JP5001562B2

JP5001562B2 - メチルエチルケトンの重質分生成防止方法

Info

Publication number: JP5001562B2
Application number: JP2006055958A
Authority: JP
Inventors: 正一内山
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: CN101395114B; JP2007230936A; CN101395114A; KR20080112201A; KR101314198B1; WO2007099806A1

Description

本発明は、メチルエチルケトンの重質分生成防止方法に関する。さらに詳しくは、メチルエチルケトンの製造時又は貯蔵時に、メチルエチルケトンの二量化による重質成分の生成を防止する方法、及びメチルエチルケトン用精製設備又は貯蔵設備に関する。

メチルエチルケトン（ＭＥＫ）は、主に溶剤として有用な化合物であり、２−ブタノールの脱水素反応により合成できる（例えば、非特許文献１参照。）。以下、メチルエチルケトンの製造工程を簡単に説明する。

図１は、メチルエチルケトンの製造工程を示す概略フロー図である。
原料である２−ブタノール（図中、ＳＢＡと示す）は、脱水素反応塔１０にて脱水素反応を起こしメチルエチルケトン（図中、ＭＥＫと示す）となる。次に、原料とメチルエチルケトンを分離するためＭＥＫ分留塔２０に送られる。分留塔２０では、塔頂からメチルエチルケトンが、塔底から２−ブタノールが取り出される。回収された２−ブタノールは原料として再利用される。分留後のメチルエチルケトンは、副生成物である水を少量含むため、脱水塔３０にて脱水される。その後、さらに精製塔４０に送られ、メチルエチルケトンの二量化等により生成した重質成分を取り除くことにより、製品となる純度のメチルエチルケトンが製造され、貯蔵設備５０に保管される。

このようにして合成、精製されたメチルエチルケトンについては、以下の問題があった。
１．貯蔵設備での保管中に重質成分が増え、製品規格を満たさなくなる場合があった。
２．精製塔での分離操作により、精製後のメチルエチルケトンには重質成分はほとんど含まれないはずであるが、精製後でも微量ながら重質成分が残留していた。
化学工学第５０巻第８号（１９８６）５６５頁

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、メチルエチルケトンの純度を低下させる重質成分の生成を防止する方法を提供するものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、精製工程又は貯蔵部で使用される設備の材料に着目するに至った。精製設備や貯蔵設備では、酸等の腐食性成分を取り扱わない限り、一般に炭素鋼等の安価な材料が使用されている。メチルエチルケトンの製造においても、設備を腐食する成分がないことから炭素鋼を使用していた。
しかしながら、炭素鋼が酸化した場合、酸化鉄が触媒となりメチルエチルケトンを二量化することが確認された。そこで、メチルエチルケトンと接する設備に適切な材料を使用することによって、メチルエチルケトンの二量化を防止できることを見出し、本発明を完成させた。

本発明によれば、以下のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法が提供できる。
１．精製設備又は貯蔵設備の、少なくともメチルエチルケトンとの接触面に、二量化防止材料を使用するメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
２．前記二量化防止材料が、亜鉛、アルミニウム、亜鉛アルミニウム合金、錫、ステンレス鋼、フッ素系樹脂又はポリオレフィン樹脂である１記載のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
３．前記精製設備に使用する二量化防止材料がステンレス鋼である２記載のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
４．前記精製設備がメチルエチルケトンを冷却するコンデンサー及び／又は一時的に受け取るレシーバーである３記載のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
５．前記貯蔵設備に使用する二量化防止材料が、亜鉛、アルミニウム、亜鉛アルミニウム合金又は錫である２記載のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
６．少なくともメチルエチルケトンとの接触面が二量化防止材料からなる、メチルエチルケトン用精製設備又は貯蔵設備。

本発明のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法では、精製工程又は貯蔵時におけるメチルエチルケトンの二量化を防止できるので、製品の品質維持に好適である。

