(57)【要約】  tert−ブタノールとジイソブチレンとの共沸物を分離する方法およびシステムを提供する。tert−ブタノールおよびジイソブチレンと共に懸濁床内で流動する吸着剤にtert−ブタノールを選択的に吸着させると共に、分離機、エゼクター等の設備を用いてジイソブチレンおよび吸着剤の連続分離、ならびに吸着剤の連続リサイクルを実現することで、tert−ブタノールとジイソブチレンとの分離という目的を達成する。本方法は、抽出剤の導入がなく、大型設備および高圧設備の使用もなく、処理条件が穏やかで、エネルギー消費が低く、安全面のリスクが少ない。
2019518025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離する方法であって、
第２エゼクターを用いてＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および吸着剤を懸濁床に導入して吸着処理を行い、処理された産物を前記懸濁床の出口から第１分離機に進入させて分離を行い、得られたＤＩＢ豊富な原料液を前記第１分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ吸着済みの前記吸着剤を前記第１分離機の下出口から排出させるステップ（１）であって、好ましくは、前記ＤＩＢ豊富な原料液から少量のＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を蒸留によって分離して高純度のＤＩＢを得、更に好ましくは、蒸留で分離された前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を前記懸濁床に戻すように循環させ、好ましくは、大気圧下、前記共沸物の組成は質量比としてＴＢＡ：ＤＩＢ＝６２：３８である、ステップ（１）と、
第１エゼクターを用いて前記ＴＢＡ吸着済みの吸着剤および脱着用ガスを第２分離機に導入して分離を行い、得られたＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを前記第２分離機の上出口から排出させると共に、前記ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を前記第２分離機の下出口から排出させるステップ（２）であって、好ましくは、前記ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを凝縮して直接にＴＢＡを得、更に好ましくは、凝縮で得られた前記ＴＢＡからＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を再度の蒸留によって除去して高純度のＴＢＡを得、更に好ましくは、蒸留で分離されたＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を懸濁床に戻すように循環させる、ステップ（２）と、を含む方法。
【請求項２】
前記第２エゼクターを用い、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を前記懸濁床に戻すように循環させるステップ（３）を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸着剤は、強極性基が担持されたポリスチレン樹脂であり、
好ましくは、前記ポリスチレン樹脂は、スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体、および／または、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体と短繊維とを複合化した共重合体であり、前記短繊維は、金属繊維粒子、ガラス繊維粒子およびセルロース粒子のうちの１つ以上を非限定的に含み、
好ましくは、前記強極性基は、スルホン酸基、ニトロ基、アミノ基およびカルボキシル基のうちの１つ以上であり、
更に好ましくは、前記強極性基の担持量が０．５〜１０ｍｍｏｌ／ｇ、より好ましくは３〜５．５ｍｍｏｌ／ｇである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記吸着剤は、真円度が０〜０．１、平均粒径が０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍ、および、粒径が均一な、多孔質球状粒子であり、
前記吸着剤の総重量に対し、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子が５％以下であり、粒径が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子が５％以下であり、
前記吸着剤の孔径が、１０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜３００ｎｍであり、
前記吸着剤の比表面積が、５〜１００ｍ２／ｇ、好ましくは２０〜８０ｍ２／ｇであり、
前記吸着剤の真密度が、０．８〜１．５ｇ／ｍｌ、好ましくは１〜１．２ｇ／ｍｌである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記短繊維の平均長さが、前記吸着剤の平均粒径の１／１００〜１／２、好ましくは１／２０〜１／５であり、
前記短繊維の平均直径が、前記平均長さの１／１００００〜１／５、好ましくは１／１０００〜１／１０である、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記懸濁床の入口における、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のtert−ブタノールの質量と、前記吸着剤の質量との比が、１：０．５〜１：２０、好ましくは１：２〜１：１０であり、
好ましくは、前記吸着剤は一括で添加される、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および固体の吸着剤が、前記懸濁床の底部の入口から投入され、
好ましくは、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の投入の線速度が、前記吸着剤の臨界懸濁速度の１．０５〜２０倍、好ましくは２〜１０倍であり、
前記懸濁床内での前記吸着剤の平均線速度が、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の線速度の１〜９９％、好ましくは５０〜９０％である、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（１）において、前記ＴＢＡ吸着済みの吸着剤を前記ＤＩＢ豊富な原料液と共に前記懸濁床の出口から前記第１分離機に進入させる平均線速度が、１〜５０ｍ／ｓ、好ましくは３〜３０ｍ／ｓであり、
前記ステップ（２）において、前記第２分離機の入口におけるガス速度が、０．５〜５０ｍ／ｓ、好ましくは２〜１０ｍ／ｓであり、処理温度が、２５〜６０℃、好ましくは３０〜５０℃である、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、前記脱着用ガスは、窒素ガス、二酸化炭素、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうち１つ以上であり、好ましくは窒素ガスおよび／または二酸化炭素であり、
前記第１エゼクターにおける前記脱着用ガスの温度が、２５〜６０℃、好ましくは３０〜５０℃であり、
前記第２エゼクターは、駆動液体としてのＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、
前記第２エゼクターの絞り管における前記駆動液体の最大速度が、０．５〜５０ｍ／ｓ、好ましくは２〜１０ｍ／ｓである、請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記懸濁床は、処理圧力が大気圧であり、処理温度が２５℃とＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の沸点との間の温度である、請求項１〜９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離するシステムであって、
第２エゼクターを介して、懸濁床の材料投入管と、ＤＩＢ−ＴＢＡ共沸物の供給管路とが連結されていると共に、懸濁床の出口が第１分離機の入口と連結されている、懸濁床と、
前記懸濁床と連結されている入口と、ＤＩＢ豊富な原料液を排出するための上出口と、第１エゼクターを介して第２分離機と連結されている下出口と、を備える第１分離機と、
前記第１エゼクターを介して前記第１分離機と連結されている入口と、ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを排出するための上出口と、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を排出するための下出口と、を備える第２分離機と、を備え、
好ましくは、前記第２分離機の前記下出口が、前記第２エゼクターを介して前記懸濁床の前記材料投入管と連結されている、システム。
【請求項１２】
前記第１分離機の前記上出口は、管路を介して第１蒸留塔と連結されており、
前記第１蒸留塔は、上出口がＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の排出に用いられ、下出口が高純度のＤＩＢの排出に用いられ、
好ましくは、前記第１蒸留塔の前記上出口が、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の供給管路と連結されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２分離機の前記上出口が、管路を介して凝縮器と連結されているか、あるいは、前記第２分離機の前記上出口が、管路を介して凝縮器と連結されていると共に、当該凝縮器の材料出口が第２蒸留塔の入口と連結されており、
好ましくは、前記第２蒸留塔は、上出口がＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の排出に用いられ、下出口が高純度のＴＢＡの排出に用いられ、
好ましくは、前記第２蒸留塔の前記上出口が、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の供給管路と連結されている、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記懸濁床の高さ−直径比が、１０００：１〜１：１、好ましくは１００：１〜１０：１であり、
好ましくは、前記懸濁床の底部の入口は、直径が一定である直管、漸縮管、またはそれらの組み合わせ、好ましくはテーパー角が次第に小さくなる漸縮管となっており、当該テーパー角は０〜６０°、好ましくは０〜３０°であり、
前記漸縮管の通路は、最小断面積が最大断面積の２０〜８０％、好ましくは３０〜５０％であり、
好ましくは、前記懸濁床の出口は、周角の出口、または、テーパー角の出口となっている、請求項１１〜１３の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記懸濁床の出口と、前記第１分離機の入口とは、直径が一定である直管、漸縮管、またはそれらの組み合わせによって互いに連結されており、好ましくはテーパー角が次第に小さくなる漸縮管によって互いに連結されており、当該テーパー角の最大値は６０°以下であり、当該テーパー角の最小値は５°以上であり、好ましくは１０〜３０°であり、
好ましくは、前記漸縮管は、最小断面積が最大断面積の２０〜８０％、好ましくは３０〜５０％である、請求項１１〜１４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１分離機、および、前記第２分離機は、遠心分離機である、請求項１１〜１５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１分離機は、上段の直線筒状部と、中段の円錐状部と、下段の第１収容タンクとから構成され、
前記直線筒状部の高さ−直径比は、１：１〜１０：１、好ましくは２：１〜４：１であり、前記円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、前記円錐状部の底部は、前記第１収容タンクと連結されており、
好ましくは、前記第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、当該収容タンクは、各々独立して、上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、当該下段の円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、
好ましくは、前記上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられており、
