JPH11246207A - Mmp−シアンヒドリンを硫酸により加水分解する際に生じる硫酸塩から硫酸を回収する方法 - Google Patents
Mmp−シアンヒドリンを硫酸により加水分解する際に生じる硫酸塩から硫酸を回収する方法Info
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Abstract
Xによる汚染なしに、MHAの製造法の加水分解の過程
で直接に再使用されることができる品質の硫酸が得られ
る、MHA製造の硫酸塩含有副生成物から硫酸を回収す
るための簡単な方法の提供。 【解決手段】 MMP−シアンヒドリンを硫酸により加
水分解する際に溶液中または固体で生じる硫酸塩から硫
酸を回収し、その際に硫酸塩を燃焼炉中でSO2に変換
させる方法の場合に、SO2含有ガス混合物をH2O2
の硫酸水溶液に導通させ、SO2を硫酸に変換する。
Description
4−メチルチオ酪酸(MHA)を製造するためのプロセ
スにおいて生成される硫酸塩含有副生成物から硫酸を回
収する方法に関し、この場合硫酸は、このようなプロセ
スにおいて直接に再使用することができる程度の品質で
生じる。
チオニンのヒドロキシ類縁物であり、かつ殊に家禽飼育
のための飼料中の添加剤として、また数多くの別の範囲
における添加剤として、なかんずく水性濃厚物の形で使
用されることができる。
の添加によって相応するシアンヒドリン(MMP−C
H)に変換されるメチルメルカプトプロピオンアルデヒ
ド(MMP)から出発し、次いで硫酸により接触され、
最初に加水分解されてMHA−アミドに変換され、さら
に1つの過程で加水分解されてヒドロキシ酸MHAに変
換され、この場合硫酸は、硫酸水素アンモニウムおよび
場合によっては硫酸アンモニウムに変換される。
素アンモニウム/硫酸アンモニウムを含有するMHA水
解物から出発し、MHAを分離するための種々の方法が
存在し、これらの方法は、ドイツ連邦共和国特許出願公
開第19524054号明細書もしくはドイツ連邦共和
国特許第4428608号明細書に総括的に記載されて
いる。
程、または一緒に生成される塩をMHAにより分離する
ための溶剤の抽出と沈殿過程の双方からなる組合せを含
んでいる。
物のMHAとともになお先に導入された硫酸量に相当す
る、硫酸水素アンモニウム/硫酸アンモニウムの含分が
溶液の形または多少とも純粋な固体品質で生成される。
MHAはプラント1回当たり毎年約20000〜300
000トン程度の大きさで製造されるので、これまで多
額の費用をかけて廃棄されなければならなかったかまた
は堆積されなければならなかった、ほぼ同程度の大きさ
の硫酸塩量が生じる。殊に、このように巨大な塩量の堆
積は、生態的な視点から代替することができるものでも
ないし、なお上昇する費用のために経済的にも不利なも
のである。従って、廃棄塩を利用するために、硫酸塩か
ら硫酸を回収し、この硫酸をMHAプロセスに返送する
ことが特に望ましい。
3549320号明細書に記載されているように、既に
メチルメタクリレート(MMA)を製造するための工業
的プロセスから公知である。この場合、アセトンシアン
ヒドリンは、まず硫酸と反応され、メタクリルアミド−
スルフェートに変換され、引続きメタノールと反応さ
れ、メチルメタクリレートおよび重硫酸アンモニウムに
変換される。MMAの分離の後、硫酸および重硫酸アン
モニウムを含有する残留物は、分解接触装置(SK)中
で硫酸に変換される。公知技術水準から公知の前記方法
は、MHAプロセスで廃棄塩を利用することが米国特許
第5498790号明細書に提案されている。この場合
には、最初にMHA抽出により専ら重硫酸アンモニウム
もしくは硫酸アンモニウム、水および僅かな有機副生成
物を含有する精製物溶液が分解炉中で燃料と一緒に約9
00〜1200℃で燃焼され、SO2、N2、O2、C
O2およびH2Oに変換される: 2NH4HSO4 + 1/2O2 → N2 + 2
SO2 + 5H2O 熱いSO2含有燃焼ガスは、水含分の凝縮および接触炉
中での酸素と一緒の次の再加熱に導かれ、そこでSO2
