JP4042446B2 - アセトンの回収方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アセトンとジクロロメタンとを含む原料混合物を蒸留してアセトンを回収する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、セフェム系抗生物質等は、その前駆体化合物の脱保護基反応で得られたジクロロメタン溶液をアルカリ水溶液等で洗浄後、ジクロロメタン層を分液し、分液後に得られた少量のジクロロメタンを含むセフェム系抗生物質の水溶液中にアセトンを添加して、晶析させることにより製造される。この晶析液を濾過後、セフェム系抗生物質の結晶をアセトンで洗浄すると、アセトンとジクロロメタンとを含む混合物が洗液として得られる。
上記洗液として得られた原料混合物を蒸留してアセトンを回収する際に、従来は、例えば図３に示す装置を用いて、原料混合物を精留塔へ連続的にフィードし、精留塔の底部の液をリボイラーで加熱沸騰させて溶媒蒸気を発生させ、発生した溶媒蒸気を塔頂に設置したコンデンサーにより凝縮させ、該凝縮により生成した凝縮液の一部を精留塔へ還流させて蒸気と凝縮液を塔内で接触させ、塔頂よりジクロロメタンを含む留出液を抜き出し、塔底より残留液であるアセトンを回収する方法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、塔底より得られる残留液中のアセトンの濃度を高くするために、精留塔の段数を非常に多くするか、精留時の還流比を非常に大きくする必要がある。そして、段数を多くするためには、精留塔の高さを高くする必要があって装置が高価なものになってしまう。一方、還流比を大きくするためにはリボイラーにおける加熱能力を大きくする必要があってエネルギーの消費量がかなり大きくなる。又、加熱能力を大きくするためにリボイラーやコンデンサー等の能力も大きくする必要があって、少量多品種の製品を生産する工場には不適である。
以上のように、上記従来方法は、工業的に必ずしも有利なものではなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、アセトンとジクロロメタンとを含む原料混合物を蒸留して工業的有利にアセトンを回収する方法を提供すべく鋭意検討した結果、上記のアセトンとジクロロメタンとを含む原料混合物に水分を添加し、水分を添加したアセトンとジクロロメタンとを含む混合物をフラッシュ蒸発法で蒸留して、アセトンとジクロロメタンと水とを含む留出混合物と、アセトンとジクロロメタンと水とを含む残留混合物とに分離後、更に分離された残留混合物を精留するとジクロロメタン量が低減されたアセトンを工業的有利に回収できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００５】
即ち、本発明は、アセトンとジクロロメタンとを含む原料混合物を蒸留してアセトンを回収する方法であって、下記の第１、第２及び第３工程からなることを特徴とするアセトンの回収方法を提供するものである。
［第１工程］
上記アセトンとジクロロメタンとを含む原料混合物に、該原料混合物１０００重量部あたり水を５００重量部以上、加える工程、
［第２工程］
第１工程で得られた混合物（以下、混合物Ａ'という）をフラッシュ蒸発法で蒸留して、アセトンとジクロロメタンと水とを含む留出混合物（以下、混合物Ａ１という）と、アセトンとジクロロメタンと水とを含む残留混合物（以下、混合物Ｂという）とに分離する工程（但し、残留混合物Ｂ中のアセトンとジクロロメタンと水との総量に対する残留混合物Ｂ中のジクロロメタンの重量比は、留出混合物Ａ１中のアセトンとジクロロメタンと水との総量に対するジクロロメタンの重量比の１／２以下である）、
［第３工程］
上記混合物Ｂを精留して、ジクロロメタン量を低減したアセトンを回収する工程。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１工程で用いられる原料混合物Ａとして、好ましくは、アセトンとジクロロメタンとが含まれ、且つジクロロメタン以外にアセトンよりも沸点が低い成分を含まない混合物が用いられる。又、上記混合物Ａにおけるジクロロメタン含有量は、好ましくは１０重量％以下であり、より好ましくは４重量％以下である。前記混合物Ａには、水や有機化合物等のアセトンよりも沸点が高い化合物が存在してもよい。
