JPH0812612A - アセトアルデヒドとヨウ化メチルの分離方法 - Google Patents
アセトアルデヒドとヨウ化メチルの分離方法Info
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Abstract
分離すること、又、酢酸及び/又は無水酢酸の連続製造
プロセスにおいて、容易に、カルボニル化反応器に再循
環するプロセス液中に含まれるアセトアルデヒドを十分
に除去すると共に、効率的にヨウ化メチルを反応器に再
循環することにある。 【構成】 アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含有す
る混合液を蒸留する際に、塔頂温度、還流タンクの温度
ならびに圧力を制御すること、又は、メタノールの存在
下に塔頂温度、還流タンク温度を制御することによっ
て、アセトアルデヒドの縮合物であるパラアルデヒド、
メタアルデヒドの生成、析出をコントロールして、アセ
トアルデヒドとヨウ化メチルを効率的に分離する。
Description
ヨウ化メチルを含む混合液からアセトアルデヒドとヨウ
化メチルを効率的に分離する方法に関するものである。
アルデヒド及びヨウ化メチルを含む混合液からアセトア
ルデヒドとヨウ化メチルを分離する方法としては、さま
ざまな方法があるが、多くの場合に複雑で多大の困難が
伴う。なぜならば、アセトアルデヒドとヨウ化メチルは
沸点が近く、実際上相互に分別できないという問題点を
有しているからである。この問題点を解決するべく、特
公平3−51696号公報、特公平2−39490号公
報には、常圧下の沸点25〜55℃の沸点をもつ炭化水
素とアセトアルデヒドの共沸を利用し、ヨウ化メチルと
分離するもので、共沸物は、水によりアセトアルデヒド
が洗い出され、炭化水素は再び共沸蒸留に供給されると
いう方法が開示されている。
に抽出され、その結果、廃棄される炭化水素の補充が必
要となるだけでなく、又、低沸点成分を取り扱うため高
圧条件、あるいは低温冷却水を必要とするため、設備
上、操業上、コストが高くなるという問題点を有する。
存在下、メタノール及び/又は酢酸メチルと一酸化炭素
を連続的に反応させて、酢酸及び/又は無水酢酸を製造
する方法において、反応器に再循環されるヨウ化メチル
に富む液の中には、例えばアセトアルデヒド、ブチルア
ルデヒド、クロトンアルデヒド、2−エチルクロトンア
ルデヒドなどのようなカルボニル不純物が含まれている
ことが知られている。前記カルボニル不純物とヨウ化メ
チルを分離する方法として、カルボニル反応器へのヨウ
化メチル再循環流を、カルボニルと反応して水溶性窒素
含有誘導体を形成するアミノ化合物を反応させて、有機
ヨウ化メチル相を水性誘導体相から分離し、ヨウ化メチ
ル相を蒸留してカルボニル不純物を除去する方法が開示
されている(特開平4−266843号公報)。
する有機流中に含まれるカルボニル不純物濃度は高く、
十分な量とはいえず、又、含窒素化合物の除去という新
たな問題を伴う。
ドとヨウ化メチルを効率的に分離することにある。
酸及び/又は無水酢酸の連続製造プロセスにおいて、容
易に、カルボニル化反応器に再循環するプロセス液中に
含まれるアセトアルデヒドを十分に除去すると共に、効
率的にヨウ化メチルを反応器に再循環することにある。
達成するため鋭意検討した結果、アセトアルデヒド及び
ヨウ化メチルを含有する混合液を蒸留する際に、塔頂温
度、還流タンク温度、ならびに圧力を制御することによ
って、または、アルコールの存在下に、塔頂温度、還流
タンク温度を制御することによって、アセトアルデヒド
の縮合物であるパラアルデヒド、メタアルデヒドの生
成、析出をコントロールすることができ、アセトアルデ
ヒドとヨウ化メチルを効率的に分離できることを見出だ
し本発明に至った。
びヨウ化メチルを含む混合液を塔頂温度55℃以上、還
流タンク温度25℃以上、1Kg/cm2以上の圧力で
蒸留する、又は、アルコールの存在下に、塔頂温度55
℃未満、還流タンク温度25℃未満で蒸留することによ