は、少なくとも420℃の温度でV2O5との接触で酸
化され、SO3に変換される: SO2 + 1/2O2 → SO3 しかし、この方法の経済的な実施は、SO2の最小濃度
に関連している。
の処理形式により油中に吸収され、次に水で希釈される
ことによって、約65重量%のMHAプロセスに必要と
される濃度を有する硫酸が製造される。
記載の方法の欠点は、接触炉についての高価で複雑な処
理技術にあり、この場合SO2含有分解ガス流は、多数
の接触トレー上に導かれなければならず、既に形成され
たSO3の中間吸収後に中間冷却および反応温度への再
加熱により、最後のトレー上での残留二酸化硫黄の変換
が実現される。
されたSO2の燃焼ガスの再加熱によって達成される4
20℃を上廻る高い反応温度、ならびに接触炉の後で廃
ガス中に残分のSO2含量を生じる、接触炉中での接触
酸化の際のSO2含量の非定量的な変換率にある。この
含量は、適当な後処理によって許容される法定の限界値
に減少されなければならない。米国特許第549879
0号明細書に記載の方法は、有利に硫酸塩70重量%の
最小濃度で燃焼炉の入口流中で作業される。それという
のも、僅かな濃度は、高い含水量の蒸発のために燃料を
多大に必要とし、かつCO2、N2等のよりいっそう高
い不活性ガス含量を生じるからである。この場合、SO
2濃度は、接触炉をもはや効果的に運転させることがで
きない程度に強力に減少される。殊に、最大の硫酸塩濃
度が明らかに70重量%未満である米国特許第4912
257号明細書に記載のアンモニウム含有溶液は、さら
に濃縮後に初めて懸濁液として導入されてもよい。これ
は、運転の際に、例えば閉塞のような重大な困難をまね
き、したがってあまり実用的ではない(米国特許第54
98790号明細書第14欄の下方もしくは第15欄の
上方参照)。
び付いた重金属触媒の使用およびこれから生じる、触媒
残分ならびに記載された反応温度の際に接触酸化によっ
て形成されうるNOXによる生成物汚染の危険にある。
この汚染物は、MHAプロセスへの硫酸の回収の際に肥
料添加剤として使用されるMHA最終生成物中に到達す
る。勿論、この汚染物は、その場で望ましいものではな
い。
るだけ温和な条件下で重金属およびNOXによる汚染な
しに、MHAの製造法の加水分解の過程で直接に再使用
されることができる品質の硫酸が得られる、MHA製造
の硫酸塩含有副生成物から硫酸を回収するための簡単な
方法を提供することである。更に、この方法は、燃焼ガ
スのSO2濃度とは無関係に使用することができ、硫酸
の製造後にさらに後処理なしに大気中に放出することが
できる廃ガスを生じるはずである。
−シアンヒドリンを硫酸により加水分解する際に生じる
硫酸塩含有の溶液または固体から硫酸を回収し、その際
に硫酸塩を燃焼炉中でSO2に変換させる方法であり、
この方法は、SO2含有ガス混合物をH2O2の硫酸水
溶液に導通させ、次の反応式: SO2 + H2O2 → H2SO4 により硫酸に変換することによって特徴付けられる。
ドリンの加水分解によるMHAの製造に直接に使用され
ることができる濃度および品質で製造することに成功す
る。
可能なNOXの不純物は、見出されず、したがってこの
硫酸は、懸念することなく加水分解過程に使用されるこ
とができる。
O2含有燃焼ガスを0〜100℃、特に10〜80℃、
殊に20〜60℃の温度で充填カラムに導通させること
が設けられており、この場合この充填カラム中には、循
環して導かれる過酸水素の酸性水溶液が存在している。
好ましくは、過酸化水素は、10〜90重量%、特に2
0〜80重量%、殊に30〜60重量%の濃度で使用さ
れ、この場合使用される過酸化水素は、SO2量に相応
して望ましい濃度もしくは必要とされる濃度で後供給さ
れる。
同時にこの装置中で冷却されおよび/またはこの装置へ
の進入前に冷却される。
吸収のために、簡単な充填塔が使用される。
路として運転される。しかし、好ましい実施態様として
は、この目的のために公知の吸収塔中での少なくとも二
工程の吸収が当てはまる。
付近で塔中に導入されることが先行される。塔の充填
