JP2023535357A - 低アルデヒド類含量アセトンの製造方法 - Google Patents

Abstract

クメンヒドロペルオキシド（ＣＨＰ）からアセトンを生成するための方法およびシステムが開示される。当該方法およびシステムは、アセトンを生成物／反応物の流れに含まれる他の成分から分離するように構成されたアセトン精製塔を含む。アセトン精製塔には、塔の内容物の一部を苛性処理槽へ送るように構成されたサイドドローが備えられ、苛性処理槽では、内容物を希アルカリ性水溶液と反応させて、アセトン生成物からアルデヒド類を除去する。苛性処理槽の内容物は、その後、アセトン精製塔に戻される。アルデヒド類の除去に独立した苛性処理槽を用いることによって、アセトン生成物とアルカリ溶液との接触時間が長くなり、それによってより多くのアルデヒド類の除去が可能になる。

Description

発明の詳細な説明

［発明の分野］
本願は、クメンからアセトンを生成するための方法およびシステムに関する。より具体的には、実施形態は、生成されたアセトンの純度を向上させることに関する。

［始めに］
フェノールおよびアセトンは様々な方法で製造されており、最も一般的な方法は、とりわけホック法、ホック・ラング法、またはクメン－フェノール法として様々に知られている。この方法は、クメン（イソプロピルベンゼン）を酸化してクメンヒドロペルオキシド（ＣＨＰ）を生成することから始まる。ＣＨＰは、その後、酸触媒の存在下で開裂されて、フェノール、アセトン、および／またはアルファ－メチルスチレン（「ＡＭＳ」）の混合物を生成する。当該混合物は、続いて中和および分留されて、最終生成物のフェノール、アセトン、および／またはＡＭＳが回収される。

このような方法は何十年も使用されてきたが、生成されたアルデヒド類の純度を最適化することが、引き続き求められている。

［概要］
本明細書には、アセトン生成プロセスにおいてアセトンを精製する方法が開示されている。当該方法は、粗アセトン留分をアセトン精製塔（ＡＰＣ）における第１供給点へ供給することと、粗アセトン留分の一部を、第１供給点の上方に位置するＡＰＣの第１サイドドローを経由して、ＡＰＣから移すことと、粗アセトン留分の移された一部を苛性処理槽へ供給することと、アルカリ性水溶液を苛性処理槽に供給することと、塔底流を、苛性処理槽から、第１の供給点と第１サイドドローとの間に位置している第２供給点を経由してＡＰＣへ戻すことと、第１サイドドローの上方に位置する第２サイドドローから精製アセトンを取得することと、を備える。いくつかの実施形態によると、粗アセトン留分は、ＡＰＣの上流の粗アセトン塔（ＣＡＣ）からの塔頂流として取得される。いくつかの実施形態によると、粗アセトン留分は、アセトン、水、クメン、アルファ－メチルスチレン（ＡＭＳ）、フェノール、メタノール、およびアルデヒド類を含んでいる。いくつかの実施形態によると、粗アセトン留分は、６０から１０００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のアルデヒド類を含んでおり、当該アルデヒド類は、アセトアルデヒドおよび／またはプロピオンアルデヒドを含む。いくつかの実施形態によると、粗アセトン留分は、５０から５００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のメタノールを含んでいる。いくつかの実施形態によると、アルカリ性水溶液は、アルカリまたはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、またはフェネートを含んでいる。いくつかの実施形態によると、アルカリ性水溶液は、水酸化ナトリウムを含んでいる。いくつかの実施形態によると、水酸化ナトリウムは、約０．１から約１５％の濃度を有する。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、約４５から約７５℃の温度を有する。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、内部部品を備えない。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、混合を行う固定式の内部部品を備える。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、攪拌機を備える。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、循環ポンプを備える。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、約３から約６０分の滞留時間を提供する。いくつかの実施形態によると、当該方法は、粗アセトン留分の移された一部を苛性処理槽に供給する前に、粗アセトン留分の移された一部をゼオライト吸着剤に接触させて、粗アセトン留分の移された一部からメタノールを除去することを更に備える。いくつかの実施形態によると、精製アセトンは、総量で約２０ｐｐｍｗｔ未満のアルデヒド類を含んでいる。いくつかの実施形態によると、精製アセトンは、１２時間を超える過マンガン酸時間を有する。いくつかの実施形態によると、精製アセトンは、１００ｐｐｍ（ｗｔ）未満のメタノールを含有する。