前記第１分離機の前記円錐状部の底部と前記上の収容タンクとの間の通路の直径、前記上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、前記下の収容タンクと前記第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、前記第１分離機の直線筒状部の直径の１／８〜１／４、好ましくは１／５〜１／４であり、
好ましくは、前記第１収容タンクにおける下の収容タンクの頂部には、大気圧ガスに連結された均圧管路が設けられており、当該均圧管路は、前記下の収容タンクと通気するように連結されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２分離機は、上段の直線筒状部と、中段の円錐状部と、下段の第２収容タンクとから構成され、
前記直線筒状部の高さ−直径比は、１：１〜１０：１、好ましくは２：１〜４：１であり、前記円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、前記円錐状部の底部は、前記第２収容タンクと連結されており、
好ましくは、前記第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、当該収容タンクは、上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、前記上下の収容タンクの下部は共に逆円錐体となっており、当該逆円錐体のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、
好ましくは、上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられており、
前記円錐状部の底部と前記上の収容タンクとの間の通路の直径、前記上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、前記下の収容タンクと前記エゼクターとの間の接続口の直径は、前記直線筒状部の１／８〜１／４、好ましくは１／４〜１／５であり、
好ましくは、前記第２分離機の内壁に、下渦巻き型そらせ板が設けられており、
前記下渦巻き型そらせ板は、前記第１エゼクターの出口と前記第２分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、前記円錐状部の底部から前記第２分離機における、当該第２遠心分離機の頂部から円錐の底部までの高さの１／３〜２／３離れた箇所にまで、延伸しており、
好ましくは、前記第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部には、大気圧ガスに連結された均圧管路が設けられており、当該均圧管路は、前記下の収容タンクと通気するように連結されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１エゼクターは、駆動ガス入口と、漸縮管と、絞り管と、負圧吸気チャンバースリーブと、前記第１収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている負圧入口と、混合用管と、拡散管と、エゼクター出口とを含み、
好ましくは、前記第１エゼクターは、水平に実装されており、
前記第１エゼクターの出口から前記第２分離機までの間には、前記第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、水平の直管、下へ傾斜する直管、または、下へ旋回するスパイラル管が設けられている、請求項１１〜１８の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第２エゼクターは、駆動液入口と、漸縮管と、絞り管と、負圧吸気チャンバースリーブと、前記第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結された負圧入口と、混合用管と、拡散管と、エゼクター出口とを含み、
好ましくは、前記第２エゼクターは、水平に実装されているか、下向きに縦に実装されている、請求項１１〜１９の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１エゼクターおよび前記第２エゼクターにおいて、
前記負圧吸気チャンバースリーブの直径は、前記混合用管の直径の１〜１０倍、好ましくは２〜４倍であり、
前記駆動ガス入口または前記駆動液入口の直径は、前記混合用管の直径の０．５〜４倍、好ましくは１〜２倍であり、
前記絞り管の直径は、前記駆動ガス入口／前記駆動液入口の直径の１／８〜１／２、好ましくは１／４〜１／３であり、
前記絞り管の直管部分の長さは、当該直管部分の直径の０．２〜２倍、好ましくは０．５〜１倍であり、
前記絞り管の絞り口の１／２テーパー角は、５〜３０°、好ましくは１０〜２０°であり、
前記絞り管の出口と前記混合用管の入口との距離は、前記混合用管の直径Ｄ４の０．５〜４倍、好ましくは１〜２倍であり、
前記混合用管の長さは、０．５〜１０倍、好ましくは２〜６倍であり、
前記拡散管は、入口の直径が小さく出口の直径が大きい錐体となっており、当該錐体の１／２テーパー角は、３〜１５°、好ましくは６〜８°であり、
前記拡散管の長さは、５〜３０倍、好ましくは１０〜１５倍であり、
前記混合用管と前記吸気チャンバー負圧入口との間の連結は、テーパー角を有する構造となっており、当該構造の１／２テーパー角の角度Ａ２は、１５〜７５°、好ましくは３０〜６０°である、請求項１９〜２０の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１エゼクターおよび／または前記第２エゼクターの材質は、金属、炭素繊維、ガラス繊維、エンジニアリングプラスチック、または、金属、炭素繊維およびガラス繊維のうちの１つ以上を補強構造としたエンジニアリングプラスチックの複合材料である、請求項１１〜２１の何れか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、化学工業における有機合成の分野に属し、tert−ブタノールとジイソブチレンとの分離に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
イソブチレンをオリゴマー化させることにより、ジイソブチレン（ＤＩＢ；２，４，４−トリメチル−１−ペンテン、および２，４，４−トリメチル−２−ペンテン）を作り出すことができる。触媒としては、通常、酸性のイオン交換樹脂、分子篩等が用いられる。用途が幅広い化学工業の中間物であるＤＩＢは、水素化反応により、ガソリンのオクタン価を向上させる添加剤であるイソオクタンを作り出すことができる。また、ＤＩＢは、フェノールとの反応により、オクチルフェノールを合成することができるため、酸化防止剤、粘着性付与樹脂および界面活性剤等の製品の生産に用いられる。更に、ＤＩＢのヒドロホルミル化によりイソノニルアルデヒドを作製し、イソノニルアルデヒドの水素化反応によりイソノナノールを作製し、更にその酸化によりイソノナン酸を作製することができ、これを可塑剤、潤滑油等の製品の製造に供することができる。
【０００３】
酸性触媒の作用下にてイソブチレンをオリゴマー化してＤＩＢを生産する過程において、tert−ブタノール（ＴＢＡ）を添加すれば、イソブチレンの三量体化および高重合化を著しく抑制し、ＤＩＢの選択性を向上させることができる。ＴＢＡは、反応中に消費されないため、製品から分離してリサイクルする必要がある。しかし、ＴＢＡとＤＩＢとは共沸するため、通常の蒸留手段では、互いを分離することができない。分離を実現する最も簡単な方法としては、水を用いてＴＢＡ／ＤＩＢ混合物を抽出し、油相であるＤＩＢと、ＤＩＢをほとんど含まないＴＢＡ水溶液である水相と、を得る方法がある。しかし、ＴＢＡと水とは同様に共沸するため、抽出後の水相に含まれているＴＢＡを回収して純粋なＴＢＡを得ることは困難である。含水ＴＢＡから無水ＴＢＡを作製するとき、通常、再結晶または塩析等の手法を用いるが、再結晶は本分野に周知の通り、高エネルギー消費の処理である。また、塩析法を用いて、ＴＢＡと水との共沸物について分離を行う文献（「炭酸カリウムでの塩析によるtert−ブタノール−水系統の分離および工業化試験」，韓萍芳ら；化工進展，２００４年第２３巻第８期，Ｐ８７７−８７９）もあるが、塩析にて得られたＴＢＡ中に金属イオンが混在することは避けられない。このＴＢＡを直接にイソブチレン低重合反応器にリサイクルすると、触媒が毒化されてしまう。また、特許文献ＵＳ６７３４３３３では、液化イソブチレンを用いて水中からＴＢＡを抽出しているが、ＴＢＡと水との相溶性が良いため、液化イソブチレンを用いたＴＢＡ抽出では、大量のイソブチレンを使用しなければならない。したがって、必然的に抽出塔のサイズが大きくなる。また、イソブチレンを液化させるためには、抽出塔を加圧状態にて稼働させなければならい（常温下では、少なくともゲージ圧０．３ＭＰａにてイソブチレンを液化しなければならない）。したがって、抽出塔、特に駆動設備を備えた回転盤型抽出塔では、投資および安全面のリスクが共に大きい。上述の問題を解消するために、特許文献ＵＳ６８６３７７８では、圧力０．５〜０．９ＭＰａの高圧塔と、圧力０〜０．３ＭＰａの低圧塔との２つの塔による変圧式蒸留を用いて、ＴＢＡ中からＤＩＢを分離している。しかし、加圧蒸留では、塔のエネルギー消費が更に高くなり、同時に設備の投資も大幅に増加する。
【０００４】
したがって、従来技術に存在する様々な問題を解決するためには、液体抽出剤の導入がなく、処理条件が穏やかであり、エネルギー消費が低く、かつ、ＴＢＡとＤＩＢとの分離が実現可能な方法を見出す必要があった。
【０００５】
〔本発明の概要〕
本発明は、抽出剤を導入せずに、分離のエネルギー消費を効果的に低減させる条件下にて、tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離することを目的とする。
【０００６】
発明の上述した目的を達成するために、本発明は下記の技術的構成を採用する。
【０００７】
第１態様として、本発明は、tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離する方法であって、
（１）第２エゼクターを用いてＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および吸着剤を懸濁床に導入して吸着処理を行い、吸着処理の産物を懸濁床の出口から第１分離機に進入させて分離を行い、得られたＤＩＢ豊富な原料液を第１分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ吸着済みの吸着剤を第１分離機の下出口から排出させるステップと、
（２）第１エゼクターを用いてＴＢＡ吸着済みの吸着剤および脱着用ガスを第２分離機に導入して分離を行い、得られたＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを第２分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を第２分離機の下出口から排出させるステップと、を含む方法を提供する。
【０００８】
上述した方法を実現するために、第２態様として、本発明は、tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離するシステムであって、
第２エゼクターを介して、材料投入管と、ＤＩＢ−ＴＢＡ共沸物の供給管路とが連結されていると共に、出口が第１分離機の入口と連結されている、懸濁床と、
懸濁床と連結されている入口と、ＤＩＢ豊富な原料液を排出するための上出口と、第１エゼクターを介して第２分離機と連結されている下出口と、を備える第１分離機と、
第１エゼクターを介して第１分離機と連結されている入口と、ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを排出するための上出口と、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を排出するための下出口と、を備える第２分離機と、を備えているシステムを提供する。
【０００９】
本発明の方法によれば、第１分離機の上出口から直接に得られるＤＩＢの純度は、９５ｗｔ％以上に達し、第２分離機の上出口からのＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを凝縮して直接に得られるＴＢＡの純度は、７０ｗｔ％以上に達する。
【００１０】
本発明は、以下に示す有利な効果を有する。すなわち、抽出剤を導入せずに直接にＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の分離を行い、ＤＩＢおよびＴＢＡをそれぞれ得ることができる。当該方法によれば、吸着処理および脱着処理を連続的に行うことができ、プロセス全体において、大型の駆動設備、または、高圧設備を用いることがなく、メインプロセスにおいて、高温処理ユニットを用いることがなく、投資およびエネルギー消費が低く、安全面のリスクが少ない。
【００１１】
〔図面の簡単な説明〕
