(57)【要約】【課題】中和塩の析出による配管や熱交換器リボイラーでの閉塞を抑制することができ、かつ、排水を削減することができるアセトンの精製方法を提供する。【解決手段】下記のアルカリ処理工程、中和工程および精留工程を含み、下記の第二区分における中和塩が下記の式（１）の関係を満たすアセトンの精製方法。  アルカリ処理工程：アルデヒド類を含むアセトンに、水とアルカリとを接触させて第一区分を得る工程  中和工程：前記第一区分に、下記の第四区分の一部と酸性物質とを接触させて水、アセトン及び中和塩を含む第二区分を得る工程  精留工程：前記第二区分を蒸留に付し、精製されたアセトンを含む第三区分と、水、アセトン及び中和塩を含む第四区分とに分離する工程  中和塩の濃度（重量％）＜中和塩の溶解度（重量％）            （１）（式中、第二区分の全重量を１００重量％とする。）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記のアルカリ処理工程、中和工程および精留工程を含み、下記の第二区分における中和塩が下記の式（１）の関係を満たすアセトンの精製方法。
アルカリ処理工程：アルデヒド類を含むアセトンに、水とアルカリとを接触させて第一区分を得る工程
中和工程：前記第一区分に、下記の第四区分の一部と酸性物質とを接触させて水、アセトン及び中和塩を含む第二区分を得る工程
精留工程：前記第二区分を蒸留に付し、精製されたアセトンを含む第三区分と、水、アセトン及び中和塩を含む第四区分とに分離する工程
中和塩の濃度（重量％）＜中和塩の溶解度（重量％）            （１）
（式中、第二区分の全重量を１００重量％とする。）
【請求項２】
中和塩が、硫酸ナトリウムである請求項１に記載のアセトンの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中和塩の析出による配管や熱交換器リボイラーでの閉塞を抑制することができ、かつ、排水を削減することができるアセトンの精製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アセトンは、各種の方法により製造され、あるいは副生される。該アセトンには、通常、アセトアルデヒドをはじめ各種のアルデヒド類が混入しており、これらの不純物は精留のみでは完全に除去することが困難である。アルデヒド類を除去するために、例えば、特許文献１、２には、粗アセトンをアルカリもしくはアルカリ水溶液と接触させアルドール縮合に付し、その後、酸性物質で中和したのち精留するというアセトンの精製方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５３−７７００３号公報
【特許文献２】特開昭５８−１４６５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の方法では、中和塩が生成し、この中和塩が析出すると、配管や熱交換器リボイラーでの閉塞を起こす懸念があることから、中和塩が析出しないようにアルカリ処理に供給する水の量を増やす必要があり、その結果、排水が増大するという問題があった。
かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、中和塩の析出による配管や熱交換器リボイラーでの閉塞を抑制することができ、かつ、排水を削減することができるアセトンの精製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明は、下記のアルカリ処理工程、中和工程および精留工程を含み、下記の第二区分における中和塩が下記の式（１）の関係を満たすアセトンの精製方法に係るものである。
アルカリ処理工程：アルデヒド類を含むアセトンに、水とアルカリとを接触させて第一区分を得る工程
中和工程：前記第一区分に、下記の第四区分の一部と酸性物質とを接触させて水、アセトン及び中和塩を含む第二区分を得る工程
精留工程：前記第二区分を蒸留に付し、精製されたアセトンを含む第三区分と、水、アセトン及び中和塩を含む第四区分とに分離する工程