【０００７】
本発明の第１工程は上記原料混合物Ａに水を加える工程であるが、水を加える方法は特に限定されるものではない。
例えば、タンク中に貯蔵された混合物Ａに水を加える方法、混合物Ａを送液するための配管中で水を加え、配管内で混合物Ａと水を混合する方法等が挙げられる。
【０００８】
本発明の第１工程における水の添加量は、好ましくは、混合物Ａの1000重量部当り500重量部以上であり、より好ましくは混合物Ａの1000重量部当り900重量部以上の割合である。
【０００９】
本発明の第２工程は、上記第１工程で水を加えて得た混合物Ａ'をフラッシュ蒸発法で蒸留（以下、フラッシュ蒸留という）して、アセトンとジクロロメタンと水とを含む留出混合物Ａ１と、アセトンとジクロロメタンと水とを含む残留混合物Ｂとに分離する工程である。
本発明の第２工程におけるフラッシュ蒸留は、気相部と液相部の平衡組成の違いを利用した分離方法であり、且つフラッシュ蒸留される原料液（混合物Ａ'）の一部を加熱等によって蒸発させ、残留液（混合物Ｂ）と留出液（混合物Ａ１）とに分離することが可能な蒸留であればよいが、アセトンとジクロロメタンと水との総量に対する混合物Ｂ中のジクロロメタンの重量比が、混合物Ａ１におけるアセトンとジクロロメタンと水との総量に対するジクロロメタンの重量比の１／２以下である。
フラッシュ蒸留においては、大気圧近辺の圧力で蒸留することが好ましい。
【００１０】
本発明の第２工程におけるフラッシュ蒸留では、留出液として、アセトンとジクロロメタンと水との混合物Ａ１が得られる。又、残留液としてアセトンとジクロロメタンと水とを含む混合物Ｂが得られる。ここで、アセトンとジクロロメタンと水との総量に対する混合物Ｂ中のジクロロメタンの重量比は、混合物Ａ１におけるアセトンとジクロロメタンと水との総量に対するジクロロメタンの重量比の１／２以下である。混合物Ｂ中のジクロロメタンの重量比は、好ましくは、混合物Ａ１におけるジクロロメタンの重量比の１／５以下であり、より好ましくは、混合物Ａ１におけるジクロロメタンの重量比の１／１０以下である。
上記混合物Ｂの組成は、原料液（混合物Ａ'）における各成分の絶対量と前記混合物Ａ１における各成分の絶対量との差から算出される。
【００１１】
本発明の第２工程におけるフラッシュ蒸留では、アセトンとジクロロメタンと水との混合物Ａ１を留出させる。混合物Ａ１の留出量は、アセトンとジクロロメタンとの原料混合物Ａの量よりも少ない量であればよい。混合物Ａ１の留出量は、好ましくは混合物Ａの1000重量部当り400重量部以下であり、より好ましくは混合物Ａの1000重量部当り200重量部以下である。
【００１２】
本発明の第３工程は、第２工程で得たアセトンとジクロロメタンと水とを含む混合物Ｂを精留する工程である。
第３工程における精留は、混合物Ｂにおける３成分の沸点差を利用し、一部の留出液を精留装置内に還流する蒸留であればよい。精留に用いられる装置は特に限定されるものではないが、通常は、充填塔や棚段塔等の精留塔が用いられる。
精留塔としては、理論段数６段以上の充填塔が好ましく、規則充填物を充填した理論段数１０段以上の充填塔がより好ましい。
【００１３】
棚段塔を用いる場合は、泡鐘トレイ、多孔板トレイ、バルブトレイ、スーパーフラックトレイ、マックスフラックトレイやデュアルフロートレイ等が使用され、充填塔を用いる場合は、ラシヒリング、鞍型やレシングリング等の不規則充填物、又はメラパックやハニセラパック等の規則充填物が使用される。
精留時の条件としては、大気圧とほぼ同じ圧力下で操作することが好ましい。
又、還流比は、０．４以上であることが好ましく、１以上であることがより好ましい。
【００１４】
本発明の第３工程では、精留によって低沸点成分であるアセトンが留出液として回収される。この回収アセトンは、ジクロロメタン量が低減されている。
一方、上記精留によって、缶内液として水を主成分とする混合物Ａ３が得られる。該混合物Ａ３には少量のアセトンが含まれているが、ジクロロメタンは、微量であるか、又は実質上含まれていない。
第３工程の精留によって回収されるアセトン濃度は、第１工程における原料混合物Ａ中のアセトン濃度よりも格段に高められており、回収アセトン中のジクロロメタン濃度は相対的に低下している。この回収アセトン中には、アセトンやジクロロメタン以外に水が少量含まれていてもよい。
