JPH0774172B2 - 2,6−ジメチルナフタレンの分離方法 - Google Patents

2,6−ジメチルナフタレンの分離方法

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JPH0774172B2 JP62109291A JP10929187A JPH0774172B2 JP H0774172 B2 JPH0774172 B2 JP H0774172B2 JP 62109291 A JP62109291 A JP 62109291A JP 10929187 A JP10929187 A JP 10929187A JP H0774172 B2 JPH0774172 B2 JP H0774172B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、2,6−ジメチルナフタレンを含む混合物から
2,6−ジメチルナフタレンを高純度(98重量%以上)に
て分離する方法に関するものである(以下ジメチルナフ
タレンをDMNと略記する)。
従来技術 2,6−DMNは酸化により2,6−ナフタレンジカルボン酸に
なり、これはポリエステル、可塑剤、フイルムなどの原
料として工業上重要である。2,6−DMNは石油又は石炭タ
ール系の各種留分中に、他のDMN異性体との混合物とし
て含まれている。
このような留分からの2,6−DMNの分離法については従来
からいくつかの方法が提案されている。
例えば石油または石炭タール系の原料から適当な方法
(例えば分留法)で濃縮、抽出したDMN留分を冷却し、
2,6−および2,7−DMNを含む固体を得、これを再結晶あ
るいは部分溶融することにより、2,6−DMNを分離するこ
とが提案されている。しかしながら、DMN類は共融混合
物を形成する。例えば2,6−体と2,7−体は41.5:58.5、
2,6−体と2.3−体は47.5:52.5のモル比で2成分系共融
混合物を形成する。このため、これまでの結晶化法によ
る純2,6−DMNの分離収率は最初の原料組成により理論的
に定まり、高収率は期待できない。
例えば、石油の接触分解から得られる沸点250〜270℃留
分には2,6−DMN8〜13%、2,7−DMN8〜13%含まれている
ので、これを冷却、固化、再結晶あるいは部分溶融で分
離精製すると2,6−DMNの回収率は最高でも約30%程度と
なる。
精密分留により原料中の2,6−DMNの組成を30%程度まで
上げることは可能であるが、2,6−DMNと2,7−DMNの比を
大きく変えることはできない。従つて純2,6−DMNの収率
は向上しない。
発明の解決しようとする問題点 以上に述べたように、石油又は石炭タール系の各種留分
中には2,6−DMN、2,7−DMNが等量含まれており、他にも
DMN異性体など多数の成分を含んでいる。
2,6−DMNと2,7−DMNは沸点がきわめて近似しており、共
融混合物、固溶体を生成する可能性もある。
また、2,6−DMNの分離に当つては、2,6−DMNの回収率の
低下、2,6−DMNの純度がきわめて上がりにくいこと、お
よび分離精製コストが著しく高くなるなどの問題があつ
た。
従つて、例えば、2,6−DMNを酸化して2,6−ナフタレン
ジカルボン酸として使用する場合、2,6−DMN以外の異性
体から誘導されるカルボン酸の混入により熱的性質が低
下する。またナフタレンジカルボン酸の分離は一層困難
である。
問題点を解決するための手段 本発明は、石油接触分解油の250〜270℃留分中の2,6−
ジメチルナフタレンを予め濃縮して得られた少なくとも
該成分を50重量%と、他のジメチルナフタレン異性体と
を含有する混合物を、予め60〜90℃に温度を調整して該
成分を結晶を含むスラリーとなし、これを圧力容器内に
封入し、断熱的に500〜2500kgf/cm2の圧力に加圧して、
2,6−ジメチルナフタレンを固化させて固液共存状態と
し、続いて加圧下で該固液共存系より液体を排出し、更