は、場合によっては数回繰り返される。
路の液体は、循環路の溶液中に実際にもはやH2O2が
存在しなくなるまでSO2含有ガスと接触される。望ま
しいH2SO4濃度は、使用される過酸化水素溶液のH
2O2濃度により調節される。
〜80重量%、特に好ましくは30〜60重量%の間に
ある。
重量%の最大の硫酸濃度が達成されるように作業され
る。
して製造された硫酸は、連続的に場合によっては多工程
に設計された反応器から搬出される。
には、燃焼ガス中のSO2の濃度に応じて、単位時間当
たり種々の多量のH2SO4が製造される。
循環型吸収塔からなる(図2参照)二工程の装置を使用
することが推奨され、この場合第1の循環型吸収塔は、
そこに導入される燃焼ガス中のSO2含量に関連してH
2O2のモル不足量で運転され、第2の循環型吸収塔
は、H2O2過剰量で運転される。第1の循環型吸収塔
から搬出される部分酸化されたガス流は、第2の循環型
吸収塔に供給され、そこでSO2残分は変換される。そ
のために、第2の循環型吸収塔には、新しいH2O2が
そこに供給されるSO2含分に対してモル過剰量で負荷
される。第2の循環型吸収塔中に存在するH2O2の残
留含量を有する硫黄は、連続的に第1の循環型吸収塔で
の反応作用のために搬出され、そこで第2の循環型吸収
塔からの残留H2O2は、完全に粗製ガスと反応され
る。相応して調節された濃度を有するH2O2不含の硫
酸は、再循環生成物として第1の循環型吸収塔から連続
的に得られる。
に含有されている、未反応のSO2からなる微々たるH
2SO3含量は、MHAへのMMP−シアンヒドリンの
加水分解の使用目的にとって重要なものではない。それ
というのも、それによって決して副作用が惹起されうる
ものではないからである。
は、相応する循環プロセス内で特に洗練されて実現させ
ることができ、この場合硫酸は、MHA−アミドへのM
MP−CHの硫酸による加水分解の工程中に返送させる
ことができる(図3参照)。
MHAプロセスからの硫酸塩とともに付加的に硫黄源を
使用することも直ちに可能である。一面で、直接に元素
状硫黄を燃焼させることができ、このことは、殊に硫酸
の需要が高まった際に重要なことである。しかし、他面
別のプロセスからの硫酸塩を一緒に使用してもよい。こ
の場合には、殊に例えば青酸プロセスからのNH4HS
O4含有洗浄液もしくは(NH4)SO4含有洗浄液を
考慮することができる。このような方法の場合には、C
H4およびNH3からのHCNの製造の際に洗浄器中の
残留NH3は、硫酸水溶液で洗浄除去される。こうして
製造された硫酸塩含有溶液は、濃度とは無関係に燃焼炉
中で直接に共用されてもよい。次のH2O2酸化工程に
おいて、硫酸は再び硫酸含有溶液から製造され、この硫
酸は、HCNプロセスに返送されることができる。
らされ、かつ相応するHCN装置は安全性の理由から制
限されてのみできるだけ青酸の運搬に基づいて一般にM
HA装置に直接に隣接して立てなければならないので、
この場合も直接のプロセスの組合せが可能である。この
プロセスの組合せは、経済的視点および現在の安全技術
的視点ならびに生態学的視点から極めて好ましい。
ロセスにおいて生じ、しかも特に同じ立場で別の装置に
由来しうる臭いの強烈な硫酸含有廃水または廃ガスは、
燃焼炉中で共用することができる。
号明細書に記載された、SO2含有燃焼ガスの空気酸化
とは異なり、420℃を超えて全く取るに足らない多量
のガス不要物が高められた不活性含分または燃料の多量
の使用によって希薄な溶液の燃焼の際に一緒に発生す
る。また、このような燃焼ガスの本発明により使用され
るH2O2酸化の場合には、例えば相応する廃ガス脱硫
法により公知であるように、任意の低い濃度のSO
2は、なお定量的に過酸化水素を用いて硫酸に変換され
うる。燃焼炉への入口流中での硫酸塩濃度または硫黄濃
度に対する最少要求は、米国特許第5498790号明
細書に記載の方法と異なるものではない。
燃焼ガスは、H2O2による酸化プロセスの再加熱なし
に直接に供給されることができる。この場合、接触的プ
ロセスの際に必要とされるような既に割合の応じて存在
