JP3164708B2 - 1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンの回収方法 - Google Patents

1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンの回収方法

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JP3164708B2
JP3164708B2 JP21364593A JP21364593A JP3164708B2 JP 3164708 B2 JP3164708 B2 JP 3164708B2 JP 21364593 A JP21364593 A JP 21364593A JP 21364593 A JP21364593 A JP 21364593A JP 3164708 B2 JP3164708 B2 JP 3164708B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学反応などを行った
後の、無機塩が溶解している含水1,3−ジメチル−2
−イミダゾリジノン(以下、DMIと略記する)の溶液
からDMIを回収する方法に関する。
【0002】また本発明は、溶解している無機塩が臭化
カリウムである場合、予め塩化ナトリウムを添加して脱
水蒸留を行い、脱水後の固液分離時に臭化カリウム結晶
の排出を改善する方法に関する。
【0003】
【従来の技術】DMIは、各種の無機および有機化合物
に対して優れた溶解力、安定性を有するため、溶媒とし
て広範囲な分野で使用されている。
【0004】しかしDMIは吸湿性が強いため、DMI
を溶媒として用いた場合、回収して再使用するに際し、
水分の除去が必要となることが多い。特に化学反応にお
いてDMIを溶媒として用いる際、含水量の少ないDM
Iの品質が要求される場合が多い。
【0005】一方、DMIと水は任意の割合で混合でき
るので、反応終了後、DMIを含む反応液を水に排出
し、DMIや反応により副生した無機塩を水相側へ分離
する方法が良く用いられることもあり、さらに回収が困
難となる。
【0006】本発明は、このような反応に使用したDM
I溶液から、無機塩を分離し、DMIを簡単な装置を用
い、簡単な操作で、効率良く、しかも回収率良くDMI
を回収する方法に関する。
【0007】従来、含水DMIから水を除去しDMIを
得るには、10段以上の段数を有する蒸留塔により、直
接蒸留精製する方法が一般的であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
おいては脱水が進むに連れ、水に溶解していた無機塩が
析出し、蒸留器の内壁に付着するため、熱効率の低下を
招くなど、連続的に取り扱うことは不可能であった。回
分操作するにも、無機塩が析出するため、釜残を多く残
さなくてはならず回収率は低下し、釜内部を洗浄し無機
塩を除去するなどの操作が必要となり、工業的に実施す
ることは事実上不可能であった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
点を解決するため、鋭意検討した結果、漸く本発明に到
達した。
【0010】すなわち本発明は、無機塩が溶解している
含水DMIに水と共沸組成を作る溶媒を添加して、2段
以上の段数を有する蒸留塔を用い蒸留し、水を溶媒とと
もに系外に留出させ、冷却凝縮して水相を分液除去し、
溶媒相は蒸留塔の塔頂から系内に戻す操作を行って系内
より水を除去し、その後蒸留塔底部に析出した無機塩を
濾過操作等により固液分離し、さらに分離した液を蒸留
して添加した溶媒を留出除去し、次いでDMIを蒸留に
より留出させることを特徴とするDMIの回収方法、更
には臭化カリウムが溶解している含水1,3−ジメチル
−2−イミダゾリジノンに水と共沸組成を作る溶媒と、
塩化ナトリウムを添加して、2段以上の理論段数を有す
る蒸留塔を用いて蒸留し、水を溶媒とともに系外に留出
させ、冷却凝縮して水相を分液除去し、溶媒相は蒸留塔
の塔頂から系内に戻す操作を行って系内より水を除去
し、その後蒸留塔底部に析出した臭化カリウムを固液分
離し、さらに分離した液を蒸留して添加した溶媒を留出
除去し、次いで1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノ
ンを蒸留により留出させることを特徴とする1,3−ジ
メチル−2−イミダゾリジノンの回収方法である。
【0011】本発明は、反応、抽出、再結晶精製などに
使用された含水DMIからDMIを回収するのに適す
る。例えば、特開平3−167147による反応後のD
MIの回収が挙げられる。
【0012】本発明に用いる蒸留塔としては、2〜5
段、好ましくは2〜3段の段数を有する蒸留塔を用い
る。単蒸留では上記の効果は十分得られない。また、
