液相水素化によるイソプロパノールの製造方法
本発明は、それぞれの反応段階が水素化反応領域を含む少なくとも２つの水素化反応段階でアセトンをイソプロパノールにし、第１反応段階の反応領域を出る水素化反応生成物が未反応アセトンを含有し、アセトン及びイソプロパノールを含む生成物流が、後続反応段階の反応領域に移動し、前記生成物流は前記後続反応段階の反応領域の入口で６０〜１００℃の温度を有する、液相水素化によるイソプロパノールの製造方法であって、前記反応領域の出口で前記後続反応段階の反応領域を出る生成物流の温度が、前記反応領域の入口で前記反応領域に入る生成物流の温度よりも最大４０℃高く、前記後続反応領域の温度が、１２５℃を超えない製造方法、１，０００wppm未満のアセトンを含むイソプロパノール粗生成物を精製する方法であって、イソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムの蒸留に付し、精製イソプロパノールを得ることを含む方法、ならびにフェノールを製造するための上記水素化方法を利用した統合された方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの水素化反応段階でアセトンをイソプロパノールにする液相水素化によるイソプロパノールの製造方法に関する。更に、本発明は、そのようにして得られたイソプロパノールの、分割壁蒸留カラムを含む分離系列による精製に関する。
【０００２】
加えて、本発明は、副産物として得られたアセトンを本発明の方法により水素化し、クメンを作製する工程に直接再利用するか、又は最初に脱水してプロペンを得て、次にベンゼンと反応させてクメンを製造する、周知のホック法（Hock process）によりフェノールを製造するための統合された方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、大多数の市販されているフェノールは、ホック法により製造されている。一般に、ホック法では、ベンゼンを最初にアルキル化してクメンを製造する。続いて、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシドにし、その後触媒的に開裂してフェノール及びアセトンにし、適切な処理及び精製工程の後、両方の生成物を単離する。
【０００４】
したがって、フェノールを作製するホック法は、必然的にアセトンを対生成物として製造する。
【０００５】
対生成物の形成をもたらす商業的なプロセスは、本質的に、世界市場において１つの製品の需要が他の製品の需要と異なって生じる場合、価格に対して、したがって全体のプロセスの経済性に対して悪影響を与える、販売することが難しい余剰の対生成物が製造されるという欠点を有する。
【０００６】
現在、フェノールの需要は、アセトンの需要よりも高い。
【０００７】
その結果として、アセトンの対生成物形成を回避する多数の試みがなされてきた。
【０００８】
ＥＰ−Ａ−３６１７５５(特許文献１)は、プロペンによりベンゼンをアルキル化してクメンを得る工程、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシドにする工程、クメンヒドロペルオキシドを酸開裂してフェノールとアセトンを製造する工程、アセトンを水素化する工程、イソプロパノールを脱水してプロペンを得る工程、続いてそれをプロペンによりベンゼンをアルキル化する第１工程に供給する工程を含む、フェノールを作製する統合プロセスを開示する。アセトンの水素化工程は、相当量の水の存在下でラネーニッケルを使用する単一管反応器の中で実施される。更に、依然として０．２重量％のアセトンが反応生成物に残っている。多量の水と組み合わせたラネーニッケルの使用は、得られたイソプロパノールの処理が水イソプロパノール共沸混合物の形成によって妨げられるという欠点を有する。
【０００９】
水素化工程により得られたイソプロパノールを、ベンゼンのアルキル化にアルキル化剤として直接使用してクメンを得る同様の方法が、ＥＰ−Ａ−３７１７３８（特許文献２）に記載されている。この文献に記載されているアセトンの水素化も、同様に、水の存在下でラネーニッケルを使用し、それによりアセトン変換は、わずか９９％であり、イソプロパノールの収率は９８．７％である。
【００１０】
ＥＰ−Ａ−３７９３２３（特許文献３）は、潅液充填層式反応器において水の存在下で水素化触媒としてラネーニッケルを使用した、アセトンをイソプロパノールにする水素化を記載する。実施例において、９５〜９９．９％のアセトン変換が得られる。したがって、この方法は、依然として水の存在下での水素化反応という欠点を有する。更に、実験データは、アセトン変換が潅液充填塔式反応装置に選択された流量条件に極めて感受性があり、その結果、水素化の際の僅かな不安定状態でさえも、制御が困難になるアセトン変換をもたらすことを示唆している。
【００１１】
ＥＰ−Ａ−４９８５７３、ＥＰ−Ａ−３７９８０３、ＥＰ−Ａ−４９８５７及びＥＰ−Ａ−３７９８０３（特許文献４〜７）は、イソプロパノールをプロペンにする異なる脱水方法を開示する。
【００１２】
ＵＳ−Ａ−５，１６０，４９７（特許文献８）も同様に、ベンゼンをプロペン及びイソプロパノールと反応させて、非変換ベンゼン、クメン及びポリイソプロピルベンゼンの混合物を得る、フェノールを製造するための統合プロセスを開示する。次にポリイソプロピルベンゼン画分を、脱アルミニウム処理ｙ−ゼオライトと接触させて、クメンを得る。次にクメンをアセトンとフェノールの混合物に変換し、アセトンを水素化してイソプロパノールにして、アルキル化工程に再利用する。この文献の実施例４は、供給流におけるイソプロパノールのアセトンに対するモル比が６．６であり、反応器の入口温度が８０℃であり、反応器の出口温度が１３０℃である、アセトンをイソプロパノールにする水素化を記載する。供給原料は、８５．０９％のイソプロパノール及び１２．７２％のアセトンを含む。
【００１３】
ＷＯ−Ａ−０１／６２６９２（特許文献９）は、ベンゼンをイソプロパノール又はイソプロパノールとプロペンの混合物によりアルキル化してクメンにすること、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシドにすること、クメンヒドロペルオキシドを酸開裂してフェノール及びアセトンを得ること、少なくとも２つの処理段階でのアセトンの水素化によりアセトンを水素化してイソプロパノールを形成することを含む、ベンゼンからフェノールを作製する統合プロセスを記載する。水素化工程は、ＥＰ−Ａ−１０７０６９８（特許文献１０）により詳細に記載されている。この文献の実施例は、第１段階では環状反応器を使用し、第２段階では管型反応器を使用する、２段階水素化方法を記載する。環状反応器の作業条件は、入口温度が７０℃、出口温度が１１５℃、循環比が１対８であり、１２．５重量％のアセトン及び８７．５重量％のイソプロパノールを含有する反応生成物をもたらす。反応混合物は、入口温度７０℃及び出口温度１２６℃の第２段階に供給される。第２反応器を出る反応混合物は、依然として０．５４重量％のアセトンを有する。
【００１４】
ＵＳ−Ａ−４，９６０，９６０（特許文献１１）は、２段階液相水素化方法に取り組み、幾つかの可能性の１つとして、アセトンの水素化によるイソプロパノールの形成が開示されている。反応条件は、とりわけアルデヒドの水素化のために示されており、第１水素化領域の入口温度は９０℃〜２２０℃の範囲であり、圧力は３bar〜５０barである。第２段階にはそのような情報は示されていない。
【００１５】
ＷＯ−Ａ−０３／０１１８０１（特許文献１２）は、少量のベンゼンを含有するアセトンをイソプロパノールにする水素化の１段階プロセスを開示する。プロセスの記載から、特にこの文献の図１からも明らかなように、合計４本の蒸留カラムが関わる複雑な処理手順が、所望の純度を有するイソプロパノールを得るために必要である。
【００１６】
ＵＳ−Ａ−５，８９７，７５０（特許文献１３）は、アセトン、イソプロパノール及び水を含有する混合物から抽出蒸留によりアセトンを除去する問題に対処し、ここで抽出剤として１−ニトロプロパン、３−カレン、ジメチルスルホキシド及び３−ペンタノンが好ましい。この文献から、アセトン及び水を含有するイソプロパノールは、所望の等級のイソプロパノールを得るように精製するのが困難であることが明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３６１７５５号（ＥＰ−Ａ−３６１７５５）
