(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、第一の量の少なくとも１つの不純物を備える粗有機系溶材の流れを提供するステップと、前記粗有機系溶剤中に含まれた少なくとも１つの不純物を吸着材に吸着して不純物の第二の量を備える精製した有機系溶剤を製造するステップとを備える、粗有機系溶剤から高純度の有機系溶剤を製造する方法に関する。
2005516894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗有機系溶剤から高純度の有機系溶剤を製造する方法において、
第一の量の少なくとも１つの不純物を含む粗有機系溶剤の流れを提供するステップと、
前記粗有機系溶剤中に含まれた前記少なくとも１つの不純物を吸着材に吸着させて、前記第一の量以下の、前記少なくとも１つの不純物の第二の量を含む精製した有機系溶剤を製造するステップと、を備える、粗有機系溶剤から高純度の有機系溶剤を製造する方法。
【請求項２】
前記有機系溶剤がＣ１−Ｃ３アルコールである、請求項１の方法。
【請求項３】
前記粗アルコールが、次の吸収量基準、すなわち５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量という基準の１つ以上を満足し得ない、請求項２の方法。
【請求項４】
前記粗アルコールが、次の吸収量基準、すなわち５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量という基準、及び２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準の１つ以上を満足させ得ない、請求項２の方法。
【請求項５】
前記粗アルコールが、次の吸収量基準、すなわち５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約１．０ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．３ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量という基準の１つ以上を満足させ得ない、請求項３の方法。
【請求項６】
前記粗アルコールが、次の吸収率基準、すなわち５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約１．０ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．３ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量という基準の１つ以上、及び２２０ｎｍにて約０．００９０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準を満足させ得ない、請求項４の方法。
【請求項７】
前記粗アルコールが、次の吸収量基準、すなわち、２２０ｎｍにて約０．２ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量及び２５４ｎｍにて約０．２ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準の１つ以上を満足させ得ない、請求項４の方法。
【請求項８】
前記精製したアルコールが、次の基準、すなわち、５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約１．０ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．３ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量という基準に適合する、請求項３の方法。
【請求項９】
前記精製したアルコールが、次の基準、すなわち、２２０ｎｍにて約０．００９０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量及び２５４ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準に適合する、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記精製したアルコールが、次の基準、すなわち、５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量という基準に適合する、請求項５の方法。
【請求項１１】
前記精製したアルコールが、次の基準、すなわち、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準に適合する、請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記アルコールがメタノールである、請求項４の方法。
【請求項１３】
前記吸着材が、約１４００から約１８００ｍ２／ｇの孔表面積を有する活性炭素である、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記活性炭素が、１０００Åの孔まで約１から約１．２ｍｌ／ｇの孔容積を有する、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記吸着材が、約１,１００ｍ２／ｇの孔表面積を有する合成炭素を備える、請求項１２の方法。
【請求項１６】
前記アルコールがイソプロパノールである、請求項３の方法。
【請求項１７】
前記吸着材が、１６ｍｇ／ｃｃ以上のトレース・キャパシティ・ナンバー及び約８５０ｍｇ／ｇ以上のヨウ素価を有する活性炭素を備える、請求項１６の方法。