〔図１〕第２エゼクターが水平に実装されている分離システムおよび工程の流れを示す模式図である。ここで、「１」は懸濁床を示し、「２」は第１分離機を示し、「３」は第１分離機の収容タンクを示し、「３−１」は第１分離機の上の収容タンクを示し、「３−２」は第１分離機の下の収容タンクを示し、「４」は第１エゼクターを示し、「５」は第２分離機を示し、「６」は第２分離機の収容タンクを示し、「６−１」は第２分離機の上の収容タンクを示し、「６−２」は第２分離機の下収容タンクを示し、「７」は第２エゼクターを示し、「８」は第１蒸留塔を示し、「９」は凝縮器を示し、「１０」は第２蒸留塔を示している。
【００１２】
〔図２〕第２エゼクターが縦に実装されている分離システムおよび工程の流れを示す模式図である。図中の各符号は、図１と同様のものを示している。
【００１３】
〔図３〕エゼクターの模式図である。ここで、「３１」は駆動ガス入口／駆動液入口を示し、「３２」は漸縮管を示し、「３３」は絞り管を示し、「３４」は負圧吸気チャンバースリーブを示し、「３５」は負圧入口を示し、「３６」は混合用管を示し、「３７」は拡散管を示し、「３８」はエゼクター出口を示し、「Ｄ１」は負圧吸気チャンバースリーブの直径を示し、「Ｄ２」は駆動ガス入口／駆動液入口の直径を示し、「Ｄ３」は絞り管の直径を示し、「Ｄ４」は混合用管の直径を示し、「Ａ１」は漸縮管の１／２テーパー角を示し、「Ａ２」は混合用管と負圧入口との間の連結箇所の１／２テーパー角を示し、「Ａ３」は拡散管の１／２テーパー角を示している。
【００１４】
〔発明の詳細な説明〕
本発明の方法は、ＴＢＡおよびＤＩＢと共に懸濁床内で流動する吸着剤に対してＴＢＡを選択的に吸着させると共に、気体−液体−固体遠心分離機、気体−固体分離機、ならびに、ガスおよび液体によってそれぞれ駆動される射出管等の設備を用いて、ＤＩＢとＴＢＡとの連続的分離、吸着剤の連続的分離、および吸着剤の連続的リサイクルを行うことによって、ＤＩＢとＴＢＡとの分離という目的を達成している。以下では、具体的な実施形態を挙げつつ、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
上述したように、tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離する本発明の方法は、
（１）第２エゼクターを用いてＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および吸着剤を懸濁床に導入して吸着処理を行い、処理された産物を懸濁床の出口から第１分離機に進入させて分離を行い、得られた極少量のＴＢＡを含有するＤＩＢ豊富な原料液を第１分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ吸着済みの吸着剤を第１分離機の下出口から排出させるステップと、
（２）第１エゼクターを用いてＴＢＡ吸着済みの吸着剤および脱着用ガスを第２分離機に導入して分離を行い、得られたＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを第２分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を第２分離機の下出口から排出させるステップと、を含む。
【００１６】
前記方法は、（３）第２エゼクターを用い、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を懸濁床に戻すように循環させるステップを更に含む。
【００１７】
好ましくは、ステップ（１）において、蒸留によって、ＤＩＢ豊富な原料液から少量のＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を分離し、高純度のＤＩＢを得る。
【００１８】
好ましくは、ステップ（１）において、前記共沸物の組成は、大気圧下において、ＴＢＡ：ＤＩＢ＝６２：３８（質量比）である。
【００１９】
好ましくは、ステップ（２）において、前記ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを凝縮して直接にＴＢＡを得る。更に好ましくは、凝縮で得られたＴＢＡを再蒸留することによって、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を分離し、高純度のＴＢＡを得る。
【００２０】
更に好ましくは、ステップ（１）および（２）において、蒸留によって分離されたＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を、懸濁床に戻すように循環させる。
【００２１】
好ましい一実施形態として、tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離する本発明の方法は、
（１）第２エゼクターを用いてＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および吸着剤を懸濁床に導入して吸着処理を行い、処理された産物を懸濁床の出口から第１分離機に進入させて分離を行い、得られたＤＩＢ豊富な原料液を第１分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ吸着済みの吸着剤を第１分離機の下出口から排出させるステップと、
（２）第１エゼクターを用いてＴＢＡ吸着済みの吸着剤および脱着用ガスを第２分離機に導入して分離を行い、得られたＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを第２分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を第２分離機の下出口から排出させるステップと、
（３）第２エゼクターを用い、ステップ（２）で得られたＴＢＡ脱着済みの吸着剤を懸濁床に戻すように循環させるステップと、
（４）ステップ（１）で得られたＤＩＢ豊富な原料液から蒸留によって少量のＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を分離し、高純度のＤＩＢを得ると共に、分離されたＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を懸濁床に戻すように循環させるステップと、
（５）ステップ（２）で得られたＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを凝縮および蒸留することによってＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を分離し、高純度のＴＢＡを得ると共に、分離されたＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を懸濁床に戻すように循環させるステップと、を含む。
【００２２】
好ましくは、本方法にて使用される吸着剤は、強極性基が担持されたポリスチレン樹脂である。前記ポリスチレン樹脂は、スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体、および／または、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体と短繊維とを複合化した共重合体であり、好ましくは、粒子の物理強度を向上させる目的で、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体と短繊維とを複合化した共重合体である。前記短繊維は、金属繊維粒子、ガラス繊維粒子およびセルロース粒子のうちの１つ以上を含むが、これらに限定されない。
【００２３】
更に好ましくは、前記強極性基は、スルホン酸基、ニトロ基、アミノ基およびカルボキシル基のうち１つ以上であり、好ましくはスルホン酸基である。強極性基の担持量は、０．５〜１０ｍｍｏｌ／ｇ、好ましくは３〜５．５ｍｍｏｌ／ｇである。なお、前記強極性基の担持量とは、単位質量の吸着剤が担持している強極性基のモル数である。
【００２４】
更に好ましくは、前記吸着剤は、真円度が０〜０．１、平均粒径が０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍ、および、粒径が均一な多孔質球状粒子である。前記吸着剤は、吸着剤の総重量に対し、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子が５％以下であり、粒径が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子が５％以下である。また、吸着剤は、孔径が１０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜３００ｎｍであり、比表面積が５〜１００ｍ２／ｇ、好ましくは２０〜８０ｍ２／ｇである。前記吸着剤の真密度は、０．８〜１．５ｇ／ｍｌ、好ましくは１〜１．２ｇ／ｍｌである。真円度が高く、粒度が均一な吸着剤粒子は、粒子流動性の向上、および、吸着剤粒子同士の摩擦による破砕の低減、に好適である。
【００２５】
更に好ましくは、前記短繊維の平均長さが、吸着剤の平均粒径の１／１００〜１／２、好ましくは１／２０〜１／５であり、前記短繊維の平均直径が、平均長さの１／１００００〜１／５、好ましくは１／１０００〜１／１０である。
【００２６】
例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体と短繊維とを複合化させた共重合体を前記ポリスチレン樹脂として用いる場合、当該ポリスチレン樹脂に強極性基を担持させる前に、当該ポリスチレン樹脂の表面上に露出している繊維を溶解して、表面が滑らかな粒子を得る必要がある。その後、表面処理後の吸着剤粒子に強極性基を担持させることにより、強極性基が担持されたポリスチレン樹脂が得られる。なお、金属繊維は、希硝酸、希硫酸および希塩酸のうち１つ以上を用いて溶解してもよく、ガラス繊維は、フッ化水素酸を用いて溶解してもよく、セルロースは、銅アミンおよび／または銅エチレンジアミンを用いて溶解してもよい。
【００２７】
好ましくは、ステップ（１）において、懸濁床の入口における、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のtert−ブタノールの質量と、吸着剤の質量との比が、１：０．５〜１：２０、好ましくは１：２〜１：１０である。
【００２８】
更に好ましくは、前記吸着剤は、一括して添加される。tert−ブタノールと吸着剤との質量比が所定の値に達すると、添加を止め、吸着剤をシステム内で循環させる。
【００２９】
好ましくは、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および固体の吸着剤は、懸濁床の底部の入口から投入される。更に好ましくは、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の投入の線速度は、吸着剤の臨界懸濁速度の１．０５〜２０倍、好ましくは２〜１０倍である。懸濁床内での吸着剤の平均線速度は、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の線速度の１〜９９％、好ましくは５０〜９０％である。
【００３０】
分離機の入口では、速度を適切な範囲に制御する必要がある。速度が遅すぎると、遠心分離の効果が低く、速度が速すぎると、吸着剤が衝突して破砕するリスクが高くなる。好ましくは、ステップ（１）において、ＤＩＢ豊富な原料液と共に、ＴＢＡ吸着済みの吸着剤を懸濁床の出口から第１分離機に進入させる平均線速度は、１〜５０ｍ／ｓ、好ましくは３〜３０ｍ／ｓである。
【００３１】
好ましくは、ステップ（２）において、前記第２分離機の入口におけるガス速度が、０．５〜５０ｍ／ｓ、好ましくは２〜１０ｍ／ｓであり、処理温度が、２５〜６０℃、好ましくは３０〜５０℃である。
【００３２】
好ましくは、前記第１エゼクターは脱着用ガスによって駆動される。前記脱着用ガスは、不燃性かつ非助燃性のガスであり、例えば、窒素ガス、二酸化炭素、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうちの１つ以上であり、好ましくは窒素ガスおよび／または二酸化炭素である。前記第１エゼクターにおいて、脱着用ガスの温度は、２５〜６０℃、好ましくは３０〜５０℃である。温度が高すぎると、tert−ブタノールが吸着剤の表面にて反応する虞がある。
【００３３】
前記第２エゼクターは、液体によって駆動される。当該駆動液体は、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液である。第２エゼクターの絞り管付近において、駆動液体の速度が最も大きく、０．５〜５０ｍ／ｓ、好ましくは２〜１０ｍ／ｓである。
【００３４】
図１および２に示すように、更に本発明は、tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離するシステムであって、
第２エゼクター７を介して、材料投入管と、ＤＩＢ−ＴＢＡ共沸物の供給管路とが連結されていると共に、出口が第１分離機２の入口と連結されている、懸濁床１と、
懸濁床１と連結されている入口と、ＤＩＢ豊富な原料液を排出するための上出口と、第１エゼクター４を介して第２分離機５と連結されている下出口と、を備える第１分離機２と、
