(57)【要約】マレイン酸をγ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及び／又はテトラヒドロフランに転化するプロセスにおいて、マレイン酸を含む供給流を第１の水素添加ゾーン内で水素添加して、琥珀酸及び未反応水素を含む反応生成物を生成させる。この反応生成物は、次いで第２の水素添加ゾーンに供給され、ここで琥珀酸は１，４−ブタンジオールに転化され、マレイン酸を含む供給流の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度は、供給流中のマレイン酸の温度及び第１の水素添加ゾーン内の温度が約１３０℃を越えないように制御され、こうして、マレイン酸の腐食効果を最小化し、反応器寿命を長期化し、全体のプロセス経済を改良する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種の製造方法であって、
（Ａ）直列に連結された第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーンと、
（Ｂ）第１の水素添加ゾーンに、マレイン酸含有供給流を供給する工程と、
（Ｃ）第１の水素添加ゾーン内で、マレイン酸供給原料と水素とを触媒と接触させて反応させ、琥珀酸を含む反応生成物を生成させる工程と、
（Ｄ）第２の水素添加ゾーンに、第１の水素添加ゾーンの反応生成物を供給する工程と、
（Ｅ）第２の水素添加ゾーン内で、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物と水素とを触媒と接触させて、γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種を含む生成物流を生成させる工程と、を含み、
マレイン酸含有供給流の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度を、供給流中のマレイン酸の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度が約１３０℃を越えないように制御する方法。
【請求項２】
前記マレイン酸含有供給流の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度を、供給流中のマレイン酸の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度が約１２０℃を越えないように制御する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マレイン酸含有供給流の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度を、供給流中のマレイン酸の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度が約１００℃を越えないように制御する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の水素添加ゾーンからの反応生成物を第２の水素添加ゾーンに供給する前に、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物に熱を加えて、反応生成物を約１３０℃を越える温度まで上昇させる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の水素添加ゾーンからの反応生成物を第２の水素添加ゾーンに供給する前に、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物に熱を加えて、反応生成物を約１３０℃〜約１８０℃の温度に上昇させる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記供給流は、マレイン酸及び少なくとも１種の他の水素添加可能な前駆体を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記水素添加可能な前駆体は、無水マレイン酸、琥珀酸、無水琥珀酸、琥珀酸エステル、マレイン酸エステル又はγ−ブチロラクトンの少なくとも１種である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
プロセスに供給される水素対マレイン酸の比率は、約５：１〜約１０００：１の間である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