【請求項１８】
粗有機系溶剤から高純度の有機系溶剤を製造する方法において、
第一の量の少なくとも１つの不純物を備える粗有機系溶剤の流れを提供するステップと、
前記粗有機系溶剤中に含まれた少なくとも１つの不純物を吸着材に吸着させるステップと、
前記吸着ステップの前又は吸着ステップの後の何れかに、前記有機系溶剤を蒸留するステップとを備え、前記吸着ステップ及び前記蒸留ステップが、共に、不純物の第一の量以下である、第二の量の不純物を備える精製した有機系溶剤を製造するようにした、粗有機系溶剤から高純度の有機系溶剤を製造する方法。
【請求項１９】
前記有機系溶剤が、メタノール及びイソプロパノールから成る群から選ばれたアルコールである、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記粗アルコールが、次の吸収量基準、すなわち、５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量という基準の１つ以上を満足させ得ない、請求項１９の方法。
【請求項２１】
前記粗アルコールが、次の吸収量基準、すなわち、５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約１．０ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．３ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量、及び３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０５ＡＵＦＳ以下、２２０ｎｍにて約０．００９０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準の１つ以上を満足させ得ないメタノールである、請求項１９の方法。
【請求項２２】
前記精製したメタノールが、次の基準、すなわち、５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量、及び２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準に適合する、請求項２１の方法。
【請求項２３】
粗メタノールから高純度の有機系溶剤を製造する方法において、
次の吸収量基準、すなわち、５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量、及び２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準の１つ以上を満足させ得ない粗メタノールの流れを提供するステップと、
前記粗メタノール中に含まれた少なくとも１つの不純物を吸着材に吸着して吸着材溶剤製品を形成するステップと、
前記吸着材溶剤製品を貯蔵容器内に貯蔵するステップと、
前記吸着材溶剤製品を蒸留して次の基準、すなわち、５ｃｍセルに対し、２２５ｎｍにて約１．０ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．３ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量、及び３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０５ＡＵＦＳ以下、２２０ｎｍにて約０．００９０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下のテネシー−イーストマン吸収量という基準に適合する精製したメタノールを製造するステップとを備える、粗メタノールから高純度の有機系溶剤を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００１年１０月３１日付けで米国特許商標庁に出願された米国仮特許出願第６０／３３４，８３７号の優先権を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、高純度の有機系溶剤の製造方法に関する。特に、本発明は、吸着技術を使用して高純度の有機系溶剤を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
有機系溶剤を商業的量にて製造する結果、少なくとも多少の量、また、しばしば比較的多量の不純物を含む粗溶剤が製造されることになる。かかる粗溶剤は、特定の用途には受容可能であることが多いが、当該出願者は、有機系溶剤、特に、メタノールの多くの商業的に入手可能な供給源における不純物の量は、その他の用途にて重大な問題を生じさせることを知った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、当該出願人は、これまで、不純物の量が適当に少ないメタノールを製造すべく商業的に入手可能な多岐に亙る粗メタノールから不純物を除去するため蒸留技術を使用することを試みてきた。残念なことに、当該出願人は、蒸留は、多くの理由のため、不純物を除去するのに特に有効な方法ではないことを知った。その１つの理由は、例えば、商業的なメタノールにて見られる多くの不純物は、メタノールの沸点と同様の沸点を有し、このため、蒸留を介して不純物を除去することが特に困難であるからである。
【０００５】
