JP4069654B2 - Method for producing cycloalkene - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シクロアルカジエンをシクロアルケンに選択的に転換する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シクロアルカジエンとしてのシクロペンタジエン(CPD)を用い、該CPDの分子中に存在する2つの炭素−炭素二重結合のうち、1つの炭素−炭素二重結合だけを選択的に水素添加(部分水素添加)して、シクロアルケンとしてのシクロペンテン(CPE)を製造する方法は知られている。
【0003】
ところが、CPD→CPE→シクロペンタン(CPA)と反応が進行するため、未水添のCPDが残らないように水素添加しようとすると、CPAの生成を伴ってしまう。この場合、CPDの反応率は高いが、CPEの選択率が低く、結果としてCPEの収率が低下する。一方、CPAの生成を抑制しようとすると、CPDを完全に反応させることが困難となる。この場合、CPEの選択率は高いが、CPDの反応率が低く、結果としてCPEの収率が低下する。すなわち、従来の方法では、CPDの反応率やCPEの選択率が低く、結果としてCPEの収率を向上させることが困難であった。
【0004】
そこで、従来は、比較的高い選択率でCPEを製造するために、内部に撹拌翼を備えた反応容器を用い、この反応容器内でCPDの部分水素添加反応を行っていた。具体的には、反応容器内の撹拌翼を回転させながら、反応容器内のCPDを撹拌しつつ水素を吹き込み、CPDに水素を接触させて、CPDの部分水素添加反応を行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、撹拌翼を備えた反応容器内でCPDの部分水素添加反応を行った場合、比較的高いCPEの選択率が得られながらも、CPDの反応速度が遅く、CPDを短時間でCPEへ転換することに関し、課題を有していた。
【0006】
なお、英国特許公開2273107号では、シクロアルカジエンとしてのCPDを用い、該CPDの分子中に存在する2つの炭素−炭素二重結合を全て水素添加(完全水素添加)して、シクロアルカンとしてのCPAを製造する方法が提案されている。この方法は、反応容器に接続された循環用配管内に水素を吹き込むことにより、該循環用配管内を流れるCPDに水素を接触させ、CPDを完全水素添加してCPAを製造しようとするものである。しかしながら、この方法は、CPAの製造を目的とするものであって、CPEは全く生成していない。
【0007】
本発明の目的は、CPEなどのシクロアルケンの選択率を落とさずに、CPDなどのシクロアルカジエンの反応速度を向上させることができ、工業的有利にシクロアルケンを製造することができる方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、水素を接触させるときの反応液の線流速と、シクロアルカジエンの反応速度との間に相関関係があるという知見を得た。そして、水素接触時の反応液の線流速を制御することにより、シクロアルケンの選択率を落とさずに、シクロアルカジエンの反応速度を向上できることを見出した。
【0009】
すなわち、本発明によれば、
反応容器の液相部から反応液を抜き出し、該反応液を、前記反応容器に接続された循環用配管内に線流速を制御しながら流し、反応容器に向けて循環させる工程と、
反応系内の液相部に水素を吹き込み、前記循環用配管内を流れる反応液に水素を接触させる工程とを、有するシクロアルケンの製造方法が提供される。
【0010】
水素は、反応系内の液相部に吹き込めばよく、たとえば反応容器内に設置したスパージャリングより吹き込んでもよく、あるいは循環用配管内に吹き込んでもよいが、循環用配管内に吹き込むことが好ましい。
【0011】
この発明によると、循環用配管内を流れる反応液の線流速を制御することで、シクロアルケンの選択率を落とさずに、シクロアルカジエンの反応速度を向上させることができる。なお、シクロアルカジエンの反応率が100%に達するのに要する時間が短ければ短いほど、反応速度が早いものと定義する。
【0012】
本発明においては、循環用配管内を流れる反応液の線流速を1.0m/秒以上に制御することが好ましい。線流速を1.0m/秒以上にすることにより、シクロアルカジエンの反応速度を大幅に向上させることができる。
【0013】
