JP5762809B2 - 環状ホルマールの精製方法 - Google Patents
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Description
水および環状ホルマールを含む溶液(X)と、下記式(1)で表される添加剤(Y)とを含有する混合物(Z)を、分離膜に透過させて水濃度が低い生成物と水濃度が高い生成物とに分離する工程を含む環状ホルマールの精製方法。
〔2〕
前記分離膜が無機膜である、〔1〕に記載の精製方法。
前記式(1)で表される添加剤(Y)の添加量が、前記溶液(X)に対して、質量基準で30ppm以上400ppm以下である、〔1〕または〔2〕に記載の精製方法。
前記分離膜がゼオライト膜である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の精製方法。
前記式(1)中、Rが水素原子またはメチル基であり、nが1、2または3である、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の精製方法。
前記混合物(Z)を、前記分離膜に接触させる際に気体状態とする、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の精製方法。
前記溶液(X)における水濃度が0.01質量%以上30質量%以下である、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載の精製方法。
前記分離膜へ供給する際の混合物(Z)の温度が60℃以上である、〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の精製方法。
〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の精製方法で精製された環状ホルマール。
パーオキサイドの含有量が0.5ppm以下である、〔9〕に記載の環状ホルマール。
本実施形態の環状ホルマールの精製方法は、水および環状ホルマールを含む溶液(X)と、下記式(1)で表される添加剤(Y)とを含有する混合物(Z)を、分離膜に透過させて水濃度が低い生成物と水濃度が高い生成物とに分離する工程を含む。
〈水〉
前記溶液(X)を構成する水は、特に限定されず、例えば、水道水、蒸留水、脱イオン水などが挙げられる。
環状ホルマールは、例えば、アルキレングリコールとホルムアルデヒドとから環化反応により得られる。環状ホルマールとしては、例えば、1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキセパン、1,4−ブタンジオールホルマール、ジエチレングリコールホルマール、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,3,6−トリオキソランが挙げられる。中でも、1,3−ジオキソランは入手・合成がし易い。なお、1,3−ジオキソランを用いると、後述の実施例で示すとおり、精製時において分離膜の圧力変動が小さい傾向にある。
本実施形態に用いる添加剤(Y)は、環状ホルマールの精製のための添加剤であり、下記式(1)で表される。
本実施形態に用いる分離膜は無機膜であることが好ましい。無機膜とは、一般的にセラミックからなる膜であり、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウムなどの金属酸化物膜、炭素化(カーボン)膜、ガラス膜などが挙げられる。中でも分離性能の高さから、金属酸化物膜が好ましく、中でもゼオライト膜が好ましい。
本実施形態の精製方法において、水、環状ホルマールおよび添加剤を含む混合物(Z)は、分離膜に接触させる際に、気体であることが好ましい。例えば、前記混合物(Z)を、分離膜に供給する際に、気体で供給し、分離膜を通過後も気体であるような状態である。前記混合物(Z)を液体状態で分離膜に接触させた場合、プロセス中の配管由来の意図せずに含まれる固体の不純物が分離膜の膜孔を閉塞させ、長期安定生産に障害を及ぼす可能性がある。したがって、分離膜の膜孔の閉塞を抑制し、長期間安定して精製を行うことができるよう、前記混合物(Z)を気体状態で分離膜に接触させることが好ましい。
本実施形態の環状ホルマールは、上述の精製方法で精製された環状ホルマールである。
(1)水:蒸留水(和光純薬製)をそのまま用いた。
(2−1)環状ホルマールA:1,3−ジオキソラン(和光純薬製)を以下のとおり蒸留して用いた。
(3−1)添加剤C:メタノール(和光純薬製)をそのまま用いた。