中和塩の濃度（重量％）＜中和塩の溶解度（重量％）            （１）
（式中、第二区分の全重量を１００重量％とする。）
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、中和塩の析出による配管や熱交換器リボイラーでの閉塞を抑制することができ、かつ、排水を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】６０℃、水−アセトン溶媒における硫酸ナトリウムの溶解度を示す図である。
【図２】実施例１のフローの概略図である。
【図３】比較例１のフローの概略図である。
【図４】比較例２のフローの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明のアセトンの精製方法は、下記のアルカリ処理工程、中和工程および精留工程を含み、下記の第二区分における中和塩が下記の式（１）の関係を満たす。
アルカリ処理工程：アルデヒド類を含むアセトンに、水とアルカリとを接触させて第一区分を得る工程
中和工程：前記第一区分に、下記の第四区分の一部と酸性物質とを接触させて水、アセトン及び中和塩を含む第二区分を得る工程
精留工程：前記第二区分を蒸留に付し、精製されたアセトンを含む第三区分と、水、アセトン及び中和塩を含む第四区分とに分離する工程
中和塩の濃度（重量％）＜中和塩の溶解度（重量％）            （１）
（式中、第二区分の全重量を１００重量％とする。）
【０００９】
本発明におけるアルカリ処理工程は、アルデヒド類を含むアセトンに、水とアルカリとを接触させて第一区分を得る工程である。アルカリ処理工程では、アルデヒド類がアルドール縮合し、高沸点物となる。
【００１０】
アルカリ処理工程におけるアルデヒド類を含むアセトン（以下、「粗アセトン」と記載することがある。）には、アセトン、アルデヒド類の他に、例えば、水、塩類、その他の不純物等が含まれていてもよい。アルデヒド類としては、例えば、アセトアルデヒド、イソブチルアルデヒド等が挙げられ、好ましくは、アセトアルデヒドである。
粗アセトンに含まれるアルデヒド類の濃度として、好ましくは、１０〜５００ｐｐｍ（但し、対アセトン重量）である。
【００１１】
粗アセトンに水が含まれる場合、水及びアセトンの濃度として、好ましくは、水の濃度が０．１〜１０重量%であり、アセトンの濃度が９０〜９９．９重量%である（但し、粗アセトンの全重量を１００重量％とする）。
【００１２】
アルカリ処理工程で使用するアルカリとしては、例えば、ナトリウム塩類、カリウム塩類およびその水溶液が挙げられ、好ましくは、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムである。アルカリの使用量としては、粗アセトンに対して、好ましくは、０．０１重量％以上であり、より好ましくは、０．０２〜０．０３重量％である。
本工程において、粗アセトンとアルカリとの接触効率が良くなる、つまりは、アルドール縮合反応が進行しやすくなるという観点から、水の使用量としては、粗アセトンに対して、好ましくは、２０重量％以上であり、より好ましくは、２０〜４０重量％である。
また、アルカリ処理は常温（２０℃）以上で実施されるが、好ましくは、４０〜７０℃で加熱処理することが好ましい。
【００１３】
第一区分に含まれる水及びアセトンの濃度として、好ましくは、水の濃度が２０〜４０重量％であり、アセトンの濃度が６０〜８０重量％である（但し、第一区分の全重量を１００重量％とする）。
【００１４】
本発明における中和工程は、前記第一区分に、下記の第四区分の一部と酸性物質とを接触させて水、アセトン及び中和塩を含む第二区分を得る工程である。中和工程によって、第二区分には中和塩が生成する。
【００１５】
中和工程で使用する酸性物質としては、いかなる酸性物質も使用できるが、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸が挙げられる。また、本工程で生成する中和塩としては、例えば、アルカリに水酸化ナトリウム、酸性物質に硫酸を用いた場合、硫酸ナトリウムが、また、アルカリに水酸化カリウム、酸性物質に硝酸を用いた場合、硝酸カリウムが挙げられる。