本発明においては、ニッケルを触媒として、炭素数2〜4のアルカノールアミンの存在下で、反応液に水素を接触させることが好ましい。また、ニッケルとしてラネーニッケルを用いることが好ましい。また、40℃以下で、反応液に水素を接触させることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【0015】
本発明方法に用いることができるシクロアルカジエンとしては、CPD、メチルシクロペンタジエン、メチルシクロヘキサジエン、シクロオクタジエンなどが挙げられる。
【0016】
以下の説明では、シクロアルカジエンとしてCPDを例示し、このCPDを部分水素添加してCPEを製造する方法について説明する。
【0017】
CPDの部分水素添加反応は、CPDの分子中に存在する2つの炭素−炭素二重結合のうち、1つの炭素−炭素二重結合だけを選択的に飽和させる反応である。
【0018】
CPEの製造に用いるCPDは、沸点41〜42℃の公知物質であり、ナフサ分解油のC5留分中に15〜20%含まれる。このようなCPDの製造方法は特に限定されないが、たとえば、ジシクロペンタジエン(シクロペンタジエンの2量体。DCP)を熱分解または解重合する方法が挙げられる。
【0019】
CPDは単独で使用してもよいし、溶媒で希釈して使用してもよい。CPDを溶媒で希釈した場合は、CPDの二量化を抑制することができる。希釈に用いる溶媒としては、CPEなどの環状不飽和炭化水素、脂肪族炭化水素、脂肪族エーテル、脂肪族アルコール、芳香族炭化水素、芳香族エーテルなどが挙げられる。これらの溶媒は単独で用いても、任意の2種以上を併用してもよい。溶媒を用いる場合の使用量は特に限定されないが、CPD100重量部に対して、通常5〜3000重量部、好ましくは10〜2000重量部である。
【0020】
CPDと溶媒とを混合する方法としては、たとえば予め調製したCPDと溶媒を混合することにより行えばよい。
【0021】
なお、CPDの部分水素添加に際しては、溶媒に加えて、反応に支障をきたさない不活性ガスを併用してもよい。不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、炭酸ガスなどが挙げられる。その使用量は特に限定されないが、CPD1モルに対して、通常0.001〜0.1モル、好ましくは0.001〜0.05モルである。
【0022】
CPDの部分水素添加に用いられる水素添加触媒としては、特に限定されず、たとえばパラジウム、ニッケル、銅、あるいはこれらと別種の金属(クロム、チタン、銀、亜鉛、カドミウム、タリウム、鉛、鉄、ルテニウム、ロジウム、コバルト、レニウムなど)を組み合わせて用いてもよい。これらの触媒は担体に担持して担持型触媒として使用することもできる。担体の種類は特に限定されず、工業的に一般に用いられる触媒用の担体が使用される。担体の具体例としては、活性炭、酸化マグネシウム、α−アルミナ、アルカリ土類金属を担持したα−アルミナやチタニアなどが挙げられる。
【0023】
これらの中でも、ニッケルを用いることが好ましく、特に好ましくはラネーニッケル触媒を用いる。ここでいうラネーニッケル触媒には、通常のラネーニッケルのほか、いわゆる変性ラネーニッケルも含まれる(1987年2月15日共立出版株式会社発行「化学大辞典9」第539頁参照)。
【0024】
ラネーニッケル触媒は例えば、下記のようにして製造することができる。まず、600ミリリットルの10%水酸化ナトリウム溶液を含有している1リットルの3つ口フラスコに40gのラネーニッケルアルミニウム合金(50%ニッケル)を少量ずつ機械的撹拌下に20〜30分要して添加する。温度はこの添加中90〜95℃に保つ。混合物を更に1時間撹拌し、撹拌を中止し、ニッケルを沈降させ、溶液をデカント法により分離する。金属を200ミリリットルずつの水で5回次いで50ミリリットルずつのエーテルで5回ニッケルが常に液体に浸されているようにして洗浄する。次いで触媒をエタノール中に貯蔵し、更に使用するために冷蔵する。
【0025】
水素添加触媒の使用量は、CPD100重量部に対して、通常0.01〜30重量部、好ましくは0.1〜15重量部である。0.01重量部以下では、反応時間が長く、生産性が低下する。また、30重量部を越えると水素添加選択性が低下するので好ましくない。
【0026】
CPDの部分水素添加は、水素添加触媒とともに、さらに炭素数2〜4のアルカノールアミンの存在下に行うことが好ましい。炭素数2〜4のアルカノールアミンの存在下に行うことにより、得られるCPEに含有されるCPDの量を実質的にゼロにすることができ、その純度を向上させることができる。
