JP2003520832A - 無水蟻酸の製造法の場合の排水の清浄化 - Google Patents
無水蟻酸の製造法の場合の排水の清浄化Info
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Abstract
Description
びに該方法においての水蒸気流の使用に関する。
頁の記載から、ホルムアミドを硫酸で酸分解(Acydolyse)することによって蟻
酸を製造することは、公知である。しかし、この方法は、化学量論的量の硫酸ア
ンモニウムが強制的に得られるという欠点を有している。
り、この場合この蟻酸メチルは、メタノールおよび一酸化炭素から合成される。
この場合には、次の方程式を基礎とする:
頁には、蟻酸メチルの加水分解
法生成物を蒸留により除去することによる平衡の移動は、不可能である。それと
いうのも、蟻酸メチル(沸点32℃)は、本質的にメタノール(沸点65℃)お
よび蟻酸(沸点101℃)よりも低い温度で沸騰するからである。
には蒸留により取得されることができない。即ち、蟻酸メチルの加水分解生成物
から無水蟻酸が取得されるという困難が存在する。
る方法は、蟻酸メチルから出発して無水蟻酸の製造を可能にする。この場合には
、a)蟻酸メチルを加水分解し、 b)得られた加水分解混合物からメタノールならびに過剰量の蟻酸メチルを留去
し、 c)蟻酸および水を含有する、蒸留(b)による塔底生成物を液−液抽出で主に
蟻酸を吸収する抽出剤で抽出し、 d)その際に得られた蟻酸、抽出剤および水の部分量を含有する抽出相を蒸留し
、 e)この蒸留の際に得られた、水および蟻酸の部分量を含有する塔頂生成物を工
程(b)の蒸留装置の下部中に返送させ、 f)主要な抽出剤および蟻酸を含有する、蒸留工程(d)の塔底生成物を蒸留に
より無水蟻酸と抽出剤とに分離し、かつ g)工程(f)を去る抽出剤を処理工程に返送することにより、無水蟻酸を得る
ことができる。
塔の下部中に導入し、 k)蟻酸メチルと水を加水分解(a)の際に1:2〜1:10のモル比で使用し
および/または l)抽出剤として一般式I
たはアラルキル基を表わすかまたはR1とR2は、N原子と一緒になってヘテロ
環の5員環または6員環を形成し、これらの基の中の1個の基だけは、アリール
基であり、R3は、水素またはC1〜C4−アルキル基を表わす〕で示されるカ
ルボン酸アミドを使用することは、特に有利である。
なうことができる。一般に、常圧下での作業が望ましい。この場合、塔底部中で
の温度は、約110℃であり、塔頂部での温度は、約30〜40℃である。加水
分解混合物は、好ましくは80〜150℃の温度範囲で添加され、メタノールは
、有利に液状で55〜65℃の温度で取り出される。一面で、蟻酸メチルならび
にメタノールへの混合物の満足な分離、他面、蟻酸水溶液への混合物の満足な分
離は、既に25段の理論段を有する(好ましくは、35〜45段の理論段である
)蒸留塔を用いて可能である。処理工程(b)のために設けられた塔の構造様式
は、任意のものであってよいが、しかし、特に多孔板塔または充填塔が望ましい
。
0〜120℃、殊に70〜90℃の温度で向流で行なわれる。抽出剤の種類に応
じて、一般に1〜12段の理論的分離段を有する抽出装置が必要とされる。その
ために適した抽出装置は、殊に液−液抽出塔である。大抵の場合には、4〜6段
の理論的分離段で満足な結果が達成される。
一般式Iのカルボン酸アミドである。この種の抽出剤は、なかんずくN,N−ジ
−n−ブチルホルムアミドならびにさらにN,N−ジ−n−ブチルアセトアミド
、N−メチル−N−2−ヘプチルホルムアミド、N−n−ブチル−N−2−エチ
ルヘキシルホルムアミド、N−n−ブチル−N−シクロヘキシルホルムアミドお
よび/またはN−エチルホルムアニリドならびにこれら化合物の混合物である。
更に、適した抽出剤は、なかんずくジイソプロピルエーテル、メチルイソブチル