第１エゼクター４を介して第１分離機２と連結されている入口と、ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを排出するための上出口と、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を排出するための下出口とを備えている第２分離機５と、を備えているシステムを提供する。
【００３５】
好ましくは、前記第２分離機５の下出口は、第２エゼクター７を介して懸濁床１の材料投入管と連結されている。
【００３６】
好ましくは、前記第１分離機２の上出口は、管路を介して第１蒸留塔８と連結されている。前記第１蒸留塔８は、上出口がＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の排出に用いられ、下出口が高純度のＤＩＢの排出に用いられる。更に好ましくは、前記第１蒸留塔８の上出口は、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の供給管路と連結されている。
【００３７】
好ましくは、前記第２分離機５の上出口は、管路を介して凝縮器９と連結されている。あるいは、好ましくは、前記第２分離機５の上出口は、管路を介して凝縮器９と連結されていると共に、凝縮器９の材料出口は、第２蒸留塔１０の入口と連結されている。前記第２蒸留塔は、上出口がＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の排出に用いられ、下出口が高純度のＴＢＡの排出に用いられる。更に好ましくは、前記第２蒸留塔の上出口は、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の供給管路と連結されている。
【００３８】
好ましくは、前記第１分離機の下部は、上の収容タンク３−１と下の収容タンク３−２とからなる第１分離機収容タンク３（第１収容タンクと略称する）であり、前記第２分離機の下部は、上の収容タンク６−１と下の収容タンク６−２とからなる第２分離機収容タンク６（第２収容タンクと略称する）である。
【００３９】
好ましくは、本発明に係る方法およびシステムにおいて、前記懸濁床は、任意の通常規格の懸濁床であってもよく、懸濁床の高さ−直径比は、１０００：１〜１：１、好ましくは１００：１〜１０：１であり、処理圧力は、大気圧であり、処理温度は、２５℃とＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の沸点との間の温度（２５〜７７℃）である。
【００４０】
前記懸濁床の底部の入口は、直径が一定である直管、漸縮管、または、それらの組み合わせであり、好ましくはテーパー角が次第に小さくなる漸縮管である。テーパー角は、０〜６０°、好ましくは０〜３０°の範囲である。漸縮管内の通路は、最小断面積が最大断面積の２０〜８０％、好ましくは３０〜５０％である。懸濁床の底部の入口として漸縮管を選択することにより、懸濁床の底部にてジェット流を形成し、懸濁床の底部にて乱流を増強させることができるため、底部での吸着剤の沈積を回避できると共に、液体−固体間における物質移動を促進することができる。
【００４１】
前記懸濁床の出口は、吸着剤が当該出口を流れる際に、通路の急激な縮小および流速の増加によって直角部分に直接に衝突して破砕することを避けるよう、周角またはテーパー角となっている。好ましくは、前記懸濁床の出口および第１分離機の入口は、直径が一定である直管、漸縮管、またはそれらの組み合わせによって互いに連結され、好ましくは漸縮管によって互いに連結され、更に好ましくは、テーパー角が次第に小さくなる漸縮管によって互いに連結されている。テーパー角の最大値は６０°以下であり、テーパー角の最小値は５°以上であり、好ましくは１０〜３０°である。また、漸縮管は、最小断面積が最大断面積の２０〜８０％、好ましくは３０〜５０％である。懸濁床の出口と第１分離機の入口との間に漸縮管を設けることによって、第１分離機の入口付近における原料の初期速度が増し、遠心分離の効果が向上する。
【００４２】
本発明に係る方法およびシステムにおいて、前記第１分離機および第２分離機は、遠心分離機であることが好ましい。
【００４３】
前記第１分離機は、上段の直線筒状部と、中段の円錐状部と、下段の第１収容タンクとから構成される。直線筒状部の高さ−直径比は、１：１〜１０：１、好ましくは２：１〜４：１である。円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°である。当該円錐状部の底部は、第１収容タンクと連結されている。第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクである。上下に直列した２つの収容タンクは、互いに同じであっても、異なっていてもよく、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成される。下段の円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°である。上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。第１分離機の円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクと第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、第１分離機の直線筒状部の直径の１／８〜１／４、好ましくは１／５〜１／４である。この３つの通路の直径は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。
【００４４】
第１収容タンクにおける下の収容タンクの頂部には、大気圧ガスに連結された均圧管路が設けられている。前記大気圧ガスの種類は、脱着用ガスと同様である。均圧管路は、下の収容タンクと通気するように連結されている。第１エゼクターの負圧入口において負圧が発生すると、均圧ガスが第１収容タンクにおける下の収容タンク内に吸入され、下へ向かう気流が形成される。そして、脱着用ガスが、ＴＢＡ吸着済みの吸着剤を巻き込みながら第１エゼクター内に進入し、更に第２分離機にまで運ばれる。
【００４５】
前記第２分離機は、上段の直線筒状部と、中段の円錐状部と、下段の第２収容タンクとから構成される。直線筒状部の高さ−直径比は、１：１〜１０：１、好ましくは２：１〜４：１である。円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°である。当該円錐の底部は第２収容タンクと連結されている。第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクである。上下に直列した２つの収容タンクは、互いに同じであっても、異なっていてもよく、それぞれ独立して上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成される。また、上下の収容タンクの下部は共に逆円錐体となっており、該錐体のテーパー角は３〜３０°、好ましくは５〜１５°である。上下２つの収容タンクの間は、断続的に開閉する遮断弁となっている。当該円錐の底部と上収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下収容タンクとエゼクターとの間の接続口の直径は、直線筒状部の１／８〜１／４、好ましくは１／４〜１／５である。この３つの通路の直径は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。第２分離機は、その内壁上に下渦巻き型そらせ板が設けられている点で、第１分離機と異なる。そらせ板は、第１エゼクターの出口と第２分離機との連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、円錐状部の底部から第２分離機高さ（第２遠心分離機の頂部から円錐状部の底部までの高さに基づく）の１／３〜２／３離れた箇所まで延伸している。そらせ板を用いることにより、第２遠心分離機内での固体吸着剤の滞留時間を延ばすと共に、駆動ガスと固体（吸着剤）との相対速度を増加させることができ、ＴＢＡを脱着する効率が向上する。
【００４６】
第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部にも、大気圧ガスに連結した均圧管路が設けられている。前記ガスの種類は、脱着用ガスと同様である。均圧管路は、下の収容タンクと通気するように連結されている。第２エゼクターの負圧入口において負圧が発生すると、均圧ガスが第２収容タンクにおける下の収容タンク内に吸入され、下へ向かう気流が形成される。この気流は、吸着剤を巻き込みながら第２エゼクター内に進入し、更に懸濁床の入口にまで運ばれる。吸着剤は、第２エゼクターへの進入時に少量のガスを伴って懸濁床の入口に進入するため、懸濁床の入口から入った当該少量のガスが、懸濁床の頂部において液体相および固体相の流れに付随して第１分離機に進入する。そして、進入した少量のガスは、液体中に小さな気泡を形成するため、液体と固体との巨視的密度差が大きくなり、第１分離機による分離の効果が向上する。
【００４７】
図３に示すように、本発明に係る方法およびシステムにおいて、前記第１エゼクターは、駆動ガス入口３１と、漸縮管３２と、絞り管３３と、負圧吸気チャンバースリーブ３４と、第１収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている負圧入口３５と、混合用管３６と、拡散管３７と、エゼクター出口３８とを備えている。第１エゼクターの駆動ガス入口の直径がエゼクター中央の絞り管（すなわち、直径が最も小さい箇所）の直径よりも大きいため、駆動ガスは、絞り管付近における速度が入口付近における速度よりも大きい。ベルヌーイの微分方程式によれば、同一流路中において、速度が高いほど、圧力が低くなる。つまり、或る箇所での駆動ガスの速度が十分に大きいと、当該箇所にて負圧が発生する。したがって、頂部の入口（負圧入口）にて、吸引効果を得ることができる。
【００４８】
好ましくは、前記第１エゼクターは、水平に実装される。前記第１エゼクターの出口から第２分離機までの間には、第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、水平の直管、下へ傾斜する直管、または、下へ旋回するスパイラル管が設けられており、好ましくは下へ旋回するスパイラル管が設けられている。スパイラル管内では、遠心力の作用によって、吸着剤が管壁に対して押圧され、管壁との摩擦によって、吸着剤の運動速度と気相の速度との差が増大するため、吸着剤中のＴＢＡの脱着に好適である。
【００４９】
前記第２エゼクターは、駆動液入口と、漸縮管と、絞り管と、負圧吸気チャンバースリーブと、第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結された負圧入口と、混合用管と、拡散管と、エゼクター出口とを含んでいる。第２エゼクターは、水平に実装されているか、下向きに縦に実装されている。好ましくは下向きに縦に実装されている。当該構成であれば、駆動液体および吸着剤の運動方向が重力方向に向かって一致し、より多くのエネルギーを節約できる。
【００５０】
本発明に係る方法およびシステムにおいて、第１エゼクターおよび第２エゼクターの内部構造は同様の構造であり、サイズは同じであっても、異なっていてもよい。前記エゼクターとしては、ガスまたは液体の加速によって負圧を生み出し、材料の吸引および運搬を果たすことが可能な通常規格の様々なエゼクターが挙げられるが、これらに限定されない。
【００５１】
通常、本発明で用いられる第１エゼクターおよび第２エゼクターでは、負圧吸気チャンバースリーブの直径Ｄ１は、混合用管の直径Ｄ４の１〜１０倍、好ましくは２〜４倍である。また、駆動ガス入口／駆動液入口の直径Ｄ２は、混合用管の直径Ｄ４の０．５〜４倍、好ましくは１〜２倍である。絞り管の直径Ｄ３は、駆動ガス入口／駆動液入口の直径Ｄ２の１／８〜１／２、好ましくは１／４〜１／３である。絞り管の直管部分の長さＬ１は、当該直管部分の直径Ｄ３の０．２〜２倍、好ましくは０．５〜１倍である。絞り管の絞り口の１／２テーパー角Ａ１は、５〜３０°、好ましくは１０〜２０°である。絞り管の出口と混合用管の入口との距離Ｌ２は、混合用管の直径Ｄ４の０．５〜４倍、好ましくは１〜２倍である。混合用管の長さＬ３は、Ｄ４の０．５〜１０倍、好ましくは２〜６倍である。拡散管は、入口の直径が小さく出口の直径が大きい錐体となっており、当該錐体の１／２テーパー角Ａ３は、３〜１５°、好ましくは６〜８°である。拡散管の長さＬ４は、Ｄ４の５〜３０倍、好ましくは１０〜１５倍である。粒子が壁面に正面衝突して破碎することを回避するために、混合用管と吸気チャンバー負圧入口との間の連結は、同様のテーパー角を有する構造を採用し、当該構造の１／２テーパー角の角度Ａ２は、１５〜７５°、好ましくは３０〜６０°である。
【００５２】
本明細書に記載の第１エゼクターおよび第２エゼクターの材質としては、金属、炭素繊維、ガラス繊維、エンジニアリングプラスチック、または、金属、炭素繊維およびガラス繊維のうち１つ以上を補強構造としたエンジニアリングプラスチックの複合材料である。吸着剤粒子の摩耗を低減させる点から、エンジニアリングプラスチック、または、金属、炭素繊維およびガラス繊維の１つ以上を補強構造としたエンジニアリングプラスチックの複合材料が好ましい。