【0027】
炭素数2〜4のアルカノールアミンは、モノアルカノールアミンでもジアルカノールアミンでもよい。また、一価のアミンでも二価のアミンでもよいが、一価のアミンが好ましい。炭素数2〜4のアルカノールアミンの具体例としては、モノエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン等のエタノールアミン類;3−アミノ−1−プロパノール、2−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール等のプロパノールアミン類;4−アミノ−1−ブタノール、3−アミノ−1−ブタノール、2−アミノ−1−ブタノール、3−アミノ−2−ブタノール、4−アミノ−3−ブタノール、4−アミノ−2−ブタノール等のブタノールアミン類;ジエタノールアミン;等々が挙げられる。
【0028】
アルカノールアミンの使用量は、水素添加触媒1重量部に対して0.05〜50重量部、好ましくは0.05〜10重量部である。1重量部以下では、水素添加選択性が乏しくなり、また50重量部を超えると生産性が低下する。
【0029】
CPDの部分水素添加は、水を媒体として行うことが好ましい。この場合の水の量は、CPD1重量部に対して通常0.1〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部の範囲である。水の量がCPDに対して多すぎると水素添加反応における選択性が低下し、また少なすぎると反応時間が長びき、生産性が低下するとともに、シクロペンタン(CPA)が副生し、CPEの収率が大幅に低下するおそれがある。
【0030】
本実施形態では、まず、CPDなどの反応用原料(反応液)を反応容器内に投入する。本発明で用いることができる反応容器は、その形状や材質によって限定されないが、耐圧を有する容器を使用することが好ましく、例えばステンレススチールなどが適している。反応容器内部には、傾斜パドルなどの撹拌翼が備えてあってもよい。
【0031】
次に、ポンプなどの吸引手段を作動させ、反応容器内の反応用原料を反応容器から抜き出し、反応容器に接続された循環用配管を通じて再び反応容器に戻すように循環させる。本発明で用いることができる循環用配管の内径は、装置の規模に応じて適宜決定されるが、たとえば5〜1000mm程度である。
【0032】
その後、好ましくは循環用配管内に水素を吹き込み、該循環用配管内を流れる反応用原料に含まれるCPDに水素を接触させ部分水素添加してCPEを生成させる。本実施形態の場合、水素の吹き込みを、ポンプなどの吸引手段の下流側より行うことが好ましい。
【0033】
本発明では、循環用配管内を流れる反応用原料の線流速を制御する。線流速とは単位面積当たりの流速をいう。反応用原料の線流速が変化すれば、循環用配管の内径に関係なく、水素との接触時間が変化する。本発明では、循環用配管内を流れる反応用原料の線流速を制御することにより、水素との接触時間を調整してCPEの選択率を落とさずに、CPDの反応速度を向上させることができる。具体的には、循環用配管内を流れる反応用原料の線流速を好ましくは1.0m/秒以上、より好ましくは1.5m/秒以上とすることが望ましい。
【0034】
CPDの部分水素添加は、好ましくは40℃以下、より好ましくは20℃以下、特に好ましくは10℃以下の温度で行う。40℃を超える温度では、CPDの二量化が発生し、CPEの選択率が低下するゆえ、CPEの収率が低下する。また、CPEからCPAへと反応が進行することもあり、好ましくない。
【0035】
CPDの部分水素添加は、通常0〜3MPa、好ましくは0〜2.5MPaの圧力(ゲージ圧)で行う。部分水素添加時の圧力は高い方が反応速度が上がる。
【0036】
CPDの部分水素添加においては、CPDと水素の量は大幅に変動させ得る。しかしながら、通常少なくとも化学量論量の水素を用い、CPDに対する水素の使用量は1〜20当量の範囲で適宜選択される。好ましくは1〜10当量である。
【0037】
CPDの部分水素添加は、たとえば図1に示すような反応装置2を用いて実現することができる。図1は本発明方法を実施する反応装置の一例を示すブロック図である。図1に示す反応装置2は反応容器4を有し、この反応容器4には、循環用配管6がループ状に接続されている。循環用配管6の途中にはポンプ10が配置されている。ポンプ10は反応容器4から反応用原料8を抜き出すとともに、この抜き出された反応用原料8を循環用配管6内に流し、再び反応容器4に戻すようにする。循環用配管6のポンプ10の下流側には水素供給ライン11が接続されている。循環用配管6の途中には、さらに循環中の反応用原料の反応熱を取り除くための熱交換器12が配置してあってもよい。
