JP2001515057A - メタノール流の精製 - Google Patents
メタノール流の精製Info
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Abstract
Description
しくは、本発明は、極性物質たとえば水またはプロピレングリコールを、メタノ
ールに相対的なアセトアルデヒドの揮発性を大きくするのに使用して、アセトア
ルデヒド不純物を塔頂流としてメタノールからより容易に分離することのできる
抽出蒸留法に関する。
る、プロピレンからのプロピレンオキシドの製造が提案された。この目的のため
には、メタノールが特に好ましい反応溶剤である。メタノールは触媒活性と選択
率とを高める傾向があるからである。このタイプのエポキシ化法は、たとえば米
国特許第5,591,875号、第4,833,260号、第5,621,12
2号、第5,646,314号、第4,824,976号明細書、ヨーロッパ特
許出願公告第0732327号明細書、およびClericiほか、J.Cat
alysis129,159−167(1991)に記載されている。これらの
文献を参照されたい。そのような方法は非常に大きなプロピレンオキシド選択率
を与えうるものであるが、少量のある種の副生物たとえばアセトアルデヒドの生
成が避けられない。
を分離したあとに回収されるメタノールは、アセトアルデヒドで汚染されている
ことが多い。アセトアルデヒドはエポキシ化中に生成されるばかりでなく、メタ
ノール回収ステップにおいても生成されうる。通常、回収メタノールをエポキシ
化工程での使用のために再循環させるのが経済的に有利である。一般に、低濃度
のアセトアルデヒドはエポキシ化に有害な影響なしでエポキシ化反応混合物中に
存在することができるが、連続法の場合、アセトアルデヒドはメタノール再循環
流内に許容できないレベルまで蓄積される傾向がある。高濃度の場合、蓄積アセ
トアルデヒドは、たとえば、製造されるプロピレンオキシドを汚染しうる。しか
し、アセトアルデヒドをプロピレンオキシドから完全に分離するのは困難である
。したがって、非常に望ましいことは、回収メタノールをエポキシ化反応器に再
導入する前に、アセトアルデヒドの少なくとも一部分を回収メタノールから効率
的に分離しうる方法を開発することである。
、 (a)抽出蒸留帯域の中間部に不純なメタノール流を導入し、 (b)水、グリコール、グリコールエーテル、およびこれらの混合物から成 るグループから選択される極性物質から成る抽出溶剤流を、前記抽出 蒸留帯域の上部に導入し、 (c)前記抽出蒸留帯域の塔頂からアセトアルデヒドを留出させ、 (d)メタノールおよび前記極性物質から成り、前記不純なメタノール流に 比して低いアセトアルデヒド濃度を有する塔底流を、前記抽出蒸留帯 域の下部から採取する、 ことから成ることを特徴とする方法、を提供する。
らメタノールを留出させ、極性物質から成る第二の塔底流を前記分別蒸留帯域の
下部から採取することができる。
抽出蒸留帯域に送り、残りの部分は、抽出蒸留帯域からの塔底流と同じやり方で
直接に分別蒸留帯域に送る。
異なる少なくとも一つの極性物質をさらに含み、また第二の塔底流をさらに分別
蒸留して、水を塔頂から除去し、かつ前記極性物質を含む第三の塔底流を得て、
この第三の塔底流をステップ(c)での抽出溶剤流としての使用のために再循環
させる。
理される不純なメタノール流は、一般に、溶剤としてのメタノールを含む粗製の
エポキシ化反応生成物に一回の初期分別または一連の分別を行うことにより得ら
れる。この分別では、大部分またはすべての未反応プロピレンおよびプロピレン
オキシド生成物が蒸留その他によって除去される。粗製のエポキシ化反応生成物
は、本出願明細書の背景技術の部分に挙げた文献に述べてあるように、触媒作用
的に有効な量のチタン含有ゼオライトたとえばチタンシリカライト(TS−1)
の存在下で、メタノールを含む液相においてプロピレンと過酸化水素とを反応さ
せることによって生成させることができる。使用するエポキシ化条件と初期分別
手段とに応じて、不純なメタノール流は一般に下記の成分から成る組成を有する
(wt%)。 メタノール 60〜90 アセトアルデヒド 0.01〜0.1 水 5〜40 グリコール、グリコールエーテル、 その他の重質不純物 0.1〜2
生物、ならびに他の不純物も、存在することができるが、しかし一般に、メタノ
ールが不純なメタノール流の少なくとも60wt%を占めるようにする。 抽出蒸留に供給する極性物質の量の計算にあたっては、供給原料中に存在する水
その他の極性物質を考慮する。しかし、供給原料の極性物質含有率の如何にかか