って、アセトアルデヒドとヨウ化メチルを効率的に分離
する方法を提供する。
びヨウ化メチルを含む混合液を提供する反応の一例とし
て酢酸製造プロセスについて説明する。
メタノールと一酸化炭素を反応させ反応液を酢酸、酢酸
メチルおよびヨウ化メチルを含む揮発性相と第8族金属
触媒を含む低揮発性相とに分離し、揮発性相を蒸留し
て、酢酸を含む生成物と酢酸メチル及びヨウ化メチルを
含むオーバーヘッドを得、該オーバーヘッドを反応器に
再循環する酢酸の製造プロセスである。
としては、ロジウム触媒、パラジウム触媒、モリブデン
触媒、ニッケル触媒等が挙げられる。また、コバルト、
イリジウム、白金、オスミウムおよびルテニウムからな
る群から選ばれる1種以上の化合物を含有する化合物
も、触媒として使用できる。触媒は、1種のみを用いて
もよいし、2種以上を用いてもよい。前記触媒の中でも
ロジウム触媒がより好適に用いられる。ロジウム触媒
は、反応液中で通常ロジウム錯体として存在する。従っ
て、ロジウム触媒は反応条件下で、反応液に溶解する錯
体に変化するものであればどのような形態で用いてもよ
い。具体的には、RhI3、[Rh(CO)2I2]−
などのロジウムヨウ素錯体、ロジウムカルボニル錯体が
有効に用いられる。その使用量は、反応液中の濃度で、
200〜1000ppm、好ましくは300〜600p
pmである。
触媒の安定化と副反応抑制のために添加されてもよい。
このヨウ化物塩は反応液中で、ヨウ素イオンを発生する
ものであればいかなるものであってもよい。例を挙げる
ならば、LiI、NaI、KI、RbI、CsIのよう
なアルカリ金属ヨウ化物塩、BeI2、MgI2、Ca
I2等のアルカリ土類金属ヨウ化物塩、BI3、AlI
3等のアルミニウム族金属ヨウ化物塩等がある。また金
属ヨウ化物塩以外に有機ヨウ化物塩でもよく、例えば、
四級ホスホニウムヨウ化物塩(トリブチルホスフィン、
トリフェニルホスフィンなどの、ヨウ化メチル付加物又
はヨウ化水素付加物等)、四級アンモニウムヨウ化物塩
(三級アミン、ピリジン類、イミダゾール類、イミド類
等の、ヨウ化メチル付加物又はヨウ化水素付加物等)が
挙げられる。特にLiIなどのアルカリ金属ヨウ化物塩
が好ましい。ヨウ化物塩の使用量は、反応液中いずれも
ヨウ化物イオンとして0.07〜2.5モル/リットル
であり、好ましくは0.25〜1.5モル/リットルと
なるような添加量がよい。
促進剤として使用され、反応液中5〜20重量%、好ま
しくは12〜16重量%存在させる。
下、好ましくは10重量%以下、更に好ましくは1〜5
重量%である。
で、原料メタノールが酢酸と反応して生成する酢酸メチ
ルが0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜5重量%
存在しており、反応液中、残りの主成分は生成物であり
かつ反応溶媒でもある酢酸である。
な反応温度は約150〜250℃であり、約180〜2
20℃の温度範囲が好ましい。反応器中の一酸化炭素分
圧は広範囲に変動し得るが、典型的には約2〜30気
圧、好ましくは4〜15気圧である。全反応器圧は副生
成物の分圧と含まれる液体の蒸気圧とのために、約15
〜40気圧の範囲内である。
説明する。
化に用いられる反応−酢酸回収系を示すフロー図であ
る。
酢酸回収系は、カルボニル化反応器10、フラッシャー
12及びヨウ化メチル−酢酸スプリッターカラム14を
含む。カルボニル化反応器10では通常、反応液体内容
物が自動的に一定レベルに維持されている。この反応器
には、新鮮なメタノール、十分な水が必要に応じて連続
的に導入されて、反応媒質中に、測定可能な水濃度を維
持する。代替え蒸留系も、粗酢酸回収手段と、触媒溶
液、ヨウ化メチル及び酢酸メチルを反応器に再循環させ
る手段とを備える限り、使用可能である。
ルボニル化反応器10に、内容物の撹拌に用いる撹拌機
のすぐ下において連続的に導入する。ガス状供給材料は
この手段によって反応液中で全体に分散する。ガス状パ
ージ流を反応器から排出してガス状副生成物の蓄積を阻