更に、当該出願人は、商業的に入手可能な粗メタノールの極めて大多数は、非常に多量の不純物を含んでおり、このため、従来の蒸留法により不純物の量を許容可能な量まで十分に減少させることは、不可能ではないにしても、極めて困難なことであることを知った。商業的に入手可能な粗メタノールにて見られる不純物の発生原因は、製造箇所における非効率さ及び（又は）製品を取り扱う際、汚染する可能性（例えば、輸送管、バージ、トラック、鉄道貨車、中間の貯蔵タンク等からの相互汚染）があることである。従って、製造箇所及び製品の取り扱い時の効率を向上させることにより、より蒸留に適した粗メタノールを商業的に製造することが可能であろう。しかし、かかる改変は、極めてコスト高であり且つ、制御することが難しいであろう。
【０００６】
このため、当該出願人は、粗溶剤から高純度の溶剤を製造することを許容する本発明の方法を開発した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
当該発明者は、溶剤を吸着材と接触させることにより有機系溶剤から不純物を除去する方法を開発した。当該出願人は、吸着は、単独にて又はその他の分離技術と組み合わさって、多岐に亙る比較的不純な溶剤から、従来技術の方法を使用して実現することが不可能ではないにしてもコスト高で且つ困難であろう不純物の量が比較的少ない有機系溶剤を製造することが、可能であることを知った。
【０００８】
このように、本発明は、精製した溶剤を製造するため、粗有機系溶剤から不純物を除去するステップを備えている。本明細書で使用するように、「粗有機系溶剤」という語は、不純物として望ましい量よりも、又は、所定の用途又は所期の使用目的のため有機系溶剤にて許容し得る量よりも、多量の少なくとも１つの不純物を含む有機系溶剤を含む材料を意味する。当該技術分野の当業者は、望まれる不純物の量又は許容可能な所定の不純物の量というものは、含まれる特定の不純物、及び精製後の材料の予想される用途を含む、多数の因子に依存して著しく相違することを理解するであろう。多岐に亙る粗有機系溶剤の任意のもの及びその全ては、本発明に従って処理され、各種の汚染物の量が比較的少ない、精製した溶剤を製造することが可能であると考えられる。
【０００９】
例えば、多くの工業的用途において、不純物の量が極めて少ない、メタノール及びイソプロパノールのようなアルコールを使用することを必要とする。かかる用途は、溶剤の全重量に基づいて１重量％以下、好ましくは、０．１重量％以下の不純物を有するアルコールを必要とすることがしばしばである。
【００１０】
当該技術分野の当業者は、かかる不純物の量が少ない溶剤を得るための１つの標準的な手段は、溶剤の紫外線（ＵＶ）吸収に基づくものであることが理解されよう。一般に、所定のパス長さの試料セル内に配置され、且つ、所定の波長の紫外線を受ける溶剤は、ある紫外線吸収量を示すであろう。溶剤中の不純物の量が増すに伴い、紫外線吸収量も同様に増す傾向となる。従って、所定の溶剤に対して許容可能な最大の紫外線吸収量は、溶剤中にて許容可能な不純物の許容可能な最大量に相応する。例えば、高純度メタノール及び（又は）イソプロパノールの多くの用途において、５ｃｍのセルに対し、２２５ｎｍにて、約１．０吸収単位フルスケール（Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ  Ｆｕｌｌ  Ｓｃａｌｅ、「ＡＵＦＳ」）以下、好ましくは、約０．９ＡＵＦＳ以下、より好ましくは、約０．８ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量を有することが望ましい。更に、５ｃｍのセルに対し、２５０ｎｍにて約０．３以下、より好ましくは、約０．２以下、更により好ましくは、約０．１ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量を有し、また、５ｃｍのセルに対し３００ｎｍ及び４００ｎｍにて、約０．０５以下、より好ましくは、約０．０４以下、更により好ましくは、約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量を有することが好ましい。上述した紫外線吸収量の測定は、ヴァリアンカレイ（Ｖａｒｉａｎ  Ｃａｒｙ）タイプ４Ｅ紫外線ビザアブル（Ｖｉｓａｂｌｅ）分光計を使用して測定した。
【００１１】
メタノールを使用する実施の形態の場合、溶剤の純度を測定する別の標準的な方法は、テネシー−イーストマン（Ｔｅｎｎｅｓｅ−Ｅａｓｔｍａｎ）ＨＰＬＣ法を介して吸収量を測定することである。当該技術分野の当業者は理解し得るように、この方法は、紫外線吸着を介して有機系溶剤中に含まれる不純物の量を濃縮させ、溶離させ且つ測定するためグラディエント（勾配、ｇｒａｄｉｅｎｔ）の手法を採用する。例えば、特定の好ましい実施の形態において、メタノール中の不純物の量は、最初に、９５重量％水及び５重量％メタノールの溶液をＣ−８逆位相塔に通し且つ、溶液の比率を約２０分間に亙って１００重量％メタノール及び０重量％水となるように漸進的に変化させることにより測定される。１００重量％のメタノールが多少の時間、塔を通って流れた後、濃度は漸進的に減少して９５重量％の水及び５重量％のメタノールに戻る。溶剤の試料が塔から溶離するのに伴い、これらの溶剤は、連続的な流れとして検出器を通って流れ、該検出器にて１つ以上の波長における流れの紫外線吸着量が測定される。一般に、各紫外線波長における最大の紫外線吸着量は、ＴＥ法を介して測定したように、溶剤にて許容される不純物の最大量に相応する。多くの高純度メタノールの用途において、２２０ｎｍにてＴＥ吸収測定値が約０．００９０以下、好ましくは、約０．００７０以下、より好ましくは、約０．００５０ＡＵＦＳ以下であり、また、２５４ｎｍにて約０．００５０以下、好ましくは、約０．００３０以下、より好ましくは、約０．００１０ＡＵＦＳ以下の測定値であることが好ましい。
