JP2006335748A - ケタール合成装置及びケタール合成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 より純粋なケタールを生成すること。
【解決手段】 ケタール合成装置本体41と、デカンタ42とを備えている。ケタール合成装置本体41は、ケタールを含むケタール混合液体51をケトンとアルコールとから生成する。デカンタ42は、ケタール混合液体51に水を混合して、第1相混合液体53と第2相混合液体54との2液相に分離する。このとき、第1相混合液体53は、第2相混合液体54より水を含んでいる。第2相混合液体54は、第1相混合液体53よりケタールを含む。ケタール混合液体51は、少量の水が混合されているときに単相であり、十分な量の水が混合されているときに2液相に分離している。本発明によるケタール合成装置24は、2液相に分離することにより、水とケタールとを効率よく分離することができ、より純粋なケタールを生成することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】 ケタール合成装置本体41と、デカンタ42とを備えている。ケタール合成装置本体41は、ケタールを含むケタール混合液体51をケトンとアルコールとから生成する。デカンタ42は、ケタール混合液体51に水を混合して、第1相混合液体53と第2相混合液体54との2液相に分離する。このとき、第1相混合液体53は、第2相混合液体54より水を含んでいる。第2相混合液体54は、第1相混合液体53よりケタールを含む。ケタール混合液体51は、少量の水が混合されているときに単相であり、十分な量の水が混合されているときに2液相に分離している。本発明によるケタール合成装置24は、2液相に分離することにより、水とケタールとを効率よく分離することができ、より純粋なケタールを生成することができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、ケタール合成装置及びケタール合成方法に関し、特に、炭酸エステルを生成するときに利用されるケタール合成装置及びケタール合成方法に関する。
炭酸エステルである炭酸ジメチルは、ポリカーボネートの原料、ガソリン添加剤、ディーゼル燃料添加剤、アルキル化剤、カルボニル化剤、溶剤として広く利用されている。そのガソリン添加剤は、オクタン価を向上させる効果を奏する。ディーゼル燃料の添加剤は、排ガス中のパーティクルを減少させる効果を奏する。
二酸化炭素から炭酸ジメチルを生成する炭酸ジメチル製造方法が知られている。その炭酸ジメチル製造方法としては、次化学反応式:
により示される化学反応を用いる方法が例示される。二酸化炭素から炭酸エステルを生成する収率が向上することが望まれている。アセトンとメタノールとからアセトンジメチルアセタールを生成する収率を向上することが望まれている。
特開2001−247519号公報には、副生する水による触媒の分解反応や逆反応を抑制し、高められた収率で所望の炭酸エステルを得ることができると共に反応操作の制御・管理の容易な均一系で反応が行える、工業的に有利な炭酸エステルの製造方法が開示されている。その炭酸エステルの製造方法は、(i)アルコールと二酸化炭素を金属触媒の存在下で反応させて炭酸エステルを得る工程と、(ii)上記反応工程から得られる反応液を冷却する工程と、(iii)上記冷却工程によって冷却された反応液を脱水する工程と、(iv)上記脱水工程によって脱水された反応液を上記(i)の反応工程に循環させる工程とを組み合わせたことを特徴としている。
特開2004−315475号公報には、排出していた二酸化炭素をスチームリフォーマに戻すとともに炭酸ジメチルの製造に有効に利用し、メタノール及び/又は炭酸ジメチル製造のための装置を簡略化しえる炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置が開示されている。その炭酸ジメチルの製造方法は、原料炭化水素と水蒸気とを外部加熱方式の改質器に供給して水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを合成し、さらに該合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成し、該メタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する方法であり、前記改質器の反応管を加熱するための燃焼輻射部より排出される燃焼排ガスの中の二酸化炭素を回収し、回収した該二酸化炭素の一部叉は全部を前記原料炭化水素に混入してメタノールを合成し、前記二酸化炭素の残りの全部叉は一部を前記合成したメタノールに加えて、炭酸ジメチルを合成することを特徴としている。
