の水相の一部を排出(パージ)する工程をさらに含む。1つの実施態様では、本発明の方法は、第1の有機相から第1の水相を分離する工程、分離された第1の水相の一部を排出する工程、分離された第1の有機相と分離された第1の水相の残りの部分とを分解工程へ供給する工程を含む。別の実施態様では、本発明の方法は、第1の有機相から第1の水相を分離する工程、分離された第1の水相の一部を排出する工程、分離された第1の有機相を分離された第1の水相の残りの部分と混合して第2の混合物を得る工程、および、前記第2の混合物を分解工程へ供給する工程を含む。さらに別の実施態様では、本発明の方法は、第1の混合物から第1の水相の一部を分離して、分離された第1の水相、および、第1の有機相と第1の水相の残りの部分とを含む残留混合物を得る工程、分離された第1の水相を排出する工程、並びに、その残留混合物を分解工程へ供給する工程を含む。
【0014】
前記分解工程は、60〜170℃の温度で行うことが好ましく、60〜120℃で行うことがより好ましく、60〜110℃で行うことがよりいっそう好ましい。
【0015】
第2の有機相からの第2の水相の分離は、80℃より高い温度で行うことが好ましく、85℃より高い温度で行うことがより好ましく、90℃より高い温度で行うことがよりいっそう好ましい。第2の有機相からの第2の水相の分離を高い温度で行うと、分離の効率が高くなる。第2の有機相からの第2の水相の分離は、最後の分解反応器の出口温度で行うことが好ましい。前記分解工程で得られた第2の混合物は、第2の水相、および、シクロヘキサノンとシクロヘキサノールとを含む第2の有機相を含む。本発明の方法は、第2の有機相から第2の水相を分離する工程をさらに含む。前記分離は、前記分離後に第2の有機相中のナトリウム含量が100ppm未満、より好ましくは50ppm未満、よりいっそう好ましくは10ppm未満(第2の有機相に対して)となるように行うことが好ましい。意外なことに、第1の水相のpHが、分解反応完結後に得られる混合物からの第2の水相の分離に大きく影響することがわかった。前記分離は、デカンテーション、および/または、プレート分離器もしくは静電分離器の使用など、有機相から水相を分離する操作として当業者に知られるいかなる操作によって行ってもよい。好ましい一実施態様では、1つ以上の重力沈降槽とその後のプレート分離器の使用によって、前記分離を行う。
【0016】
本発明の方法においては、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドをさらに含む有機溶液中に存在する、酸および/または二酸化炭素の中和は、有機溶液を第1の塩基水溶液と混合することによって行う。前記混合は、例えば充填塔、フローもしくはラインミキサー、ポンプ、スタティックミキサー、攪拌槽、またはこれらの組み合わせを使用するなど、適切であればいかなる方法で実施してもよい。混合工程は、また、第1の塩基水溶液を有機溶液中へ圧入する工程を含んでいてもよい。
【0017】
本発明の方法では、前記第1の有機相中に存在するシクロヘキシルハイドロパーオキサイドの分解は、前記第1の有機相を第2の塩基水溶液と混合して、第2の水相と、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを含む第2の有機相とを含む第2の混合物を生成することによって行われる。前記混合は、例えば充填塔、フローもしくはラインミキサー、ポンプ、スタティックミキサー、攪拌槽、またはこれらの組み合わせを使用するなど、適切であればいかなる方法で実施してもよい。混合工程は、また、第2の塩基水溶液を残留混合物中へ圧入する工程を含んでいてもよい。好ましい実施態様では、分解は、例えばインラインミキサーまたは直列に接続された複数の連続攪拌槽反応器など、プラグフロー特性を有する反応ゾーンで行われる。
【0018】
前記分解は、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドのシクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールへの分解を触媒する水溶性金属塩触媒、例えばコバルト、クロム、ニッケル、鉄、マンガンおよび銅などの遷移金属塩の存在下に行うことが好ましい。分解は、遷移金属塩としてコバルトおよび/またはクロムの塩、例えば硫酸塩または硝酸塩を用いて行うことが好ましい。水溶性金属塩の濃度は、広い範囲、例えば0.1〜100ppmの濃度(水相の重量に対し、金属として計算された値)で変化させることができる。1〜10ppmの濃度を適用することが好ましい。
【0019】