【0038】
部分水素添加反応終了後は、蒸留などの通常の精製方法によって目的物を単離することができる。
【0039】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってその範囲を限定されるものではない。
【0040】
実施例および比較例中、反応成績を示すCPDの反応率(%)と、CPEの選択率(%)は、反応後の凝縮液(粗生成物)をガスクロマトグラフィーで分析して求めた組成比に基づき、下記式1および式2により算出した。
【0041】
CPDの反応率(%)={(反応に消費されたCPD量(モル))/(反応時に投入した原料CPD量(モル))}×100 …式1
CPEの選択率(%)={(生成したCPE量(モル))/(反応時に投入した原料CPD量(モル))}×100 …式2
CPDの反応率が大きく、かつCPEの選択率が大きいほど、CPEが効率よく生成したことを示す。なお、CPEの収率(%)は下記式3により算出される。
【0042】
CPEの収率(%)={(上記反応率)×(上記選択率)}/100 …式3
実施例1
まず、図1に示す反応容器4に、反応用原料8として、CPD5kg、ラネーニッケル触媒(NDT−65、川研ファインケミカル社製)0.04kg、モノエタノールアミン0.03kg、および水2.5kgを投入し、不活性ガス雰囲気下、10℃に温度をコントロールした。
【0043】
次に、ポンプ10を作動させて、反応用原料8を反応容器4から抜き出し、循環用配管(内径18.4mm)6を通じて再び反応容器4に戻すように、線流速1.51m/秒(体積流量1.44m3 /時間)で循環させた。
【0044】
その後、水素供給ライン11を通じて水素を流量0.04〜0.8Nm3 /hで循環用配管6内に吹き込み、循環用配管6内を流れる反応用原料8に含まれるCPDに水素を接触させた。水素圧力による反応系の圧力(ゲージ圧)は0.25MPaであった。
【0045】
この状態で実験を続け、CPDの反応率が100%となる時間を測定した。その結果、反応開始から2.4時間でCPDの反応率が100%に達することが確認できた(平均反応速度は41.6%/時間)。また、この時点でのCPEの選択率は99.5%であった。
【0046】
また、反応開始からの時間とCPDの反応率との関係をグラフ化したものを図2に示す。
【0047】
比較例1
実施例1と同様の反応用原料を、内部に撹拌翼を備えた反応容器に投入した。その後、撹拌翼を回転させながら、反応用原料を撹拌しつつ水素を吹き込み、反応用原料に含まれるCPDに水素を接触させ、CPDの反応率が100%となる時間を測定した。その結果、CPDの反応率が100%に達するまで7.5時間と実施例1と比較して長時間を要することが確認された(平均反応速度は13.3%/時間)。また、この時点でのCPEの選択率は91.1%であり、実施例1と比較して低かった。
【0048】
また、反応開始からの時間とCPDの反応率との関係をグラフ化したものを図2に示す。
【0049】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、CPEなどのシクロアルケンの選択率を落とさずに、CPDなどのシクロアルカジエンの反応速度を向上させることができ、工業的有利にシクロアルケンを製造することができる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明方法を実施する反応装置の一例を示すブロック図である。
【図2】 図2は実施例1と比較例1における反応開始からの時間とCPDの反応率の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
2… 反応装置
4… 反応容器
6… 循環用配管
8… 反応用原料(反応液)
10… ポンプ
11… 水素供給ライン
12… 熱交換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a process for the selective conversion of cycloalkadienes to cycloalkenes.
