JP2505836B2 - 粗イソプロピルアルコ―ルの精製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粗イソプロピル アルコールを精製する改良
方法に関する。

イソプロピル アルコール（IPA）はプロピレンの水
和を含むプロセスにより一般に製造されていることは周
知のことである。水和は直接的または間接的に行うこと
ができる。直接水和において、プロピレンは水と触媒的
に反応する。この目的のための適当な触媒としては陽イ
オン交換樹脂，濃厚りん酸，タングステン酸珪素化合物
などが含まれていることが知られている。

本発明の適用において特に興味ある間接水和プロセス
は、プロピレンと硫酸とを反応させてプロパンスルフェ
ートを生成し、次いで硫酸塩を所望のIPAに加水分解す
る工程からなる。

プロピレン水和プロセスから得られる粗生成物は、一
般に所望のIPAのみならず、ジイソプロパンエーテル，
重合体（例えばプロピレン三量体，四量体，五量体な
ど）、および水を含んでいる。また、有機硫黄誘導体は
間接水和プロセスの生成物中に見出されている。一般的
な操作において、粗生成物は60重量％のIPA,6重量％の
ジイソプロピル エーテル,0.5重量％までの重合体およ
び硫黄誘導体，少量のアセトンおよびプロパン，および
残留水を含んでいる。

普通の実施手段では、通常、間接プロピレン水和から
の粗IPAは、蒸留および／または抽出蒸留によりジイソ
プロピル エーテルおよび他の不純物を除去することに
よってIPAに精製または仕上げ処理している。

本発明の目的は粗IPA仕上げ（crude IPA finish−in
g）の改良にある。一つの観点において、本発明の他の
目的は粗IPA仕上げ処理についての従来技術に適用する
操作と関連する困難さおよび経費を軽減することであ
る。普通の蒸留手段は必要な装置およびこの装置の操作
に必要なエネルギー、例えば有機エーテルおよびIPA生
成物のみならず、精製中IPAに随伴する多量の水を蒸発
させるのに要するエネルギーのために極めて高価にな
る。例えば、粗IPAを精製する１つの代表的な従来の手
段はプロピレンの水和からの粗生成物流を多トレー抽出
蒸留塔に送り、水抽出剤を用いて多量のジイソプロピル
エーテルおよび他の不純物を蒸留除去し、水に約15％
のIPAを含有する塔底残液を残留させる工程を含んでい
る。次いで、このIPA溶液に多段蒸留を施して、主とし
てIPAおよび水の共沸混合物を含有する蒸留塔頂留出物
を回収する。次いで、IPA/水溶液を脱水のための添加共
沸剤（例えば精製イソプロピル エーテル）で共沸蒸留
する。C₆〜C₁₂重合体およびジイソプロピル エーテル
を含む重質成分が残留する共沸蒸留の流出物流を更に多
段蒸留に送給している。

他の観点において、本発明の他の目的は粗IPAからあ
る不純物を効果的に除去することである。この観点にお
いて、特に興味のあることは有機硫黄誘導体を間接水和
プロセスの生成物から除去する精製プロセスの性能を高
めることである。極めて少量程度に存在する場合でも、
硫黄誘導体は、しばしば、精製IPAに極めて望ましくな
い臭気を与える。硫黄除去に関連する困難さは、多くの
最終使用、例えば化粧品および薬剤の調製に使用する場
合に、IPAに対して要求される安全性に厳格な仕様のな
い生成物に生ずる。