ケトン、酢酸エチル、トリブチルホスフェートおよびブタンジオールホルメート
である。
有する液相と主に水および微少量の蟻酸を有する蒸気相とに分離される。この場
合には、抽出蒸留が重要である。塔底温度は、有利に140〜180℃である。
十分な分離効果は、一般に5段の理論的床から達成される。
、有利に減圧下、約50〜300ミリバールで相応する低い塔頂温度、約30〜
60℃で運転される。
を実施するための蒸留装置は、全蒸留装置中に配置されている。この場合、蒸留
装置は、一般に塔として形成されている。
装置の下部中に導入することは、特に有利であることが判明した。それによって
、いずれにせよ加水分解に必要とされる水と一緒に、同時になお熱エネルギーは
、水蒸気の形で本処理に導入される。水蒸気の導入によって、相応する塔底蒸発
器が相応して小型に設計されていてよい程度にエネルギーが蒸留装置中に取り付
けられる。それというのも、塔底蒸発器によって僅かなエネルギーが導入されな
ければならないからである。
の液−液抽出の際に生成される水相の一部を本処理から排除することは、必要で
ある。何れにせよ、難揮発性の副成分は、処理中に含量が増加し、このことは、
生成物の品質に対して不利な効果を生じる。しかし、液−液抽出の実施のために
抽出装置から排出される水相中には、微少量の価値のある物質、殊に蟻酸および
抽出剤が含有されている。この物質は、排水中に達してはならない。それという
のも、使用された抽出剤は、一般に生物学的に分解するのが困難であるからであ
る。生じる排水を清浄化し、価値のある物質を回収するために、一般に多重カラ
ム−吸着器の回路が使用され、この回路の購入および運転は、極めて安価である
。一般に、吸着剤の再生は、特に費用がかかる。吸着剤としては、主に活性炭が
使用される。
方法を提供することである。この場合、排水は、排水の他の清浄化がもはや不必
要である程度に徹底的に価値のある物質および場合によっては別の不純物が除去
される。本方法は、実際に実施可能であり、経済的に魅力のあるものである。
蒸留装置中に留去し、この蒸留装置の下部中に水蒸気を導入し、 (iii)蟻酸および水を含有する、蒸留(ii)による塔底生成物を液−液抽
出で主に蟻酸を吸収する抽出剤で抽出し、液−液抽出の際に生成される水相の部
分量を排水としてプロセスから排除し、 (iv)その際に得られた蟻酸、抽出剤および水の部分量を含有する抽出相を蒸
留し、 (v)この蒸留の際に得られた、水および蟻酸の部分量を含有する塔頂生成物を
工程(ii)の蒸留装置の下部中に返送させ、 (vi)主要な抽出剤および蟻酸を含有する、蒸留工程(iv)の塔底生成物を
蒸留により無水または十分に無水の蟻酸と抽出剤とに分離し、かつ (vii)工程(vi)を去る抽出剤を処理工程に返送することにより、無水ま
たは十分に無水の蟻酸を取得する方法から出発する。
入される水蒸気を、この蒸留装置への導入前に工程(iii)でプロセスから排
除される排水のストリッピングのためのストリッピング蒸気として使用すること
によって特徴付けられている。
る。水蒸気は、ガス状の水であり、この場合このガス状の水は、なお液状成分お
よび別の成分(水以外)を含有していてもよい。
に必要とされる水蒸気が付加的になお排水の後処理に使用されるからである。本
方法は、エネルギーが節約されており、僅かな設備費を必要とし、かつ簡単に実
施可能である。排水は、本方法によって、引続き排水が直接に清澄器中に導入さ
れうるように効果的に清浄化されることができる。更に、本方法の価値のある物
質は、回収され、再循環される。
たはアラルキル基を表わすかまたはR1とR2は、N原子と一緒になってヘテロ
環の5員環または6員環を形成し、これらの基の中の1個の基だけは、アリール
基であり、R3は、水素またはC1〜C4−アルキル基を表わす〕で示されるカ
ルボン酸アミドが使用される。特に好ましい抽出剤は、N,N−ジ−n−ブチル