本発明の課題は、より純粋なケタールを生成するケタール合成装置及びケタール合成方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、ケタールと水とを効率よく分離するケタール合成装置及びケタール合成方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、アルコールとケトンとからケタールを生成する収率を向上させるケタール合成装置及びケタール合成方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、アルコールと二酸化炭素とから炭酸エステルを生成する収率を向上させるケタール合成装置及びケタール合成方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、ケタールと水とを効率よく分離するケタール合成装置及びケタール合成方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、アルコールとケトンとからケタールを生成する収率を向上させるケタール合成装置及びケタール合成方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、アルコールと二酸化炭素とから炭酸エステルを生成する収率を向上させるケタール合成装置及びケタール合成方法を提供することにある。
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明によるケタール合成装置(24)(61)は、ケタール合成装置本体(41)(62、63、64、65、66)と、デカンタ(42)(67)とを備えている。ケタール合成装置本体(41)(62、63、64、65、66)は、ケタールを含むケタール混合液体(51)(72)をケトンとアルコールとから生成する。デカンタ(42)(67)は、ケタール混合液体(51)(72)に水を混合して、第1相混合液体(53)(79)と第2相混合液体(54)(80)との2液相に分離する。このとき、第1相混合液体(53)(79)は、第2相混合液体(54)(80)より水を含んでいる。第2相混合液体(54)(80)は、第1相混合液体(53)(79)よりケタールを含む。ケタール混合液体(51)(72)は、少量の水が混合されているときに単相であり、十分な量の水が混合されているときに2液相に分離している。ケタール合成装置(24)(61)は、2液相に分離することにより、水とケタールとを効率よく分離することができ、より純粋なケタールを生成することができる。
本発明によるケタール合成装置(24)は、第1相混合液体(53)を水混合液体(55)と未反応物混合液体(56)とに分離する分離装置(43)を更に備えている。水混合液体(55)は、未反応物混合液体(56)より水を含んでいる。未反応物混合液体(56)は、水混合液体(55)よりケトンとアルコールとを含んでいる。デカンタ(42)は、さらに、ケタール混合液体(51)に水混合液体(55)を混合する。このとき、ケタール合成装置(24)は、消費する水の量を低減することができる。
分離装置(43)は、沸点の違いを用いて第1相混合液体(53)を水混合液体(55)と未反応物混合液体(56)とに分離する蒸留塔であることが好ましい。
ケタール合成装置本体(41)は、ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進めるケタール合成容器(41)であることが好ましい。
ケタール合成装置本体(62、63、64、65、66)は、ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進めるケタール合成容器(65)と、ケタール合成容器(65、66)から排出される混合液体(77)をケタール混合液体(72)と未反応物混合液体(71)とに分離する分離装置(62)とを備えていることが好ましい。このとき、未反応物混合液体(71)は、ケタール混合液体(72)よりケトンとアルコールとを含んでいる。ケタール混合液体(72)は、未反応物混合液体(71)よりケタールを含んでいる。