水を主成分とする混合物Ａ３の組成は、精留塔に供給されるアセトンとジクロロメタンと水とを含む混合物Ｂ中の各成分の絶対量から、留出液として得た回収アセトン中の各成分の絶対量を差引いた値として算出される。
【００１５】
回収アセトンの留出量は、精留塔に供給されるアセトンとジクロロメタンと水とを含む混合物Ｂの供給量よりも小さい量であればよいが、精留塔に供給される上記混合物Ｂの供給量から混合物Ｂ中の水量を差引いた量とほぼ等しい量を留出させることが好ましい。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例等により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
図１に記載の装置を用いて、アセトン９７．２重量％及びジクロロメタン２．８重量％からなる混合物Ａを、大気圧とほぼ同じ圧力下でタンク１０１からポンプ１０２を経由して、フラッシュ塔１０３へ連続的にフィードした。この際、ポンプ１０２からフラッシュ塔１０３への配管の途中に水分をフィードするための配管を設置し、これにより、上記混合物Ａ中の水を増加させた。混合物Ａにフィードする水の量は、前記混合物Ａの1000重量部に対して、水 1107重量部の割合となるようにした。
フラッシュ塔１０３では、水の濃度を増加させた混合物Ａ'（アセトン約４６重量％、ジクロロメタン約１．３％、水約５２．４％を含む）の一部をスチームによる間接加熱により蒸発させ、コンデンサー１０４で凝縮させた後、系外へ抜き出した。この凝縮液は混合物Ａ１（アセトン約８７．７重量％、ジクロロメタン約８．３％、水約４％を含む）に相当する。混合物Ａ１の抜出し量は、混合物Ａの1000重量部に対して282重量部であった。
フラッシュ塔１０３で蒸発しなかった残留混合液Ｂ（アセトン約３９．７重量％、ジクロロメタン約０．２％、水約６０％を含む）は、そのまま精留塔１０５へフィードした。
精留塔１０５は、スルザー社製の規則充填物メラパック２５０Ｙを9300ｍｍの高さになるように充填した精留塔（理論段数１０段）を使用した。
精留塔１０５では、塔底の液をリボイラー１０６で加熱して沸騰させ、発生した蒸気を塔頂に設置したコンデンサー１０７により凝縮させた。又、コンデンサー１０７により凝縮した凝縮液の一部はタンク１０８を経由して精留塔１０５へ還流させ（還流比は１）、蒸気と凝縮液を塔内で接触させるようにした。そして、塔底部より水を主成分とする混合物Ａ３を抜き出し、塔頂部よりジクロロメタン濃度を低減させた回収アセトンを得た（アセトン約９８．１重量％、ジクロロメタン約１．１重量％、水約０．７％を含む）。又、回収アセトンの留出量は、混合物Ａの1000重量部当り、770重量部であった。
【００１８】
実施例２
フラッシュ塔頂で系外へ抜き出した凝縮液量を、混合物Ａの1000重量部に対して177重量部とした以外は、実施例１と同様にして処理した。
混合物Ａ１の組成は、アセトン約８４．９重量％、ジクロロメタン約８．３％、水約４．１％を含むものであった。混合物Ｂの組成は、アセトン約４２．５重量％、ジクロロメタン約０．７％、水約５６．８％を含むものであった。又、回収アセトンの組成は、アセトン約９７．５重量％、ジクロロメタン約１．７％、水約０．４％を含むものであった。
回収アセトンの留出量は、混合物Ａの1000重量部当り、886重量部であった。
【００１９】
実施例３
図２に記載の装置を用いて、アセトン９８．７重量％及びジクロロメタン１．３重量％からなる混合物Ａを大気圧とほぼ同じ圧力下で処理した。
上記アセトン及びジクロロメタン混合物Ａを、タンク２０１からポンプ２０２を経由して、フラッシュ塔２０３へ連続的にフィードした。この際、ポンプ２０２からフラッシュ塔２０３への配管の途中に水をフィードするための配管を設置し、前記混合物Ａ中の水を増加させた。混合物Ａ中にフィードする水の量は、混合物Ａの1000重量部当り、水647重量部の割合とした。又、混合物Ａ中に水をフィードする部分と、フラッシュ塔２０３との間でスチームを吹き込むようにした。この混合物Ａの1000重量部当り７８重量部の割合で吹込んだスチームにより、水分濃度を増加させた混合物Ａ'（アセトン約５０．９重量％、ジクロロメタン約０．７％、水約４８．４％を含む）の一部を蒸発させるとともに、混合物Ａ中の水分濃度を更に増加させた。フラッシュ塔から発生した蒸気は、コンデンサー２０４で凝縮させた後に系外へ抜き出して、混合物Ａ１を得た（アセトン約８６．８重量％、ジクロロメタン約７．３％、水約５．９％を含む）。残りの液である混合物Ｂ（アセトン約５０．２重量％、ジクロロメタン約０．５％、水約４９．３％を含む）は、そのまま精留塔２０５へフィードした。上記混合物Ａ１の抜出し量は、混合物Ａの1000重量部当りにつき３９重量部とした。
