(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタティックミキサー内でシクロヘキシルハイドロパーオキサイドを含有するシクロヘキサン酸化液中に含まれるアジピン酸及びオキシカプロン酸を、容量速度が、シクロヘキサン酸化液１００部／ｈに対して、２．０〜５．０部／ｈの水で、６０〜１５０℃で抽出した後に、液体サイクロン型セトラーを使用し油相と水相を分離する分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油相と水相の分離方法並びに分離装置、特に油相（例えば、シクロヘキサン酸化液）中に含まれる水溶性有機化合物（例えば、アジピン酸及びオキシカプロン酸）を水抽出した後に、効率的に油相と水相を分離する方法並びにその分離装置に関するものである。アジピン酸及びオキシカプロン酸は、化学製品の出発原料又は中間体として有用な化合物であり、例えば、還元することによってポリマー等の原料となる1,6-ヘキサンジオールへの誘導が可能であるなど、工業的用途を種々有している。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油相中に含まれる水溶性有機化合物を水抽出した後の油相と水相の分離、例えば、シクロヘキサン酸化液中からのアジピン酸及びオキシカプロン酸の水抽出並びにその後の油相と水相の分離は、ミキサー・セトラー方式で行われている。一般的に、ミキサー・セトラー方式とは、油相と水相を混合させてそれらの接触面積を大きくして水抽出するミキサー部分と、油相と水相の比重差を利用して重液と軽液に分けるセトラー部分とが直列に配置された方式を言う。ミキサーとしては攪拌槽又はスタティックミキサーがよく用いられている。一方、セトラーとしては油相と水相の比重差により比重の大きい相が垂直方向に沈降する原理を利用した沈降分離型の槽が用いられていた。しかしながら、この沈降分離型の槽を用いた方法では水滴を沈降させるために液滞留時間を長く取る必要があった。そのため、シクロヘキサン酸化液中に含まれる有効成分のひとつである中間体のシクロヘキシルハイドロパーオキサイド（以下、ＣＨＰと略す）の熱分解が起こって有用でない副生成物が生じてしまい、結果的に目的物であるシクロヘキサノール（以下、アノールと略す）及びシクロヘキサノン（以下、アノンと略す）の収率が低下してしまうという問題があった。また、液滞留時間が長いと、シクロヘキサン酸化液中に含まれる未抽出のオキシカプロン酸が脱水縮合して高分子を形成し、これがスケールとしてセトラー壁面に付着してしまい、更に堆積すると運転を停止してそれを除去しなければならなくなる等の問題があり、工業的には極めて不利であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、新規な油相と水相の分離方法並びに分離装置、例えば、シクロヘキサン酸化液中に含まれるアジピン酸及びオキシカプロン酸をミキサーで水抽出した後に、セトラーで油相と水相を分離させる際、油相と水相を分離する液滞留時間を大幅に短縮させることが出来ると共に、アジピン酸及びオキシカプロン酸の抽出率を高く保ち、且つアノール、アノン、ＣＨＰの損失をなくし、又ミキサー及びセトラー内部のスケールの付着がほとんどない、工業的に有用な油相と水相の分離方法並びに分離装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、油相中に含まれる水溶性有機化合物を水抽出した後に、液体サイクロン型セトラーを使用して油相と水相を分離することを特徴とする油相と水相の分離方法並びに分離装置によって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において、油相としては、例えば、シクロヘキサン酸化液が挙げられる。そして、この時、水溶性有機化合物としては、アジピン酸及びオキシカプロン酸が挙げられる。シクロヘキサン酸化液は、例えば、シクロヘキサンを150〜170℃において、コバルト触媒0.1〜10重量ppmの存在下、8〜20kg/cm2・Gの圧力下で、酸素含有ガス（酸素濃度3〜30vol.%）により酸化して得られる。
【０００６】
上記シクロヘキサン酸化反応におけるシクロヘキサン転化率は、通常、2.5〜  7.0%に抑えられる。この時の酸化生成物の組成は、例えば、シクロヘキサン酸化液に対して、ＣＨＰが0.2〜1.0重量%；アノールが1.3〜3.7重量%；アノンが0.7〜2.1重量%；アジピン酸が0.05〜0.30重量%；オキシカプロン酸が0.09〜0.40重量%程度である。
【０００７】
本発明の分離装置は、液体サイクロン型セトラーから構成されるが、好ましくは油相と水相を混合させて水抽出するミキサーと、油相と水相の比重差を利用して重液と軽液を分けるセトラーから構成される（但し、ミキサーに続いてセトラーが接続されている）。
【０００８】
ミキサーとしては、スタティックミキサーや攪拌槽が用いられるが、本発明では特にスタティックミキサーが好適に用いられる。スタティックミキサーとは、攪拌槽のように攪拌棒を回転させることなく、配管内にねじり板を設けて油相と水相をよく混合させて、それらの接触面積を上げる装置を言う。
【０００９】
本発明におけるスタティックミキサーは、シクロヘキサン酸化液の処理量によって適切なものが選定されるが、例えば、エレメント数3〜10のものが好適に用いられる。この時のミキサー内の液速度は0.5〜6.0m/sであることが好ましい。
【００１０】