段以上の段数を有しても蒸留効果は変わらず、建設費が
高くなるばかりで経済的に不利である。
【0013】本発明に用いられる水と共沸組成を作る溶
媒としては、DMIより沸点の低い溶媒なら何れも使用
できる。
【0014】このような溶媒としては、例えば、トルエ
ン、ベンゼン、m−キシレン、スチレン、エチルベンゼ
ンなどの芳香族系化合物、シクロヘキサン、n−ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、ドデカンなどの脂肪族炭化水
素系化合物、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタ
ン、1,2−ジクロロエチレン、クロロベンゼンなどの
塩素系化合物等が挙げられる。
【0015】上記の溶媒の添加量は、DMI100重量
部に対して、30〜300重量部、好ましくは50〜2
00重量部が適当である。30重量部より少ないと本発
明の上記効果は十分得られない。また、300重量部以
上になっても効果は変わらず蒸留処理量が多くなるばか
りで経済的に不利である。
【0016】本発明の好ましい操作方法は以下の通りで
ある。 a)含水DMIに上記の溶媒を上記割合で添加し、上記
の段数を有する蒸留塔を用いて蒸留し、まず、水を溶媒
とともに系外に留出除去し、水は静置分液し系外に排出
する。 b)溶媒は蒸留塔の塔頂から系内に戻し循環利用する。 c)脱水終了後、析出した無機塩は固液分離する。 d)固液分離した固形分は共沸溶媒にて洗浄したのち、
排出する。 e)固液分離後の液から、添加した溶媒を留出除去す
る。 f)DMIを留出させることにより、DMIを得る。
【0017】なお、本発明は回分式操作で行っても、ま
た連続式操作で行っても何等問題はない。固液分離は、
濾過分離、沈降分離等、操作方法は問わない。また、蒸
留は常圧あるいは減圧いずれの条件でも実施できる。
【0018】上記の操作の如く、留分を分液して溶媒相
を蒸留塔の塔頂に戻すことにより脱水蒸留し、水が減少
するにつれて蒸留器底部に無機塩が析出する。脱水蒸留
終了後、析出した無機塩を濾過操作等により固液分離す
るが、溶解していた無機塩が臭化カリウムの場合、結晶
は蒸留器内壁や攪拌翼などに張りつき、固液分離時に排
出される量は全体の10%にも満たない。
【0019】そこで脱水蒸留前から予め塩化ナトリウム
を添加しておくと、結晶はスラリー状になり操作性が飛
躍的に向上し、90%以上排出される。添加する塩化ナ
トリウムの量としては、臭化カリウム100重量部に対
して5〜50重量部、好ましくは10〜20重量部が適
当である。5重量部より少ないと本発明の上記効果は十
分得られない。また、50重量部以上になっても効果は
変わらず経済的に不利になるだけである。
【0020】本発明の操作方法としては、含水DMIに
塩化ナトリウムを上記割合で、共沸溶媒とともに添加
し、脱水蒸留を行う。脱水蒸留後、析出した臭化カリウ
ムは固液分離する。固液分離は、濾過分離、沈降分離
等、操作方法は問わない。
【0021】
【実施例】以下、本発明をさらに具体的に説明するた
め、実施例および比較例をあげて説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。 実施例1 図1に本発明を実施した装置の概略図を示す。図中1は
蒸留器であり、2の蒸留塔は約3段の段数を有する。3
は凝縮器であり、4は分液器である。特開平3−167
147による反応終了後、溶媒のDMIと無機塩の臭化
カリウムを水により抽出した。この臭化カリウムを3.
8重量%含む、DMI44.3重量%の含水DMIから
DMIの回収を行った。含水DMI150kgと、共沸
溶媒トルエン100kgを、図中Iの蒸留スチルに仕込
む。さらに含水DMI430kgを脱水中に50l/h
rの速度で蒸留器1に連続的に送り追加する。常圧下に
てトルエンと水の共沸液を留出させる。留出液は4の分
液器にて静置され、水とトルエンに分離され、下層の水
は排出され、上層のトルエンはオーバーフローにより2
の塔頂へ戻る。脱水が進むに連れ、臭化カリウムの結晶
が析出してくる。原料の供給を止めた後も脱水を続け、
塔頂温度がトルエンの沸点になることにより脱水の終了
を確認する。292.9kgの排水が留出した。加熱を
止め濾過を行い、臭化カリウムの結晶を分離する。濾過
残の臭化カリウムは1.0kg得られた。濾過終了後5
0kgのトルエンにて濾過残を洗浄した後、濾洗液41
2.1kgを再び蒸留器1に仕込む。次いで100mm
Hgの減圧下でトルエンを留出させる。119.6kg
のトルエンが留出した。トルエンの留出が止まったら真
空度を30mmHgとし、この間留出液をカットする。
初留は50.9kgカットした。さらに昇温し120℃
にてDMIを留出させる。この結果、含水量が300p
pmのDMIが218.4kg得られた。排水中に0.