本発明のプロピレン水和の粗イソプロピル エーテル
生成物からジイソプロピル エーテル，重合体および／
または硫黄含有不純物を除去する粗イソプロピル アル
コールの精製方法において、次の工程： （ａ）粗IPAを後のプロセス工程（ｆ）からの再循環
流、および必要に応じて添加水と混合して73〜83重量％
の水を含有する混合物を得、 （ｂ）第１相分離工程において、工程（ａ）からの混合
物をジイソプロピル エーテルに富んだ第１上相（非極
性）およびIPAおよび水に富んだ第１下相（極性）に相
分離し、 （ｃ）第１上相をプロセスから取出し、 （ｄ）第１下相を添加ジイソプロピル エーテルと混合
して、生成混合物の全重量に対して10〜21重量％のIPA,
1〜３重量％のジイソプロピル エーテルおよび77〜87
重量％の水を含有する混合物を得、 （ｅ）第２相分離工程において、工程（ｄ）からの混合
物をジイソプロピル エーテルに富んだ第２上相（非極
性）およびIPAおよび水に富んだ第２下相（極性）に相
分離し、 （ｆ）第２上相を工程（ａ）に粗IPAと混合する再循環
液として再循環し、および （ｇ）第２下相を精製IPA生成物として回収することを
特徴とする。

実際上、本発明における順次相分離は粗IPAの含有成
分の大部分のジイソプロピル エーテルをかかる粗IPA
から除去する作用をする。もっとも重要なことは、この
エーテルをIPAから分離する手段が除去されたエーテル
中に粗IPAの含有成分の大部分の重合体および硫黄含有
不純物を濃縮する作用をすることである。プロセスはこ
れらの不純物を取出したエーテルに富んだ生成物に濃縮
し、および蒸留以外の手段でIPAの有意な精製を達成す
る。

本発明の実施の結果として、プロセスから回収したIP
A水溶液が極めて精製しやすく高純度のIPA生成物を生成
できることである。また、本発明においては、装置およ
びエネルギーコストにおいて節約でき、および／または
高品質、特に低臭気のIPA生成物を生成できることであ
る。

広い意味において、本発明の方法はジイソプロピル
エーテルおよび重合体不純物（polymericimpurities）
を含む任意の粗IPA生成物の精製に適用できることであ
る。本発明は、特にプロピレンの間接水和により作ら
れ、かつ不快な（odifarous）硫黄化合物を含有する粗I
PAの処理に適用する場合に特に有利である。しかしなが
ら、また本発明は直接水和のIPA精製物の精製に極めて
有利に適用することができる。

本発明は、主として水和プロセスの粗生成物に適用す
ることを意味する。普通のプロピレン水和からの代表的
な粗IPAは、例えば約40〜70重量％のIPA,約１〜10重量
％のジイソプロピル エーテル，約0.1〜２重量％の重
合体および／または硫黄含有不純物，少量（例えば0.1
〜１重量％）のアセトンおよび残部（例えば20〜55重量
％）の水を含有している。重合体不純物としてはプロピ
レン二重合体，三重合体，四重合体，五重合体など、お
よびプロピレンの付加物，およびプロピレンと水和反応
に導入する他の成分に見出される不純物との重合体を例
示できる。間接プロピレン水和の生成物における硫黄不
純物はかかる重合体種と関連して著しく見出される場合
がある。粗IPAの種々の成分の相対的割合はプロピレン
材料の供給源および水和プロセスの性質のようなファク
ターにより幾分変化する。約55〜60重量％のIPA、約５
重量％のジイソプロピル エーテル，約0.5重量％の重
合体および／または硫黄含有不純物，約0.5重量％のア
セトンおよび約40重量％の水を含有する粗IPA生成物は
極めて代表的な粗IPA生成物である。

同様に、本発明は１または２以上の予備精製工程を施
し、しかも、また有意量のジイソプロピル エーテル
（例えば少なくとも約１重量％、好ましくは少なくとも
約２重量％、特に好ましくは少なくとも約４重量％）を
含有するプロピレン水和から生成する粗IPA流に適用す
ることができる。

本発明を実施する場合には、粗IPAを添加量のジイソ
プロピル エーテルおよび水と共に多相分離を含む順次
工程を通して処理する。プロセスは連続形式またはバッ
チ形式で行うことができる。特に、連続的実施が好まし
い。

第１工程において、粗IPA生成物を、後述するプロセ
ス工程６中プロセスにおける次の点から再循環するジイ
ソプロピル エーテルに富んだ流れと混合する。更に、
生成混合物の組成は、必要に応じて水を添加して、第１
工程において随意に調節して約73〜83重量％の水を含有
する混合物を得る。