【特許文献２】欧州特許出願公開第３７１７３８号（ＥＰ−Ａ−３７１７３８）
【特許文献３】欧州特許出願公開第３７９３２３号（ＥＰ−Ａ−３７９３２３）
【特許文献４】欧州特許出願公開第４９８５７３号（ＥＰ−Ａ−４９８５７３）
【特許文献５】欧州特許出願公開第３７９８０３号（ＥＰ−Ａ−３７９８０３）
【特許文献６】欧州特許出願公開第４９８５７号（ＥＰ−Ａ−４９８５７）
【特許文献７】欧州特許出願公開第３７９８０３号（ＥＰ−Ａ−３７９８０３）
【特許文献８】米国特許５，１６０，４９７号（ＵＳ−Ａ−５，１６０，４９７）
【特許文献９】国際公開第０１／６２６９２号公報（ＷＯ−Ａ−０１／６２６９２）
【特許文献１０】欧州特許出願公開第１０７０６９８号（ＥＰ−Ａ−１０７０６９８）
【特許文献１１】米国特許４，９６０，９６０号（ＵＳ−Ａ−４，９６０，９６０）
【特許文献１２】国際公開第０３／０１１８０１号公報（ＷＯ−Ａ−０３／０１１８０１）
【特許文献１３】米国特許５，８９７，７５０号（ＵＳ−Ａ−５，８９７，７５０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
更に、上記に考察された従来技術から、アセトンの水素化によりイソプロパノールを形成することは、原則的に既知であるが、極めて限定された量のアセトンしか含有しない反応生成物を達成するために、水素化条件を最適化することが依然として望ましいことが明らかである。このことは、この水素化工程がフェノールの統合プロセスの一部である場合に特に重要であり、それは、アセトンがフェノールのプロセスにおいて非常に多量に得られ、水素化工程における少量のアセトン損失でさえも、多量の材料の全損失をもたらし、経済的に不利だからである。
【００１９】
更に、アセトンの水素化により得られるイソプロパノールの精製工程を簡素化することが、本発明の目的である。
【００２０】
必ずしもフェノールプロセスに組み込む必要がない極めて純粋なイソプロパノールをもたらし、したがって得られたイソプロパノールを直接販売することができ、フェノール生産者の商業的な柔軟性を増大させる、アセトンから出発するイソプロパノールの調製方法を提供することが、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記に定義された目的は、第１反応段階の反応領域を出る水素化反応生成物が、未反応アセトンを含有し、アセトン及びイソプロパノールを含む生成物流が、後続反応段階の反応領域に移動し、前記生成物流が、前記後続反応段階の反応領域の入口で６０〜１００℃の温度を有し、前記反応領域の出口で前記後続反応段階の反応領域を出る生成物流の温度が、前記反応領域の入口で前記反応領域に入る生成物流の温度よりも最大４０℃高く、前記後続反応領域の温度が、１２５℃を超えない、それぞれの反応段階が水素化反応領域を含む少なくとも２つの水素化反応段階でアセトンをイソプロパノールにする、液相水素化によるイソプロパノールの製造方法により達成することができる。
【００２２】
驚くべきことに、２段階液相水素化方法において、第１反応領域に続く反応領域のなかでの、その領域の出口温度とその領域の入口温度との間の温度上昇が制限されると、アセトンの総変換を、更に増加できることが発見された。ＥＰ−Ａ１０７０６９８の実施例から、第２反応段階における出口温度と入口温度の間の５０℃を超える温度上昇によって、依然として不要な多量のアセトンが水素化生成物に存在することが明らかである。
【００２３】
それと対照的に、出口温度と入口温度の間の温度上昇を最大４０℃に制限すると、水素化生成物における未反応アセトンの量を更に低減することができる。
【００２４】
したがって、本発明の水素化方法は、幾つかの利点を有する。第一に、アセトンの損失が低減され、その結果、本発明の水素化方法を、フェノールの製造方法と有利に一体化することができ、それによって、これらの方法の経済効率を更に増大することができる。
【００２５】
したがって、上記の目的は、また、
ａ）ベンゼンを、イソプロパノールの存在下でアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であり、
工程ｇ）が本発明の水素化方法を用いて実施されることを特徴とする方法によって、並びに
ａ）ベンゼンをプロパンでアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを脱水して、プロペンを得ること；
ｉ）場合により、工程ｈ）のプロペンを精製すること；
ｊ）工程ｈ）のプロペン及び／又は工程ｉ）の精製プロペンを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であり、
工程ｇ）が本発明の水素化方法を用いて実施されることを特徴とする方法によって
達成される。
【００２６】
低量の、例えば１，０００wppm未満のアセトンを有するイソプロパノールを得る別の利点は、例えばＷＯ−Ａ−０３／０１１８０１により知られている処理手順を著しく簡素化できることである。
【００２７】
したがって、上記の目的の１つは、また、１０００wppm未満のアセトンを含有するイソプロパノール粗生成物を精製する方法であって、イソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムによる蒸留に付して、精製イソプロパノールを得る方法により達成される。
【００２８】
この精製方法の工程は、アセトンの液相水素化によりイソプロパノールを製造する全体的なプロセスに容易に組み込むことができる。これによって、直接市販する又はフェノールの作製方法に直接再利用する又は更なる脱水工程を介してプロペンを製造することができる、高純度のイソプロパノールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好ましい実施態様を示す概略流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明によると、１つの又は直列に連結されている複数の反応領域で得られたアセトン及びイソプロパノールを含む、アセトンの水素化による生成物流を、後続反応領域に供給する。それにより、前記後続反応領域の入口での生成物流の温度は、６０〜１００℃の範囲である。
【００３１】
アセトンをイソプロパノールにする水素化反応は、一般に発熱性であり、したがって、前記後続反応領域の出口での温度は、冷却されていなければ、この反応領域の入口での温度よりも高くなる。
【００３２】
本発明によると、後続反応領域内のこの温度上昇は、最大４０℃に制限されている。
【００３３】
本発明の好ましい実施態様によると、前記後続反応領域の入口での生成物流の温度は、６０〜９０℃、より好ましくは６０〜８０℃の範囲である。
【００３４】
更に、後続反応領域の入口での温度と比較した前記反応領域の出口での生成物流の温度の上昇は、好ましくは最大３０℃、より好ましくは最大２０℃、最も好ましくは最大１０℃である。
【００３５】
上記に考察された後続処理段階を等温的に稼働することは原則的に可能であるが、前記反応領域の出口温度と入口温度の間の温度上昇は、少なくとも５℃であることが好ましい。本発明の制限内でいくらかの温度上昇を可能にすることによって、熱除去をあまり厳密にしないでおくことができ、反応容量を厳密な等温方式と比較して少なくすることができる。したがって、上記に考察された本発明の目的の最適なバランス、並びに低い投資及び稼働費用が達成される。
【００３６】
前記後続反応領域における最大温度は、１２５℃、好ましくは１２０℃を超えるべきではない。
【００３７】
本発明の方法の好ましい実施態様によると、方法は２段階で実施される。そのため、好ましくは、第１反応段階は環状反応器を含み、第２反応段階は管型反応器を含む。環状反応器を使用する利点は、反応器に入るアセトン流の適切な希釈を達成するために、循環比を容易に調整できることである。
【００３８】
同じ効果は、希釈剤、好ましくは反応生成物のイソプロパノールを使用して達成することもできる。したがって、従来の管型反応器に入る前に、アセトンを本方法に再利用されるイソプロパノールと混合することも可能である。
【００３９】
あるいは、環状反応器を、各反応器の段階で限定されたアセトン変換しか有さず、その結果アセトンが希釈剤として機能する、直列に連結した管型反応器に代えることも可能である。直列に連結した環状反応器を用いることもできる。
【００４０】