【００１２】
このため、一般に、精製したメタノール及び（又は）イソプロパノールを製造することを備える本発明の実施の形態において、精製すべき粗溶剤が次の吸収基準、すなわち、５ｃｍセルに対して、紫外線吸収量が２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下という基準の１つ以上を満足させ得ないことが好ましい。メタノールを精製することを備える実施の形態の場合、精製すべき粗メタノールが、次の吸収量基準、すなわち、５ｃｍセルに対して、紫外線吸収量が２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下、及び、テネシー−イーストマン吸収量が２２０ｎｍにて約０．００５０以下、２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下という基準の１つ以上を満足させ得ないことがより好ましい。しかし、次の吸収量基準、すなわち、２２０ｎｍにてテネシー−イーストマン吸収量が約０．２ＡＵＦＳ以下、及び２５４ｎｍにてテネシー−イーストマン吸収量が約０．２ＡＵＦＳ以下である基準を粗メタノールが満足させ得ない実施の形態の場合、本発明は、その最良の有利な効果が得られるように利用できることが多いと考えられる。理解し得るように、従来技術の方法を使用して精製したメタノールを製造するため、かかる多量の不純物を有する粗メタノールを採用することは経済的に実施可能ではなかった。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態による第一のステップは、第一の量の少なくとも１つの不純物を含む粗有機系溶剤を提供することである。
【００１４】
本発明に従って広範囲の有機系溶剤の任意のものを提供することができる。適宜な溶剤は、メタノールのようなＣ１−Ｃ３アルコール、エタノール、イソプロパノール等を含む、アルコールと、好ましくは、Ｃ１−Ｃ５アルコールと、アセトン、メチルイソブチルケトン等を含むケトンカルボニルと、メチルアセテート、ｎ−ブチルアセテート等を含むエステルと、アセトニトリルと、その他同様のものとを含む。
【００１５】
特定の用途において、粗有機系溶剤を提供するステップは、所望の目的に合った量及び適用可能であるならば、必要な速度にて商業的に入手可能な供給源から粗有機系溶剤を単に製造するステップを備える。粗溶剤として本発明にて使用するのに適した有機系溶剤の多くは、商業的に入手可能である。例えば、粗メタノールは、メサネックス（Ｍｅｔｈａｎｅｘ）、アシュランド（Ａｓｈｌａｎｄ）、三菱、セラネス（Ｃｅｌａｎｅｓｅ）、エキスター（Ｅｑｕｉｓｔａｒ）及びその他の商業的製造メーカから商業的に入手可能である。商業的に入手可能な適宜なメタノール及びイソパノールは、一般に、５ｃｍセルの試料に対し、２２５ｎｍにて約１．０ＡＵＦＳ以上、２５０ｎｍにて約０．３ＡＵＦＳ以上、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０５ＡＵＦＳ以上の紫外線吸収量を有する。より多量又は少量の不純物を含む商業的に入手可能なメタノール及び（又は）イソプロパノールを精製することも可能である。
【００１６】
特定の実施の形態において、粗有機系溶剤は、本発明に従って広範囲の貯蔵装置又は封込め装置の中の任意のものから及び（又は）その装置の中の任意のものを介して提供される。適宜な貯蔵装置及び（又は）封込め装置の例は、供給又は貯蔵瓶及びタンク、輸送管、バージ、トラック、鉄道貨車、及びこれらの中の２つ以上の結合体等を含む。
【００１７】
これと代替的に、粗有機系溶剤は、一体的な有機系溶剤の製造設備の一部としての現存の精製工程に直接、提供してもよい。例えば、メタノールのような溶剤の現在の製造方法は、レベルが変化する不純物を含む粗メタノール流を産出する。かかる粗な流れの広範囲の中のいずれかを、本発明に従って提供することが可能であると考えられる。
【００１８】
粗有機系溶剤を精製するステップは、不純物を吸着材に吸着させることにより溶剤から不純物を除去するステップを備えることが好ましい。
【００１９】
広範囲の吸着材の中のいずれかが本発明にて使用するのに適している。例えば、適宜な吸着材は、活性炭素、合成炭素、合成吸着材、無機系分子ふるい等を含む。本明細書にて使用するように、「活性炭素」という語は、当該技術分野の当業者に一般に理解されるその意味にて使用する。一般に、活性炭素は、その内容を参考として引用し本明細書に含めた、アイビー（Ｉｖｙ）らの米国特許第５，７２６，１１８号に記載されたような脂肪族架橋基により架橋結合された欠陥炭素層面の比較的複雑な捻った回路網であると理解される。活性炭素の１つの重要な物理的特徴は、極めて広い内部表面積を有する内部孔構造体を備えることである。活性炭素の多くの商業的に入手可能な形態は、５００から２０００平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）の範囲の表面積を有し、その表面積の一部は３５００から５０００ｍ２／ｇもの大きさであると報告されている。この範囲の表面積を有する活性炭素は、本発明に従って使用し得るように適合させることが可能であると考えられる。特定の好ましい活性炭素は、約１０００から２０００ｍ２／ｇの表面積を有するものを含む。特定の実施の形態において、約１４００から約１８００ｍ２／ｇの表面積を有する活性炭素を使用することがより好ましい。活性炭素の別の重要な物理的特徴は、その孔容積である。特定の好ましい活性炭素は、１０００Åまでの孔に対し、容積が約０．５から１．５ミリリットル／ｇ（ｍｌ／ｇ）、好ましくは約１から１．５ｍｌ／ｇ、より好ましくは１から１．２ｍｌ／ｇの孔容積を有するものを含む。特定の実施の形態において、約１６ミリグラム／立方センチメートル（ｍｇ／ｃｃ）以上のトレース・キャパシティ・ナンバー及び約８５０ミリグラム／グラム（ｍｇ／ｇ）以上のヨウ素価を有する活性炭素を使用することが更に好ましい。