ケタール合成容器(41)(65)は、ケトンとアルコールとが供給される第2室(94)と、内部が乾燥している第1室(93)と、第2室(94)と第1室(93)とを隔離する膜(92)とを備えている。その膜(92)は、ケトンとアルコールとケタールとを透過しないで水を透過する水分離膜(95、96)と、水分離膜(95、96)の第2室(94)の側に積層される触媒層(97)とを備えている。触媒膜(92)は、ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進める触媒を含んでいる。ケトンとアルコールとからケタールと水とを合成する化学反応は、反応場から水が除去されることにより進行し易くなる。アセタール合成容器(41)(65)によれば、触媒層(97)から水が除去されることにより、その化学反応が進行し、ケタールの収率を向上させることができる。
ケタールは、アセトンジメチルアセタールであることが好ましい。このとき、ケトンは、アセトンであり、アルコールは、メタノールである。
本発明による炭酸エステル合成装置(5)は、本発明によるケタール合成装置(24)(61)と、第2相混合液体(54)(80)と二酸化炭素とを反応させて炭酸エステルを生成する炭酸エステル合成装置本体(21)とを備えていることが好ましい。
本発明によるケタール合成方法は、ケトンとアルコールとからケタールを含むケタール混合液体(51)(72)を生成するステップと、ケタール混合液体(51)(72)に水を混合して、第1相混合液体(53)(79)と第2相混合液体(54)(80)との2液相に分離するステップとを備えている。第1相混合液体(53)(79)は、第2相混合液体(54)(80)より水を含んでいる。第2相混合液体(54)(80)は、第1相混合液体(53)(79)よりケタールを含んでいる。ケタール混合液体(51)(72)は、少量の水が混合されているときに単相であり、十分な量の水が混合されているときに2液相に分離している。本発明によるケタール合成方法は、2液相に分離することにより、水とケタールとを効率よく分離することができ、より純粋なケタールを生成することができる。
本発明によるケタール合成方法は、第1相混合液体(53)を水混合液体(55)と未反応物混合液体(56)とに分離するステップを更に備えている。水混合液体(55)は、未反応物混合液体(56)より水を含んでいる。未反応物混合液体(56)は、水混合液体(55)よりケトンとアルコールとを含んでいる。水混合液体(55)は、ケタール混合液体(51)に混合されることが好ましい。このとき、本発明によるケタール合成方法は、消費する水の量を低減することができる。
第1相混合液体(53)は、沸点の違いを用いて水混合液体(55)と未反応物混合液体(56)とに分離されることが好ましい。
本発明によるケタール合成方法は、ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進めるケタール合成容器(65、66)から排出される混合液体(77)をケタール混合液体(72)と未反応物混合液体(71)とに分離するステップをさらに備えていることが好ましい。このとき、未反応物混合液体(71)は、ケタール混合液体(72)よりケトンとアルコールとを含んでいる。ケタール混合液体(72)は、未反応物混合液体(71)よりケタールを含んでいる。
ケタールは、アセトンジメチルアセタールであることが好ましい。このとき、ケトンは、アセトンであり、アルコールは、メタノールである。
本発明による炭酸エステル合成方法は、本発明によるケタール合成方法を実行するステップと、第2相混合液体(54)(80)と二酸化炭素とを反応させて炭酸エステルを生成するステップとを備えていることが好ましい。
本発明によるケタール合成装置及びケタール合成方法は、より純粋なケタールを生成することができる。
図面を参照して、本発明によるケタール合成装置の実施の形態を記載する。そのDMC合成装置5は、図1に示されているように、DMC合成塔21と分離装置22と分離装置23とADA合成装置24とを備えている。
DMC合成塔21は、内部に触媒が充填されている反応塔である。DMC合成塔21は、二酸化炭素18とアセトンジメチルアセタール31とを化学反応させて混合物32を生成する。その化学反応は、次化学反応式:
により示される。すなわち、混合物32は、二酸化炭素と炭酸ジメチルとアセトンとを含んでいる。
分離装置22は、混合物32を気液分離し、二酸化炭素34と混合液33とに分離する。混合液33は、炭酸ジメチルとアセトンとを含んでいる。二酸化炭素34は、二酸化炭素18とともに、DMC合成塔21に供給される。分離装置23は、蒸留塔から形成され、沸点の違いにより混合液33をアセトン35と炭酸ジメチル19とに分離する。
ADA合成装置24は、アセトン35とメタノール17とを化学反応させて、アセトンジメチルアセタール31と水36とを生成する。
図2は、ADA合成装置24を示している。ADA合成装置24は、ADA合成塔41とデカンタ42と蒸留塔43とを備えている。
ADA合成塔41は、メタノール17とアセトン35とを化学反応させて、混合液51を生成する。その化学反応は、次化学反応式:
により示される。すなわち、混合液51は、アセトンとメタノールとアセトンジメチルアセタールと水とを含んでいる。
デカンタ42は、供給される液体を混合する容器から形成され、混合液が2液相に分離したときにその2液相を別個に廃液することができる。デカンタ42は、混合液51に水52を混合して、下相混合液53と上相混合液54との2液相に分離する。下相混合液53は、水相であり、水とメタノールとアセトンとを含んでいる。上相混合液54は、有機相であり、アセトンジメチルアセタールを含んでいる。上相混合液54は、アセトンジメチルアセタール31として、DMC合成塔21に供給される。
蒸留塔43は、下相混合液53を蒸留して、混合液56と水55とを生成する。混合液56は、メタノールとアセトンとを含んでいる。混合液56は、メタノール17とアセトン35と混合されて、ADA合成塔41に供給される。水55は、デカンタ42に供給される。すなわち、デカンタ42は、水55の量が混合液51を下相混合液53と上相混合液54とに分離する量に足りないときに、水52がその不足分だけ供給される。水55は、混合液51を下相混合液53と上相混合液54とに分離する量より極めて大きいときに水36として排水される。
図3は、ADA合成塔41を示している。ADA合成塔41は、外管91と内管92とを備えている。外管91は、樹脂から形成され、円筒に形成されている。内管92は、円筒に形成され、外管91の内部に配置されている。すなわち、ADA合成塔41は、外管91の内部が内管92により、2つの室に隔離されている。その2つの室は、第1室93と第2室94とから形成されている。第1室93は、外管91の内部であり、内管92の外側の空間である。
第2室94は、内管92の内部の空間である。
第2室94は、内管92の内部の空間である。
なお、ADA合成塔41は、複数の内管92を備えることもできる。このとき、その複数の内管92は、互いに平行に束ねられて外管91の内部に配置されている。さらに、ADA合成塔41は、第1室93を内管92の内側に配置し、第2室94を内管92の外側に配置することもできる。
図4は、内管92を示している。内管92は、膜担持基材95と水分離膜層96と触媒層97とから形成されている。膜担持基材95は、多孔質であるセラミックから形成されている。水分離膜層96は、水を通し、アセトンとメタノールとアセトンジメチルアセタールとを通さない樹脂から形成されている。水分離膜層96は、膜担持基材95の第2室94の側の表面に配置されている。触媒層97は、アセトンとメタノールとからアセトンジメチルアセタールと水とを合成する化学反応を促進する触媒を含んでいる。触媒層97は、水分離膜層96の第2室94の側の表面に配置されている。
なお、膜担持基材95は、所定の強度を有し、水を透過させることができる材料に置換することができる。このような材料としては、ゼオライト、金属メッシュが例示される。
内管92の製造方法は、水分離膜層96を調製する工程と水分離膜層96に触媒層97を被覆する工程とを備えている。
水分離膜層96を調製する工程では、膜担持基材95に水分離膜層96の原料であるゾルを塗布し、焼成することにより水分離膜層96が調製される。このような水分離膜層96の調製方法は、周知であり、文献に開示されている。その文献としては、特開平04−63119号公報が例示される。水分離膜層96に触媒層97を被覆する工程では、まず、触媒と水とバインダーとが懸濁されて水スラリーが調製される。そのバインダーとしては、シリカ、アルミナが例示される。その水スラリーは、水分離膜層96の第2室94の側の表面にスプレーされた後に焼成されて触媒層97に形成される。