一般に、水の添加は特定濃度を得るのに必要である。
しかしながら、粗IPAおよび再循環流の混合物が混合物
におけるその濃度を特定レベルにするのに十分な水を含
有する場合には、水を添加する必要がない。この第１工
程において生成する混合物は約14〜20重量％のIPA,約２
〜８重量％のジイソプロピル エーテルおよび約75〜81
重量％の水を含有するのが好ましい。特に、約16〜18重
量％のIPA,約４〜５重量％のジイソプロピル エーテル
および約77〜79重量％の水を含有するように節約した混
合物が好ましい。混合物の残部、一般に約１重量％は重
合体および／または硫黄含有不純物，アセトンおよび可
能ならばプロピレン水和反応からの他の不純物または副
生物からなる。

本発明における第１プロセス工程において粗IPAに添
加する水は実質的に純粋な水でよく、あるいは、またIP
A生成または精製操作における供給源からの水に富んだ
プロセス流が極めて適当である。多くの普通のIPA精製
プロセスにおける蒸留工程は本発明の使用に極めて適当
な水に富んだ流れを生ずる。添加水は高純度を必要とせ
ず、例えばある分量のIPA,イソプロピル エーテル，重
合体など含有することができる。

第２プロセス工程においては、第１工程からの混合物
を相分離する。この相分離工程を、プロセスの１部であ
る第２、次の、相分離と区別するために、第１相分離と
して示す。この第１相分離の過程において、イソプロピ
ル エーテルは上相に濃縮され、他方において水および
IPAは下相に濃縮される。このような第１相分離はジイ
ソプロピル エーテルに富んだ第１上相（非極性）とIP
Aおよび水に富んだ第１下相（極性）との間を分離す
る。

この第１相分離工程から生成する上（非極性）相はジ
イソプロピル エーテルのみならず、重合体および硫黄
含有不純物に富んでいる。第３プロセス工程において、
この上相をプロセスから取出す。実際上、本発明におい
ては、この相において不純物を濃縮し、しばしば本発明
において供給する粗IPAの10倍またはこれ以上に濃縮す
ることができる。必要に応じて、取出された上相は、例
えば普通の蒸留または抽出蒸留法により更に処理して、
取出された上相からのIPAおよびジイソプロピル エー
テルを回収することができる。比較的少量の第１相分離
の取出された上相の、比較的高濃度で存在する不純物を
除去する処理は、実質的に多い粗IPA流の蒸留より実際
的で、かつ経済的である。

本発明における第４工程は添加イソプロピル エーテ
ルと第１相分離工程（全プロセスの第２工程）の下（極
性）相と混合して約10〜21重量％のIPA,約１〜４重量％
のジイソプロピル エーテルおよび約77〜87重量％の水
を含有する混合物を得ることからなる。この工程中、IP
Aに富んだ下相に添加するジイソプロピル エーテルは
重合体および硫黄含有不純物を実質的に含んでいないの
が好ましい。添加ジイソプロピル エーテルの特定の供
給源は本発明において臨界的でないけれども、この工程
に、全精製工程を伴ういずれかの精製処理により回収し
たジイソブチルエーテルを再循環するのが極めて便利
で、かつ一般的に好ましい。第３工程においては本発明
により、またはIPA精製操作においてほかの場所から取
出された粗エーテルから精製されたエーテルを再循環す
ることは極めて便利である。

ジイソプロピル エーテルを第１相分離工程の下相に
添加および混合するのに続いて、（第２）下相から（第
２）下相を分離するために生成混合物に第５プロセス工
程で第２相分離を施す。また、第１相分離工程に対する
場合として、第２上相は特性において非極性であり、か
つジイソプロピル エーテル、および重合体および硫黄
含有不純物に富んでおり、および第２下相は特性におい
て極性であり、かつIPAおよび水に富んでいる。