わらず、独立の抽出溶剤流に供給する極性物質の量は、不純なメタノール流の重
量に対して少なくとも約25wt%とする。抽出蒸留帯域に導入する極性物質の
量は、好ましくは、不純なメタノール流供給量の40〜60wt%である。
r tower)で実施するのが適当である。この塔は、適当な還流凝縮手段お
よび適当なリボイラー加熱手段を備えたものである。最善の結果のためには、抽
出蒸留帯域は、少なくとも10の理論段を有するようにすべきであり、通常20
〜30の理論段を有するようにする。最大の理論段数は経済的配慮によってのみ
制限される。通常、経済的理由により、単一の蒸留塔が好ましいが、同じ結果を
実現するのに複数の蒸留塔を使用することは排除されない。
wt%)、メタノールよりも低い揮発性を有する一つ以上の極性物質から成るよ
うにする。本発明の目的に適した極性物質の例としては、水、グリコール、グリ
コールエーテル、およびこれらの混合物がある。“グリコール”という言葉が意
味するのは、二価アルコール、たとえばエチレングリコール、1,2−プロピレ
ングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペン
チルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオ
ール、2,3−ブタンジオール、その他、およびこれらのオリゴマーたとえばジ
エチレングリコール、トリプロピレングリコール、その他である。“グリコール
エーテル”という言葉が意味するのは、グリコールのモノエーテルおよびジエー
テル、ならびにグリコールオリゴマーであるが、一般にモノアルキルエーテル(
たとえば、プロピレングリコールモノメチルエーテル)が好ましい。好ましくは
、選択する極性物質または極性物質の混合物は、抽出溶剤流の少なくとも85w
t%、より好ましくは少なくとも95wt%を占める。抽出溶剤流の供給点は、
不純なメタノール流の供給点と、アセトアルデヒドから成る塔頂流が抽出蒸留帯
域から引き出される点との間にあるようにすべきである。このようにすれば、塔
頂流の抽出溶剤流による汚染を防止する必要がある場合、この防止が助けられる
。好ましくは、抽出溶剤流は、塔頂流引き出し点から1理論段以上下にあり、か
つ不純なメタノール流が導入される点から5理論段以上上にある点から、抽出蒸
留帯域に導入する。一部のメタノールはアセトアルデヒドとともに塔頂から引き
出されうるが、塔頂メタノールの量を最小限に抑えることが一般に望ましく、本
発明の一つの利点は、そのような損失が、一般に、不純なメタノール流に含まれ
るメタノールの総量の小さな部分(たとえば、1%以下)でしかないということ
である。
は、抽出蒸留帯域の底部から頂部に向かって、理論段で測って約20〜50wt
%の距離にある。
実現に重要であり、この比は一般に0.5:1〜1:1の範囲にある。抽出蒸留
を実施する圧力は、大気圧付近、たとえば約0.54〜約3.4atm絶対圧(
約8〜約50psia)(抽出蒸留帯域の頂部で測定して)とするのが適当であ
る。塔底(リボイラー)の温度は、もちろん、圧力によって変わるが、一般に9
0〜120℃の範囲内にあるようにする。
アルデヒド濃度を有する塔底流が得られるように選択する。本発明の方法は、す
べてまたは実質的にすべて(すなわち、99+%)の初期存在アセトアルデヒド
が除去されるように実施することができるが、必要であれば、低い程度のアセト
アルデヒド除去(たとえば、50〜75%)が実現されるように、条件を調節す
ることも容易にできる。
発性の低い極性物質または極性物質混合物を含む抽出溶剤流を使用するのが望ま
しく(ただし、ある程度の水は他の極性物質との混合物として存在しうる)、ま
た系から少なくとも水の一部を除去して抽出溶剤流においてある程度の水濃度が
維持されるようにするのが望ましい場合、本発明の次の態様が実施できる。すな
わち、分別蒸留帯域から引き出された塔底生成物を、第二の分別蒸留帯域の中間
部に送り、所望量の水塔頂留出物を取り出しかつ極性物質から成る第三の塔底流
を得るのに有効な条件下で分別蒸留を行い、この第三の塔底流を第二の分別蒸留
帯域の底部から引き出す。この第三の塔底流は次に抽出溶剤流としての使用のた
めに再循環させることができる。
(たとえば、5〜30wt%)だけを抽出蒸留帯域に送るものである。残りは直
接第一の分別蒸留帯域に送り、好ましくは、第一の塔底流と同じやり方で中間部
に導入する。不純なメタノール流のこの第二の部分と第一の塔底流とは別々に供
給することができるが、必要であれば、第一の分別蒸留帯域への導入に先立って