本発明によるケタール合成方法の実施の形態は、本発明によるDMC合成装置5により実行される。すなわち、DMC合成塔21は、二酸化炭素18とアセトンジメチルアセタール31とを化学反応させて混合物32を生成する。分離装置22は、混合物32を二酸化炭素34と混合液33とに分離する。二酸化炭素34は、DMC合成塔21に供給される。分離装置23は、混合液33をアセトン35と炭酸ジメチル19とに分離する。
ADA合成塔41は、第1室93に乾燥空気が供給され、または、第1室93が減圧される。ADA合成塔41は、さらに、第2室94にメタノール17とアセトン35とが供給される。このとき、メタノール17とアセトン35とは、触媒層97でアセトンジメチルアセタールと水とに化学反応し、その水は、水分離膜層96と膜担持基材95とを透過して第1室93で蒸発して排出される。このとき、反応場は、水が除去されることにより化4の化学反応が右に進み易くなり、ADA合成塔41は、アセトンジメチルアセタールの収率を向上させることができる。
デカンタ42は、混合液51に水52を混合して、下相混合液53と上相混合液54とに分離する。蒸留塔43は、下相混合液53を混合液56と水55とに分離する。混合液56は、ADA合成塔41に供給される。水55は、デカンタ42に供給される。
ADA合成装置24は、ADA合成塔41で未反応のアセトンとメタノールを再度ADA合成塔41に供給することにより、アセトンとメタノールとからアセトンジメチルアセタールを生成する収率が向上し、アセトンジメチルアセタールの収率が向上する。このため、DMC合成装置5は、ADA合成装置24を備えるときに、炭酸ジメチルの収率が向上し、好ましい。
ADA合成塔41により生成される混合液51は、混合される水52の量により状態が変化する。その混合液51としては、2460モルのアセトンジメチルアセタールと773モルの水と9095モルのメタノールと1949モルのアセトンとが混合されている混合液が例示される。アセトンジメチルアセタールと水との混合物は、一般に、2液相に分離する。しかしながら、アセトンジメチルアセタールと水との混合物は、アセトンまたはメタノールの共存下で2液相に分離しにくく、このような組成の混合液51は、2液相に分離しない。このような混合液51は、さらに、蒸留操作でもアセトンジメチルアセタールと水とを分離することが困難である。図5〜図8のグラフは、このような混合液51にxモルの水52が混合された混合液の状態を示している。図5のグラフは、水52の量が710モル以下であるときにその混合液が2液相に分離しないで、水52の量が710モル以下であるときにその混合液が下相混合液53と上相混合液54との2液相に分離することを示している。
図5のグラフは、さらに、このような混合液51にxモルの水52が混合された混合液の水の濃度を示している。このとき、図5のグラフは、混合液が1相のときにその混合液の水の濃度を示し、混合液が2液相のときにその上相混合液54の水の濃度を示している。図5のグラフは、2液相に分離したときの上相混合液54の水の濃度が2液相に分離しないときの混合液の水の濃度より十分に小さいことを示している。
図6のグラフは、さらに、このような混合液51にxモルの水52が混合された混合液のアセトンジメチルアセタールの濃度を示している。このとき、図6のグラフは、混合液が1相のときにその混合液のアセトンジメチルアセタールの濃度を示し、混合液が2液相のときにその上相混合液54のアセトンジメチルアセタールの濃度を示している。図6のグラフは、水52を十分に(15000モル以上に)混合したときの上相混合液54のアセトンジメチルアセタールの濃度が2液相に分離しないときの混合液のアセトンジメチルアセタールの濃度と概ね等しいことを示している。
図7のグラフは、さらに、このような混合液51にxモルの水52が混合された混合液のメタノールの濃度を示している。このとき、図7のグラフは、混合液が1相のときにその混合液のメタノールの濃度を示し、混合液が2液相のときにその上相混合液54のメタノールの濃度を示している。図7のグラフは、2液相に分離したときの上相混合液54のメタノールの濃度が2液相に分離しないときの混合液のメタノールの濃度より十分に小さいことを示している。