本発明のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法は、メチルエチルケトンの精製設備又は貯蔵設備において、少なくともメチルエチルケトンとの接触面に、二量化防止材料を使用することを特徴とする。
図２は、メチルエチルケトンの精製工程を示す概略フロー図である。図２は、図１に示した脱水塔３０により脱水されたメチルエチルケトンの精製工程を示している。
脱水されたメチルエチルケトンは、精製塔４０により蒸留され、塔頂から気体で回収される。気体のメチルエチルケトンはコンデンサー４２により冷却され液化し、レシーバー４４に受け止められる。レシーバー４４に溜まったメチルエチルケトンは、必要により再度精製塔４０に送られ、製品規格を満たすまで重質分が除去される。一方、規格を満たす場合は、クーラー４６により常温まで冷却して貯蔵設備５０に保管される。尚、メチルエチルケトンはポンプＰにより輸送される。

本発明の重質分生成防止方法では、コンデンサー４２、レシーバー４４又はクーラー４６等の精製設備、及び／又は貯蔵タンク等の貯蔵設備に二量化防止材料を使用する。
二量化防止材料としては、亜鉛、錫、ステンレス鋼、アルミニウム、亜鉛アルミニウム合金等の金属材料や、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリオレフィン樹脂等の樹脂材料等が使用できる。また、シリカコートや、亜鉛又はアルミニウム等を水で処理してこれらの水酸化物からなる皮膜を形成したもの（封孔処理）も使用できる。
尚、少なくともメチルエチルケトンと設備の接触面に二量化防止材料を使用すればよいので、例えば、設備全体を二量化防止材料で形成してもよく、また、接触面にメッキ又は溶射等を施して二量化防止材料からなる膜を形成してもよい。

本発明において、精製設備に使用する二量化防止材料は、ステンレス鋼であることが好ましい。精製工程において、メチルエチルケトンはクーラーで冷却されるまで高温（８０℃以上）の状態にある。そのため、例えば、炭素鋼に亜鉛や錫のメッキ等を用いた精製設備ではメッキが高温により変質したり、剥離や亀裂の発生により、内部の炭素鋼が析出することがあるため、メチルエチルケトンの二量化を引き起こすおそれがある。このため、特に高温のメチルエチルケトンと接するコンデンサー及び／又はレシーバーにはステンレス鋼を使用することが好ましい。尚、ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０が好ましい。

一方、貯蔵設備に使用する二量化防止材料は、亜鉛、アルミニウム、亜鉛アルミニウム合金又は錫が好ましく、亜鉛又はアルミニウムであることが特に好ましい。クーラーを通過したメチルエチルケトンは常温まで冷却されているので、上述したような高温による弊害が生じるおそれがない。従って、より安価な材料構成からなる設備、例えば、炭素鋼の接液面に亜鉛やアルミニウム等を溶射した設備を用いることが好ましい。

本発明のメチルエチルケトン用精製設備又は貯蔵設備は、上述した通り、少なくともメチルエチルケトンとの接触面が二量化防止材料からなることを特徴とする。このような設備としては、例えば、ステンレス鋼からなる設備や炭素鋼に亜鉛やアルミニウム等の溶射を施した設備がある。これらは化学プラント分野において公知の方法により製造できる。
本発明のメチルエチルケトン用精製設備又は貯蔵設備を用いることにより、メチルエチルケトンの二量化を防止できる。

以下、評価例として、各種材料をメチルエチルケトンに浸漬させた際の重質分の増加について評価した結果を説明する。

評価方法
各試料をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）とともにガラス製容器に入れ、一定温度に保った恒温槽に漬け、経過時間毎にガスクロマトグラフで重質分の測定を行った。また、各試験毎にブランク（ＭＥＫのみ）についても重質分の測定を行った。

評価例１
炭素鋼からなる開放タンクから採取した鉄錆、及び錆のない炭素鋼の削りクズの鉄粉を、それぞれ１ｇ採取した。これらを別々にガラス容器に入れ、ＭＥＫ（出光興産株式会社製）を５０ｍｌに浸漬させた。浸漬温度を１５℃〜５０℃としたときの重質分の生成量を測定した。測定結果を表１に示す。
この結果から、鉄さび（酸化鉄）がＭＥＫの二量化を促進することが確認できる。

評価例２
亜鉛溶射した炭素鋼板（３０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍ厚、亜鉛層の厚さ８０μｍ：試料Ａ）、及び試料ＡにＳｉ封孔処理を施したもの（試料Ｂ）を、各々２枚ずつ作製した。これら試料をＭＥＫ５０ｍｌに浸漬し、浸漬温度を３０℃又は５０℃としたときの重質分の生成量を測定した。測定結果を表２に示す。いずれの試料でも評価例１と比べて重質分の生成が抑制されている。