一緒にすることができる。この実施態様の場合、不純なメタノール流からの一部
のアセトアルデヒドの必要な除去が実現されるが、不純なメタノール流の全体を
処理するのに必要なものよりも小さな容量の抽出蒸留帯域を使用することができ
るということのため、本方法のエネルギーと設備の費用が有意に低下する。
を模式的に示す。この図において、たとえば、参照番号1は処理すべき不純なメ
タノール流の一部を抽出蒸留帯域2に供給するためのラインを示す。抽出蒸留帯
域を含む塔に、リボイラーによって熱を供給することができる。水を、抽出蒸留
溶剤として、水性流の形でライン3から供給することができる。この水性流はさ
らに水溶性有機物質たとえばグリコール、グリコールエーテル、その他を含むこ
とができる。メタノールと水を含むが、アセトアルデヒドの濃度が低下した塔底
流がライン4によって引き出される。アセトアルデヒドは、ライン5により気体
の形で塔頂流として取り出され、そのあと凝縮させられて、化学的有価物として
採取されるか、燃料として燃焼させられるか、または廃棄物処分のために送りだ
される。塔底流は精留塔6の中間部に送られ、分別蒸留される。この精留塔は適
当な材質と容量の通常の分別蒸留塔とすることができる。ここで述べる精製部分
にライン10を通じて供給される不純なメタノール流の残りの部分は、ライン1
1を通じて精留塔6の中間部にも供給される。精製された形のメタノールはライ
ン7により塔頂から取り出され、オレフィンエポキシ化工程での反応溶剤として
の使用のために再循環させることができる。水を含む塔底流がライン8により精
留塔6の下部から引き出される。この塔底流は、一般に、蒸留条件下でメタノー
ルよりも揮発性の低い化合物をも含む。この塔底流の一部は、本方法の抽出蒸留
ステップでの抽出蒸留流としてのさらなる使用のために、ライン3を通じて戻す
ことができる。塔底流の残りの部分は、廃棄のためにライン9から引き出すこと
ができる。このようにして除去される塔底流の量は、オレフィンエポキシ化工程
で同時生成物として過酸化水素から生成される水の量を相殺するように、有効に
調節することができる。
流は下記の組成を有する。 成分 wt% メタノール 80.5 水 18.3 アセトアルデヒド 0.044 プロピレングリコール 0.23 その他の重質成分 0.926
は、抽出蒸留が行われる)に送り、86.7部を、側管を通して第二の塔(ここ
では、分別蒸留が行われる)に送った。
ール流(13.3部)を頂部から18番目の段に供給し、低濃度の各種有機不純
物を含む水6.8部を頂部から2番目の段に供給した。アセトアルデヒドを含む
塔頂流を塔頂段から引き出し、全縮器で凝縮させた。メタノールと水の大部分は
塔底段(リボイラー)から引き出し、第二の塔に送った。第一の塔は還流比(還
流/不純なメタノール供給量)0.8で運転した。この塔凝縮器内の圧力を2.
04atm絶対圧(38psia)に設定し、この塔を、トレーあたりの圧力低
下0.027atm(0.4psi)で運転した。したがって、塔底圧は約3.
4atm絶対圧(約50psia)である。その結果、塔底(リボイラー)温度
は112℃となり、塔頂(凝縮器)温度は91℃となった。
ルデヒドの75%が、塔頂留出生成物中に採取された。これは不純なメタノール
流全体に含まれるアセトアルデヒドの10%にあたる。第一の塔への供給原料に
含まれる量のうち、メタノールの0.16%と水の0.23%とだけがアセトア
ルデヒドとともに塔頂から取り出された。第一の塔から得られる二つの流れの組
成は、下記の通りである。 成分 留出物(wt%) 塔底流(wt%) メタノール 58.3 53.5 水 18.2 42.8 アセトアルデヒド 14.6 0.0073 プロピレングリコール 0 0.73 その他の重質成分 0 2.96
な初期メタノール流86.7部とともに、第二の蒸留塔に供給した。
頂部から4番目の段に導入した。精製メタノールから成る塔頂流(86.8部)
を塔頂段からから引き出し、全縮器で凝縮させた。残りの水と重質成分を、塔底
段(リボイラー)から引き出した。この塔底流のうち、13.3部を、抽出溶剤
流としての再使用のために第一の蒸留塔に供給し、残りを、廃棄物としての処分
のために除去した。
を10.9tm絶対圧(160psia)とし、この塔を、トレーあたりの圧力
低下0.034atm(0.5psi)で運転した。したがって、塔底圧は11
.6atm絶対圧(170psia)である。その結果、塔底(リボイラー)温
度は187℃となり、塔頂(凝縮器)温度は144℃となった。
%が塔頂留出物流内に採取された。第二の塔から引き出された二つの流れの組成