第1および第2の塩基水溶液とは、溶解した塩基を含む水溶液をいう。塩基は、アルカリ土類金属の水酸化物および/またはアルカリ土類金属の1種以上の塩、あるいは、アルカリ金属の水酸化物および/またはアルカリ金属の1種以上の塩が好ましい。したがって、第1および第2の塩基水溶液は、アルカリ土類金属の水酸化物および/またはアルカリ土類金属の1種以上の塩を含む水溶液であるか、あるいは、アルカリ金属の水酸化物および/またはアルカリ金属の1種以上の塩を含む水溶液であることが好ましい。より好ましくは、第1および第2塩基水溶液は、アルカリ金属の水酸化物および/またはアルカリ金属の1種以上の塩を含む水溶液である。適したアルカリ(土類)金属塩は、アルカリ(土類)金属のリン酸塩、アルカリ(土類)金属の炭酸塩およびアルカリ(土類)金属の重炭酸塩である。好ましいアルカリ(土類)金属塩は、アルカリ(土類)金属の炭酸塩およびアルカリ(土類)金属の重炭酸塩である。好ましいアルカリ土類金属はマグネシウムである。アルカリ金属は、カリウムまたはナトリウムが好ましく、ナトリウムがより好ましい。
【0020】
第1の塩基水溶液は、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の重炭酸塩およびアルカリ金属のカルボン酸塩を含む水溶液であることが好ましい。第1の塩基水溶液は、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムおよびカルボン酸のナトリウム塩を含む水溶液であることがより好ましい。第1の水相の酸塩、重炭酸塩および炭酸塩の合計量は、40重量%以下、20重量%以上(第1の水相に対して)であることが好ましい。
【0021】
第2の塩基水溶液は、アルカリ金属の水酸化物、好ましくは水酸化ナトリウムを含む水溶液であることが好ましい。第2の塩基水溶液は、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩およびアルカリ金属のカルボン酸塩を含む水溶液であることがより好ましい。第2の水相の酸塩および炭酸塩の合計量は、40重量%以下、20重量%以上(第2の水相に対して)であることが好ましい。
【0022】
第2の水相のpHは、効率的なシクロヘキシルハイドロパーオキサイドの分解のためには、25℃における測定で13より大きいことが好ましい。
【0023】
第2の有機相に対する第2の水相の体積比は、0.01より大きいことが好ましく、0.02より大きいことがより好ましく、0.05より大きいことがより好ましく、0.1より大きいことがよりいっそう好ましい。第2の有機相に対する第2の水相の体積比を増大させると、分解反応速度が増大する。第2の有機相に対する第2の水相の体積比には、特定の上限はない。第2の有機相に対する第2の水相の体積比を1より大きくしてもよいが、特に有利な点はない。したがって、第2の有機相に対する第2の水相の体積比は、好ましくは1未満であり、より好ましくは0.6未満である。好ましい一実施態様では、第2の有機相に対する第2の水相の体積比が所望の値となるような量の第2の塩基水溶液を第2の有機相に混合する。
【0024】
本発明の方法は、分離された前記第2の水相の少なくとも一部を前記中和工程(a)に供給することを含む。好ましい一実施態様では、本方法は、分離された前記第2の水相の一部を前記分解工程(d)に供給する工程をさらに含む。より好ましい一実施態様では、本方法は、前記第2の有機相から第2の水相を分離する工程の後、分離された前記第2の水相を2つの部分に分け、分離された前記第2の水相の一方(A部)を中和工程に供給し、かつ、分離された前記第2の水相の他方(B部)を分解工程に供給する工程を含む。第1の塩基水溶液が、分離された前記第2の水相のA部であり、第2の塩基水溶液の一部が、分離された前記第2の水相のB部であり、第2の塩基水溶液の残りの部分が、アルカリ金属水酸化物の水溶液であることが好ましい。好ましい一実施態様では、第2塩基水溶液は、アルカリ金属水酸化物の水溶液と分離された前記第2の水相のB部との混合物である。分解工程へ供給するアルカリ金属水酸化物の水溶液の量は、最後の分解反応器における第2の水相のpHが所望の値となるような量とすることが好ましい。第2の水相のpHは25℃における測定で13より大きいことが好ましい。本発明の方法は、第1の水相の一部を排出する工程(パージ)を含む。第1の水相は、本発明のプロセス中に水が蓄積するのを回避することができるだけの量を排出することが好ましい。前記好ましい実施態様では、本発明の方法は、第1の水相の残りの部分を分解工程へ供給する工程を含む。