するSO3の分離は、同様に不用である。
棄物流を回避しかつ加水分解に使用される硫酸を完全に
返送することができることを示す。MHA含有の不足装
入量であっても燃料として燃焼炉中に導入されることが
できる。その中に含有されている硫黄は、二酸化硫黄に
変換され、この二酸化硫黄は、本発明によれば、H2O
2で硫酸に変換される。
かにするものである: 分析測定法および分析による定義 MHAモノマーもしくはMHAアミドの含量をプロセス
溶液中でHPLCについ定量的に外部標準(純粋な物
質)と比較することによって測定した。
− MHA(二量体+オリゴマー) + MHAアミ
ド(場合による)についての含量をチオエーテル官能基
の滴定法によってKBr/KBrO3測定溶液を用いて
相応するMHAモノマー当量の総和として[重量%]もし
くは[g]もしくは[モル]もしくは[モル%]として表現し
た。
+OLI)についての含量をMHA全体量およびMHA
モノマー+MHAアミド(場合による)からの差を計算
することによって測定し、かつ相応するMHAモノマー
当量の総和として[重量%]もしくは[g]もしくは[モル]
もしくは[モル%]で表現した。
って測定し、H2O2含量をメルク(Merck)社の高速
試験によって測定した。
cher)による滴定につき測定し、硝酸塩含量、亜硫酸塩
含量、硫酸塩含量もしくはアンモニウム含量を標準法に
よるイオンクロマトグラフィー法につき測定した。
ガス混合物を20〜25℃で充填体で充填された吸収塔
K1の下部中に導入した。吸収溶液として形成された硫
酸水溶液が使用され、この硫酸水溶液は、循環ポンプP
2を用いて塔の頭部を経て循環路中に導かれた。反応際
に生成されるエネルギーを熱交換器W1を用いて捕集
し、こうして温度は、循環路中でガス入口温度を最大で
3℃上廻るように制限された。反応に必要とされる過酸
化水素(H2O250重量%)を貯蔵容器B1から配量
ポンプP1を用いて循環路中にポンプ輸送した。吸収液
中の過剰量のH2O2は、導入されたSO2流に対して
最大で10モル%であった。形成された硫酸を側方の流
れで捕集容器B2中に放出させた。
れうるような程度にまさに大量の水で充填した。塔中に
次の組成: N2 82容量%(3.33モル/h) CO2 7容量%(0.28モル/h) SO2 5容量%(0.20モル/h) O2 6容量%(0.24モル/h) のガス混合物100 l/hを導入した。この組成は、
MHAプロセスの硫酸塩含有ラフィネートからSO2を
製造するための燃焼炉からの典型的な燃焼ガスの組成に
相当したH2O250重量%(13.6g/h、0.2
モル/h)の添加は、僅かな前駆物質と一緒に化学量論
的割合で行なわれた。ガス入口温度は、20℃であっ
た。冷却循環路中の温度は、23℃を上廻らなかった。
数時間の間隔で、流出する硫酸中のH2SO4含量を測
定した。この場合、H2SO4濃度は、74.7重量%
まで上昇した。過酸化水素の損失は、検出されることが
できなかった。捕集容器B2中には、平均で最大75重
量%のH2SO426g/h(0.2モル/h)が得ら
れた。製造された硫酸は、次の組成: H2SO4含量 74.7重量% H2O含量 24.85重量% SO3 2−含量 1570mg/kg H2O2含量 0.5mg/l未満 NO3 −含量 10mg/kg未満 を有していた。
ル)を装入し、かつ循環路中にポンプ輸送した。23℃
の最大温度でガス混合物を例1と同様に数時間導入し
た。74.0重量%(4.5モル)の含量を有する硫酸
596gが生じた。過酸化水素の損失は、検出すること
ができなかった。
中に例1からの74.7重量%のH2SO4236g
(1.8モル)を装入した。30分間で、97.7重量
%のMMPシアンヒドリン403g(3.0モル)を攪
拌型反応器中に配量した。反応温度を供給の間および3
0分間の引続く後反応時間の間に50℃に維持した。後
反応とともに、反応混合物を水540gで希釈し、かつ
直ちに撹拌機および内部温度計を備えた2lのビュッヒ
(Buechi)圧力型反応器中に移した。反応溶液は、MH