精留塔２０５にはスルザー社製の規則充填物メラパック２５０Ｙを9300ｍｍの高さになるように充填した精留塔（理論段数１０段）を使用した。
精留塔２０５では、塔底の液をリボイラー２０６で加熱して沸騰させ、発生した蒸気を塔頂に設置したコンデンサー２０７で凝縮させ、この凝縮液はタンク２０８を経由して、一部精留塔２０５へ還流させ（還流比は１）、蒸気と凝縮液を塔内で接触させるようにした。これにより、塔底部より水を主成分とする混合物Ａ３（アセトン０．７重量％、９９．３重量％を含む）を抜き出す一方、塔頂部より回収アセトンを得た（アセトン約９７．６重量％、ジクロロメタン約１．２％、水約１．２％を含む）。又、回収アセトンの留出量は、混合物Ａの1000重量部当り、９５７重量部であった。
【００２０】
比較例１
図３に記載の装置を用いて、実施例１と同じ組成の混合物Ａを７６０Ｔｏｒｒの圧力下で処理した。混合物Ａはタンク３０１からポンプ３０２を用いて精留塔３０３へフィードされる。精留塔３０３では、塔底の液をリボイラー３０４で加熱して沸騰させ、発生した蒸気を塔頂に設置したコンデンサー３０５により凝縮させた。更に、タンク３０６を経由して、上記凝縮液の一部を精留塔３０３へ還流させ、蒸気と凝縮液を塔内で接触させるようにした。精留塔３０３へ還流させる液の量は、還流比が１となるようにした。これにより、塔頂よりジクロロメタンを多く含む混合物を抜き出し、塔底よりジクロロメタン濃度を小さくした混合物Ａ２'を抜き出す。このとき、塔底より抜き出すアセトンとジクロロメタンとの混合物Ａ２'の量を上記混合物Ａの1000重量部当り７７０重量部に設定すると、精留塔の理論段数を1000段としても、混合物Ａ２'中のジクロロメタン濃度は２．６重量％までしか低下しない。
【００２１】
比較例２
図３に記載の装置を用いて、実施例１と同じ組成の混合物Ａを、比較例１と同様にして処理する。理論段数１０段の精留塔を用いて、塔底より抜出すアセトンとジクロロメタンとの混合物量を、混合物Ａの1000重量部当りにつき７７０重量部とした場合は、仮に還流比を1000としても、塔底から抜出すアセトンとジクロロメタンとの混合物におけるジクロロメタン濃度は２％までしか低下しない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ジクロロメタン濃度を低減したアセトンを工業的有利に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１で用いた装置の概略図
【図２】 実施例３で用いた装置の概略図
【図３】 比較例１で用いた装置の概略図
【符号の説明】
１０１、１０８、２０１、２０８、３０１、３０６・・タンク、
１０２、１０８、２０２、３０２・・ポンプ、
１０３、２０３・・フラッシュ塔、
１０４、１０７、２０４、２０７、３０５・・コンデンサー、
１０５、２０５、３０３・・精留塔、
１０６、２０６、３０４・・リボイラー

Claims (1)

1. アセトンとジクロロメタンとを含む原料混合物を蒸留してアセトンを回収する方法であって、下記の第１、第２及び第３工程を有することを特徴とするアセトンの回収方法。
   ［第１工程］
   上記アセトンとジクロロメタンとを含む原料混合物に、該原料混合物１０００重量部あたり水を５００重量部以上、加える工程、
   ［第２工程］
   第１工程で得られた混合物をフラッシュ蒸発法で蒸留して、アセトンとジクロロメタンと水とを含む留出混合物と、アセトンとジクロロメタンと水とを含む残留混合物とに分離する工程（但し、残留混合物中のアセトンとジクロロメタンと水との総量に対する残留混合物中のジクロロメタンの重量比は、留出混合物中のアセトンとジクロロメタンと水との総量に対する留出混合物中のジクロロメタンの重量比の１／２以下である）、
   ［第３工程］
   上記残留混合物を精留して、ジクロロメタン量を低減したアセトンを回収する工程。

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