本明細書中には、精製アセトンを回収するためのシステムも開示されている。当該システムは、クメンヒドロペルオキシド開裂反応の生成物を、粗アセトンを含んでいる塔頂留分とフェノールを含んでいる塔底留分とに分離するように構成された粗アセトン塔（ＣＡＣ）と、アセトン精製塔（ＡＰＣ）であって、粗アセトンをＡＰＣにおける第１供給点で受け取り、粗アセトンを精製アセトンと残存重質化合物とに分離し、精製アセトンを、第１供給点の上方に位置する第１サイドドローにて供給するように構成されたアセトン精製塔（ＡＰＣ）と、苛性処理槽であって、ＡＰＣの第１供給点の上方かつ第１サイドドローの下方に位置するＡＰＣの第２サイドドローから引き出された粗アセトンの一部を受け取り、アルカリ性水溶液の供給を受け、粗アセトンの一部とアルカリ性水溶液とを混合し、苛性処理槽の内容物をＡＰＣの第２供給点に戻すように構成されており、第２供給点が、第１供給点と第２サイドドローとの間に位置する苛性処理槽と、を備える。いくつかの実施形態によると、粗アセトン留分は、アセトン、水、クメン、アルファ－メチルスチレン（ＡＭＳ）、フェノール、メタノール、およびアルデヒド類を含んでいる。いくつかの実施形態によると、アルカリ性水溶液は、水酸化ナトリウムを含んでいる。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、約３から約６０分の滞留時間を提供する。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、内部部品を備えない。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽は、混合を行う固定式の内部部品、攪拌機、または循環ポンプのうちの１つ以上を備える。

図１は、アセトンおよびフェノールをクメンヒドロペルオキシド（ＣＨＰ）から生成するためのシステムの実施形態を示している。 図２は、アセトンを精製するための改良型システムであって、生成されたアセトンの一部が苛性反応槽内で苛性物質と反応するシステムの実施形態を示している。 図３は、アセトンを精製するための改良型システムであって、生成されたアセトンの一部を吸着剤槽内を通過させて、生成されたアセトンからアルキルアルコールを除去するシステムの実施形態を示している。 図４は、アセトンを精製するための改良型システムであって、生成されたアセトンの一部を吸着剤槽内を通過させて、生成されたアセトンからアルキルアルコールを除去するシステムの更なる実施形態を示している。

［詳細な説明］
図１は、アセトンおよびフェノールをクメンヒドロペルオキシド（ＣＨＰ）から生成するためのシステム１００を示している。システム１００（および本明細書に記載されているその他のシステム）の一部の特徴および設備であって、本明細書には特に関連しないがこのようなシステムの実際の動作において実装されるものについては、ここでは述べられていないことを理解されたい。このような特徴および設備は当該技術分野で知られており、上記の組み込まれた参考文献に記載されている可能性がある。

濃縮されたＣＨＰは、ライン１０２を経由してシステムに入る。ライン１０２内でのＣＨＰの濃度は、約６５～９０ｗｔ％、より一般的には約８０～８５ｗｔ％、例えば約８２ｗｔ％までであってもよい。ＣＨＰは、例えば、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，６９７，９１７号に記載されているように、クメンの酸化によって生成されてもよい。クメンの酸化（図示なし）から得られる酸化生成物は、ＣＨＰを含んでおり、また、アルファ－メチルスチレン（ＡＭＳ）、ジメチルベンジルアルコール（ＤＭＢＡ）、および／またはアセトフェノン（ＡＣＰ）のうちの１つ以上を含んでいてもよい。