各前記水素添加ゾーン内の運転圧力は、独立に、約６５〜３００ａｔｍの間である請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
各前記水素添加ゾーン内の運転圧力は、独立に、約１００〜約２７０ａｔｍの間である請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
各前記水素添加ゾーン内の接触時間は、独立に、約０．１分〜２０時間の間である請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種の製造方法であって、
（Ａ）直列に連結されている第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーンと、
（Ｂ）第１の水素添加ゾーンに、約７０℃〜約１２０℃の入口温度にて、マレイン酸含有供給流を供給する工程と、
（Ｃ）第１の水素添加ゾーン内で、マレイン酸供給原料と水素とを触媒と接触させて反応させ、琥珀酸を含む反応生成物を生成させる工程と、
（Ｄ）第２の水素添加ゾーンに、約１３０℃〜約１８０℃の入口温度にて、第１の水素添加ゾーンの反応生成物を供給する工程と、
（Ｅ）第２の水素添加ゾーン内で、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物と水素とを触媒と接触させて反応させ、γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種を含む生成物流を生成させる工程と、
を含む方法。
【請求項１３】
γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種の製造方法であって、
（Ａ）直列に連結されている第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーンであって、各水素添加ゾーンは、独立に、ＶＩＩＩ群貴金属を含む触媒を含む水素添加ゾーンと、
（Ｂ）第１の水素添加ゾーンに、約７０℃〜約１２０℃の入口温度にて、マレイン酸を含む供給流を供給する工程と、
（Ｃ）第１の水素添加ゾーン内で、マレイン酸供給原料と水素とを触媒と接触させて反応させて、琥珀酸及び未反応水素を含む反応生成物を生成させる工程と、
（Ｄ）第２の水素添加ゾーンに、約１３０℃〜約１８０℃の入口温度にて、第１の水素添加ゾーンの反応生成物を供給する工程と、
（Ｅ）第２の水素添加ゾーン内で、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物と水素とを触媒と接触させて、１，４−ブタンジオールを含む生成物流を生成させる工程と、
を含む方法。
【請求項１４】
前記第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーン内の触媒としてのＶＩＩＩ群貴金属は、独立に、パラジウム、白金、ロジウム及びルテニウムからなる群より選択される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の水素添加ゾーン内の触媒及び前記第２の水素添加ゾーン内の触媒は、それぞれパラジウムを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の水素添加ゾーン内の触媒は、カーボン担体上のパラジウムであり、前記第２の水素添加ゾーン内の触媒は、カーボン担体上のパラジウム、レニウム及び銀を含む請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マレイン酸の１，４−ブタンジオール、場合によってはγ−ブチロラクトン及び／又はテトラヒドロフランへの水素添加方法に関する。この方法において、プロセス設備の腐食（例えば、水素添加反応器及びその内部）は、２つの水素添加ゾーンを用いることにより、及び第１の水素添加反応ゾーンの温度を反応器内部でのマレイン酸の温度が約１３０℃を越えないようにさらに制御することにより、最小化される。
【０００２】
【従来技術の記載】
１，４−ブタンジオールは、多くの用途に用いられる市販品である、例えば、１，４−ブタンジオールは、ポリブチレンテレフタレート及び反応射出成形（ＲＩＭ）ウレタンの製造に用いられる。
【０００３】
１，４−ブタンジオールは、マレイン酸、無水マレイン酸及び同様の水素添加可能な化合物の触媒水素添加により得られることが知られている。このようなプロセスにおいて、水性マレイン酸を水素と一緒に、固定床触媒を含む反応器に供給する。次いで、１，４−ブタンジオール、テトラヒドロフラン及びγ−ブチロラクトンを含む反応生成物を慣用の手段により回収して精製する。