ホルムアミド、N,N−ジ−n−ブチルアセトアミド、N−メチル−N−2−ヘ
プチルホルムアミド、N−n−ブチル−N−2−エチルヘキシルホルムアミド、
N−n−ブチル−N−シクロヘキシルホルムアミドおよび/またはN−エチルホ
ルムアニリドである。抽出剤としては、唯一の抽出剤または抽出剤混合物を使用
することができる。
唯一の蒸留装置中で実施される。
利に140℃〜180℃の温度を有する。ストリッピング蒸気が蒸留装置中に導
入される温度は、多くの場合にはよりいっそう低い。
は、最初にストリッピング蒸気流として排水のストリッピングに使用され、引続
き水を調製するためのエダクト流として蟻酸メチルの加水分解に使用される。
置は、 α)合成反応器、 β)加水分解反応器、 χ)工程(ii)を実施するための蒸留装置、 δ)工程(iv)を実施するための蒸留装置、 ε)抽出装置、 φ)工程(vi)を実施するための蒸留装置および γ)排水ストリッピング装置を含む。
合によっては他面、なお得られた加水分解混合物の分離(多くの場合に反応器に
後接続された蒸留装置中で)が実施される装置は、合成反応器として理解される
。蟻酸メチルの加水分解が行なわれる加水分解反応器は、任意に形成されていて
よい。蒸留装置としては、有利に蒸留塔が使用される。抽出装置は、一般に液−
液抽出塔として形成されている。排水ストリッピング装置としては、一般にスト
リッピング塔が使用される。多くの場合に、このストリッピング塔は、3〜20
段、有利に5〜10段の熱力学的分離段を有する。
留装置と工程(iv)を実施するための蒸留装置は、唯一の蒸留装置中に配置さ
れている。この唯一の蒸留装置は、一般に蒸留塔として形成されている。
は、相応する流れの中に含まれている、最大の含量を有する成分を指摘するもの
である。しかし、この含量は、変動しうるので、この参照符号は、基準値として
のみ使用することができる。この場合、21は蟻酸メチルを表わし、22は水を
表わし、23は蟻酸を表わし、24はメタノールを表わし、25は抽出剤を表わ
し、26は排水を表わし、かつ27は一酸化炭素を表わす。
よび図3または図4に示された、本発明による方法を実施するための装置は、共
通に合成反応器6、加水分解反応器1、工程(ii)を実施するための蒸留装置
2、工程(iv)を実施するための蒸留装置4、抽出装置3および工程(vi)
を実施するための蒸留装置5を有している。この場合、蒸留装置2、4は、共通
の蒸留装置7中に配置されていてよい。
2に示された装置とは異なり、排水ストリッピング装置10を含む。清浄化され
た排水は、この排水ストリッピング装置から清澄器9中に導入される。図1また
は図2に示された、公知技術水準により本方法を実施するための装置は、排水ス
トリッピング装置10の代わりに吸着装置8を含む。
N−ジ−n−ブチルホルムアミドを使用する。連続的に蟻酸水溶液5.3kgを
得る。この場合には、排水約400g/hが生じる。この排水をストリッピング
塔中で蒸気約1kg/hでストリッピングする。この場合には、抽出剤は、完全
に排水から除去される。ストリッピングに使用される塔は、30mmの直径を有
し、30段の泡鐘段を装備している。試験の結果は、次の第1表に記載されてい
る。
ムアミドが完全に排水から除去されることができ、蟻酸が十分に排水から除去さ
れることができることを示す。
系統図。
系統図。
抽出装置、 4 工程(iv)を実施するための蒸留装置、 5 工程(vi)
を実施するための蒸留装置、 6 合成反応器、 7 共通の蒸留装置、 8
吸着装置8、 9 清澄器、 10 排水ストリッピング装置、 21 蟻酸メ
チル、 22 水、 23 蟻酸、 24 メタノール、 25 抽出剤、 2
6 排水、 27 一酸化炭素
Claims (9)
- 【請求項1】 (i)蟻酸メチルを加水分解し、 (ii)得られた加水分解混合物からメタノールならびに過剰量の蟻酸メチルを
