(57)【要約】【課題】  イソブチレンと水との水和反応の速度を高めることができる第三級ブチルアルコールの製造方法を提供する。【解決手段】イソブチレンと水との水和反応で第三級ブチルアルコールを製造する方法において、酸性界面活性剤を触媒として用いる。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソブチレンと水との水和反応により第三級ブチルアルコールを製造する方法において、水和反応の触媒として酸性界面活性剤を用いることを特徴とする第三級ブチルアルコールの製造方法。
【請求項２】
前記酸性界面活性剤がスルホン酸基を有することを特徴とする請求項１記載の第三級ブチルアルコールの製造方法。
【請求項３】
前記酸性界面活性剤がドデシルベンゼンスルホン酸であることを特徴とする請求項２記載の第三級ブチルアルコールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は第三級ブチルアルコール（２−メチル−２−プロパノール）を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、第三級ブチルアルコールの製造方法としては、触媒を使用してイソブチレン（２−メチルプロペン）と水とを水和反応させる方法が知られている。
水和反応の触媒として、特許文献１には強酸型陽イオン交換樹脂が、特許文献２にはヘテロポリ酸が、特許文献３にはポリスチレンスルホン酸が記載されている。また、特許文献４には反応系のイソブチレンと水とを均一にするための助剤として有機酸を添加して水和反応を行う方法が記載されている。
【特許文献１】特開昭５４−２７５０７号公報
【特許文献２】特開昭５４−１６０３０９号公報
【特許文献３】特開平６−２３４８０９号公報
【特許文献４】特開昭５０−３２１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
通常、前記特許文献１に記載の方法では、イソブチレンの相と水の相が不均一の状態にある原料液を陽イオン交換樹脂と接触させるため水和反応の速度が低いという問題があった。
【０００４】
特許文献２に記載の方法では、ヘテロポリ酸による金属製装置の腐食という問題があった。  
【０００５】
特許文献３に記載の方法では、陽イオン交換樹脂を使用する方法に比べると水和反応の速度を高くすることが出来るが、工業的にはさらに反応速度を高めることが望まれていた。
特許文献４に記載の方法では、助剤として添加される有機酸には実質的に触媒作用が無いため、イオン交換樹脂などの触媒作用を有する他の物質を添加する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、イソブチレンと水との水和反応の速度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するために、第三級ブチルアルコールの製造方法について鋭意検討した。その結果、イソブチレン水和反応の触媒として酸性界面活性剤を使用した場合に驚くべき高い反応速度が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明の第三級ブチルアルコールの製造方法は、イソブチレンと水との水和反応で第三級ブチルアルコールを製造する方法において、水和反応の触媒として酸性界面活性剤を用いることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、前記酸性界面活性剤がスルホン酸基を有するものであることが好ましい。
前記酸性界面活性剤がドデシルベンゼンスルホン酸であることがより好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高い反応速度でイソブチレンの水和反応を進行させることができ、第三級ブチルアルコールを効率良く製造することが出来る。また、反応速度が高いため使用する触媒の量を少なくすることができ、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明において、触媒として使用する酸性界面活性剤は、界面活性剤であって酸性を示すものであれば特に限定するものではない。