本発明の目的のために行う２つの相分離は、それぞれ
一般に普通に設計された分離容器を用いて適当に行うこ
とができる。大規模連続プロセスにおいて、例えば内面
レベル制御を具えた水平の円筒状容器で極めて便宜に行
うことができる。相分離容器は、相を完全に分離するた
めに、容器への液体混合物の全流れに対して計算して少
なくとも10分の平均滞留時間を得るようにすることが連
続操作において好ましい。長い滞留時間、すなわち、少
なくとも約20分、特に少なくとも約40分にすることがで
きる。10分以下の相分離は，プロセス効率を幾分犠牲に
するけれども、適当に行うことができる。

本発明における第６工程においては、第２上相を上述
するように第１工程における粗IPAの稀釈に用いるため
に再循環する。

プロセスの最終の第７工程では、第２相分離から生す
る第２下相を所望の精製IPA生成物として回収する。

IPA,ジイソプロピル エーテル，水および他の成分、
およびその混合物を含む種々のプロセス流についての温
度および圧力条件は本発明の実施について狭い範囲に制
限する必要はない。一般に、本発明を周囲または高めら
れた温度、例えば約15〜150℃の範囲、特に約50〜110℃
の範囲の温度で行うことによって２つの相分離工程にお
いて速やかで、完全な相分離を得ることができる。しか
しながら、極めて効果的な相分離は長い滞留時で、しか
も比較的低い温度で達成することができる。２つの相分
離工程においては、温度がプロセスの性能に重要であ
る。適当なプロセス圧力はプロセス混合物を実質的に液
体状態に維持するのに十分に高い圧力を含んでいる。大
気圧は低い操作温度で極めて適当である。約０〜10.546
kg/cm²（150psi）の範囲のプロセス圧力は好ましい操作
に極めて適当である。

本発明の方法の実施に引続いて、必要に応じて精製IP
Aを更に精製するために処理することができる。この追
加の処理は、一般に蒸留、共沸蒸留、溶剤抽出および／
または抽出蒸留を包含する通常の設計および操作で適当
に行うことができる。例えば、本発明の方法の実施から
回収したIPAを水溶剤で抽出蒸留して水およびIPAに富ん
だ塔底残液からジイソプロピル エーテル塔頂流出物を
更に分離することができる。次いで、IPA/水混合物の蒸
留によって共沸IPA水溶液（約87重量％IPA）塔頂流出物
を生成すると共に、残留硫黄化合物および重合体を除去
する。IPA溶液の脱水は添加ジイソプロピル エーテル
の存在で共沸蒸留することによって達成することができ
る。生成IPA/ジイソプロピル混合物は蒸留して高品位IP
A製品を生成することができる。

同様に、第２プロセス工程において相分離し、かつ第
３プロセス工程におけるプロセスから取出したジイソプ
ロピルエーテルに富んだ（非極性）上相は知られている
手順により処理することができ、およびジイソプロピル
エーテルおよびIPAの有価含有物の回収および精製の技
術で処理することができる。通常のプロピレン水和処理
容易さはIPA精製に包含される蒸留から生ずる混合物か
らジイソプロピルエーテル副生物を回収および精製する
手段で得られる。

普通の蒸留および／または抽出分離を共に実施した場
合には、本発明は高められた品位の生成物を生成する観
点から有利である。この事は、特に化粧品に用いるのに
適当な低臭気生成物の生成に有利である。本発明の方法
を普通の精製技術と合せて実施することによって、低品
位のプロピレン供給材料を許容されうる品位のIPA生成
物に処理することができる。一般に、プロピレン供給材
料の品位が低い程、供給材料から生成する水和プロセス
IPA生成物における重合体および／または硫黄含有不純
物の含有量が多くなる。蒸留および抽出蒸留から独立し
て粗IPAの精製手段を設けることによって、本発明にお
いては新しいまたは存在しているIPA精製容易さの性能
を効果的に向上することができる。

付加的に、本発明の方法はIPAの蒸留および／または
抽出についての普通の要件を少なくとも１部分省いて適
用することができる。例えば、多数の蒸留操作におい
て、蒸留装置の大きさおよよひ流出液流の蒸発および凝
縮についてエネルギー用件を軽減して、本発明の方法を
有利に行うことができる。