Aアミド22.8重量%およびMHA15.3重量%の
含量を有し、かつ攪拌しながら120℃に加熱され、か
つこの温度で3時間さらに攪拌された。室温への冷却
後、次の組成: MHAアミド 0.33重量%(理論値の0.9%) MHA 36.26重量%(理論値の94.6%) MAH−Dim+Oli 1.71重量%(理論値の約4.5%) MHAges 38.30重量%(理論値の100%) を有するMHA水解物1176gを分離した。MHA水
解物256g(MHA0.663モル)を2回メチル−
第三ブチルエーテル100mlで抽出し、有機層を合わ
せ、かつ水流ポンプによる真空中で蒸発濃縮させた。最
初に生成されたMHA高濃厚物(100g)を水12g
で希釈し、かつ分析した: MHAges 87.7重量% 100モル% MHAモノマー 77.2重量% 88.0モル% MHA−Dim+Oli 10.5重量% 12.0モル% H2O 12.0重量% SO4 2−含量 0.2重量% SO3 2−含量 0.1重量%未満 NO3 −含量 10ppm未満
2つの吸収循環路を備えた装置の略示系統図。
略示系統図。
た硫酸のための捕集容器、 P1 過酸化水素のための
配量ポンプ、 P2 循環ポンプ、 K1 充填体を備
えたガラス製吸収塔、 W1 冷却のための熱交換器
Claims (8)
- 【請求項1】 MMP−シアンヒドリンを硫酸により加
水分解する際に溶液中または固体で生じる硫酸塩から硫
酸を回収し、その際に硫酸塩を燃焼炉中でSO2に変換
させる方法において、SO2含有ガス混合物をH2O2
の硫酸水溶液に導通させ、SO2を硫酸に変換すること
を特徴とする、MMP−シアンヒドリンを硫酸により加
水分解する際に生じる硫酸塩から硫酸を回収する方法。 - 【請求項2】 使用される過酸化水素の濃度が10〜9
0重量%の間にある、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 過酸化水素およびSO2の濃度を50〜
78%の硫酸水溶液が得られるように選択する、請求項
2記載の方法。 - 【請求項4】 SO2の酸化の際の温度が0〜100℃
である、請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 SO2の酸化をH2O2を用いて選択的
に一工程、二工程または多工程の装置中で実施する、請
求項1記載の方法。 - 【請求項6】 MHAプロセスからの硫酸塩とともに、
別の源および/またはMHAプロセスもしくは別のプロ
セスからの硫黄含有廃ガス、またはMHAプロセスもし
くは別のプロセスからの硫黄含有廃水および/またはM
HAプロセスもしくは別のプロセスからの硫黄含有有機
廃棄物からの硫酸塩含分を燃焼炉に供給する、請求項1
記載の方法。 - 【請求項7】 MMP−シアンヒドリンを硫酸を用いて
主要成分の2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸(MH
A)と硫酸水素アンモニウムおよび/または硫酸アンモ
ニウムとからなる混合物に変換し、MHAを分離し、分
離された硫酸塩含有混合物から硫酸を回収し、こうして
得られた硫酸をMMP−シアンヒドリンの加水分解のた
めに再使用することにより、2−ヒドロキシ−4−メチ
ルチオ酪酸(MHA)を製造する方法において、分離さ
れた硫酸塩含有混合物を、有利に水溶液の形で燃焼炉中
で800℃を超える温度でSO2に変換させ、その際に
得られたSO2含有ガス混合物を硫酸水溶液中でのH2
O2を用いる酸化によってH2SO4に変換することを
特徴とする、2−ヒドロキシ−4−メチルチオ酪酸の製
造法。 - 【請求項8】 MHAプロセスからの硫酸塩とともに、
別の源および/または硫黄含有廃ガス、またはMHAプ
ロセスもしくは別のプロセスからの硫黄含有廃水および
/またはMHAプロセスもしくは別のプロセスからの硫
黄含有有機廃棄物からの硫酸塩含分を燃焼炉に供給す
る、請求項7記載の方法。
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