[0002]
[Prior art]
Using cyclopentadiene (CPD) as a cycloalkadiene, only one carbon-carbon double bond is selectively hydrogenated (partial hydrogen) out of two carbon-carbon double bonds present in the molecule of the CPD. And a method for producing cyclopentene (CPE) as a cycloalkene is known.
[0003]
However, since the reaction proceeds from CPD → CPE → cyclopentane (CPA), if an attempt is made to add hydrogen so that unhydrogenated CPD does not remain, CPA is generated. In this case, the reaction rate of CPD is high, but the selectivity of CPE is low, and as a result, the yield of CPE decreases. On the other hand, when trying to suppress the production of CPA, it becomes difficult to completely react CPD. In this case, the selectivity of CPE is high, but the reaction rate of CPD is low, and as a result, the yield of CPE decreases. That is, in the conventional method, the reaction rate of CPD and the selectivity of CPE are low, and as a result, it is difficult to improve the yield of CPE.
[0004]
Therefore, conventionally, in order to produce CPE with a relatively high selectivity, a reaction vessel equipped with a stirring blade inside was used, and a partial hydrogenation reaction of CPD was performed in this reaction vessel. Specifically, hydrogen was blown in while stirring the CPD in the reaction vessel while rotating the stirring blade in the reaction vessel, and hydrogen was brought into contact with the CPD to carry out the partial hydrogenation reaction of CPD.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the partial hydrogenation reaction of CPD is performed in a reaction vessel equipped with a stirring blade, the CPD reaction rate is slow and the CPD is converted to CPE in a short time, while a relatively high CPE selectivity is obtained. Had a problem with doing.
[0006]
In British Patent Publication No. 2273107, CPD as a cycloalkadiene is used, and two carbon-carbon double bonds existing in the molecule of the CPD are all hydrogenated (completely hydrogenated) to form a cycloalkane. A method for producing CPA has been proposed. In this method, hydrogen is blown into a circulation pipe connected to a reaction vessel so that hydrogen is brought into contact with CPD flowing in the circulation pipe and CPD is completely hydrogenated to produce CPA. is there. However, this method is intended for the production of CPA and does not produce any CPE.
[0007]
An object of the present invention is to provide a method capable of improving the reaction rate of a cycloalkadiene such as CPD without reducing the selectivity of a cycloalkene such as CPE, and producing a cycloalkene in an industrially advantageous manner. It is to be.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have found that there is a correlation between the linear flow rate of the reaction liquid when contacting hydrogen and the reaction rate of cycloalkadiene. It was also found that the reaction rate of cycloalkadiene can be improved without decreasing the selectivity of cycloalkene by controlling the linear flow rate of the reaction liquid during hydrogen contact.
[0009]
That is, according to the present invention,
Extracting the reaction solution from the liquid phase part of the reaction vessel, flowing the reaction solution through a circulation pipe connected to the reaction vessel while controlling the linear flow rate, and circulating the reaction solution toward the reaction vessel;
There is provided a method for producing cycloalkene, comprising the steps of blowing hydrogen into a liquid phase part in a reaction system and bringing hydrogen into contact with a reaction liquid flowing in the circulation pipe.
[0010]
Hydrogen may be blown into the liquid phase part in the reaction system. For example, hydrogen may be blown from the sparger installed in the reaction vessel, or may be blown into the circulation pipe, but is preferably blown into the circulation pipe.
[0011]
According to this invention, the reaction rate of cycloalkadiene can be improved without reducing the selectivity of cycloalkene by controlling the linear flow rate of the reaction solution flowing in the circulation pipe. It is defined that the shorter the time required for the cycloalkadiene reaction rate to reach 100%, the faster the reaction rate.