次に、本発明を実施例について説明する。

実施例１ 本例を実施するために、本例を簡単に図示したフロー
シートに基づいて説明する。本例では、粗IPA流（図面
において10で示している）の精製に本発明による連続プ
ロセスを適用する１例について示している。上記粗IPA
流10は54.7重量％のIPA,5.0重量％のジイソプロピルエ
ーテル,0.2重量％の重合体（すなわち、C₉およびこれ以
上）および硫黄含有不純物、および39.7重量％の水を含
有していた。この粗IPA流は4155kg/時（9.160lb/時）の
全流速を有していた。C₉以上の炭素原子を有する「重合
体」化合物を約8.2kg/時（8lb/時）のレベルで存在し、
および硫黄含有不純物を約4.5ppm（元素硫黄について計
算して８を乗じたppm）のレベルで存在していた。

第１プロセス段階において、流れ10を9438kg/時（20.
807lb/時）の水を含む精製プロセスに外部源から供給さ
れる流れ19と第２相分離領域の上相から再循環した流37
として混合および稀釈することによって粗IPAを水およ
びイソプロピルエーテルで稀釈した。安定状態の操作下
で流れ37は77.6kg/時（171b/時）のIPA,132kg/時（29
0lb/時）のジイソプロピルエーテル，痕跡量の重合体、
4.1kg/時（9lb/時）の硫黄含有不純物、および30kg/時
（67lb/時）の水を含んでいた。次いで、精製稀釈粗IPA
流れ11は2349kg/時（5.179lb/時）のIPA,339kg/時（747
lb/時）のイソプロピルエーテル、11392kg/時（25.115I
b/時）の水，および8.2kg/時（18lb/時）の重合体およ
び硫黄含有不純物を含んでいた。

流れ11（および11の下流のすべてのプロセス流）は約
88℃（190°Ｆ）の温度を有していた。プロセス圧力は
流れ11における約620kP_aゲージ（90psig）から生成物流
31における約517kP_aゲージ（75psig）に変化させた。

稀釈粗IPA混合物11を第１相分離領域に、本例におい
ては連続相分離のために水平容器20の第１上相24および
第１下相25に導入した。容器20の大きさは約9080l（2,4
00U.S.ガロン）とし、流れ11の全流れに基づいて計算し
て約１時間の平均滞留時間が得られるようにした。第１
上相を容器20からおよびプロセスから流れ26として連続
的に取出した。流れ26は粗IPAに見出される約95％の硫
黄および約98.5％の重合体を示す約8.03kg/時（17.7lb/
時）の重合体／硫黄含有不純物を伴っていた。更に、流
れ26は277kg/時（611b/時）のジイソプロピルエーテ
ル,171kg/時（376lb/時）のIPA,0.45kg/時（１b/時）
のアセトンおよび66.2kg/時（146lb/時）の水を含有し
ていた。

第１下相を第１相分離領域から流れ21として連続的に
取出した。この流れ21は2179kg/時（4,803lb/時）のIP
A,61.7kg/時（136lb/時）のジイソプロピルエーテル,17
kg/時（38lb/時）のアセトン,11325kg/時（24,968lb/
時）の水，および0.14kg/時（0.3lb/時）の重合体およ
び硫黄含有不純物を含有していた。

上記流れ21に130kg/時（286lb/時）の殆んど純粋なイ
ソプロピルエーテルを流れ39として導入し、生成混合物
（流れ22）を第２相分離領域（容器30）に導入した。こ
の容器30は9080l（2,400U.S.ガロン）の容積を有し、か
つ流れ22の全流に基づいて計算して約１時間の平均滞留
時間を有していた。第２領域における相分離はジイソプ
ロピルエーテルに富んだ第２上相32を得、この第２上相
32は流れ37として連続的に取出し、第１相分離領域の上
流の粗IPAを稀釈するために再循環した。流37は約6.4pp
mの硫黄含有化合物および痕跡量の重合体を含んでい
た。また、第２領域における相分離は第２下相33を得、
この相33を流れ31として連続的に容器30から取出した。
流れ31はプロセスの（部分的）精製IPA生成物を示し、
この流れ31は2102kg/時（4,633lb/時）のIPA,59.4kg/時
（131b/時）のジイソプロピルエーテル1102kg/時（2
4,300lb/時）の水、およびわずかに約0.14kg/時（0.3lb
/時）の重合体および0.07ppmの硫黄含有不純物を含有し
ていた。