試料Ａ：亜鉛溶射した炭素鋼
試料Ｂ：試料Ａにアルコール溶剤性シリカゾル（オルト珪酸テトラエチル、関東化学（株）社製）を加水分解させコーティングし、封孔処理したもの

評価例３
下記の各試料（６０ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍ厚）をＭＥＫ２００ｍｌに浸漬させ、浸漬温度を３５℃としたときの重質分の生成量を測定した。測定結果を表３に示す。いずれの試料でも評価例１と比べて重質分の生成が抑制されている。
試料Ｃ：炭素鋼に亜鉛溶射（亜鉛厚さ８０μｍ）したもの
試料Ｄ：試料ＣにＺｎ（ＯＨ）_２封孔処理（亜鉛溶射後に水洗乾燥したもので、水洗によりＺｎ（ＯＨ）_２で封孔処理）したもの
試料Ｅ：試料Ｃにエポキシ樹脂封孔処理（亜鉛溶射後に二液性常温硬化エポキシ樹脂で封孔処理）したもの
試料Ｆ：炭素鋼に亜鉛アルミニウム合金を溶射したもの（合金の厚さ８０μｍ）
試料Ｇ：試料ＦにＺｎ（ＯＨ）_２、Ａｌ（ＯＨ）_３封孔処理（亜鉛アルミニウム合金溶射後に水洗乾燥したもので、水洗によりＺｎ（ＯＨ）_２、Ａｌ（ＯＨ）_３で封孔処理）したもの
試料Ｈ：試料Ｆに試料Ｂと同じＳｉ封孔処理したもの
試料Ｉ：白ガス管（亜鉛メッキ鋼管）

評価例４
下記の試料（６０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚）をＭＥＫ２００ｍｌに浸漬し、浸漬温度を３５℃としたときの重質分の生成量を測定した。測定結果を表４に示す。
試料Ｊ：タンク鉄板（炭素鋼）
試料Ｋ：炭素鋼に亜鉛リッチペイント（関西ペイント（株）社製、商品名：ＳＤジンク１５００Ａ）にて皮膜を形成したもの
試料Ｌ：エポキシ樹脂（関西ペイント（株）社製、商品名：ミリオンクリヤー）でコーティングしたもの

この結果、試料Ｋ及びＬでは重質分の生成が抑制できることが確認できた。しかしながら、試料Ｋについては、１０００時間経過後に通常の重質分以外にアルコール類及びケトン類が検出された。また、エポキシ樹脂コーティングはエポキシ樹脂の溶出成分が検出された。従って、これらはＭＥＫの製造設備には不適である。

本発明のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法、精製設備又は貯蔵設備により、メチルエチルケトンの精製又は保管時におけるメチルエチルケトンの品質低下を防止できる。

メチルエチルケトンの製造工程を示す概略フロー図である。。メチルエチルケトンの精製工程を示す概略フロー図である。

符号の説明

１０脱水素反応塔
２０ＭＥＫ分留塔
３０脱水塔
４０精製塔
４２コンデンサー
４４レシーバー
４６クーラー
５０貯蔵設備
Ｐポンプ

Claims

精製設備又は貯蔵設備の、少なくともメチルエチルケトンとの接触面に、二量化防止材料を使用するメチルエチルケトンの重質分生成防止方法であって、前記二量化防止材料が、亜鉛、アルミニウム、亜鉛アルミニウム合金、錫、ステンレス鋼、フッ素系樹脂又はポリオレフィン樹脂であるメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
前記精製設備に使用する二量化防止材料がステンレス鋼である請求項１記載のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
前記精製設備がメチルエチルケトンを冷却するコンデンサー及び／又は一時的に受け取るレシーバーである請求項２記載のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
前記貯蔵設備に使用する二量化防止材料が、亜鉛、アルミニウム、亜鉛アルミニウム合金又は錫である請求項１記載のメチルエチルケトンの重質分生成防止方法。
少なくともメチルエチルケトンとの接触面が二量化防止材料からなる、メチルエチルケトン用精製設備又は貯蔵設備であって、前記二量化防止材料が、亜鉛、錫、ステンレス鋼、アルミニウム、亜鉛アルミニウム合金、フッ素系樹脂又はポリオレフィン樹脂であるメチルエチルケトン用精製設備又は貯蔵設備。