アセトンをイソプロパノールにする水素化の際に、多数の不要な副産物が、抽出物のアセトン又は生成物のイソプロパノールの起こりうる縮合によって得られる可能性がある。更に、これらの副産物のうちの幾つかは、水の除去により更に反応する。これらの副反応は、全て、望ましくない材料損失をもたらす。
【００４１】
例えば、アセトンをアルカリ触媒アルドール縮合してジアセトンアルコールにした後、水の除去は、４−メチル−３−ペンテン−２−オン（メシチルオキシド）をもたらす。中間体のメシチルオキシドの水素化は、４−メチル−２−ペンタノン（メチルイソブチルケトン）を介して４−メチル−２−ペンタノールをもたらす。しかし、ジアセトンアルコールを直接水素化して、ヘキシレングリコールにすることもできる。所望の生成物イソプロパノールは、水の除去で更に反応し、望ましくないジイソプロピルエーテルを形成し得る。
【００４２】
上記に記述された二次反応の幾つかは、水を除去により進行する。したがって、これらの二次反応を抑制するために、すなわち選択性を増加するために、少量の水の添加が考慮される。
【００４３】
したがって、従来技術のセクションで考察されたように、アセトンをイソプロパノールにする水素化の多くの従来技術の方法は、イソプロパノールに対して高い選択性を達成するために、水の存在下でラネーニッケルを使用する。
【００４４】
この追加的な水は、イソプロパノールの幾つかの特定の使用には望ましくなく、生成物混合物として残り、除去する必要がある場合があり、これは、特にアセトンと組み合わされると、共沸混合物の形成のために難しくなる。
【００４５】
対照的に、本発明は、非常に少量の追加の水を含有するアセトンの水素化を可能にする。本発明の方法において、１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下、最も好ましくは０．２重量％以下の含水量を有するアセトンを水素化して、高い選択性でイソプロパノールを形成することができる。
【００４６】
本発明の方法に適切な触媒は、中性支持体上の活性成分としてニッケルを含む触媒から選択される。好ましくは、中性支持体は、α酸化アルミニウムである。
【００４７】
水素化方法の幾つかの段階における反応条件についての以下の記載において、反応条件を大きく変えうる反応段階と、本発明の特定の温度制御を必要とする反応段階は、区別されている。最初の種類の反応段階は、記載の容易さのために、以下に「他の反応段階又は他の反応領域」と定義され、本発明の特定の温度制御を必要とする後者の種類の処理段階は、「後続反応段階又は後続反応領域」と定義される。
【００４８】
後続反応領域及び他の反応領域の総数は、最初の他の反応段階及び少なくとも１つの後続反応段階が多段階水素化方法の連続した反応領域に存在している限り、本発明にとって重要ではない。
【００４９】
連続した反応段階では、後続反応段階は、この段階においてあらゆる残留アセトンが水素化してアセトンの定量的又は定量に近い変換を達成するので、最終反応段階であることが好ましい。しかし、連続反応段階の最後に１つ以上の後続反応段階を有することも、本発明において考慮される。
【００５０】
しかし、上記に記述されているように、好ましい実施態様によると、水素化は、最初の他の反応段階及び１つの後続反応段階の２段階で実施される。
【００５１】
他の反応段階の反応条件は、幅広い限度内で変わることができ、すなわち、液相水素化を６０〜１４０℃、好ましくは７０〜１３０℃の温度、１０〜５０bar、好ましくは２０〜３５barの圧力で実施することができる。温度及び圧力条件は、多様な他の反応段階において異なっていてもよい。
【００５２】
生成物流の温度に応じて、他の反応段階を出るとき、生成物流を後続反応段階の入口において６０〜１００℃の温度に冷却する必要がある。そのような冷却は、必要であれば、熱交換器を用いるような当業者に既知のあらゆる手段により実施することができる。
【００５３】
アセトンをイソプロパノールにする水素化反応は一般に発熱性であり、そのため後続反応段階において、後続反応領域の出口での反応流の温度が前記反応領域の入口での反応流の温度よりも４０℃を超えないように、後続反応段階の範囲内に温度上昇を制限する手段を講じる必要がある。
【００５４】
この後続反応領域における温度上昇の制限は、任意の適切な方法、例えば冷却方法により達成することができる。後続反応段階における圧力は、好ましくは１０〜５０bar、特に好ましくは２０〜３５barの範囲である。
【００５５】
本発明の水素化方法において、一般に過剰量の水素が用いられる。水素とアセトンのモル比は、好ましくは５：１〜１：１、より好ましくは３：１〜１：１、最も好ましくは１．５：１〜１：１の範囲である。
【００５６】
本発明の一つの実施態様において、アセトンを含む液体流は、水素流と並流して、いずれかの反応段階の水素領域を通って導かれている。そのため、両方の流の並流は、全ての反応段階で維持されることが好ましい。しかし、当然のことながら、異なる反応段階で異なる流れ方式を選択することも可能である。
【００５７】
本発明の方法は好ましくは連続的に実施されるが、バッチ様式の方法も可能である。
【００５８】
本発明の水素化方法により得られる生成物は、好ましくは１，０００wppm未満、より好ましくは５００wppm未満、最も好ましくは１２０wppm未満のアセトンを含有する。更に、水素化方法の際に反応混合物において低い含水量であることが好ましいので、本方法により得られる反応生成物は、非常に限定された量の残留アセトン及び水を含有し、これは、本発明の水素化方法により得られるイソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムの蒸留に付し、精製イソプロパノールを回収することにより、容易に精製することができる。過剰量の水素は、全て、好ましくは、蒸留カラムに入る前及び本発明の方法で再利用される前に、反応生成物から分離される。それにより、精製イソプロパノールを、分割壁蒸留カラムから副産物として得る。分割壁蒸留カラムを使用する利点は、粗イソプロパノールを単一処理段階で精製して高度に精製されたイソプロパノールにすることができることである。したがって、本発明は、従来技術のセクションで考察された従来技術のいずれの文献とも対照的に、エネルギー費用の増加をもたらす抽出媒質の回収を必要とする抽出蒸留を必要とせず、また、必然的に高い投資費用及び稼働費用をもたらす多重蒸留工程からなるものでもない。
【００５９】
したがって、イソプロパノール粗生成物の蒸留に分割壁カラムを用いることは、１つの蒸留工程だけで改善されたイソプロパノール純度をもたらす。分割壁カラムの使用は、本発明の水素化方法と組み合わせると特に有益であり、それは、本方法により得られたイソプロパノールが限定された量でしか、未反応アセトン、水及び不要の副産物を含有せず、そのため分割壁カラムにおいて、不純物を含有する非常に低量の上部及び底部生成物しか除去する必要がないからである。したがって、分割壁カラムから側部取出物として得られた精製イソプロパノールは、非常に僅かな量の水、好ましくは２，０００wppm未満、より好ましくは１，０００wppm未満の水、最も好ましくは１００wppm未満の水を含有する。このように水が定量であるので、得られた生成物を、モレキュラーシーブ３Ａ又は４Ａを使用して効果的に更に乾燥することが可能である。乾燥工程は２５〜５０℃の温度で進行する。モレキュラーシーブは、低い相対的湿度を有する再生ガスを使用して、容易に再生することができる。
【００６０】
このようにして得られた高度に精製され、乾燥したイソプロパノールを、個別に市販することができるか、或いはフェノールの統合プロセスにおける、クメンを作製するベンゼンのアルキル化工程に直接再利用する又は中間脱水して単独のプロペン若しくはプロペンとの混合物にして再利用することができる。
【００６１】
フェノールプロセスは、周知のホック法により実施される。したがって、フェノールの統合プロセスの更なる任意の詳細な記述は、フェノール製造の分野の当業者には一般知識であるので、必要であると思われない。
【００６２】
本発明は、ここで、他の処理段階に循環型反応器及び後続処理段階に管型反応器を含む本発明の好ましい実施態様を示す図１の概略流れ図を参照して、より詳細に考察される。
【００６３】