【０００４】
部分的に、本発明は、１，４−ブタンジオール製造のための２個の反応ゾーンスキームに関する。米国特許Ｕ． Ｓ． ４，５８４，４１９は、第２のゾーンの温度が第１のゾーンの温度よりも低い連続運転を行う２個の水素添加ゾーンを用いるジアルキルエステルの１，４−ブタンジオールへの水素添加方法を教示する。米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ６，００８，３８４は、カーボン上のバイメタリック（Ｒｕ及びＲｅ）触媒を用い、第１ステージからの流出物が第２ステージに導入される前に有意に冷却されるマレイン酸の２ステージ水素添加方法を教示する。米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ５，１９６，６０２は、各水素添加ステージに異なる水素添加触媒を用いることを特徴とする連続的に運転される２ステージプロセスでの無水マレイン酸及び／又はマレイン酸の１，４−ブタンジオールへの水素添加方法を教示する。
【０００５】
特に、本発明は、正確に且つ経済的に反応を含み商業的に有用なプロセスを得るように、マレイン酸供給原料が１，４−ブタンジオールに、及び場合によっては他の生成物に水素添加される態様に関する。マレイン酸を１，４−ブタンジオールに水素添加させるために、高められた温度が用いられる。例えば、米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ６，００８， ３８４は、１６０℃〜２５０℃の間の温度で、マレイン酸を１，４−ブタンジオールに有利に水素添加させることを教示する。しかし、これらの温度にて、マレイン酸は、非常に腐食性であることが観察されている。このような条件は、特別の冶金及び／又は他のコストがかかる構成材料を用いたとしても、プロセス設備（例えば、水素添加反応器、内部構成要素及び補助構成要素）の寿命を短縮させる。いずれにしても、商業的なプラント設計、調達、構築、運転及び維持においてマレイン酸の腐食性をいかに取り扱うかが、マレイン酸−１，４−ブタンジオール化学プラントのプロセス経済性及び商業的な実行可能性における主要な問題である。
【０００６】
本発明の目的は、マレイン酸供給原料の腐食効果を低減する反応器システム構成及び反応温度プロファイルを提供することにある。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、１，４−ブタンジオール、テトラヒドロフラン及びγ−ブチロラクトンの少なくとも１種へのマレイン酸の転化方法（二次的な副産物、例えばｎ−ブタノールを特に問題とすることなく）であり、
（Ａ）直列に連結された第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーンと、
（Ｂ）第１の水素添加ゾーンに、マレイン酸含有供給流を供給する工程と、
（Ｃ）第１の水素添加ゾーン内で、マレイン酸供給原料と水素とを触媒と接触させて、反応させ、琥珀酸を含む反応生成物を生成させる工程と、
（Ｄ）第２の水素添加ゾーンに、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物を供給する工程と、
（Ｅ）第２の水素添加ゾーン内で、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物と水素とを触媒と接触させて、反応させ、γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種を含む生成物流を生成させる工程と、を含み、供給流中のマレイン酸及び第１の水素添加ゾーンのの温度が約１３０℃を越えないように、マレイン酸含有供給原料の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度を制御し、こうして、マレイン酸の腐食効果を最小化して、プロセス設備（例えば、水素添加反応器及びその内部並びに補助構成部品）の寿命を長期化させて、プロセス全体の経済性を改良する。
【０００８】
別の実施形態において、本発明は、１，４−ブタンジオール、テトラヒドロフラン及びγ−ブチロラクトンの少なくとも１種の製造方法である（二次的な副産物、例えばｎ−ブタノールを特に問題にすることなく）。本方法は、
（Ａ）直列に連結された第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーンであって、各水素添加ゾーンは独立に水素添加触媒を含む第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーンと、