分解工程へ供給する第1の水相の量は、第1の水相のpHが25℃における測定で8.5より大きくかつ13未満となるような量であることが好ましく、9より大きくかつ11未満となるような量であることがより好ましく、9〜10となるような量であることがよりいっそう好ましい。前記好ましい実施態様では、中和工程へ供給する分離された第2の水相の量は、第1の水相のpHが所望の値となり、同時にプロセス中に水の蓄積が回避されるような量である。前記好ましい実施態様では、分解工程へ供給する分離された第2の水相の量は、第2の有機相に対する第2の水相の体積比が所望の値となるような量であることが好ましい。第2の有機相に対する第2の水相の体積比は、0.01より大きいことが好ましく、1未満であることが好ましい。意外なことに、この好ましい実施態様では、第1の水相の一部を分解工程へ供給すると、所望のpHで中和および分解操作を容易に行うことが可能となり、その結果、分解工程の後に得られる混合物が効果的に分離され、同時にシクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールへの分解の選択率が高くなり、かつ、塩基の消費が減少することがわかった。
【0025】
本発明により中和される酸および/または二酸化炭素、並びに、本発明により分解されるシクロヘキシルハイドロパーオキサイドは、例えば、0.1〜20重量%のシクロヘキシルハイドロパーオキサイドおよび0.1〜3重量%の酸を含む(有機溶液に対して)有機溶液など、酸およびシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを含むものであればいかなる有機溶液中に存在していてもよい。
【0026】
前記中和工程へ供給される、有機溶液中に存在するシクロヘキシルハイドロパーオキサイドと、酸および/または二酸化炭素は、種々の公知の方法で得ることができる。
【0027】
シクロヘキシルハイドロパーオキサイドおよび酸の製造は、例えば、生成されたシクロヘキシルハイドロパーオキサイドの分解を促進する物質の存在下または非存在下に、酸素含有ガスによりシクロヘキサンを酸化して、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、シクロヘキシルハイドロパーオキサイド、酸、二酸化炭素、エステル、低沸点化合物および高沸点化合物を含む酸化混合物を得る工程を含む。低沸点化合物とは、沸点がシクロヘキサノンより低く、シクロヘキサンより高い有機化合物を意味する。例えばブタノール、ペンタナル、ヘキサナル、ペンタノールおよびエポキシシクロヘキサンなどが挙げられる。高沸点化合物とは、沸点がシクロヘキサノールより高い有機化合物を意味する。例えば2−シクロヘキシリデンシクロヘキサノン、2−ヘキシリデンシクロヘキサノンおよび2−(シクロヘキセン−1−イル)シクロヘキサノンなどが挙げられる。酸化は、通常、液相で行われる。酸素含有ガスとしては、例えば純酸素、富酸素もしくは貧酸素の空気、または窒素もしくは他の不活性ガスと混合した酸素などが使用される。適した酸化温度は、120〜200℃である。140〜190℃の酸化温度を使用することが好ましい。酸化反応は、通常、5分〜24時間行われる。圧力は、通常、0.3〜5MPa、好ましくは0.4〜2.5MPaである。
【0028】
本発明により分解されるべきシクロヘキシルハイドロパーオキサイドは、遷移金属化合物のような、生成されたシクロヘキシルハイドロパーオキサイドの分解を促進する物質の非存在下に、酸素含有ガスによりシクロヘキサンを酸化することによって得ることが好ましい(以下、シクロヘキサン無触媒酸化という)。シクロヘキサン無触媒酸化は、シクロヘキサン触媒酸化より、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドの収率がより高いことから、好ましい。一般に、そのようなシクロヘキサン無職媒酸化で得られる混合物中には、少なくともシクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの重量パーセントと同程度の重量パーセントのシクロヘキシルハイドロパーオキサイドが含まれる。そのようなシクロヘキサン無触媒酸化で得られる反応混合物中のシクロヘキシルハイドロパーオキサイドの量が、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの量の少なくとも2倍となることもしばしばである。シクロヘキサン無触媒酸化とは対照的に、触媒酸化(通常、コバルト化合物および/またはクロム化合物が使用される)では、シクロヘキサノールおよびシクロヘキサノンが主な生成物であり、他に、比較的少量のシクロヘキシルハイドロパーオキサイドが含まれるが、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドの大部分は酸化の過程でシクロヘキサノールに既に分解されている。