【００５３】
当業者が理解しているように、以上に開示されている好ましい技術的構成と、その他の技術的構成とを組み合わせ、完全なる好ましい幾つかの分離方法または分離システムを得ることができる。当該好ましい分離方法または分離システムも、本明細書中に明確に開示されていると認識されるべきであり、全ての好ましい技術的構成を逐一に羅列する必要はない。上述した内容に基づき、当業者は、好ましい技術的構成を有する分離方法または分離システムの実現手段を見出し、相応の技術的効果を得ることが完全に可能である。
【００５４】
以下の実施例にて、本発明の内容を更に詳しく説明する。しかしながら、本発明は、列挙された実施例に限定されず、本発明の特許請求の範囲内の他のいかなる公知的改変も含む、と理解されるべきである。
【００５５】
＜実施例１＞
第２エゼクターを用いて、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物（イソブチレン低重合装置の共沸物分離塔の頂部から取得）および吸着剤を懸濁床に導入して吸着処理を行い、処理された産物（ＴＢＡ吸着済みの吸着剤、および、極少量のＴＢＡを含有するＤＩＢ豊富な原料液）を懸濁床の出口から第１遠心分離機に進入させて分離を行った。極少量のＴＢＡを含有するＤＩＢ豊富な原料液を第１遠心分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡを選択的に吸着した吸着剤を第１遠心分離機の下出口から排出させた。第１遠心分離機の上出口から直接にＤＩＢを得るか、蒸留によって少量のＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を分離および除去して高純度のＤＩＢを得た。分離されたＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を、懸濁床に戻すように循環させ、再度の分離に供した。第１収容タンクの下出口は、第１エゼクターと連結されている。第１エゼクターを用いて、ＴＢＡ吸着済みの吸着剤および脱着用ガスを、第２遠心分離機に進入させた。そして、ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを第２遠心分離機の上出口から排出させ、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を第２分離機の下出口から排出させた。第２遠心分離機の上出口から得たＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを凝縮して直接にＴＢＡを得るか、更に蒸留により凝縮後のＴＢＡからＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を分離および除去して高純度のＴＢＡを得た。ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を、懸濁床に戻すように循環させ、再度の分離に供した。第２収容タンクの下出口は、液体で駆動される第２エゼクターの入口と連結されている。脱着後の吸着剤およびＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の両方を、第２エゼクターを用いて懸濁床に戻すように循環させ、再度の分離に供した。
【００５６】
用いた吸着剤は、スルホン酸基が担持されたポリスチレン樹脂である。スルホン酸基の担持量は、５．５ｍｍｏｌ／ｇであった。吸着剤は、真円度が０．００１、平均粒径が０．１ｍｍであった。また、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子は、５％未満であり、粒度が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子は、５％未満であった。吸着剤は、孔径が１０ｎｍ、比表面積が１００ｍ２／ｇ、真密度が０．７ｇ／ｍｌであった。
【００５７】
投入されるＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のＴＢＡと吸着剤との質量比を１：１とし、懸濁床内での共沸物の線速度を吸着剤の臨界懸濁速度の２０倍とした。懸濁床の高さ−直径比を１０００：１、大気圧下、処理温度を２５℃として処理した。
【００５８】
懸濁床の出口と第１分離機との間は、直径が一定である直管となっている。第１遠心分離機の入口付近の平均線速度を５０ｍ／ｓとした。懸濁床の出口と直径が一定である直管との間の連結部分は６０°のテーパー管となっている。第１遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が１：１であり、円錐状部のテーパー角が３０°である。当該円錐状部の底部は、第１収容タンクと連結されている。第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、下段の円錐状部のテーパー角は３０°である。上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。第１遠心分離機の円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクと第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に第１遠心分離機の直線筒状部の直径の１／８である。
【００５９】
第２遠心分離機において、入口付近のガス速度を５０ｍ／ｓとし、処理温度を２５℃とした。第２遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が１：１であり、円錐状部のテーパー角が３０°である。当該円錐状部の底部は、第２収容タンクと連結されている。第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と、錐体テーパー角が３０°である下段の円錐状部とから構成されている。上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。当該円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクとエゼクターとの間の接続口の直径は、直線筒状部の１／８である。第２遠心分離機の内壁上における下渦巻き型そらせ板は、第１エゼクターの出口と第２遠心分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、円錐状部の底部から第２遠心分離機の高さ（第２遠心分離機の頂部から円錐状部の底部までの高さに基づく）の２／３離れた箇所にまで延伸している。
【００６０】
第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、水平に実装されている。第１エゼクターの出口から第２遠心分離機までの間は、第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の水平の直管（図２参照）となっている。第２エゼクターは、駆動液体としてのＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、負圧入口が第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている。第２エゼクターは、水平に実装されている。第２エゼクターの絞り管付近の駆動液体速度を５０ｍ／ｓとした。
【００６１】
脱着用ガスを、ヘリウムガスとした。第１および第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部の均圧管路は、共に大気圧のヘリウムガスに連結している。
【００６２】
第１遠心分離機の出口から得たＤＩＢの純度は、９０ｗｔ％であった。このＤＩＢについて、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＤＩＢを得た。第２遠心分離機の上出口からの流れを凝縮して得た液体中のＴＢＡ含量は、８１ｗｔ％であった。この液体について、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＴＢＡを得た。
【００６３】
＜実施例２＞
操作手順は実施例１と同様であり、用いた工程の手順は、図２に示されている。用いた吸着剤は、スルホン酸基が担持されたポリスチレン樹脂である。ポリスチレン樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体と金属繊維粒子とを複合化した共重合体である。スルホン酸基の担持量は、３．０ｍｍｏｌ／ｇであった。吸着剤は、真円度が０．１、平均粒径が０．５ｍｍであった。また、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子は、４％未満であり、粒度が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子は、４％未満であった。吸着剤は、孔径が５００ｎｍ、比表面積が５ｍ２／ｇ、真密度が１．５ｇ／ｍｌであった。
【００６４】
投入されるＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のＴＢＡと吸着剤との質量比を１：１０とし、懸濁床内での共沸物の線速度を吸着剤の臨界懸濁速度の１．０５倍とした。懸濁床の高さ−直径比を１：１、大気圧下、処理温度を５０℃として処理した。
【００６５】
懸濁床の出口と第１分離機との間は、テーパー角が６０°から５°にまで徐々に減少する漸縮管となっている。該漸縮管は、最小断面積が最大断面積の２０％である。第１分離機の入口付近の平均線速度を１ｍ／ｓとした。懸濁床の出口と漸縮管との間の連結部分は、周角となっており、周角の半径は、漸縮管の最大直径の２倍である。第１分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が１０：１であり、円錐状部のテーパー角が３°である。当該円錐状部の底部は、第１収容タンクと連結されている。第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、下段の円錐状部のテーパー角が３°である。上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。第１分離機の円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクと第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、第１分離機の直線筒状部の直径の１／４である。
【００６６】
第２遠心分離機において、入口付近のガス速度を０．５ｍ／ｓとし、処理温度を５０℃とした。第２遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が１０：１であり、円錐状部のテーパー角が３°である。当該円錐状部の底部は、第２収容タンクと連結されている。第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と、錐体テーパー角が３°である下段の円錐状部とから構成されている。上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。当該円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクとエゼクターとの間の接続口の直径は、直線筒状部の１／４である。第２遠心分離機の内壁上における下渦巻き型そらせ板は、第１エゼクターの出口と第２遠心分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、円錐状部の底部から第２遠心分離機の高さ（第２遠心分離機の頂部から円錐状部の底部までの高さに基づく）の１／３離れた箇所にまで延伸している。
【００６７】
第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、水平に実装されている。第１エゼクターの出口から第２遠心分離機までの間は、第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、下へ傾斜する直管となっている。第２エゼクターは、駆動液体としてのＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、負圧入口が第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている。第２エゼクターは、下向きに縦に実装されている。第２エゼクターの絞り管付近の駆動液体速度を０．５ｍ／ｓとした。
【００６８】
脱着用ガスを、二酸化炭素とした。第１および第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部の均圧管路は、共に大気圧の二酸化炭素に連結している。
【００６９】