【００１６】
第二区分に含まれる水、アセトン及び中和塩の濃度として、好ましくは、水の濃度が３０〜４０重量%であり、アセトンの濃度が５０〜７０重量%、また、中和塩の濃度が０．０１〜０．５重量%である（但し、第二区分の全重量を１００重量％とする）。
【００１７】
中和工程で用いる第四区分については後述する。
【００１８】
本発明における精留工程は、前記第二区分を蒸留に付し、精製されたアセトンを含む第三区分と、水、アセトン及び中和塩を含む第四区分とに分離する工程である。本発明において、精留工程で得られた第四区分の一部は、中和工程で用いられる。
【００１９】
精留工程を実施するためには蒸留塔が使用される。蒸留塔の形式には特に制限はない。蒸留塔の塔頂部付近から精製されたアセトンを含む第三区分が回収され、塔底部付近から水、アセトン及び中和塩を含む第四区分が回収される。第四区分に含まれる水、アセトン及び中和塩の濃度として、好ましくは、水の濃度が７０〜８０重量%、アセトンの濃度が１〜１０重量%、また、中和塩の濃度が０．０１〜０．５重量%である（但し、第四区分の全重量を１００重量％とする）。
【００２０】
本発明の最大の特徴は、精留工程で得られた第四区分の一部を中和工程に用いる（リサイクルする）点にある。このようにすることで、中和工程における中和塩の析出を抑制でき、かつ水の使用量を少なくすることができ、その結果、排水を削減することができる。
このようになる理由は、水−アセトン溶媒における水とアセトンとの濃度比率と中和塩の溶解度との関係に起因する。例えば、中和塩が硫酸ナトリウムの場合、本発明者らの実験により、６０℃における水−アセトン溶媒中での硫酸ナトリウムの溶解度曲線は図１に示すような結果となることが分かった。すなわち、水−アセトン溶媒において、水の濃度が高い方が硫酸ナトリウムの溶解度が高いことが分かる。精留工程ではアセトンを第三区分として回収しているため、第四区分は、水の濃度が高く、中和塩が硫酸ナトリウムの場合は、溶解度が高く、本発明の効果を発揮できることが分かる。従って、本発明において、第二区分における中和塩が下記の式（１）を満たすことが必要である。
中和塩の濃度（重量％）＜中和塩の溶解度（重量％）            （１）
（式中、第二区分の全重量を１００重量％とする）
【００２１】
また、上記式（１）の中和塩の濃度と溶解度との関係は、温度によっても変化する値であるから、中和工程を実施する際の温度条件下で上記式（１）の関係を満たすことが好ましい。例えば、中和工程を６０℃で実施する場合は、６０℃で上記式（１）の関係を満たせばよい。
【００２２】
中和工程へのリサイクル量については、第二区分において上記（１）式を満たせば、中和塩の析出による配管や熱交換器リボイラーでの閉塞が起きる懸念が抑制される。しかし、リサイクル量が多すぎると精留工程負荷が上がる。このリサイクル量は、粗アセトンの負荷によってアルカリの使用量が異なり、さらには、第二区分における中和塩の濃度が異なるため一概ではないが、例えば、第二区分の中和塩の濃度が０．０１〜０．１重量％であるとき、リサイクル量として第四区分の４０％以上をリサイクルすることが好ましく、４０〜６０％をリサイクルすることがより好ましい。
【００２３】
以上、発明者らは水−アセトン溶媒における硫酸ナトリウムの溶解度の関係を見出し、本発明のように精留工程で得られた第四区分の一部を中和工程に用いる（リサイクルする）ことで、中和工程における中和塩の析出を抑制でき、かつ水の使用量を少なくすることができ、その結果、排水を削減することができる。
【実施例】
【００２４】
本発明を実施例により具体的に説明する。
【００２５】
［実施例１］（図２を参照）
本願発明を採用した実施例のフローの概略図である。
アルカリ処理工程では、アルデヒド類を約１００ｐｐｍ（但し、対アセトン重量）含有する粗アセトン１００重量部（１）に、水２９．３５重量部（２）と水酸化ナトリウム水溶液０．０３重量部（３）とを接触させて第一区分（４）を得る。このとき第一区分の組成は、水７３重量％、アセトン２３重量％である（但し、第一区分の全重量を１００重量％とする）。