流れ図式は、生成物を再利用することができる上流の循環型反応器（Ａ）を示す。ここで生じる変換は、必要とされる水素化変換の主要な部分である。反応器（Ａ）は、一般に高濃度レベルで稼働し、小さい循環比で稼働することができる。次に、循環型反応器の出口での生成物流の温度に応じて、循環型反応器からの生成物を、装置構成要素（Ｂ）で中間冷却に付すことができる。最終変換工程の水素化は、生成物循環のない管型反応器として稼働するシャフトオーブン（Ｃ）で実施される。水素供給及び排出ラインはａ）と示され、生成物ラインはｂ）と示されている。反応器（Ａ）は、断熱型反応器として設計され、一方、反応器（Ｃ）は、本発明の反応器の温度上昇を制限するために、熱交換手段のような冷却手段を含むことができる。
【００６４】
最初の処理段階の出発温度は、５０〜１００℃の範囲であり、全体の圧力は、１０〜５０barの範囲である。 循環比は、６〜１０の範囲であることができる。循環流におけるアセトンの濃度は、８〜２０重量％低下するが、イソプロパノールの濃度は、対応する量が増加する。更に、循環型反応器の断熱特性によって、温度が１００〜１３０の範囲に上昇する。循環型反応器を出る生成物流は、冷却手段（Ｂ）の中で、管型反応器（Ｃ）に入る前に、６０〜１００℃の範囲の温度に冷却される。したがって、第２反応器の入口での生成物流の温度は、６０℃と１００℃との間である。第２反応器において、温度上昇を冷却手段（図示しない）により制限することができる。圧力は、１０〜５０bar、好ましくは２０〜３５barの範囲内である。両方の段階で使用される水素化触媒は、好ましくはα−Ａｌ2Ｏ3担持ニッケルである。
【００６５】
第２反応器（Ｃ）で得られた反応生成物は、ライン（ｂ）を介して分割壁蒸留カラム（Ｄ）に向けられ、ここで不純物が、上部生成物としてライン（ｃ）を介して、底部生成物としてライン（ｅ）を介して除去され、高度に精製されたイソプロパノールが、ライン（ｄ）を介してカラム（Ｄ）の側部取出物として得られる。
【００６６】
以下の実施例は、ＥＰ−Ａ１０７０６９８の実施例の教示に従って実施される。
【００６７】
ＥＰ−Ａ１０７０６９８の実施例１に対応する比較例１、また本発明の実施例１の反応条件、同様にそれらの結果を、表１にまとめる。
【００６８】
【表１】
【００６９】
両方の実施例の比較から分かるように、第２反応段階における温度上昇の制限は、アセトン変換の増加をもたらす。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの水素化反応段階でアセトンをイソプロパノールにする液相水素化によるイソプロパノールの製造方法に関する。更に、本発明は、そのようにして得られたイソプロパノールの、分割壁蒸留カラムを含む分離系列による精製に関する。
【０００２】
加えて、本発明は、副産物として得られたアセトンを本発明の方法により水素化し、クメンを作製する工程に直接再利用するか、又は最初に脱水してプロペンを得て、次にベンゼンと反応させてクメンを製造する、周知のホック法（Hock process）によりフェノールを製造するための統合された方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、大多数の市販されているフェノールは、ホック法により製造されている。一般に、ホック法では、ベンゼンを最初にアルキル化してクメンを製造する。続いて、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシドにし、その後触媒的に開裂してフェノール及びアセトンにし、適切な処理及び精製工程の後、両方の生成物を単離する。
【０００４】
したがって、フェノールを作製するホック法は、必然的にアセトンを対生成物として製造する。
【０００５】
対生成物の形成をもたらす商業的なプロセスは、本質的に、世界市場において１つの製品の需要が他の製品の需要と異なって生じる場合、価格に対して、したがって全体のプロセスの経済性に対して悪影響を与える、販売することが難しい余剰の対生成物が製造されるという欠点を有する。
【０００６】
現在、フェノールの需要は、アセトンの需要よりも高い。
【０００７】
その結果として、アセトンの対生成物形成を回避する多数の試みがなされてきた。
【０００８】
ＥＰ−Ａ−３６１７５５(特許文献１)は、プロペンによりベンゼンをアルキル化してクメンを得る工程、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシドにする工程、クメンヒドロペルオキシドを酸開裂してフェノールとアセトンを製造する工程、アセトンを水素化する工程、イソプロパノールを脱水してプロペンを得る工程、続いてそれをプロペンによりベンゼンをアルキル化する第１工程に供給する工程を含む、フェノールを作製する統合プロセスを開示する。アセトンの水素化工程は、相当量の水の存在下でラネーニッケルを使用する単一管反応器の中で実施される。更に、依然として０．２重量％のアセトンが反応生成物に残っている。多量の水と組み合わせたラネーニッケルの使用は、得られたイソプロパノールの処理が水イソプロパノール共沸混合物の形成によって妨げられるという欠点を有する。
【０００９】
水素化工程により得られたイソプロパノールを、ベンゼンのアルキル化にアルキル化剤として直接使用してクメンを得る同様の方法が、ＥＰ−Ａ−３７１７３８（特許文献２）に記載されている。この文献に記載されているアセトンの水素化も、同様に、水の存在下でラネーニッケルを使用し、それによりアセトン変換は、わずか９９％であり、イソプロパノールの収率は９８．７％である。
【００１０】
ＥＰ−Ａ−３７９３２３（特許文献３）は、潅液充填層式反応器において水の存在下で水素化触媒としてラネーニッケルを使用した、アセトンをイソプロパノールにする水素化を記載する。実施例において、９５〜９９．９％のアセトン変換が得られる。したがって、この方法は、依然として水の存在下での水素化反応という欠点を有する。更に、実験データは、アセトン変換が潅液充填塔式反応装置に選択された流量条件に極めて感受性があり、その結果、水素化の際の僅かな不安定状態でさえも、制御が困難になるアセトン変換をもたらすことを示唆している。
【００１１】
ＥＰ−Ａ−４９８５７３、ＥＰ−Ａ−３７９８０３、ＥＰ−Ａ−４９８５７及びＥＰ−Ａ−３７９８０３（特許文献４〜７）は、イソプロパノールをプロペンにする異なる脱水方法を開示する。
【００１２】
ＵＳ−Ａ−５，１６０，４９７（特許文献８）も同様に、ベンゼンをプロペン及びイソプロパノールと反応させて、非変換ベンゼン、クメン及びポリイソプロピルベンゼンの混合物を得る、フェノールを製造するための統合プロセスを開示する。次にポリイソプロピルベンゼン画分を、脱アルミニウム処理ｙ−ゼオライトと接触させて、クメンを得る。次にクメンをアセトンとフェノールの混合物に変換し、アセトンを水素化してイソプロパノールにして、アルキル化工程に再利用する。この文献の実施例４は、供給流におけるイソプロパノールのアセトンに対するモル比が６．６であり、反応器の入口温度が８０℃であり、反応器の出口温度が１３０℃である、アセトンをイソプロパノールにする水素化を記載する。供給原料は、８５．０９％のイソプロパノール及び１２．７２％のアセトンを含む。
【００１３】
ＷＯ−Ａ−０１／６２６９２（特許文献９）は、ベンゼンをイソプロパノール又はイソプロパノールとプロペンの混合物によりアルキル化してクメンにすること、クメンを酸化してクメンヒドロペルオキシドにすること、クメンヒドロペルオキシドを酸開裂してフェノール及びアセトンを得ること、少なくとも２つの処理段階でのアセトンの水素化によりアセトンを水素化してイソプロパノールを形成することを含む、ベンゼンからフェノールを作製する統合プロセスを記載する。水素化工程は、ＥＰ−Ａ−１０７０６９８（特許文献１０）により詳細に記載されている。この文献の実施例は、第１段階では環状反応器を使用し、第２段階では管型反応器を使用する、２段階水素化方法を記載する。環状反応器の作業条件は、入口温度が７０℃、出口温度が１１５℃、循環比が１対８であり、１２．５重量％のアセトン及び８７．５重量％のイソプロパノールを含有する反応生成物をもたらす。反応混合物は、入口温度７０℃及び出口温度１２６℃の第２段階に供給される。第２反応器を出る反応混合物は、依然として０．５４重量％のアセトンを有する。
【００１４】
ＵＳ−Ａ−４，９６０，９６０（特許文献１１）は、２段階液相水素化方法に取り組み、幾つかの可能性の１つとして、アセトンの水素化によるイソプロパノールの形成が開示されている。反応条件は、とりわけアルデヒドの水素化のために示されており、第１水素化領域の入口温度は９０℃〜２２０℃の範囲であり、圧力は３bar〜５０barである。第２段階にはそのような情報は示されていない。