蒸留装置中に留去し、この蒸留装置の下部中に水蒸気を導入し、 (iii)蟻酸および水を含有する、蒸留ii)による塔底生成物を液−液抽出
で主に蟻酸を吸収する抽出剤で抽出し、液−液抽出の際に生成される水相の部分
量を排水としてプロセスから排除し、 (iv)その際に得られた蟻酸、抽出剤および水の部分量を含有する抽出相を蒸
留し、 (v)この蒸留の際に得られた、水および蟻酸の部分量を含有する塔頂生成物を
工程ii)の蒸留装置の下部中に返送させ、 (vi)主要な抽出剤および蟻酸を含有する、蒸留工程iv)の塔底生成物を蒸
留により無水または十分に無水の蟻酸と抽出剤とに分離し、かつ (vii)工程vi)を去る抽出剤を処理工程に返送することにより、無水また
は十分に無水の蟻酸を取得する方法において、 工程ii)の実施のために設けられた蒸留装置中に導入される水蒸気を、この蒸
留装置への導入前に工程iii)でプロセスから排除される排水のストリッピン
グのためのストリッピング蒸気として使用することを特徴とする、無水または十
分に無水の蟻酸を取得する方法。 - 【請求項2】 抽出剤として一般式I 【化1】 〔式中、R1基およびR2基は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基ま
たはアラルキル基を表わすかまたはR1とR2は、N原子と一緒になってヘテロ
環の5員環または6員環を形成し、これらの基の中の1個の基だけは、アリール
基であり、R3は、水素またはC1〜C4−アルキル基を表わす〕で示されるカ
ルボン酸アミドを使用する、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 抽出剤としてN,N−ジ−n−ブチルホルムアミド、N,N
−ジ−n−ブチルアセトアミド、N−メチル−N−2−ヘプチルホルムアミド、
N−n−ブチル−N−2−エチルヘキシルホルムアミド、N−n−ブチル−N−
シクロヘキシルホルムアミドおよび/またはN−エチルホルムアニリドを使用す
る、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 工程ii)およびiv)を唯一の蒸留装置中で実施する、請
求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 ストリッピング蒸気として使用される水蒸気が110〜20
0℃、有利に140〜180℃の温度を有する、請求項1から4までのいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項6】 最初に排水のストリッピングのためのストリッピング蒸気流
として、引続き蟻酸メチルを加水分解するための水を調製するためのエダクト流
としての請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法への水蒸気流の使用。 - 【請求項7】 請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法を実施する
ための装置において、 α)合成反応器(6)、 β)加水分解反応器(1)、 χ)工程ii)を実施するための蒸留装置(2)、 δ)工程iv)を実施するための蒸留装置(4)、 ε)抽出装置(3)、 φ)工程vi)を実施するための蒸留装置(5)および γ)排水ストリッピング装置(10)を含む、請求項1から5までのいずれか1
項に記載の方法を実施するための装置。 - 【請求項8】 工程ii)を実施するための蒸留装置(2)と工程iv)を
実施するための蒸留装置(4)が唯一の蒸留装置(7)中に配置されている、請
求項7記載の装置。 - 【請求項9】 排水ストリッピング装置(10)としてストリッピング塔が
使用されている、請求項7または8記載の装置。
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