第１遠心分離機の出口から得たＤＩＢの純度は、９９ｗｔ％であり、蒸留にて精製する必要がなかった。第２遠心分離機の上出口からの流れを凝縮して得た液体中のＴＢＡ含量は、８９ｗｔ％であった。この液体について、塔の理論プレート数２０、回流比１、かつ９枚目の理論プレートを原料の投入位置とした大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＴＢＡを得た。
【００７０】
＜実施例３＞
操作手順は実施例１と同様である。用いた吸着剤は、スルホン酸基が担持されたポリスチレン樹脂である。ポリスチレン樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体とガラス繊維粒子とを複合化した共重合体である。スルホン酸基の担持量は、４．０ｍｍｏｌ／ｇであった。吸着剤は、真円度が０．０８、平均粒径が０．８ｍｍであった。また、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子は、３％未満であり、粒度が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子は、３％未満であった。吸着剤は、孔径が３００ｎｍ、比表面積が２０ｍ２／ｇ、真密度が１．２ｇ／ｍｌであった。
【００７１】
投入されるＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のＴＢＡと吸着剤との質量比を１：５とし、懸濁床内での共沸物の線速度を吸着剤の臨界懸濁速度の２倍とした。懸濁床の高さ−直径比を１０：１、大気圧下、処理温度を３０℃として処理した。
【００７２】
懸濁床の出口と第１分離機との間は、テーパー角が５０°から５°にまで徐々に減少する漸縮管となっている。該漸縮管は、最小断面積が最大断面積の３０％である。第１遠心分離機の入口付近の平均線速度を３ｍ／ｓとした。懸濁床の出口と漸縮管との間の連結部分は、周角となっており、周角の半径は、漸縮管の最大直径の２倍である。第１遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が４：１であり、円錐状部のテーパー角が５°である。当該円錐状部の底部は、第１収容タンクと連結されている。第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、下段の円錐状部のテーパー角が５°である。上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。第１遠心分離機の円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクと第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、第１遠心分離機の直線筒状部の直径の１／５である。
【００７３】
第２遠心分離機において、入口付近のガス速度を２ｍ／ｓとし、処理温度を３０℃とした。第２遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が４：１であり、円錐状部のテーパー角が５°である。当該円錐状部の底部は、第２収容タンクと連結されている。第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と、錐体テーパー角が５°である下段の円錐状部とから構成されている。上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。当該円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクとエゼクターとの間の接続口の直径は、直線筒状部の１／５である。第２遠心分離機の内壁上における下渦巻き型そらせ板は、第１エゼクターの出口と第２遠心分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、円錐状部の底部から第２遠心分離機の高さ（第２遠心分離機の頂部から円錐状部の底部までの高さに基づく）の１／３離れた箇所にまで延伸している。
【００７４】
第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、水平に実装されている。第１エゼクターの出口から第２遠心分離機までの間は、第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、下へ旋回するスパイラル管となっている。第２エゼクターは、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、負圧入口が第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている。第２エゼクターは、下向きに縦に実装されている。第２エゼクターの絞り管付近の駆動液体の速度を２ｍ／ｓとした。脱着用ガスをアルゴンガスとした。第１および第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部の均圧管路は、共に、大気圧のアルゴンガスに連結している。
【００７５】
第１遠心分離機の出口から得たＤＩＢの純度は、９７ｗｔ％であった。このＤＩＢについて、塔の理論プレート数２０、回流比０．５の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＤＩＢを得た。第２遠心分離機の上出口からの流れを凝縮して得た液体中のＴＢＡ含量は、８５ｗｔ％であった。この液体について、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＴＢＡを得た。
【００７６】
＜実施例４＞
操作手順は実施例１と同様である。用いた吸着剤は、スルホン酸基が担持されたポリスチレン樹脂である。ポリスチレン樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体とセルロースとを複合化した共重合体である。スルホン酸基の担持量は、５．０ｍｍｏｌ／ｇであった。吸着剤は、真円度が０．０５、平均粒径が１ｍｍであった。また、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子は、１％未満であり、粒度が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子は、１％未満であった。吸着剤は、孔径が２００ｎｍ、比表面積が８０ｍ２／ｇ、真密度が０．８ｇ／ｍｌであった。
【００７７】
投入されるＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のＴＢＡと吸着剤との質量比を１：２とし、懸濁床内での共沸物の線速度を吸着剤の臨界懸濁速度の５倍とした。懸濁床の高さ−直径比を４０：１、大気圧下、処理温度を４０℃として処理した。
【００７８】
懸濁床の出口と第１分離機との間は、テーパー角が３０°から１０°にまで徐々に減少する漸縮管となっている。該漸縮管は、最小断面積が最大断面積の４０％である。第１遠心分離機の入口付近の平均線速度を１０ｍ／ｓとした。懸濁床の出口と漸縮管との間の連結部分は周角となっており、周角の半径は、漸縮管の最大直径の２倍である。第１遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が３：１であり、円錐状部のテーパー角が１０°である。当該円錐状部の底部は、第１収容タンクと連結されている。第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、下段の円錐状部のテーパー角が１０°である。上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。第１遠心分離機の円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクと第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、第１遠心分離機の直線筒状部の直径の１／５である。
【００７９】
第２遠心分離機において、入口付近のガス速度を６ｍ／ｓとし、処理温度を４０℃とした。第２遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が３：１であり、円錐状部のテーパー角が１０°である。当該円錐状部の底部は、第２収容タンクと連結されている。第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と、錐体テーパー角が１０°である下段の円錐状部とから構成されている。上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。当該円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクとエゼクターとの間の接続口の直径は、直線筒状部の１／５である。第２遠心分離機の内壁上における下渦巻き型そらせ板は、第１エゼクターの出口と第２遠心分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、円錐状部の底部から第２遠心分離機の高さ（第２遠心分離機の頂部から円錐状部の底部までの高さに基づく）の１／２離れた箇所にまで延伸している。
【００８０】
第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、水平に実装されている。第１エゼクターの出口から第２遠心分離機までの間は、第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、下へ旋回するスパイラル管となっている。第２エゼクターは、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、負圧入口が第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている。第２エゼクターは、下向きに縦に実装されている。第２エゼクターの絞り管付近の駆動液体速度を６ｍ／ｓとした。脱着用ガスは、窒素ガスとした。第１および第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部の均圧管路は、共に大気圧の窒素ガスに連結している。
【００８１】
第１遠心分離機の出口から得たＤＩＢの純度は、９４ｗｔ％であった。このＤＩＢについて、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９％のＤＩＢを得た。第２遠心分離機の上出口からの流れを凝縮して得た液体中のＴＢＡ含量は、８３ｗｔ％であった。この液体について、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＴＢＡを得た。
【００８２】
＜実施例５＞
操作手順は実施例１と同様である。用いた吸着剤は、ニトロ基が担持されたポリスチレン樹脂である。ポリスチレン樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体とセルロースとを複合化した共重合体である。ニトロ基の担持量は、１．０ｍｍｏｌ／ｇであった。吸着剤は、真円度が０．０５、平均粒径が１．５ｍｍであった。また、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子は、１％未満であり、粒度が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子は、１％未満であった。吸着剤は、孔径が１００ｎｍ、比表面積が５０ｍ２／ｇであり、真密度が１ｇ／ｍｌであった。
【００８３】
投入されるＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のＴＢＡと吸着剤との質量比を１：２０とし、懸濁床内での共沸物の線速度を吸着剤の臨界懸濁速度の８倍とした。懸濁床の高さ−直径比を６０：１、大気圧下、処理温度を３０℃として処理した。
【００８４】
懸濁床の出口と第１分離機との間は、テーパー角が３０°から１０°にまで徐々に減少する漸縮管となっている。該漸縮管は、最小断面積が最大断面積の５０％である。第１遠心分離機の入口付近の平均線速度を２０ｍ／ｓとした。懸濁床の出口と漸縮管との間の連結部分は、周角となっており、周角の半径は、漸縮管の最大直径の２倍である。第１遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が３：１であり、円錐状部のテーパー角が１０°である。当該円錐状部の底部は、第１収容タンクと連結されている。第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、下段の円錐状部のテーパー角が１０°である。上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。第１遠心分離機の円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクと第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、第１遠心分離機の直線筒状部の直径の１／５である。