止し、一定総反応器圧における設定一酸化炭素分圧を維
持する。反応器温度は自動的に制御され、一酸化炭素供
給材料は好ましい総反応器圧を維持するために充分な反
応速度で導入される。液体生成物はカルボニル化反応器
10から一定レベルを維持するために十分な速度で取り
出されてフラッシャー12にその頂部とその底部との中
間点においてライン11を介して導入される。
13(主として、触媒とヨウ化物塩とを、少量の酢酸メ
チル、ヨウ化メチル及び水と共に含む酢酸)として取り
出され、カルボニル化反応器10に戻される。フラッシ
ャー12のオーバーヘッド15は主として生成物の酢酸
をヨウ化メチル、酢酸メチル及び水と共に含む。
4の底部近くの側面からライン17により取り出される
生成物酢酸(底部流としても取り出され得る)は、当業
者によって、自明の方法で更に精製される。主としてヨ
ウ化メチルと酢酸メチルのほかに若干の水と酢酸を含
む、ヨウ化メチル−酢酸スプリッターカラム14からの
オーバーヘッド20はライン21を介してカルボニル化
反応器10に再循環される。オーバーヘッド20は凝縮
すると、充分な水が存在する場合には、典型的に二つの
液相に分かれる。下相30は主としてヨウ化メチルプラ
ス若干の酢酸メチルと酢酸から成り、上相32は主とし
て水と酢酸プラス若干の酢酸メチルから成る。
4からの下相30、上相32、又は分離していない場合
には総オーバーヘッド20、またはこれらの流れを、ヨ
ウ化メチル、酢酸メチル、水及び不純物を含む他の再循
環生成物と一緒にして、再循環流21を形成することが
できる。
4からの下相30、上相32、又は総オーバーヘッド2
0又は再循環流21は蒸留塔40に導入され、本発明の
処理が施される。蒸留塔、分離等は技術上の周知の適当
ないかなる装置でも用いることができる。また、蒸留塔
の段数は何段でも構わないが、設備費等の都合上、1本
の蒸留塔で実施できない場合は、2本以上の蒸留塔を用
いることによって本発明の処理を行ってもさしつかえな
い。
について図2を用いて説明する。
4からの下相30、上相32、又は総オーバーヘッド2
0又は再循環流21は蒸留塔40に導入され、塔底から
ヨウ化メチル再循環流をライン46を介して反応器に再
循環される。塔頂からは留出液44が得られる。
入され、本発明の処理を受け、アセトアルデヒドの大半
を除去したヨウ化メチル再循環流はライン66を介して
蒸留塔40の上部に再循環される。あるいは、アセトア
ルデヒドの大半を除去したヨウ化メチルに富む液が塔頂
から得られる場合は、塔頂留出液が蒸留塔40に再循環
される。
ラム14からの総オーバーヘッド20のプロセス液は、
ヨウ化メチル5〜90重量%、アセトアルデヒド0.0
5〜50重量%、酢酸メチル0〜15重量%、酢酸0〜
80重量%、水分0.1〜40重量%およびその他のカ
ルボニル不純物を含んでいる。
セス液はヨウ化メチル、酢酸メチル等の有用成分を含ん
でいるため、カルボニル化反応器10に循環し、再使用
されてる。従って、これらのプロセス液よりできる限り
アセトアルデヒドが分離除去されたのちに、反応器に循
環されるのが好ましい。
た場合、アセトアルデヒドがプロセス液中に蓄積され
て、アセトアルデヒドのアルドール縮合が促進され、ク
ロトンアルデヒド、2−エチルクロトンアルデヒドなど
の還元性物質やヨウ化ヘキシル等のヨウ化アルキルの副
生速度が増加し、これらカルボニル不純物が多量に含ま
れた製品酢酸が得られることになる。
るには、アセトアルデヒドとヨウ化メチルの沸点が近い
ため、困難を要するだけでなく、また、ヨウ化メチルな
ど、非水系での蒸留濃縮は、パラアルデヒド、メタアル
デヒドを生成させ、アセトアルデヒドの濃縮に妨げとな
るばかりでなく、メタアルデヒドがプロセス内で析出
し、安全運転が行えなくなる。
量体であり、沸点124℃、融点10℃の液体である。
パラアルデヒドはアセトアルデヒドから一般に0〜−1
0℃程度の低温で発生しやすく、生成限界温度は55℃
である。実験室において、20℃で発生することを確認
した。