に該容器内に残留した固体を圧搾して固体粒子間の残留
液体を排出すると共に固体粒子を一体化させることによ
り純度98重量%以上の2,6−ジメチルナフタレンを得る
ことを特徴とする2,6−ジメチルナフタレンの分離方法
に係るものである。
圧力晶析 圧力晶析としては、物質の分離精製法(特公昭56−4128
2号公報)が採用される。
この方法の概要を説明すると次のようである。
この方法は、2種以上の物質を含む混合液体を加圧し、
圧力の作用によりその混合物中の特定物質を固化せしめ
て残部の液体と分離する方法である。すなわち、 2種以上の物質を含む混合液体を圧力容器内に封入して
圧力の作用により特定物質を固化させて固液共存状態と
し、該固液共存系の圧力を特定物質の固液変態圧力より
も高い圧力に保持したまま該共存系より液体を排出し、
続いて該容器内に残留する固体を圧搾して固体粒子間の
残留液体を排出すると共に固体粒子を一体化させる物質
の分離精製方法である。
以上の現象を溶液の熱力学的考察に基づいて説明する
と、残留液中の不純物濃度をX2(モル濃度)とし、処理
温度をT(絶対温度)、溶液と結晶との平衡圧力をP
1(Kg/cm2)、純物質の固液変態圧力をP0(Kg/cm2)、P
1とP0との差を△P(Kg/cm2)とすると、X2が比較的小
さい場合は、次の関係が成り立つ。
Rは気体定数、△Vはモル当りの凝固に伴う体積変化
(水−水系を除いて一般に負)である。
次に、結晶粒塊面の統計的平均接触圧力をPs、残留液体
の不純物濃度X2における固液平衡圧力をP0+△P、残留
液体の排出圧力をPLとすると、P0<PL<P0+P<Psの関
係にある場合が最も効果的である。PLがP0+△Pに近い
程、固体としての回収量は多いが、精製効果は少ない。
逆にPLがP0に近づく程固体としての回収効果はやや少な
くなるが、精製効果は大きい。残留液体の濃度とその排
出量とに応じてPLをP0+△PからP0に近づけることによ
つて比較的少量の残留液体を分離するのみでより高純度
の固体をより多量に得ることができる。
これを第1図によつて説明すると、一般に物質の固液平
衡線の勾配dP0/dTは図に示すようにゼロより大きい。純
物質、すなわち不純物濃度X2=0の物質が温度Tにおい
ては圧力P0の固液平衡、不純物濃度X2の場合、その固液
平衡圧力はP0+△Pとなる。排出圧力をPLとするとX2
不純物濃度の液体近傍の固体は融解し、PLで固液平衡を
保ちうるようになり、より高純度のものとなる。このと
き、結晶粒塊接触面圧の統計的平均値Psはこれらの値よ
りははるかに高く、したがつて、結晶粒塊に圧搾が作用
し、粒間残液を所謂「絞り出す」状態となる。
図において、排出圧力PLの設定にともなう若干の結晶の
溶解によつて温度がT′まで下降した場合、P′をあ
らためてP0と定義して排出圧力を調整してもよく、また
再び温度の回復にともなつて元の値にもどる変数として
理解してもよい。
次に図面に基づいて本発明を説明する。
第2図は、本発明方法を実施するための装置の一例を示
す概略図である。図において、圧力容器1は、下方に下
蓋2が設けられ、ピストン5が油圧ユニツト3の作動に
より、容器1内で上下動する様に設けられており、この
ピストン5と下蓋2とによつて、圧力容器1内には晶析
室4が形成される。この晶析室4と排液タンク6とは、
減圧機構10及び開閉弁11を介して配置9により連結され
ている。また晶析室4と予備晶析缶7とは、原料供給ポ
ンプ8、開閉弁12を介して配管13で連結されている。
この装置において、原料は、原料タンク14より予備晶析
缶7に供給され、ここで冷却晶析して、圧力晶析のため
の種結晶を生成する。これは、種結晶を含まない液体の
ままで圧力晶析にかけると、初期結晶生成のために高圧
力が必要となる事、及び急速加圧による超過飽和下での
結晶生成のため超微細結晶が生成し、固液分離が困難に
なるおそれがあるためである。種結晶を含んだスラリー
状態で供給すると、かかる過飽和現象が発生することな
く、加圧と共に結晶成長が始まることになる。