濃縮されたＣＨＰは、例えば米国特許第５，３７１，３０５号に記載されているように、１つまたは直列の２つの開裂反応器に供給される。図示のシステム１００では、直列の２つの開裂反応器が示されている。ＣＨＰは、第１開裂反応器１０４に供給され、そこで酸触媒によって開裂される。酸触媒は、例えば硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）であってもよい。図示の実施形態において、第１開裂反応器は、例えば逆混合槽型反応器であってもよく、５０℃から８０℃の間で稼働してもよい。第１開裂反応器では、ＣＨＰは、ｉ）ＣＨＰが開裂され、フェノールおよびアセトンを生成する、およびｉｉ）ＣＨＰが平衡反応においてＤＭＢＡと一部反応し、中間生成物であるジクミルペルオキシド（ＤＣＰ）および水を生成する、という２つの反応において一部反応する。ＤＭＢＡは、一部脱水されてＡＭＳになる。ＡＭＳは、逐次反応においてフェノールと反応し、高沸点クミルフェノールになる。またＡＭＳは、高沸点の二量体を生成し得る。ハイドロキシアセトン（ＨＡ）、２－メチルベンゾフラン（２－ＭＢＦ）、および酸化メシチル（ＭＯ）等の更なる副生成物も生成し得る。開裂反応は発熱性の高い反応であるため、再循環されたアセトンを開裂反応器に供給して適切な希釈を継続し、それによって望ましくない副生成物の生成を最小限に抑えてもよい。図示の実施形態では、再循環される生成物であるアセトンが、ライン１０６を経由して第１開裂反応器に供給される。水を加えて開裂の収率を最適化してもよい。

図示の実施形態において、第１開裂反応器１０４の生成物は、第２開裂反応器１０８に供給され、そこでは、ｉ）第１開裂反応器からの残存ＣＨＰがフェノールとアセトンとに開裂する、ｉｉ）第１開裂反応器からの残存ＤＭＢＡが脱水によりＡＭＳになる、およびｉｉｉ）ＤＣＰがＡＭＳ、フェノール、およびアセトンに変換される、という３つの主な反応が起こる。第２段階の開裂反応器は、例えば約１０５℃から１４５℃の温度のプラグフロー反応器であってもよく、蒸気で加熱されてもよい。

図示のシステム１００では、第２開裂反応器１０８からの開裂生成物は、冷却器１１０を用いて冷却され、１つ以上の中和・洗浄ユニット１１２へ導かれる。開裂を経た流出物には、開裂反応の触媒として使用された硫酸が含まれている。下流の設備における腐食の問題を防ぐためには、酸を抽出し、水酸化ナトリウム等の１つ以上の塩基、および／または１種以上の塩類溶液を用いて中和する必要がある。例えば、塩類溶液はナトリウムフェネートであるか、またはナトリウムフェネートを含み得る。塩類溶液は、開裂生成物内で継続している開裂反応を、低減または停止させることが可能である。したがって、中和・洗浄ユニット１１２は、中和された開裂生成物を生成可能である。

開裂および中和に続くステップ（すなわち、アセトン分留）は、主に、生成物（アセトンおよびフェノール）の精製と、副生成物および再循環可能なクメンの回収とを目指している。アセトン分留システムは、（１）分留供給物中の軽質成分および重質成分の粗分離、および（２）アセトン生成物の精製、を行うためのものである。中和ユニット１１２からの有機流出物は、ライン１１３を経由して第１蒸留塔へ流れる。第１蒸留塔は、本明細書では粗アセトン塔（ＣＡＣ）１１４と呼ばれる。ＣＡＣの機能は、中和生成物をフェノール留分とアセトン留分とに分けることである。ＣＡＣの態様は、米国特許第８，８８９，９１５号に記載されており、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。蒸気留分（ライン１２０）は、アセトン、水、クメン、ＡＭＳ、少量のフェノール、および供給物中のその他の軽質物質を含んでいる。ＣＡＣは、ＣＡＣリボイラ１１６およびＣＡＣコンデンサ１１８を備えていてもよい。ＣＡＣリボイラ１１６は、例えば、高圧蒸気によって加熱される強制循環型熱交換器であってもよい。フェノールを多く含んだ塔底物質（ライン１２２）は、フェノール分留ユニット（図示なし）へ導かれてもよい。塔頂の蒸気（ライン１２０）は、ＣＡＣコンデンサ１１８で一部凝縮される。凝縮された液体はＣＡＣ１１４へ戻され、蒸気留分は、ライン１２６を経由して、本明細書ではアセトン生成物塔またはアセトン精製塔（ＡＰＣ）１２４と呼ばれる、第２蒸留塔へ送られる。いくつかの実施形態によると、ライン１２６を経由してＡＰＣ１２４に供給される蒸気留分は、約７から約１２ｖｏｌ％のクメン、約０．１から約０．２ｖｏｌ％のフェノール、約４０から約５０ｖｏｌ％のアセトン、約１から約２ｖｏｌ％のＡＭＳ、約２００から約５００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のメタノール、および総量で約１００から約１０００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のアルデヒド類を含んでいてもよい。