図8のグラフは、さらに、このような混合液51にxモルの水52が混合された混合液のアセトンの濃度を示している。このとき、図8のグラフは、混合液が1相のときにその混合液のアセトンの濃度を示し、混合液が2液相のときにその上相混合液54のアセトンの濃度を示している。図8のグラフは、2液相に分離したときの上相混合液54のアセトンの濃度が2液相に分離しないときの混合液のアセトンの濃度より十分に小さいことを示している。
図5のグラフと図6のグラフとは、混合液51に水を十分に混合したときに、水を下層混合液53にアセトンジメチルアセタールを上層混合液54に効率よく分配することができることを示し、デカンタ42がアセトンジメチルアセタールと水とを効率よく分離することができることを示している。すなわち、ADA合成装置24は、より純粋なアセトンジメチルアセタールと水とを生成することができ、好ましい。
なお、ADA合成装置24は、混合液56をADA合成塔41に供給しないようにすることもできる。このとき、このようなADA合成装置は、アセトンジメチルアセタールの収率がやや減少するが、より純粋なアセトンジメチルアセタールと水とを生成することができ、好ましい。
なお、ADA合成装置24は、ADA合成塔41を、水分離膜層96を備えない他のADA合成塔に置換することができる。そのようなADA合成塔としては、触媒が充填されている反応塔が例示される。
本発明によるケタール合成装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態におけるDMC合成装置5のADA合成装置24が他のADA合成装置に置換されている。そのADA合成装置61は、図9に示されているように、蒸留塔62と冷却装置63と気液分離装置64とADA合成塔65とアルカリ添加装置66とデカンタ67とを備えている。
蒸留塔62は、供給される混合液を蒸留により混合物71と混合液72とに分離する。混合液71は、アセトン17とメタノール35とを含んでいる。混合液72は、アセトンジメチルアセタールと水とを含んでいる。冷却装置63は、混合液71を冷却して凝縮させて、混合物73を生成する。気液分離装置64は、混合物73を気液分離して、ベントガス74と混合液75とに分離する。ベントガス74は、窒素と一酸化炭素と二酸化炭素と水素とを含んでいる。混合液75は、アセトンとメタノールとを含んでいる。ベントガス74は、大気中に排気される。
ADA合成塔65は、既述の実施の形態におけるADA合成塔41と同様に形成され、同様に動作する。すなわち、ADA合成塔65は、混合液75を化学反応させて混合物76を生成する。混合物76は、アセトンジメチルアセタールと水とアセトンとメタノールとを含んでいる。
アルカリ添加装置66は、混合物76に水酸化ナトリウム水溶液を混合して混合物77を生成し、その化学反応を抑制する。混合物77は、蒸留塔62に供給される。
デカンタ67は、既述の実施の形態におけるデカンタ42と同様に形成され、同様に動作する。すなわち、デカンタ67は、混合液72に水78を混合して、下相混合液79と上相混合液80との2液相に分離する。下相混合液79は、水相であり、水と微量のメタノールと微量のアセトンとを含んでいる。上相混合液80は、有機相であり、アセトンジメチルアセタールと微量のメタノールと微量のアセトンとを含んでいる。
上相混合液80は、アセトンジメチルアセタール31として、DMC合成塔21に供給される。下相混合液79は、デカンタ67に供給される。すなわち、デカンタ67は、下相混合液79の量が混合液72を下相混合液79と上相混合液80とに分離する量に足りないときに、水78がその不足分だけ供給される。下相混合液79は、混合液72を下相混合液79と上相混合液80とに分離する量より極めて大きいときに排水される。
本発明によるケタール合成方法の実施の他の形態は、ADA合成装置61が適用されるDMC合成装置5により実行される。すなわち、DMC合成塔21は、二酸化炭素18とアセトンジメチルアセタール31とを化学反応させて混合物32を生成する。分離装置22は、混合物32を二酸化炭素34と混合液33とに分離する。二酸化炭素34は、DMC合成塔21に供給される。分離装置23は、混合液33をアセトン35と炭酸ジメチル19とに分離する。