次に、配管13から弁12を介して原料を晶析室4内に注入
する。晶析室4内に原料が充満すると、ピストン先端部
に開口を有するオーバーフロー管15を通つて液流出が始
まるので、これを検知して、弁12、16を閉じ、ピストン
5による加圧を開始する。原料液を加圧すると、原料中
の特定物質の結晶化が進行して、晶析室4内は高圧下の
固液共存状態となる。このときに生成する固体は一般に
極めて高純度の物質である。尚、固化の進行に伴つて発
生する固化潜熱によつて晶析室4内の温度は上昇する
が、圧力晶析法では、一般にこの温度上昇防止のための
冷却は行わず、断熱的に加圧する方法が採用される。昇
圧後の到達温度即ち固液分離開始温度は、製品の純度及
び収率に影響を及ぼすから、これは、原料混合物の比
熱、固化潜熱等を考慮して、給液温度により調整する。
次に、所定の圧力まで昇圧し、所定の固液比率に達する
と、油圧ユニツト3からピストン5に作用する圧力を保
持して晶析室4内の圧力を保持したまま、弁11を開き、
減圧機構10を経て、晶析室内の液体を排液タンク6に排
出する。更に、ピストン5に加えた圧力を保持したま
ま、ピストンの下降を続けると、晶析室4内の結晶粒群
は加圧圧搾され、結晶粒間の残留液体は、所謂「絞り出
し作用」を受けて、排液タンク6に排出される。
ピストン5の下降が更に続くと、結晶粒群は晶析室4の
形状に沿つて1個の巨大な塊へと成形されていく。この
様にして液体を固体から略完全に分離する段階になる
と、排液タンク6に連通している晶析室4内の結晶粒界
の液相圧力は、次第に低下していくため、結晶粒子表面
が部分的に融解し、所謂「発汗洗浄」が行われ、固体製
品の精製がなされる。晶析室から排出される排液の圧力
が、所定の圧力にまで低下すると、ピストン5の下降を
停止し、同ピストンの上昇を開始すると共に、高圧容器
1も上昇させると、固体製品は、下蓋2上に載置された
状態で、容器1から取り出される。これを、製品取り出
し装置(図示せず)によつて取り出し、高圧容器1を下
降させて下蓋2に装着し、以下原料の注入工程に戻り、
同様の工程を繰り返すことになる。尚、原料の注入に先
立ち、オーバーフロー管15内の残液を、窒素ガス等の製
品に対して不活性なガスでパージし、次工程の注入時の
満液検知のための準備をしておく。
原料の調整 本発明の圧力晶析をおこなうためには、原料の2,6−ジ
メチルナフタレン少なくとも50重量%以上、好ましくは
70重量%以上を含む他のジメチルナフタレン異性体との
混合物を使用する。
その理由は、原料中の2,6−ジメチルナフタレン含量が5
0重量%以下では、2,6−ジメチルナフタレンの回収率が
わるい。また2,6−ジメチルナフタレンが98重量%以上
の純度が得られない。
圧力晶析をおこなうための原料としては2,6−ジメチル
ナフタレン少なくとも50重量%以上、好ましくは70重量
%以上である。
本発明方法で使用する原料である2,6−ジメチルナフタ
レン少なくとも50重量%を含むジメチルナフタレン異性
体を製造するためには、例えば、米国特許法第3,590,09
1号明細書記載の方法(冷却晶析法)、特公昭47−44729
号公報記載の方法(錯化法)および特公昭49−27578号
公報記載の方法(ゼオライト法)などを単独または組合
せて使用することができる。
代表的な方法は次の2方法である。
出発原料として、石油の接触分解油沸点250〜270℃、好
ましくは沸点257〜265℃の留分を使用する〔以下(A)
という〕。
第1法は、(A)を冷却晶析法(以下B法という)に従
つて−15〜5℃の冷却晶析温度で処理する。
第2法は、(A)をゼオライト法(以下C法という)に
従つてNa−Yゼオライトを用い、温度80−100℃、SV1g/
g/hrの条件下で処理した後、更に冷却晶析法(以下D法
という)に従つて−35〜−10℃の冷却晶析温度で処理す
る。
冷却晶析法(B法) 以下に冷却晶析法について概要をのべる。2,6−ジメチ
ルナフタレンと2,7−ジメチルナフタレンとを含む原料