1%、トルエン中に40.3%、釜残に7.9%のDM
Iが存在しているため、DMI回収率は85.0%であ
るが、初留カット分、釜残ロス分を次バッチにて回収す
ると、回収率は93.0%まで改善される。
【0022】実施例2 実施例1の装置を用い、同様の原料に塩化ナトリウムを
添加し、DMIの回収を行った。初期の仕込みの際に含
水DMI150kg、トルエン100kgとともに、塩
化ナトリウムを3.5kgを蒸留器1に仕込み、実施例
1と同じ操作を行った。脱水終了後の濾過の際に、無機
塩の結晶は釜内壁への付着はなく、濾過残として塩化ナ
トリウム3.2kg、臭化カリウム20.5kg排出さ
れており、93%の無機塩が排出されている。含水量が
300ppmのDMIが224.8kg得られ、DMI
回収率は87.5%となった。さらに初留カット品を次
バッチにて回収すると、蒸留後釜残がほとんど残らない
ため、回収率は95.5%まで改善される。
【0023】比較例1 含水DMIを10段相当の塔を用いて、直接蒸留して水
とDMIを分離した。実施例と同種のDMI35.9重
量%の含水DMIからDMIの回収を行った。1112
2.8gの含水DMIを仕込み、初留として水を619
2.9g留出させた。初留カット時は還流比は0であ
る。さらに中留として194.2g留出させた。中留時
には還流比を5とした。中留品中にDMIは98.6重
量%含有しており仕込みに対して4.8%のロスであ
る。蒸留が進むと無機物などの水溶性の不純物や、DM
Iに溶解している有機物が析出してくるため、DMIを
579.0g、仕込みに対して14.5%残した状態
で、蒸留を終了した。この結果、主留として回収できる
DMIは、3223.7gであり回収率は80.7%で
あり、中留品を次バッチにて回収しても、回収率は8
5.5%にしかならない。 DMI中の水分は400p
pmであった。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法は実施例から明らかの如
く、無機塩が析出する系の中において、水と共沸組成を
作る溶媒を添加して、2段以上の理論段数を有する蒸留
塔を用いて蒸留し、留分を分液して溶媒相を塔頂から系
内に戻すという簡単な操作で、効率よく、しかも回収率
良くDMIを回収精製でき取り扱い方法が改善される。
さらに従来の方法のように10段以上の塔を建てる必要
がなくなり、数段の蒸留塔で蒸留できるようになり、蒸
留装置の建設コストは低く抑えらる。また水へのDMI
の留出を防ぎ、従来の方法と比べ釜残を減らすことがで
きるため、釜残からのDMIの回収が可能となり、回収
率95%を達成することができる。さらに、析出する無
機塩が臭化カリウムの場合、実施例の如く、予め塩化ナ
トリウムを添加しておくだけで、臭化カリウムの結晶を
濾過操作等により簡単に、しかも完全に固液分離し取り
扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いた蒸留精製装置の概略図
である。
【符号の説明】
1.蒸留器 2.蒸留塔 3.凝縮器 4.分液器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07D 233/34 CA(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機塩が溶解している含水1,3−ジメ
    チル−2−イミダゾリジノンに水と共沸組成を作る溶媒
    を添加して、2段以上の理論段数を有する蒸留塔を用い
    て蒸留し、水を溶媒とともに系外に留出させ、冷却凝縮
    して水相を分液除去し、溶媒相は蒸留塔の塔頂から系内
    に戻す操作を行って系内より水を除去し、その後蒸留塔
    底部に析出した無機塩を固液分離し、さらに分離した液
    を蒸留して添加した溶媒を留出除去し、次いで1,3−
    ジメチル−2−イミダゾリジノンを蒸留により留出させ
    ることを特徴とする1,3−ジメチル−2−イミダゾリ
    ジノンの回収方法。
  2. 【請求項2】 臭化カリウムが溶解している含水1,3
    −ジメチル−2−イミダゾリジノンに水と共沸組成を作
    る溶媒と、塩化ナトリウムを添加して、2段以上の理論
    段数を有する蒸留塔を用いて蒸留し、水を溶媒とともに
    系外に留出させ、冷却凝縮して水相を分液除去し、溶媒
    相は蒸留塔の塔頂から系内に戻す操作を行って系内より
    水を除去し、その後蒸留塔底部に析出した臭化カリウム
    を固液分離し、さらに分離した液を蒸留して添加した溶
    媒を留出除去し、次いで1,3−ジメチル−2−イミダ
    ゾリジノンを蒸留により留出させることを特徴とする
    1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンの回収方法。
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