JP2009521439A - プロピレンオキシドの精製および回収 - Google Patents

Abstract

本発明によれば、メタノール溶媒中での、プロピレンおよび過酸化水素の反応、またはプロピレン、酸素および水素の反応によってプロピレンオキシドが形成され、メタノールおよびギ酸メチルが抽出蒸留によってプロピレンオキシドから分離される。ここで、メタノール回収蒸留からの水性塔底液が、最初に中和された後に抽出蒸留溶媒として使用される。

Description

本発明は、過酸化水素およびプロピレンの反応、またはプロピレン、酸素および水素の反応によって形成されるプロピレンオキシドを精製および回収するための方法に関する。

プロピレンおよび過酸化水素の反応、またはプロピレン、酸素、および水素の反応によってプロピレンオキシドを調製することは、当技術分野で周知である。例えば、米国特許第５５９１８２５号、同第４８３３２６０号、同第５６１２１２２号、同第５６４６３１４号、同第４８２４９７６号、および多数の他の文献を参照されたい。

一般に、プロピレンオキシドを形成するこの反応は、ＴＳ−１、または貴金属を含有するＴＳ−１などの固体触媒を使用して、メタノールおよび水からなる液体溶媒中で実施する。プロピレンオキシドからの溶媒メタノールの分離が、高い蒸留還流比、および大きな蒸留段からなる蒸留塔の使用を必要とする限りにおいて、課題が存在する。加えて、さらなる課題は、系で形成される重要な軽質不純物がギ酸メチルで、これは単純な蒸留によってプロピレンオキシドから分離することが極めて困難であるが、適切な品質の生成物を提供するためにプロピレンオキシド生成物から除去しなければならないことである。

多数の特許が、メタノールおよび他の材料からプロピレンオキシドを分離するという課題を解決しようとしてきた。米国特許第３５７８５６８号には、グリコールもしくはグリコールエーテル抽出剤を使用する抽出蒸留が記載されている。米国特許第５００６２０６号では、抽出蒸留溶媒としてｔ−ブタノール／水が使用される。米国特許第５１２９９９６号では、抽出溶媒としてＣ₂〜Ｃ₅グリコールが使用されている。米国特許第６０２４８４０号では、メタノール溶媒を使用することによって不純物の揮発性をプロピレンオキシドに対して相対的に下げている。米国特許第６５００３１１号では、液−液抽出によってプロピレンオキシドとメタノールを分離している。

本発明によれば、過酸化水素およびプロピレンの反応、またはプロピレン、酸素および水素の反応に由来するプロピレンオキシド含有反応混合物は、固体触媒を分離した後、抽出蒸留塔で蒸留することによって、実質的に不純物含有量が減少した塔頂プロピレンオキシドストリームから溶媒およびギ酸メチルを分離する。使用される抽出蒸留溶媒は、全体のプロセスで使用される溶媒回収塔からの水性塔底ストリームであり、該水性塔底ストリームは、メタノールと、水と、エポキシ化中に形成されたグリコールを含む少量の重質部分とを含む。抽出蒸留溶媒ストリームは、蒸留で使用する前に、アルカリ金属水酸化物または水酸化アンモニウムなどの塩基性材料を添加することによって最初に中和する。

添付の図面を参照しつつ説明すると、反応器１は、周知の手順によってプロピレンオキシドを生成するために使用される通常の反応器を表す。過酸化水素およびプロピレン、またはプロピレン、酸素および水素の反応物質は、ライン２を介して反応器１に供給される。メタノールを含み、ライン３を介して反応器１に供給される溶媒媒体中で反応が実施され、ライン４を介して反応器１に供給される固体ＴＳ−１または貴金属助触媒入りＴＳ−１触媒が用いられる。

プロピレンオキシド含有反応混合物は、ライン５を介して反応器１から分離ゾーン６に進み、そこでは固体触媒が分離され、一部の溶媒とともにライン４を介して反応器１に循環される。必要であれば、補給触媒を添加してよい（図示せず）。

触媒を分離した後、プロピレンオキシド含有混合物は、通常の多段分留塔である粗プロピレンオキシド蒸留塔８にライン７を介して進む。

ライン７を介して進むプロピレンオキシド含有混合物は、約４０〜９０重量％のメタノールと、約５〜５０重量％の水と、約１〜１０重量％のプロピレンオキシドと、約０．１〜２重量％のプロピレングリコールと、約０．５〜８重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルと、約２０〜５００重量ｐｐｍのギ酸メチルと、約２０〜５００重量ｐｐｍのアセトアルデヒドとを含有する。好ましくは、プロピレンオキシドストリームは、塔８に進む前に脱プロパンをする（図示せず）。プロピレンオキシドストリームは、蒸留塔８の下部に導入する。