〜六量体であり、融点140〜246℃の白色針状結晶
である。メタアルデヒドはパラアルデヒドよりも低温で
生成し、一般にアセトアルデヒドから一般に−10〜−
40℃程度で発生する。実験室では5℃程度でも発生す
ることを確認した。−40℃以下にすると、高分子重合
がおこる。又、パラアルデヒド、メタアルデヒドには、
立体異性体があり、融点、溶媒への溶解度が異なること
を確認した。
タアルデヒドの生成は温度に影響を受ける。すなわち、
蒸留塔内での操作圧力、操作温度を制御することで、ア
セトアルデヒドを分離除去することが可能となった。
以上、還流タンク温度25℃以上、1Kg/cm2の圧
力で蒸留することによって、パラアルデヒド、メタアル
デヒドの生成を抑制することができ、かつ、ヨウ化メチ
ルとアセトアルデヒドの分離効率が向上することを見出
だした。又、塔頂コンデンサーから還流タンクを経て蒸
留塔内に戻るまでの滞留時間を短くすることも、パラア
ルデヒド、メタアルデヒドの生成を抑制する上で効果的
である。
還流タンク温度25℃未満で蒸留することによって、塔
頂でアセトアルデヒドがパラアルデヒド、メタアルデヒ
ドに変化し高沸点化することにより、塔底側に移動して
くるので、アセトアルデヒドをパラアルデヒド、メタア
ルデヒドの形で、缶出液から除去することを見い出し
た。しかし、メタアルデヒドは、特にヨウ化メチルに対
して溶解度の低い固体であるため析出し、蒸留塔の多孔
板、充填物のみならず各ノズルや配管、バルブなどを閉
塞させ、操業上の障害となる。本発明者らは、メタアル
デヒドがメタノール、エタノール、プロパノールなどの
アルコールに溶解することを見出だした。すなわち、ア
ルコールの存在下に蒸留することで、閉塞を防止するこ
とが可能となった。
ール、エタノール、プロパノール等の脂環式アルコー
ル、フェノール、ベンジルアルコール等の芳香族アルコ
ール、エチレングリコール等の多価アルコールなど、ど
の様なアルコールでも用いられるが、好ましくは原料と
しても用いられるメタノールである。
した結果、ヨウ化メチル<<アセトアルデヒド=メタノ
ール<ヨウ化メチルとメタノールの混合溶液の順に溶解
度が増加し、又、ヨウ化メチルとメタノールの混合溶液
において溶解度の最適点があることを見出だした。酢酸
の連続製造プロセスにおける、蒸留塔缶出液組成におい
て、ヨウ化メチル/メタノール重量比が3/1ならば再
結晶化温度は18℃、5/4ならば12℃、3/4なら
ば6℃、1/2ならば−9℃以下であることを確認し
た。保温状況にもよるが、好ましいヨウ化メチル/メタ
ノール重量比は5/4〜1/2である。
ールが塔頂から損失しないような分離のできる仕込み段
であればよいが、好ましくは本発明の処理を受けるアセ
トアルデヒド及びヨウ化メチルを含む混合液の仕込み段
より下部である。
成、分解は、温度、時間のほかに、共存する酸強度の影
響も受けるようである。
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。例中の部は特記しない限り重量基準で
ある。
化メチル−酢酸スプリッタ−カラム14のオーバーヘッ
ド20を凝縮した後の分液槽下相液30を総段数80段
(Sieve Tray)の蒸留塔40の上から70段
目に導入して、還流比270、塔頂温度54℃、塔底温
度82℃の条件で蒸留した。仕込み量を100部とし
て、塔頂から0.033部、塔底から99.67部抜き
取った。設備の都合上、2本目の蒸留塔60に、蒸留塔
40の塔頂留出液を仕込み、パラアルデヒド及びメタア
ルデヒドの生成しない条件、塔頂温度56℃、還流タン
ク温度32℃、塔頂圧力2.5kg/cm2Gで、蒸留
した。蒸留塔60は理論段8段の充填塔で、上から4段
目に蒸留塔40の塔頂留出液全量が仕込まれた。又、還
流比は40、塔底温度は74℃であった。蒸留塔60へ
の仕込量を100部として、塔頂から38.5部のアセ
トアルデヒド濃縮液(アセトアルデヒド濃度88.1w
t%)が分離除去され、ヨウ化メチルに富む液(ヨウ化
メチル82.8wt%)は缶出液として塔底から61.