【００１５】
ＷＯ−Ａ−０３／０１１８０１（特許文献１２）は、少量のベンゼンを含有するアセトンをイソプロパノールにする水素化の１段階プロセスを開示する。プロセスの記載から、特にこの文献の図１からも明らかなように、合計４本の蒸留カラムが関わる複雑な処理手順が、所望の純度を有するイソプロパノールを得るために必要である。
【００１６】
ＵＳ−Ａ−５，８９７，７５０（特許文献１３）は、アセトン、イソプロパノール及び水を含有する混合物から抽出蒸留によりアセトンを除去する問題に対処し、ここで抽出剤として１−ニトロプロパン、３−カレン、ジメチルスルホキシド及び３−ペンタノンが好ましい。この文献から、アセトン及び水を含有するイソプロパノールは、所望の等級のイソプロパノールを得るように精製するのが困難であることが明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３６１７５５号（ＥＰ−Ａ−３６１７５５）
【特許文献２】欧州特許出願公開第３７１７３８号（ＥＰ−Ａ−３７１７３８）
【特許文献３】欧州特許出願公開第３７９３２３号（ＥＰ−Ａ−３７９３２３）
【特許文献４】欧州特許出願公開第４９８５７３号（ＥＰ−Ａ−４９８５７３）
【特許文献５】欧州特許出願公開第３７９８０３号（ＥＰ−Ａ−３７９８０３）
【特許文献６】欧州特許出願公開第４９８５７号（ＥＰ−Ａ−４９８５７）
【特許文献７】欧州特許出願公開第３７９８０３号（ＥＰ−Ａ−３７９８０３）
【特許文献８】米国特許５，１６０，４９７号（ＵＳ−Ａ−５，１６０，４９７）
【特許文献９】国際公開第０１／６２６９２号公報（ＷＯ−Ａ−０１／６２６９２）
【特許文献１０】欧州特許出願公開第１０７０６９８号（ＥＰ−Ａ−１０７０６９８）
【特許文献１１】米国特許４，９６０，９６０号（ＵＳ−Ａ−４，９６０，９６０）
【特許文献１２】国際公開第０３／０１１８０１号公報（ＷＯ−Ａ−０３／０１１８０１）
【特許文献１３】米国特許５，８９７，７５０号（ＵＳ−Ａ−５，８９７，７５０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
更に、上記に考察された従来技術から、アセトンの水素化によりイソプロパノールを形成することは、原則的に既知であるが、極めて限定された量のアセトンしか含有しない反応生成物を達成するために、水素化条件を最適化することが依然として望ましいことが明らかである。このことは、この水素化工程がフェノールの統合プロセスの一部である場合に特に重要であり、それは、アセトンがフェノールのプロセスにおいて非常に多量に得られ、水素化工程における少量のアセトン損失でさえも、多量の材料の全損失をもたらし、経済的に不利だからである。
【００１９】
更に、アセトンの水素化により得られるイソプロパノールの精製工程を簡素化することが、本発明の目的である。
【００２０】
必ずしもフェノールプロセスに組み込む必要がない極めて純粋なイソプロパノールをもたらし、したがって得られたイソプロパノールを直接販売することができ、フェノール生産者の商業的な柔軟性を増大させる、アセトンから出発するイソプロパノールの調製方法を提供することが、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記に定義された目的は、第１反応段階の反応領域を出る水素化反応生成物が、未反応アセトンを含有し、アセトン及びイソプロパノールを含む生成物流が、後続反応段階の反応領域に移動し、前記生成物流が、前記後続反応段階の反応領域の入口で６０〜１００℃の温度を有し、前記反応領域の出口で前記後続反応段階の反応領域を出る生成物流の温度が、前記反応領域の入口で前記反応領域に入る生成物流の温度よりも最大４０℃高く、前記後続反応領域の温度が、１２５℃を超えない、それぞれの反応段階が水素化反応領域を含む少なくとも２つの水素化反応段階でアセトンをイソプロパノールにする、液相水素化によるイソプロパノールの製造方法により達成することができる。
【００２２】
驚くべきことに、２段階液相水素化方法において、第１反応領域に続く反応領域のなかでの、その領域の出口温度とその領域の入口温度との間の温度上昇が制限されると、アセトンの総変換を、更に増加できることが発見された。ＥＰ−Ａ１０７０６９８の実施例から、第２反応段階における出口温度と入口温度の間の５０℃を超える温度上昇によって、依然として不要な多量のアセトンが水素化生成物に存在することが明らかである。
【００２３】
それと対照的に、出口温度と入口温度の間の温度上昇を最大４０℃に制限すると、水素化生成物における未反応アセトンの量を更に低減することができる。
【００２４】
したがって、本発明の水素化方法は、幾つかの利点を有する。第一に、アセトンの損失が低減され、その結果、本発明の水素化方法を、フェノールの製造方法と有利に一体化することができ、それによって、これらの方法の経済効率を更に増大することができる。
【００２５】
したがって、上記の目的は、また、
ａ）ベンゼンを、イソプロパノールの存在下でアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であり、
工程ｇ）が本発明の水素化方法を用いて実施されることを特徴とする方法によって、並びに
ａ）ベンゼンをプロパンでアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを脱水して、プロペンを得ること；
ｉ）場合により、工程ｈ）のプロペンを精製すること；
ｊ）工程ｈ）のプロペン及び／又は工程ｉ）の精製プロペンを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であり、
工程ｇ）が本発明の水素化方法を用いて実施されることを特徴とする方法によって
達成される。
【００２６】
低量の、例えば１，０００wppm未満のアセトンを有するイソプロパノールを得る別の利点は、例えばＷＯ−Ａ−０３／０１１８０１により知られている処理手順を著しく簡素化できることである。
【００２７】
したがって、上記の目的の１つは、また、１０００wppm未満のアセトンを含有するイソプロパノール粗生成物を精製する方法であって、イソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムによる蒸留に付して、精製イソプロパノールを得る方法により達成される。
【００２８】
この精製方法の工程は、アセトンの液相水素化によりイソプロパノールを製造する全体的なプロセスに容易に組み込むことができる。これによって、直接市販する又はフェノールの作製方法に直接再利用する又は更なる脱水工程を介してプロペンを製造することができる、高純度のイソプロパノールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好ましい実施態様を示す概略流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明によると、１つの又は直列に連結されている複数の反応領域で得られたアセトン及びイソプロパノールを含む、アセトンの水素化による生成物流を、後続反応領域に供給する。それにより、前記後続反応領域の入口での生成物流の温度は、６０〜１００℃の範囲である。
【００３１】
アセトンをイソプロパノールにする水素化反応は、一般に発熱性であり、したがって、前記後続反応領域の出口での温度は、冷却されていなければ、この反応領域の入口での温度よりも高くなる。
【００３２】
本発明によると、後続反応領域内のこの温度上昇は、最大４０℃に制限されている。
【００３３】
本発明の好ましい実施態様によると、前記後続反応領域の入口での生成物流の温度は、６０〜９０℃、より好ましくは６０〜８０℃の範囲である。
【００３４】
更に、後続反応領域の入口での温度と比較した前記反応領域の出口での生成物流の温度の上昇は、好ましくは最大３０℃、より好ましくは最大２０℃、最も好ましくは最大１０℃である。
【００３５】
上記に考察された後続処理段階を等温的に稼働することは原則的に可能であるが、前記反応領域の出口温度と入口温度の間の温度上昇は、少なくとも５℃であることが好ましい。本発明の制限内でいくらかの温度上昇を可能にすることによって、熱除去をあまり厳密にしないでおくことができ、反応容量を厳密な等温方式と比較して少なくすることができる。したがって、上記に考察された本発明の目的の最適なバランス、並びに低い投資及び稼働費用が達成される。