[0012]
In the present invention, it is preferable to control the linear flow rate of the reaction liquid flowing in the circulation pipe to 1.0 m / second or more. By setting the linear flow rate to 1.0 m / second or more, the reaction rate of cycloalkadiene can be greatly improved.
[0013]
In the present invention, it is preferable to contact hydrogen with the reaction solution in the presence of alkanolamine having 2 to 4 carbon atoms using nickel as a catalyst. Moreover, it is preferable to use Raney nickel as nickel. Moreover, it is preferable to make hydrogen contact a reaction liquid at 40 degrees C or less.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0015]
Examples of the cycloalkadiene that can be used in the method of the present invention include CPD, methylcyclopentadiene, methylcyclohexadiene, and cyclooctadiene.
[0016]
In the following description, CPD is exemplified as a cycloalkadiene, and a method for producing CPE by partially hydrogenating the CPD will be described.
[0017]
The partial hydrogenation reaction of CPD is a reaction that selectively saturates only one carbon-carbon double bond among the two carbon-carbon double bonds present in the molecule of CPD.
[0018]
CPD used for the production of CPE is a known substance having a boiling point of 41 to 42 ° C. and is contained in the C5 fraction of naphtha cracked oil by 15 to 20%. The method for producing such CPD is not particularly limited, and examples thereof include a method of thermally decomposing or depolymerizing dicyclopentadiene (cyclopentadiene dimer, DCP).
[0019]
CPD may be used alone or diluted with a solvent. When CPD is diluted with a solvent, dimerization of CPD can be suppressed. Examples of the solvent used for dilution include cyclic unsaturated hydrocarbons such as CPE, aliphatic hydrocarbons, aliphatic ethers, aliphatic alcohols, aromatic hydrocarbons, and aromatic ethers. These solvents may be used alone or in combination of any two or more. Although the usage-amount in the case of using a solvent is not specifically limited, It is 5-3000 weight part normally with respect to 100 weight part of CPD, Preferably it is 10-2000 weight part.
[0020]
As a method of mixing CPD and a solvent, for example, CPD prepared in advance and a solvent may be mixed.
[0021]
In addition, in the partial hydrogenation of CPD, an inert gas that does not interfere with the reaction may be used in combination with the solvent. Examples of the inert gas include nitrogen gas, helium gas, argon gas, and carbon dioxide gas. The amount used is not particularly limited, but is usually 0.001 to 0.1 mol, preferably 0.001 to 0.05 mol, relative to 1 mol of CPD.
[0022]
The hydrogenation catalyst used for the partial hydrogenation of CPD is not particularly limited. For example, palladium, nickel, copper, or other metals (chromium, titanium, silver, zinc, cadmium, thallium, lead, iron, ruthenium) , Rhodium, cobalt, rhenium, etc.) may be used in combination. These catalysts can be supported on a carrier and used as a supported catalyst. The type of the carrier is not particularly limited, and a carrier for catalyst generally used in industry is used. Specific examples of the carrier include activated carbon, magnesium oxide, α-alumina, α-alumina supporting an alkaline earth metal, titania, and the like.
[0023]
Of these, nickel is preferably used, and Raney nickel catalyst is particularly preferably used. The Raney nickel catalyst referred to here includes not only ordinary Raney nickel but also so-called modified Raney nickel (see page 539, published on February 15th, 1987, “Chemical Dictionary 9”, page 539).
[0024]
The Raney nickel catalyst can be produced, for example, as follows. First, 40 g of Raney nickel aluminum alloy (50% nickel) is added to a 1 liter three-necked flask containing 600 ml of 10% sodium hydroxide solution in small portions with mechanical stirring for 20-30 minutes. To do. The temperature is kept at 90-95 ° C. during this addition. The mixture is stirred for an additional hour, stirring is stopped, the nickel is allowed to settle, and the solution is separated by decanting. The metal is washed 5 times with 200 milliliters of water and then 5 times with 50 milliliters of ether, so that the nickel is always immersed in the liquid. The catalyst is then stored in ethanol and refrigerated for further use.