【００２０】
本明細書で使用するように、「合成吸着材」とは、全体として、その双方の内容を参考として引用し本明細書に含めた、米国特許第４，８３９，３３１号及び米国特許第４，２６３，４０７号に記載された、例えば、アンバーソーブ（Ａｍｂｅｒｓｏｒｂ）５７２及びアクリル系、ビニル及び（又は）スチレンモノマー等のホモポリマー及び（又は）共重合体のような、樹脂誘導の合成炭素を含むことがしばしばである、当該技術分野にて既知の重合系吸着材料を意味する。特定の好ましい合成吸着材は、約５００から約２０００平方メートル／ｇ（ｍ２／ｇ）、より好ましくは、約１０００から約１５００ｍ２／ｇ、更により好ましくは、約１１００ｍ２／ｇの表面積を有する合成炭素を含む。好ましい合成吸着材は、次のような孔容積を示す合成炭素も含む、すなわち、約０．８から約０．２ｍｌ／ｇ、好ましくは、約０．６から約０．３ｍｌ／ｇ、より好ましくは、約０．４１ｍｌ／ｇの孔容積を有する約２０Å以下の孔、約０．５から約０．１ｍｌ／ｇ、好ましくは、約０．４から約０．１５ｍｌ／ｇ、より好ましくは、約０．１９ｍｌ／ｇの孔容積を有する約２０Åから約５００Åの孔、約０．５から約０．１ｍ／ｇ、好ましくは、約０．４から約０．１５ｍｌ／ｇ、より好ましくは、約０．１９ｍｌ／ｇの孔容積を有する約５００Å以上の孔を含む。
【００２１】
本発明に従って使用するのに適した広範囲の吸着材が、多数の供給先から商業的に入手可能である。例えば、適宜な活性炭素吸着材は、ネオチャ（Ｎｕｃｈａｒ）ＲＧＣ（ウエストヴァコ（Ｗｅｓｔｖａｃｏ）から入手可能）、カルゴンフィルトラソーブ（Ｃａｌｇｏｎ  Ｆｉｌｔｒａｓｏｒｂ）６００及びカルゴン（Ｃａｌｇｏｎ）ＳＧＬ（カルゴン（Ｃａｌｇｏｎ）から入手可能）、ノリット（Ｎｏｒｉｔ）及びノリット（Ｎｏｒｉｔ）ＲＯＸ０．８（ノリット・アメリカンズ（Ｎｏｒｉｔ  Ａｍｅｒｉｃａｓ）・インコーポレーテッドから入手可能）を含む。
【００２２】
特定の実施の形態において、本発明の方法の吸着材として２以上のタイプの吸着材の混合体、特に、２以上の活性炭素の混合体を使用することが好ましい。当該出願人は何らかの作用原理にのみ拘束されることを望むものではないが、１つ以上のタイプの吸着材を使用すること、特に、２以上の炭素吸着材の混合体を使用することは、相乗的効果を有し、特定の単一の炭素吸着材の場合と比較して、粗有機系溶剤からより多量の不純物を除去することを許容することが知られている。本明細書に含めた教示に鑑みて、当該技術分野の当業者は、不必要な実験を行わずに、本発明に従って、有機系溶剤から各種の不純物を除去するときに使用するのに適した活性炭素の適宜な混合体を容易に決定することができよう。
【００２３】
好ましい実施の形態によれば、予調整した吸着材であることが好ましい吸着材は、塔のような容器内に充填されて吸着材床を形成する。本明細書で使用するように、「予調整した」という語は、全体として、吸着材のガス抜きを行い且つ、吸着の発熱作用を制御するため吸着材を溶剤で湿らす工程を意味する。当該技術分野の当業者により理解されるように、吸着材を最初に湿らせたとき、吸着材内に吸着された空気は、放出し勝ちとなり、また、かなりの量の吸着熱が発生される。この熱の発生によって湿った溶剤は大気圧下にて沸騰し、また、更なる気体が吸着材／溶剤の混合体から生ずる。湿った溶剤は、熱の発生によって大気圧下にて沸騰し、吸着材／溶剤の混合体から気体が更に放出される。このため、塔を準備する間に気体が発生させるとき、気体を吸着材床から除去するための措置が講じられなければならない。
【００２４】
特定の実施の形態、特に大規模な工程を伴う実施の形態によれば、ガス抜き及び発熱作用を安全に管理し得るよう封込め容器の外部で吸着材を予調整することが好ましい。その他の実施の形態において、塔の内部で吸着材を予調整する多数の方法のいずれかを使用することもできる。例えば、溶剤凝縮器を吸着材塔又は複数の塔に接続し、予調整する間の気体の放出を調節することを助けることができる。小規模な精製を伴う実施の形態の場合、塔を乾燥状態で充填し、次に、湿らせる。一般に、吸着材床は、粗有機系溶剤、それ以前に精製した有機系溶剤又はその結合体を使用して予め調整される。特定の好ましい実施の形態によれば、吸着材床は粗溶剤を使用して予調整される。
【００２５】
吸着材が予調整された後、粗有機系溶剤の流れを吸着材床に接触させることが好ましく、より好ましくは、吸着材床に通す。有機系溶剤が吸着材床を通るときの流量は、使用される吸着材床の寸法に基づいて当該技術分野の当業者が容易に決定することができる一方、該吸着材床の寸法は、その他の特定の工程及び製品の条件に基づく。このため、所定の工程の場合、採用すべき吸着材床の寸法、使用すべき吸着材の量は、当該技術分野の当業者が不必要な実験を行わずに容易に決定することができる。使用される流量は所望の純度レベルにも依存する。より高い純度レベルは、吸着材における溶剤の滞在時間を長くし、不純物が吸着材に完全に吸着されることを保証し得るよう、より低流量であることを必要とする。特定の好ましい実施の形態によれば、溶剤の表面速度が約１から約５メートル／時（ｍ／ｈｒ）、好ましくは、約２から約４ｍ／ｈｒ、より好ましくは、約３ｍ／ｈｒであるように流量が調節される。
【００２６】
