JPH06643B2 - アルコールの回収方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、アルコールの回収方法に
関し、さらに詳しくは、アルコキシシランの加水分解に
よりゲルを調製し、このゲルを加熱脱水させた後、焼成
して高純度合成石英を製造するに際して、得られる合成
石英に黒色異物が生成することがないように、ゲル中に
含まれているアルコールを容易に除去、回収ができるよ
うなアルコールの回収方法に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】従来、石英粉末は、良質の天然石
英（水晶）をボールミルなどによって粉砕することによ
って製造されていた。ところが、近年天然石英は、その
産地が偏在しているとともに枯渇化傾向があるという資
源的制約に加えて、電子部品用特に半導体超ＬＳＩの封
止用樹脂組成物の充填剤として用いられる石英粉末なら
びに半導体単結晶引上げルツボ製造用石英としては、そ
の純度が低いという問題があった。

【０００３】すなわち、天然産の石英粉末には、各種の
重金属不純物が含まれており、これらの不純物は、電子
部品の特性を低下させることが知られており、特にＬＳ
Ｉの封止剤用充填物としては、充填物中に含まれる微量
ウランあるいはトリウムから放射されるα線が、デバイ
スの作動誤差を引き起す原因となることが認められてい
る。このためウランあるいはトリウムの含有量の低い高
純度石英粉末が要望され、特に超ＬＳＩ用封止剤の充填
物としては、不純物であるウランの濃度が１ppb 以下の
高純度品が必要とされてきている。

【０００４】このような情況のもとで、石英粉末を、天
然産の石英から製造するのではなく、化学的に合成しよ
うとする試みがなされている。たとえば、ＳｉＣｌ₄ な
どのケイ素化合物を酸水素炎によって酸化した後、得ら
れるシリカを焼結する方法、あるいはアルコキシシラン
Ｓｉ（ＯＲ）₄ を酸または塩基触媒の存在下に加水分解
し、得られるゲルを焼成する方法などが提案されてき
た。

【０００５】このうちアルコキシシランを加水分解して
ゲルとし、このゲルを焼成する方法により合成石英を製
造する方法は、焼成温度を低温化することができるとと
もに、出発原料としてのアルコキシシランを蒸留などに
よってその純度を高めることができるという利点がある
ため、研究が盛んに進められている。

【０００６】ところで、アルコキシシランを出発原料と
する合成石英の製造は、具体的にはまず、テトラアルコ
キシシランに水および触媒としての酸などを加えて加水
分解させるとともに縮合重合させてゲルを調製し、得ら
れたゲルを乾燥した後、一般に１２００℃前後の温度で
焼成することによって行なわれてきた。この際アルコキ
シシランの加水分解・縮合重合により得られたゲル中に
は、加水分解によって生成したアルコールが多量に含ま
れているが、このアルコールをゲルから完全に除去しな
いで焼成すると、アルコールの炭素原子がカーボン化
し、このため得られる合成石英中に黒色異物が生成する
ことがある。

【０００７】このような黒色異物の生成を防止するた
め、前記ゲルを急激に加熱して焼成するのではなく、段
階的に徐々に昇温させて焼成し、焼成の途中でアルコー
ルなどの含炭素原子化合物を徐々に蒸発させる方法が提
案されている。ところが、この方法では、焼成炉の選択
に制約が生ずるとともに、焼成時間が長くなる。

【０００８】また、前記ゲルを焼成前に充分に水洗する
方法も提案されているが、この方法では、ゲルを水洗し
て得られる洗浄水中のアルコール濃度が低いため、洗浄
水中からアルコールを回収することが困難であるという
問題があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術に伴な
う問題点を解決しようとするものであって、アルコキシ
シランの加水分解・縮合重合によって得られたゲル中か
らアルコールを容易に回収することができるようなアル
コールの回収方法を提供することを目的としている。

【００１０】

【発明の概要】本発明に係るアルコールの回収方法は、
テトラアルコキシシランを加水分解および縮合重合させ
て得られるゲルを１５０℃以上の過熱水蒸気と接触させ
た後、乾燥および焼成することによって合成石英を製造
するに際し、ゲル中に含まれるアルコールの分離がほぼ
終了するまでの、ゲルと接触された過熱水蒸気を冷却・
凝縮させて、高濃度にアルコールを含む濃縮物とし、こ
の濃縮物からアルコールを回収することを特徴としてい
る。

【００１１】本発明では、テトラアルコキシシランの加
水分解および縮合重合により得られるゲルを、１５０℃
以上の過熱水蒸気と接触させているため、ゲル中に含ま
れるアルコールは過熱水蒸気中に移行しゲルから完全に
除去される。したがって、ゲルと接触後の過熱水蒸気、
すなわちアルコールを含む過熱水蒸気を冷却することに
よって高濃度のアルコールを含む濃縮液を得ることがで
きるので、この濃縮液から容易にアルコールを回収する
ことができる。また、得られる合成石英中に黒色異物が
生成することはない。

【００１２】

【発明の具体的説明】以下、本発明に係るアルコールの
回収方法について具体的に説明する。まず、テトラアル
コキシシランからの一般的な合成石英の製造方法につい
て説明すると、出発原料であるテトラアルコキシシラン
に水および触媒としての酸あるいは塩基を加えて、テト
ラアルコキシシランを加水分解および縮合重合させてゲ
ルを調製する。