（Ｂ）第１の水素添加ゾーンに、約７０℃〜約１２０℃の入口温度にて、マレイン酸を含む供給流を供給する工程と、
（Ｃ）第１の水素添加ゾーン内で、供給流と水素とを反応させて、琥珀酸及び未反応水素を含む反応生成物を生成させる工程と、
（Ｄ）第２の水素添加ゾーンに、約１３０℃〜約１８０℃の入口温度にて、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物を供給する工程と、
（Ｅ）第２の水素添加ゾーン内で、第１の水素添加ゾーンの反応生成物と水素とを反応させて、１，４−ブタンジオール、テトラヒドロフラン及びγ−ブチロラクトンの少なくとも１種を含む生成物流を生成させる工程と、
を含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態において、反応生成物を第２の水素添加ゾーンに供給する前に、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物に熱を加えて、第１の水素添加ゾーンの反応生成物の温度を約１３０℃の温度まで上昇させる。
【００１０】
【発明の詳細な記載】
本発明は、１，４−ブタンジオール、テトラヒドロフラン及びγ−ブチロラクトンの少なくとも１種に、マレイン酸を水素添加する方法である。典型的には、この反応は、単一の水素添加反応器システムで行われる。しかし、マレイン酸は反応温度にて非常に腐食性であるので、慣用の材料（例えば、炭素鋼）製の反応器内では顕著な腐食が見られる。
【００１１】
理論的に結びつけようとするものではないが、マレイン酸の１，４−ブタンジオールへの反応は、下記
【００１２】
【化１】
2004507516.tif 000002
【００１３】
のように少なくとも２種の中間体を経由して進行する。さらに加工することなく、γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランは反応生成物であり、水素及び／又は水の添加／置換によりある生成物は別の生成物に転化する。さらに、第２の水素添加ゾーンの運転パラメータを調整することにより、生成物スレートを変えて、種々の比率の１，４−ブタンジオール、テトラヒドロフラン及びγ−ブチロラクトンを製造してもよい。典型的には、１，４−ブタンジオールが本発明の好ましい生成物である。
【００１４】
前述したように、約１４０℃を越える温度で、マレイン酸は非常に腐食性であることが観察されている。さらに、（ｉ）マレイン酸の琥珀酸への水素添加は、琥珀酸の１，４−ブタンジオールへの水素添加に必要な温度よりも低い温度で適切な速度で進行すること、及び（ｉｉ）琥珀酸は、高められた温度でマレイン酸ほど腐食性ではないこと、が知られている。
【００１５】
マレイン酸の腐食効果を最小化する願望と結びつけられたこれらの事項により、第１のステージを約１３０℃よりも低温、好ましくは約１２０℃よりも低温にて運転してマレイン酸を琥珀酸に転化し、次いで、第２のステージの温度を約１３０℃を越える温度で運転して琥珀酸をγ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種に転化する２個の別個の反応ステージ又はゾーンでマレイン酸の１，４−ブタンジオールへの転化をより有利に行う、という発明を導いた。より詳細には、マレイン酸を約７０℃〜約１２０℃の温度にて、第１の水素添加ゾーンに供給し、次いで、琥珀酸まで水素添加する。第１の水素添加ゾーン内の反応温度は、第１の水素添加ゾーンからの流出物が約１３０℃の温度を超えないように制御される。好ましくは、入口温度及び反応器温度は、マレイン酸が約１２０℃を越えないように、より好ましくはマレイン酸が１００℃を越えないように、第１の水素添加ゾーン内で制御される。次いで、第１の水素添加ゾーンからの琥珀酸を約１３０℃〜約１８０℃の温度にて（必要であれば、この流れに熱を加える）第２の水素添加ゾーンに送り、第２の水素添加ゾーン内で、γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランの少なくとも１種に水素添加させる。マレイン酸が高められた温度にて反応器内に存在しないので（理想的には、約１００℃を越えてマレイン酸が存在しない）、マレイン酸の腐食効果は顕著に最小化され、よって水素添加反応器及び任意の他の関連するプロセス設備の寿命を長期化し、プロセス全体の経済性（設備投資、運転コスト及び維持コスト）を改良する。
反応物質