ＡＰＣ１２４は、アセトン生成物から軽質成分を（主にアセトアルデヒドを、ライン１２８経由で）除去し、アセトンを水、クメン、ＡＭＳ、およびその他の重質有機物から分離するためのものである。ＡＰＣの態様は、米国特許第４，３４０，４４７号（「‘４４７特許」）に記載されており、その内容は参照により組み込まれる。ＡＰＣは、ＡＰＣリボイラ１３０とＡＰＣコンデンサ１３１とを備えている。ＡＰＣリボイラ１３０への供給は、ＡＰＣ１２４の塔底トレイの外側の液体トラップから、また塔底からの再循環流から行われてもよく、ＡＰＣリボイラ１３０は低圧蒸気によって加熱されてもよい。

ＡＰＣ１２４の内容積部１４０は、空であってもよく、１つ以上の充填材（ｆｉｌｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）（図示なし）によって部分的に、または完全に充填されていてもよい。具体的な充填材は、トレイ、充填物（ｐａｃｋｉｎｇ）、またはその組合せを含み得るが、これらに限定されない。本明細書中で用いられるように、「トレイ」の語は、ＡＰＣ１２４内の気相と液相との接触を高め得る１種以上のトレイを含み得るが、これに限定されない。具体的なトレイは、有孔トレイ、シーブトレイ、バブルキャップトレイ、フローティングバルブトレイ、固定バルブトレイ、カートリッジトレイ、デュアルフロートレイ、バッフルトレイ、シャワーデッキトレイ、チムニートレイ、スリットトレイ、またはこれらの任意の組合せを含み得るが、これらに限定されない。本明細書中で用いられるように、「充填材（ｐａｃｋｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）」または「充填物（ｐａｃｋｉｎｇ）」の語は、ＡＰＣ１２４内に配置された１種以上の規則的および／または不規則な形状の材料を含み得るが、これに限定されない。充填材は、ＡＰＣ１２４内の有効表面積を増加させることが可能であり、それによってＡＰＣ１２４内の液相と気相との間の物質移動を向上させることが可能である。充填材は、例えば、金属、非金属、ポリマー、セラミック、ガラス、またはこれらの任意の組合せ等、あらゆる適した材料で作成可能である。不規則充填材の具体例は、ラシヒリング、ＮｅＸＲｉｎｇ^ＴＭ、Ｎｕｔｔｅｒ Ｒｉｎｇｓ^ＴＭ、Ｉ－Ｒｉｎｇｓ^ＴＭ、Ｃ－Ｒｉｎｇｓ^ＴＭ、Ｐ－Ｒｉｎｇｓ^ＴＭ、Ｒ－Ｒｉｎｇｓ^ＴＭおよびＳ－Ｒｉｎｇｓ^ＴＭ、Ｉｎｔａｌｏｘ（登録商標）ＵＬＴＲＡ、ＩＭＴＰ（登録商標）、ＨＹ－ＰＡＫ（登録商標）、ＣＡＳＣＡＤＥ ＭＩＮＩ ＲＩＮＧＳ（登録商標）、ＦＬＥＸＩＲＩＮＧ（登録商標）、ＡＨＰＰサドルリング、ポールリング、ＳｕｐｅｒＢｌｅｎｄ^ＴＭ２－Ｐａｃ、またはこれらの任意の組合せを含み得るが、これらに限定されない。市販の規則充填物（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｐａｃｋｉｎｇ）の具体例は、規則充填物（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｐａｃｋｉｎｇ）、波状シート、捲縮シート（ｃｒｉｍｐｅｄ ｓｈｅｅｔｓ）、金網、格子、ワイヤーメッシュ、またはこれらの任意の組合せを含み得るが、それらに限定されない。充填材は、多成分の流体の物質移動および／または分離を向上させ得る。内容積部１４０内の充填材および／または充填パターンは、１つ以上の規則充填材および／または不規則充填材を含み得る。２種以上の充填材が、内容積部１２６内に配置されてもよい。ＡＰＣ１２４は、ＡＰＣ１２４の温度、圧力、および内容物と、物理的および化学的に適合する１つ以上の金属材料で作成可能である。適切な金属材料は、クラッド炭素鋼、３０４ステンレス鋼、３１６ステンレス鋼といったカーボンおよびステンレススチールを含む鉄合金と、二相ステンレス鋼と、これらの金属材料の組み合わせとを含み得るが、それらに限定されない。更に、ＡＰＣ１２４は、約４０ｋＰａ、約５０ｋＰａ、または約６０ｋＰａの最低値から、約８０ｋＰａ、約９０ｋＰａ、または約１００ｋＰａの最高値までの範囲の圧力温度で稼働可能である。