触媒酸化では、シクロヘキサノール+シクロヘキサノンの重量パーセントに対して、50%未満のシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを含有する混合物が得られる。この値は、シクロヘキサノール+シクロヘキサノンの重量パーセントと比較して、40%未満のパーオキサイドの量になることもしばしばである。それにもかかわらず、本発明の方法は、触媒酸化で得られるシクロヘキシルハイドロパーオキサイドの分解に対してもまた有利に適用することができる。
【0029】
場合により、酸素含有ガスによるシクロヘキサンの酸化により得られた混合物中に存在する酸および/または二酸化炭素を、前記中和工程に供する前に、酸素含有ガスによるシクロヘキサンの酸化により得られた混合物を、シクロヘキサンの全て、または、好ましくは一部を、好ましくはフラッシングまたは蒸留により分離することによって、濃縮することができる。
【0030】
本方法は、前記中和工程の前に、有機溶液中に存在する混在および/または溶解しているガスを脱ガスする工程をさらに含むことが好ましい。
【0031】
酸および/または二酸化炭素とシクロヘキシルハイドロパーオキサイドとを含む有機溶液がシクロヘキサンの酸化により得られたものである場合には、有機溶液はまた、通常、例えば(1)シクロヘキサンおよび/または(2)シクロヘキサノンおよび/または(3)シクロヘキサノールなどの他の化合物を含む。有機溶液中のシクロヘキシルハイドロパーオキサイドおよび酸の濃度は、重要ではない。シクロヘキシルハイドロパーオキサイドおよび酸は、例えば、0.1〜20重量%のシクロヘキシルハイドロパーオキサイドおよび0.1〜3重量%を含む(有機溶液に対して)有機溶液中に存在していてもよい。有機溶液中のシクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの合計濃度は、重要ではなく、例えば、0〜20重量%(全有機溶液に対して)である。
【0032】
本発明の方法は、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを得るために、水洗浄後に必要ならば、第2の有機相を蒸留する工程をさらに含むことが好ましい。
【0033】
好ましい一実施態様では、本発明は、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの製造方法であって、
(1)シクロヘキサンを酸素含有ガスにより酸化して、シクロヘキシルハイドロパーオキサイド、シクロヘキサン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、酸、二酸化炭素、エステル、低沸点化合物および高沸点化合物を含む有機溶液を得る工程、
(2)場合により、前記有機溶液からシクロヘキサンを分離する工程、
(3)有機溶液を第1の塩基水溶液と混合することによって、酸化工程で生成された酸および二酸化炭素を中和して、第1の水相と第1の有機相とを含む第1の混合物を生成する工程、
(4)第1の有機相から第1の水相を分離する工程、
(5)第1の水相を排出する工程
(6)前記第1の有機相を第2の塩基水溶液と混合することによって、前記第1の有機相中に存在するシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを分解して、第2の水相と、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを含む第2の有機相とを含む第2の混合物を生成する工程、
(7)第2の有機相から第2の水相を分離する工程、
(8)第2の有機相を蒸留して、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを得る工程
を含む方法を提供する。
【0034】
この好ましい実施態様では、第2の有機相を蒸留して、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを得る工程が、次の工程:第2の有機相からシクロヘキサンを分離する工程(7.a)、第2の有機相から低沸点化合物を分離する工程(7.b)、第2の有機相からシクロヘキサノンを分離する工程(7.c)、および、第2の有機相からシクロヘキサノールを分離する工程(7.d)を含むことが好ましい。(7.a)、(7.b)、(7.c)および/または(7.d)の間に、他の精製工程および/または回収工程を行ってもよい。
【0035】