本発明のプロセスにおいて、マレイン酸は、触媒の存在下で水素含有ガスと反応する。他の水素添加可能な前駆体をマレイン酸供給原料と組み合わせてもよい。「水素添加可能な前駆体」とは、任意のカルボン酸又はその無水物、カルボン酸エステル、ラクトン又はこれらの混合物であり、水素添加される場合に、γ−ブチロラクトン、１，４−ブタンジオール及びテトラヒドロフランを生成するものである。代表的な水素添加可能な前駆体としては、無水マレイン酸、フマル酸、無水琥珀酸、琥珀酸、Ｃ１〜Ｃ８ジアルキルサクシネート（例えばジメチルサクシネート）などの琥珀酸エステル、Ｃ１〜Ｃ８ジアルキルマレート（例えばジメチルマレート）などのマレイン酸エステル、γ−ブチロラクトン及びこれらの混合物を挙げることができる。本明細書において「マレイン酸供給原料」とは、マレイン酸、その他の水素添加可能な前駆体、水又はその他の適切な溶剤を含むプロセス供給物をいう。
【００１６】
マレイン酸は、典型的にはｎ−ブタン又はベンゼンを酸素含有ガス中で触媒（典型的には酸化バナジウム及びリン酸の混合物）の存在下で反応させて、蒸気相中でｎ−ブタン又はベンゼンを無水マレイン酸に酸化させ、次いで、水急冷により無水マレイン酸を集めてマレイン酸水溶液を生成させることにより得られる。このような溶液中のマレイン酸濃度は、１０〜６０ｖｏｌ％の範囲にある。ｎ−ブタン又はベンゼンの酸化は、典型的には約３００℃〜６００℃の温度で、約０．５〜２０ａｔｍ（５０〜２０００ｋＰａ）の圧力にて、行われる。
【００１７】
典型的には、水素含有ガスは、希釈ガスを含まない商業的な純粋水素である。しかし、水素含有ガスは、水素（Ｈ）に加えて、窒素（Ｎ２）、任意のガス状炭化水素（例えば、メタン）並びにガス状炭素酸化物（例えば、一酸化炭素及び二酸化炭素）を含むものでもよい。好ましくは、化学量論を越える量の水素（すなわち、マレイン酸を１，４−ブタンジオールに完全に転化するために必要な水素よりも多量の水素）をプロセスに用いて、反応の完全性を確実にし、温度制御を補助する。典型的には、第１の水素添加ゾーンへ導入される前に、水素はマレイン酸供給原料と組み合わせられる。次いで、反応生成物及び未反応水素を第２の水素添加ゾーンに供給する。あるいは、水素を直接、第１の水素添加ゾーンに供給しても、又は各水素添加ゾーンに同時に供給してもよい。
触媒
本発明において用いる触媒は、マレイン酸を１，４−ブタンジオールに水素添加する際に有用な任意の触媒である。典型的には、触媒は、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、オスミウム、イリジウム及び白金の少なくとも１種からなる群より選択される周期律表第ＶＩＩＩ群の貴金属を含む。これらは、（ｉ）英国特許公報ＵＫ Ｐａｔｅｎｔ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ． ０１５５１７４１に記載されているレニウム、マンガン又はテルリウムの少なくとも１種をさらに含む触媒、（ｉｉ）米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ４，０９６，１５６に記載されている銀及び金の少なくとも１種をさらに含む触媒、（ｉｉｉ）米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ５，１４９，６８０に記載されている第ＶＩＩＩ群貴金属と合金化可能な少なくとも１種の金属及びレニウム、タングステン又はモリブデンの少なくとも１種をさらに含む触媒、及び（ｉｖ）米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ５，９６９，１６４に記載されている銀及びレニウム並びに鉄、アルミニウム及びコバルトの少なくとも１種をさらに含む触媒を含む。他の適切な触媒の例としては、英国特許公報ＵＫ Ｐａｔｅｎｔ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ． ０１５４３２３２及び米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ４，６５９，６８６に記載されているようなカーボン担体上のパラジウム及びレニウムを挙げることができる。このような触媒は、上記に挙げた特許に記載されている技術並びに米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ５，４７３，０８６及び５，６９８，７４９に記載されている技術によって、調製することができる。これらの触媒組成物は、第ＩＡ群、ＩＩＡ群又はＶＩＩＩ群から選択される１種の金属又は複数種の金属を組み込むことによってさらに変性することもできる。