[0025]
The usage-amount of a hydrogenation catalyst is 0.01-30 weight part normally with respect to 100 weight part of CPD, Preferably it is 0.1-15 weight part. If it is 0.01 parts by weight or less, the reaction time is long and the productivity is lowered. On the other hand, if it exceeds 30 parts by weight, the hydrogenation selectivity is lowered, which is not preferable.
[0026]
The partial hydrogenation of CPD is preferably performed in the presence of an alkanolamine having 2 to 4 carbon atoms together with a hydrogenation catalyst. By performing in the presence of an alkanolamine having 2 to 4 carbon atoms, the amount of CPD contained in the obtained CPE can be substantially zero, and the purity can be improved.
[0027]
The alkanolamine having 2 to 4 carbon atoms may be a monoalkanolamine or a dialkanolamine. Moreover, although a monovalent amine or a bivalent amine may be sufficient, a monovalent amine is preferable. Specific examples of the alkanolamine having 2 to 4 carbon atoms include ethanolamines such as monoethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine; 3-amino-1-propanol, 2-amino-1-propanol Propanolamines such as 1-amino-2-propanol; 4-amino-1-butanol, 3-amino-1-butanol, 2-amino-1-butanol, 3-amino-2-butanol, 4-amino- Butanolamines such as 3-butanol and 4-amino-2-butanol; diethanolamine; and the like.
[0028]
The amount of the alkanolamine used is 0.05 to 50 parts by weight, preferably 0.05 to 10 parts by weight with respect to 1 part by weight of the hydrogenation catalyst. If it is 1 part by weight or less, the hydrogenation selectivity becomes poor, and if it exceeds 50 parts by weight, the productivity is lowered.
[0029]
The partial hydrogenation of CPD is preferably performed using water as a medium. The amount of water in this case is usually in the range of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to 1 part by weight of CPD. If the amount of water is too large relative to CPD, the selectivity in the hydrogenation reaction will decrease, and if it is too small, the reaction time will be long, the productivity will decrease, and cyclopentane (CPA) will be produced as a by-product. The yield may be significantly reduced.
[0030]
In the present embodiment, first, a reaction raw material (reaction liquid) such as CPD is charged into a reaction vessel. The reaction vessel that can be used in the present invention is not limited by its shape and material, but it is preferable to use a vessel having a pressure resistance, for example, stainless steel is suitable. A stirring blade such as an inclined paddle may be provided inside the reaction vessel.
[0031]
Next, a suction means such as a pump is operated, and the reaction raw material in the reaction vessel is extracted from the reaction vessel and circulated back to the reaction vessel again through a circulation pipe connected to the reaction vessel. The inner diameter of the circulation pipe that can be used in the present invention is appropriately determined according to the scale of the apparatus, and is, for example, about 5 to 1000 mm.
[0032]
Thereafter, hydrogen is preferably blown into the circulation pipe, and hydrogen is brought into contact with CPD contained in the reaction raw material flowing through the circulation pipe to partially hydrogenate to produce CPE. In the case of this embodiment, it is preferable to blow in hydrogen from the downstream side of suction means such as a pump.
[0033]
In the present invention, the linear flow rate of the reaction raw material flowing in the circulation pipe is controlled. The linear flow rate is the flow rate per unit area. If the linear flow rate of the reaction raw material changes, the contact time with hydrogen changes regardless of the inner diameter of the circulation pipe. In the present invention, by controlling the linear flow rate of the reaction raw material flowing in the circulation pipe, the reaction rate of CPD can be improved without reducing the selectivity of CPE by adjusting the contact time with hydrogen. . Specifically, the linear flow rate of the reaction raw material flowing in the circulation pipe is preferably 1.0 m / second or more, more preferably 1.5 m / second or more.