5部抜き取られ、蒸留塔40に再循環された。また、製
品酢酸中のヨウ化ヘキシルの濃度は28ppbであっ
た。表1に反応液の組成を、表2に蒸留塔40への仕込
み液、蒸留塔40の塔頂抜取液組成を、表3に蒸留塔6
0への仕込み液、蒸留塔60の留出液、缶出液組成をそ
れぞれ示す。
ヘッド20について蒸留を行わず、そのまま反応器に循
環した。その結果、アセトアルデヒドは分離除去され
ず、製品酢酸中のヨウ化ヘキシルの濃度は100ppb
であった。また、ヨウ化メチル−酢酸スプリッタ−カラ
ムの底部付近から取り出された湿潤生成物流は蒸留によ
り乾燥されるが、この乾燥した生成物液中のプロピオン
酸濃度は620ppmであった。
に導入して、パラアルデヒド及びメタアルデヒドを生成
させる条件、塔頂温度28.7℃、還流タンク温度−1
0℃で蒸留を行った。蒸留塔60におけるその他の条件
は還流比15、総段数は20段のオールダーショーで、
塔底温度64.6℃、塔頂圧力1.033kg/cm2
であった。又、蒸留塔60の上から17段目にメタノー
ル溶液100部を導入した。蒸留塔40の塔頂液100
部を蒸留塔60に導入し、塔頂から74部を抜き取り、
蒸留塔40の上部へ再循環した。また、残りの26部が
缶出液として分離除去された。又、メタノールを仕込む
ことにより、蒸留塔下部ノズルの閉塞を防止し、缶出液
を抜き取ることができた。製品酢酸中のヨウ化ヘキシル
の濃度は40ppbであった。表4に蒸留塔60への仕
込み液、蒸留塔60の留出液、缶出液組成を示す。
実施した結果、メタアルデヒド結晶析出のため、蒸留塔
下部ノズルが閉塞し、運転ができなくなってしまった。
ウ化メチルが効率的に分離できるようになった。更に
は、酢酸及び/又は無水酢酸の連続製造プロセスにおい
て、容易に、カルボニル化反応器に再循環するプロセス
液中に含まれるアセトアルデヒドを十分に除去すると共
に、効率的にヨウ化メチルを反応器に再循環できるよう
になった。
られる反応−酢酸回収系のフロー図を示す。
蒸留系のフロー図の一例を示す。
Claims (5)
- 【請求項1】 アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含
む混合液を塔頂温度55℃以上、還流タンク温度25℃
以上、1Kg/cm2以上の圧力で蒸留することを特徴
とするアセトアルデヒドとヨウ化メチルの分離方法。 - 【請求項2】 アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含
む混合液を塔頂温度55℃未満、還流タンク温度25℃
未満、及びアルコールの存在下に蒸留することを特徴と
するアセトアルデヒドとヨウ化メチルの分離方法。 - 【請求項3】 アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含
む混合液の仕込み段より下部にアルコールを導入するこ
とを特徴とする請求項2記載のアセトアルデヒドとヨウ
化メチルの分離方法。 - 【請求項4】 アルコールがメタノールであることを特
徴とする請求項2又は3記載のアセトアルデヒドとヨウ
化メチルの分離方法。 - 【請求項5】 アセトアルデヒド及びヨウ化メチルを含
む混合液が、メタノール及び/又は酢酸メチルを、第8
族金属触媒とヨウ化メチルとを含む反応媒質中でカルボ
ニル化し、前記カルボニル化の生成物を前記生成物と未
反応メタノール及び/又は酢酸メチルとヨウ化メチルを
含む揮発性相と前記第8族金属触媒を含む低揮発性相と
に分離し、更に、前記揮発性相を蒸留して、生成物と未
反応メタノール及び/又は酢酸メチルとヨウ化メチルと
を含むオーバーヘッドとを得、前記オーバーヘッドを前
記カルボニル化反応器に再循環する、メタノール及び/
又は酢酸メチルのカルボニル化方法における、前記オー
バーヘッドであることを特徴とする請求項1〜4のう
ち、いづれか1項記載のアセトアルデヒドとヨウ化メチ
ルの分離方法。
Priority Applications (10)
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