【００３６】
前記後続反応領域における最大温度は、１２５℃、好ましくは１２０℃を超えるべきではない。
【００３７】
本発明の方法の好ましい実施態様によると、方法は２段階で実施される。そのため、好ましくは、第１反応段階は環状反応器を含み、第２反応段階は管型反応器を含む。環状反応器を使用する利点は、反応器に入るアセトン流の適切な希釈を達成するために、循環比を容易に調整できることである。
【００３８】
同じ効果は、希釈剤、好ましくは反応生成物のイソプロパノールを使用して達成することもできる。したがって、従来の管型反応器に入る前に、アセトンを本方法に再利用されるイソプロパノールと混合することも可能である。
【００３９】
あるいは、環状反応器を、各反応器の段階で限定されたアセトン変換しか有さず、その結果アセトンが希釈剤として機能する、直列に連結した管型反応器に代えることも可能である。直列に連結した環状反応器を用いることもできる。
【００４０】
アセトンをイソプロパノールにする水素化の際に、多数の不要な副産物が、抽出物のアセトン又は生成物のイソプロパノールの起こりうる縮合によって得られる可能性がある。更に、これらの副産物のうちの幾つかは、水の除去により更に反応する。これらの副反応は、全て、望ましくない材料損失をもたらす。
【００４１】
例えば、アセトンをアルカリ触媒アルドール縮合してジアセトンアルコールにした後、水の除去は、４−メチル−３−ペンテン−２−オン（メシチルオキシド）をもたらす。中間体のメシチルオキシドの水素化は、４−メチル−２−ペンタノン（メチルイソブチルケトン）を介して４−メチル−２−ペンタノールをもたらす。しかし、ジアセトンアルコールを直接水素化して、ヘキシレングリコールにすることもできる。所望の生成物イソプロパノールは、水の除去で更に反応し、望ましくないジイソプロピルエーテルを形成し得る。
【００４２】
上記に記述された二次反応の幾つかは、水を除去により進行する。したがって、これらの二次反応を抑制するために、すなわち選択性を増加するために、少量の水の添加が考慮される。
【００４３】
したがって、従来技術のセクションで考察されたように、アセトンをイソプロパノールにする水素化の多くの従来技術の方法は、イソプロパノールに対して高い選択性を達成するために、水の存在下でラネーニッケルを使用する。
【００４４】
この追加的な水は、イソプロパノールの幾つかの特定の使用には望ましくなく、生成物混合物として残り、除去する必要がある場合があり、これは、特にアセトンと組み合わされると、共沸混合物の形成のために難しくなる。
【００４５】
対照的に、本発明は、非常に少量の追加の水を含有するアセトンの水素化を可能にする。本発明の方法において、１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下、最も好ましくは０．２重量％以下の含水量を有するアセトンを水素化して、高い選択性でイソプロパノールを形成することができる。
【００４６】
本発明の方法に適切な触媒は、中性支持体上の活性成分としてニッケルを含む触媒から選択される。好ましくは、中性支持体は、α酸化アルミニウムである。
【００４７】
水素化方法の幾つかの段階における反応条件についての以下の記載において、反応条件を大きく変えうる反応段階と、本発明の特定の温度制御を必要とする反応段階は、区別されている。最初の種類の反応段階は、記載の容易さのために、以下に「他の反応段階又は他の反応領域」と定義され、本発明の特定の温度制御を必要とする後者の種類の処理段階は、「後続反応段階又は後続反応領域」と定義される。
【００４８】
後続反応領域及び他の反応領域の総数は、最初の他の反応段階及び少なくとも１つの後続反応段階が多段階水素化方法の連続した反応領域に存在している限り、本発明にとって重要ではない。
【００４９】
連続した反応段階では、後続反応段階は、この段階においてあらゆる残留アセトンが水素化してアセトンの定量的又は定量に近い変換を達成するので、最終反応段階であることが好ましい。しかし、連続反応段階の最後に１つ以上の後続反応段階を有することも、本発明において考慮される。
【００５０】
しかし、上記に記述されているように、好ましい実施態様によると、水素化は、最初の他の反応段階及び１つの後続反応段階の２段階で実施される。
【００５１】
他の反応段階の反応条件は、幅広い限度内で変わることができ、すなわち、液相水素化を６０〜１４０℃、好ましくは７０〜１３０℃の温度、１０〜５０bar、好ましくは２０〜３５barの圧力で実施することができる。温度及び圧力条件は、多様な他の反応段階において異なっていてもよい。
【００５２】
生成物流の温度に応じて、他の反応段階を出るとき、生成物流を後続反応段階の入口において６０〜１００℃の温度に冷却する必要がある。そのような冷却は、必要であれば、熱交換器を用いるような当業者に既知のあらゆる手段により実施することができる。
【００５３】
アセトンをイソプロパノールにする水素化反応は一般に発熱性であり、そのため後続反応段階において、後続反応領域の出口での反応流の温度が前記反応領域の入口での反応流の温度よりも４０℃を超えないように、後続反応段階の範囲内に温度上昇を制限する手段を講じる必要がある。
【００５４】
この後続反応領域における温度上昇の制限は、任意の適切な方法、例えば冷却方法により達成することができる。後続反応段階における圧力は、好ましくは１０〜５０bar、特に好ましくは２０〜３５barの範囲である。
【００５５】
本発明の水素化方法において、一般に過剰量の水素が用いられる。水素とアセトンのモル比は、好ましくは５：１〜１：１、より好ましくは３：１〜１：１、最も好ましくは１．５：１〜１：１の範囲である。
【００５６】
本発明の一つの実施態様において、アセトンを含む液体流は、水素流と並流して、いずれかの反応段階の水素領域を通って導かれている。そのため、両方の流の並流は、全ての反応段階で維持されることが好ましい。しかし、当然のことながら、異なる反応段階で異なる流れ方式を選択することも可能である。
【００５７】
本発明の方法は好ましくは連続的に実施されるが、バッチ様式の方法も可能である。
【００５８】
本発明の水素化方法により得られる生成物は、好ましくは１，０００wppm未満、より好ましくは５００wppm未満、最も好ましくは１２０wppm未満のアセトンを含有する。更に、水素化方法の際に反応混合物において低い含水量であることが好ましいので、本方法により得られる反応生成物は、非常に限定された量の残留アセトン及び水を含有し、これは、本発明の水素化方法により得られるイソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムの蒸留に付し、精製イソプロパノールを回収することにより、容易に精製することができる。過剰量の水素は、全て、好ましくは、蒸留カラムに入る前及び本発明の方法で再利用される前に、反応生成物から分離される。それにより、精製イソプロパノールを、分割壁蒸留カラムから副産物として得る。分割壁蒸留カラムを使用する利点は、粗イソプロパノールを単一処理段階で精製して高度に精製されたイソプロパノールにすることができることである。したがって、本発明は、従来技術のセクションで考察された従来技術のいずれの文献とも対照的に、エネルギー費用の増加をもたらす抽出媒質の回収を必要とする抽出蒸留を必要とせず、また、必然的に高い投資費用及び稼働費用をもたらす多重蒸留工程からなるものでもない。
【００５９】
したがって、イソプロパノール粗生成物の蒸留に分割壁カラムを用いることは、１つの蒸留工程だけで改善されたイソプロパノール純度をもたらす。分割壁カラムの使用は、本発明の水素化方法と組み合わせると特に有益であり、それは、本方法により得られたイソプロパノールが限定された量でしか、未反応アセトン、水及び不要の副産物を含有せず、そのため分割壁カラムにおいて、不純物を含有する非常に低量の上部及び底部生成物しか除去する必要がないからである。したがって、分割壁カラムから側部取出物として得られた精製イソプロパノールは、非常に僅かな量の水、好ましくは２，０００wppm未満、より好ましくは１，０００wppm未満の水、最も好ましくは１００wppm未満の水を含有する。このように水が定量であるので、得られた生成物を、モレキュラーシーブ３Ａ又は４Ａを使用して効果的に更に乾燥することが可能である。乾燥工程は２５〜５０℃の温度で進行する。モレキュラーシーブは、低い相対的湿度を有する再生ガスを使用して、容易に再生することができる。