【００１８】
本発明において用いる第１の水素添加ゾーン用の好ましい触媒は、カーボン上に担持されたパラジウムを含み、第２の水素添加ゾーン用の好ましい触媒は、カーボン上に担持されたパラジウム、銀及びレニウムを含む。このような第２の水素添加ゾーン触媒は、より好ましくは、鉄、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１種を追加的に含む。本発明において用いるカーボンは、少なくとも２００ｍ２／ｇ、好ましくは５００〜１５００ｍ２／ｇの範囲にあるＢＥＴ表面積（定義する）を有する。このタイプの触媒は米国特許Ｕ． Ｓ． Ｐａｔｅｎｔ ５，１４９，６８０に記載されている。
【００１９】
本発明において、第１の水素添加ゾーン及び第２の水素添加ゾーンは、直列に連結されており、各水素添加ゾーンは、触媒を含む。各ゾーンに、同一又は異なる触媒を用いてもよい。第１の水素添加ゾーン内における主要な反応（すなわち、マレイン酸から琥珀酸へ）は、第２の水素添加ゾーン内における主要な反応（すなわち、琥珀酸 から１，４−ブタンジオールへ）よりも、容易である。このように、各ゾーン内で用いられる触媒は、各ゾーンにとって技術的な性能及び製造経済の両者を最適化するように選択することができる。
プロセス
本プロセスを実施するための方法は、水素添加触媒の存在下で、マレイン酸含有供給原料を水素含有ガスと反応させ、反応生成物を蒸留により回収して精製することを含む。この反応は、直列に操作されているか又は連結されている２個の水素添加ゾーン内の液相中で行われる。
【００２０】
本発明の実施に際して、２個の水素添加ゾーンを組み合わせて、単一の反応器系にすることもできるし、あるいは各水素添加ゾーンが１個以上の反応器系を含むこともできる。典型的には、各水素添加ゾーンは、単一の固定床反応器を含む、しかし、本プロセスに必要な温度、圧力及び接触時間に適合することができる他の慣用の装置及び技術、例えば撹拌スラリー反応器などを用いることもできる。場合によっては、各水素添加ゾーン内に多段ステージ反応器を用いることもできる。プロセスは、バッチモード又は連続モードで運転することもできる。各水素添加ゾーンに必要な触媒の量は、広範囲に変動し、多数の因子、例えば反応器サイズ及び設計、接触時間などに依存する。
【００２１】
液体マレイン酸供給原料を第１のゾーンの頂部に供給する。マレイン酸供給原料は、希薄溶液から最大溶解レベル付近までの範囲の濃度で、連続的に供給する。供給原料は、約１０〜約６０ｗｔ．％のマレイン酸（又は他の水素添加可能な前駆体）を含むものでもよく、高濃度であるほど再循環又は廃棄する水が少ないので、商業的用途にとってより経済的でより好ましい。好ましくは、前駆体溶液は、約２０〜約５０ｗｔ．％のマレイン酸（又は他の水素添加可能な前駆体）を含む。
【００２２】
水素含有ガスもまた、第１の水素添加ゾーンに連続的に供給する。典型的には、第１の水素添加ゾーンへの供給原料の導入前に、水素をマレイン酸供給原料と組み合わせる。あるいは、水素を直接第１の水素添加ゾーンに供給しても、もしくは各水素添加ゾーンに同時に供給してもよい、典型的には、水素の量は、所望の最終生成物にまで反応を進行させるために適切な水素分圧効果を確実にするために、他の反応物質に対して有意な化学量論的過剰量である。
【００２３】
第１の水素添加ゾーンにおいて、マレイン酸は水素と反応して、琥珀酸を生成させる。より詳細には、約７０℃〜約１２０℃の温度にて、マレイン酸を第１の水素添加ゾーンに供給して、次いで、水素添加させて琥珀酸にする。第１の水素添加ゾーン内の温度は、第１の水素添加ゾーンからの流出物が約１３０℃、好ましくは１２０℃を越えないように、制御される。より好ましくは、マレイン酸を含む供給流の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度は、供給流中のマレイン酸の温度及び第１の水素添加ゾーンの温度が約１００℃を越えないように、制御される。マレイン酸から琥珀酸への十分な転化が維持される限り、もっと低温の供給流及び第１の水素添加ゾーン内の反応温度も可能であり好ましい。第１の水素添加ゾーンは、水素対水素添加可能な前駆体の比率（Ｈ２／Ｐ）が５：１〜１０００：１の間で、接触時間が約０．１分〜約２０時間の間で、約１０００ｐｓｉｇ〜約４，５００ｐｓｉｇ（ほぼ約６５ａｔｍ〜約３００ａｔｍ）、好ましくは約１００〜２７０ａｔｍの圧力で運転される。
【００２４】