【００８５】
第２遠心分離機において、入口付近のガス速度を８ｍ／ｓとし、処理温度を３０℃とした。第２遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が３：１であり、円錐状部のテーパー角が１０°である。当該円錐状部の底部は、第２収容タンクと連結されている。第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と、錐体テーパー角が１０°である下段の円錐状部とから構成されている。上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。当該円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクとエゼクターとの間の接続口の直径は、直線筒状部の１／５である。第２遠心分離機の内壁上における下渦巻き型そらせ板は、第１エゼクターの出口と第２遠心分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、円錐状部の底部から第２遠心分離機高さ（第２遠心分離機の頂部から円錐状部の底部までの高さに基づく）の１／２離れた箇所にまで延伸している。
【００８６】
第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、水平に実装されている。第１エゼクターの出口から第２遠心分離機までの間は、第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、下へ旋回するスパイラル管となっている。第２エゼクターは、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、負圧入口が第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている。第２エゼクターは、下向きに縦に実装されている。第２エゼクターの絞り管付近の駆動液体速度を８ｍ／ｓとした。脱着用ガスを窒素ガスとした。第１および第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部の均圧管路は、共に、大気圧の窒素ガスに連結している。
【００８７】
第１遠心分離機の出口から得たＤＩＢの純度は、９７ｗｔ％であった。このＤＩＢについて、塔の理論プレート数２０、回流比０．５の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＤＩＢを得た。第２遠心分離機の上出口からの流れを凝縮して得た液体中のＴＢＡ含量は、８ｗｔ％であった。この液体について、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９％のＴＢＡを得た。
【００８８】
＜実施例６＞
操作手順は実施例１と同様であり、用いた工程の手順は、図１に示されている。用いた吸着剤は、アミノ基が担持されたポリスチレン樹脂である。ポリスチレン樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体とセルロースとを複合化した共重合体である。アミノ基の担持量は、１０ｍｍｏｌ／ｇであった。吸着剤は、真円度が０．０５、平均粒径が５ｍｍであった。また、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子は、１％未満であり、粒度が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子は、１％未満であった。吸着剤は、孔径が２００ｎｍ、比表面積が５０ｍ２／ｇ、真密度が１．１ｇ／ｍｌであった。
【００８９】
投入されるＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のＴＢＡと吸着剤と質量比を１：０．５とし、懸濁床内での共沸物の線速度を吸着剤の臨界懸濁速度の１０倍とした。懸濁床の高さ−直径比を１００：１、大気圧下、処理温度を６０℃として処理した。
【００９０】
懸濁床の出口と第１分離機との間は、テーパー角が２５°から１５°にまで徐々に減少する漸縮管となっている。該漸縮管は、最小断面積が最大断面積の８０％である。第１遠心分離機の入口付近の平均線速度を３０ｍ／ｓとした。懸濁床の出口と漸縮管との間の連結部分は、周角となっており、周角の半径は、漸縮管の最大直径の２倍である。第１遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が２：１であり、円錐状部のテーパー角が１５°である。当該円錐状部の底部は、第１収容タンクと連結されている。第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、下段の円錐状部のテーパー角が１５°である。上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。第１遠心分離機の円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクと第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、第１遠心分離機の直線筒状部の直径の１／５である。
【００９１】
第２遠心分離機において、入口付近のガス速度を１０ｍ／ｓとし、処理温度を６０℃とした。第２遠心分離機は、直線筒状部の高さ−直径比が２：１であり、円錐状部のテーパー角が１５°である。当該円錐状部の底部は、第２収容タンクと連結されている。第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、各収容タンクは、それぞれ独立して、上段の直線筒状部と、錐体テーパー角が１５°である下段の円錐状部とから構成されている。上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられている。当該円錐状部の底部と上の収容タンクとの間の通路の直径、上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、下の収容タンクとエゼクターとの間の接続口の直径は、直線筒状部の１／５である。第２遠心分離機の内壁上における下渦巻き型そらせ板は、第１エゼクターの出口と第２遠心分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、円錐状部の底部から第２遠心分離機の高さ（第２遠心分離機の頂部から円錐状部の底部までの高さに基づく）の１／２離れた箇所にまで延伸している。
【００９２】
第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、水平に実装されている。第１エゼクターの出口から第２遠心分離機までの間は、第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、下へ旋回するスパイラル管となっている。第２エゼクターは、ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、負圧入口が第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている。第２エゼクターは、水平に実装されている。第２エゼクターの絞り管付近の駆動液体速度を１０ｍ／ｓとした。脱着用ガスを窒素ガスとした。第１および第２収容タンクにおける下収容タンクの頂部の均圧管路は、共に、大気圧の窒素ガスに連結している。
【００９３】
第１遠心分離機の出口から得たＤＩＢの純度は、８８ｗｔ％であった。このＤＩＢについて、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＤＩＢを得た。第２遠心分離機の上出口からの流れを凝縮して得た液体中のＴＢＡ含量は、８０ｗｔ％であった。この液体について、塔の理論プレート数２０、回流比１の大気圧蒸留塔の中で分離を行うことによって、塔の頂部からＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を得ると共に、塔の底部から純度９９ｗｔ％のＴＢＡを得た。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】第２エゼクターが水平に実装されている分離システムおよび工程の流れを示す模式図である。
【図２】第２エゼクターが縦に実装されている分離システムおよび工程の流れを示す模式図である。
【図３】エゼクターの模式図である。
【図１】
2019518025.tif 000003
【図２】
2019518025.tif 000004
【図３】
2019518025.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月30日(2018.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離する方法であって、
第２エゼクターを用いてＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および吸着剤を懸濁床に導入して吸着処理を行い、処理された産物を前記懸濁床の出口から第１分離機に進入させて分離を行い、得られたＤＩＢ豊富な原料液を前記第１分離機の上出口から排出させると共に、ＴＢＡ吸着済みの前記吸着剤を前記第１分離機の下出口から排出させるステップ（１）であって、好ましくは、前記ＤＩＢ豊富な原料液から少量のＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を蒸留によって分離して高純度のＤＩＢを得、更に好ましくは、蒸留で分離された前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を前記懸濁床に戻すように循環させ、好ましくは、大気圧下、前記共沸物の組成は質量比としてＴＢＡ：ＤＩＢ＝６２：３８である、ステップ（１）と、
第１エゼクターを用いて前記ＴＢＡ吸着済みの吸着剤および脱着用ガスを第２分離機に導入して分離を行い、得られたＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを前記第２分離機の上出口から排出させると共に、前記ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を前記第２分離機の下出口から排出させるステップ（２）であって、好ましくは、前記ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを凝縮して直接にＴＢＡを得、更に好ましくは、凝縮で得られた前記ＴＢＡからＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を再度の蒸留によって除去して高純度のＴＢＡを得、更に好ましくは、蒸留で分離されたＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物を懸濁床に戻すように循環させる、ステップ（２）と、を含む方法。
【請求項２】
前記第２エゼクターを用い、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を前記懸濁床に戻すように循環させるステップ（３）を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸着剤は、強極性基が担持されたポリスチレン樹脂であり、
好ましくは、前記ポリスチレン樹脂は、スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体、および／または、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体と短繊維とを複合化した共重合体であり、前記短繊維は、金属繊維粒子、ガラス繊維粒子およびセルロース粒子のうちの１つ以上を非限定的に含み、
好ましくは、前記強極性基は、スルホン酸基、ニトロ基、アミノ基およびカルボキシル基のうちの１つ以上であり、
更に好ましくは、前記強極性基の担持量が０．５〜１０ｍｍｏｌ／ｇ、より好ましくは３〜５．５ｍｍｏｌ／ｇである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記吸着剤は、真円度が０〜０．１、平均粒径が０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍ、および、粒径が均一な、多孔質球状粒子であり、
前記吸着剤の総重量に対し、粒径が平均粒径の０．７倍よりも小さい吸着剤粒子が５％以下であり、粒径が平均粒径の１．３倍よりも大きい吸着剤粒子が５％以下であり、
前記吸着剤の孔径が、１０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜３００ｎｍであり、
前記吸着剤の比表面積が、５〜１００ｍ２／ｇ、好ましくは２０〜８０ｍ２／ｇであり、
前記吸着剤の真密度が、０．８〜１．５ｇ／ｍｌ、好ましくは１〜１．２ｇ／ｍｌである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記短繊維の平均長さが、前記吸着剤の平均粒径の１／１００〜１／２、好ましくは１／２０〜１／５であり、