ここでの界面活性剤とは、一般的に定義されているとおり、水に対して強い表面活性を示し、溶液内において臨界ミセル濃度以上でミセルのような会合体を形成する物質であり、分子内に親水性の部分と疎水性（親油性）の部分をあわせもち、その親水親油バランスによって水−油の二相界面に強く吸着されて、界面の自由エネルギー（界面張力）を著しく低下させる作用を持つ物質をいう（岩波書店発行、理化学辞典  第五版）。
また酸性を示す界面活性剤とは、上記のような性質を持つ界面活性剤が水に溶けた際に、親水性の官能基（親水性基）が電離して水素イオンが生じることにより酸性を示すものをいう。
かかる酸性を示す官能基としては、カルボキシ基、硫酸エステル酸基（−ＨＳＯ４）、スルホン酸基（スルホ基）等が挙げられる。中でもスルホン酸基が好ましい。
スルホン酸基を有する界面活性剤の具体例としては、種々のα-オレフィンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ペンタデシルベンゼンスルホン酸等が挙げられる。中でも本発明の方法においてはドデシルベンゼンスルホン酸がより好ましい。
【００１１】
本発明において反応に用いるイソブチレン原料としては、イソブチレンのみを単独で用いてもよいが、イソブチレンと他の炭化水素とを含む混合物（以下、イソブチレン含有炭化水素という）を用いてもよい。イソブチレン含有炭化水素は、水和反応には液化ガスの形態で供給することが好ましい。
イソブチレン含有炭化水素に含まれるイソブチレン以外の炭化水素は、イソブチレン以外のブテン類（１−ブテンおよび／または２−ブテン）およびブタン類（ｎ−ブタン、イソブタンなど）などの炭素数が４である炭化水素から選ばれる１種以上であることが好ましい。このようなイソブチレン含有炭化水素は、例えば、ナフサを水蒸気存在下で熱分解してエチレンを得る際の副生成物や、重質油を触媒接触分解した際の副生成物、またはこれらの副生成物からブタジエンを除去したものとして得ることができる。
イソブチレン含有炭化水素中のイソブチレン濃度は特に限定するものではないが、５〜８０質量％程度が好ましく、１０〜６０質量％がより好ましい。このイソブチレン濃度は高いほど水和反応の速度が向上するが、イソブチレン濃度の低いものの方が工業的には入手が容易であり安価である。
【００１２】
本発明において反応に用いる水は、特に限定されるものではないが、脱イオン水、蒸留水などが好ましく、脱イオン水がより好ましい。水中の不純物は、触媒の失活や製品品質に悪影響を与える可能性があり、少ないほど好ましい。
【００１３】
本発明の方法により第三級ブチルアルコールを製造するには、酸性界面活性剤の存在下でイソブチレンと水を接触させて水和反応させる。
反応器は、特に限定されず、攪拌層型反応器、固定床型反応器、塔型反応器等いずれの形態も用いることができる。また反応形態は、回分式、半回分式、連続式のいずれでもよい。
反応中は界面活性剤の作用により発泡が生じる場合があるが、必要に応じて消泡剤等の添加剤を使用してもよい。また必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、反応液に有機溶剤や他の添加剤を含有させてもよい。
【００１４】
反応に使用する水の量は特に限定するものではないが、原料中のイソブチレン１モルに対して水を０．１〜５０モル程度使用することが好ましく、０．５〜３０モルがより好ましい。イソブチレンに対する水のモル比は、大きいほど副生成物であるイソブチレンの二量体や三量体の生成が少なくなり、小さいほど水和反応の速度が向上する。
【００１５】
酸性界面活性剤の使用量は特に限定するものではないが、水和反応に使用する全原料のうち酸性界面活性剤を除いた残りの合計量に対して０．１質量％〜２０質量％が好ましく、０．５〜５質量％がより好ましい。酸性界面活性剤の濃度は、高いほど水和反応の反応速度が向上し、低いほど反応後の生成物の分離が容易になる。
【００１６】
水和反応における温度は特に限定するものではないが、２５〜１００℃が好ましく、４５〜８０℃がより好ましい。温度は高いほど水和反応の反応速度が向上し、低いほどイソブチレンの二量体や三量体の生成が少なくなる。
水和反応における圧力は特に限定するものではないが、原料として使用するイソブチレンガスまたはイソブチレン含有炭化水素ガスを、液化させるのに十分な圧力が好ましい。具体的には０．２〜２．０ＭＰａ（ゲージ圧、以下同じ）が好ましく、０．４〜１．６ＭＰａがより好ましい。
水和反応中の圧力を維持するために、水和反応に関与しない不活性ガスを反応器内に導入してもよい。不活性ガスとしては窒素、アルゴンなどが挙げられるが特に限定されるものではない。