【００６０】
このようにして得られた高度に精製され、乾燥したイソプロパノールを、個別に市販することができるか、或いはフェノールの統合プロセスにおける、クメンを作製するベンゼンのアルキル化工程に直接再利用する又は中間脱水して単独のプロペン若しくはプロペンとの混合物にして再利用することができる。
【００６１】
フェノールプロセスは、周知のホック法により実施される。したがって、フェノールの統合プロセスの更なる任意の詳細な記述は、フェノール製造の分野の当業者には一般知識であるので、必要であると思われない。
【００６２】
本発明は、ここで、他の処理段階に循環型反応器及び後続処理段階に管型反応器を含む本発明の好ましい実施態様を示す図１の概略流れ図を参照して、より詳細に考察される。
【００６３】
流れ図式は、生成物を再利用することができる上流の循環型反応器（Ａ）を示す。ここで生じる変換は、必要とされる水素化変換の主要な部分である。反応器（Ａ）は、一般に高濃度レベルで稼働し、小さい循環比で稼働することができる。次に、循環型反応器の出口での生成物流の温度に応じて、循環型反応器からの生成物を、装置構成要素（Ｂ）で中間冷却に付すことができる。最終変換工程の水素化は、生成物循環のない管型反応器として稼働するシャフトオーブン（Ｃ）で実施される。水素供給及び排出ラインはａ）と示され、生成物ラインはｂ）と示されている。反応器（Ａ）は、断熱型反応器として設計され、一方、反応器（Ｃ）は、本発明の反応器の温度上昇を制限するために、熱交換手段のような冷却手段を含むことができる。
【００６４】
最初の処理段階の出発温度は、５０〜１００℃の範囲であり、全体の圧力は、１０〜５０barの範囲である。 循環比は、６〜１０の範囲であることができる。循環流におけるアセトンの濃度は、８〜２０重量％低下するが、イソプロパノールの濃度は、対応する量が増加する。更に、循環型反応器の断熱特性によって、温度が１００〜１３０の範囲に上昇する。循環型反応器を出る生成物流は、冷却手段（Ｂ）の中で、管型反応器（Ｃ）に入る前に、６０〜１００℃の範囲の温度に冷却される。したがって、第２反応器の入口での生成物流の温度は、６０℃と１００℃との間である。第２反応器において、温度上昇を冷却手段（図示しない）により制限することができる。圧力は、１０〜５０bar、好ましくは２０〜３５barの範囲内である。両方の段階で使用される水素化触媒は、好ましくはα−Ａｌ2Ｏ3担持ニッケルである。
【００６５】
第２反応器（Ｃ）で得られた反応生成物は、ライン（ｂ）を介して分割壁蒸留カラム（Ｄ）に向けられ、ここで不純物が、上部生成物としてライン（ｃ）を介して、底部生成物としてライン（ｅ）を介して除去され、高度に精製されたイソプロパノールが、ライン（ｄ）を介してカラム（Ｄ）の側部取出物として得られる。
【００６６】
以下の実施例は、ＥＰ−Ａ１０７０６９８の実施例の教示に従って実施される。
【００６７】
ＥＰ−Ａ１０７０６９８の実施例１に対応する比較例１、また本発明の実施例１の反応条件、同様にそれらの結果を、表１にまとめる。
【００６８】
【表１】
【００６９】
両方の実施例の比較から分かるように、第２反応段階における温度上昇の制限は、アセトン変換の増加をもたらす。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの反応段階が水素化反応領域を含む少なくとも２つの水素化反応段階でアセトンをイソプロパノールにし、
第１反応段階の反応領域を出る水素化反応生成物が未反応アセトンを含有し、アセトン及びイソプロパノールを含む生成物流が、後続反応段階の反応領域に移動し、前記生成物流は前記後続反応段階の反応領域の入口で６０〜１００℃の温度を有する、液相水素化によるイソプロパノールの製造方法であって、
前記反応領域の出口で前記後続反応段階の反応領域を出る生成物流の温度が、前記反応領域の入口で前記反応領域に入る生成物流の温度よりも最大４０℃高く、前記後続反応領域の温度が、１２５℃を超えないことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記後続反応領域の入口で前記後続反応段階の反応領域に入る生成物流の温度が、６０〜９０℃、より好ましくは６０〜８０℃の範囲であり、かつ前記反応領域の出口で前記反応領域から出る生成物流の温度が、前記反応領域の入口で前記反応領域に入る生成物流の温度より、最大３０℃、好ましくは最大２０℃、最も好ましくは最大１０℃高い請求項１の方法。
【請求項３】
２段階で実施される先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項４】
第１反応段階は環状反応器を含み、第２反応段階は管型反応器を含む請求項３の方法。
【請求項５】
アセトンを含む液体流は、水素流と並流して、いずれかの反応段階の水素領域を通って導かれている先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項６】
水素化が５：１〜１：１、好ましくは３：１〜１：１、より好ましくは１．５：１〜１：１の範囲の水素とアセトンのモル比で行われる先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項７】
水素化されるアセトンが１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下、最も好ましくは０．２重量％以下の水を含む先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項８】
前記反応段階のいずれの圧力も１０〜５０bar、好ましくは２０〜３５barの範囲である先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項９】
第１反応段階の水素化領域の温度が６０〜１３０℃、好ましくは７０〜１２０℃である先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１０】
水素化が水素化触媒の存在下で行われる先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記水素化触媒が中性支持体上にあるニッケルを含む請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記中性支持体がα−Ａｌ2Ｏ3である請求項１１の方法。
【請求項１３】
得られる生成物が、１，０００wppm未満、好ましくは５００wppm未満、最も好ましくは１２０wppm未満のアセトンを含有する先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１４】
さらに、最後の反応段階で得られるイソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムの蒸留に付し、精製イソプロパノールを回収することを含む先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１５】
過剰量の水素が、イソプロパノール粗生成物を蒸留に付す前の最後の反応段階で得られた反応生成物から分離される請求項１４の方法。
【請求項１６】
分離された水素が水素化工程に再利用される請求項１５の方法。
【請求項１７】
１，０００wppm未満のアセトンを含むイソプロパノール粗生成物を精製する方法であって、イソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムの蒸留に付し、精製イソプロパノールを回収することを含む方法。
【請求項１８】
粗生成物を上部生成物、底部生成物、及び側部生成物に分離し、精製イソプロパノールを側部生成物として得る請求項１４から１７のいずれかの方法。
【請求項１９】
精製イソプロパノールが、２，０００wppm未満、好ましくは１，０００wppm未満、より好ましくは１００wppm未満の水を含有する請求項１４から１８のいずれかの方法。
【請求項２０】
精製イソプロパノールをモレキュラーシーブと接触させることにより乾燥することをさらに含む請求項１９の方法。
【請求項２１】
ａ）ベンゼンを、イソプロパノールの存在下でアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であって、