特定の好ましい実施の形態によれば、本発明の方法は、粗有機系溶剤から不純物を除去し得るよう列状に配置された２つ以上の吸着材床を使用するステップを備えている。全体として、２つ以上の吸着材床は、同一又は異なる寸法とし、また、同一又は異なる吸着材を備えることができる。特定の好ましい実施の形態において、本発明の方法は、通過した粗溶剤から大部分の不純物を除去するため第一の「主」塔を使用するステップと、その後に、有機系溶剤から更なる量の不純物を除去するため第二の「ポリッシング」塔を使用するステップとを備えている。その他の好ましい実施の形態において、２つ以上の吸着材床が二重炭素床システム内に配置される。
【００２７】
工程が続行するに伴い、不純物は全体として吸着材床内に蓄積する。最終的に、吸着材床は不純物で飽和された状態となる。この状態が生ずると、仕上がった製品の不純物の量は増大し始め、この時点にて、吸着材は交換又は再生される。
【００２８】
交換又は再生は、単一の吸着材床又は平行な床の配置を含む実施の形態に対し不純物の量が「ブレークスルー」する前に、行われることが好ましい。単一の吸着材床を使用する実施の形態の場合、床の交換は、該床が収容された塔から吸着材床を除去するステップと、新たに再生し又は新品の予調整した吸着材を同一の塔内に導入するステップとを備えることが考えられる。これと代替的に、塔の全体を予調整した、新たに再生し又は新品の吸着材を含む新しい塔と交換してもよい。
【００２９】
２つ以上の床が列状の配置にて使用される実施の形態の場合、第一の床の出口における不純物の量は、「ブレークスルー」量を上廻ることが考えられ、それは、その列内の１つ以上の後続の床が緩衝領域として機能し、第一の床を去る部分的に精製された溶剤が所望の純度レベルまで精製されることを保証するからである。かかる実施の形態において、第一の床は、全体にオフラインで取り上げられ、新たに再生した床又は新品の吸着材の床がその列状の配列に導入される。一般に、吸着ステップを去る精製された流れ中の不純物の量が所望の製品に対して予め規定された不純物の最大量を上廻るときに「ブレークスルー」が生じると考えられる。例えば、製品が１０ｐｐｍ不純物という所定の不純物の最大量を有するとき、ブレークスルー濃度は１０ｐｐｍに設定される。不純物量が１ｐｐｍ以下である製品が望まれるとき、ブレークスルー濃度は１ｐｐｍに設定され、その後も同様である。
【００３０】
再生を含む実施の形態において、吸着材は、十分に理解された従来の手段によって再生される。例えば、活性炭素は、水又は稀釈した水系水酸化カリウムにて洗浄し、水にてリンスし、水酸化カリウムを除去し（必要なとき）、次に再使用することができる。活性炭素は、再使用する前に乾燥させることが好ましい。水酸化カリウム溶液は、当該技術分野の当業者が容易に識別でき、再生過程を妨害するリン酸濃度を保持する迄、再使用することができ、この時点にて、不純物を商業的に且つ環境的に許容可能な仕方にて処分することが好ましい。かかる工程にて、粗有機系溶剤は、２つの炭素床の間に交互に流し、一方の吸着材床が再生される間に、他方の吸着材床が精製に採用されるようにする。吸着材床の再生過程は、例えば、日本国特許第ＪＰ  １０１５１３４４号（１９９８年９月６日）及びシュワイガー（Ｓｃｈｗｅｉｇｅｒ）、トーマス（Ｔｈｏｍａｓ）Ａ．Ｊ．によるＩｎｄ．エンジニアリング．ケミカル．Ｒｅｓ（１９９５）、３４（１）、２８３から７における「溶剤の吸着工程に対する水残留物の影響（Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅｓｉｄｕｅｓ  ｏｎ  Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｃｙｃｌｅｓ）」に開示されており、その各々は参考として引用し本明細書に含めてある。
【００３１】
本発明の吸着ステップは、任意の適宜な条件下にて行うことができる。メタノールの場合、吸着ステップは、約０゜Ｃから約４５゜Ｃ、好ましくは、約１０゜Ｃから約３５゜Ｃの温度、より好ましくは、ほぼ室温にて行われることが好ましい。
【００３２】
１つの好ましい実施の形態において、本発明は、吸着ステップの前及び（又は）後に実施することのできる蒸留により粗有機系溶剤から不純物を分離するステップを更に備えている。しかし、本発明の方法は、吸着ステップの後に蒸留ステップを含むことが全体として好ましい。例えば、ジョブトレーニングシステムズ（Ｊｏｂ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）インコーポレーテッド（ペンシルベニア州、ユニオンヴァイル（Ｕｎｉｏｎｖｉｌｌｅ））「蒸留の基本原理コースナンバー１１６（Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｂａｓｉｃ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  Ｃｏｕｒｓｅ  Ｎｏ．１１６）」（１９８５年編集）、Ｋ．Ｂ．ウィバーグ（Ｗｉｂｅｒｇ）のマグローヒルブックカンパニーインコーポレーテッド（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  Ｂｏｏｋ）、（１９６０）（ニューヨーク）の「有機化学の実験技術（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）」（議会図書館カタログカードナンバー５９−１１９５０）に記載された蒸留方法を含む広範囲の既知の蒸留方法の任意のものを本発明に従って使用することができ、上記の文献の双方は、その内容を参考として引用し本明細書に含めてある。