前記短繊維の平均直径が、前記平均長さの１／１００００〜１／５、好ましくは１／１０００〜１／１０である、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記懸濁床の入口における、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物中のtert−ブタノールの質量と、前記吸着剤の質量との比が、１：０．５〜１：２０、好ましくは１：２〜１：１０であり、
好ましくは、前記吸着剤は一括で添加される、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物および固体の吸着剤が、前記懸濁床の底部の入口から投入され、
好ましくは、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の投入の線速度が、前記吸着剤の臨界懸濁速度の１．０５〜２０倍、好ましくは２〜１０倍であり、
前記懸濁床内での前記吸着剤の平均線速度が、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の線速度の１〜９９％、好ましくは５０〜９０％である、請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（１）において、前記ＴＢＡ吸着済みの吸着剤を前記ＤＩＢ豊富な原料液と共に前記懸濁床の出口から前記第１分離機に進入させる平均線速度が、１〜５０ｍ／ｓ、好ましくは３〜３０ｍ／ｓであり、
前記ステップ（２）において、前記第２分離機の入口におけるガス速度が、０．５〜５０ｍ／ｓ、好ましくは２〜１０ｍ／ｓであり、処理温度が、２５〜６０℃、好ましくは３０〜５０℃である、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１エゼクターは、脱着用ガスによって駆動され、前記脱着用ガスは、窒素ガス、二酸化炭素、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうち１つ以上であり、好ましくは窒素ガスおよび／または二酸化炭素であり、
前記第１エゼクターにおける前記脱着用ガスの温度が、２５〜６０℃、好ましくは３０〜５０℃であり、
前記第２エゼクターは、駆動液体としてのＴＢＡ−ＤＩＢ共沸液によって駆動され、
前記第２エゼクターの絞り管における前記駆動液体の最大速度が、０．５〜５０ｍ／ｓ、好ましくは２〜１０ｍ／ｓである、請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記懸濁床は、処理圧力が大気圧であり、処理温度が２５℃とＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の沸点との間の温度である、請求項１〜９の何れか１項に記載の方法。
【請求項１１】
tert−ブタノールとジイソブチレンとを分離するシステムであって、
第２エゼクターを介して、懸濁床の材料投入管と、ＤＩＢ−ＴＢＡ共沸物の供給管路とが連結されていると共に、懸濁床の出口が第１分離機の入口と連結されている、懸濁床と、
前記懸濁床と連結されている入口と、ＤＩＢ豊富な原料液を排出するための上出口と、第１エゼクターを介して第２分離機と連結されている下出口と、を備える第１分離機と、
前記第１エゼクターを介して前記第１分離機と連結されている入口と、ＴＢＡ豊富な蒸気含有ガスを排出するための上出口と、ＴＢＡ脱着済みの吸着剤を排出するための下出口と、を備える第２分離機と、を備え、
好ましくは、前記第２分離機の前記下出口が、前記第２エゼクターを介して前記懸濁床の前記材料投入管と連結されている、システム。
【請求項１２】
前記第１分離機の前記上出口は、管路を介して第１蒸留塔と連結されており、
前記第１蒸留塔は、上出口がＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の排出に用いられ、下出口が高純度のＤＩＢの排出に用いられ、
好ましくは、前記第１蒸留塔の前記上出口が、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の供給管路と連結されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２分離機の前記上出口が、管路を介して凝縮器と連結されているか、あるいは、前記第２分離機の前記上出口が、管路を介して凝縮器と連結されていると共に、当該凝縮器の材料出口が第２蒸留塔の入口と連結されており、
好ましくは、前記第２蒸留塔は、上出口がＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の排出に用いられ、下出口が高純度のＴＢＡの排出に用いられ、
好ましくは、前記第２蒸留塔の前記上出口が、前記ＴＢＡ−ＤＩＢ共沸物の供給管路と連結されている、請求項１１または１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記懸濁床の高さ−直径比が、１０００：１〜１：１、好ましくは１００：１〜１０：１であり、
好ましくは、前記懸濁床の底部の入口は、直径が一定である直管、漸縮管、またはそれらの組み合わせ、好ましくはテーパー角が次第に小さくなる漸縮管となっており、当該テーパー角は０〜６０°、好ましくは０〜３０°であり、
前記漸縮管の通路は、最小断面積が最大断面積の２０〜８０％、好ましくは３０〜５０％であり、
好ましくは、前記懸濁床の出口は、周角の出口、または、テーパー角の出口となっている、請求項１１〜１３の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記懸濁床の出口と、前記第１分離機の入口とは、直径が一定である直管、漸縮管、またはそれらの組み合わせによって互いに連結されており、好ましくはテーパー角が次第に小さくなる漸縮管によって互いに連結されており、当該テーパー角の最大値は６０°以下であり、当該テーパー角の最小値は５°以上、好ましくは１０〜３０°であり、
好ましくは、前記漸縮管は、最小断面積が最大断面積の２０〜８０％、好ましくは３０〜５０％である、請求項１１〜１４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１分離機、および、前記第２分離機は、遠心分離機である、請求項１１〜１５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１分離機は、上段の直線筒状部と、中段の円錐状部と、下段の第１収容タンクとから構成され、
前記直線筒状部の高さ−直径比は、１：１〜１０：１、好ましくは２：１〜４：１であり、前記円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、前記円錐状部の底部は、前記第１収容タンクと連結されており、
好ましくは、前記第１収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、当該収容タンクは、各々独立して、上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、当該下段の円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、
好ましくは、前記上下の収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられており、
前記第１分離機の前記円錐状部の底部と前記上の収容タンクとの間の通路の直径、前記上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、前記下の収容タンクと前記第１エゼクターとの間の接続口の直径は、共に、前記第１分離機の直線筒状部の直径の１／８〜１／４、好ましくは１／５〜１／４であり、
好ましくは、前記第１収容タンクにおける下の収容タンクの頂部には、大気圧ガスに連結された均圧管路が設けられており、当該均圧管路は、前記下の収容タンクと通気するように連結されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第２分離機は、上段の直線筒状部と、中段の円錐状部と、下段の第２収容タンクとから構成され、
前記直線筒状部の高さ−直径比は、１：１〜１０：１、好ましくは２：１〜４：１であり、前記円錐状部のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、前記円錐状部の底部は、前記第２収容タンクと連結されており、
好ましくは、前記第２収容タンクは、上下に直列した２つの収容タンクであり、当該収容タンクは、上段の直線筒状部と下段の円錐状部とから構成され、前記上下の収容タンクの下部は共に逆円錐体となっており、当該逆円錐体のテーパー角は、３〜３０°、好ましくは５〜１５°であり、
好ましくは、上下２つの収容タンクの間には、断続的に開閉する遮断弁が設けられており、
前記円錐状部の底部と前記上の収容タンクとの間の通路の直径、前記上下の収容タンク間の遮断弁の内径、および、前記下の収容タンクと前記エゼクターとの間の接続口の直径は、前記直線筒状部の１／８〜１／４、好ましくは１／４〜１／５であり、
好ましくは、前記第２分離機の内壁に、下渦巻き型そらせ板が設けられており、
前記下渦巻き型そらせ板は、前記第１エゼクターの出口と前記第２分離機との間の連結箇所から、内壁の接線方向に沿って下へ渦巻きながら、前記円錐状部の底部から前記第２分離機における、当該第２遠心分離機の頂部から円錐の底部までの高さの１／３〜２／３離れた箇所にまで、延伸しており、
好ましくは、前記第２収容タンクにおける下の収容タンクの頂部には、大気圧ガスに連結された均圧管路が設けられており、当該均圧管路は、前記下の収容タンクと通気するように連結されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１エゼクターは、駆動ガス入口と、漸縮管と、絞り管と、負圧吸気チャンバースリーブと、前記第１収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結されている負圧入口と、混合用管と、拡散管と、エゼクター出口とを含み、
好ましくは、前記第１エゼクターは、水平に実装されており、
前記第１エゼクターの出口から前記第２分離機までの間には、前記第１エゼクターの出口の直径と同じ直径の、水平の直管、下へ傾斜する直管、または、下へ旋回するスパイラル管が設けられている、請求項１１〜１８の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第２エゼクターは、駆動液入口と、漸縮管と、絞り管と、負圧吸気チャンバースリーブと、前記第２収容タンクにおける下の収容タンクの出口と連結された負圧入口と、混合用管と、拡散管と、エゼクター出口とを含み、
好ましくは、前記第２エゼクターは、水平に実装されているか、下向きに縦に実装されている、請求項１１〜１９の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１エゼクターおよび前記第２エゼクターにおいて、
前記負圧吸気チャンバースリーブの直径は、前記混合用管の直径の１〜１０倍、好ましくは２〜４倍であり、
前記駆動ガス入口または前記駆動液入口の直径は、前記混合用管の直径の０．５〜４倍、好ましくは１〜２倍であり、
前記絞り管の直径は、前記駆動ガス入口／前記駆動液入口の直径の１／８〜１／２、好ましくは１／４〜１／３であり、
前記絞り管の直管部分の長さは、当該直管部分の直径の０．２〜２倍、好ましくは０．５〜１倍であり、
前記絞り管の絞り口の１／２テーパー角は、５〜３０°、好ましくは１０〜２０°であり、
前記絞り管の出口と前記混合用管の入口との距離は、前記混合用管の直径Ｄ４の０．５〜４倍、好ましくは１〜２倍であり、
前記混合用管の長さは、前記混合用管の直径の０．５〜１０倍、好ましくは２〜６倍であり、
前記拡散管は、入口の直径が小さく出口の直径が大きい錐体となっており、当該錐体の１／２テーパー角は、３〜１５°、好ましくは６〜８°であり、
前記拡散管の長さは、前記混合用管の直径の５〜３０倍、好ましくは１０〜１５倍であり、
前記混合用管と前記吸気チャンバー負圧入口との間の連結は、テーパー角を有する構造となっており、当該構造の１／２テーパー角の角度Ａ２は、１５〜７５°、好ましくは３０〜６０°である、請求項１９〜２０の何れか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１エゼクターおよび／または前記第２エゼクターの材質は、金属、炭素繊維、ガラス繊維、エンジニアリングプラスチック、または、金属、炭素繊維およびガラス繊維のうちの１つ以上を補強構造としたエンジニアリングプラスチックの複合材料である、請求項１１〜２１の何れか１項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2019518025.tif 000006
2019518025.tif 000007
2019518025.tif 000008
2019518025.tif 000009