[0034]
The partial hydrogenation of CPD is preferably performed at a temperature of 40 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower, and particularly preferably 10 ° C. or lower. When the temperature exceeds 40 ° C., dimerization of CPD occurs, and the selectivity of CPE decreases, so that the yield of CPE decreases. Further, the reaction may proceed from CPE to CPA, which is not preferable.
[0035]
The partial hydrogenation of CPD is usually performed at a pressure (gauge pressure) of 0 to 3 MPa, preferably 0 to 2.5 MPa. The higher the pressure during partial hydrogenation, the higher the reaction rate.
[0036]
In the partial hydrogenation of CPD, the amount of CPD and hydrogen can vary greatly. However, usually at least a stoichiometric amount of hydrogen is used, and the amount of hydrogen used for CPD is appropriately selected within the range of 1 to 20 equivalents. Preferably it is 1-10 equivalent.
[0037]
The partial hydrogenation of CPD can be realized, for example, using a
[0038]
After completion of the partial hydrogenation reaction, the target product can be isolated by a conventional purification method such as distillation.
[0039]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited by these examples.
[0040]
In Examples and Comparative Examples, the reaction rate (%) of CPD indicating the reaction results and the selectivity (%) of CPE were determined by analyzing the condensed liquid (crude product) after the reaction by gas chromatography. Based on the ratio, it was calculated by the following
[0041]
CPD reaction rate (%) = {(Amount of CPD consumed in reaction (mol)) / (Amount of raw material CPD (mol) charged during reaction)} × 100 (1)
CPE selectivity (%) = {(Amount of CPE produced (mol)) / (Amount of raw material CPD charged during reaction (mol))} × 100 (2)
It shows that CPE produced | generated efficiently, so that the reaction rate of CPD was large and the selectivity of CPE was large. In addition, the yield (%) of CPE is calculated by the following
[0042]
CPE yield (%) = {(reaction rate) × (selectivity)} / 100
Example 1
First, 5 kg of CPD, Raney nickel catalyst (NDT-65, manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) 0.04 kg, 0.03 kg of monoethanolamine, and 2.5 kg of water are charged as reaction
[0043]
Next, the
[0044]
Thereafter, hydrogen was blown into the
[0045]
The experiment was continued in this state, and the time until the CPD reaction rate was 100% was measured. As a result, it was confirmed that the reaction rate of CPD reached 100% in 2.4 hours from the start of the reaction (average reaction rate was 41.6% / hour). Moreover, the selectivity of CPE at this time was 99.5%.
[0046]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the time from the start of reaction and the reaction rate of CPD.
[0047]
Comparative Example 1
The same reaction raw material as in Example 1 was put into a reaction vessel equipped with a stirring blade inside. Thereafter, while rotating the stirring blade, hydrogen was blown while stirring the reaction raw material, hydrogen was brought into contact with CPD contained in the reaction raw material, and the time for which the CPD reaction rate was 100% was measured. As a result, it was confirmed that it takes 7.5 hours to reach 100% of the reaction rate of CPD as compared with Example 1 (average reaction rate is 13.3% / hour). Further, the selectivity of CPE at this point was 91.1%, which was lower than that of Example 1.
[0048]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the time from the start of reaction and the reaction rate of CPD.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the reaction rate of cycloalkadiene such as CPD can be improved without lowering the selectivity of cycloalkene such as CPE, and cycloalkene can be produced industrially advantageously. A method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a reaction apparatus for carrying out the method of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the time from the start of reaction and the reaction rate of CPD in Example 1 and Comparative Example 1.
[Explanation of symbols]
2 ...
10 ...
Claims (4)
前記循環用配管内に水素を吹き込み、前記循環用配管内を流れる反応液に水素を接触させる工程とを、有するシクロアルケンの製造方法。 A reaction solution containing cycloalkadiene is extracted from the liquid phase part of the reaction vessel, and the reaction solution is allowed to flow in a circulation pipe connected to the reaction vessel while controlling a linear flow rate to 1.0 m / second or more . Circulating to the reaction vessel;
And a step of blowing hydrogen into the circulation pipe and bringing hydrogen into contact with a reaction solution flowing through the circulation pipe.
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