当該技術分野の当業者は、かかる蒸留方法を本発明の方法にて使用し得るように容易に適合させることが可能であろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の方法は、連続的工程及びバッチ工程の双方を含む。１回以上の吸着を行うときに使用するのに適した任意の装置又は装置の結合体、及び選択的に、連続的なシステム又はバッチシステムにて本発明による蒸留ステップを使用することができる。単に一例として、図１から図３には、本発明の特定の実施の形態に従って使用するのに適した連続的なシステムが図示されている。図１には、吸着塔１２のシステムに接続された粗溶剤の貯蔵／封込め装置１１を備える連続的なシステム１０が図示されている。図１に示したシステムを使用する工程において、粗溶剤は、装置１１からシステム１２に提供され、このシステムにて、溶剤中の不純物は吸着されて精製した溶剤を製造する。図２には、蒸留塔２３に接続された吸着塔２２のシステムに接続した粗溶剤の貯蔵装置２１を備える連続的なシステム２０が図示されている。かかる実施の形態において、溶剤は、吸着し且つ、その後に、蒸留塔２３を介して蒸留されて精製した溶剤を製造し得るよう装置２１から吸着システム２２に提供される。図３には、吸着システム３３に接続された蒸留塔３２に接続した粗溶剤の貯蔵装置３１を備える連続的なシステム３０が図示される一方、該吸着システム３３は、第二の蒸留塔３４に接続される。かかる実施の形態において、装置３１から提供される粗溶剤は、蒸留され、その後、吸着システム３３を通って進み且つ、再度蒸留されて精製した溶剤を提供する。図４には、本発明の特定の実施の形態に従って使用し得るように、吸着塔４１と、蒸留塔４２とを備える一例としてのバッチシステムの設備４０が図示されている。
【００３４】
上記に示したように、特定の実施の形態において、本発明の吸着及び蒸留ステップは列状に接続されており、このため、１回以上の吸着又は蒸留ステップの溶剤の製品が次の吸着又は蒸留ステップに直接提供され更なる浄化を行う。特定のその他の実施の形態において、本発明の方法は、溶剤製品をその後の吸着又は蒸留ステップに提供する前に、１つ以上の中間の吸着又は蒸留ステップの溶剤製品を貯蔵して浄化した溶剤を製造するステップを備えている。例えば、図５及び図６には、かかる実施の形態に従って使用するための連続的なシステムが示されている。図５には、吸着塔システム５２に接続された粗溶剤貯蔵装置５１を備える連続的なシステム５０が図示されている。吸着システム５２は第二の溶剤貯蔵装置５３に接続される一方、該第二の溶剤貯蔵装置は蒸留塔５４に接続される。かかる実施の形態において、粗メタノールが装置５１からシステム５２に提供され、このシステム５２にて、溶剤中の不純物が吸着されて吸着溶剤製品を製造する。その後、吸着溶剤製品は、貯蔵装置５３に提供され、該貯蔵装置５３にて、該溶剤製品は適宜な時間貯蔵される。かかる時間の後、吸着溶剤製品は蒸留塔５４に提供され、この蒸留塔５４において、吸着溶剤製品は蒸留されて精製した溶剤を製造する。図６には、貯蔵装置６１と、蒸留塔６２と、第二の貯蔵装置６３と、吸着塔システム６４とを備えるシステム６０が図示されており、ここで、装置６１から提供された粗溶剤が蒸留され且つ、適宜な時間貯蔵され、次に、システム６４を通って流れて精製した溶剤を製造する。
【００３５】
上述した任意の適宜な貯蔵装置又は封込め装置は、本発明に従って中間の溶剤製品を貯蔵するために使用することができる。当該技術分野の当業者なより理解されるように、任意の所定の用途に対する中間の溶剤製品を貯蔵するのに適した時間は、精製される溶剤と、所望の純度レベルとを含む多数の因子に依存する。一般に、溶剤は、本発明の方法に従い、１時間以上、１日以上、１週間以上、１ヶ月以上及び更に１年以上も貯蔵することができる。本明細書の開示内容に鑑みて、当該技術分野の当業者は、貯蔵ステップを本発明による方法に容易に組み込むことができるであろう。
【００３６】
本発明は、また、精製した溶剤が商業的な工程の一部であることが好ましい化学的反応工程に追加される工程の一部として行うこともできる。すなわち、高純度の有機系溶剤を化学的反応に供給するステップの一部としてインラインの精製方法を提供することができる。
【００３７】
以下の実施例は、不純物が粗有機系溶剤から除去されるが、本発明の効果的な範囲を何ら制限しない１つの好ましい方法を示すものである。
【実施例１】
【００３８】
６８立方ｃｍのアンバーソーブ５７２吸着材を１５分間、粗メタノール５０ミリリットル（ｍｌ）中に浸漬させた。粗メタノールは、吸着材から静かに注ぎ、吸着材をガラス塔内に充填する。粗メタノール（５００ｍｌ）を約３ｍｌ／分の流量にてガラス塔を通じて流し且つ、紫外線及びテネシー−イーストマン（ＴＥ）分析のため集収した。集収したメタノールは、２２５ｎｍにて約０．８ＡＵＦＳ以下、２５０ｎｍにて約０．１ＡＵＦＳ以下、３００ｎｍ及び４００ｎｍにて約０．０２５ＡＵＦＳ以下の紫外線吸収量を有し、また、テネシー−イーストマン吸収量は、２２０ｎｍにて約０.００５０ＡＵＦＳ以下、及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下である。
【実施例２】
【００３９】
６８立方ｃｍのアンバーソーブ５７２吸着材を１５分間、５０ミリリットル（ｍｌ）の粗メタノール中に浸漬させる。粗メタノールは、吸着材から静かに注ぎ、吸着材をガラス塔に充填する。粗メタノール（５００ｍｌ）を約３ｍｌ／分の流量にてガラス塔を通って流し且つ、集収した。集収したメタノールは、蒸留して蒸留メタノール製品を製造する。蒸留したメタノール製品は、ＴＥ分析法を介して分析し、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下、及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下の吸着量を示す。