から−15〜5℃の冷却晶析温度で2,6−ジメチルナフタ
レンを晶出して2,6−ジメチルナフタレンを分離する方
法において、原料中の2,6−ジメチルナフタレンの濃度
及び2,6−ジメチルナフタレンと2,7−ジメチルナフタレ
ンとの濃度差より2,6−ジメチルナフタレンの所望の純
度が得られるように第4図より温度を求め、この温度で
結晶化し、この温度にて2ないし7時間維持して結晶化
を完結させた後、この温度を維持しつつ液体を分離する
方法である。
上記冷却晶析温度は第4図より求める。
本発明の圧力晶析法(以下E法という)と、上記の各種
方法(B.C.D法)とを組合せた場合の2,6−ジメチルナフ
タレン(2,6−DMNという)の濃度及び回収率を第1表に
示した。
なお、圧力晶析法においては、前述の通り、原料をスラ
リー状態で供給することが好ましいから、本件原料系に
おいては、これを予め50〜90℃程度に冷却して5−25%
程度のスラリーとしておくことが好ましい。
またこの原料供給温度は製品の純度、収率とも密接な関
係があり、50℃以下で給液すると、減圧時の発汗洗浄不
足と圧搾不足のため純度が低下する。一方給液温度が90
℃以上になると、純度は向上するが、収率が低下するた
め経済的でない。
〔実施例〕 以下に実施例及び参考例を上げて、本発明を説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例−1) 2,6−DMNを71.6%含有し、他は2,7−DMNを15%含有する
等の主としてDMN異性体混合物よりなる原料混合物
(D)を、83℃に温度調整して2,6−DMNの結晶を含むス
ラリーとなし、これを第2図に示したピストン/シリン
ダー構造の高圧容器に供給して、加圧開始温度を約87℃
としてピストンに作用する油圧力により、圧力1500kgf/
cm2(ケースE−1)と2000kgf/cm2(ケースE−2)と
に断熱的に加圧した。続いて、このピストンに作用する
油圧力を保持したまま、高圧容器内の液相の排出を行な
い、液相圧力が200kgf/cm2に低下するまで、ピストンに
よる結晶の圧搾を行つた。
原料の給液温度及び圧力晶析の圧力は、第5図(圧力下
における2,6−DMNの固液平衡線図)、2,6−DMNの融解潜
熱及び原料混合物の比熱等から求めた。
E−1及びE−2の各ケースで得られた製品2,6−DMNの
純度、収率を第2表に示した。
(実施例−2) 原料混合物が、2,6−DMNを61.3%、2,7−DMNを9.8%含
有する主としてDMN異性体混合物よりなる原料混合物
(D)を、73℃に温度調整して高圧容器に供給する点以
外は実施例−1と同一条件で、2ケースについて圧力晶
析を行つた。その結果得られた製品の純度、収率を第3
表に示した。
(実施例−3) 原料混合物が、2,6−DMNを68%、2,7−DMNを9%含有す
る主としてDMN異性体混合物よりなる原料混合物(D)
を、79℃に温度調整して高圧容器に供給する点以外は実
施例−1と同一条件で、2ケースについて圧力晶析を行
つた。その結果得られた製品の純度、収率を第4表に示
した。
上記実施例においては、圧搾を終了する圧力が500kgf/c
m2であるが、これは適宜変更出来るものであり、この終
了圧力が高いと、収率を上がるが純度は低下することに
なる。従つてこの終了圧力は、要求される純度を達成出
来る範囲内で高収率が得られる条件下で最適な条件に設
定されることになる。
参考例1 出発原料として、石油接触分解油(FCC法)を50mmHg、
理論段数40段、還流比30:1、沸点253〜265℃で精密蒸留
した。
得られた留分(A)9をNa−Yゼオライト(Al/Si0.65
〜0.2、含水率12%)を用い、100℃、SV1g/g/hrの速度
で吸着、分離し、2,6−DMNの富化された留分(C)を得
た。
得られた留分(C)を−30℃で冷却し、この温度で結晶
化し、結晶化を完結させた後、この温度に維持しつつ液
体を分離して、2,6−DMN(D)を得た。