分離膜:A型ゼオライト膜(三井造船製)を用いた。A型ゼオライト膜の分離面積は2.0×10-3m2であった。
図1〜3に示したフローの精製装置を用いて実施した。
各精製装置における回収容器3に供給されるラインからサンプルを一部抜き出し、精製環状ホルマール中に含まれる水濃度を、カールフィッシャー水分測定装置(三菱アナリテック製CA−200型)を用いて定量した。
以下のとおり(i)水濃度の安定性および(ii)流量の安定性から精製操作の長期安定性評価を実施した。
各精製装置における回収容器3に供給されるラインからサンプルを一部抜き出し、精製環状ホルマール中に含まれる水濃度の安定性について評価した。運転50時間後〜運転100時間後の水濃度の平均値が、運転安定直後の水濃度の30%以内の変動であれば「○」とし、30%を超えて60%以内の変動であれば「△」とし、60%を超えた変動であれば「×」とした。
各精製装置における熱交換器4で凝縮した液が、各精製装置における回収容器3に供給される流量の安定性について評価した。運転安定直後の流量に対する、運転100時間後の流量の変化が10%以内であった場合を「○」とし、10%を超えて50%以内であった場合を「△」とし、50%を超えた場合を「×」とした。
運転安定後100時間運転した後の分離膜表面の閉塞(詰り)有無を目視にて確認した。
試料として、運転安定後100時間運転した後に採取した精製環状ホルマールを用いた。
B:試料を使わないブランク試験滴定に要したチオ硫酸ナトリウム標準液の量(ml)
F:チオ硫酸ナトリウムのファクター
d:試料の比重
〔実施例1〕
水、環状ホルマールおよび添加剤を表1の組成でよく混合し、混合物を得た。表1の条件で前記混合物を精製装置に供給して環状ホルマールの精製を行った。なお、精製装置は図1に示す精製装置を用いた。
水、環状ホルマールおよび添加剤の配合割合、ならびに環状ホルマールおよび添加剤の種類を表1のとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして精製操作を実施し、各評価および測定を行った。結果を表1に示す。
精製装置として、図2に示す精製装置を使用し、水、環状ホルマールおよび添加剤の配合割合、ならびに環状ホルマールおよび添加剤の種類を表1のとおりに変更し以外は、実施例1と同様にして精製操作を実施し、各評価および測定を行った。結果を表1に示す。
添加剤を用いなかった以外は、実施例2と同様にして精製操作を実施し、各評価および測定を行った。結果を表1に示す。
添加剤の配合割合を表1に示すとおり変更し、水、環状ホルマールおよび添加剤からなる混合物を分離膜に透過させなかった以外は、実施例2と同様にして精製操作を実施し、各評価および測定を行った。結果を表1に示す。
水および環状ホルマール、添加剤を表1の組成でよく混合して混合物を得た。精製装置は図3に示す精製装置を用いた。充填塔10の下部に前記混合物を40g/hrで供給し、充填塔10の上部から、エチレングリコールを30g/hrで供給し、前記混合物と向流接触させて環状ホルマールの精製を行った。充填塔10は、ディクソンリングを充填した内径1BФ、高さ1.5Mの充填塔を使用した。当該精製は、常圧下で塔頂部温度80℃、塔底部温度120℃、還流比1の条件で実施した。
2.回収容器
3.回収容器
4.熱交換器
5.熱交換器
6.分離膜
7.蒸発器
8.圧力計
10.充填塔
Claims (6)
- 水および環状ホルマールを含む溶液(X)と、下記式(1)で表される添加剤(Y)とを含有する混合物(Z)を、分離膜に透過させて水濃度が低い生成物と水濃度が高い生成物とに分離する工程を含み、
前記混合物(Z)を、前記分離膜に接触させる際に気体状態とする、環状ホルマールの精製方法。
- 前記分離膜が無機膜である、請求項1に記載の精製方法。
- 前記式(1)で表される添加剤(Y)の添加量が、前記溶液(X)に対して、質量基準で30ppm以上400ppm以下である、請求項1または2に記載の精製方法。
- 前記分離膜がゼオライト膜である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の精製方法。
- 前記溶液(X)における水濃度が0.01質量%以上30質量%以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の精製方法。
- 前記分離膜へ供給する際の混合物(Z)の温度が60℃以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の精製方法。
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