ＡＰＣ１２４からの最終的な塔底流１３２は、粗ＡＭＳ洗浄セクション（図示なし）に供給されてもよい。生成物であるアセトンは、サイドドロー１３４から取得されてもよい。ＡＰＣ１２４の還流の一部は、上述のように、ライン１０６を経由して開裂反応器セクション、例えば第１開裂反応器１０４に、再循環されてもよい。再循環されるアセトンの量は、開裂反応器へのＣＨＰの供給量に基づいた比率として決められてもよい。例えば、開裂反応器へ再循環されるアセトンの量は、開裂反応器へのＣＨＰの供給量に基づいて、重量比で約０．１から約０．５であってもよい。

ＡＰＣ１２４には、苛性物質を加えるための苛性添加点１３６が設けられている。苛性物質は、例えば、アルカリまたはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、またはフェネートであってもよい。適切な苛性物質の一例は、水酸化ナトリウムである。苛性添加点１３６は、供給流１２６と生成物サイドドロー１３４との間に設けられている。苛性物質は、アセトン生成物中のアルデヒドの量を減らすためにＡＰＣ１２４に加えられる。アルデヒド類は、苛性物質の存在下でアルドール縮合反応を経て重いケトン類を生成し、それによってアセトン生成物を精製する。アセトン生成物中のアルデヒドの量を減らすためにＡＰＣ１２４で苛性物質を用いることは、組み込まれた‘４４７特許に記載されている。

当該技術分野で知られているように、アセトン生成物の純度を判定するための試験には、過マンガン酸時間（ＰＭＴ）試験がある。当該試験は、アセトン試料に少量の過マンガン酸カリウムを添加することと、その色が消失するのに要する時間を測定することとを含む。脱色時間（ＰＭＴ）が長いほど、試料に含まれるアルデヒド類等の還元性物質の量が少なく、アセトンの品質が高いことを示す。‘４７７特許に記載されている方法によって、約４時間のＰＭＴ（これは総量で約６０から約１２０ｐｐｍ（ｖｏｌ）のアルデヒド不純物に相当する）を有するアセトンを生成可能である。

図１に示され、‘４７７特許に記載されているような実施形態では、アルデヒド類およびその他の還元性物質がＡＰＣ塔内の苛性物質と反応することによって除去される程度は、苛性物質が塔内のアルデヒド類と接触する時間によって限られている。アルドール縮合は、ＡＰＣの蒸留トレイ上のアルデヒド類と苛性物質との接触時間に依存する。蒸留トレイでの滞留時間は短時間、例えば数分である場合がある。このため、アルデヒド類のアルドール縮合は完了していない場合があり、当該縮合は塔の動作処理量に大きく依存する。

発明者らは、アルデヒド類と苛性物質との接触時間は、図２に示されるようなシステム２００を使用することによって向上させることが可能である、ということに気づいた。図２において、同様の番号は、図１に示されたシステム１００と同様の構成要素を表している。図２は、ＣＡＣ１１４およびＡＰＣ１２４を示しており、両者はシステム１００（図１）の対応する設備に類似している。また、システム２００は、図１に示される上流の設備、すなわち開裂反応器（１０４，１０８）、冷却器（１１０）、および中和・洗浄ユニット（１１２）を備えているが、このような設備は、明確にするため図２から省略されている。システム１００（図１）と同様に、システム２００（図２）において、中和ユニットからの有機流出物は、ライン１１３を経由してＣＡＣ１１４へ流れる。ＣＡＣからの蒸気留分（本明細書では「粗アセトン留分」と呼ばれる）は、ライン１２６を経由してＡＰＣ１２４に供給され、フェノールを多く含んだ塔底物質は、ライン１２２を経由してＣＡＣを出る。いくつかの実施形態によると、ライン１２６を経由してＡＰＣ１２４に供給される粗アセトン留分は、約１２ｖｏｌ％のクメン、約０．１から約０．２ｖｏｌ％のフェノール、約４０から約５０ｖｏｌ％のアセトン、約１から約２ｖｏｌ％のＡＭＳ、約５０から約５００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のメタノール、および総量で約６０から約１０００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のアルデヒド類を含んでいてもよい。より具体的には、粗アセトン留分は、約６０から１０００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のアルデヒド類を含んでいてもよく、当該アルデヒド類は、アセトアルデヒドおよび／またはプロピオンアルデヒドを含む。