本発明の方法の本例におけるプロセスの実施におい
て、ジイソプロピルエーテル、および重合体および硫黄
含有不純物のIPAにおける含有量を極めて効果的に減少
することができた。粗IPA流れ10における上記不純物含
有量に対して、重合体はわずかに約1.5重量％のレベル
におよび硫黄はわずかに約５重量％のレベルに減少して
いた。

本発明による本例での処理前および処理後における第
１粗IPA流れを比較し、この結果を次の表１に示す。

実施例２ 制御割合の水,IPAおよびジイソプロピルエーテルを含
有する混合物の相分離から得られた２つの液相におい
て、プロピレン水和プロセスで生じた重合体成分の平衡
相分布を確めるために、一連の試験を行った。これらの
試験の結果は、本発明の方法による過程で粗IPA流れか
ら重合体不純物を効果的に除去できることを示してい
る。

対照試験（No.0）は重合体不純物に対する代表的な粗
IPA生成物の分析結果を示している。（これらの試験に
おいて与えられたすべての重合体分析は沸点毛細管柱で
のGLC分離により得た）。

試験No.1において、200mlの代表的な粗IPAを440mlの
水とストッパー付シリンダーで混合し、混合物を30℃の
温度で恒温浴に配置した。相分離の５分後、下（極性）
相の試料を取出し、重合体不純物の含有量を分析した。
この５分間相分離を試験No.1として示す。試験No.2の場
合においては、同じ混合物を更に225分間にわたって23
℃で連続して相分離した。連続相分離後、下相の重合体
不純物含有量を分析した。

試験No.3においては、200mlの粗IPAを440mlの水と混
合し、混合物を５分間にわたり60℃で相分離した。試験
No.4においては、この同じ混合物の相分離を更に90分間
にわたり40℃で継続させた。いずれの場合においても、
下相の試料をその重合体含有量を調べるために取出し
た。

試験の結果は表２に、相分離から生ずるIPAに富んだ
（極性）下相に残留する重合体不純物のppmで示してい
る。

【図面の簡単な説明】 添付図面は本発明の方法を実施するフローシートであ
る。 10,11,19,21,22,26,31,37……流れ 20,30……容器、24,32……上相 25,33……下相

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イソプロピレン アルコール，ジイソプロ
   ピレン エーテルおよび水を含有する粗イソプロピル
   アルコールの精製方法において、 （ａ）粗イソプロピル アルコールを後のプロセス工程
   （ｆ）からの再循環液、および必要に応じて添加水と混
   合して73〜83重量％の水を含有する混合物を得、 （ｂ）第１相分離工程において、工程（ａ）からの混合
   物をジイソプロピル エーテルに富んだ第１上相（非極
   性）、およびイソプロピル アルコールおよび水に富ん
   だ第１下相（極性）に相分離し、 （ｃ）第１上相をプロセスから取出し、 （ｄ）第１下相を添加ジイソプロピレン エーテルと混
   合して、生成混合物の全重量に対して10〜21重量％のイ
   ソプロピル アルコール,1〜４重量％のジイソプロピル
   エーテルおよび77〜87重量％の水を含有する混合物を
   得、 （ｅ）第２相分離工程において、工程（ｄ）からの混合
   物をジイソプロピル エーテルに富んだ第２上相（非極
   性）およびイソプロピルアルコールおよび水に富んだ第
   ２下相（極性）に相分離し、 （ｆ）第２上相を工程（ａ）に粗イソプロピルアルコー
   ルと混合する再循環液として再循環し、および （ｇ）第２下相を精製イソプロピル アルコール生成物
   として回収することを特徴とする粗イソプロピル アル
   コールの精製方法。