セトラーとしては、本発明では液体サイクロン型セトラーが使用される。液体サイクロン型セトラーとは、例えば図１に示すような円筒容器の外周接線方向に油相と水相の混合液を高流速で供給することにより遠心力を生じせしめ、重液を外周方向に分離する装置である。供給流速を上げることで、沈降型セトラーよりもはるかに大きな力を作用させて、短時間で軽液と重液を分離することが出来る。
【００１１】
本発明の一実施態様を、シクロヘキサン酸化液を油相とし、アジピン酸及びオキシカプロン酸を水溶性有機化合物とした場合を例にとって説明する。即ち、本発明の方法では、スタティックミキサー内でシクロヘキサン酸化液と水（好ましくは60〜150℃）とが混合されて、油相中のアジピン酸及びオキシカプロン酸が水相側に抽出されるが、この時スタティックミキサーへ供給される水の容量速度は、シクロヘキサン酸化液100部/hに対して、好ましくは1.5〜10.0部/h、更に好ましくは2.0〜5.0部/hである。
【００１２】
本発明において、スタティックミキサー内で十分に混合された油相と水相（アジピン酸及びオキシカプロン酸が抽出された水相）は、遠心力による油相と水相の分離を簡便にするために、引き続き、例えば図１に示されるような液体サイクロン型セトラーへ入口接線方向の液速度が好ましくは0.5〜6.0m/s、更に好ましくは1.0〜4.0m/sで液入口１から供給される。この時の液滞留時間（＝サイクロン内容積／液速度）は、液速度やサイクロンの大きさにもよるが、2〜60秒程度で十分である。その後、装置上部の出口２より油相を、装置下部の出口３より水相を取出すことが出来る。
【００１３】
【実施例】
以下に実施例を用いて、本発明を具体的に説明する。
【００１４】
実施例１
ＣＨＰ0.810重量%、アノール1.901重量%、アノン1.066重量%、アジピン酸0.100重量%及びオキシカプロン酸0.143重量%の組成を有するシクロヘキサン酸化液(油相)を熱交換器で160℃一定にした。その後、シクロヘキサン酸化液を137.2kg/h、80℃の熱水(水相)を6.06kg/hの容量速度で混合しながらスタティックミキサー(内径7mmΦ×長さ140mmL：10エレメント)に供給し、水滴を細分化して、油相中のアジピン酸及びオキシカプロン酸を水相側に抽出した。引き続きこの液(油相及び水相の混合液)を図１の液体サイクロン型セトラー（円筒内径60mmΦ×長さ60mmL×円錐部長さ144mmL）へ入口接線方向の液速度1.24m/sで供給し、遠心力を働かせ、油相と水相を分離した。この時の液滞留時間は5.1秒であった。その結果、油相を138.7kg/hで装置上部から、又水相を4.56kg/hで装置下部から得た。そして、油相中のシクロヘキサン酸化反応の有効成分(ＣＨＰ＋アノール＋アノン)の合計濃度は、抽出操作前のスタティックミキサー入口で、シクロヘキサン酸化液1kg当たり371mmolであったのに対し、液体サイクロン型セトラー装置上部出口の油相中で369mmolであり、実質的に抽出操作前後での有効成分の損失はなかった。一方、アジピン酸及びオキシカプロン酸の液体サイクロン型セトラー出口の水相側の抽出率(＝水相側流量×水相側濃度／(酸化反応液流量×酸化反応液濃度)×100)は、アジピン酸成分75.4%、オキシカプロン酸成分62.1%であった。
【００１５】
実施例２
実施例１において、シクロヘキサン酸化液の容量速度を171.9kg/h、熱水の容量速度を7.60kg/hに変えた以外は、実施例１と同様に実験を行った。この時の液滞留時間は4.1秒であった。また、実質的に抽出操作前後での有効成分の損失はなく、水相側の抽出率はアジピン酸成分76.3%、オキシカプロン酸成分61.9%であった。
【００１６】
比較例１
実施例１において、液体サイクロン型セトラーの代わりに図２に示した円筒横置き型セトラー(内径250mmΦ×長さ500mmL)を用いて油相と水相の分離を行った以外は、実施例１と同様に実験を行った。この時の液滞留時間は6.2分であった。また、抽出操作前後で有効成分の3.2%が損失し、水相側の抽出率はアジピン酸成分71.5%、オキシカプロン酸成分59.7%であった。
【００１７】
実施例３
実施例１と同じ条件下で１週間の連続運転を実施した後、スタティックミキサー及び液体サイクロン型セトラーの内部を点検した。その結果、両装置の内部にはスケールの付着は認められなかった。
【００１８】
比較例２
比較例１と同じ条件下で１週間の連続運転を実施した後、スタティックミキサー及び円筒横置き型セトラーの内部を点検した。その結果、セトラー内部に0.63kg/hのスケールが認められた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明により、油相中に含まれる水溶性有機化合物を水抽出した後に、液体サイクロン型セトラーを使用して油相と水相を分離することが出来る。例えば、シクロヘキサン酸化液中に含まれるアジピン酸及びオキシカプロン酸をミキサーで水抽出した後に、セトラーで油相と水相を分離させる際、セトラーとして液体サイクロン型セトラーを使用することで、油相と水相を分離する際の液滞留時間を大幅に短縮させることが出来ると共に、アジピン酸及びオキシカプロン酸の抽出率を高く保ち、且つアノール、アノン、ＣＨＰの損失をなくし、又ミキサー及びセトラー内部のスケールの付着がほとんどない、工業的に有用な油相と水相の分離方法並びに分離装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、液体サイクロン型セトラーの一例を示す図である。
【図２】図２は、円筒横置き型セトラーの一例を示す図である。
【図１】
0004178579.tif 000002
【図２】
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