抽出蒸留溶媒は、ライン９を介して塔８の上部に導入する。この溶媒は、約７０〜９０重量％の水と、約１〜１５重量％のプロピレングリコールと、約５〜２０重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルと、約０．５〜２重量％のジプロピレングリコールとを含む。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、または水酸化アンモニウムなどの可溶性緩衝液は、わずかに酸性である抽出蒸留溶媒ストリームを中和するのに十分な量をライン１０を介して添加する。

蒸留塔８は、精製プロピレンオキシドストリームによって通常の仕方で運転され、このストリームはメタノールおよびギ酸メチルが実質的に減少して、ライン１１を介して塔頂から回収される。このストリームは、通常の手順によってさらに精製し得る（図示せず）。

抽出蒸留塔８からの塔底ストリームは、ライン１２を介してメタノール回収塔１３に進み、そこではメタノール溶媒が、塔頂へ蒸留され、再使用のためにライン３を介してエポキシ化反応器１に戻される。

水性塔底ストリームは、ライン１４を介して塔１３から除去する。この塔底ストリームの一部分は、抽出蒸留溶媒として使用するためにライン９を介して抽出蒸留塔に循環し、除去されたギ酸メチルと、反応器１で生成した正味の水とを含む部分は、ライン１５を介して排出する。緩衝材料は、塔底ストリームに含有され、多様な手段によって回収することができる。

本発明の方法によって、メタノールおよびギ酸メチルは、容易に利用可能なプロセスストリームを使用して、プロピレンオキシドから効果的に分離し得る。

塔８での使用の前に抽出蒸留溶媒を中和することは重要な特徴であることに留意されるべきである。このストリームは、中和しないと、抽出蒸留中にプロピレンオキシドにかなりの開環が生じる。

以下の実施例によって本発明の実施が例示される。

固体触媒を分離し、脱プロパンをした後の反応器流出物を１８ｋｇ／ｈｒの速度で塔８に供給する。塔８は、４４理論段を有し、供給原料は、頂部から２８段目に導入される。供給原料組成物は、約３１重量％の水と、５４重量％のメタノールと、８．５重量％のプロピレンオキシドと、１．３重量％のプロピレングリコールと、４．５重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルと、２５４重量ｐｐｍのギ酸メチルと、２５４重量ｐｐｍのアセトアルデヒドとを含む。

メタノール塔からの水抽出溶媒排出ストリームを１８ｋｇ／ｈｒの速度で、塔８の頂部から８段目にライン９を介して供給する。この溶媒ストリームは、約８１重量％の水と、６．３重量％のプロピレングリコールと、１１．５重量％のプロピレングリコールモノメチルエーテルと、１．４重量％のジプロピレングリコールとからなる組成を有する。この溶媒は、中和に十分な量の水酸化アンモニウム水溶液を添加することによって溶媒を中和した結果としてｐｐｍ範囲の可溶性緩衝液を含有する。

抽出蒸留を、１気圧、塔頂温度３４〜３５℃、塔底温度８６〜８７℃、および還流量と供給原料量の還流比０．２で運転する。

純度９８〜９９％であり、５５重量ｐｐｍのメタノールと０．０２重量ｐｐｍのギ酸メチルとを含有するプロピレンオキシドストリームを、１．５％ｋｇ／ｈｒの速度で塔頂から回収する。このストリームはまた、２７７０重量ｐｐｍのアセトアルデヒドを含有した。

これらの結果から、本発明の方法は、プロピレンオキシドからメタノールおよびギ酸メチルを分離するための非常に有効な方法を提供することが理解されよう。

比較として、抽出溶媒なしで２４段目に同じ原料を供給して単純な蒸留をすると、還流比０．７でも、プロピレンオキシド中に２８００重量ｐｐｍのギ酸メチルおよび３０００〜８０００重量ｐｐｍのメタノールが存在した。

本発明の実施の概略図である。

符号の説明

１ 反応器
２〜５、７、９〜１２、１４、１５ ライン
６ 分離ゾーン
８ 分留塔
１３ メタノール回収塔

Claims (3)

1. メタノール溶媒中で、プロピレンおよび過酸化水素の反応、またはプロピレン、酸素および水素の反応によってプロピレンオキシドが形成され、生成物であるプロピレンオキシドが、抽出蒸留によってメタノールおよびギ酸メチルから分離される方法において、抽出蒸留溶媒としてメタノール蒸留からの中和された水性塔底ストリームを使用して抽出蒸留を実施する改良ステップを含む方法。
2. メタノール蒸留からの水性塔底ストリームがアルカリ金属水酸化物または水酸化アンモニウムによって中和される、請求項１に記載の方法。
3. メタノール蒸留からの水性塔底ストリームが水酸化アンモニウムによって中和される、請求項１に記載の方法。

Images