この好ましい実施態様では、第2の有機相を蒸留して、シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを得る工程が、蒸留により第2の有機相からシクロヘキサンを分離して、シクロヘキサンを含む留出液と、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、低沸点化合物および高沸点化合物を含む第1の缶出液を得る工程、
蒸留により第1の缶出液から低沸点化合物を分離して、低沸点化合物を含む留出液と、シクロヘキサノン、シクロヘキサノールおよび高沸点化合物を含む第2の缶出液を得る工程、および
蒸留により第2の缶出液からシクロヘキサノンを分離して、シクロヘキサノンを含む留出液と、シクロヘキサノールおよび高沸点化合物を含む第3の缶出液を得る工程、並びに、
蒸留により第3の缶出液からシクロヘキサノールを分離して、シクロヘキサノールを含む留出液と、高沸点化合物を含む缶出液を得る工程、
を含むことがより好ましい。シクロヘキサノールは、その後、脱水素反応に供してもよい。上記蒸留工程の間に、他の精製工程および/または回収工程を行ってもよい。
【0036】
実施態様の説明
図1を参照すると、Iaは中和反応器を示す。ライン1は、酸、二酸化炭素およびシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを含む有機溶液を示す。ライン2は第1の塩基水溶液を示し、分離器(分解工程で得られた混合物の分離工程に2基以上の分離器を含む場合には、最後の分離器)で得られた第2の水相(ライン6)の一部(A部)である。有機溶液は、中和反応器Iaに供給される前に、第1の塩基水溶液と予め混合される。中和後、第1の水相および第1の有機相を含む第1の混合物は、液/液分離器Ibに供給され、第1の水相と第1の有機相が分離される。分離された第1の水相の一部は、ライン3を通して排出される。第1の有機相と第1の水相の残部を含む残留混合物(ライン4)は、分解反応器IIa(一連の分解反応器で分解が行われる場合には、最初の分解反応器)に供給される前に、第2の塩基水溶液(ライン5)と予め混合される。第2の塩基水溶液は、分離器(分解工程で得られた混合物の分離工程に2基以上の分離器を含む場合には、最後の分離器)で得られた第2の水相(ライン6)の一部(B部)(ライン9)と、アルカリ金属水酸化物、好ましくは水酸化カナトリウムの水溶液(ライン10)と混合することによって得られる。水溶性遷移金属塩触媒の水溶液は、ライン11を通して分解反応器IIaに供給される。一連の分解反応器で分解が行われる場合には、上記流れは最初の分解反応器に供給される。分解後、第2の水相および第2の有機相を含む第2の混合物は、液/液分離器IIb(分解工程で得られた混合物の分離工程に2基以上の分離器を含む場合には、最初の分離器)に供給され、第2の水相(ライン6)が第2の有機相(ライン7)から分離される。第2の有機相(ライン7)は、場合により、水で洗浄後、蒸留してシクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを得る。
【0037】
本発明を、以下の実施例により説明するが、これらに限定されるものではない。
【0038】
実施例1
シクロヘキサンの無触媒酸化で得られた酸化混合物(図1のライン1)は、シクロヘキサン、3.2重量%のシクロヘキシルハイドロパーオキサイド、0.5重量%のシクロヘキサノール、0.3重量%のシクロヘキサノンおよび副生物からなるものであった。この混合物は、他の副生物とともに、0.02重量%のCOおよび0.4重量%の混合有機酸(C1〜C6の範囲の1価および2価の酸)も含有していた。酸化混合物を60℃に冷却した。冷却した酸化混合物を、十分に攪拌した中和反応器(図1のIa)に供給する前に、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドの分解反応器の後のプレート分離器から得られた塩基水溶液(図1のライン2)と予め混合した。塩基水溶液(ライン2)は、4.1重量%のNaCO、1.4重量%のNaOH、および、14.6重量%のC1〜C6の範囲の1価の酸と2価の酸のカルボン酸ナトリウム塩の混合物を含有していた。水溶液および有機溶液を、中和反応器(Ia)中で十分に混合し、微細な有機−水性エマルジョンを得た。このエマルジョン中の水相含量は3.8体積%であった。この反応器の出口で、COおよび有機酸は定量的に中和されていた。中和反応器の出口温度は65℃であった。この反応器の後、エマルジョンを重力沈降槽(図1のIb)へ供給し、エマルジョンから水相を分離した。