は、下記の通りである。 成分 留出物(wt%) 塔底流(wt%) メタノール 92.6 0.48 水 7.25 91.0 アセトアルデヒド 0.0046 0 プロピレングリコール 0 1.72 その他の重質成分 0 6.8
特許出願第08/404,657号(1995年3月15日提出)に対応)明細
書に記載されているタイプのプロピレンエポキシ化法におけるメタノール供給源
として再循環させることができる。
Claims (12)
- 【請求項1】 不純なメタノール流からアセトアルデヒドを除去する方法
であって、 (a)抽出蒸留帯域の中間部に不純なメタノール流を導入し、 (b)水、グリコール、グリコールエーテル、およびこれらの混合物から成 るグループから選択される極性物質から成る抽出溶剤流を、前記抽出 蒸留帯域の上部に導入し、 (c)前記抽出蒸留帯域の塔頂からアセトアルデヒドを留出させ、 (d)メタノールおよび前記極性物質から成り、前記不純なメタノール流に 比して低いアセトアルデヒド濃度を有する塔底流を、前記抽出蒸留帯 域の下部から採取する、 ことから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項2】前記抽出蒸留帯域に導入される抽出溶剤流の量が不純なメタ
ノール流の少なくとも25wt%である請求項1の方法。 - 【請求項3】極性物質が、水、プロピレングリコール、およびこれらの混
合物から成るグループから選択される請求項1の方法。 - 【請求項4】塔底流を分別蒸留帯域の中間部に導入し、該分別蒸留帯域の
塔頂からメタノールを留出させ、極性物質から成る第二の塔底流を前記分別蒸留
帯域の下部から採取する各追加ステップを含む請求項1の方法。 - 【請求項5】第二の塔底流の少なくとも一部を、抽出溶剤流としての使用
のために、前記抽出蒸留帯域に再循環させる追加ステップを含む請求項4の方法
。 - 【請求項6】不純なメタノール流に含まれるアセトアルデヒドの少なくと
も50%を、ステップ(c)で塔頂から留出させる請求項1の方法。 - 【請求項7】メタノールが不純なメタノール流の少なくとも60wt%を
占める請求項1の方法。 - 【請求項8】少なくとも60wt%のメタノールを含む不純なメタノール
流からアセトアルデヒドを除去する方法であって、 (a)不純なメタノール流を抽出蒸留帯域に導入し、 (b)水、プロピレングリコール、およびこれらの混合物から成るグループ から選択される極性物質を少なくとも85wt%含む抽出溶剤流を、 前記抽出蒸留帯域の上部に導入し、この導入される抽出溶剤流の量が 不純なメタノール流の少なくとも25wt%であるようにし、 (c)不純なメタノール流に含まれるアセトアルデヒドの少なくとも50% を前記抽出蒸留帯域の塔頂から留出させ、 (d)メタノールおよび極性物質から成り、不純なメタノール流に比して低 いアセトアルデヒド濃度を有する塔底流を、前記抽出蒸留帯域の下部 から採取する、 各ステップから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項9】触媒としてチタン含有ゼオライトを使用し、溶剤としてメタ
ノールを使用して、プロピレンを過酸化水素と反応させるエポキシ化工程から、
不純なメタノール流が採取される請求項8の方法。 - 【請求項10】不純なメタノール流が、60〜80wt%のメタノール、
0.01〜0.1wt%のアセトアルデヒド、および5〜40wt%の水から成
る請求項8の方法。 - 【請求項11】抽出溶剤流の量が不純なメタノール流の40〜60wt%で
ある請求項8の方法。 - 【請求項12】不純なメタノール流からアセトアルデヒドを除去する方法
であって、 (a)不純なメタノール流の第一の部分を抽出蒸留帯域の中間部に導入し、 (b)水、グリコール、グリコールエーテル、およびこれらの混合物から成 るグループから選択される極性物質から成る抽出溶剤流を、前記抽出 蒸留帯域の上部に導入し、 (c)前記抽出蒸留帯域の塔頂からアセトアルデヒドを留出させ、 (d)メタノールおよび極性物質から成り、不純なメタノール流に比して低 いアセトアルデヒド濃度を有する第一の塔底流を、前記抽出蒸留帯域 の下部から採取し、 (e)第一の塔底流と不純なメタノール流の第二の部分とを、分別蒸留帯域 の中間部に導入し、 (f)精製されたメタノール流を前記分別蒸留帯域の塔頂から留出させ、 (g)極性物質から成り、第一の塔底流に比して低いメタノール濃度を有す る第二の塔底流を、分別蒸留帯域の下部から採取する、 ことから成ることを特徴とする方法。
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