【００４０】
追加的な粗メタノールを塔に通し且つ、５００ｍｌの試料に集収し、これらの試料は、蒸留し、次に、集収した試料が２２０ｎｍにて０．００５０ＡＵＦＳ以上で且つ、２５４ｎｍにて０．００１０ＡＵＦＳ以上の吸収量を示す迄、ＴＥ分析法を介して分析する。次に、塔内部の吸着材を廃棄し、塔は、６８立方ｃｍの予調整した新品のアンバーソーブ５７２で再充填する。再充填後、５００ｍｌの粗メタノールの試料を塔を通じて流し且つ集収した。その試料を蒸留し且つ、ＴＥ法を介して分析する。蒸留した試料は、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下の吸着量を示す。
【実施例３】
【００４１】
ビーカ内に保持した２７ｇの吸着材に対し、吸着材を覆うのに十分なメタノールを追加する。吸着材及びメタノールは、約９分間、混合させ、次に、１５分間、澄ます。次に、メタノールを吸着材から静かに注ぎ、また、吸着材に水を加える。水及び吸着材を約１．５分間攪拌し、１０分間、澄まし、その後、水を吸着材から静かに注ぐ。５０ｍｌのメタノールを吸着材に追加し、メタノール／吸着材スラリーを塔に加える。幾らかの最初のメタノールを塔に通した後、５００ｍｌの粗メタノールを約３．７ｍｌ／分にて塔を通し且つ集収する。集収した試料を逆流するように加熱し、１０ｍｌの蒸留メタノールの試料を吸引する。次に、蒸留メタノールの大部分を集収する。
【実施例４】
【００４２】
１７．１ｋｇの活性炭素吸着材を４００リットルの粗メタノールと混合させ、その後、メタノールを吸着材から静かに注ぐ。吸着材を６９リットルの容積を有する２０．３２ｃｍ（８インチ）ｘ２１３．３６ｃｍ（８４インチ）のステンレス鋼塔に加える。約２５００リットルの粗メタノールを約１．７７ｌ／分の流量及び約３．２８ｍ／時の表面速度にて通し且つ集収する。集収したメタノールをＴＥ法を使用して分析し、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下の吸着量を示す。
【実施例５】
【００４３】
１７．３ｇの活性炭素吸着材を粗メタノールと混合させ、その後、メタノールを吸着材から静かに注ぐ。吸着材は、５７ｍｌの容積を有する１．７ｃｍ（０．６７インチ）ｘ２５．４ｃｍ（１０インチ）のガラス塔に加える。約１５００リットルの粗メタノールを約４−７ｍｌ／分の流量及び約１−２ｍ／時の表面速度にて塔に通し且つ集収する。集収したメタノールをＴＥ法を使用して分析し、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下の吸着量を示す。
【実施例６】
【００４４】
第二の予調整した活性炭素吸着材を保持する第二の塔と列状に連結された第一の予調整した活性炭素吸着材を保持する主塔を備える結合した塔を準備する。粗メタノールを約６ｍｌ／分の流量及び約３．９ｍ／時の表面速度にて結合塔を通って流し且つ集収する。集収した試料は、逆流するように加熱し、蒸留したメタノールの試料を吸引する。蒸留メタノールをＴＥ法を使用して分析し、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下の吸着量を示す。
【実施例７】
【００４５】
予調整したアンバーソーブ５７２を保持する第二の塔と列状に連結された予調整した活性炭素吸着材を保持する主塔を備える結合塔を準備する。粗メタノールを約６ｌ／分の流量及び３．９ｍ／時の表面速度にて結合塔に通し且つ集収する。集収した試料を逆流するように加熱し、また、蒸留メタノールの試料を吸引する。蒸留メタノールは、ＴＥ法を使用して分析し、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下の吸着量を示す。
【実施例８】
【００４６】
予調整したカルゴン（Ｃａｌｇｏｎ）Ｆ６００を保持する塔を準備する。粗メタノールを約６ｍｌ／分の流量及び約３．９ｍ／時の表面速度にて結合した塔に通し且つ、集収する。集収した試料を逆流するように加熱し、蒸留イソプロパノールの試料を吸引する。蒸留試料は、２２０ｎｍにて約０．００５０ＡＵＦＳ以下及び２５４ｎｍにて約０．００１０ＡＵＦＳ以下の吸着量を示す。
【実施例９】
【００４７】
第二の予調整した活性炭素吸着材を保持する第二の塔と列状に連結された第一の予調整した活性炭素吸着材を保持する主塔を備える結合した塔を準備する。粗有機系溶剤は、約６ｍｌ／分の流量及び約３．９ｍ／時の表面速度にて結合した塔に通し且つ、集収する。集収した試料は、逆流するように加熱し、また、蒸留溶剤の試料を吸引する。蒸留した溶剤をＴＥ法を使用して分析し且つ、その所期の用途に対し十分な純度を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の特定の実施の形態に従って使用される吸着システムの図である。
【図２】本発明の特定の実施の形態に従って使用される吸着／蒸留システムの図である。
【図３】本発明のその他の特定の実施の形態に従って使用される吸着／蒸留システムの図である。
【図４】本発明の特定の実施の形態に従って使用される吸着／蒸留システムの図である。
【図５】本発明の特定の実施の形態に従って使用される吸着／蒸留システムの図である。
【図６】本発明のその他の特定の実施の形態に従って使用される吸着／蒸留システムの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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