中和工程では、６０℃で、アルカリ処理工程で得た第一区分（４）に硫酸（５）と第四区分のうちの一部５１．１９量部（９）とを接触させて、水、アセトン及び硫酸ナトリウムを含む第二区分（６）を得る。このとき第二区分の組成は、水３９重量％、アセトン５４重量％、硫酸ナトリウム０．０７重量%である（但し、第二区分の全重量を１００重量％とする）。
精留工程では、中和工程で得た第二区分（６）を蒸留に付し、精製されたアセトンを含む第三区分（７）と水、アセトン及び硫酸ナトリウムを含む第四区分（８）を得る。このとき、第三区分に含まれるアルデヒド類は１ｐｐｍ以下（但し、対アセトン重量）である。また、第四区分の組成は、水７８重量％、アセトン７重量％、硫酸ナトリウム０．１４重量％であり（但し、第四区分の全重量を１００重量％とする）、第四区分９０．１０重量部（８）のうちの一部５１．１９重量部（９）を中和工程にリサイクルする。
【００２６】
［比較例１］（図３を参照）
第四区分（８）のうちの一部（９）を中和工程にリサイクルする工程がない以外は、実施例１と同じアセトンの精製フロー及び概要である。このとき第二区分の組成は、水２３重量％、アセトン７３重量％、硫酸ナトリウム０．０７重量％である（但し、第二区分の全重量を１００重量％とする）。
【００２７】
［比較例２］（図４を参照）
比較例１と同じアセトンの精製フロー及び概要であり、第二区分での硫酸ナトリウムの溶解度を上げるため、アルカリ処理工程に供給する水の量を増加させた条件である。このとき第二区分の組成は、水３２重量％、アセトン６４重量％、硫酸ナトリウム０．０４重量％である（但し、第二区分の全重量を１００重量％とする）。
【００２８】
実施例１及び比較例１、２における硫酸ナトリウムの析出、閉塞懸念の判定は下記式（２）、（３）より判断した。
＜硫酸ナトリウムの析出、閉塞懸念有り＞
第二区分の硫酸ナトリウム濃度（重量％）＞第二区分の硫酸ナトリウムの溶解度（重量％）      （２）
（式中、第二区分の全重量を１００重量％とする。）
＜硫酸ナトリウムの析出、閉塞懸念無し＞
第二区分の硫酸ナトリウム濃度（重量％）＜第二区分の硫酸ナトリウムの溶解度（重量％）      （３）
（式中、第二区分の全重量を１００重量％とする。）
【００２９】
図３より、比較例１では第二区分の水／アセトン比が小さい。同区分の硫酸ナトリウム濃度０．０４重量％に対して、硫酸ナトリウムの溶解度が約０．０４重量％以下であるため、上記式（２）の判定より、硫酸ナトリウムが系内で析出、閉塞する可能性がある。
また、図４より、比較例２では供給する水の量を増加させたことで第二区分の水／アセトン比が大きくなり、それに伴い硫酸ナトリウムの溶解度も上がる。同区分の硫酸ナトリウム濃度０．０４重量％に対して、硫酸ナトリウムの溶解度が約０．０６重量％となっているため、上記式（３）の判定より、硫酸ナトリウムの析出、閉塞懸念は抑制されている。しかしながら、比較例１及び実施例１と比較して供給する水の量が１７．０７重量部増えており、最終的に１７．０７重量部の排水増加となる。
【００３０】
一方、本発明を採用した実施例では、第四区分の一部をリサイクルすることにより第二区分の水／アセトン比が大きくなり、それに伴い硫酸ナトリウムの溶解度も上がる。同区分の硫酸ナトリウム濃度０．０７重量％に対して、硫酸ナトリウムの溶解度が約０．２重量％となっているため、上記式（３）の判定より、硫酸ナトリウムの析出、閉塞懸念は抑制されている。
【００３１】
本発明は、中和塩の析出による配管や熱交換器リボイラーでの閉塞を抑制することができ、かつ、排水を削減することができるアセトンの精製方法を提供するものである。
【符号の説明】
【００３２】
（１）粗アセトン
（２）水
（３）水酸化ナトリウム水溶液
（４）第一区分
（５）硫酸
（６）第二区分
（７）第三区分
（８）第四区分
（９）第四区分の一部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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