蒸留塔62は、供給される混合液を蒸留により混合物71と混合液72とに分離する。冷却装置63は、混合液71を冷却して凝縮させて混合物73を生成する。気液分離装置64は、混合物73をベントガス74と混合液75とに分離する。ADA合成塔65は、混合液75を化学反応させて混合物76を生成する。アルカリ添加装置66は、混合物76に水酸化ナトリウム水溶液を混合して混合物77を生成する。混合物77は、蒸留塔62に供給される。デカンタ67は、混合液72に水を混合して、下相混合液79と上相混合液80との2液相に分離する。上相混合液80は、アセトンジメチルアセタール31として、DMC合成塔21に供給される。下相混合液79は、水としてデカンタ67に供給される。
ADA合成装置61は、ADA合成塔65で未反応のアセトンとメタノールを再度ADA合成塔65に供給することにより、アセトンとメタノールとからアセトンジメチルアセタールを生成する収率が向上し、アセトンジメチルアセタールの収率が向上する。このため、DMC合成装置5は、ADA合成装置61を備えるときに、炭酸ジメチルの収率が向上し、好ましい。
なお、ADA合成装置24は、ADA合成塔65を、水分離膜層96を備えない他のADA合成塔に置換することができる。そのようなADA合成塔としては、触媒が充填されている反応塔が例示される。
なお、DMC合成装置5は、炭酸ジメチルと異なる炭酸エステルの合成にも利用することができる。このとき、DMC合成装置5は、アルコールと二酸化炭素とが供給される。DMC合成塔21は、その二酸化炭素とケタールとからその炭酸エステルとケトンとを合成する化学反応を促進する。その化学反応は、炭化水素基R1と炭化水素基R2とを用いて、次化学反応式:
により示される。さらに、ADA合成塔41(またはADA合成塔65)は、そのケトンとそのアルコールからそのケタールと水とを合成する化学反応を促進する。その化学反応は、次化学反応式:
により示される。ここで、炭化水素基R1と炭化水素基R2とは、そのケタールとその炭酸エステルとそのケトンとそのアルコールとが反応場で液体であるように、設計される。たとえば、炭化水素基R1と炭化水素基R2とは、炭素数が1〜3である。DMC合成装置5は、炭酸ジメチルを合成するときと同様にして、炭酸エステルを合成する収率を向上させることができ、好ましい。
5 :DMC合成装置
17:メタノール
18:二酸化炭素
19:炭酸ジメチル
21:DMC合成塔
22:分離装置
23:分離装置
24:ADA合成装置
31:アセトンジメチルアセタール
32:混合物
33:混合液
34:二酸化炭素
35:混合液
36:水
41:ADA合成塔
42:デカンタ
43:蒸留塔
51:混合液
52:水
53:下相混合液
54:上相混合液
55:水
56:混合液
91:外管
92:内管
93:第1室
94:第2室
95:膜担持基材
96:水分離膜層
97:触媒層
61:ADA合成装置
62:蒸留塔
63:冷却装置
64:気液分離装置
65:ADA合成塔
66:アルカリ添加装置
67:デカンタ
71:混合物
72:混合液
73:混合物
74:ベントガス
75:混合液
76:混合液
77:混合液
78:水
79:水
80:アセトンジメチルアセタール
17:メタノール
18:二酸化炭素
19:炭酸ジメチル
21:DMC合成塔
22:分離装置
23:分離装置
24:ADA合成装置
31:アセトンジメチルアセタール
32:混合物
33:混合液
34:二酸化炭素
35:混合液
36:水
41:ADA合成塔
42:デカンタ
43:蒸留塔
51:混合液
52:水
53:下相混合液
54:上相混合液
55:水
56:混合液
91:外管
92:内管
93:第1室
94:第2室
95:膜担持基材
96:水分離膜層
97:触媒層
61:ADA合成装置
62:蒸留塔
63:冷却装置
64:気液分離装置
65:ADA合成塔
66:アルカリ添加装置
67:デカンタ
71:混合物
72:混合液
73:混合物
74:ベントガス
75:混合液
76:混合液
77:混合液
78:水
79:水
80:アセトンジメチルアセタール
Claims (14)
- ケタールを含むケタール混合液体をケトンとアルコールとから生成するケタール合成装置本体と、
前記ケタール混合液体に水を混合して、第1相混合液体と第2相混合液体との2液相に分離するデカンタとを具備し、
前記第1相混合液体は、前記第2相混合液体より水を含み、
前記第2相混合液体は、前記第1相混合液体よりケタールを含む
ケタール合成装置。 - 請求項1において、
前記第1相混合液体を水混合液体と未反応物混合液体とに分離する分離装置を更に具備し、
前記水混合液体は、前記未反応物混合液体より水を含み、
前記未反応物混合液体は、前記水混合液体よりケトンとアルコールとを含み、