システム２００のＡＰＣ１２４の内容積部１４０は、上述の通りである。システム２００のＡＰＣ１２４は、塔内の物質の一部の取得と苛性処理槽２０４への供給とを可能にする、サイドドロー２０２を備えている。サイドドローは、ＡＰＣ１２４上の任意の位置に構成されてもよいが、大多数の実施形態によると、図２に示すように、ＣＡＣからの流入ライン１２６とアセトン生成物ライン１３４との間に構成される。苛性物質は、ライン２０６を経由して苛性処理槽２０４に供給される。システム１００（図１）と同様に、苛性物質は、例えば、アルカリまたはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、またはフェネートであってもよい。適切な苛性物質の一例は、水酸化ナトリウムである。苛性処理槽２０４からの塔底流は、ライン２０８を経由してＡＰＣ１２４へと戻される。ライン２０８も、一般的には、ライン１２６とライン１３４との間の位置でＡＰＣに対して供給を行うように構成されている。

ＡＰＣから物質の一部を取り出して、苛性処理槽２０４内で苛性物質と反応させてから苛性処理槽の内容物をＡＰＣに戻すことによって、苛性物質との接触時間が長くなる。これにより、システム１００（図１）と比較して、アセトン生成物からアルデヒド類がより効率的に除去される。また、システム２００は、蒸気の形態の粗アセトン供給物（すなわち、ライン１２６を経由してＡＰＣに入る供給物）により多くのアルデヒド類が含まれていても、取り扱いが可能である。高濃度のアルデヒドは、１）プラントに供給されるクメン原料中の不純物濃度が高いこと、および／または２）フェノールプラントの下流でアセトンを使用する他の処理ユニットからの再循環アセトン流が存在すること、が原因であり得る。システム２００において、苛性処理される流れ（すなわち、流れ２０２）はフェノールを含んでおらず、クメンおよびＡＭＳ等の他の有機不純物の濃度が低い。

苛性処理槽２０４は、例えば、内部部品（ｉｎｔｅｒｎａｌｓ）を一切備えない槽であってもよい。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽２０４内で混合が行われてもよい。これは、混ぜ合わされる流れが２つの液相だからである。すなわち、流れ２０２は、主にアセトン、クメン、およびＡＭＳを含んでいる有機相であり、流れ２０６は水相である。混合は、例えば、槽内に設置された混合を行うタイプの固定式の内部部品、槽と共に設置された攪拌機、および／または２相の混合および接触を促すための循環ポンプ、を用いて実施されてもよい。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽内の内容物の滞留時間は、約３から約６０分、例えば約５から３０分であってもよい。

いくつかの実施形態によると、苛性処理槽２０４内の苛性物質の濃度は、約０．１から約１５％苛性であってもよい。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽内の温度は、約４５から約７５℃、例えば５０から６５℃である。いくつかの実施形態によると、苛性処理槽内の温度は、ＡＰＣから移された物質の熱によって維持され、更なる加熱は必要ない。あるいは、追加の熱を、例えば蒸気加熱によって苛性処理槽に供給してもよい。

上述のとおり、苛性処理された流れはライン２０８を経由してＡＰＣへと戻される。この流れは、例えば蒸気供給ライン１２６の真上でＡＰＣに入ってもよい。ＡＰＣ内のフェノールは、苛性処理槽からの苛性供給物中に遊離した苛性物質が存在するため、ナトリウムフェネートに変換される。残存アルデヒド類も、ＡＰＣのトレイ上で、フェノール／ナトリウムフェネート反応とともに重いケトンに変換される。クメンおよびＡＭＳ等の他のより重い有機不純物は、蒸気が塔を上昇するにつれてアセトンから除去される。

発明者らは、開示された方法およびシステム２００等のシステムによって、総量で約５から約４０ｐｐｍ（ｗｔ）のアルデヒド類を含有するアセトンが生成可能であることを見出した。いくつかの実施形態によると、アルデヒド類の含量は、４０ｐｐｍ（ｗｔ）未満、２０ｐｐｍ（ｗｔ）未満、または１０ｐｐｍ（ｗｔ）未満である。結果として得られるアセトンは、約１２から約２４時間の過マンガン酸時間を達成することができ、これは先行技術のシステムと比較して大幅に向上している。例えば、いくつかの実施形態によると、過マンガン酸時間は、１２時間超、１８時間超、または２４時間超である。