得られた水相は、0.3重量%のNaCO、3.6重量%のNaHCOおよび21.5重量%のC1〜C6の範囲の1価の酸と2価の酸のカルボン酸ナトリウム塩の混合物を含有していた(NaOHは含まれていなかった)。流れ2の量は、重力沈降槽から流出する水相のpHが9.1となるように選択した。中和および分解工程における水相の全余剰分は、本方法ではこの時点で完全にパージされるので(パージ流れ3)、このpHは、そのパージ流れを、この流れの35%が、分離された有機相と共に最初の分解反応器に送られるように(流れ4)、調節することによってのみ得られる。したがって、パージされる水相(図1のライン3)の量は、重力沈降槽を出る水相の65%であった。したがって、重力沈降槽を出る水相の35%が、分離された有機相と一体となった(図1のライン4)。得られた混合物(ライン4)を、十分に攪拌した最初の分解反応器IIaに供給する前に、塩基水溶液(ライン5)と予め混合した。塩基水溶液(ライン5)は、シクロヘキシルハイドロパーオキサイド分解反応器の後のプレート分離器から得られた塩基水溶液(図1ライン6)の一部(ライン9)とNaOH水溶液(ライン10)とを混合することによって得た。中和および分解工程で消費された塩基を補充するために、追加のNaOH水溶液(ライン10)を流れ9に供給した。NaOHの供給量は、最後の分解反応器の出口で、水相中のNaOH濃度が0.4モル/リットルとなるような量とした。また、少量の硫酸コバルトの水溶液(図1のライン11)を、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドのシクロヘキサノールおよびシクロヘキサノンへの分解触媒として、最初の分解反応器に添加した。分解反応器群中に存在する水相中のコバルト濃度は、約5ppmであった。最後の分解反応器の後では、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドの転化は完了していた。断熱的な温度上昇のために、最後の分解反応器の出口の温度は95℃であった。この反応器の出口で得られたエマルジョンを、プレート分離器の前に設置された2基の連続した重力沈降槽(図1のIIb)で沈降させた。L/L分離後に得られた有機相(図1のライン7)のナトリウム含量は5ppm未満であり、水相が効率的に除去されたことを示した。分離された有機相は、主としてシクロヘキサンを含み、さらに1.7重量%のシクロヘキサノンおよび1.7重量%のシクロヘキサノールを含んでいた。これは、シクロヘキシルハイドロパーオキサイドの分解反応選択率91.5%に対応する。分解反応器の後のL/L分離器からの水相の大部分を、最初の分解反応器(図1のライン9)にリサイクルさせた。分解反応器が約15体積%の水相を含有するように、この流れの大きさを制御した。分解反応器の後のL/L分離器からの水相の僅かの部分を、中和反応器への供給流れに供給した(図1のライン8)。この実験では、NaOHの全消費量は、生成されたシクロヘキサノン+シクロヘキサノール1トン当たり96kgであった。
【0039】
比較実験
流れ2の量を、重力沈降槽Ibを出る分離された水相が完全にパージされる(流れ3)ように選択したことを除いて、実施例1を繰り返した。したがって、重力沈降槽Ibを出る分離された水相は分解反応器IIaに供給しなかった。この実験では、水相と有機相の分離は非常に困難であり、下流の操作に好ましくない影響が生じた(リボイラーでのファウリングおよび収量損失)。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の方法の好ましい一実施態様を示す。
【符号の説明】
【0041】
この図において、符号は次の意味を有する。
1 有機溶液
2 第1の塩基水溶液
3 第1の水相
4 第1の有機相および第1の水相
5 第2の塩基水溶液
6 第2の水相
7 第2の有機相
8 A部
9 B部
10 アルカリ金属水酸化物の水溶液
11 水溶性遷移金属塩触媒の水溶液
Ia 中和反応器
Ib 液/液分離器
IIa 分解反応器
IIb 液/液分離器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
シクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールの製造方法であって、
(a)シクロヘキシルハイドロパーオキサイドをさらに含む有機溶液中に存在する酸および/または二酸化炭素を、その有機溶液を第1の塩基水溶液と混合することによって中和して、第1の水相および第1の有機相を含む第1の混合物を生成する工程、
(b)第1の水相を第1の有機相から分離する工程、
(c)第1の水相を排出する工程、