主として琥珀酸、未反応水素及び水（マレイン酸供給原料からのもの）である第１の水素添加ゾーンからの流出物は、連続的に第２の水素添加ゾーンに供給され、ここで琥珀酸は水素と反応して（１種以上の中間体を経由して）、主として１，４−ブタンジオールであり、場合によってはテトラヒドロフラン及びγ−ブチロラクトンを含む反応生成物を生成する。
【００２５】
第１の水素添加ゾーの反応生成物を、約１３０℃以上の温度で、より典型的に約１３０℃〜約１８０℃の間の温度で、第２の水素添加ゾーンに供給する。第１の水素添加ゾーンからの反応生成物を第２の水素添加ゾーンに供給する前に、第１の水素添加ゾーンからの反応生成物に熱を加えて、この反応生成物の温度を安全に約１３０℃〜約１８０℃の温度まで昇温させる。１，４−ブタンジオールを含む第２の水素添加ゾーンからの流出物が約１８０℃の温度を超えないように、第２の水素添加ゾーン内の反応温度を制御する。流出物温度を約１８０℃未満に維持するように第２の水素添加ゾーンを運転することで、好ましくは、１，４−ブタンジオールを生成させ、テトラヒドロフランの形成を最小化する。加えて、第２の水素添加ゾーンを約１，０００ｐｓｉｇ〜約４，５００ｐｓｉｇ（およそ約６５ａｔｍ〜約３００ａｔｍ）、好ましくは約１００〜約２７０ａｔｍの圧力で、５：１〜１０００：１の間の水素対水素添加可能な前駆体の比率（Ｈ２／Ｐ）及び約０．１分〜約２０時間の間の接触時間で、運転する。第２の水素添加ゾーンからの流出物は、主として１，４−ブタンジオール、未反応水素及び水であり、少量のテトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン及び他の副産物を含む。
【００２６】
未反応水素を分離して、第１の水素添加ゾーンに再循環させるか、もしくはマレイン酸供給原料と組み合わせる。分留により、１，４−ブタンジオールを回収し、精製する。少量で又は未反応供給物中に形成される副産物、例えば琥珀酸を場合によっては、水素添加ステージ、好ましくは第２の水素添加ゾーンに戻す。γ−ブチロラクトンもまた、第１及び／又は第２の水素添加ゾーン、好ましくは第２の水素添加ゾーンに再循環させてもよい。
【００２７】
本発明のプロセスを用いて、特に水素添加触媒を用いて本明細書に記載したパラメータで運転することにより、マレイン酸を単純な反応で、実質的に定量的に転化させる。達成された１，４−ブタンジオールの収率は、約８０モル％以上であり、典型的には約９０モル％以上である。重要なことに、非実用的な副産物の形成はわずかである。
実施例
カーボン上の４％Ｐｄ／４％Ａｇ／４％Ｒｅ触媒を含む２００ｃｃ反応器内でいくつかのテストを行った。マレイン酸水溶液（２２ｗ／ｖ％及び４４ｗ／ｖ％）及び気体状水素を反応器に供給した。数種のハステロイ合金、チタングレード７、ジルコニウム７２０２及び３１６Ｌステンレススチールを含む種々の金属組成物の腐食テストロッドを、触媒床内に置いた。反応器を種々の温度で運転して、供給材料を琥珀酸、γ−ブチロラクトン及び／又は１， ４−ブタンジオールを含む反応生成物に転化させた。より高温で運転すると、テストロッドに腐食の証拠が見られた。テストロッドの分析及び数種の実験からのデータ（例えば、テストロッド上に腐食が見られた実験と腐食が見られなかった実験における反応温度の比較、及び腐食が見られたテストロッドに対する内部反応器温度プロットとテストロッド上の腐食位置の比較、すなわち温度対床高さ）は、テストロッドが約１４０℃を越える温度にてマレイン酸にいつ、どこで暴露された場合にテストロッドに腐食か生じたかを明らかにする。さらに、触媒床の部分が約１３０℃を越えない温度でマレイン酸に暴露された場合に、テストロッド上の腐食が本質的に排除されたことをも示す。
【００２８】
本発明は上述の記載に限定されるものではないことは理解されたい。これらは、運転可能性を主として示すに過ぎず、触媒、プロセス設備冶金学、カーボン担体、プロセス流濃度、接触時間、固体充填量、供給原料、反応条件及び製造物の選択は、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて本明細書全体から決定することができ、特許請求の範囲はその範囲内にある変形例及び変態例を含む。
【国際公開パンフレット】
2004507516.tif 000003
2004507516.tif 000004
2004507516.tif 000005
2004507516.tif 000006
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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