図３および４は、ＡＰＣにおいてアセトンを精製するための更なる実施形態を示している。図３および４では、ＡＰＣおよび関連設備のみが示されている。システム３００（図３）および４００（図４）は、それぞれ図１および２に示される上流の設備を含むが、このような設備は、明確にするため図３および４から省略されていることを理解されたい。図３および４において、同様の番号は、それぞれ図１および２に示されたシステム１００および２９９と同様の構成要素を表している。

図３および４に示されるように、発明者らは、ＡＰＣ内容物の一部を、ゼオライト等の吸着剤、例えばモレキュラーシーブ材料、を通過させることよって、ＡＰＣ１４０で精製されたアセトンを更に精製し、メタノール等のアルキルアルコール類を除去可能であることに気づいた。図３を参照すると、ＡＰＣ１４０は第１サイドドロー２０２を備え、サイドドロー２０２は、システム２００（図２）と同様に、ＡＰＣ内容物の一部がそこを通って苛性処理槽２０４へと送られるものである。また、ＡＰＣ１４０は更なるサイドドロー３０２を備え、サイドドロー３０２は、ＡＰＣ内容物の一部がそこを通って吸着剤槽３０４へと送られるものである。吸着剤槽３０４は、ゼオライトモレキュラーシーブ材料等の吸着剤を収容するように構成されている。適切なゼオライトモレキュラーシーブ材料の例には、約４から約５Åの細孔サイズを有するモレキュラーシーブが含まれる。吸着剤槽３０４からの内容物は、その後、ライン３０６を経由して苛性処理槽２０４に供給される。アルデヒド類は、上述のように苛性処理槽２０４内で除去される。苛性処理槽からの流出物の流れは、システム２００（図２）について上述したように、ライン２０８を経由してＡＰＣ１４０へ戻される。

図４は、別の実施形態のシステム４００であって、アセトンからアルキルアルコールを除去するための、モレキュラーシーブ材料等の吸着剤を収容する吸着剤槽３０４を備えたＡＰＣ１４０を有する、システム４００を示している。システム４００は、ＡＰＣ１４０から苛性処理槽２０４へ送られるＡＰＣ内容物のすべてが吸着剤槽３０４を通過するという点で、システム３００（図３）とは異なる。換言すれば、ＡＰＣ内容物の一部が、ライン３０２を経由して吸着剤槽３０４へと導かれる。吸着剤槽３０４の内容物は、その後、ライン３０６を経由して苛性処理槽２０４へ導かれる。ＡＰＣの内容物を直接苛性処理槽２０４に供給するための、サイドドロー２０２（図３）等の他のサイドドローはない。その他の面において、システム３００（図３）と４００とは同じである。発明者らは、システム３００（図３）およびシステム４００（図４）等のシステムによって、２０ｐｐｍ（ｗｔ）未満または１０ｐｐｍ（ｗｔ）未満のアルデヒド含量と、１２時間超、１８時間超、または２４時間超の過マンガン酸時間と、１００ｐｐｍ（ｗｔ）未満または５０ｐｐｍ（ｗｔ）未満のメタノール含量とを有するアセトンが生成可能であることを見出した。

本発明の特定の実施形態を示して説明してきたが、上記の考察は、本発明をこれらの実施形態に限定するものではない、ということを理解されたい。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更および改良をなし得るということは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲で定められる本発明の趣旨および範囲に含まれ得る代替案、改良点、および均等物を網羅することを意図している。

Claims (24)