(d)前記第1の有機相を第2の塩基水溶液と混合することによって、前記第1の有機相中に存在するシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを分解して、第2の水相と、シクロヘキサノンおよびクロヘキサノールを含む第2の有機相とを含む、第2の混合物を生成する工程、
(e)第2の水相を第2の有機相から分離する工程、
(f)分離された前記第2の水相の少なくとも一部を前記中和工程(a)へ供給する工程を含む方法において、
25℃で測定される第1の水相のpHが8.5より大きくなるように、第1の水相の一部を分解工程に供給する工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
本発明の方法が、25℃で測定される第1の水相のpHが13未満となるように、第1の水相の一部を分解工程に供給する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
本発明の方法が、25℃で測定される第1の水相のpHが9〜10となるように、第1の水相の一部を分解工程に供給する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
分離された第2の水相の中和工程への供給量が、25℃で測定される第1の水相のpHが8.5より大きくなるような量であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項5】
分離された第2の水相の中和工程への供給量が、25℃で測定される第1の水相のpHが13未満となるような量であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項6】
分離された第2の水相の中和工程への供給量が、25℃で測定される第1の水相のpHが9〜10となるような量であることを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項7】
25℃で測定される第2の水相のpHが13より大きいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
本方法が、分離された前記第2の水相の一部を前記分解工程(d)に供給する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
本方法が、分離された前記第2の水相を2つの部分に分け、分離された前記第2の水相の一方(A部)を中和工程(a)に供給し、かつ、分離された前記第2の水相の他方(B部)を分解工程(d)に供給する工程を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
第1の塩基水溶液が、分離された前記第2の水相のA部であり、第2の塩基水溶液の一部が、分離された前記第2の水相のB部であり、かつ、第2の塩基水溶液の他の一部が、アルカリ金属水酸化物の水溶液であることを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項11】
アルカリ金属水酸化物の水溶液の量が、25℃で測定される第2の水相のpHが13より大きくなるような量であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項12】
分離された第2の水相の分解工程への供給量が、有機相に対する第2の水相の体積比が0.01より大きく、かつ、1未満となるような量であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
本方法が、第2の有機相を蒸留してシクロヘキサノンおよびシクロヘキサノールを得る工程をさらに含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。

【図1】
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【公表番号】特表2008−528528(P2008−528528A)
【公表日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−552558(P2007−552558)
【出願日】平成18年1月17日(2006.1.17)
【国際出願番号】PCT/EP2006/000521
【国際公開番号】WO2006/079485
【国際公開日】平成18年8月3日(2006.8.3)
【出願人】(503220392)ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. (873)
【Fターム(参考)】