得られた2,6−DMN(D)の純度および回収率は第5表に
示した。
参考例2 参考例1と同一の出発原料を用い、得られた留分(A)
を−6℃で冷却し、この温度で結晶化し、結晶化を完結
させた後、この温度で維持しつつ液体を分離して2,6−D
MN(D)を得た。
得られた2,6−DMN(D)の純度および回収率は第6表に
示した。
参考例3 出発原料として、参考例1と同様な原料を用いた。原料
中の2,6−DMNの濃度は39wt.%であつた。
これを温度75℃、圧力2000kgf/cm2にて圧力晶析法によ
り晶析化させた後、この温度を維持しつつ圧力を100kgf
/cm2にして液体を分離した。
得られた2,6−DMNの純度は84wt.%、回収率は19%であ
つた。
本発明の効果 本発明により次の効果が得られる。
1) 温度コントロールする代りに圧力でコントロール
するため系全体を均一条件にて管理でき、これにより得
られた2,6−DMNの純度を上昇することができ、高回収
率、高精製効率が得られる。
2) 残留母液は次回の工程でくり返し使用できるので
問題が生じない。
3) 装置がコンパクトで、精製コストが安い。
4) 回分、連続操作共に可能で、所望時間も短かい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、圧力晶析法を説明するための温度と圧力によ
る物質の固液平衡曲線を示すグラフ、 第2図は、本発明方法を実施するための装置の概略的説
明図、 第3図は、2,6−DMNとの共晶図、 第4図は、温度と2,6−DMNの純度および回収率との関係
を示すグラフ、 第5図は、温度と圧力による2,6−DMNの固液平衡曲線を
示すグラフ、 である。 第2図において、 1……圧力容器、2……下蓋、 3……油圧ユニツト、4……晶析室、 5……ピストン、6……排液タンク、 7……予備晶析缶、8……ポンプ、 9、13……配管、10……減圧機構、 11、12、16……弁、14……原料タンク、 15……オーバーフロー管。
フロントページの続き (72)発明者 竹下 洋 東京都千代田区丸の内2丁目7番3号 昭 和シェル石油株式会社内 (72)発明者 田辺 晴正 兵庫県神戸市垂水区霞ヶ丘7丁目1番58号 (72)発明者 高尾 政己 兵庫県神戸市垂水区福田5丁目7番11号 (72)発明者 畠山 一司 兵庫県加古川市尾上町長田77−10 (56)参考文献 特開 昭61−157304(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2,6−ジメチルナフタレンの少なくとも50
    重量%と他のジメチルナフタレン異性体とを含有する混
    合物を圧力晶析装置の高圧容器内に注入し、500〜2500k
    gf/cm2の圧力まで加圧して、2,6−ジメチルナフタレン
    の結晶量を増加させて、高圧下での固液共存状態を形成
    し、続いて加圧下で液相分を容器外に排出して容器内の
    固相分率を高め、更に残留液相の圧力を次第に低下させ
    て、固相の部分溶解とこれによる精製とを行なう一方、
    当該固相に圧搾力を作用させて残留液相分の排出を行な
    うことにより、高圧容器内に2,6−ジメチルナフタレン
    の結晶塊を製造する方法において、2,6−ジメチルナフ
    タレンと他のジメチルナフタレン異性体とを含有する混
    合物を、予め60〜90℃に温度調整をして2,6−ジメチル
    ナフタレンの結晶を含むスラリー状態となし、このスラ
    リーを圧力晶析装置の高圧容器内に注入し、開始温度80
    〜105℃から断熱的に加圧することを特徴とする純度98
    重量%以上の2,6−ジメチルナフタレンの製造方法。
  2. 【請求項2】上記圧力晶析において、固液分離圧力が10
    00〜2000kgf/c2である請求項第1項の2,6−ジメチルナ
    フタレンの製造方法。
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