【００１３】出発原料であるテトラアルコキシシランと
しては、テトラメチルオルソシリケート、テトラエチル
オルソシリケートなどが用いられる。また、テトラアル
コキシシランと水との混合割合は、テトラアルコキシシ
ラン１重量部に対して、水は通常０．２〜２重量部であ
る。

【００１４】テトラアルコキシシランの加水分解および
縮合重合のための触媒としては、ギ酸、酢酸などの酸あ
るいはアンモニアなどの塩基が用いられる。このように
して調製されたゲルは、通常、ゲル中に含まれるアルコ
ールが除去された後、乾燥、次いで焼成されて合成石英
とされる。ゲルの焼成は、一般に１０００〜１２００℃
で２〜４時間行なわれる。焼成後粉砕することによって
合成石英粉末を得ることができる。

【００１５】本発明は、上記のようなテトラアルコキシ
シランの一般的な製造方法において、テトラアルコキシ
シランの加水分解および縮合重合によって得られたゲル
を、１５０℃以上、好ましくは２００℃以上の過熱水蒸
気と接触させるにあたり、ゲル中に含まれるアルコール
の分離がほぼ終了するまでの、該過熱水蒸気を冷却・凝
縮させて高濃度のアルコールを含む濃縮物とし、この濃
縮物からアルコールを回収することを特徴としている。

【００１６】上記のゲルと過熱水蒸気との接触は、たと
えば、ゲルをドラムなどの筒体に入れ、この筒体の下部
から過熱水蒸気を常圧下または加圧下で連続的に供給す
ることによって行なうことができる。

【００１７】上記のようなゲルと１５０℃以上の過熱水
蒸気とを接触させると、まずゲル中に含まれているアル
コールが主として分離され、次いでゲル中に取込まれて
いる水が主として分離される。すなわち、ゲルとたとえ
ば２５０℃の過熱水蒸気とを接触させると、第１図に示
すようにゲルの温度は上昇してアルコールが分離してく
るが、図中Ａで示す点でアルコールの分離がほぼ終了す
る。引続いてゲルと過熱水蒸気とを接触させ続けると、
ゲル中に取込まれている水が分離してくるが、図中Ｂで
示す点でゲル中に取込まれている水の分離がほぼ終了す
る。このようにしてゲルと接触された後の過熱水蒸気の
温度を検知すれば、脱アルコールの終了点および脱水の
終了点を容易に判断することができる。

【００１８】上記ゲルから分離されたアルコールを効率
よく回収するためには、第１図に示すような脱アルコー
ルの終了点に至るまでの、ゲルと接触された過熱水蒸気
を冷却・凝縮すれば、過熱水蒸気中の水が凝縮分離され
て、アルコールを５〜３０重量％もの高濃度で含む濃縮
液が得られる。この濃縮液からアルコールを常法、たと
えば蒸留などにより容易に回収することができる。

【００１９】また、このようにして過熱水蒸気で処理さ
れたゲルは、次いで窒素ガスなどの不活性ガスと接触せ
しめられて乾燥された後、上述のようにして焼成され、
必要に応じて粉砕されて合成石英粉末とされる。

【００２０】因に、本発明により過熱水蒸気で処理され
たゲルは、いかなる条件下で焼成しても、得られる合成
石英粉末中にアルコールに起因する黒色異物が生成する
ことはない。

【００２１】

【発明の効果】本発明では、テトラアルコキシシランの
加水分解および縮合重合により得られるゲルを、１５０
℃以上の過熱水蒸気と接触させているため、ゲル中に含
まれるアルコールは過熱水蒸気中に移行しゲルから完全
に除去される。したがって、ゲルと接触後の過熱水蒸
気、すなわちアルコールを含む過熱水蒸気を冷却するこ
とによって高濃度のアルコールを含む濃縮液を得ること
ができるので、この濃縮液から蒸留などの公知の方法に
より容易にアルコールを回収することができる。

【００２２】以下、本発明を実施例により説明するが、
本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

【００２３】

【実施例１】テトラメチルオルソシリケートと、１％酢
酸水溶液とを混合し（重量比２／１）、加水分解および
縮重合して得たゲル４００kgを、内容積１ｍ³ のドラム
に入れ、このドラムの下方より２５０℃の過熱水蒸気を
１．３トン／時で供給通気させた。 出口での過熱水蒸
気の蒸気温度が９５℃に達するまでの出口蒸気を冷却・
凝縮して回収した。得られた凝縮液のメタノールは８．
９重量％の濃度であった。この凝縮液から通常の蒸留に
よりメタノールを容易に分離回収することができた。過
熱水蒸気の供給は、出口での過熱水蒸気温度が１８０℃
に達するまで２時間続け、引続き、窒素ガスで数分間パ
ージした。

【００２４】得られた乾燥ゲルを電気炉で１１００℃で
焼成したところ、得られた合成石英には炭化による黒色
物の付着は見られなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ゲルと過熱水蒸気とを接触させた際
の、接触時間と接触後の過熱水蒸気の温度との関係を示
す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テトラアルコキシシランを加水分解および
   縮合重合させて得られるゲルを１５０℃以上の過熱水蒸
   気と接触させた後、乾燥および焼成することによって合
   成石英を製造するに際し、 ゲル中に含まれるアルコールの分離がほぼ終了するまで
   の、ゲルと接触された過熱水蒸気を冷却・凝縮させて、
   高濃度にアルコールを含む濃縮物とし、この濃縮物から
   アルコールを回収することを特徴とするアルコールの回
   収方法。