【００１７】
反応終了後の反応液中には、生成した第三級ブチルアルコールのほか、触媒である酸性界面活性剤や、未反応物が含まれているので、精製を行うことが好ましい。
未反応のイソブチレンや、イソブチレン含有炭化水素に含まれるイソブチレン以外の炭化水素化合物は、反応器内の圧力を制御して気相に相転移させるによって反応液から除去することができる。
精製は周知の方法で行うことができる。例えば、蒸留、抽出、膜分離、二相分離等を用いて行うことができる。精製によって、第三ブチルアルコールと、触媒（酸性界面活性剤）または触媒を含む液とを分離した後、触媒または触媒を含む液を回収して、再び水和反応の触媒として使用してもよい。かかる触媒または触媒を含む液をリサイクルする場合に、必要であれば、界面活性剤由来の発泡を除去するために消泡剤等の添加剤を加えてもよい。
【００１８】
本発明の方法によれば、驚くべき高い水和反応の反応速度を得ることができる。
これは、イソブチレンと水とを混合しても、通常では均一な分散状態は得られないが、本発明では酸性界面活性剤を使用することにより分散相が乳化状態となり、二相界面の接触面積が飛躍的に向上すること、酸性界面活性剤自身が持つ酸性基によりイソブチレンの水和反応に対する触媒効果を有すること、酸性界面活性剤が二相界面に存在することになるため、乳化により接触面積が飛躍的に向上した二相界面付近でイソブチレン水和反応が高効率で進行することによるものと考えられる。
このように、本発明で使用する酸性界面活性剤は、触媒作用と分散性の向上効果の両方を併せ持つので、本発明によれば添加物量の削減および製造コストを低減することができる。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例により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限定されるものではない。
[実施例１]
攪拌機を備えたガラス製オートクレーブ（内容量１０００ｍｌ）内に、イソブチレン２４．８ｇ（０．４４モル）とイソブタン１４２ｇを含有する液状のイソブチレン含有炭化水素１６６．８ｇ、水６０ｇ（３．３３モル）、酸性界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸３．２ｇを仕込んだ。
仕込み後、攪拌を開始し、オートクレーブ内の温度が７０℃になるまで昇温した。その際、内部の圧力は１．０ＭＰａ（ゲージ圧）まで上昇した。
７０℃に達した後１時間保持したところでオートクレーブを冷却して反応終了とした。冷却後、オートクレーブ内の圧力を大気圧に戻すことによって未反応のイソブチレン、イソブタンをガス化して除去した。
オートクレーブ内に残った液体の組成をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより分析して、生成した第三級ブチルアルコールの質量を求めた。得られた第三級ブチルアルコールの質量の値から、使用したドデシルベンゼンスルホン酸のスルホン酸基１モル当たりの第三級ブチルアルコール生成速度（mol/h/H＋mol）を算出した。その結果を下記表１に示す。
【００２０】
[比較例１]
上記実施例１において、ドデシルベンゼンスルホン酸を用いず、その代わりに触媒として強酸性陽イオン交換樹脂（バイエル社製  強酸性マクロポーラス型イオン交換樹脂  レバチットＫ２６２１、交換容量：１．５meq／ｍｌ）１５０ｇを使用した以外は実施例１と同様にして第三級ブチルアルコールを生成させた。
実施例１と同様にして、得られた第三級ブチルアルコールの質量を求め、使用したイオン交換樹脂の酸性基１モル当たりの第三級ブチルアルコール生成速度（mol/h/H＋mol）を算出した。その結果を下記表１に示す。
【００２１】
[実施例２]
上記実施例１において、仕込むドデシルベンゼンスルホン酸の質量を８．４ｇに変更した以外は実施例１と同様にして第三級ブチルアルコールを生成させ、スルホン酸基１モル当たりの第三級ブチルアルコール生成速度（mol/h/H＋mol）を算出した。その結果を下記表１に示す。
【００２２】
【表１】
2005220092.tif 000002
【００２３】
表１の結果から明らかなように、ドデシルベンゼンスルホン酸の存在下でイソブチレンを水和反応させることによりきわめて高い反応速度を得ることができる。