前記デカンタは、前記ケタール混合液体に前記水混合液体を混合する
ケタール合成装置。 - 請求項2において、
前記分離装置は、沸点の違いを用いて前記第1相混合液体を前記水混合液体と前記未反応物混合液体とに分離する蒸留塔である
ケタール合成装置。 - 請求項2または請求項3のいずれかにおいて、
前記ケタール合成装置本体は、ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進めるケタール合成容器である
ケタール合成装置。 - 請求項1において、
前記ケタール合成装置本体は、
ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進めるケタール合成容器と、
前記ケタール合成容器から排出される混合液体を前記ケタール混合液体と未反応物混合液体とに分離する分離装置とを備え、
前記未反応物混合液体は、前記ケタール混合液体よりケトンとアルコールとを含み、
前記ケタール混合液体は、前記未反応物混合液体よりケタールを含む
ケタール合成装置。 - 請求項4または請求項5のいずれかにおいて、
前記ケタール合成容器は、
ケトンとアルコールとが供給される第1室と、
内部が乾燥している第2室と、
前記第1室と前記第2室とを隔離する膜とを備え、
前記膜は、
ケトンとアルコールとケタールとを透過しないで水を透過する水分離膜と、
前記水分離膜の前記第1室の側に積層される触媒層とを備え、
前記触媒膜は、ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進める触媒を含む
ケタール合成装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれかにおいて、
前記ケタールは、アセトンジメチルアセタールであり、
前記ケトンは、アセトンであり、
前記アルコールは、メタノールである
ケタール合成装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれかに記載されるケタール合成装置と、
前記第2相混合液体と二酸化炭素とを反応させて炭酸エステルを生成する炭酸エステル合成装置本体
とを具備する炭酸エステル合成装置。 - ケトンとアルコールとからケタールを含むケタール混合液体を生成するステップと、
前記ケタール混合液体に水を混合して、第1相混合液体と第2相混合液体との2液相に分離するステップとを具備し、
前記第1相混合液体は、前記第2相混合液体より水を含み、
前記第2相混合液体は、前記第1相混合液体よりケタールを含む
ケタール合成方法。 - 請求項9において、
前記第1相混合液体を水混合液体と未反応物混合液体とに分離するステップを更に具備し、
前記水混合液体は、前記未反応物混合液体より水を含み、
前記未反応物混合液体は、前記水混合液体よりケトンとアルコールとを含み、
前記水混合液体は、前記ケタール混合液体に混合される
ケタール合成方法。 - 請求項10において、
前記第1相混合液体は、沸点の違いを用いて前記水混合液体と前記未反応物混合液体とに分離される
ケタール合成方法。 - 請求項9において、
ケトンとアルコールとからケタールを合成する化学反応を進めるケタール合成容器から排出される混合液体を前記ケタール混合液体と未反応物混合液体とに分離するステップを更に具備し、
前記未反応物混合液体は、前記ケタール混合液体よりケトンとアルコールとを含み、
前記ケタール混合液体は、前記未反応物混合液体よりケタールを含む
ケタール合成方法。 - 請求項9〜請求項12のいずれかにおいて、
前記ケタールは、アセトンジメチルアセタールであり、
前記ケトンは、アセトンであり、
前記アルコールは、メタノールである
ケタール合成方法。 - 請求項9〜請求項13のいずれかに記載されるケタール合成方法を実行するステップと、
前記第2相混合液体と二酸化炭素とを反応させて炭酸エステルを生成するステップ
とを具備する炭酸エステル合成方法。
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- 2005-06-06 JP JP2005165961A patent/JP4690780B2/ja not_active Expired - Fee Related
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