1. アセトン生成プロセスにおいてアセトンを精製する方法であって、
   粗アセトン留分をアセトン精製塔（ＡＰＣ）における第１供給点へ供給することと、
   前記粗アセトン留分の一部を、前記第１供給点の上方に位置する前記ＡＰＣの第１サイドドローを経由して、前記ＡＰＣから移すことと、
   前記粗アセトン留分の移された前記一部を苛性処理槽に供給することと、
   アルカリ性水溶液を前記苛性処理槽に供給することと、
   塔底流を、前記苛性処理槽から、前記第１供給点と前記第１サイドドローとの間に位置している第２供給点を経由して前記ＡＰＣへ戻すことと、
   第１サイドドローの上方に位置する第２サイドドローから精製アセトンを取得することと、
   を備える方法。
2. 前記粗アセトン留分は、前記ＡＰＣの上流の粗アセトン塔（ＣＡＣ）からの塔頂流として取得される、請求項１に記載の方法。
3. 前記粗アセトン留分は、アセトン、水、クメン、アルファ－メチルスチレン（ＡＭＳ）、フェノール、メタノール、およびアルデヒド類を含んでいる、請求項１に記載の方法。
4. 前記粗アセトン留分は、６０から１０００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のアルデヒド類を含んでおり、前記アルデヒド類は、アセトアルデヒドおよび／またはプロピオンアルデヒドを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記粗アセトン留分は、５０から５００ｐｐｍ（ｖｏｌ）のメタノールを含んでいる、請求項１に記載の方法。
6. 前記アルカリ性水溶液は、アルカリまたはアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、またはフェネートを含んでいる、請求項１に記載の方法。
7. 前記アルカリ性水溶液は、水酸化ナトリウムを含んでいる、請求項４に記載の方法。
8. 前記水酸化ナトリウムは、約０．１から約１５％の濃度を有する、請求項５に記載の方法。
9. 前記苛性処理槽は、約４５から約７５℃の温度を有する、請求項１に記載の方法。
10. 前記苛性処理槽は、内部部品を備えない、請求項１に記載の方法。
11. 前記苛性処理槽は、混合を行う固定式の内部部品を備える、請求項１に記載の方法。
12. 前記苛性処理槽は、攪拌機を備える、請求項１に記載の方法。
13. 前記苛性処理槽は、循環ポンプを備える、請求項１に記載の方法。
14. 前記苛性処理槽は、約３から約６０分の滞留時間を提供する、請求項１に記載の方法。
15. 前記粗アセトン留分の移された前記一部を前記苛性処理槽に供給する前に、前記粗アセトン留分の移された前記一部をゼオライト吸着剤に接触させて、前記粗アセトン留分の移された前記一部からメタノールを除去することを更に備える、請求項１に記載の方法。
16. 前記精製アセトンは、総量で約２０ｐｐｍｗｔ未満のアルデヒド類を含んでいる、請求項１に記載の方法。
17. 前記精製アセトンは、１２時間を超える過マンガン酸時間を有する、請求項１に記載の方法。
18. 前記精製アセトンは、１００ｐｐｍ（ｗｔ）未満のメタノールを含有する、請求項１に記載の方法。
19. 精製アセトンを回収するためのシステムであって、
    クメンヒドロペルオキシド開裂反応の生成物を、粗アセトンを含んでいる塔頂留分とフェノールを含んでいる塔底留分とに分離するように構成された粗アセトン塔（ＣＡＣ）と、
    アセトン精製塔（ＡＰＣ）であって、
    前記粗アセトンを前記ＡＰＣにおける第１供給点で受け取り、
    前記粗アセトンを精製アセトンと残存重質化合物とに分離し、
    前記精製アセトンを、前記第１供給点の上方に位置する第１サイドドローにて供給するように構成されたアセトン精製塔（ＡＰＣ）と、
    苛性処理槽であって、
    前記ＡＰＣにおける前記第１供給点の上方かつ第１サイドドローの下方に位置する前記ＡＰＣの第２サイドドローから引き出された前記粗アセトンの一部を受け取り、
    アルカリ性水溶液の供給を受け、
    前記粗アセトンの前記一部と前記アルカリ性水溶液とを混合し、
    前記苛性処理槽の内容物を前記ＡＰＣの第２供給点に戻すように構成されており、
    前記第２供給点が、前記第１供給点と前記第２サイドドローとの間に位置する苛性処理槽と、
    を備えるシステム。
20. 前記粗アセトン留分は、アセトン、水、クメン、アルファ－メチルスチレン（ＡＭＳ）、フェノール、メタノール、およびアルデヒド類を含んでいる、請求項１５に記載のシステム。
21. 前記アルカリ性水溶液は、水酸化ナトリウムを含んでいる、請求項１５に記載のシステム。
22. 前記苛性処理槽は、約３から約６０分の滞留時間を提供する、請求項１５に記載のシステム。
23. 前記苛性処理槽は、内部部品を備えない、請求項１５に記載のシステム。
24. 前記苛性処理槽は、混合を行う固定式の内部部品、攪拌機、または循環ポンプのうちの１つ以上を備える、請求項１５に記載のシステム。

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