工程ｇ）が、請求項１〜１６、及び請求項１８〜２０が請求項１４に従属する限りにおいて請求項１８〜２０のいずれかに従った方法を用いて実施されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
ａ）ベンゼンをプロパンでアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを脱水して、プロペンを得ること；
ｉ）場合により、工程ｈ）のプロペンを精製すること；
ｊ）工程ｈ）のプロペン及び／又は工程ｉ）の精製プロペンを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であって、
工程ｇ）が請求項１〜１６、及び請求項１８〜２０が請求項１４に従属する限りにおいて請求項１８〜２０のいずれかに従った方法を用いて実施されることを特徴とする方法。
【請求項１】
それぞれの反応段階が水素化反応領域を含む少なくとも２つの水素化反応段階でアセトンをイソプロパノールにし、
第１反応段階の反応領域を出る水素化反応生成物が未反応アセトンを含有し、アセトン及びイソプロパノールを含む生成物流が、後続反応段階の反応領域に移動し、前記生成物流は前記後続反応段階の反応領域の入口で６０〜１００℃の温度を有する、液相水素化によるイソプロパノールの製造方法であって、
前記反応領域の出口で前記後続反応段階の反応領域を出る生成物流の温度が、前記反応領域の入口で前記反応領域に入る生成物流の温度よりも最大４０℃高く、前記後続反応領域の温度が、１２５℃を超えないことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記後続反応領域の入口で前記後続反応段階の反応領域に入る生成物流の温度が、６０〜９０℃、より好ましくは６０〜８０℃の範囲であり、かつ前記反応領域の出口で前記反応領域から出る生成物流の温度が、前記反応領域の入口で前記反応領域に入る生成物流の温度より、最大３０℃、好ましくは最大２０℃、最も好ましくは最大１０℃高い請求項１の方法。
【請求項３】
２段階で実施される先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項４】
第１反応段階は環状反応器を含み、第２反応段階は管型反応器を含む請求項３の方法。
【請求項５】
アセトンを含む液体流は、水素流と並流して、いずれかの反応段階の水素領域を通って導かれている先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項６】
水素化が５：１〜１：１、好ましくは３：１〜１：１、より好ましくは１．５：１〜１：１の範囲の水素とアセトンのモル比で行われる先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項７】
水素化されるアセトンが１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下、最も好ましくは０．２重量％以下の水を含む先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項８】
前記反応段階のいずれの圧力も１０〜５０bar、好ましくは２０〜３５barの範囲である先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項９】
第１反応段階の水素化領域の温度が６０〜１３０℃、好ましくは７０〜１２０℃である先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１０】
水素化が水素化触媒の存在下で行われる先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記水素化触媒が中性支持体上にあるニッケルを含む請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記中性支持体がα−Ａｌ2Ｏ3である請求項１１の方法。
【請求項１３】
得られる生成物が、１，０００wppm未満、好ましくは５００wppm未満、最も好ましくは１２０wppm未満のアセトンを含有する先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１４】
さらに、最後の反応段階で得られるイソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムの蒸留に付し、精製イソプロパノールを回収することを含む先行する請求項のいずれかの方法。
【請求項１５】
過剰量の水素が、イソプロパノール粗生成物を蒸留に付す前の最後の反応段階で得られた反応生成物から分離される請求項１４の方法。
【請求項１６】
分離された水素が水素化工程に再利用される請求項１５の方法。
【請求項１７】
１，０００wppm未満のアセトンを含むイソプロパノール粗生成物を精製する方法であって、イソプロパノール粗生成物を分割壁蒸留カラムの蒸留に付し、精製イソプロパノールを回収することを含む方法。
【請求項１８】
粗生成物を上部生成物、底部生成物、及び側部生成物に分離し、精製イソプロパノールを側部生成物として得る請求項１４から１７のいずれかの方法。
【請求項１９】
精製イソプロパノールが、２，０００wppm未満、好ましくは１，０００wppm未満、より好ましくは１００wppm未満の水を含有する請求項１４から１８のいずれかの方法。
【請求項２０】
精製イソプロパノールをモレキュラーシーブと接触させることにより乾燥することをさらに含む請求項１９の方法。
【請求項２１】
ａ）ベンゼンを、イソプロパノールの存在下でアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であって、
工程ｇ）が、請求項１〜１６、及び請求項１８〜２０が請求項１４に従属する限りにおいて請求項１８〜２０のいずれかに従った方法を用いて実施されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
ａ）ベンゼンをプロパンでアルキル化して、クメンを得ること；
ｂ）クメンを、媒質を含有する酸素で酸化して、クメンヒドロペルオキシドを得ること；
ｃ）クメンヒドロペルオキシドを、酸触媒の存在下で開裂して、フェノール及びアセトンを得ること；
ｄ）工程ｃ）で得られた生成物を、フェノール含有流とアセトン含有流に分離すること；
ｅ）場合により、工程ｄ）で得られたアセトン含有流を精製して、精製アセトンを得ること；
ｆ）場合により、工程ｄ）で得られたフェノール含有流を精製して、精製フェノールを得ること；
ｇ）工程ｄ）のアセトン含有流及び／又は工程ｅ）の精製アセトンを水素化して、イソプロパノールを得ること；
ｈ）工程ｇ）のイソプロパノールを脱水して、プロペンを得ること；
ｉ）場合により、工程ｈ）のプロペンを精製すること；
ｊ）工程ｈ）のプロペン及び／又は工程ｉ）の精製プロペンを工程ａ）で再利用すること
を含むフェノールの製造方法であって、
工程ｇ）が請求項１〜１６、及び請求項１８〜２０が請求項１４に従属する限りにおいて請求項１８〜２０のいずれかに従った方法を用いて実施されることを特徴とする方法。
【図１】
【公表番号】特表２０１０−５４０５８２（Ｐ２０１０−５４０５８２Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２７３６０（Ｐ２０１０−５２７３６０）
【出願日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／００８３１１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４３５７４
【国際公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（３０２０６５５３０）イネオス フェノール ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／００８３１１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０４３５７４
【国際公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（３０２０６５５３０）イネオス フェノール ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]